机械设计基础电子教案-正式

机械设计基础电子教案-正式PAGEPAGE33第一讲绪论教学目标(一）能力目标1.解本课程的内容、性质和任务2.掌握学习本课程的方法(二)知识目标1.了解机器的组成及其特征2.熟悉机构、构件、零件、部件的概念及其区别教学内容1.机械设计基础研究的对象2.本课程的作用3.机械设计的基本要求和一般过程教学的重点与难点(一）重点本课程的研究对象、内容。(二)难点机构、构件、零件、部件的概念及其区别。教学方法与手段采用动画演示,注重启发引导式教学。一、机器的组成及特性（一）机器的组成及其特征以内燃机为例1、工作原理内燃机是将燃气燃烧时的热能转化为机械能的机器。2、组成内燃机由三部分组成：连杆机构、齿轮机构、凸轮机构。3、机器的特性（二）机构、构件、零件1、机构机构是用来传递运动和力，有一个构件为机架，用运动副连接起来的构件系统。一台机器可以由一个机构，也可以由多个机构组成。常用机构：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构等。2、构件1干摩擦2液体摩擦3混合摩擦2、磨损及其过程1磨合磨损过程：2稳定磨损阶段：3急剧磨损阶段：3、磨损分类1磨粒磨损2粘着磨损3疲劳磨损(点蚀)4腐蚀磨损二、润滑1、润滑剂及主要性能润滑剂分液体、单固体、固体和气体润滑剂等。常用的润滑剂有润滑油和润滑脂。1润滑油润滑油是目前使用最多的润滑剂，主要有矿物油、合成油、动植物油等，其中应用最广的为矿物油。（1）动力粘度η（2）运动粘度v：（3）条件粘度（相对粘度）：恩氏粘度°Et2、润滑脂3、固体润滑剂常用滑剂有石墨、二硫化钼、氮化硼、蜡、聚氟乙烯、酚醛树脂、金属及金属化合物等。4、气体润滑剂包括空气、氢气、氦气、水蒸汽及液体金属蒸汽。5、润滑剂的选择2、润滑方法和润滑装置A油润滑装置B脂润滑装置C固体润滑装置D气体润滑装置3、密封方法及装置小结：1.摩擦与磨损2.润滑3.密封方法及装置作业与思考：1、按摩擦副表面间的润滑状态，摩擦可分为那几类？各有何特点？2、典型的磨损分哪三个阶段？磨损按机理分哪几种类型？3、润滑油和润滑脂的主要性能指标有哪些？第三讲平面机构的运动简图教学目标(一）能力目标能根据实物绘制机构运动简图(二)知识目标1.了解机构组成原理2.理解自由度、运动副、约束的概念及三者的关系教学内容1.运动副及其分类2.平面机构的运动简图教学的重点与难点(一）重点平面机构的运动简图的绘制。(二)难点绘制简图时构件及运动副的准确表示。教学方法与手段多媒体教学，采用动画演示、实例分析、启发引导的教学方式。一、机构的组成1、运动副运动副：两构件直接接触并能保持一定形式的相对运动的联接称为运动副。高副2、低副两构件通过面接触组成的运动副称为低副。平面低副可分为转动副和移动副。2、自由度和运动副的约束1、构件的自由度平面内自由的构件，有3个自由度，而空间内自由的构件，有6个自由度。2、运动副的约束3、运动链和机构两个以上的构件以运动副联接而构成的系统称为运动链。机构是由主动件、从动件和机架三部分组成的。二、平面机构的运动简图1、构件的表示方法1、构件（1）参与形成两个运动副的构件（2）参2、转动副构件组成转动副时，其表示方法如图。3、移动副两构件组成移动副，其导路必须与相对移动方向一致。4、平面高副2、机构运动简图的绘制步骤小结：1.运动副及其分类2.平面机构的运动简图作业与思考：1、平面机构中若引入一个高副将带入()个约束，而引入一个低副将带入()个约束。约束数与自由度数的关系是()。2、两个做平面平行运动的构件之间为()接触的运动副称为低副；而为()或()接触的运动副称为高副。第四讲平面机构自由度教学目标(一）能力目标熟练掌握机构自由度计算，并能准确判断机构运动是否确定(二)知识目标能准确识别出机构中存在的复合铰链、局部自由度和虚约束，并做出正确处理教学内容平面机构的自由度的计算教学的重点与难点(一）重点平面机构的自由度的计算。(二)难点机构中复合铰链、局部自由度和虚约束的判断。教学方法与手段多媒体教学，注重举引典型实例进行分组讨论、归纳总结。1、平面机构的自由度机构的自由度：机构中各构件相对于机架所具有的独立运动的数目。若某机构由N个构件组成，除去机架，机构中共有n=N－1个活动件。构件在连接之前，全部活动件共有3n个自由度。而在联接后，构件的自由度由于运动副的约束而减少。设在机构中有PL个低副，PH个高副，则该机构全部运动副的约束数目共有2PL+PH个。则机构自由度F＝3n－2PL－PH2、机构具有确定相对运动的条件机构具有确定运动的条件：原动件数目W应等于机构的自由度F。即W＝F＝3n－2PL－PH原动件数＜自由度数，机构无确定运动原动件数＞自由度数，机构在薄弱处损坏3、计算机构自由度时应注意的事项1、复合铰链定义：若两个以上的构件在同一处组成几个转动副，且各转动副轴线重合，则称该处联接为复合铰链。计算自由度时，若复合铰链由m个构件组成，则联接处有(m—1)个转动副。2、局部自由度定义：机构中某些构件所具有的不影响其余构件运动的自由度，称为局部自由度。计算机构自由度时，应将局部自由度除去不计。小结：平面机构的自由度的计算作业与思考：1、一个平面运动链的原动件数目小于此运动链的自由度数时，则此运动链()。A．具有确定的相对运动B.只能作有限的相对运动C．运动不能确定D.不能运动2、机构具有确定运动的条件是什么？第五讲平面四杆机构（一）教学目标(一）能力目标。能准确判断具体实例属于哪种平面四杆机构类型(二)知识目标熟悉平面四杆机构的基本型式、应用及其演化教学内容1.平面连杆机构概述2.平面连杆机构基本类型3.平面连杆机构的演化教学的重点与难点(一）重点平面四杆机构的基本型式、应用及其演化。(二)难点平面四杆机构类型的判断。教学方法与手段多媒体教学，采用动画展示平面连杆机构的运动特点，注重启发学生理论联系实际。一、概述二、四杆机构的基本型式及演化由四个构件用铰链连接而成的机构称为铰链四杆机构。如图所示，机构中固定不动的构件AD称为机架，与机架相连的构件AB和CD称为连架杆。如果连架杆能绕轴线作360o的回转运动，称为曲柄；若只能在某一角度(小于360°)内摆动，称为摇杆。与机架不相连接的构件BC称为连杆。铰链四杆机构可按有无曲柄、摇杆，分为以下三种基本型式。1、曲柄摇杆机构雷达天线俯仰角调整机构缝纫机踏板机构2、双曲柄机构定义：铰链四杆机构中，若两连架杆均为曲柄时，此机构称为双曲柄机构。惯性筛机车车轮联动机构3、双摇杆机构定义：铰链四杆机构中，若两连架杆均为摇杆时，此机构称为双摇杆机构。码头起重机三、平面四杆机构的演化1、曲柄滑块机构2、导杆机构3、摇块机构和定块机构（1）摇块机构（2）定块机构4、偏心轮机构这种机构常用于冲床、剪床等机器中。小结：1.平面连杆机构概述2.平面连杆机构基本类型3.平面连杆机构的演化作业与思考：1、铰链四杆机构有那几种基本型式？各有什么特点？2、铰链四杆机构可以通过那几种方式演变成其它型式的四杆机构？试说明曲柄摇块机构是如何演化而来的？第六讲平面四杆机构（二）教学目标(一）能力目标理解平面四杆机构工作特性的工程应用。(二)知识目标理解平面四杆机构的几个工作特性教学内容平面连杆机构几个工作特性教学的重点与难点(一）重点平面四杆机构的工作特性。(二)难点急回特性、死点位置。教学方法与手段利用动画辅助理解急回特性、死点位置概念，工程案例展示其应用。1、铰链四杆机构有曲柄的条件在铰链四杆机构中，曲柄存在的条件为：（1）曲柄为最短构件，又称最短构件条件；（2）最短构件与最长构件长度之和小于或等于其他两构件长度之和，又称构件长度和条件。2、压力角和传动角3、急回特性的大小表示急回的程度。铰链四杆机构有无急回运动特性取决于该机构有无极位夹角，角越大，急回运动特性也越显著。4.5.4死点小结：平面连杆机构几个工作特性作业与思考：1、双摇杆机构的四个构件长度应满足什么条件？2、曲柄存在的条件是什么？3、什么是连杆机构的压力角、传动角？它们的大小对连杆机构的工作有什么影响？偏置曲柄滑块机构的最小传动角γmin发生在什么位置？4、铰链四杆机构中有可能存在死点位置的机构有哪些？它们存在死点位置的条件是什么？试举出一些克服死点位置的措施和利用死点位置的实例。第七讲凸轮机构教学目标(一）能力目标1.掌握不同场合下凸轮机构从动件常用运动规律的应用2.能够绘制位移线图(二)知识目标1.了解凸轮机构的组成、特点、分类及应用2.掌握从动件的常用运动规律；了解其冲击特性及应用教学内容1.凸轮机构的组成、特点、分类及应用2.从动件的常用运动规律及选择教学的重点与难点(一）重点凸轮机构的从动件的常用运动规律。(二)难点立体凸轮机构运动的实现

