西工大机械设计课件完整版ppt课件

第一章机械及机械零件设计概要,本章论述了机械设计课程教学内容总纲、设计基本知识和一些共性问题。一、机械（机器）的组成二、机械设计步骤三、零件的设计步骤四、课程的主要内容五、课程的特点六、学习要求七、达到的水平（国家教委制定）,1,一、机械（机器）的组成我们以洗衣机为例，来说明机械的组成：,2,原动机部分是驱动整部机器以完成预定功能的动力源；执行部分是用来完成机器预定功能的组成部分；传动部分是把原动机的运动形式、运动及动力参数转变为执行部分所需的运动形式、运动及动力参数。以上是从功能上分析机械的组成，下面从结构上看：零件：是机械的制造单元，机器的基本组成要素就是机械零件。部件：按共同的用途组合起来的独立制造或独立装配的组合体。如减速器、离合器等。按大小来分：,3,二、机械设计步骤,计划阶段,提出要求,洗衣机,自动进水,洗涤,甩干（脱水）,方案设计,提出尽可能多的解决方法,筛选、决策、评价（可靠性、经济上），选出最佳方案。,单缸,双缸,滚筒,模糊控制,自适应控制,双模控制,技术设计,目的：确定机械中各个零部件的结构尺寸（量化）,绘图、对方案具体实施，出图。,技术文件编制：,编制设计计算说明书。,4,三、零件的设计步骤失效的定义：在正常的工作条件下，机械零件丧失工作能力或达不到工作性能要求时，就称为零件失效。,机械零件的失效形式,整体断裂,过大的残余变形,腐蚀、磨损和接触疲劳,机械零件的工作能力,强度,刚度,机械零件计算准则,强度准则：,刚度准则：,寿命准则：（表示耐磨程度）,寿命（耐磨性、耐腐蚀性）,5,下面我们以设计千斤顶立柱为例，来说明机械零件的设计步骤：,由此可求出d；其中Smin根据工作环境来定。,6,机械零件的设计大体要经过以下几个步骤：1、载荷分析（受力分析）：W2、应力分析：,3、失效分析：断裂,4、材料的选择：45#钢、40Crs（手册查到）,5、确定计算准则：（依据防止断裂失效）,6、计算零件的主要尺寸：,7、结构设计l：（根据人体的情况，操作情况）其他尺寸8、制图：设计最后都是用图纸来表达，然后拿到工厂去加工。这不仅是零件设计的一般步骤，而且也是讲课的顺序。,7,四课程的主要内容概括地说，机械零件可以分为两大类：,本书讨论的具体内容是：（设计方法、步骤、原理）1）传动部分带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动以及螺旋传动等；2）联接部分螺纹联接，键、花键及无键联接，销钉联接，铆接、焊接、胶接与过盈配合联接等；3）轴系部分滑动轴承、滚动轴承、联轴器与离合器以及轴等；4）其他部分弹簧、机座与箱体、减速器等；,零件,通用零件,专用零件,传动件,连接件,轴系件,其他,（如螺钉、齿轮、链轮等）,8,五、特点1、实践性比较强。理论性差一些，经验、半经验公式，实验得出比较多；理论推导出的比较少，答案不唯一。2、综合性比较强。受力分析理论力学应力分析材料力学材料选择材料与热处理3、承上启下的作用。它是最后一门专业基础课，起到承接基础课和专业课的桥梁作用。,9,六、要求以听课为主，自学为辅，考试内容以讲课和要求自学的为主，答疑两周一次，具体时间待定。考核20%+80%平时作业质量、出席情况、实验数目占20%，期末考试占80%，要求课内：课外用时是1：2。七、水平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，具有设计机械传动装置和简单机械的能力；2）树立正确的设计思想，了解国家当前的有关技术经济政策；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；机械设计手册其中的一个标准是查手册的能力；4）掌握典型机械零件的实验方法，获得实验技术的基本训练；5）对机械设计的新发展有所了解。,10,1、机器的基本组成要素是什么？2、什么是通用零件？什么是专用零件？试各举三个实例？3、一台完整的机器通常是由哪些基本部分组成？各部分的作用是什么？4、机械零件有哪些主要的失效形式？