河科大机械零件教案

河北科技大学教案用纸第1页第1次课2学时上次课复习：本次课题（或教材章节题目）：1)绪论；教学要求：1）使学生了解本课程研究的对象、内容及本课程的重要地位和作用；重点：本课程研究的对象、失效形式、计算准则难点：失效教学手段及教具：多媒体或课堂讲授讲授内容及时间分配：绪论45分钟课后作业参考资料《机械设计》谈嘉祯主编中国标准出版社《机械设计》朱文坚主编高等教育出版社《机械设计试题精选与答题技巧》姜洪源主编哈尔滨工业大学出版社绪论§1-1机器在经济建设中的作用机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的重要标志。机器是代替人们体力和部分脑力劳动的工具，机器既能承担人力所不能或不便进行的工作，又能较人工生产改进产品质量，特别是能够大大提高劳动生产率和改善劳动条件。只有使用机器，才能便于实现产品的标准化、系列化和通用化，尤其是便于实现高度的机械化、电气化和自动化。机械工业肩负着为国民经济各个部门提供装备和促进技术改造的重任。大量地设计制造和广泛采用各种先进的机器，可大大加强促进国民经济发展的力度加速我国的现代化建设。§1-2机器的基本组成要素通用零件:各类机械中具有同一功用和性能，并经常使用的零件。机械零件的类型专用零件:仅适用于专门用途的零件，如曲轴、活塞、纱锭等零件。部件：为了完成同一使命，在结构上紧密联系在一起的一套协同工作的零件组合。§1-3本课程的内容、性质与任务1、内容：1）总论部分；2）联接部分；3）传动部分；4）轴系部分；5）其它部分。特点是：学习机械系统设计的基础知识；学习一般尺寸和参数的通用零件设计方法。本课程中“设计”的含义是指机械装置的实体设计，涉及零件的应力、强度的分析计算，材料的选择、结构设计，考虑加工工艺性、标准化以及经济性、环境保护等。机械设计结果的表现形式为：机械工程图、说明书和计算机程序。2、性质：是一门具有设计性质的技术基础课。本课程所涉及的先修课程有：工程制图：设计的图形表达。工程材料：非金属材料，金属材料及热处理。机械制造基础：冷加工工艺，热加工工艺。公差配合与技术测量：解决精度设计问题。理论力学：解决力分析与动力计算。材料力学：解决强度分析问题。机械原理：解决机械的方案设计。3、任务：1）掌握通用机械零件的设计原理、方法和机械设计的一般规律，具有一定的设计能力；2）树立正确的设计思想，了解国家当前的有关技术政策；3）具有运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力；4）掌握典型机械零件的实验方法，进行基本技能的训练；5）了解机械发展的新动向。4、本课程的几个特点：涉及面广关系多─因与诸多先修课关系密切。要求多─强度、刚度、寿命、工艺、重量、安全、经济性。门类多─各类零件，各有特点，设计方法各异。公式多─计算多，有解析式、半解析式、经验的、半经验的及定义式。图表多─结构图、分析图、原理图、示意图、曲线图、标准、经验数表。实践性强─不仅读懂书就行，要多联系实际，要注重实践性环节。无重点─又都是重点，设计工作必须详尽，细小的疏忽也会导致严重事故。设计问题无统一答案─更多地谈论谁设计得更好，要注意发展求异思维。5、注意处理好几个关系：零件的设计与选用设计计算与结构设计性能要求与经济性经验设计与现代设计具体的设计方法与一般的设计能力

第1次课2学时上次课复习：本次课题（或教材章节题目）：1)机械设计总论教学要求：1）使学生对机械零件的强度有所了解。2)失效、失效形式、计算准则重点：失效形式、计算准则难点：失效教学手段及教具：多媒体或课堂讲授讲授内容及时间分配：失效形式及计算准则45分钟课后作业理解机械、失效、计算准则参考资料《机械设计》谈嘉祯主编中国标准出版社《机械设计》朱文坚主编高等教育出版社《机械设计试题精选与答题技巧》姜洪源主编哈尔滨工业大学出版社第二章机械设计总论§2-1机器的组成动力机：机器的驱动部分，它将各种能量（电能、热能等）转化为机械能并供给机器。传动装置：传递动力和运动的中间环节。主要用于传递、分配、改变能量和扭矩，以及改变运动形式。工作机：完成生产任务的部分，其结构形式完全取决于机本身的用途。另外：控制与操作系统、感知系统§2-3对机器的要求（一）使用功能要求；（二）经济要求；（三）劳动保护要求；（四）可靠性要求；（五）其它专用要求。§2-4机械零件的主要失效形式失效：机械零件由于某种原因不能正常工作时，则称为失效。断裂：零件承受过大载荷时，截面上的应力超过零件材料的强度极限，从而导致零件断裂。这种失效又可分为静强度断裂和疲劳强度断裂两类。表面失效：彼此互相接触的零件之间都是静或动接触关系，摩擦发生在接合面、环境介质也包围于零件工作面，故损伤与失效常发生于零件的表面，如磨损、表面疲劳等。过量变形：机械零件承受载荷时，总要产生弹性变形，当弹性变形量超过许用值时零件或机器就不能正常工作；更严重时，还会产生塑性变形，不仅导致零件的形状和尺寸的改变，破坏零件之间的配合关系，甚至导致零件丧失工作能力。§2-5设计机械零件时应满足的基本要求（一）避免在预定寿命期内失效的要求1强度2刚度3寿命（二）结构工艺性要求（三）经济性要求（四）质量小的要求（五）可靠性要求§2-6机械零件的计算准则（一）强度准则（二）刚度准则（三）寿命准则（四）振动稳定性准则（五）可靠性准则§2-7机械零件的设计方法机械零件的设计方法通常分为常规设计方法和现代设计方法两大类。常规设计方法是指采用一定的理论分析和计算，结合人们在长期的设计和生产实践中总结出的方法、公式、图表等进行设计的方法。它又可分为：（一）理论设计（二）经验设计（三）模型实验设计§2～9机械零件材料的选用原则一、常用材料金属材料黑色金属：良好的铸造、切削加工、抗磨、抗压和减震性能，且价格低廉。有色金属：根据材料品种的不同，具有一些特殊的性能，如耐腐蚀、绝缘、耐磨等。非金属材料：高分子材料、陶瓷、复合材料二、材料选择的一般原则１．使用要求２．制造工艺要求３．经济性要求§2～10机械零件设计中的标准化标准化就是要通过对零件的尺寸、结构要素、材料性能、设计方法、制图要求等，制定出大家共同遵守的标准。2、标准化的益处3、与设计有关的标准:国际标准国家标准行业标准企业标准等如：ISOGBJB、YBQB4、国标分为：强制标准和推荐标准强制性国家标准：代号为GB××××(为标准序号)－××××(为批准年代)强制性国标必须严格遵照执行，否则就是违法。推荐性国家标准：代号为GB／T××××－××××，这类标准占整个国标中的绝大多数。如无特殊理由和特殊需要，必须遵守这些国标，以期取得事半功倍的效果§2～10机械零件设计中的标准化机械现代设计方法通常是相对传统的设计方法而言的。现代设计方法从总体上概括为力求运用现代应用数学、应用力学、微电子学及信息科学等方面的最新成果与手段实现下列转换：以动态的取代静态的─如机器结构动力学计算。以定量的取代定性的─如有限元计算。以随机量取代确定量─如可靠性设计。以优化设计取代可行性设计─如优化设计。并行设计取代串行设计─如并行设计。微观的取代宏观的─如微－纳米摩擦学设计。系统工程法取代分部处理法─如系统工程。自动化设计取代人工设计的转化─如计算机辅助设计。