。教学方法与手段利用动画演示机构运动，工程应用案例展示其应用场合。一、概述1、凸轮机构的应用凸轮机构的组成：凸轮、从动件和机架—高副机构。凸轮是凸轮机构的主动件。2、凸轮机构的分类1、按凸轮形状分(1)盘形凸轮它是凸轮的最基本形式，是一个绕固定轴线转动并且具有变化半径的盘形构件。如内燃机配气凸轮机构。(2)移动凸轮当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，则成为移动凸轮，当移动凸轮沿工作直线往复运动时，推动从动件作往复运动。如靠模车削机构。(3)圆柱凸轮2、按从动件端部形状分(1)尖顶从动件这种从动件结构简单，尖顶能与复杂的凸轮轮廓保持接触，因而能实现预期的运动规律。但由于尖顶容易磨损，所以只适用于载荷较小的低速凸轮机构。(2)滚子从动件由于接触处是滚动摩擦，不易磨损，因此是一种最常用的从动件。(3)平底从动件由于平底与凸轮面间容易形成楔形油膜，能减少磨损，常用于高速重载的凸轮机构中。它的缺点是不能用于具有内凹轮廓的凸轮机构。二、常用的从动件运动规律1、平面凸轮机构的基本尺寸和运动参数2、常用的从动件运动规律小结：1.凸轮机构的组成、特点、分类及应用2.从动件的常用运动规律及选择作业与思考：1、凸轮机构的类型有哪些？在选择凸轮机构类型时应考虑哪些因素？2、用反转法设计盘形凸轮的廓线时，应注意哪些问题？移动从动件盘形凸轮机构和摆动从动件盘形凸轮机构的设计方法各有什么特点？3、何谓凸轮的偏距圆？第八讲其它常用机构简介教学目标(一）能力目标掌握棘轮机构、槽轮机构、凸轮式间歇运动机构、不完全齿轮机构在工程实际中的应用(二)知识目标1.掌握棘轮机构、槽轮机构的工作原理、运动特点、功能和适用场合2.了解凸轮式间歇运动机构、不完全齿轮机构的工作原理、特点、功能及适用场合教学内容1.棘轮机构2.槽轮机构3.不完全齿轮机构教学的重点与难点(一）重点棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构的组成、工作原理及应用。(二)难点棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构的组成、工作原理及应用。教学方法与手段利用动画演示棘轮机构和槽轮机构的工作原理和特点。一、棘轮机构1、棘轮机构的工作原理棘轮机构主要由棘轮、主动棘爪、止回棘爪和机架组成。棘轮机构的其它类型：1．摩擦棘轮（无声棘轮）由于摩擦传动会出现打滑现象，不适于从动件转有要求精确的地方。2、双向棘轮2、棘轮转角的调节1、调节摇杆摆动角度的大小，控制棘轮的转角2.用遮板调节棘轮转角3、棘轮机构的特点与应用二、槽轮机构1、槽轮机构的工作原理组成：具有径向槽的槽轮、具有圆销的构件、机架工作原理：构件1→连续转动；构件2（槽轮）→时而转动，时而静止。当构件1的圆销A尚未进入槽轮的径向槽时，槽轮的内凹锁住弧被构件1的外凸圆弧卡住，槽轮静止不动。当构件1的圆销A开始进入槽轮径向槽的位置，锁住弧被松开，圆销驱使槽轮传动。当圆销开始脱出径向槽时，槽轮的另一内凹锁住弧又被构件1的外凸圆弧卡住，槽轮静止不动。4个槽的槽轮机构：构件1转一周，槽轮转周。6个槽的槽轮机构：构件1转一周，槽轮转周。2、槽轮机构的类型、特点及应用1、平面槽轮机构。2、空间槽轮机构 3、槽轮槽数Z和拨盘圆柱销数k的选择运动系数（τ）：槽轮每次运动的时间tm对主动构件回转一周的时间t之比。当z＝3时，k可取1～5；当z＝4或5时，k可取1～3；当z>6时，k取1或2。三、不安全齿轮机构1、不安全齿轮机构1、不完全齿轮机构的工作原理和类型2、