5、机械零件常用的有哪些计算准则？它们是针对什么失效形式而建立的？6、机械零件设计的一般步骤有哪些？第一章结束,习题,11,第二章机械零件的疲劳强度计算,一、变应力的分类二、变应力参数三、几种特殊的变应力四、疲劳曲线（对称循环变应力的N曲线）五、（非对称循环变应力的）极限应力图六、影响疲劳强度的因素七、不稳定变应力的强度计算八、复合应力状态下的强度计算（弯扭联合作用）,12,一、变应力的分类,a）随时间按一定规律周期性变化，而且变化幅度保持常数的变应力称为稳定循环变应力。如图2-1a所示。,变应力,循环变应力（周期）,稳定,不稳定循环变应力,简单,复合,对称,脉动,非对称,随机变应力（非周期）,13,图2-1变应力的分类,b）若变化幅度也是按一定规律周期性变化如图2-1b所示，则称为不稳定循环变应力。,c）如果变化不呈周期性，而带有偶然性，则称为随机变应力，如图2-1c所示。,14,二、变应力参数图2-2给出了一般情况下稳定循环变应力谱的应力变化规律。,图2-2给出了一般情况下稳定循环变应力谱的应力变化规律。零件受周期性的最大应力max及最小应力min作用，其应力幅为a，平均应力为m，它们之间的关系为,15,规定：1、a总为正值；2、a的符号要与m的符号保持一致。其中：max变应力最大值；min变应力最小值；m平均应力；a应力幅；r循环特性，-1r+1。由此可以看出，一种变应力的状况，一般地可由max、min、m、a及r五个参数中的任意两个来确定。,16,三、几种特殊的变应力特殊点：,不属于上述三类的应力称为非对称循环应力，其r在+1与-1之间，它可看作是由第一类（静应力）和第二类（对称循环应力）叠加而成。,17,例1已知：max=200N/mm2，r=0.5，求：min、a、m。解：,18,例2已知：a=80N/mm2，m=40N/mm2求：max、min、r、绘图。解：,19,例3已知：A截面产生max=400N/mm2，min=100N/mm2求：a、m，r。,解：,20,例4如图示旋转轴，求截面A上max、min、a、m及r。,解：PrA：对称循环变应力,PxA：静压力,21,22,第二章机械零件的疲劳强度计算（习题）,一、选择题1、机械设计课程研究的内容只限于。（1）专用零件和部件；（2）在高速、高压、环境温度过高或过低等特殊条件下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件；（3）在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部件；（4）标准化的零件和部件。2、下列四种叙述中是正确的。（1）变应力只能由变载荷产生；（2）静载荷不能产生变应力；（3）变应力是由静载荷产生；（4）变应力是由变载荷产生，也可能由静载荷产生。,3,4,23,3、发动机连杆横截面上的应力变化规律如图所示，则该变应力的应力比r为。（1）0.24；（2）-0.24；（3）-4.17；（4）4.17。4、发动机连杆横截面上的应力变化规律如题3图所示，则其应力幅a和平均应力m分别为。（1）a=80.6Mpa，m=49.4Mpa；（2）a=80.6Mpa，m=-49.4Mpa；（3）a=49.4Mpa，m=80.6Mpa；（4）a=49.4Mpa，m=80.6Mpa。5、变应力特性max、min、m、a及r等五个参数中的任意来描述。（1）一个；（2）两个；（3）三个；（4）四个。,2,2,2,24,6、机械零件的强度条件可以写成。（1），或，（2），或，（3），或，（4），或，7、一直径d=18mm的等截面直杆，杆长为800mm，受静拉力F=36kN，杆材料的屈服点s=270Mpa，取许用安全系数S=1.8，则该杆的强度。（1）不足；（2）刚好满足要求；（3）足够。8、在进行疲劳强度计算时，其极限应力应为材料的。（1）屈服点；（2）疲劳极限；（3）强度极限：（4）弹性极限。二、分析与思考题1、什么是变应力的应力比r？静应力、脉动循环变应力和对称循环变应力的r值各是多少？