第2次课2学时上次课复习：失效及失效形式本次课题（或教材章节题目）：第3章机械零件的强度；§1～3疲劳强度计算教学要求：掌握材料的疲劳特性及单向稳定变应力时零件的疲劳强度计算。重点：材料的疲劳特性及单向稳定变应力时零件的疲劳强度计算。难点：材料的疲劳特性。教学手段及教具：多媒体或课堂讲授讲授内容及时间分配：1．材料的疲劳特性45′。２．机械零件的疲劳强度计算45′。课后作业参考资料《机械设计》谈家祯主编中国标准出版社《机械原理》孙桓主编高等教育出版社《机构组成原理》曹惟庆编著北京：高等教育出版社1983《机械设计基础原理》杨可祯主编高等教育出版社注：本页为每次课教案首页第三章机械零件的强度§3-1材料的疲劳特性1.稳定循环变应力的分类（见下图）稳定循环变应力的分类图稳定循环变应力的分类图2.对称循环变应力下材料的疲劳特性⑴s－N曲线材料的疲劳特性曲线图⑵机械零件的有限寿命设计和无限寿命设计有限寿命与无限寿命图有限寿命与无限寿命图3.非对称循环变应力下材料的疲劳特性◆材料的极限应力线图（等寿命疲劳曲线）材料的极限应力线图材料的极限应力线图第3次课2学时上次课复习：变应力概念、疲劳破坏本次课题（或教材章节题目）：§３－2～4疲劳强度、抗断裂强度及接触强度计算教学要求：1）掌握单向稳定变应力时零件的疲劳强度计算；2）了解抗断裂强度；3）了解接触疲劳强度。重点：单向稳定变应力时零件的疲劳强度计算；难点：单向稳定变应力时零件的疲劳强度计算；教学手段及教具：多媒体或课堂讲授讲授内容及时间分配：1）单向稳定变应力时零件的疲劳强度计算；7０分钟2）抗断裂强度；5分钟3）接触疲劳强度。1５分钟课后作业3-193-20参考资料《机械设计》谈家祯主编中国标准出版社《机械设计》董刚主编机械工业出版社注：本页为每次课教案首页§3-2机械零件的疲劳强度计算图3-8零件的极限应力线图图3-8零件的极限应力线图◆零件的极限应力线图由于零件尺寸及几何形状的变化、加工质量及强化因素的影响，使得零件的疲劳极限要小于材料试件的疲劳极限。零件的极限应力线图（图3-8）与材料的极限应力线图（图3-7）的区别是：将图3-7中A′、D′两点的纵坐标除以零件的弯曲疲劳综合影响系数Kσ。同理，ADGC线以下为安全区，以上为危险区。ADG线上的点为零件疲劳失效的界限应力，GC线上的点为零件静强度失效的界限应力。（一）单向稳定变应力时零件的疲劳强度计算受非对称循环应力作用时，零件的安全系数为：图3-9图3-9r=C时零件的极限应力计算图（例如：绝大多数转轴）式中，Sca为计算安全系数（按比例作图求出零件的极限应力后求解或直接用教材上所列公式求解）；slim为零件的极限应力，需根据零件的应力变化规律来确定；s为零件所受实际工作应力；S为许用安全系数。图3-10图3-10sm=C时零件的极限应力计算图（例如：振动着的弹簧）图3-11smin=C时零件的极限应力计算图（例如：紧螺栓联接的螺栓承受轴向变载荷时）图3-9～图3-11为零件典型的三种应力变化规律下确定极限应力值的方法，其中：Mi′或Ni′点为零件失效的界限点，其坐标为（σ′me，σ′ae）；M或N点为零件的工作应力点，其坐标为（σm，σa）。一般有两种情况：①若零件的工作应力点落在灰色区域内（如M点），则按疲劳强度计算：，②若零件的工作应力点落在点区域内（如N点），则只需进行静强度计算：§3-3机械零件的抗断裂强度在工程实际中，往往会发生工作应力小于许用应力时所发生的突然断裂，这种现象称为低应力脆断。通过对大量结构断裂事故分析表明，结构内部裂纹和缺陷的存在是导致低应力断裂的内在原因。对于高强度材料，一方面是它的强度高（即许用应力高），另一方面则是它抵抗裂纹扩展的能力要随着强度的增高而下降。因此，用传统的强度理论计算高强度材料结构的强度问题，就存在一定的危险性。断裂力学——是研究带有裂纹或带有尖缺口的结构或构件的强度和变形规律的学科。为了度量含裂纹结构体的强度，在断裂力学中运用了应力强度因子KI（或KⅡ、KⅢ）和断裂韧度KIC(或KⅡC、KⅢC）这两个新的度量指标来判别结构安全性，即：KI＜KIC时，裂纹不会失稳扩展KI≥KIC时，裂纹失稳扩展§3-4机械零件的接触强度

第4次课2学时上次课复习：零件的疲劳曲线本次课题（或教材章节题目）：第4章摩擦、磨损和润滑概述教学要求：1.了解摩擦副分类及基本性质；2.了解磨损过程和机理；3.了解润滑的作用及润滑剂的类型和主要质量指标；4.掌握流体动力润滑的基本概念及楔效应承载原理；了解流体静力润滑特点。重点：流体动力润滑的基本概念及楔效应承载原理；难点：流体动力润滑的基本概念及楔效应承载原理；教学手段及教具：多媒体课堂讲授讲授内容及时间分配：1）摩擦；25分钟2）磨损；30分钟3）润滑类型及润滑剂。35分钟课后作业参考资料《机械设计》谈家祯主编中国标准出版社《机械设计》董刚主编机械工业出版社注：本页为每次课教案首页摩擦、磨损和润滑概述§4-1摩擦一、摩擦的机理“机械说”产生摩擦的原因是表面微凸体的相互阻碍作用；“分子说”产生摩擦的原因是表面材料分子间的吸力作用；“机械－分子说”两种作用均有。二、摩擦的分类内摩擦：在物质的内部发生的阻碍分子之间相对运动的现象。外摩擦：在相对运动的物体表面间发生的相互阻碍作用现象。静摩擦：仅有相对运动趋势时的摩擦。动摩擦：在相对运动进行中的摩擦。滑动摩擦：物体表面间的运动形式是相对滑动。滚动摩擦：物体表面间的运动形式是相对滚动。三、４种滑动摩擦状态１.干摩擦２.边界摩擦3．混合摩擦4．流体摩擦§4～2磨损一、关于磨损的几个概念１．磨损：使摩擦表面的物质不断损失的现象；２．磨损量：以厚度、重量、体积为单位表示磨损造成的材料损耗；３．磨损率：单位时间的磨损量；４．耐磨度：磨损率的倒数。二、典型宏观磨损过程三、磨损的基本类型1．粘附磨损2．磨料磨损3．疲劳磨损4．冲蚀磨损5．腐蚀磨损6．微动磨损§4～3润滑剂、添加剂和润滑方法润滑的作用：1）减小摩擦、磨损；2）防腐蚀；3）缓冲、吸振；4）冷却；5）密封。（一）润滑剂润滑剂的分类：气体、液体、半固体、固体润滑的分类：1）液体润滑；2）脂润滑；3）固体润滑；4）气体润滑。１．润滑油：动植物油、矿物油、合成油（1）粘度动力粘度：Pa·s（帕·秒）；运动粘度：St（斯）；相对粘度：oEt（恩氏度）总结：1）粘度是润滑油的主要质量指标，粘度值越高，油越稠，反之越稀；2）温度升高，则油的粘度降低；温度降低，则油的粘度升高。3）粘度指数(VI)值越大，粘度随温度变化越小，油的粘温特性越好。（2）油性（3）极压性（4）闪点（5）凝点（6）氧化稳定性2、润滑脂（润滑油+稠化剂）分类：钙基润滑脂、钠基润滑脂、锂基润滑脂、铝基润滑脂质量指标：（1）锥入度，反映其稠度大小；（2）滴点，决定工作温度。3、固体润滑剂：石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等。（二）添加剂为了提高油的品质和性能，常在润滑油或润滑脂中加入一些分量虽小但对润滑剂性能改善其巨大作用的物质，这些物质叫添加剂。添加剂的作用：添加剂的种类：（三）润滑方法润滑油润滑在工程中的应用最普遍，常用的供油方式有：滴油润滑、浸油润滑、飞溅润滑、压力循环润滑。用于低速用于高速润滑脂润滑常用于运转速度较低的场合，将润滑脂涂抹于需润滑的零件上。润滑脂还可以用于简单的密封。§4～4流体润滑原理简介流体动力润滑是指两个作相对运动物体的摩擦表面，借助于相对速度而产生的粘性流体膜将两摩擦表面完全隔开，由流体膜产生的压力来平衡外载荷。流体动力润滑形成的必要条件：1）两板所构成的间隙必须呈收敛楔形；2）两板间必须具有一定的相对速度，且速度方向由大口指向小口；3）两板间必须有充足的、具有一定粘度的润滑油。