凸轮式间歇运动机构小结：1.棘轮机构2.槽轮机构3.不完全齿轮机构作业与思考：1、棘轮机构有几种类型，它们分别有什么特点，适用于什么场合？2、牛头刨床工作台横向进给机构为什么要选用双向式棘轮机构？第九讲螺纹联接教学目标(一）能力目标掌握螺纹联接的主要类型及应用场合(二)知识目标1.熟悉螺纹的类型、主要参数、特点及应用2.螺纹联接的预紧和防松方法教学内容1.螺纹联接的基本知识2.螺纹联接的预紧和防松教学的重点与难点(一）重点螺纹联接的主要类型及应用场合。(二)难点各种螺纹连接的画法、螺纹联接的防松。教学方法与手段多媒体教学，结合机械制图、联系工程实际。一、螺纹连接的基本知识联接：在机器中，将两个或两个以上的零件联成一体的结构。机械动连接：机器工作时，被联接零件间有相对运动的联接。机械静连接：机器工作时，被联接零件间没有相对运动的联接。机械静连接又分为可拆联接和不可拆联接。可拆联接：不须毁坏联接中的任何一个零件就可以拆开的联接。如键联接、螺栓联接等。不可拆联接：至少必须毁坏联接中的某一部分才可以拆开的联接。如铆钉连接、焊接等。1、螺纹的类型常用螺纹的类型主要有普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹。前两种主要用于联接，后三种主要用于传动。2、螺纹的主要参数3、常用螺纹的特点及应用三角螺纹主要用于联接；矩形、梯形和锯齿形螺纹主要用于传动。用于联接的三角螺纹又有普通螺纹、英制螺纹以及用于管路系统联接的圆柱螺纹，即管螺纹。在各种螺纹中，除矩形螺纹外，均已标准化。4、螺纹联接的主要类型5、标准螺纹联接件二螺纹联接的预紧和防松1、螺纹联接的预紧预紧力：在螺栓承受工作载荷之前受到的力，以F0表示。预紧的目的：为了提高联接的可靠性、紧密性和防松能力。2、螺纹联接的防松1、摩擦防松：双螺母、弹簧垫圈、尼龙垫圈、自锁螺母等2、机械防松：开槽螺母与开口销，圆螺母与止动垫圈，弹簧垫片，轴用带翅垫片，止动垫片，串联钢丝等。3、永久防松：端铆、冲点（破坏螺纹）、点焊4、化学防松：粘合小结：1.螺纹联接的基本知识2.螺纹联接的预紧和防松作业与思考：1.简述螺纹连接的主要类型、特点及应用2.螺纹联接的预紧和防松方法是什么？第十讲单个螺栓连接教学目标(一）能力目标1.掌握单个螺栓连接的强度计算2.螺栓组连接的设计(二)知识目标2.掌握单个螺栓连接的受力分析3.螺栓组连接的受力分析和结构设计教学内容1.单个螺栓联接的强度计算2.螺栓组联接的结构设计教学的重点与难点(一）重点掌握单个螺栓连接的强度计算。(二)难点螺栓组连接的受力分析和结构设计。教学方法与手段多媒体，举工程实例。一、单个螺栓连接的强度计算1、受拉螺栓联接1、松螺栓连接特点：只能用普通螺栓，有间隙，外载沿螺栓轴线，螺栓杆受P拉伸作用。螺栓工作载荷为：F=PP——轴向外载σ＝F/A=4F/Πd14≤〔σ〕2、紧螺栓连接（1）只受预紧力的紧螺栓连接（2）受横向载荷的紧螺栓联接（3）承受轴向静载荷的紧螺栓连接2、受剪螺栓连接σp≤〔σp〕τ≤〔τ〕二螺栓组联接的设计与受力分析1、螺栓组的结构设计2、螺栓组联接的受力分析1、受轴向载荷螺栓组联接，如汽缸螺栓特点：只能用普通螺栓，有间隙，外载/螺栓轴线，螺栓杆受P拉伸作用。单个螺栓工作载荷为：F=P/ZP——轴向外载；Z——螺栓系数2、受横向载荷的螺栓组联接特点：普通螺栓，铰制孔用螺栓皆可用，外载⊥螺栓轴线、防滑普通螺栓——受拉伸作用铰制孔螺栓——受横向载荷剪切、挤压作用。3、受横向扭矩螺栓组联接普通螺栓联接取联接板为受力对象，由静平衡条件则各个螺栓所需的预紧力为：（N）4、受倾覆（纵向）力矩螺栓组联接取板为受力对象：由静平衡条件：设单个螺栓工作载荷为Fi（a）同理由变形协调条件：→代入（a）式得：小结：1.单个螺栓联接的强度计算2.螺栓组联接的结构设计作业与思考：1、单个螺栓连接的强度计算方法分几类？2、如何进行螺栓组连接的受力分析和结构设计？第十一讲螺栓组连接教学目标(一）能力目标掌握提高螺栓联接强度的措施(二)知识目标1.熟悉螺纹连接件的材料和许用应力2.了解提高螺纹联接强度的常用措施和螺旋传动的设计教学内容1.螺纹连接件的材料和许用应力2.提高螺栓联接强度的措施3.滑动螺旋传动简介螺纹联接的预紧和防松教学的重点与难点(一）重点提高螺栓联接强度的措施。(二)难点提高螺栓联接强度的措施。教学方法与手段多媒体教学，结合工程实际分组讨论。一、螺纹连接件的材料和许用应力1、螺纹连接件的材料一般条件下，螺纹连接件的常用材料为低碳钢和中碳钢，如Q215、Q235、15、35和45钢，受冲击、振动和变载荷作用的螺纹连接件可采用合金钢，如15Cr、40Cr、30CrMnSi和15CrVB等；有腐蚀、防磁、导电、耐高温等特殊要求时采用1Cr13、2Cr!3、CrNi2等。螺纹连接件的常用材料的力学性能见表7－7。2、螺纹连接的许用应力螺纹连接的许用应力见表7－8。二、提高螺栓联接强度的措施1、改善螺纹牙间载荷分布不均状况a)悬置螺母——强度↑40%（母也受拉，与螺栓变形协调，使载荷分布均匀）b)环槽螺母——强度↑30%（螺母接近支承面处受拉）c)内斜螺母——强度↑20%（接触圈减少，载荷上移）d)（b）(c)结合螺母——强度↑40%e)不同材料匹配——强度↑40%2、降低螺栓应力幅（）3、减小应力集中螺纹牙根、收尾、螺栓头部与螺栓杆的过渡处等均可能产生应力集中。1）加大过渡处圆角2）改用退刀槽↑20~40%（螺纹收尾处）3）卸载槽4）卸载过渡结构。4、采用合理的制造工艺1）用挤压法（滚压法）制造螺栓，疲劳强度↑30~40%2）冷作硬化，表层有残余应力（压）、氰化、氮化、喷丸等。可提高疲劳强度3）热处理后再进行滚压螺纹，效果更佳，强度↑70~100%，此法具有优质、高产、低消耗功能。4）控制单个螺距误差和螺距累积误差。三、滑动螺旋传动简介螺旋传动是利用由螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的，主要用于将回转运动转变为直线运动，同时传递运动和动力的场合。1、螺旋传动的类型1）传力螺旋——举重器、千斤顶、加压螺旋。特点：低速、间歇工作，传递轴向力大、自锁2）传导螺旋——机床进给汇杠—传递运动和动力，特点：速度高、连续工作、精度高3）调整螺旋——机床、仪器及测试装置中的微调螺旋。其特点是受力较小且不经常转动按摩擦副的性质分：1）滑动螺旋：构造简单、传动比大，承载能力高，加工方便、传动平稳、工作可靠、易于自锁。2）滚动螺旋传动——摩擦性质为滚动摩擦。滚动螺旋传动是在具有圆弧形螺旋槽的螺杆和螺母之间连续装填若干滚动体（多用钢球），当传动工作时，滚动体沿螺纹滚道滚动并形成循环。按循环方式有：内循环、外循环，滚动螺旋两种。3）静压螺旋——液体摩擦，靠外部液压系统提高压力油，压力油进入螺杆与螺母螺纹间的油缸，促使螺杆、螺母、螺纹牙间产生压力油膜而分隔开。7.7.2螺旋传动的结构及材料1、螺母结构（1）整体螺母（2）组合螺母（3）对开螺母2、螺杆结构3、材料螺杆材料的选用原则：（1）高精度传动时多选碳素工具钢。（2）需要较高硬度，如50～56HRC时，可采用铬锰合金钢；当需要硬度为35～45HRC时，采用65Mn钢。（3）一般情况下采用45、50钢。小结：1.螺纹连接件的材料和许用应力2.提高螺栓联接强度的措施3.滑动螺旋传动简介螺纹联接的预紧和防松作业与思考：1、螺栓组联接受力分析中，联接受什么载荷？采用什么螺栓时，螺栓只受预紧力F′？联接受何种载荷时，螺栓同时受到预紧力F′和工作载荷F？2、螺栓和被联接件的刚度对螺栓的总拉力F0有何影响？采用什么措施可以减小螺栓的刚度和提高被联接件的刚性？3、联接螺纹都是自锁的，为何螺纹联接中大多数联接仍采用防松措施？说明各种防松方法的原理和常用结构。第十二讲带传动教学目标(一）能力目标1.掌握带传动的受力、应力分析2.能区别弹性滑动与打滑(二)知识目标1.了解带传动的类型与特点。2.掌握带传动的应力分布规律教学内容1.带传动的工作原理、类型、特点及应用2.V带和带轮3.带传动的工作情况分析教学的重点与难点(一）重点带传动工作原理、受力分析、带的应力分布图。(二)难点弹性滑动与打滑的区别。教学方法与手段利用动画演示弹性滑动、应力分布，实物图片展示带传动的应用场合。一、概述1、带传动的类型2、带传动的特点和应用3、带传动的形式见表8－1。二、V带和V带轮的结构V带有普通V带、窄V带、联组V带、齿形V带、大楔角V带、宽V带等。8.2.1普通V带的结构和尺寸标准2、普通V带轮的结构三、V带传动的工作能力分析1、带传动的受力分析打滑：在一定的初拉力F0下，带与带轮面间的摩擦力之总和有一极限值，当传递的圆周力超过该极限时，带将沿带轮表面全面滑动2、带传动的应力分析带传动工作时，带中应力由三部分组成：（1）拉应力、紧边拉应力=F1/AMPa松边拉应力=F2/AMPa(2)弯曲应力带绕过带轮时发生弯曲，从而引起弯曲应力，因此只存在于带与带轮相接触的部分。(3)离心拉应力当带在带轮上沿弧面运动时，由于本身质量将产生离心力，因而在带全长引起离心拉力Fc，以及相应的离心拉应力。3、带传动的弹性滑动和传动比弹性滑动与打滑的区别：弹性滑动是由于带是挠性件，摩擦力引发的拉力差使带产生弹性变形不同而引起，是带传动所固有的，是不可避免的，是正常工作中允许的。而打滑是过载引起的，是失效形式之一，是正常工作所不允许的。是可以避免也是应该避免的。弹性滑动的影响：影响传动比i，使i不稳定，常发热、磨损。打滑的影响：使带剧烈磨损，转速急剧下降，不能传递T，不能正常工作。小结：1.带传动的工作原理、类型、特点及应用2.V带和带轮3.带传动的工作情况分析作业与思考：1、带传动的主要类型有哪些？各有何特点？2、什么是有效拉力？什么是初拉力？3、小带轮包角对带传动有何影响？4、带传动的弹性滑动和打滑的区别？第十三讲V带设计及带的张紧教学目标(一）能力目标掌握V带设计方法(二)知识目标1.V带设计的参数确定、计算2.了解带的张紧与维护特点教学内容 1.普通V带传动的设计计算2.带传动的张紧和维护教学的重点与难点(一）重点V带传动的设计方法和注意事项。(二)难点V带传动的设计中参数的确定。教学方法与手段采用多媒体，结合实际。一、Ｖ带传动的设计1、带传动的失效形式和设计准则带传动的失效形式：带与带轮之间的磨损、打滑和疲劳破坏。带传动的设计准则：保证带在工作时不打滑，同时具有一定的疲劳强度和寿命。2、单根V带传递的功率实际工作条件下，单根V带所传递的功率[P0]，[P0]＝（P0＋∆P0）KαKL∆P0=Kbn1（1—1/Ki）3、V带传动的设计步骤和方法已知：P，n1，n2或i传动布置要求（中心距a）工作条件要求：确定带的型号、根数、长度；带轮的Dmin、结构、尺寸、中心距（a、轴压力Q等。带传动设计的一般步骤1．选定带型设计功率根据pd和n1由图8.12选取带的型号2．确定带轮基准直径、≥minmin见表8.6。宜取标准值，见表8.3。3.验算带速对普通V带Vmax=5～25m/s。4．初定中心距带基准长度由表8.4选取近似的实际中心距5．小带轮包角一般应使＞12006．确定V带根数Z=P1－=1800时载荷平稳时，特定带长的单根V带的基本额定功率Kb—弯曲影响系数—传动比系数—小带轮包角系数，7．单根V带的预紧力8．带作用在轴上的压力9．带轮的结构设计例题8.1设计某鼓风机用普通V带传动。已知：异步电机额定功率P＝10kW，转速n1＝1450r/min，n2＝400r/min，中心距a约为1500mm解：1．选定普通V带型号设计功率＝1.3×10＝13kW根据pd和n1由图8.12选取B型带。2．确定带轮基准直径，≥min，取＝140mm，取＝500mm（标准值）3.验算带速vmax=10.63mm在5～25m/s范围内，合适。4．初定中心距带基准长度取ao=1500mm，＝4026.9mm，由表8.4选取近似的＝4000mm。实际中心距＝1487mm5．小带轮包角=166.130＞1200，合适。6．确定V带根数Z=＝3.62取Z=4根。7．单根V带的预取紧力＝260.33N8．带作用在轴上的压力＝2067.4N9.带轮的结构设计二、带传动的张紧和维护1、带传动的张紧1、调整中心距方式（1）定期张紧（2）自动张紧轮方式2、张紧轮方式2、带的安装与维护小结： 1.普通V带传动的设计计算2.带传动的张紧和维护作业与思考：1、带传动的失效形式和设计准则是什么？2、如何对带传动进行张紧与维护？第十四讲链传动教学目标(一）能力目标掌握滚子链传动设计计算、熟悉链传动的运动特性（速度的不均匀性及动载荷）及应用(二)知识目标1.了解链传动的类型、特点和应用2.链传动的布置与润滑3掌握滚子链传动的失效形式教学内容1.传动链的结构及标准2.链传动的运动特性3.滚子链传动的设计计算4.链传动的布置、张紧与润滑教学的重点与难点(一）重点滚子链传动的失效形式和设计计算。(二)难点滚子链传动的设计计算中参数的确定。教学方法与手段多媒体演示，结合实例分析。一、概述链传动的组成：主、从动链轮、链条、封闭装置、润滑系统和张紧装置等。工作原理：（至少）两轮间以链条为中间挠性元件的啮合来传递动力和运动。但非共轭曲线啮合，靠三段圆弧（）一直线啮合。其磨损、接触应力冲击均小，且易加工。二、传动链的结构及标准1、滚子链的结构滚子链由滚子、套筒、销轴、外链板和内链板组成。套筒与内链板、销轴与外链板分别用过盈配合（压配）；套筒与销轴、滚子与套筒均采用间隙配合。参数：P—节距，b1—内链板间距，C—板厚，d1—滚子直径，d2—销轴直径，Pt—排距2、滚子链的标准3、滚子链链轮结构：1）整体式2）孔板式3）组合式材料：主要要求：1）足够的强度；2）足够的耐磨性；3）耐冲击。常用材料：普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金钢。三、链传动的运动特性（m/s）平均传动比结论：链节在运动中，作忽上忽下、忽快忽慢的速度变化。造成链运动速度的不均匀，不恒定作有规律的周期性波动。瞬时传动比四、滚子链传动的设计计算1、链传动的主要失效形式2、滚子链的实用功率曲线3、链传动的设计计算1、已知：P，载荷性质，工作条件，n1，n2求Z1、Z2P，列数，a，润滑方式等。五链传动的布置、张紧与润滑1、链传动的布置2、链传动的张紧其目的不取决于工作能力，而会由垂度大小决定方法：①移动轮系，以增大中心距a，如a不能调时；②也可用张紧轮——注意张紧轮应在靠近主动轮的从动边上。不带齿者可用夹布胶木制成。宽度比链轮约宽5mm，且直径应尽量与小轮直径相近。3、链传动的润滑润滑有利于缓冲、减小摩擦、降低磨损，润滑良好否对承载能力与寿命大有影响。Ⅰ——人工定期；Ⅱ——滴油润滑；Ⅲ——油浴或飞溅润滑；Ⅳ——压力喷油润滑小结：1.传动链的结构及标准2.链传动的运动特性3.滚子链传动的设计计算4.链传动的布置、张紧与润滑思考题：1、链传动和带传动相比有哪些优缺点？2、影响链传动速度不均匀性的主要参数是什么？为什么？3、链传动的主要失效形式有哪些？第十五讲齿轮（一）教学目标（一）能力目标1.会选择齿轮的类型2.能根据齿轮的参数计算其几何尺寸（二）知识目标1.了解齿轮传动的类型、特点及应用2.理解渐开线的形成及特性3.掌握渐开线齿轮的基本参数及几何尺寸的计算教学内容1.齿轮机构的特点及类型

