大工17春《机械设计基础》在线作业2

大工17春《机械设计基础》在线作业2一、齿轮传动：精密动力传递的核心齿轮传动作为机械工程中应用最为广泛的传动形式之一，其设计的合理性直接关系到机械系统的性能、效率与寿命。在线作业中，关于齿轮传动的考察通常涵盖以下几个方面：（一）齿轮传动的特点与类型选择齿轮传动的主要优点包括传动比准确、效率高、功率范围广、结构紧凑、工作可靠、寿命长等。但其制造和安装精度要求较高，成本也相对较高，且不适用于两轴中心距过大的场合。在选择齿轮类型时，需根据传动功率、速度、传动比、工作条件（如是否需要换向、空间布局限制等）综合考虑。例如，圆柱齿轮常用于平行轴传动，锥齿轮用于相交轴传动，而蜗杆蜗轮传动则适用于交错轴间的大传动比减速传动。（二）齿轮的受力分析与计算这是齿轮设计的基础。对于直齿圆柱齿轮，其轮齿上主要受到圆周力、径向力和（若为斜齿轮或锥齿轮则存在的）轴向力。掌握力的大小、方向的判定方法，以及如何将这些力正确地分解和合成，对于后续轴系零件的设计计算至关重要。在进行受力分析时，需明确主动轮与从动轮的区分，因为两者所受圆周力的方向相反。（三）齿轮的强度计算准则齿轮的失效形式是制定强度计算准则的依据。常见的失效形式有轮齿折断、齿面疲劳点蚀、齿面磨损、齿面胶合以及塑性变形等。针对不同的失效形式，有相应的强度计算方法。例如，对于闭式软齿面齿轮传动，常以齿面接触疲劳强度为设计准则，以齿根弯曲疲劳强度进行校核；而闭式硬齿面齿轮传动，则通常以齿根弯曲疲劳强度为设计准则，以齿面接触疲劳强度进行校核。开式齿轮传动由于齿面磨损较快，一般不出现点蚀，故多按齿根弯曲疲劳强度进行设计，并适当降低许用应力以考虑磨损的影响。理解并应用这些准则，正确选取材料、热处理方式以及齿形参数，是保证齿轮传动安全可靠的关键。（四）齿轮的润滑良好的润滑对于齿轮传动至关重要，它可以减少摩擦磨损、降低温度、防止锈蚀，并带走杂质。在线作业中可能会涉及润滑剂的选择（如润滑油粘度等级的确定）、润滑方式的选取（如浸油润滑、喷油润滑等），这些都与齿轮的圆周速度、工作环境等因素相关。二、带传动与链传动：挠性传动的灵活应用带传动和链传动同属挠性传动，它们都是通过中间挠性件（带或链条）传递运动和动力，具有结构简单、成本低廉、能缓冲吸振、可实现远距离传动等特点。（一）带传动的工作特性带传动主要依靠带与带轮之间的摩擦力（平带、V带）或啮合（同步带）来传递动力。V带传动由于其楔形效应，能产生更大的摩擦力，应用更为广泛。带传动的弹性滑动和打滑是两个重要概念。弹性滑动是由于带的弹性变形而引起的带与带轮之间的微量相对滑动，是不可避免的，会导致传动比不准确。打滑则是由于过载引起的带与带轮之间的显著相对滑动，会使传动失效，是必须避免的。在设计中，需通过合理选择带的型号、根数、中心距以及张紧装置来保证传动能力和寿命。（二）链传动的工作特性链传动是通过链条与链轮轮齿的啮合来传递动力，因此其传动比准确，平均传动比恒定。与带传动相比，链传动的承载能力更大，效率更高，传动中心距也可较大，但工作中有冲击和噪声，且对安装精度要求比带传动高。链传动的主要失效形式包括链条的疲劳破坏、铰链磨损、冲击疲劳破坏、铰链胶合以及过载拉断等。其设计计算主要围绕链条的额定功率、链节距、链轮齿数、中心距等参数展开。（三）带传动与链传动的比较与选用在实际应用中，需根据具体工况对带传动和链传动进行合理选用。一般而言，带传动适用于中小功率、转速较高、传动比不严格、要求平稳、无油污染的场合；而链传动则适用于功率较大、转速不太高、传动比要求较准确、工作环境较差（如多尘、油污、温度较高）的场合。三、轴系零部件：机械系统的骨架与支撑轴是机械中的重要零件，用于支承回转零件（如齿轮、带轮、链轮等），并传递运动和动力。轴系零部件还包括轴承、联轴器、离合器、轴毂连接等。（一）轴的结构设计轴的结构设计应满足强度、刚度、工艺性和经济性的要求。需合理确定轴的外形和各部分尺寸，包括轴颈、轴头、轴肩、轴环、轴端及过渡圆角等。轴肩和轴环用于定位轴上零件，其高度和圆角半径需仔细设计。轴上零件的固定方式（周向固定与轴向固定）也是结构设计的重要内容，如键连接、过盈配合、紧定螺钉等周向固定方式，以及轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴端挡圈等轴向固定方式。（二）轴的强度计算轴的强度计算是轴设计的核心。首先需根据轴上零件的布置和受力情况，绘制轴的受力简图，进行力和力矩的计算，得到轴的弯矩图和扭矩图，从而确定危险截面。然后，根据危险截面上的最大应力（弯曲应力与扭切应力的组合）进行强度校核。对于重要的轴，还需进行刚度校核，以防止过大的弹性变形影响机器的正常工作。（三）滚动轴承的选择与计算滚动轴承是支承轴的重要部件，具有摩擦阻力小、启动灵活、效率高、维护方便等优点。选择滚动轴承时，需考虑轴承所受载荷的大小、方向和性质，转速，工作温度，调心性能要求，安装与拆卸条件等因素。轴承类型（如深沟球轴承、调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力轴承等）的选择是第一步，然后根据额定动载荷或额定静载荷进行寿命计算或静强度计算。轴承的组合设计，如轴向固定方式（两端固定、一端固定一端游动）、间隙调整、预紧、润滑与密封等，也是保证轴承正常工作的关键。总结与学习建议本次在线作业所涉及的齿轮传动、带传动、链传动以及轴系零部件等内容，均是《机械设计基础》课程的重点和难点，也是机械设计实践中不可或缺的基础知识。同学们在学习过程中，应注重理解基本概念、基本原理和基本方法，而不是死记硬背公式。要善于将所学知识与工程实际相结合，思考不同零部件之间的内在联系和相互影响。在完成作业时，务必仔细审题，明确题目要求，准确运用公式，规范计算过程。对于选择题和判断题，要吃透概念，辨析易混淆点；对于计算题，则要步骤清晰，结果准确。遇到问题时，应及