第5次课2学时上次课复习：1.擦副分类及基本性质；2.磨损过程和机理；3.润滑的作用及润滑剂的类型和主要质量指标；4.流体动力润滑的基本概念及楔效应承载原理；本次课题（或教材章节题目）：第5章螺纹联接和螺旋传动；§1～4螺纹及螺纹联接教学要求：1．了解螺纹的类型、特点及应用，会查用相应的国家标准；2.掌握螺纹联接的类型、特点及应用；3.了解螺纹联接预紧和防松等基本知识，重点：螺纹联接的类型、特点及应用；难点：螺纹联接的类型、特点及应用；教学手段及教具：多媒体课堂讲授讲授内容及时间分配：1）螺纹20分钟2）螺纹联接的类型２5分钟3）螺纹联接件；15分钟４）螺纹联接拧紧与防松。30分钟课后作业参考资料《机械设计》谈家祯主编中国标准出版社《机械设计基础》杨可祯主编高等教育出版社注：本页为每次课教案首页第二篇联接静联接：可拆联接（如：螺纹联接、键联接等）不可拆联接（如：鉚接、焊接等）动联接（如：转动副、移动副等）第五章螺纹联接和螺旋传动§5～1螺纹（一）螺纹的类型和应用按螺纹联接的作用分类有：联接螺纹；传动螺纹按螺旋线的旋向分类有：左旋螺纹；右旋螺纹按螺纹的线数分有：单线螺纹；双线螺纹；多线螺纹按牙形分类有：三角形螺纹：普通螺纹；锥螺纹；管螺纹用于联接矩形螺纹；梯形螺纹；锯齿形螺纹用于传动注意：除矩形形螺纹外，均已标准化（二）螺纹的主要参数§5～2螺纹联接的类型和联接件螺纹联接的基本类型5～3螺纹联接的拧紧①拧紧的目的为增强螺纹联接的强度、可靠性和紧密性。②拧紧的方法在螺纹联接工作之前就将螺纹联接拧紧的过程又称为预紧，所施加于螺纹联接的力称为预紧力。拧紧方法有两类：一是不控制预紧力；二是控制预紧力方法，使用定力矩扳手或测力矩扳手进行拧紧。③预紧力的确定预紧力大小的确定，既保证联接有足够的预紧力，又要不使螺栓过载、甚至被拧断。④扳手力矩的确定加在扳手上的力矩主要是用于克服螺纹摩擦力矩T1和螺母与被联接件之间的摩擦力力矩T2的。即：T＝T1+T2§5～4螺纹联接的防松①防松的目的②常用防松方法按照防松原理来分有：摩擦防松、机械防松和破坏螺纹副关系（亦称永久止动）。第6次课2学时上次课复习：1．螺纹的类型、特点及应用，相应的国家标准；2.螺纹联接的类型、特点及应用；3.螺纹联接预紧和防松等基本知识，本次课题（或教材章节题目）：§5螺纹联接的强度计算教学要求：1）掌握螺栓主要失效形式及设计准则；2）掌握螺栓强度计算；重点：单个螺栓联接受力分析、失效形式和强度计算方法；难点：单个螺栓联接受力分析、失效形式和强度计算方法；教学手段及教具：多媒体或课堂讲授讲授内容及时间分配：1）螺栓主要失效形式及设计准则；1０分钟2）单个螺栓联接受力分析、失效形式和强度计算方法；8０分钟课后作业5-215-23参考资料《机械设计》谈家祯主编中国标准出版社《机械设计》董刚主编机械工业出版社注：本页为每次课教案首页§5～5螺纹联接的强度计算★螺栓联接的主要失效形式：※普通螺栓（受拉螺栓）联接——拉断铰制孔用螺栓（受剪螺栓）联接——压溃、剪断★螺栓联接的计算准则：※普通螺栓（受拉螺栓）联接：σ≤[σ]铰制孔用螺栓（受剪螺栓）：σp≤[σp]、τ≤[τ]★强度计算的目的：确定或验算螺栓危险截面的尺寸（直径）★其它部分的尺寸以及螺母、垫圈的尺寸：是根据等强度条件确定的，通常不需进行强度计算。★疲劳断裂：变载荷，多数属此，且疲劳断裂常发生在螺纹根部，即截面面积较小，并有缺口应力集中的部位，有时也发生在螺栓头与光杆的交接处。90%为疲劳断裂。（一）松螺栓联接的强度计算（无预紧力）★特点：装配时，螺母不拧紧；工作时，螺栓受纯拉伸，工作载荷为F（N）。★强度计算：——校核式——设计计算式（二）紧螺栓联接的强度计算（有预紧力）1．仅受预紧力的紧螺栓联接（工作载荷为横向力）强度条件：2．承受预紧力和轴向工作拉力的紧螺栓联接F2=F+F1注意：当轴向载荷为变载荷时，除进行上述静强度计算外，还必须进行螺栓的疲劳强度校核。第7次课2学时上次课复习：单个螺栓联接受力分析、失效形式和强度计算方法；本次课题（或教材章节题目）：§6～8螺栓组联接设计等教学要求：1）掌握在不同外载荷作用下螺栓组联接的设计方法；2.了解提高螺纹联接强度的措施。重点：在不同外载荷作用下螺栓组联接的设计方法；难点：在不同外载荷作用下螺栓组联接的设计方法；教学手段及教具：多媒体课堂讲授讲授内容及时间分配：1）螺栓组强度计算。４５分钟2）螺栓联接许用应力；１０分钟3）提高螺纹联接强度的措施。３５分钟课后作业5-215-23参考资料《机械设计》谈家祯主编中国标准出版社《机械设计》董刚主编机械工业出版社注：本页为每次课教案首页§5～6螺拴组联接的设计（一）螺栓组联接的结构设计1）力求对称布置，使接合面的形心与螺栓组的对称中心重合，以受力均匀；2）尽量使螺栓受力合理、均匀，并尽量减小螺栓的受力；3）分布在同一圆周上的螺栓数应为３、４、６、８等易于分度的数目，以利划线钻孔；4）螺栓的排列应有合理的间距、边距；5）避免附加的弯曲载荷。§5～6螺拴组联接的设计※螺栓组受力分析的目的主要是要找出螺栓组中受力最大的螺栓及其所受力的大小，为螺栓联接的强度计算提供依据。※受力分析中的几个假设条件１）螺栓组中各螺栓的材料、直径和预紧力均相同；２）螺栓组的对称中心与联接接合面的形心重合；３）受载后联接接合面仍旧保持为平面。1.受横向载荷螺栓组联接特点：普通螺栓，铰制孔用螺栓皆可用，外载⊥螺栓轴线、防滑。2.受转矩的螺栓组联接1）采用普通螺栓，是靠联接预紧后在接合面间产生的摩擦力矩来抵抗转矩T2）采用铰制孔用螺栓，是靠螺栓的剪切和螺栓与孔壁的挤压作用来抵抗转矩T。3.受轴向载荷的螺栓组联接特点：只能用普通螺栓，外载∥螺栓轴线，螺栓杆受拉伸作用。4.受倾覆力矩的螺栓组联接特点：M在铅直平面内，绕O-O回转，只能用普通螺栓。实际使用中螺栓组联接所受的载荷是以上四种简单受力状态的不同组合。计算时只要分别计算出螺栓组在这些简单受力状态下每个螺栓的工作载荷，然后按向量叠加起来，便得到每个螺栓的总工作载荷。再对受力最大的螺栓进行强度计算即可。说明：①工程中受力情况很复杂，但均可转化为四种典型情况进行解决。②计算公式在对称分布情况下推导，但不对称照用。③取转轴不同，公式计算精度不同。