2.渐开线齿轮的齿廓及传动比

3.渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数及几何尺寸的计算教学的重点与难点重点：渐开线齿轮的基本参数及几何尺寸的计算。难点：渐开线的形成及特性。教学方法与手段采用多媒体教学（加动画演示），结合教具，提高学生的学习兴趣。一、齿轮传动的特点及基本类型1、齿轮传动的特点2、齿轮传动的类型齿轮传动的类型很多，按照齿轮轴线间相互位置、齿向和啮合情况，齿轮传动可分为如下图。齿轮传动最基本的要求是传动平稳、传动比保持恒定不变，同时要使传动负载能力大，重量轻，结构尺寸合理。二、渐开线齿轮的齿廓及传动比1、渐开线的形成2、渐开线的性质3、渐开线方程4、渐开线齿廓的啮合特点。1、四线合一啮合线、公法线、两基圆的内公切线、正压力的作用线——四线合一。2、渐开线齿廓啮合具有可分性。3、渐开线齿廓啮合的啮合角不变4、齿面的滑动三、渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数及几何尺寸的计算1、齿轮各部分的名称和符号齿顶圆：连接各轮齿齿顶的圆，其直径用da表示。齿槽：相邻两齿之间的空间。齿根圆：过齿槽底部连成的圆，其直径用df表示。齿厚：任意直径dk的圆周上，轮齿两侧齿廓之间的弧长，用sk表示；齿槽宽：齿槽两侧齿廓之间的弧长，用表示；齿距：相邻两齿同侧齿廓之间的弧长，用pk表示。显然，pk＝sk+ek。在直径为dk的圆周长为pkz，同时又等于πdk，即或=m=2、标准直齿圆柱齿轮的主要参数及几何尺寸的计算齿顶高齿根高全齿高式中齿顶高系数。正常齿，；短齿，；顶隙系数。正常齿，；短齿。小结：1、齿轮传动的类型、特点及应用。2、渐开线的形成及特性。3、渐开线齿轮的基本参数及几何尺寸的计算。作业与思考：1、渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数有哪几个？哪些是有标准的，其标准值为多少？为什么这些参数为基本参数？2、一个渐开线齿轮任意圆上的模数是否都一样？通常我们说齿轮的模数指的是什么？3、齿距、法向齿距和基圆齿距是怎样定义的？它们之间有什么关系？4、渐开线的形状取决于什么？若两个渐开线齿轮的模数和齿数分别相等，但压力角不同，它们齿廓渐开线形状是否相同？5、试准确叙述分度圆和标准齿轮的定义。第十六讲齿轮（二）教学目标（一）能力目标1.能判断一对齿轮是否正确啮合及传动是否连续2.熟悉渐开线齿轮的切齿方法（二）知识目标1.理解直齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件及连续传动条件2.掌握直齿轮不产生根切的最小齿数教学内容1.渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动

2.渐开线标准齿轮的切齿原理

3.渐开线齿廓的根切与标准外啮合齿轮的最小齿数

4.变位齿轮传动教学的重点与难点重点：直齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件及连续传动条件。难点：实际啮合线段、理论啮合线段的绘制。教学方法与手段采用多媒体教学（加动画演示），讲授时联系实际。一、渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动1、渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件1）两齿轮的模数必须相等2）两齿轮分度圆上的压力角必须相等即，根据正确啮合条件，传动比可改写成2、渐开线齿轮传动的重合度重合度：B1B2与Pb的比值，用ε表示ε＝B1B2／Pb故连续传动条件为ε＝B1B2／Pb≥13、渐开线齿轮的无侧隙啮合1、外啮合传动1）标准安装（能实现无侧隙啮合）标准中心距：顶隙→标准值常数2）非标准安装2、齿轮齿条啮合二、渐开线齿轮的加工方法齿轮的切齿方法就其原理来说可概括为仿形法和展成法两种。1、仿形法2、展成法（1）齿轮插刀

