机械设计最后一节课实用教案

1、会计学1机械设计最后机械设计最后(zuhu)一节课一节课第一页，共63页。第1页/共62页第二页，共63页。第2页/共62页第三页，共63页。第3页/共62页第四页，共63页。第4页/共62页第五页，共63页。第5页/共62页第六页，共63页。第6页/共62页第七页，共63页。第7页/共62页第八页，共63页。0n1）（）（4分）图示是包角为分）图示是包角为180液体动压径向液体动压径向滑动轴承的静止状态，试绘图表达该轴承形成滑动轴承的静止状态，试绘图表达该轴承形成液体动压润滑液体动压润滑(rnhu)的过程。当形成液体动的过程。当形成液体动压润滑压润滑(rnhu)时，画出液体动压油膜承载区时，

2、画出液体动压油膜承载区的压力曲线，并标出最小油膜厚度和最大压力的压力曲线，并标出最小油膜厚度和最大压力的位置。的位置。例例1（08）每小题）每小题4分分第8页/共62页第九页，共63页。第9页/共62页第十页，共63页。2）在确定齿轮传动计算）在确定齿轮传动计算(j sun)载荷时，引入了载载荷时，引入了载荷系数，试述载荷系数由几部分组成，它们主要都荷系数，试述载荷系数由几部分组成，它们主要都是为了考虑哪些因素？是为了考虑哪些因素？2 答案：载荷系数答案：载荷系数(xsh)由由4部分组成，分别为使用系部分组成，分别为使用系数数(xsh)KA，动载系数，动载系数(xsh)K，齿向载荷分布，齿向载

3、荷分布系数系数(xsh)K和齿间载荷分配系数和齿间载荷分配系数(xsh)K。使用系数使用系数(xsh)KA主要考虑原动机、工作机性能、载主要考虑原动机、工作机性能、载荷特性等齿轮外部因素对齿轮传动的影响。荷特性等齿轮外部因素对齿轮传动的影响。动载系数动载系数(xsh)K考虑制造精度，运转速度等齿轮内考虑制造精度，运转速度等齿轮内部因素引起的附加动载荷对齿轮传动的影响。部因素引起的附加动载荷对齿轮传动的影响。齿向载荷分布系数齿向载荷分布系数(xsh)K考虑沿齿宽方向载荷分布考虑沿齿宽方向载荷分布不均匀对轮齿应力的影响。不均匀对轮齿应力的影响。齿间载荷分配系数齿间载荷分配系数(xsh)K考虑同时啮

4、合的各对齿间考虑同时啮合的各对齿间载荷分配不均匀对轮齿应力的影响。载荷分配不均匀对轮齿应力的影响。第10页/共62页第十一页，共63页。)(60106PfCfnLpth32112PP第11页/共62页第十二页，共63页。4）点蚀和胶合是齿轮传动的两种常见的失效形式，试述）点蚀和胶合是齿轮传动的两种常见的失效形式，试述它们的主要区别。润滑良好的闭式软齿面齿轮传动的失它们的主要区别。润滑良好的闭式软齿面齿轮传动的失效形式和设计效形式和设计(shj)准则是什么？准则是什么？第12页/共62页第十三页，共63页。算算v值。值。5）在非液体摩擦滑动轴承设计计算中，不）在非液体摩擦滑动轴承设计计算中，不仅

5、仅(bjn)要验算要验算p和和pv值，有时还必须验算值，有时还必须验算v值，试述验算值，试述验算v值的目的？值的目的？第13页/共62页第十四页，共63页。例例2（07）第14页/共62页第十五页，共63页。5）一对直齿圆柱齿轮，已知模数）一对直齿圆柱齿轮，已知模数m=3mm，齿数，齿数Z1=21，Z2=63，两齿轮材料和热处理方法相同，按无限，两齿轮材料和热处理方法相同，按无限(wxin)寿命考虑，哪个齿轮的抗弯强度高？为什么？寿命考虑，哪个齿轮的抗弯强度高？为什么？两个齿轮的抗接触强度如何？为什么？两个齿轮的抗接触强度如何？为什么？1）试述齿根弯曲疲劳强度计算的力学模型是如）试述齿根弯曲疲