总设计思路：螺栓组结构设计（布局、数目）→螺栓组受力分析（载荷类型、状态、形式）→求单个螺栓的最大工作载荷（判断那个最大）→按最大载荷的单个螺栓设计（求d1—标准）→全组采用同样尺寸螺栓（互换目的）§5～8提高螺栓联接强度的措施⒈改善螺纹牙上载荷分布不均现象⒉降低应力幅３．减小附加应力和应力集中4．采用合理的制造工艺第8次课2学时上次课复习：螺栓强度计算本次课题（或教材章节题目）：§9螺旋传动；习题课教学要求：1）了解螺旋传动的类型；2）了解滑动螺旋的设计计算。3）习题课主要针对“机械零件的疲劳设计”和“螺纹联接”两章的习题；重点：滑动螺旋的设计计算难点：滑动螺旋的设计计算教学手段及教具：多媒体或课堂讲授讲授内容及时间分配：1）螺旋传动45分钟2）习题课45分钟课后作业参考资料《机械设计》谈家祯主编中国标准出版社《机械设计》董刚主编机械工业出版社注：本页为每次课教案首页§9螺旋传动螺旋传动的类型、特点与应用1、应用回转直线传递运动、动力不自锁时2、传动形式：a)螺杆转螺母移b)螺杆又转又移（螺平固定）——用得多c)螺母转螺杆移d)螺母又转又移（螺杆固定）——用得少3、螺旋传动类型按用途分三类：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螺旋传动按摩擦副的性质分：重点介绍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。缺点：磨损快、寿命短，低速时有爬行现象（滑移），摩擦损耗大，传动效率低（30~40%）传动精度低。滑动螺旋的这些致命缺点，使之不能适应现代工业发展的需要。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。如图4-36（a）和（b），为保证循环—装有反向器。特点：传动效率高（可达90%），起动力矩小，传动灵活平稳，低速不爬行，同步性好，定位精度高，正逆运动效率相同，可实现逆传动。预紧后刚度好，定位精度高（重复定位精度高）缺点：不自锁，需附加自锁装置，抗振性差，结构复杂，制造工艺要求高，成本较高。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，如图4-37特点：f小，效率高可达99%，工作稳定、无爬行现象、定位精度高、磨损小、寿命长。但螺母结构复杂（需密封），需一稳压供油系统、成本较高。适用于精密机床中进给和分度机构滑动螺旋的设计计算1、结构与材料2、耐磨性计算（设计）3、自锁性验算——对有自锁性要求的螺旋副如起重螺旋，火炮高低机等。4、螺杆的强度计算5、螺母螺纹牙强度6、稳定性计算7、传动效率计算8、精度

第9次课2学时上次课复习：螺栓强度计算本次课题（或教材章节题目）：第6章键、花键、无键联接和销联接教学要求：1.了解键、花键联接的类型、特点及应用等基本知识，会查用相应的国家标准；2.掌握平键联接的失效形式、设计计算的步骤及强度校核的方法；3.了解花键联接的分类和定心方式；4.了解无键联接和销联接的功用和分类。重点：普通平键联接的失效形式、设计计算的步骤及强度校核的方法；难点：普通平键联接的失效形式、设计计算的步骤及强度校核的方法；教学手段及教具：多媒体课堂讲授讲授内容及时间分配：1）键联接；6０分钟2）花键、无键联接和销联接。３０分钟课后作业6-16参考资料《机械设计》谈家祯主编中国标准出版社《机械设计》董刚主编机械工业出版社注：本页为每次课教案首页第六章键、花键、无键联接和销联接§6-1键联接（一）键联接的分类、结构型式及应用键联接：用于轴和轴上旋转零件之间的周向固定并传递扭矩或沿轴向的滑动导向。1．平键①特点：结构简单，制造容易，对中性良好，缺点是对轴的强度有消弱；②应用：应用非常广泛，多用于轴毂间对中性要求较高的静联接，亦有时用于动联接。※工作面：两侧面※工作原理：靠侧面的挤压传递转矩。普通平键分类：圆头（A型）、平头（B型）和单圆头（C型）。导向平键导向平键:用于轴毂间的动联接。滑键:滑键也是用于轴毂间的动联接，只不过式轴上零件的滑动距离较大时使用。薄型平键:该键的厚度是普通平键的６０％～７０％，适用于轴与薄璧零件的联接，特点及结构型式与普通平键相同。２．半圆键联接①特点：结构简单、工艺性好、对中性良好、键可在槽内摆动，故装配方便；但对轴的消弱较大。②应用：主要用于轻载、窄论毂和锥形轴端的结构中。半圆键与平键比较，前者的工艺性好，但对轴的强度削弱较大。3．楔键联接楔键的上、下表面为工作面，两侧面为非工作面。键的上表面与键槽底面均有1:100的斜度。工作时，键的上下两工作面分别与轮毂和轴的键槽工作面压紧，靠其摩擦力和挤压传递扭矩。4．切向键联接由两个斜度为1:100的楔键组成。一个切向键只能传递一个方向的转矩，传递双向转矩时，须用互成120°～130°角的两个键。特点：承载能力很大，适于传递大的转矩；但对轴的削弱较大，且会引起轴上零件与轴的配合偏心；有正反转要求时，必须用两对切向键。（二）键的选择和强度校核1．键的尺寸选择平键的截面尺寸：b×h×Lb×h根据轴径d由标准中查得L参考轮毂的长，一般应略短于轮毂长，并符合标准中规定的尺寸系列。2．平键联接的失效和强度校核主要失效形式:静联接（普通平键、半圆键）：压溃动联接（导键、滑键）：过度磨损校核计算:★当单键联接强度不够时采取的措施：1、在允许的前提下，适当增加键的长度；2、用B型键代替A型键；3、使用双键联接；4、使用花键。§6-2花键联接特点：⑴承载能力大；⑵键槽较浅，对轴的强度削弱较轻；⑶具有较平键更好的定心性和导向性；⑷装拆性能好；⑸花键需要专用设备制造，成本较高。花键联接适用于定心精度较高、载荷较大或经常滑动的联接。⑴矩形花键键齿为矩形，根据尺寸分为两个系列，即轻、中系列，分别适用于不同的载荷情况。矩形花键的定心方式为小径定心，定心精度高、定心稳定性好，能用磨削的方法消除热处理变形。加工简便，应用十分广泛。⑵渐开线花键渐开线花键的齿廓为渐开线，与矩形花键比较，具有工艺性较好、制造精度较高、键齿根部强度高、应力集中小、易于定心等特点。渐开线花键的压力角有两种，一种为45º，一种为30º。前者与后者比较，因其齿高较小，承载能力较低，多用于轻载、直径小以及薄壁零件的联接。渐开线花键的定心方式为齿形定心，有利于各齿均匀承载。第三节成型联接无键联接指的是轴毂联接不用键或过盈配合联接的联接形式。无键联接主要使用的是非圆截面轴，如等径轴、方轴与锥形轴等。无键联接的优点是：能够减小应力集中，能传递较大的转矩；但精度要求较高，加工制造较复杂。第四节销联接销可用于定位、锁紧或联接，也可用作过载保护元件。常用销的种类有：圆柱销、圆锥销、槽销、销轴、开口销等。