是一个齿廓为刀刃的外齿轮；

（2）齿条插刀

是一个齿廓为刀刃的齿条（3）齿轮滚刀

像梯形螺纹的螺杆，轴向剖面齿廓为精确的直线齿廓，滚刀转动时相当于齿条在移动。可以实现连续加工，生产率高。三、渐开线齿廓的根切与标准外啮合齿轮的最小齿数1、根切现象2、最小齿数四、变位齿轮传动1、变位齿轮变位齿轮：在不改变被切齿轮齿数的情况下，改变刀具与轮呸的相对位置而达到不产生根切时切制的齿轮。2、最小变位系数当α＝200，ha＝1时，xmin＝（17－z）／17X－变位系数，x>0正变位；x<0负变位；x=0零变位。3、变位齿轮的几何尺寸和传动的类型1、变位齿轮的几何尺寸变位齿轮的几何尺寸计算见表10.7。2、变位齿轮传动的类型（1）零传动若一对齿轮的变位系数之和为零（x1＋x2=0），称零传动。（2）正传动若一对齿轮的变位系数之和大于零（x1＋x2＞0），称正传动。z1+z2＜2zmin适用于实际中心距大于标准中心距的情况，即a′＞a。（3）负传动若一对齿轮的变位系数之和小于零（x1＋x2＜0＝，称负传动。z1+z2>2zmin第十七讲齿轮（四）教学目标（一）能力目标1.能根据工作条件判断齿轮传动的失效形式及建立设计准则，并进行设计计算2.会选择合适的齿轮材料（二）知识目标1.熟悉齿轮传动的失效形式及建立设计准则2.掌握齿轮传动的受力分析及强度计算教学内容1.齿轮传动的失效形式及计算准则

2.齿轮材料及热处理

3.直齿圆柱齿轮传动的强度计算

4.渐开线标准斜齿圆柱齿轮传动教学的重点与难点重点：齿轮传动的强度计算。难点：齿轮传动的受力分析。教学方法与手段采用多媒体教学，结合实际，提高学生的学习兴趣。一、齿轮传动的失效形式和设计准则齿轮传动：开式传动、闭式传动、半开式传动1、齿轮传动的失效形式1、轮齿折断1）疲劳折断轮齿是受一脉冲交变应力，在轮齿根部的过渡圆角处发生疲劳裂纹而发生折断。2）过载折断短时过载或强烈冲击。2、疲劳点蚀3、胶合避免措施：采用有添加剂的抗胶合润滑油；提高齿面硬度和降低粗糙度；4、齿面磨粒磨损5、齿面塑性变形2、计算准则1．开式齿轮传动主要失效形式齿面磨损，当磨损量过大，产生轮齿折断。设计准则：按齿根弯曲强度计算。2．软齿面闭式齿轮传动主要实效形式是齿面点蚀，点蚀又与齿面接触强度有关。设计准则：按齿面接触强度计算，并验算齿根弯曲强度。3．硬齿面闭式齿轮或铸铁齿轮传动主要失效形式是轮齿折断。设计准则：按齿根弯曲强度计算，并验算齿面接触强度。二、齿轮的常用材料及许用应力1、齿轮材料的基本要求材料要求：齿面硬，齿芯韧、良好的加工工艺性及热处理性能。2、齿轮的常用材料及热处理1、锻钢是制造齿轮的主要材料，一般采用含碳量为0.1%—0.6%的碳素钢或合金钢。按轮齿表面硬度要求又可分为：HBS≤350和HBS>350两类。2、铸钢通常用于尺寸较大(一般d>400～600㎜)、轮坯不宜锻出的齿轮。3、铸铁一般用于尺寸较大而低速的齿轮，并多采用优质铸铁（如灰铁HT300、球铁QT450—5等）铸造。4、非金属材料常用的热处理工艺有：调质、正火（软齿面）；表面淬火、渗碳淬火、渗氮（硬齿面）3、许用应力许用接触力H按下式计算许用弯曲应力可按下式计算三、渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算1、轮齿的受力分析法向压力：齿轮啮合传动时，若忽略轮齿间的摩擦，则轮齿间存在着沿着法线方向的作用力，称为法向压力，用Fn表示，又称名义载荷。2、计算载荷3、齿根弯曲疲劳强度计算轮齿的弯曲强度校核公式为将齿宽系数代入上式，得弯曲强度的设计公式为（4、齿面接触疲劳强度计算四、平行轴斜齿圆柱齿轮传动1、齿廓曲面的形成及啮合特点2、斜齿圆柱齿轮传动几何尺寸的计算3、斜齿圆柱齿轮正确啮合条件和重合度4、当量齿数zv=z/cos3β5、斜齿圆柱齿轮的强度计算1、轮齿的受力分析力的大小：力的方向：第十八讲（齿轮五）教学目标（一）能力目标能进行齿轮传动设计计算（二）知识目标1.熟悉齿轮参数的确定2.掌握齿轮强度计算教学内容1.齿轮的设计计算

2.锥齿轮教学的重点与难点重点：齿轮设计计算。难点：齿轮传动的受力分析。教学方法与手段采用多媒体教学，结合实际，提高学生的学习兴趣。一、圆锥齿轮传动1、圆锥齿轮传动概述。 直齿圆锥齿轮传动

曲齿圆锥齿轮传动2、背锥和当量齿数3、直齿圆锥齿轮几何尺寸的计算直齿圆锥齿轮正确啮合条件：m1=m2=m、α1=α2=α分度圆的直径：两轮的传动比：其它尺寸见表10.16。4、直齿锥齿轮的强度计算1、受力分析2、强度计算（1）齿根弯曲疲劳强度弯曲强度校核公式：Mpa设计公式（mm）→取标准值齿形系数、应力修正系数YFa、YSa——按当量齿数ZV=Z/cosδ查取（2）齿面接触疲劳强度计算齿面接触疲劳强度校核公式Mpa设计公式（mm）二、齿轮的结构设计及齿轮传动的润滑和效率1、齿轮的结构设计1．齿轮轴当齿轮齿根圆直径与轴径接近时,将齿轮与轴做成一体，称为齿轮轴。2、实体齿轮当齿轮齿顶圆直径da200㎜时，齿轮与轴分别制造，制成锻造实体齿轮。3、腹板齿轮当齿轮顶圆直径da500㎜时，可制成锻造腹板齿轮。4、轮辐式齿轮当齿轮顶圆直径da>500㎜时，可制成铸造轮辐式结构。这种结构的齿轮常用铸钢或铸铁制造。2、齿轮传动的润滑润滑的作用：减少摩擦和磨损，降低噪声帮助散热和减少锈蚀等。1、闭式齿轮传动的润滑v≤12m／s时，通常采用浸油（油浴或油池）润滑v＞12m／s时，采用喷油润滑。2、开式齿轮传动的润滑人工定期加油润滑3、齿轮传动的效率二、标准齿轮传动的设计计算1、设计参数的选择1、传动比i单级传动i<8；双级传动8<i<40;多级传动i>40。2、齿数Z13、齿宽系数4、螺旋角ββ＝8o～15o2、齿轮精度等级的选择精度等级1，2，3，…5，6，7，8，9，10，11，12远等级常用3、齿轮传动的计算步骤齿轮传动的计算步骤与传动方式和齿面硬度有关。1、闭式齿轮传动2、开式齿轮传动小结：1.齿轮的设计计算