,3,3,2,静应力r静=1；脉动循环r脉=0；对称循环变应力r=-1。,解：,25,2、图示各应力随时间变化的图形分别表示什么类型的应力？它们的应力比分别是多少？,解：a）静应力r=1；b）非对称（或稳定）循环变应力0r0，即压力沿x方向逐渐增大；而在bc(hh0)段，即p/x0。推荐采用Qp为：对于有密封性要求的联接：Qp=（1.51.8）F；对于一般联接，工作载荷稳定：Qp=（0.20.6）F；工作载荷不稳定时：Qp=（0.61.0）F；对于地脚螺栓联接：QpF；设计时，可先根据连接的受载情况，求出螺栓的工作拉力F；再根据联接的工作要求选取Qp值；然后按式（9-12）计算螺栓的总拉力Q。求得Q值后即可进行螺栓强度计算。考虑到螺栓在总拉力Q的作用下；可能需要补充拧紧，故仿前将总拉力增加30%以考虑扭转剪应力的影响。于是螺栓危险截面的拉伸强度条件为：螺栓总拉力为：Q,131,补充拧紧产生的螺纹摩擦力矩为：T1,按照第四强度理论：,或,132,例题9-1：P219图9-23图9-23所示钢制搭接梁用8个螺栓（每侧4个）连接起来。梁的厚度为25mm，搭板厚度为15mm，梁上的横向静载荷F=40kN，梁与搭板接合面之间的摩擦因数f=0.15，取过载系数Kf=1.2，装配时不控制预紧力，试分别按钢制普通螺栓连接和钢制铰制孔用螺栓连接设计此连接，并确定连接件的规格。,133,习题：第四章螺纹零件一、选择题8、承受预紧力F的紧螺栓联接在受工作拉力F时，剩余预紧力为F，其螺栓所受的总拉力F0为。（1）；（2）；（3）；（4）；9承受横向载荷或旋转力矩的紧螺栓联接，该联接中的螺栓。（1）受剪切作用；（2）受拉伸作用；（3）受剪切和拉伸作用；（4）既可能受剪切又可能受拉伸作用；,2,4,134,10、现有一单个螺栓联接，要求被联接件的结合面不分离，假定螺栓的刚度Cb与被联接的刚度Cm相等，联接的预紧力为F，现开始对联接施加轴向载荷，当外载荷达到与预紧力F的大小相等时，则。（1）被联接件发生分离，联结失效；（2）被联接件即将发生分离，联接不可靠；（3）联接可靠，但不能再继续加载；（4）联接可靠，只要螺栓强度足够，外载荷F还可继续增加到接近预紧力F的两倍；11、在下列四种具有相同公称直径和螺距并采用相同的配对材料的传动螺旋副中，传动效率最高的是。（1）单线矩形螺纹；（2）单线梯形螺纹；（3）双线矩形螺纹；（4）双线锯齿形螺纹；12、被联接件受横向载荷作用时，若采用一组普通螺栓联接，则载荷靠来传递。（1）结合面之间的摩擦力；（2）螺栓的剪切和挤压；（3）螺栓的剪切和被联接件的挤压；,4,3,1,135,13、设计螺栓组联接时，虽然每个螺栓的受力不一定相等，但对该组螺栓仍均采用相同的材料、直径和长度，这主要是为了。（1）外形美观；（2）购买方便；（3）便于加工和安装；14、确定紧螺栓联接中拉伸和扭转复合载荷作用下的当量应力时，通常是按来进行计算的。（1）第一强度理论；（2）第二强度理论；（3）第三强度理论；（4）第四强度理论；15、当采用铰制孔用螺栓联接承受横向载荷时，螺栓杆受到作用。（1）弯曲和挤压；（2）拉伸和剪切；（3）剪切和挤压；（4）扭转和弯曲；,3,4,3,136,八、单个螺栓的受力分析1、受轴向力a)松螺栓：b)只受预紧力Qpc)Qp和F（受预紧力和轴向外载）对于受轴向变载荷的重要联接，除作静强度计算外，还应根据下述方法，对螺栓的疲劳强度作精确校核。,137,如图9-21所示，当工作拉力在0F之间变化时，螺栓所受的总拉力将在QpQ之间变化，则螺栓危险剖面的最大拉应力为：,138,最小拉应力（注意此时螺栓中的应力变化规律是min保持不变）为：,应力幅为：,设螺栓的工作应力点在OJGI区域内，则其应力线应与极限应力线AG相交，则可仿下式校核螺栓危险截面的疲劳强度。即：,139,螺栓的最大应力计算安全系数为：,2、受横向力,这种联接是利用配合螺栓抗剪来承受载荷R的。螺栓与孔壁之间无间隙，接触表面受挤压；在联接结合面处，螺栓杆受剪切。因此，应分别按挤压及剪切强度条件计算。