第10次课2学时上次课复习：键联接本次课题（或教材章节题目）：第8章带传动§1～2带传动工作情况的分析教学要求：1）掌握带传动的特点及类型；2）掌握带传动的受力分析、应力分析；3)掌握带传动的弹性滑动、打滑。重点：应力分析，弹性滑动、打滑难点：弹性滑动、打滑教学手段及教具：多媒体课堂讲授讲授内容及时间分配：1）带传动的特点及类型；１５分钟2）带传动的受力分析、应力分析；４５分钟３）弹性滑动、打滑。３０分钟课后作业参考资料《机械设计》谈家祯主编中国标准出版社《机械设计》董刚主编机械工业出版社注：本页为每次课教案首页第八章带传动§8～1概述带传动的传动原理：摩擦传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的摩擦力，便拖动从动轮一起转动，并传递动力（平带和Ｖ带传动）。啮合传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的啮合，便拖动从动轮一起转动，并传递动力（同步带传动）。带传动的特点：①传动平稳、噪音小、可缓冲和吸振；②过载时，带在带轮上打滑，对其它零件起过载保护作用；③适用于两轴中心距较大的场合；④结构简单、制造、安装和维修成本较低⑤存在弹性蠕动现象，传动比不恒定；⑥效率低、寿命短，不宜用在易燃、易爆场合；⑦一般需要有张紧装置等。带传动的类型：平带传动：结构简单，带轮也容易制造，在传动中心距较大的场合应用较多。Ｖ带传动：在一般机械传动中，应用最广的带传动是Ｖ带传动，在同样的张紧力下，Ｖ带传动较平带传动能产生更大的摩擦力。多楔带传动：兼有平带传动和Ｖ带传动的优点，柔韧性好、摩擦力大，主要用于传递大功率而结构要求紧凑的场合。同步带传动：是一种啮合传动，具有的优点是：无滑动，能保证固定的传动比；带的柔韧性好，所用带轮直径可较小。带传动的应用：P≤45kW；平带i<5，V带i<8；平带v≤30m/s，V带v≤5~25m/s；平带h＝0.96~0.98，V带h＝0.94~0.97。在各类机械中应用广泛，但摩擦式带传动不适用于对传动比有精确要求的场合。§8-2带传动工作情况的分析（一）带传动中的力分析Fe=F1-F２=ΣFfi=Ff预拉力F0、紧边拉力F1及松边拉力F2间的关系：F1－F0＝F0－F2（二）带传动的最大有效拉力及其影响因素总结：１）预紧力F0增大；２）包角α↑３）摩擦系数f↑，f过大，则磨损增加，∴带轮表面粗糙度要适当当已知带传递的载荷时，可根据欧拉公式确定应保证的最小初拉力F0。（三）传动带的应力分析大小：σmax=σ1+σc+σb1位置：小带轮上带的切入点（四）带传动的弹性滑动与打滑1．弹性滑动现象当传动带绕过主动轮时，其上拉力由紧边拉力逐渐减小为松边拉力，与此同时，传动带的单位伸长量也逐渐减小；而带轮是匀速转动的，于是，就使得带与带轮之间产生了微量的蠕动，称之为弹性蠕动。从动轮上的现象恰好相反。2．弹性滑动造成的后果由于弹性滑动的产生，使得V1>V>V2。这种速度的变化随载荷的变化而变化的，从而导致带传动传动比的不恒定；同时也加速了传动带的磨损，降低了传动带的使用寿命。3．弹性滑动产生的原因带传动是依靠摩擦来实现运动和动力传递的，所以摩擦力就是带传动必不可少的。摩擦力的存在导致带在带轮两侧产生拉力差，使带发生弹性变形，引起带与带轮之间产生微量弹性蠕动即弹性滑动。因此，弹性滑动是带传动本身固有的一种特性，是不可避免的现象。４．打滑打滑是带传动的主要失效形式之一。打滑是由过载引起的，打滑是必须避免的。弹性滑动打滑相同点带是弹性体，受力后产生弹性伸长，使带与带轮在接触弧上产生相对滑动不同点受力正常工作时，受紧边拉力F1与松边拉力F2作用要求带所传递的圆周力超过了带与带轮间的摩擦力极限值，即过载现象带受力后产生弹性伸长，带相对于带轮在接触弧上局部的滑动（只发生在滑动角）带受力后产生弹性伸长，带相对于带轮在接触弧上全面滑动（即由滑动角扩大到几何包角）性质是正常现象，不可避免是失效形式，必须避免影响不能保证准确的传动比，因为v1>v>v2降低传动效率，因为有速度损失引起带的磨损引起带发热，容易疲劳，寿命短使带的磨损加剧从动轮转速急剧降低，使传动失效可防止损坏其他零件，起保安作用第11次课2学时上次课复习：带传动的弹性滑动与打滑本次课题（或教材章节题目）：§3～6带传动的设计计算等教学要求：1）掌握带传动的设计计算；2）掌握带传动的张紧；重点：带传动的设计计算难点：参数选择教学手段及教具：多媒体或课堂讲授讲授内容及时间分配：1）设计计算；６５分钟2）带传动的张紧。２５分钟课后作业6-16参考资料《机械设计》谈家祯主编中国标准出版社《机械设计》董刚主编机械工业出版社注：本页为每次课教案首页§8～3V带传动的设计计算（一）设计准则和单根V带的基本额定功率1．Ｖ带传动的主要失效形式和设计准则主要失效形式：打滑和疲劳破坏。设计准则：在不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。2．单根V带的基本额定功率P0不打滑：不发生疲劳破坏：带传动的承载能力取决于传动带的材质、结构、长度，带传动的转速、包角和载荷特性等因素。单根V带的基本额定功率P0是根据特定的实验和分析确定的。实验条件：传动比i=1、包角α＝180°、特定长度、平稳的工作载荷。当实际工作条件与上述特定情况不同时，应对P0加以修正。（二）原始数据及设计内容原始数据为：功率P，转速n1、n2（或i），传动位置要求及工作条件等。设计内容：确定带的类型和截型、长度L、根数Z、传动中心距a、带轮基准直径及其它结构尺寸等。（三）设计步骤和方法1、确定计算功率Pca2、选择带型根据计算功率Pca和小带轮的转速n1。3、确定带轮的基准直径dd1、dd21）初选dd1dd1≥ddmin（目的：避免弯曲应力过大）2）验算带速vv的取值范围：5～25m/s3）大带轮的直径dd2注意：dd1、dd2均取标准值。4、确定中心距a和带的基准长度Ｌd1）初定中心距a0分析：若a↑，则带长↑，带在工作时会抖动，外廓尺寸↑；但a不宜过小，否则包角α↓，传动能力下降，带长↓，当v一定时，单位时间内绕转次数↑。2）初带的计算长度L/d由L/d确定接近V带的基准长度Ld。3）确定带的实际中心距a5、验算主动轮上的包角、传动比ｉ通常限制传动比ｉ＝2~56．确定Ｖ型带根数z由于传动带的制造误差与每根带的张紧程度不同，根数过多将导致传动带的载荷分配不均匀。因此，传动带的根是最多不超过10根。7．确定预拉力Ｆ０8．作用在轴上力Fp§8-4V带轮的结构1．V带轮设计的要求各轮槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使带的载荷分布较为均匀。结构工艺性好、无过大的铸造内应力、质量分布均匀。轮槽工作面要精细加工，以减少带的磨损。2．带轮的材料通常采用铸铁，常用材料的牌号为HT150和HT200。转速较高时宜采用铸钢或用钢板冲压后焊接而成。小功率时可用铸铝或塑料。3．结构与尺寸V带轮的典型结构有：实心式、腹板式、孔板式和轮辐式。带轮的结构设计，主要是根据带轮的基准直径选择结构形式。§8-5V带传动的张紧装置1、中心距可调张紧装置（定期张紧装置）2、中心距可调张紧装置（自动张紧装置）3、中心距不可调张紧装置（加张紧轮）带传动的使用和维护1.两带轮轴平行、轮槽在同一平面内2.严防胶带与矿物油、酸、碱等介质接触，也不宜在阳光下曝晒3.一组带要同时更换，不能新旧带并用4.安装防护罩5.定期张紧第12次课2学时本次课题（或教材章节题目）：带传动实验教学要求重点：难点：教学手段及教具：讲授内容及时间分配：课后作业参考资料注：本页为每次课教案首页