6、劳强度计算的力学模型是如何建立的？其强度计算采用的是什么公式？其危何建立的？其强度计算采用的是什么公式？其危险截面是如何确定的？险截面是如何确定的？2）滚动轴承部件的轴向固定方式有哪几种？各）滚动轴承部件的轴向固定方式有哪几种？各自适用于何种场合？自适用于何种场合？3）试列出验算非液体）试列出验算非液体(yt)摩擦径向滑动轴承工摩擦径向滑动轴承工作能力的计算公式。设作用在轴颈上的径向载荷作能力的计算公式。设作用在轴颈上的径向载荷Fr(N)，轴径直径为，轴径直径为d(mm)，轴承长度为，轴承长度为L（mm），轴的转速为），轴的转速为n(r/min)。第15页/共62页第十六页，共63页。4）在带

7、传动的简图中画出）在带传动的简图中画出应力分布图，注明应力分布图，注明(zh mn)应力名称（请将图画应力名称（请将图画在答题纸上）。在答题纸上）。第16页/共62页第十七页，共63页。1、一个普通的三级减速传动装置，其中有斜齿圆柱、一个普通的三级减速传动装置，其中有斜齿圆柱齿轮传动、直齿圆柱齿轮传动和普通齿轮传动、直齿圆柱齿轮传动和普通V带传动，请按带传动，请按高速高速-低速排列其顺序，并简述其理由。低速排列其顺序，并简述其理由。2、请说明验算非液体摩擦滑动轴承、请说明验算非液体摩擦滑动轴承p值、值、pv值的目值的目的。的。3、带传动中产生弹性滑动的原因是什么？它对传动、带传动中产生弹性滑动

8、的原因是什么？它对传动有什么影响？能否避免？有什么影响？能否避免？4、写出一维流体动压基本方程，并说明形成流体动、写出一维流体动压基本方程，并说明形成流体动压所必须具备压所必须具备(jbi)的三个条件。的三个条件。5、简述齿轮传动的设计准则。、简述齿轮传动的设计准则。例例4（05）每小题）每小题4分分第17页/共62页第十八页，共63页。1、软齿面闭式齿轮传动中，最主要的失效形式是什么？、软齿面闭式齿轮传动中，最主要的失效形式是什么？通常首先出现在齿廓的什么位置？为什么？通常首先出现在齿廓的什么位置？为什么？2、以滑轮、以滑轮(huln)轴为例，绘简图说明，当提升重量不变轴为例，绘简图说明，当

9、提升重量不变时，固定心轴和转动心轴哪一种具有更长的使用寿命？时，固定心轴和转动心轴哪一种具有更长的使用寿命？3、什么是滚动轴承的基本额定动负荷？、什么是滚动轴承的基本额定动负荷？4、对于长期受大载荷而且径向载荷方向一定的滚动轴承、对于长期受大载荷而且径向载荷方向一定的滚动轴承而言，外圈与轴承座孔的配合选择应该是外圈相对于轴承而言，外圈与轴承座孔的配合选择应该是外圈相对于轴承座能作极缓慢转动的过渡配合，这是为什么？座能作极缓慢转动的过渡配合，这是为什么？例例5（04） （每小题（每小题5分，共分，共20分）分）第18页/共62页第十九页，共63页。1、按防松原理螺纹防松的方法可分几类？每、按防松