,140,螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为：,螺栓杆的剪切强度条件为：,式中：R螺栓所受的工作剪力，N；d0螺栓剪切面的光杆直径，mm；Lmin螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度；p螺栓或孔壁材料的许用挤压应力；一般情况下，按被联接件查许用挤压应力；螺栓材料的许用剪切应力，Mpa；,141,*自学9-6（P224）提高螺栓联接强度的措施例题9-2P222螺旋传动一、作用它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。二、类型螺旋传动按其用途不同，可分为以下三种类型：,传力螺旋：它以传递力为主；,传导螺旋：它以传递运动为主；,调整螺旋：它用以固定零件的相对位置；,螺旋传动,滑动螺旋,滚动螺旋,静压螺旋,按其摩擦性质不同,螺旋传动按其螺旋副的摩擦性质不同，又可分为：,本节重点讨论滑动螺旋传动的设计和计算。,142,三、设计（滑动螺旋传动的）,143,144,受力分析：F（重力）、T1（螺纹力矩）,应力分析,螺杆：（压应力）（剪应力）ca,螺纹牙（根）：（剪应力）、b，、bb,螺纹表面：p（压应力）pp,螺母凸缘,、b，bb,p，pp,螺杆：变形、断裂；,螺纹牙：剪断、弯断；,螺纹表面：磨损（是主要失效形式）；,螺母凸缘：弯断、压溃（根据经验不会剪断）；,失效分析,计算几何参数：通过分析和实验总结,根据耐磨性条件：,145,螺杆直径,螺母高度,校核其它强度：自锁性、稳定性校核：螺旋副的自锁性，螺杆的稳定性结构设计：支架、螺旋杆的长度、托杯、手柄；我们只讲了螺旋传动的设计方法，具体设计步骤，大家可以看书P229；（三）滑动螺旋传动的设计计算（自学内容，P231235）,146,第五章带传动,作用：在两个平行轴之间传递运动和动力。一、特点,1、组成：带传动一般是由固联于主动轴上的带轮1（主动轮）、固联于从动轮上的带轮2（从动轮）和紧套在两轮上的传动带3组成的（图3-1）。,147,2、类型,V带（三角带）传动,平带,同步带,在带传动中，常用的有,帘布芯结构：由伸张层1（胶料）、强力层2（胶帘布）、压缩层3（胶料）和包布层4（胶帆布）组成。,绳芯结构：由伸张层1（胶料）、强力层2（胶线绳）、压缩层3（胶料）和包布层4（胶帆布）组成。,结构,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。因而V带传动的应用比平带传动广泛得多。,3带的结构标准普通V带，其结构主要有下列两类：,148,4剖面尺寸普通V带的剖面尺寸分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号（表3-1），其长度系列见表3-8。,5带传动的几何计算在带传动的设计中，主要几何参数有包角、带长L、带轮直径d1、d2和中心距a等。包角1、2：,149,内周长度Li，也称公称长度；基准长度Ld，沿V带的节面量得的节线周长。,二、工作能力分析,1工作原理工作前：F0初拉力；工作后：F1紧边；F2松边；,150,摩擦传动：摩擦力决定带传动的工作能力。通过传动带将主动轴上的运动和动力传给从动轴。2有效拉力进入小带轮一边紧边；退出小带轮一边松边；,如果近似地认为带工作时的总长度不变，则带的紧边拉力的增加量应等于松边拉力的减少量，即：,151,在图中，当取主动轮一端的带为分离体时，根据,摩擦力,分布力,带的有效拉力,将上式代入前式，可得：,故整个接触面上的总摩擦力Ff即等于带所传递的有效拉力，即；,152,带的最大有效拉力用Fec表示。,当W=Ff时，这个装置就达到了极限；当WFf时，发生打滑现象，这个装置就失效了。,153,由上式可知，带的两边拉力F1和F2的大小，取决于初拉力F0和带传动的有效拉力Fe。显然，当其他条件不变且初拉力F0一定时，这个摩擦力有一极限值。这个极限值就限制着带传动的传动能力。