第13次课2学时上次课复习：带传动的设计计算及参数选择。本次课题（或教材章节题目）：第9章链传动§1～２特点、结构等教学要求：1）掌握链传动特点；2）了解链传动结构特点；重点：链传动特点；难点：教学手段及教具：多媒体或课堂讲授讲授内容及时间分配：1）45分钟 2）链传动特点;２５分钟3)链传动结构。２0分钟课后作业参考资料《机械设计》谈家祯主编中国标准出版社《机械设计》董刚主编机械工业出版社注：本页为每次课教案首页第九章链传动§9-1链传动的特点及应用组成：主动链轮1、从动链轮2和链条3组成工作原理：链传动是以链条为中间挠性元件,依靠链条与链轮的啮合传递运动和动力。链传动的特点：（与齿轮比较）（与带传动比较）1、平均传动比准确、传动效率高；21、平均传动比准确、传动效率高；2、对轴的作用力较小；3、结构较紧凑、安装方便；4、可用于恶劣环境下工作；5、必要时需张紧调节；6、噪声较大；7、有润滑要求；8、转速较低。2、轮齿受力较小、强度较高、磨损小；3、有较好的缓冲吸振性能；4、中心距适应范围大；5、结构简单、轻巧、经济；6、瞬时传动比不恒定；7、噪声较大；8、不使用于有急速反转要求的场合。应用范围：功率≤100kW；i≤8；a=5～6m；v=3～15(m/s)；η=0.95～0.98。§9～2滚子链的结构与尺寸（一）滚子链的结构组成过盈配合：外链板与销轴、内链板与套筒间隙配合：销轴与套筒、套筒与滚子链接头形式：设计时，链节数以取为偶数为宜，这样可避免使用过渡链节，因为过渡链节会使链的承载能力下降。滚子链的标记：链号—排数x整链链节数标准编号§9～2滚子链链轮的结构和材料１．链轮齿形应满足的要求：①链节能平稳而自由的进入和退出啮合；②尽量降低接触应力、减小磨损和冲击；③加工方便。２．常用齿形：“三圆弧一直线”３.链轮结构和材料⑴链轮结构①实心式；②腹板式；③轮幅式；④组合式。⑵链轮材料及热处理——链轮材料应满足强度与耐磨性的要①低速、中载场合，采用中碳钢淬火处理，硬度≥40HRC～45HRC;②高速、中载场合，中碳钢、中碳合金钢表面淬火；③载荷平稳、速度较低、齿数较多时，也可使用铸铁制造。第14次课2学时上次课复习：链传动特点、结构。本次课题（或教材章节题目）：§4～7运动特性、受力、设计计算及布置和张紧等教学要求：1）掌握链传动运动特性；2）了解链传动受力；3）掌握链传动设计计算4）了解布置和张紧重点：运动特性、设计计算难点：链传动运动特性；教学手段及教具：多媒体或课堂讲授讲授内容及时间分配：1）掌握链传动运动特性；20分钟2）了解链传动受力；10分钟3）掌握链传动设计计算45分钟4）了解布置和张紧15分钟课后作业9-21参考资料《机械设计》谈家祯主编中国标准出版社《机械设计》董刚主编机械工业出版社注：本页为每次课教案首页第九章链传动§9-4链传动的运动特性(一)链传动的运动不均匀特性——多边形效应平均速度：瞬时传动比：结论：①主动轮匀速转动，链条、从动轮变速运动。这种现象称为多边形效应；②Z越少、p越大、n越高，则速度不均匀性越严重。（二）链传动的动载荷结论：①z越少、p越大、n越高，a越大；②动载荷的来源于：a．链条运动方向加速度引起的动载荷；b．链条横向振动而引起的载荷；c．链条与链轮进入啮合瞬间产生的冲击载荷。§9－5链传动的受力分析⒈紧边拉力Ｆ1Ｆ1＝Ｆe＋Ｆc＋Ｆf⒉松边拉力Ｆ2Ｆ2＝Ｆc＋Ｆf§9－6链传动的设计计算一、链传动的主要失效形式链条链节的磨损、链条的疲劳破坏、销轴与套筒的胶合、多次冲击破坏、链条过载拉断二、滚子链传动的额定功率⒈中、高速链（v≥0.6m/s)的设计计算⑴滚子链设计计算的依据—极限功率曲线⑵额定功率曲线⒉低速链传动计算—静强度计算（三）滚子链传动的设计步骤和方法选择⒈链轮齿数z和传动比i⑴链轮齿数①Z越少，则链传动运动平稳性越差，z1≥zmin；②z2＝iz1，z2越多，易引起脱链，z≤zmax(120)。Lp与Z互为质数。（大链轮齿数有时可取奇数）⑵传动比i越大，小链轮的包角越小，则两链轮寿命相差越大，降低承载能力，i≤8，推荐i＝2～3.5；且a1≥120º。2.确定计算功率与额定功率3.链节距P链节距越大、承载能力也越大；但动载荷越大。在满足承载能力的条件下，尽可能取较小的节距；大功率时，采用小节距的多排链。多排链是由一根销轴联结而成的，排数越多，载荷分配越不均，故合理选用排数。4.中心距和链节数⑴初取中心距a越小，链节的磨损越大；a过大，引起松边颤动，传动平稳性差。通常a＝(30～50)p，amax＝80p。amin受小链轮包角120º的限制。⑵链节数（取偶数）⑶确定实际中心距5．小链轮毂孔最大直径根据小链轮的节距和齿数确定链轮毂孔的最大直径dkmax，若dkmax小于安装链轮处的轴径，则应重新选择链传动的参数。6．链轮作用在轴上的载荷Q（四）低速链传动的静力强度计算§9-7链传动的布置、张紧和润滑一、链传动的布置二、张紧方法目的：主要是为了避免在链条的垂度过大时产生啮合不良和链条的振动现象；同时也为了增加链条与链轮的啮合包角。三、链传动的润滑润滑目的：有利于缓和冲击、减小摩擦和降低磨损。

第15次课2学时上次课复习：链传动运动特性；链传动设计计算本次课题（或教材章节题目）：第10章齿轮传动§1～4失效、材料及计算载荷等教学要求：1）掌握齿轮传动的失效；2）掌握齿轮传动的材料及计算载荷等；重点：齿轮传动的失效难点：计算载荷教学手段及教具：多媒体或课堂讲授讲授内容及时间分配：1）齿轮传动的失效；30分钟 2）齿轮传动的材料;15分钟3)计算载荷等。45分钟课后作业参考资料《机械设计》谈家祯主编中国标准出版社《机械设计》董刚主编机械工业出版社注：本页为每次课教案首页第十章齿轮传动§10-1概述（与带和链传动相比）１．齿轮传动的特点（与带和链传动相比）缺点：1）有振动、冲击和噪声；2缺点：1）有振动、冲击和噪声；2）无过载保护3）制造与安装精度高；4）须用专门设备制造。2）工作速度高；3）传动效率高；4）传动比恒定；5）寿命长；6）工作可靠；7）结构紧凑等。２．齿轮传动的分类⑴按工作条件分类闭式齿轮传动、开式齿轮传动、半开式齿轮传动⑵按齿轮齿面硬度分类软齿面齿轮、硬齿面齿轮§10-2齿轮传动的失效形式及设计准则（一）齿轮传动失效形式轮齿常见失效形式：⒈齿体失效：⑴轮齿折断；⑵齿体塑性变形⒉齿面失效：⑴齿面接触疲劳磨损（又称疲劳点蚀）；⑵齿面胶合；⑶齿面磨损；⑷齿面塑性变形①不同行业对齿轮传动的失效都有不同的判据。②一般齿轮的失效主要发生在轮齿，轮缘、轮幅和轮毂等部位很少失效。1、轮齿折断疲劳折断发生场合：闭式硬齿面齿轮传动、铸铁齿轮传动、开式齿轮传动防止措施：1）增大齿根过渡曲线的曲率半径；2）降低齿根表面粗糙度，对齿根进行喷丸或碾压强化处理；3）选用韧性较好的材料；4）采用合理的变位。