10、原理螺纹防松的方法可分几类？每一类各举两个具体的防松方法。（一类各举两个具体的防松方法。（6分）分）2、普通平键的工作面是哪个面？普通平键联、普通平键的工作面是哪个面？普通平键联接的失效形式接的失效形式(xngsh)有哪些？平键的有哪些？平键的bh 如何确定？（如何确定？（3分）分）例例6（03）3、在非液体摩擦、在非液体摩擦(mc)滑动轴承计算中，为什滑动轴承计算中，为什么要限制轴承的压强么要限制轴承的压强p 和和pv值？（值？（4分）分）第19页/共62页第二十页，共63页。4、试述形成动压油膜的基本条件是什么？（、试述形成动压油膜的基本条件是什么？（4分）分）5、试分析齿轮传动中，齿面疲

11、劳点蚀失效产、试分析齿轮传动中，齿面疲劳点蚀失效产生的原因，并说明疲劳点蚀首先出现的部位生的原因，并说明疲劳点蚀首先出现的部位(bwi)及影响齿面抗点蚀能力的主要因素。及影响齿面抗点蚀能力的主要因素。（5分）分）22)( TMMe6、轴的当量、轴的当量(dngling)弯弯矩公式矩公式中系数中系数(xsh)的含义是什么？如何取值？（的含义是什么？如何取值？（4分）分）第20页/共62页第二十一页，共63页。例例7（02）1、平键联接与楔键联接的工作原理有何不同、平键联接与楔键联接的工作原理有何不同？2、相同的条件为什么、相同的条件为什么V带比平带传动能力大带比平带传动能力大？3、为提高圆柱齿轮

12、的抗弯曲、为提高圆柱齿轮的抗弯曲(wnq)疲劳的疲劳的能力，可采取那些措施？能力，可采取那些措施？4、非液体摩擦滑动轴承计算中，验算、非液体摩擦滑动轴承计算中，验算P值、值、PV值的目的是什么？值的目的是什么？5、写出一维流体动压基本方程，并分析形成、写出一维流体动压基本方程，并分析形成流体动压所必须具备的三个条件？流体动压所必须具备的三个条件？6、引起带的弹性滑动和打滑的原因是什么？、引起带的弹性滑动和打滑的原因是什么？各对传动有什么影响？各对传动有什么影响？7、写出齿轮传动的设计准则。、写出齿轮传动的设计准则。第21页/共62页第二十二页，共63页。例例8（01）1、写出螺旋传动的自锁条件

13、，并分析影响自锁、写出螺旋传动的自锁条件，并分析影响自锁性能的因素。性能的因素。6分分2、写出齿轮传动中许用接触应力计算、写出齿轮传动中许用接触应力计算(j sun)式，并分析其主要影响因素。式，并分析其主要影响因素。6分分第22页/共62页第二十三页，共63页。例例9（00）1）有一支架用）有一支架用4个普通螺栓固个普通螺栓固连与底座上，如图所示，试述连与底座上，如图所示，试述确定该螺栓组连接确定该螺栓组连接(linji)的的预紧力预紧力F 时应考虑哪些问题时应考虑哪些问题。6分分答案答案(d n)：1）拉力的影响，螺栓要有足够的强度；）拉力的影响，螺栓要有足够的强度；2）横向力的影响，结合

14、面不能滑移；）横向力的影响，结合面不能滑移；3）倾翻力矩的影）倾翻力矩的影响，左右结合面不能出现压溃和离缝。响，左右结合面不能出现压溃和离缝。第23页/共62页第二十四页，共63页。提高齿轮的制造精度和安装精度；提高支撑系统的刚度，包提高齿轮的制造精度和安装精度；提高支撑系统的刚度，包括轴、轴承、基座；合理选择齿宽系数，恰当布置齿轮在轴括轴、轴承、基座；合理选择齿宽系数，恰当布置齿轮在轴上的位置上的位置(wi zhi)；采用软齿面；对于硬齿面齿轮，可做成；采用软齿面；对于硬齿面齿轮，可做成鼓形齿等。鼓形齿等。2）试述在齿轮传动中，减小齿向载荷分布）试述在齿轮传动中，减小齿向载荷分布(fnb)系