,154,3最大有效拉力Fec带传动中，当带有打滑趋势时，摩擦力即达到极限值。这时带传动的有效拉力亦达到最大值。下面来分析最大有效拉力的计算方法和影响因素。,如果截取微量长度的带为分离体，如图所示，则根据，得：,155,又根据，得：,对上两式两边积分（1），得：,又,又根据，代入上式可得出带所能传递的最大有效拉力为：,156,式中：e自然对数的底（e=2.718）；f摩擦系数（对于V带，用当量摩擦系数fv代替f）；带在带轮上的包角，rad；上式即所谓柔性体摩擦的欧拉公式。讨论：由上式可知，最大有效拉力Fec与下列几个因素有关：（1）初拉力F0,157,（2）摩擦系数f（与材料、结构有关）,V带用当量摩擦系数fv。,（3）包角1120,小带轮包角,包角1与a、D1、D2有关（D1、D2相差越大，包角越小）。,三、应力分析,带传动工作时，带中的应力有以下几种：,1拉应力,紧边F1,松边F2,158,2离心应力,Fc：,式中：q传动带单位长度的质量；,Fc离心力作用在传动带产生的离心拉力；,（01积分）得：,159,3弯曲应力带绕在带轮上时要引起弯曲应力，带的弯曲应力为（小带轮受的弯曲应力比较大）：,式中：h带的高度；D带轮的计算直径；E带的弹性模量；,160,1）循环变应力；2）,3）位置：进入小带轮的那一点；,161,四、运动特性1弹性滑动是带传动固有的特性；,小带轮VV2,V1V2,滑动率,162,2打滑外载Fec五、失效变应力疲劳失效过载打滑弹性滑动磨损,163,六、V带的设计1方法受力分析：F0、F1、F2应力分析：,失效分析：疲劳失效带小轮大轮,打滑,磨损,计算准则确定：,确定主要参数：z根数,D1、D2、a,结构设计：带轮尺寸（轮毂、轮缘）,164,2许用功率试验方法：条件：=180，i=1，特定长度，化学纤维带质，平稳工作条件单根V带的许用功率P0；,165,其中：代入上式得：,上式可变换为：,166,3实际的传递功率P实际,167,a)根据电动机的额定功率,名义,b)工作机的负载,168,KA载荷系数；,式中：P0与带的型号、D1、n1有关；k；kLL；P0i；k材质；4设计步骤已知：n1、n2、(i)、P，设计带传动。,169,1）计算Pca,KAP52表3-6；,2）查带的型号,Pca、n1P54图3-10,170,3）计算D1、D2,根据带的型号、DminP46表3-3,4）验算V,一般V=1020m/s,171,D1、D2取系列值，P49表3-4a。5）中心距a,，一般以0和5结尾，不要用小数点。,6）基准长度LdP54,LdP54公式（3-19）,标准Ld，查P52表3-8，得Ld。,7）验算1,172,8)：P0、k、kL、P0、kP0P49表3-4a；kP52表3-7；kLP52表3-8；P0P51表3-5a；k0.75棉帘布和棉线绳结构的胶带；1.00对于化学纤维线绳结构的胶带；2.009)计算z10)计算F0P56公式(3-23)11）计算压轴力QP56公式(3-24),173,12）带轮的结构设计材料的选择：铸铁、钢,实心：(2.53)d,腹板：D,孔板,轮辐,结构形式,13）设计张紧装置P56图3-13作业3-2题。,174,习题：第五章带传动一、选择题1、V带传动主要依靠传递运动和动力。（1）带的紧边拉力；（2）带和带轮接触面间的摩擦力；（3）带的预紧力；2、在一般传递动力的机械中，主要采用传动。（1）平带；（2）同步带；（3）V带；（4）多楔带；3、带传动中，V1为主动轮圆周速度，V2为从动轮圆周速度，V为带速，这些速度之间存在的关系是。（1）；（2）；（3）；（4）；4、带传动打滑总是。（1）在小轮上先开始；（2）在大轮上先开始；（3）在两轮上同时开始；,2,3,2,1,175,5、带传动中，带每转一周，拉应力是。（1）有规律变化的；（2）不变的；（3）无规律变化的；6、带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为。（1）带的材料不符和胡克定律；（2）带容易变形和磨损；（3）带在带轮上打滑；（4）带的弹性滑动；7、带传动工作时产生弹性滑动是因为。