2.锥齿轮

思考题：1、现有4个标准齿轮：1)m1=4mm,z1=25；

2)m2=4mm,z2=50；

3)m3=3mm,z3=60；

4)m4=2.5mm,z4=40。

试问：1）哪两个齿轮的渐开线形状相同？2）哪两个齿轮能正确啮合？3）哪两个齿轮能用同一把滚刀制造?这两个齿轮能否改成用同一把铣刀加工？第十九讲蜗杆传动（一）教学目标（一）能力目标1.能计算蜗杆传动的几何尺寸2.掌握蜗杆传动的失效形式和设计准则（二）知识目标1.了解蜗杆传动特点、类型及主要参数2.掌握蜗杆传动几何尺寸的计算3.掌握蜗杆传动的失效形式和设计准则教学内容1.蜗杆传动的类型及特点2.蜗杆传动的失效形式、材料和结构3.普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算教学的重点与难点重点：蜗杆传动的失效形式和设计准则。难点：蜗杆传动的主要参数。教学方法与手段采用多媒体教学（动画演示运动），结合教具，提高学生的学习兴趣。一、蜗杆传动的类型和特点1、蜗杆传动的类型2、蜗杆传动的特点二、蜗杆传动的主要参数和几何尺寸的计算在蜗杆传动中，规定通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面，称为中间平面。对于阿基米德蜗杆蜗轮，在主平面内蜗杆传动相当于齿轮齿条传动。1、蜗杆传动的主要参数及其选择1、蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2和传动比i传动比i=n1／n2=z1／z2蜗杆头数z1=1、2、4、6（单头，i大，易自锁，效率低，但精度好；多头杆，η↑，但加工困难，精度↓）蜗轮齿数z2=iz1，Z2=27～802、模数和压力角3、蜗杆分度圆上的导程角4、蜗杆分度圆直径和蜗杆直径系数5、标准中心距2、蜗杆传动的几何尺寸计算分度圆直径：；标准中心距：传动比：3、蜗杆传动的正确啮合条件＝＝＝＝（标准值20°）三、蜗杆传动的失效形式和计算准则1、蜗杆传动的失效形式1、齿面间滑动速度蜗杆传动的滑动速度2、蜗杆传动的失效形式有齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合和轮齿折断。2、设计准则1、开式传动2、闭式传动四、蜗杆和蜗轮的材料和结构1、蜗杆传动的材料1、蜗杆材料蜗杆多用碳钢或合金钢制造，如40、45、40Cr等。经热处理可提高齿面硬度，增加耐磨性。40、45，调质HBS220~300——低速，不太重要40、45、40Cr，表面淬火，HRC45~55——一般传动15Cr、20Cr、12CrNiA、18CrMnT1、O20CrK渗碳淬火、HRC58~63——高速重载2、蜗轮蜗轮常用铸锡青铜ZQSnl0-1、ZQSn6-6-3和铝铁青铜ZQAl9-4；低速和不重要的传动可采用铸铁材料。铸铸青铜（ZCuSn10P1，ZCuSn5P65Zn5）——VS≥3m/s时，减摩性好，抗胶合性好，价贵，强度稍低。铸铝铁青铜（ZcuAl10Fe3）——VS≤4m/s，减摩性、抗胶合性稍差，但强度高，价兼铸铁：灰~；球墨~。——VS≤2m/s，要进行时效处理、防止变形。2、蜗杆和蜗轮的结构1、蜗杆蜗杆通常与轴做成一体，称为蜗杆轴。（1）无退刀槽，铣刀铣制；（2）有退刀槽，车刀车、或铣2、蜗轮（1）齿圈式——齿圈与轮芯一般用H7/rb配合装配，并在配合面接缝上，加装4～6个紧定螺钉。（2）螺栓联接式——用于尺寸较大蜗轮，装拆较方便。（3）整体浇铸式——用于整体蜗轮和尺寸小的青铜蜗轮（4）拼铸式——铸铁轮芯上浇铸青铜齿圈，然后切齿小结：1、蜗杆传动特点、类型及主要参数。2、蜗杆传动几何尺寸的计算。3、蜗杆传动的失效形式和设计准则。作业与思考：1、确定蜗杆头数和蜗轮的齿数要考虑哪些问题？2、何谓蜗杆蜗轮机构的中间平面？在中间平面内，蜗杆蜗轮传动相当于什么传动？第二十讲蜗杆传动（二）教学目标（一）能力目标1.能判断蜗轮传动的转向2.会选择蜗杆传动的润滑方式（二）知识目标掌握蜗轮强度计算方法及蜗杆传动的热平衡计算方法教学内容1.普通圆柱蜗杆传动承载能力计算

2.蜗杆传动的滑动速度和效率

3.蜗杆传动的润滑及热平衡计算教学的重点与难点重点：蜗杆传动的受力分析。难点：蜗杆传动的强度计算。教学方法与手段采用多媒体教学（加动画演示），结合教具，提高学生的学习兴趣。一、蜗杆传动的强度计算1、蜗杆传动的受力分析2、蜗轮齿面接触疲劳强度计算校核公式：Mpa式中，ZE——材料的弹性系数，钢蜗杆配青铜蜗轮ZP——接触系数，ZP为反映蜗杆传动接触线长度和曲率半径对接触强度的影响系数——载荷系数KA——工况系数——齿面载荷分布系数：载荷平稳时，；载荷变化较大，或有冲击、振动时，KV——动载荷系数——精制蜗杆——一般蜗杆设计公式mm定m,q，——蜗轮齿面许用接触应力3、蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算弯曲疲劳强度校核公式：YFa2——蜗轮齿形系数，按当量齿数及变位系数X2——蜗轮轮齿许用弯曲应力——蜗轮基本许用应力（计入齿根应力修正系数YFa2）弯曲应力脉动循环；弯曲应力对称（双侧工作）循环设计公式mm3定m、d1、q二、蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算1、蜗杆传动的效率2、蜗杆传动的润滑一般低速重载→用粘度高的润滑油；一般高速轻载→用粘度低的润滑油高速（VS大）——喷油润滑；低速（VS小）——泄池润滑润滑油量适当浸油深度1/3蜗轮外径——上置式蜗杆，润滑较差，但搅油损失小i个蜗杆齿高——下（侧）置式蜗杆，润滑较好，但搅油损失大3、蜗杆传动热平衡计算蜗杆传动效率较低，摩擦发热较大，温升较高，过高的温度使润滑油稀释，粘度下降，啮合时从齿面间被稀释，会加剧磨损和胶合。要进行热平衡计算：小结：1、蜗杆传动的受力分析。2、蜗杆传动的强度计算。作业与思考：根据图中给定的蜗轮或蜗杆的旋向和转向，判断蜗杆或蜗轮的转向。第二十一讲轮系（一）教学目标（一）能力目标能计算定轴轮系的传动比及齿轮的转速，并会判断其转向（二）知识目标1.了解轮系的类型2.掌握定轴轮系传动比的计算及转向判断教学内容1.轮系的功用和分类

2.定轴轮系的传动比教学的重点与难点重点：定轴轮系传动比的计算。难点：定轴轮系的转向判别。教学方法与手段采用多媒体教学（加动画演示），讲授时联系实际，便于学生接受。轮系：用一系列互相啮合的齿轮将主动轴和从动轴连接起来，这种多齿轮的传动装置称为轮系。功用：获得多种转速；实现较远轴之间的运动和动力的传递；获得较大的传动比；实现运动的合成与分解。平面定轴轮系空间定轴轮系分类：按轮系中各齿轮轴线是否相互平行，可分为平面齿轮系和空间齿轮系；按轮系运转时齿轮的轴线是否固定，又可分为定轴轮系和行星轮系。在运转过程中，各轮几何轴线的位置相对于机架是固定不动的轮系称为定轴轮系。定轴轮系又可分为平面定轴轮系和空间定轴轮系。1、平面定轴轮系传动比的计算若A——输入轴B——输出轴，则轮系传动比为一对外啮合圆柱齿轮传动比i12=n1/n2=－z2/z1一对内啮合圆柱齿轮传动比i12=n1/n2=＋z2/z1圆锥齿轮传动比i12=n1/n2=z2/z1，转向用箭头标注法。4——惰轮：不改变传动比的大小，但改变轮系的转向结论：平面定轴轮系传动比等于组成轮系的各对齿轮传动比的连乘积，也等于从动轮齿数的连乘积与主动轮齿数连乘积之比。首末两轮的转向，取决于齿轮系中外啮合齿轮的对数。通式：m——外啮合的次数2、空间定轴轮系传动比的计算转向关系用箭头表示例12.1图中，设蜗杆1为右旋，转向如图所示，，，，，，，，。若蜗杆转速，求内齿轮5的转速和转向。解：轮系传动比的大小所以：蜗杆轴的转向n1是给定的，按传动系统路线依次用箭头标出各级传动的转向，最后获得的转向。小结：1、轮系的类型。2、定轴轮系传动比的计算及转向判断。作业与思考：1、什么是惰轮？它在轮系中起什么作用？2、在定轴轮系中，如何来确定首、末两轮转向间的关系？3、定轴轮系与行星轮系的主要区别是什么？4、轮系中各齿轮的转向如何确定？第二十二讲轮系（二）教学目标（一）能力目标1.能正确计算行星轮系和复合轮系的传动比。2.熟悉轮系的应用。（二）知识目标1.掌握转化机构法求行星轮系的传动比。2.掌握混合轮系传动比的计算。3.熟悉轮系的应用。教学内容1.周转轮系的传动比

2.混合轮系的传动比教学的重点与难点重点：行星轮系、混合轮系传动比的计算。难点：转化机构法求轮系的传动比。教学方法与手段采用多媒体教学，联系实际讲授，提高学生的学习兴趣。一、行星轮系传动比的计算1、行星轮系的分类若轮系中，至少有一个齿轮的几何轴线不固定，而绕其它齿轮的固定几何轴线回转，则称为行星轮系。如图所示的轮系中，齿轮2除绕自身轴线回转外，还随同构件H一起绕齿轮1的固定几何轴线回转，该轮系即为行星轮系。齿轮2称为行星轮，H称为行星架或系杆，齿轮1、3称为太阳轮。行星轮系的组成：行星轮、行星架（系杆）、太阳轮2、行星轮系传动比的计算3、复合轮系传动比的计算复合轮系：既含有定轴轮系又含有行星轮系，或是包含由几个基本行星轮系的复合轮系。复合轮系传动比的计算：先将混合轮系分解成行星轮系和定轴轮系，然后分别列出传动比计算式，最后联立求解。二、齿轮系的应用1、定轴轮系的应用2、行星轮系和复合轮系的应用三、其他新型齿轮传动装置简介