2、齿面磨损产生原因：磨料磨损，使齿面出现沿滑动方向的相互平行的浅划痕防止措施：1）提高表面硬度；2）降低表面粗糙度；3）开式传动加防护罩；4）加强润滑；5）闭式传动在传动跑合后更换润滑油；6）采用变位齿轮传动，以降低滑动率。3、齿面接触疲劳磨损（又称疲劳点蚀）产生原因：疲劳点蚀有两类：a)收敛性点蚀；b)扩展性点蚀。齿面疲劳点蚀通常首先发生在节线附近靠近齿根处。齿面接触处接触应力反复作用。防止措施：1）提高齿面硬度；2）降低齿面粗糙度；3）采用变位齿轮；4）采用黏度较大的润滑油。4、齿面胶合产生原因：高速重载齿轮传动防止措施：1）采用角变位齿轮传动；2）提高齿面硬度；3）降低表面粗糙度；4）选用抗胶合性能好的齿轮副材料；5）采用粘度较大或加入具有抗胶合性能的极压添加剂的润滑油等。5、齿面塑性变形产生原因：齿面硬度低，在齿面间较大压力和滑动摩擦力大，使齿面材料屈服而发生塑性流动所致。多发生在低速重载的软齿面齿轮传动中。防止措施：1）提高齿面硬度；2）高粘度的润滑油；3）尽量避免频繁启动，减小过载。二、齿轮传动设计准则闭式齿轮传动：1）软齿面齿轮传动或小齿轮硬齿面大齿轮软齿面：按齿面疲劳强度进行设计，校核齿根弯曲疲老强度。2）硬齿面齿轮传动：按齿根弯曲疲劳强度进行设计，校核齿面接触疲劳强度开式齿轮传动：只按齿根弯曲疲劳强度进行设计计算，然后将计算的模数增大5%～15%。§10-3齿轮材料及其选择对齿轮材料性能的要求：齿轮的齿体应有较高的抗折断能力，齿面应有较强的抗点蚀、抗磨损和较高的抗胶合能力，即要求：齿面硬、芯部韧。一、齿轮常用材料与热处理1、钢软齿面齿轮：软齿面齿轮的硬度低，承载能力受到限制，但其成本低、易加工制造。此类齿轮一般是先热处理，后进行切齿加工。工艺过程：轮坯→正火或调质→切齿→7、8级硬齿面齿轮：硬齿面齿轮硬度大，承载能力大，抗点蚀、胶合、磨损等性能好。在相同载荷条件下，尺寸比软齿面齿轮小的多；但成本较高。工艺过程：轮坯→切齿→表面硬化→磨齿2、铸铁灰铸铁：铸造、切削性能好，成本低，耐磨、抗胶合、抗震性能好，且噪声低。多在开式或低速、强度要求较低的传动中应用。球墨铸铁：具有较高的强度、一定的塑性和韧性，研究表明高强度钒钛球铁比优质碳素钢具有更好的抗磨和耐疲劳性能，轮齿弯曲强度也较高。3、铜合金及非金属材料铜合金主要用于高温或耐腐蚀性要求较高的场合；也用于精密仪器中强度、耐磨性要求较高的齿轮。主要有夹布胶木、尼龙等工程塑料；多用于高速轻载传动。该类材料具有重量轻、减震性好、噪声低等优点。但须注意，一对齿轮中只能一个采用非金属材料。二、齿轮材料的选择原则基本原则：在考虑齿轮可能出现的失效形式和保证承载能力的前提下，综合考虑其工艺性（毛坯种类、热处理方法和切齿加工条件等）和经济性（包括制造与使用两方面的经济性）。注意问题：为减小胶合的危险，并使大小齿轮具有相近的寿命，选择配对齿轮材料与热处理方法时，一方面大、小齿轮应尽可能选择不同材料或选用相同材料而热处理方法不同，并使二齿轮具有一定的硬度差，一般应使小齿轮较大齿轮硬度高20HBS～50HBS为宜。在该范围内，传动的齿数比越大，硬度差也越大；当齿数比大于5时，也可采用硬齿面小齿轮和软齿面大齿轮的配对方式。§10～4圆柱齿轮传动的计算载荷接触线单位长度上的最大载荷为：K为载荷系数，其值为：K＝KAKvKαKβ1、使用系数KA：①物理意义考虑齿轮系统外部因素引起的附加动载荷影响系数；②影响动载荷大小的因素主要取决于动力机、工作机的运转特性、联轴器类型、缓冲性能等；③取值方法参考表10－2。2、动载系数Kv：①物理意义考虑齿轮副制造、安装及啮合过程中因误差和运动速度而引起的内部附加动载荷的影响系数；②动载荷产生的原因及影响因素a)齿轮传动的制造、安装误差及轮齿啮合受载变形；b)啮合齿对刚度的变化。3、齿间载荷分配系数Ka：①物理意义：考虑同时啮合的各齿对间载荷分配不均匀性的影响而引入的系数；②产生原因及影响因素：齿间载荷分配不均的产生主要是由齿轮传动的基节误差和啮合过程中的综合刚度变化等引起；主要影响因素为轮齿啮合刚度、基圆齿距误差、修缘量、跑合量等。③取值方法一般不需要精确计算的齿轮和b≤30°的斜齿圆柱齿轮传动可根据其精度等级由表9-10查取。③减小动载荷的措施：采用修缘齿，即将轮齿的齿顶的一小部分齿廓曲线修成压力角a>20°的渐开线；但应特别注意的是，修缘量不可过大，否则会因重合度减小过多，致使动载荷不一定就相应减小，因此修缘量的选择应适当。④动载系数取值方法：一般齿轮传动可参考图9－6、根据齿轮精度等级进行选择。精密齿轮按GB/T3480－1998的相应方法确定。4、齿向载荷分布系数Kb：①物理意义考虑工作载荷沿齿轮接触线方向分布不均匀性的影响系数；②产生原因及影响因素齿轮传动工作时，由于轴的弯曲和扭转变形、轴承的弹性位移以及传动装置的制造和安装误差等原因，导致齿轮副相互倾斜及轮齿扭曲，最终造成轮齿沿接触线产生载荷分布的不均匀。其影响因素主要有齿轮在轴上位置的安排、轴承及支座的刚度等因素。③减小载荷分布不均的措施a)增大轴、轴承及支座的刚度；b)合理布置齿轮在轴上的位置；c)选择合理的齿轮宽度；d)提高齿轮传动的制造和安装精度；e)在一对齿轮中把一个齿轮的轮齿制作成鼓形齿等。④取值方法按图9-8选取。第16次课2学时上次课复习：失效形式及计算准则本次课题（或教材章节题目）：§5标准直齿圆柱齿轮的强度计算教学要求：1）掌握受力分析；2）掌握强度计算要点。重点：难点：教学手段及教具：多媒体或课堂讲授讲授内容及时间分配：1）受力分析；35分钟 2）强度计算要点。5５分钟课后作业参考资料《机械设计》谈家祯主编中国标准出版社《机械设计》董刚主编机械工业出版社注：本页为每次课教案首页§10～5标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算一、轮齿的受力分析力的大小：力的方向：圆周力的方向：主动轮与其转动方向相反，从动轮与其转动方向相同；径向力的方向：外齿轮指向其各自的圆心；对于内齿轮指向远离其圆心的方向；二、齿根弯曲疲劳强度计算强度条件：防止轮齿疲劳折断的强度条件为：sF≤[sF]最大弯曲应力计算点：齿顶处为应力计算点危险截面的确定：由光弹应力分析及实践证明，在众多的危险截面确定方法中，实际危险截面与霍德的30°切线法所得的截面位置最为接近，而且它不因载荷位置的变化而变化。故确定以此截面的计算应力为准。于是可得其力臂hF和齿根厚度SF。校核公式：计算公式：几点说明：1、i≠1，σF1≠σF2；2、材料、热处理不完全相同时[σF]1≠[σF]2；3、σF1≤[σF]1，σF2≤[σF]2；4、主要参数m，计算时取两者中大者；5、模数越大，轮齿弯曲疲劳强度越高；二、齿面接触疲劳强度计算强度条件：防止齿轮齿面出现疲劳点蚀的强度条件为：sH≤[sH]危险点：节点校核公式：计算公式：几点说明：1、σH1=σH2；2、材料、热处理不完全相同时[σH]1≠[σH]2；3、取[σH]1、[σH]2二者中小者作强度校核计算；4、主要参数d1（或中心距a）；5、中心距越大，齿面接触疲劳强度越高。