（1）带的预紧力不够；（2）带的紧边和松边拉力不等；（3）带绕过带轮时有离心力；（4）带和带轮间摩擦力不够；8、带传动中，若小带轮为主动轮，则带的最大应力发生在带处。（1）进入主动轮；（2）进入从动轮；（3）退出主动轮；（4）退出从动轮；,1,4,2,1,176,11、V带传动设计中，限制小带轮的最小直径主要是为了。（1）使结构紧凑；（2）限制弯曲应力；（3）保证带和带轮接触面间有足够摩擦力；（4）限制小带轮上的包角；12、V带传动设计中，选取小带轮基准直径的依据是。（1）带的型号；（2）带的速度；（3）主动轮转速；（4）传动比；13、带传动采用张紧装置的目的是。（1）减轻带的弹性滑动；（2）提高带的寿命；（3）改变带的运动方向；（4）调节带的预紧力；14、下列V带传动中，图的张紧轮位置是最合理的。,a),b),c),d),2,1,4,3,177,第六章链传动,一、特点,传动链有套筒滚子链（简称滚子链）、齿形链等类型。,178,二、滚子链的结构滚子链的结构如图3-20所示。它是由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板所组成。滚子链和链轮啮合的基本参数是节距p，链长Lp链节数。主、从动链轮齿数z1、z2。三、链传动的运动特性,179,180,从A点升到B点再降到C点（水平链速）。Vx,181,讨论：1、；,2、随z1、z2；z、p、（变化范围越大）is、2，振动；z、pis、2（变化小），平稳；,182,3、is=C=z1=z2,保证同相位变化；,多边形效应2、isC，p、z；上述链传动运动不均匀性的特征，是由于围绕在链轮上的链条形成了正多边形这一特点所造成的，故称为链传动的多边形效应。,183,四、附加动载荷附加动载荷是指正常的工作载荷以外，由于速度的变化，引起惯性力，从而产生了附加动载荷。五、受力、应力分析紧边,链板疲劳；,套筒、滚子点蚀；,冲击疲劳断裂；,1、疲劳破坏,松边,变应力,六、失效分析,184,2、铰链磨损磨损（后）p掉链3、胶合V4、链条静载拉断V轴肩圆角,（过渡圆角的作用是减少应力集中）,要避免三面接触,212,等强度角度中间粗、两头细；,普通碳钢：Q235，机械性能好，价格便宜；,优质碳钢：45#,碳钢,四、材料的选择、失效形式断裂：机械性能良好B、S、-1；磨损：HBS、热处理；变形：刚度、结构尺寸、材料；共振：转速n限制；,213,合金钢：机械性能比碳钢好，热处理性能也好；铸铁、球墨铸铁：若有其它结构要求，对应力集中敏感性比较差；P151表6-2轴的常用材料及其对应的机械性能；五、强度计算1）按扭转强度计算传动轴,式中，WT抗剪剖面模量；P155,214,式中，A0与轴的材料有关的系数，P153表6-3；,式中，P轴所传递的功率；n轴的转速；,215,有一个键槽，轴径加大3%；,有两个键槽，轴径加大7%；,同一截面上,d圆整，最好以0和5结尾，便于测量；,216,2）按弯扭合成强度计算心轴、转轴（近似）,217,T,Mb,Mmax,M中、d小,dmin,危险截面,=0.6频繁的起动、制动,r=0（脉动循环）,r=-1,r=+1,=0.3,br=-1,对于转轴（近似），受变应力，应用疲劳强度理论，而第四强度理论是静强度。若考虑应力变化的情况用该公式：,218,3）按疲劳强度计算转轴（精确计算）稳定的非对称应力对于轴来讲，我们用r=C,219,br=-1m=0,r=+1,r=0m=a=max/2,Mmax,M中d小,dmin,应力集中处,危险截面,同一平面有二种以上的应力集中影响因素，分别查出k，最后取kmax。按圆角、键槽、配合来查，选最大的。六、轴的刚度计算（自学内容P162）,220,七、设计步骤1）轴头的设计按扭矩对轴头直径初估,取大值（圆整）,按功率：,按直径：按轮毂孔的直径D,弯扭合成ca，静强度；,按安全系数S，疲劳强度；例题6-1P157作业6-1、2,3）强度校核,2）轴的结构设计阶数、d、l,221,习题：第九章轴一、选择题1、工作时承受弯矩并传递转矩的轴，称为。