1、摆线针轮行星传动摆线针轮行星传动的工作原理、输出机构与渐开线少齿差行星传动基本相同，其结构上的差别在于行星轮2改为延长外摆线的等距曲线作齿廓称为摆线轮；用针棒代替中心轮1的轮齿，称为针轮。

摆线针轮行星传动机构具有减速比大（一般可达iHV=9～115，多级可获得更大的减速比），结构紧凑、传动效率高（一般可达90%～94%左右）、传动平稳等优点。此外，还有无齿顶相碰和齿廓重叠干涉等问题。2、谐波齿轮传动这种传动是借助波发生器迫使相当于行星轮的柔轮产生弹性变形，来实现与钢轮的啮合。谐波齿轮传动由三个基本构件组成：谐波发生器、刚轮、柔轮。五、减速器(1)齿轮减速器：主要有圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥—圆柱齿轮减速器三种。(2)蜗杆减速器：主要有圆柱蜗杆减速器、圆弧齿蜗杆减速器、锥蜗杆减速器和蜗杆—齿轮减速器等。(3)行星减速器：主要有渐开线行星齿轮减速器、摆线针轮减速器和谐波齿轮减速器等。1、常用减速器的主要类型、特点和应用1、齿轮减速器2、蜗杆减速器2、减速器传动比的分配3、减速器的结构小结：1、行星轮系传动比的计算。2、混合轮系传动比的计算。3、轮系的应用。作业与思考：1、“转化机构法”的根据何在？2、摆线针轮行星传动中，针轮与摆线轮的齿数差为多少？3、谐波齿轮减速器与摆线针轮减速器相比有何特点？第二十三讲轴教学目标（一）能力目标1.了解轴的功用、分类、常用材料及热处理。2.能合理地进行轴的结构设计。（二）知识目标1.了解轴的分类，掌握轴结构设计。2.掌握轴的强度计算方法。3.了解轴的疲劳强度计算和振动。教学内容1.轴的分类、材料及热处理

2.轴的结构设计

3.轴的设计计算教学的重点与难点重点：轴的结构设计难点：弯扭合成法计算轴的强度教学方法与手段采用多媒体教学（加动画演示），结合教具，提高学生的学习兴趣一、概述1、轴的分类根据承受载荷的情况，轴可分为三类1、心轴工作时只受弯矩的轴，称为心轴。心轴又分为转动心轴（a）和固定心轴(b)。2、传动轴工作时主要承受转矩，不承受或承受很小弯矩的轴，称为传动轴。3、转轴工作时既承受弯矩又承受转矩的轴，称为转轴。按轴线形状分：1、直轴（1）光轴作传动轴（应力集中小）（2）阶梯轴优点：1）便于轴上零件定位；2）便于实现等强度2、曲轴另外还有空心轴（机床主轴）和钢丝软轴（挠性轴）——它可将运动灵活地传到狭窄的空间位置。如牙铝的传动轴。二轴的结构设计1、轴上零件的定位和固定轴上2、轴的结构工艺性3、提高轴的疲劳强度4、各轴段的直径和长度的确定三、轴的强度计算1、轴的扭转强度计算圆轴扭转的强度条件为由上式可得轴的直径计算公式：式中A—计算常数，与轴的材料和承载情况有关上式计算求得的轴颈，对有一个键槽的轴段应增大3％，对有两个键槽的轴段应增大7％。2、按弯扭合成强度计算3、轴的刚度计算防止轴过大的弹性变莆而影响轴上零件的正常工作，要求控制其受载后的变形量不超过最大允许变形量。1、弯曲刚度2、扭转刚度——每米长的扭转角度扭转角°/m一般传动轴，许用扭转角，精密传动轴：4、轴的振动稳定性及临界转速5、轴的材料及选择轴的材料主要是碳素钢和合金钢。五、轴的设计1、选择轴的材料2、初步确定轴的直径3、轴的结构设计4、轴的强度校核小结：1、轴的分类，轴的常用材料及热处理。2、轴的结构设计3、轴的强度计算。作业与思考：1、轴按功用与所受载荷的不同分哪几种？常见的轴大多属于哪一种？2、轴的结构设计应从哪几个方面考虑？3、轴上零件的周向固定有哪些方法？采用键固定时应注意什么？第二十四讲键教学目标（一）能力目标1.熟悉键的类型、能根据不同场合选择合适的键连接2.能验算键连接的强度（二）知识目标1.了解键的类型、特点及应用2.掌握键的选择与验算教学内容1.键联接的类型、特点及应用

2.普通平键联接尺寸选择及强度校核

3.花键联接教学的重点与难点键的选择与验算。教学方法与手段采用多媒体教学（加动画演示），结合教具，提高学生的学习兴趣。一、轴毂联接轴毂联接：轴与轮状零件的毂间的联接。主要类型：键联接、花键联接、过盈配合联接及销联接。1、键联接（一）键联接的类型和应用键可分为平键、半圆键、楔键、切向键等多种类型，且已标准化。1、平键联接平键的两侧面是工作面，与键槽配合，工作时靠键与键槽侧面互相挤压传递扭矩。按用途可分为普通平键、导键、滑键。普通平键用于静联接，即轴与轮毂间无相对轴向移动的联接。按端部形状可分为A型(圆头)B型(方头)、C型(单圆头)三种。导键和滑键都用于动联接，即轴与轮毂间有相对轴向移动的联接。导键适用于轴向移动距离不大的场合，如机床变速箱中的滑移齿轮。滑键用于轴上零件在轴上移动距离较大的场合，以免使用长导键。滑键联接2、半圆键联接键的两侧面为工作面。用于静联接，定心性好，装配方便，但键槽较深，对轴的强度削弱较大。主要用于轻载荷和锥形轴端。3、楔键联接和切向键联接楔键的上、下两面是工作面。仅适用于传动精度要求不高，载荷平稳和低速的场合。楔键分普通楔键和钩头楔键两种。切向键是由一对具有斜度1﹕100的楔键组成。切向键的上下两个相互平行的窄面为工作面。适用于对中要求不严，载荷很大，大直径轴的联接。（二）键联接的类型选择和平键的强度验算1、键联接的类型选择2、平键的尺寸选择3、平键联接的强度验算其强度条件为式中－键的工作长度（㎜），圆头平键=L-b，方头平键=L,单圆头平键＝。－键联接中挤压强度最低的零件的许用挤压应力（对于动联接则以许用压强[p]代替式中的（N/㎜2），查表13.62、花键联接花键联接由多个键齿构成，键齿沿轴和毂孔的周向均布。齿侧面为工作面，适用于静、动联接。3、销联接销联接主要用来固定零件之间的相互位置，也可用于轴和轮或其它零件的联接，并传递不大的载荷，有时还可用来作安全装置中的过载剪断元件。圆柱销利用微量的过盈装配在铰光的销孔中，如果多次装拆，就会松动，失去定位的精确性和联接的紧固性。圆锥销有1﹕50的锥度，在受横向力时可以自锁；装配在铰光的销孔中，可多次装拆而不影响定位的精确性。定位销通常不受载荷或受很小的载荷，其尺寸根据经验从标准中选取。承受载荷的销(如承受剪切和挤压等)，一般先根据使用和结构要求选择其类型和尺寸，然后校核其强度。开口销是一种防松零件，常用低碳钢丝制造。小结：1、键连接的类型、特点及应用。2、键的选择与验算。作业与思考：1、花键联接定心方法有哪些？2、在齿轮减速器中，为什么低速轴的直径要比高速轴的直径大得多？第二十五讲滚动轴承（一）教学目标（一）能力目标能判断常用滚动轴承的类型；理解其代号的含义；会选用滚动轴承（二）知识目标1.了解滚动轴承的类型、特点，掌握滚动轴承的代号2.掌握滚动轴承的选择教学内容滚动轴承的类型、代号及选用教学的重点与难点重点：滚动轴承的类型、特点及代号。难点：滚动轴承类型的选择。教学方法与手段采用多媒体教学（加动画演示），结合教具，提高学生的学习兴趣。一、轴承的功用和类型轴承的功用：支承轴及轴上的旋转零件，使其回转并保证一定的旋转精度，减少相对摩擦和磨损。轴承的分类：按摩擦的性质分，轴承可分为滑动轴承和滚动轴承。二、滚动轴承的组成、类型及特点1、滚动轴承的组成滚动轴承一般由外圈、内圈、滚动体和保持架所组成。2、滚动轴承的基本类型及特点接触角α：滚动体与外圈内滚道接触点的法线方向与轴承径向平面所夹的角。滚动轴承按能承受的负荷方向或公称接触角不同，可分为向心轴承和推力轴承。向心轴承又可以分为径向接触轴承（α＝0）和角接触向心轴承（0＜α＜45）推力轴承又可以分为轴向接触轴承（α＝90）和角接触推力轴承（45＜α＜90）径向接触轴承：只能承受径向载荷，不能承受轴向载荷；角接触向心轴承：既能承受径向载荷，也能承受一定的轴向载荷；轴向接触轴承：只能承受轴向载荷，不能承受径向载荷；角接触推力轴承：既能承受轴向载荷，也能承受一定的径向载荷三、滚动轴承的代号滚动轴承是标准件，GB272／T-93规定了轴承代号的表示方法。轴承代号由基本代号、前置代号和后置代号三部分构成。1、基本代号由类型代号、尺寸系列代号和内径代号组成。类型代号由一位(或两位)数字或英文字母表示，其相应的轴承类型参阅设计手册。尺寸系列代号由两位数字组成。前一个数字表示向心轴承的宽度或推力轴承的高度；后一个数字表示轴承的外径。直径系列代号为7表示超特轻；8、9表示超轻；0、1表示特轻；2表示轻；3表示中；4表示重；5表示特重；宽度系列代号为0表示窄型；1表示正常；2表示宽；3、4、5、6表示特宽。内径代号由数字组成。当轴承的内径在20～480㎜范围内(22、28、32㎜除外)，用内径的毫米数除以5的商数表示；内径为10，12，15，17㎜的轴承内径代号分别为00，01，02，03；内径为22，28，32㎜和尺寸等于或大于500㎜的轴承，其内径代号直接用公称内径毫米数表示，但在与尺寸系列代号之间用“／”分开；内径小于10㎜的轴承内径代号表示方法可查阅GB272／T—93。2、前置代号前置、后置代号是轴承在结构形状、尺寸、公差、技术要求等有改变时，在其基本代号左右添加的补充代号。表示轴承的分部件，用字母表示。L——可分离轴承的可分离内圈或外圈如LN207K——轴承的滚动体与保持架组件K81107R——不带可分离内圈或外圈的轴承，如RNU207NU——表示内圈无档边的圆柱滚子轴承WS、GS——分别为推力圆柱滚子轴承的轴圈和座圈，如WS81107、GS81107。后置代号反映轴承的结构、公差、游隙及材料的特殊要求等，共8组代号。内部结构代号——反映同一类轴承的不同内部结构四、滚动轴承类型选择在选择轴承类型时，根据轴承的结构及性能特点，选择合理的类型。1、载荷条件轴承承受载荷的大小、方向和性质是选择轴承类型的主要依据。1、载荷的方向2、载荷大小承受较大载荷时，应选用线接触的滚子轴承。3、载荷性质有冲击载荷时宜选用滚子轴承。2、转速条件球轴承比滚子轴承有较高的极限转速，高速或要求旋转精度高时，应优先选用球轴承。高速轻载时，宜选用超轻，特轻或轻系列轴承；低速、重载时，可采用重和特重系列轴承。3、调心性能轴承内外圈轴线间的偏斜角应控制在极限值之内，否则会增加轴承的附加载荷而使其寿命降低。当偏斜角较大时，可选用调心轴承。4、安装、调整性能为便于安装、拆卸和调整轴承间隙，常选用外圈可分离的轴承。5、经济性一般球轴承比滚子轴承便宜，同型号轴承，精度越高，价格越贵。小结1、滚动轴承的组成、类型及特点2、滚动轴承的代号3、滚动轴承类型的选用作业与思考：1、滚动轴承的主要类型有哪些？各有什么特点？2、试说明下列各轴承的内径有多大？哪个轴承的公差等级最高？哪个允许的极限转速最高？哪个承受径向载荷能力最大？哪个不能承受径向载荷？6208/P2、30208、5308/P6、N22083、何谓滚动轴承的基本额定寿命？何谓当量动载荷？如何计算？4、滚动轴承失效的主要形式有哪些？计算准则是什么？第二十六讲滚动轴承（二）教学目标（一）能力目标1.能合理的选择常用滚动轴承2.具有组合设计的能力（二）知识目标1.掌握滚动轴承的基本额定寿命、基本额定动载荷及寿命计算2.熟悉滚动轴承的组合设计教学内容1.滚动轴承的失效形式及设计准则