15、数系数K的措施。的措施。6分分第24页/共62页第二十五页，共63页。3）欲设计一对标准直齿圆柱齿轮传动，有两）欲设计一对标准直齿圆柱齿轮传动，有两种方案，各参数如下表所示，试分析这两种种方案，各参数如下表所示，试分析这两种方案对齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强方案对齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度、抗胶合能力度、抗胶合能力(nngl)和成本等方面的影响和成本等方面的影响。8分分方案方案模数模数m/mm 压力角压力角Z1Z2齿宽齿宽b/mmI4202040 80II2204080 80答案：答案：1）从接触疲劳强度公式看，）从接触疲劳强度公式看，2个方案的参数不影响接个方案的参数不影响接触强

16、度；触强度；2）方案）方案2齿数多，重合度大，传动平稳性好；齿数多，重合度大，传动平稳性好；3）在）在中心距不变时，方案中心距不变时，方案2的齿数增加，使模数下降，齿高减小，的齿数增加，使模数下降，齿高减小，加工成本降低；加工成本降低；4）方案）方案2齿高降低，会使滑动速度降低，减齿高降低，会使滑动速度降低，减小胶合失效的可能性；小胶合失效的可能性；5）从弯曲疲劳强度看，方案）从弯曲疲劳强度看，方案2的模数的模数变小，导致齿厚减薄，轮齿变小，导致齿厚减薄，轮齿(ln ch)抗弯曲能力下降。抗弯曲能力下降。第25页/共62页第二十六页，共63页。例例10（99）1、由一双速电动机驱动、由一双速电

17、动机驱动V带传动，若电机带传动，若电机输出功率不变，则输出功率不变，则V带传动应按哪种转速设带传动应按哪种转速设计，为什么？按低速设计。计，为什么？按低速设计。2、有一种、有一种(y zhn)由由V带传动，链传动和带传动，链传动和齿轮传动组成的减速传动装置，试合理布置齿轮传动组成的减速传动装置，试合理布置其传动顺序，并说明其原因。其传动顺序，并说明其原因。3、在软齿面闭式齿轮传动设计中，如何选、在软齿面闭式齿轮传动设计中，如何选择模数择模数m（mn）及小齿轮齿数）及小齿轮齿数z1？为什么？为什么？4、设计液体动压润滑滑动轴承时，为保证、设计液体动压润滑滑动轴承时，为保证轴承正常工作，应满足哪些

18、条件？轴承正常工作，应满足哪些条件？ 第26页/共62页第二十七页，共63页。5）一对直齿圆柱齿轮，已知模数）一对直齿圆柱齿轮，已知模数m=3mm，齿数，齿数Z1=21，Z2=63，两齿轮材料和热处理方法相同，按无限寿命，两齿轮材料和热处理方法相同，按无限寿命考虑，哪个齿轮的抗弯强度高？为什么？两个考虑，哪个齿轮的抗弯强度高？为什么？两个(lin )齿轮的抗接触强度如何？为什么？齿轮的抗接触强度如何？为什么？第27页/共62页第二十八页，共63页。第28页/共62页第二十九页，共63页。1、一个普通的三级减速传动、一个普通的三级减速传动(chundng)装装置，其中有斜齿圆柱齿轮传动置，其中有

19、斜齿圆柱齿轮传动(chundng)、直齿圆柱齿轮传动、直齿圆柱齿轮传动(chundng)和普通和普通V带带传动传动(chundng)，试按高速，试按高速低速排列其低速排列其布置顺序，并简述理由。布置顺序，并简述理由。2、边界摩擦与干摩擦有何区别？、边界摩擦与干摩擦有何区别？ 第29页/共62页第三十页，共63页。第30页/共62页第三十一页，共63页。第31页/共62页第三十二页，共63页。13）螺栓连接的预紧作用是什么，）螺栓连接的预紧作用是什么，防松的目的是什么？常用的防防松的目的是什么？常用的防松方法和控制预紧力的办法有松方法和控制预紧力的办法有几种几种.第32页/共62页第三十三页，共