（1）心轴；（2）转轴；（3）传动轴；2、工作时只承受弯矩，不传递转矩的轴，称为。（1）心轴；（2）转轴；（3）传动轴；3、工作时以传递转矩为主，不承受弯矩或弯矩很小的轴，称为。（1）心轴；（2）转轴；（3）传动轴；4、自行车的前轴是。（1）心轴；（2）转轴；（3）传动轴；,2,1,3,1,222,5、题5图表示起重铰车从动大齿轮1和卷筒2与轴3相联接的三种形式，图中a为齿轮与卷筒分别用键固定在轴上，轴的两端支架在机座轴承中；图中b为齿轮与卷筒用螺栓联接成一体，空套在轴上，轴的两端用键与机座联接；图中c为齿轮与卷筒用螺栓联接成一体，用键固定在轴上，轴的两端支架在机座轴承中，以上三种形式中的轴，依次为。（1）固定心轴、旋转心轴、转轴；（2）固定心轴、转轴、旋转心轴；（3）旋转心轴、转轴、固定心轴；（4）旋转心轴、固定心轴、转轴；（5）转轴、固定心轴、旋转心轴；（6）转轴、旋转心轴、固定心轴；,5,223,6、轴环的用途是。（1）作为轴加工时的定位面；（2）提高轴的强度；（3）提高轴的刚度；（4）使轴上零件获得轴向定位；7、增大轴在截面变化处的过渡圆角半径，可以。（1）使零件的轴向定位比较可靠；（2）降低应力集中，提高轴的疲劳强度；（3）使轴的加工方便；8、转轴上载荷和支点位置都已确定后，轴的直径可以根据来进行计算或校核。（1）抗弯强度；（2）扭转强度；（3）扭转刚度；（4）复合强度；,4,2,4,224,第十章齿轮传动,一、概述功能：传递运动和动力；组成：主动轮、从动轮啮合传动来传递运动和动力；啮合传动、刚性；P=0.0165000KW（传递功率的范围较大）；一般P3000KWd=0.000115mVmax=150250m/s（高速级）带传动525m/s、一般10m/s左右；（航空齿轮线速度高）（低速级）链传动15m/以下运动，若太高对工作机性能影响大；nmax=15000r/min适用于高速,225,imax=20一般i=78（单级传动）max=0.99is=C（忽快忽慢、恒定）；使用寿命长，10年结构紧凑制造、安装精度（与前两者传动相比）成本高；1t3万元精度振动、噪声分类：,平行：直齿、斜齿；,垂直：圆锥齿轮；,交错：蜗轮、蜗杆；,轴,226,斜齿轮,齿向,直齿轮,人字齿轮,闭式：封闭在箱体里；,开式：受外界干扰大，结构简单无箱体；,工作条件,齿廓,渐开线,摆线,圆弧,软齿面：350HBS（布氏硬度）,硬齿面：350HBS,齿面硬度,227,高速,中速,低速,圆周速度,重载,中载,轻载,承载,二、直齿圆柱齿轮受力分析,228,a、名义载荷,圆周力,径向力,式中，Fn1,2沿啮合线方向；Ft1阻力矩，与主动轮啮合点V1点的运动方向相反；Ft2驱动力，与从动轮这一点的运动方向相同；Fr1,2指向自己的轮心；,法向力,229,b、计算载荷,式中，KA使用系数（外部动载荷系数）；KV动载荷系数（内部动载荷系数）；K齿间载荷分配系数；K齿向载荷分布系数；,230,输入端要远离齿轮，从减少偏载角度考虑。,231,三、应力分析,232,赫兹公式,齿面,赫兹应力，接触应力；1、2曲率半径；1、2泊松比；E1、E2弹性模量；Fn所受的载荷；,233,齿根：弯曲应力,式中，W抗弯截面模量；,用30切线法求齿根；,234,四、失效分析,疲劳断裂,过载断裂：非工作条件下；,F齿根断裂,精度、材料、强化H（软）点蚀（疲劳点蚀）、（硬）剥落,靠近节线的齿根部位，在节线无相对滑动，存滚动，所以不易形成动压油膜，润滑条件不好；,235,磨损：开式齿轮，矿山、磨粒磨损；,胶合：,塑变：,相对V,软齿面：主要失效形式是点蚀，次要失效形式是断裂；,硬齿面：主要失效形式是断裂，次要失效形式是剥落；,闭式,开式：主要失效形式是磨损，次要失效形式是断裂；,236,五、材料选择齿面：热处理齿体：弯曲强度、芯部韧性好、工艺性好；常用材料：碳钢：45#合金钢：Cr、Ni铸钢、铁：大型齿轮、成批生产、采用铸造；球（墨铸）铁：六、计算准则确定,软（350HB）：按点蚀（）设计，按断裂（）校核