2.滚动轴承的寿命计算

3.滚动轴承的组合设计

教学的重点与难点重点：滚动轴承的寿命计算。难点：滚动轴承的组合设计。教学方法与手段采用多媒体教学，结合图片及实物讲授，提高学生的学习兴趣。一、滚动轴承的工作情况分析及计算1、滚动轴承的失效形式1、点蚀2、塑性变形3、磨损2、设计准则3、滚动轴承的寿命计算1、基本额定寿命和基本额定动负荷（1）寿命（2）基本额定寿命（3）基本额定动负荷轴承的基本额定寿命为一百万(106)转时所能承受的最大负荷为轴承的基本额定动负荷，以Cr表示。2、当量动载荷定义：将实际载荷转换为作用效果相当并与确定基本额定动载荷的载荷条件相一致的假想载荷，该假想载荷称为当量动载荷P。4、滚动轴承的静强度计算基本额定静载荷C0：取决于正常运转时轴承允许的塑性变形量，即受载最大的滚动体与滚道接触处中心处引起的接触应力达到一定值5、滚动轴承的极限转速二、滚动轴承的选择1、滚动轴承类型的选择2、轴承的公差等级精度高————————————→低公差等级24566X0新标准/P2、/P4、/P5、/P6、/P6X、/P0旧标准BCDEXEG——普通级可省略三、滚动轴承的组合设计1、滚动轴承的固定1、周向固定目的：保证轴承受力后，其内圈与轴颈、外圈与座孔之间不产生相对圆周运动。方法：轴承内圈与轴颈配合采用基孔制，轴承外圈与轴承座孔配合采用基轴制，并选择合适的配合。2、轴向固定目的：保证轴上零件受到轴向力作用时，轴和轴承不致产生轴向相对移动。内圈与轴：1）轴肩2）轴用弹性档圈—A不大、n不高时3）轴端档圈+紧固螺钉—n较大、A中等4）圆螺母+止动垫圈—A较大、n较高5）开口圆锥紧定套+圆螺母和止动垫圈—适于光轴上球面轴承。外圈与座孔：2、轴组件的轴向固定1、双支点单向固定（两端固定式）2、单支点双向固定（一端固定，一端游动式）3、两端游动3、滚动轴承支承的调整4、轴承组合支承部分的刚度和同轴度安装轴承的轴承座孔处的壁厚应适当加大或设加强肋，保证支承刚度。5、滚动轴承的预紧轴承预紧方法：在轴承外圈(或内圈)之间加金属垫片或将外圈(或内圈)磨窄来实现，也可以通过调整两轴之间隔套的宽度等方法来获得。6、轴承的安装与拆卸7、轴承的润滑与密封（一）轴承的润滑1、脂润滑2、油润滑（二）轴承的密封密封的目的：防止灰尘、水分和杂物侵入轴承内，并阻止润滑剂的流失。1、接触式密封——适于低速，为防止磨损，要求接触处表面粗糙度小于R1.6～0.8①毡圈密封——轴承盖上梯形槽内放置矩形剖面细毛毡，适合于V<4～5m/s，轴承脂润滑的密封②橡胶油封（标准件、较常用）——耐油橡胶制唇形密封圈靠弹簧压紧在轴上，唇向外—防灰法，唇向里—防油流失，组合放置—同时起防灰和防油流失的作用。油封有：J型、U型和O型，适合于v<12m/s2、非接触式密封——与轴不直接接触，适合于高速①油沟密封（间隙密封）——轴与盖之间约0.1~0.3mm间隙，盖上车出沟槽，槽内充满润滑脂，结构简单，适于v<5~6m/s②甩油密封——轴上开沟槽，将欲外流的油沿径向甩开，再经轴承盖上集油腔及油孔流回轴承；挡油环式甩油盘—利用离心力甩去档油环上的油，让其流回油箱内，以防油冲入轴承内。适于轴承脂润滑。③曲路密封（迷宫密封）——将旋转和固定的密封零件间的间隙制成曲路形式，缝隙间填入润滑脂，加强密封效果——密封效果较好，适于油和脂沟滑v<30m/s3、组合式密封——采用两种以上的密封形式组合在一起，密封的效果较好。另外，某些标准密封轴承——如单面或双面带防尘盖（-RZ）和密封盖的轴承，由于装配时已填入了润滑脂，∴无需维护或再加密封装置——应用日趋广泛。小结：1、滚动轴承的失效形式及计算准则2、滚动轴承的寿命计算3、滚动轴承的静强度计算作业与思考：1、通过查阅手册比较6008，6208，6308，6408轴承的内径d、外径D、宽度B和基本额定动载荷C，并说明尺寸系列代号的意义。2、为什么角接触轴承和调心轴承通常是成对使用？3、在进行滚动轴承组合设计时应考虑哪些问题？第二十七讲滚动轴承（二）教学目标（一）能力目标1.会判断滑动轴承的类型；熟悉其主要结构2.会选择滑动轴承的材料及润滑方式3.能进行非液体摩擦滑动轴承的计算（二）知识目标1.了解滑动轴承的特点