20、63页。第33页/共62页第三十四页，共63页。12）导向平键的使用场合，失效）导向平键的使用场合，失效形式？形式？22()vMMT第34页/共62页第三十五页，共63页。第35页/共62页第三十六页，共63页。第36页/共62页第三十七页，共63页。第37页/共62页第三十八页，共63页。第38页/共62页第三十九页，共63页。第39页/共62页第四十页，共63页。第40页/共62页第四十一页，共63页。第41页/共62页第四十二页，共63页。第42页/共62页第四十三页，共63页。第43页/共62页第四十四页，共63页。答案答案(d n)：小，相等。：小，相等。4）一对铸铁齿轮和一对钢制齿

21、轮，若几何参数）一对铸铁齿轮和一对钢制齿轮，若几何参数和载荷和载荷(zi h)相同，则铸铁齿轮的齿面接触应相同，则铸铁齿轮的齿面接触应力比钢制齿轮的齿面接触应力力比钢制齿轮的齿面接触应力 ，而铸，而铸铁齿轮的齿根弯曲应力与钢制齿轮的齿根弯曲应铁齿轮的齿根弯曲应力与钢制齿轮的齿根弯曲应力力 。第44页/共62页第四十五页，共63页。第45页/共62页第四十六页，共63页。9. 在齿轮传动设计中，一对齿轮的齿面接触应力是在齿轮传动设计中，一对齿轮的齿面接触应力是 ；它们的齿根弯曲应力是；它们的齿根弯曲应力是 。（填。（填“相同的相同的”、“不不同的同的”或或“不确定的不确定的”）10. 带传动的最

22、大应力带传动的最大应力max发生发生(fshng)在在 ，其值近似表达为其值近似表达为 ，在设计中，应满足的疲劳，在设计中，应满足的疲劳强度条件是强度条件是 。11.用于连接的普通螺纹牙型是用于连接的普通螺纹牙型是 ，传动效率最高的螺，传动效率最高的螺纹牙型是纹牙型是 。12. 从滚动轴承的代号从滚动轴承的代号30310/P4，可以判断其类型是，可以判断其类型是 轴承，其内径为轴承，其内径为 mm，其精度等级为，其精度等级为 级。级。13. 粘度反映了润滑油在外力作用下抵抗剪切变形的能力粘度反映了润滑油在外力作用下抵抗剪切变形的能力，也是液体，也是液体 大小的标志。它通常与大小的标志。它通常与

23、 和和 有关。有关。第46页/共62页第四十七页，共63页。14. 在进行在进行(jnxng)转轴的疲劳强度计算时，弯曲应力应转轴的疲劳强度计算时，弯曲应力应按按 循环应力来考虑，而扭剪应力通常可按循环应力来考虑，而扭剪应力通常可按 循循环应力处理。环应力处理。15. 减小应力幅是提高螺纹连接疲劳强度的有效措施，通减小应力幅是提高螺纹连接疲劳强度的有效措施，通常是增大常是增大 的刚度，或减小的刚度，或减小 的刚度。的刚度。16. 有一单个紧螺栓连接，已知预紧有一单个紧螺栓连接，已知预紧F=1200N，轴向工，轴向工作拉力作拉力F=1000N，螺栓刚度，螺栓刚度Cb=200N/um，被连接件刚度