第17次课2学时上次课复习：强度计算要点本次课题（或教材章节题目）：§6～7许用应力等、斜齿圆柱齿轮的强度计算教学要求：1）掌握许用应力等；2）掌握斜齿圆柱齿轮的强度计算。重点：斜齿圆柱齿轮的强度计算难点：教学手段及教具：多媒体课堂讲授讲授内容及时间分配：1）许用应力等；35分钟 2）强度计算要点。5５分钟课后作业10-2410-25参考资料《机械设计》谈家祯主编中国标准出版社《机械设计》董刚主编机械工业出版社注：本页为每次课教案首页§10～6齿轮传动的设计参数、许用应力与精度选择一、齿轮传动设计参数的选择1．压力角a的选择一般情况下取a=20°2．齿数的选择当d1已按接触疲劳强度确定时，则有：z1↑：m↓、齿高h↓、减小切削量、减小滑动率，抗弯曲疲劳强度降低重合度e↑、→传动平稳因此，在保证弯曲疲劳强度的前提下，齿数选得多一些好！一般情况下，闭式齿轮传动:z1=20~40开式齿轮传动:z1=17~20z2=uz13．齿宽系数fd的选择fd↑→齿宽b↑→有利于提高强度，但fd过大将导致Kβ↑二、齿轮传动的许用应力弯曲强度计算时：S=SF=1.25~1.50；σlim＝σFE；KN=KFN；接触强度计算时：S=SH=1.0；σlim＝σHlim；KN=KHN。三、齿轮精度等级的选择齿轮精度共分12级，1级精度最高，第12级精度最低。精度选择是以传动的用途，使用条件，传递功率，圆周速度等为依据来确定。§10-7斜齿圆柱齿轮传动的承载能力计算一、斜齿圆柱齿轮传动的受力分析力的作用点：轮齿的节圆上径向力Fr：指向各自的轮心。轴向力Fa：在主动轮上采用左、右手法则进行判断。二、计算载荷三、齿轮齿根弯曲疲劳强度计算公式强度条件：防止轮齿疲劳折断的强度条件为：sF≤[sF]最大弯曲应力计算点：齿顶处为应力计算点校核公式：计算公式：几点说明：1、i≠1，σF1≠σF2；2、材料、热处理不完全相同时[σF]1≠[σF]2；3、σF1≤[σF]1，σF2≤[σF]2；4、主要参数m，计算时取两者中大者；5、模数越大，轮齿弯曲疲劳强度越高；四、齿面接触疲劳强度计算公式强度条件：防止齿轮齿面出现疲劳点蚀的强度条件为：sH≤[sH]危险点：节点校核公式：计算公式：几点说明：1、σH1=σH2；2、材料、热处理不完全相同时[σH]1≠[σH]2；3、取[σH]1、[σH]2二者中小者作强度校核计算；4、主要参数d1（或中心距a）；5、中心距越大，齿面接触疲劳强度越高。1、斜齿轮的[σ]H：斜齿轮接触线的强度取决于大、小齿轮。1）当[σ]H>1.23[σ]H2时，[σ]H=1.23[σ]H2；[σ]H2为较软齿面的许用接触应力。2）其它情况取σ]H=([σ]H1+[σ]H2)/2。2、螺旋角b的选择：螺旋角b太小，相对直齿圆柱齿轮的传动性能改善不明显；螺旋角b太大则轴先力较大，对轴和轴承的工作不利，还会增大轴及轴承尺寸。因此，对于斜齿轮一般取b＝8°～15°；对于认字齿轮可取大一些，b＝25°～35°。第18次课2学时上次课复习：斜齿圆柱齿轮强度计算要点本次课题（或教材章节题目）：§8～12直齿圆锥齿轮传动的强度计算教学要求：1）掌握受力分析；2）掌握直齿圆锥齿轮的强度计算。重点：受力分析、强度计算难点：受力分析教学手段及教具：多媒体或课堂讲授讲授内容及时间分配：1）受力分析；55分钟 2）强度计算要点。3５分钟课后作业10-3610-38参考资料《机械设计》谈家祯主编中国标准出版社《机械设计》董刚主编机械工业出版社注：本页为每次课教案首页§10-8标准圆锥齿轮传动的强度计算一、设计参数直齿锥齿轮传动是以大端参数为标准值，强度计算时，是以锥齿轮齿宽中点处的当量齿轮作为计算时的依据。二、直齿圆锥齿轮传动的受力分析力的作用点：齿宽中点节线处力的方向：1）圆周力与径向力与圆柱齿轮相同；2）其轴向力分别指向各自大端；3）Ft1＝-Ft2,Fr1=-Fa2,Fa1=-Fr2。三、齿根弯曲疲劳强度计算直齿锥齿轮的弯曲疲劳强度可近似地按齿宽中点处的当量圆柱齿轮进行计算。采用直齿圆柱齿轮强度计算公式，并代入当量齿轮的相应参数，得直齿锥齿轮弯曲强度校核式和设计式如下：校核公式：计算公式：上式中载荷系数K=KAKVKαKβ。KAKV取法与前者相同，KFα、KHα可取1，而KFβ＝KHβ＝1.5KHβbe。KHβbe为轴承系数，与齿轮的支承方式有关，表10-9。四、齿面接触疲劳强度计算校核公式：计算公式：§10-10齿轮的结构设计⒈齿轮结构设计应满足的要求与影响因素齿轮设计除需进行设计计算外，还需要进行齿轮结构设计，以决定齿轮轮缘、轮辐或辐板和轮毂的形状与尺寸。要求：良好的工艺性、足够的强度和刚度，并尽可能减轻齿轮的重量等。影响因素：齿轮尺寸大小、材料、毛坯种类、加工方法和生产批量等。⒉齿轮毛坯种类与选择原则毛坯种类：锻造毛坯、铸造毛坯、焊接毛坯及组合式毛坯等。⑴锻造毛坯（da≤500mm）：锻造毛坯主要受段造设备能力的限制；当锻造设备能力不允许时，也有用铸造毛坯的；⑵铸造毛坯（da≥400mm）：材料为铸钢或铸铁铸成；⑶焊接毛坯：对于单件生产的大尺寸齿轮，可采用焊接毛坯；⑷组合毛坯：尺寸较大的齿轮，为了节约贵重刚材，常采用齿圈套装于轮心上的组合结构。齿用钢，轮心用铸钢或铸铁，两者用过盈联接，在配合接逢上加装个4～8紧定螺钉。⒊齿轮结构形式及其选择⑴齿轮轴⑵实心式⑶腹板式(4)轮辐式§10-11齿轮传动的效率和润滑一、齿轮传动润滑的目的齿轮传动时，相啮合的齿面间有相对滑动，因此就会产生摩擦和磨损，增加动力消耗，降低传动效率。对齿轮传动进行润滑，就是为了避免金属直接接触，减少摩擦磨损，同时还可以起到散热和防锈蚀的目的。二、齿轮传动的润滑方式开式及半开式齿轮传动或速度较低的闭式齿轮传动，通常采用人工周期性加油润滑。通用的闭式齿轮传动，常采用浸油润滑（v<12m/s)和喷油润滑(v>12m/s)。三、润滑剂的选择润滑剂的选择润滑油是齿轮传动润滑得罪常用的润滑剂，有时开式齿轮传动也采用润滑脂进行润滑。

第20次课2学时上次课复习：齿轮强度计算本次课题（或教材章节题目）：第11章蜗杆传动§1～2类型等教学要求：1）掌握蜗杆传动组成、特点、应用；2）了解蜗杆传动类型；3）掌握蜗杆传动主要参数、变位。重点：蜗杆传动主要参数、变位难点：变位教学手段及教具：多媒体课堂讲授讲授内容及时间分配：1）蜗杆传动组成、特点、应用；20分钟 2）蜗杆传动类型；15分钟3）蜗杆传动主要参数、变位。55分钟课后作业参考资料《机械设计》谈家祯主编中国标准出版社《机械设计》董刚主编机械工业出版社注：本页为每次课教案首页第十一章蜗杆传动§11～1蜗杆传动的类型及特点组成：蜗杆与蜗轮组成。蜗杆传动：实现空间交错轴间的运动和动力的传递。应用：应用于机床、冶金、矿山、仪表等传动系统中。参数范围：P≤50kW；Vmax≤50m/s；i=8～15(约1000)一、蜗杆传动的类型圆柱蜗杆传动：普通圆柱蜗杆传动：阿基米德蜗杆渐开线蜗杆法向直廓蜗杆锥面包络圆柱蜗杆圆弧圆柱蜗杆传动：其蜗杆的螺旋面是用刃边为凸圆弧形的车刀切制而的。环面蜗杆传动：其蜗杆体在轴向的外形是以凹弧面为母线所形成的旋转曲面，这种蜗杆同时啮合齿数多，传动平稳；齿面利于润滑油膜形成，传