24、，被连接件刚度(n d)Cm=800N/um，则螺栓所受的总拉力，则螺栓所受的总拉力F0= N，为使结合，为使结合(jih)面不出现缝隙，该连接的轴向工作拉力的最面不出现缝隙，该连接的轴向工作拉力的最大值大值Fmax= N。第47页/共62页第四十八页，共63页。第48页/共62页第四十九页，共63页。第49页/共62页第五十页，共63页。第50页/共62页第五十一页，共63页。 1.双头螺柱连接和螺钉连接均用于被连接件较厚而不宜钻双头螺柱连接和螺钉连接均用于被连接件较厚而不宜钻通孔的场合，其中双头螺柱连接用于通孔的场合，其中双头螺柱连接用于 的场合；而螺钉连接的场合；而螺钉连接则用于则用于

25、的场合。的场合。 答案：经常拆卸；不经常拆卸答案：经常拆卸；不经常拆卸 2. 在短圆柱滚子轴承，推力球轴承，圆锥滚子轴承，调心在短圆柱滚子轴承，推力球轴承，圆锥滚子轴承，调心滚子轴承和深沟球轴承滚子轴承和深沟球轴承5类轴承中，类轴承中， 能很好地承受径向载能很好地承受径向载荷与轴向载荷的联合作用；而荷与轴向载荷的联合作用；而 则具有则具有(jyu)良好的调心作良好的调心作用。用。 答案：圆锥滚子轴承；调心滚子轴承答案：圆锥滚子轴承；调心滚子轴承 3.多级齿轮传动减速器中传递的功率是一定的，但由于低多级齿轮传动减速器中传递的功率是一定的，但由于低速级轴的转速速级轴的转速 而使得该轴传递的扭矩而使

26、得该轴传递的扭矩 ，所以低速级轴，所以低速级轴的直径要比高速级轴的直径粗得多。的直径要比高速级轴的直径粗得多。 答案：答案： 低，大低，大09年第51页/共62页第五十二页，共63页。 4.圆柱蜗杆传动中，当蜗杆主动时，蜗杆的头数z越多，其传动啮合效率 ；蜗杆传动的自锁条件为 ，蜗杆的头数越小，越容易(rngy) 。 答案：越高；自锁 5.带传动采用张紧轮的目的是 。 答案 调节带的初拉力 6.圆柱形拉一压螺旋弹簧，若载荷，中径和弹簧材料均不变，把簧丝直径和工作圈数都增大到2倍，则其变形约为 。 答案：原来的1/8第52页/共62页第五十三页，共63页。（10分）锥齿轮分）锥齿轮蜗杆传动重物提

27、升机构如图所蜗杆传动重物提升机构如图所示。已知：电动机轴转动示。已知：电动机轴转动(zhun dng)方向和重物方向和重物Q的运动方向如图。试求：的运动方向如图。试求：（1） 在图中标出蜗杆螺旋线的方向，使电机轴在图中标出蜗杆螺旋线的方向，使电机轴转向和重物运动方向符合已知条件；转向和重物运动方向符合已知条件；（2）在啮合点处标出圆锥齿轮）在啮合点处标出圆锥齿轮1、2和蜗杆和蜗杆3及涡及涡轮轮4所受各力的方向。所受各力的方向。例例4第53页/共62页第五十四页，共63页。 1 1、（、（1515分）分） 如图所示为斜齿轮如图所示为斜齿轮(chln)(chln)、圆锥齿轮、圆锥齿轮(chln)(chln)、蜗杆传动机、蜗杆传动机 构，试回答问题：构，试回答问题： （1 1）合理确定斜齿轮）合理确定斜齿轮(chln)1(chln)1、2 2和蜗杆和蜗杆5 5、蜗杆、蜗杆6 6的螺旋方的螺旋方向向 （2 2）画出斜齿轮）画出斜齿轮(chln)2(chln)2、蜗轮、蜗轮6 6的受力情况的受力情况例例01 （09年）年）第54页/共62页第五十五页，共63页。 2、(15分分) 有一非液体润滑的向心滑动轴承，宽径比有一非液体润滑的向心滑动轴承，宽径比B/d=1，轴颈直径，轴颈直径d=80 mm, 已知轴承材料已知轴承材料(cilio)的许的许用值为用值为p=