机械设计基础辅导-传动部分

1、机械设计机械设计传动部分传动部分 辅导辅导带传动带传动（一）带传动的受力分析（一）带传动的受力分析F0 = (F1 + F2 )/21、初拉初拉力力2、传递功率传递功率1000FvP vPF1000或：3、传递的圆周力传递的圆周力F=F=F1 - - F2= Ff4、欧拉公式欧拉公式feFF21（二）带传动的应力分析（二）带传动的应力分析1、由拉力产生的拉应力由拉力产生的拉应力 紧边拉应力和松边拉应力紧边拉应力和松边拉应力2、由离心力产生的离心拉应力由离心力产生的离心拉应力3、弯曲应力弯曲应力AqvAFcc2dbdhE3、最大拉应力最大拉应力 当带在紧边刚与小带轮接触时应力达到最大：当带在紧边

2、刚与小带轮接触时应力达到最大：cb11max（三）带传动的弹性滑动和打滑（三）带传动的弹性滑动和打滑（四）带传动的失效形式和设计准则（四）带传动的失效形式和设计准则 带传动的带传动的主要失效形式主要失效形式：打滑和疲劳破坏等。：打滑和疲劳破坏等。 带传动的带传动的设计准则设计准则：在传递规定功率时不打滑，同：在传递规定功率时不打滑，同时具有足够的疲劳强度和一定的使用寿命。时具有足够的疲劳强度和一定的使用寿命。（五）带轮基准直径（五）带轮基准直径dd、带速、带速v、带传动的中心距、带传动的中心距a对对V带传动性能的影响。带传动性能的影响。（六）带传动的张紧和安装、维护（六）带传动的张紧和安装、维

3、护 V带张紧轮一般设置在带张紧轮一般设置在松边的内侧且紧靠大带轮处松边的内侧且紧靠大带轮处。1 1、设计、设计V V带传动时，若带的根数过多，可采取哪些措施来减带传动时，若带的根数过多，可采取哪些措施来减少带的根数？少带的根数？ 2 2、某单根、某单根V V带传动，已知小轮包角带传动，已知小轮包角1=150，若带与带轮间，若带与带轮间的当量摩擦因素的当量摩擦因素f f =0.5=0.5，张紧力，张紧力F F0 0=280N=280N，带速，带速=7m/s=7m/s，若，若不计离心力影响，试求该传动所能传递的最大功率不计离心力影响，试求该传动所能传递的最大功率P P。3 3、已知带传动的功率、已

4、知带传动的功率P=7.5kW，主动轮直径，主动轮直径dd1=100mm，转速转速n1=1200rpm，紧边拉力，紧边拉力F F1 1是松边拉力是松边拉力F F2 2的两倍，试求的两倍，试求F F1 1、F F2 2的值。的值。 4 4、某三角带传递功率为、某三角带传递功率为10kW，带速为，带速为10m/s，包角，包角137.5，摩擦系数摩擦系数0. 2，求带传递的有效圆周力，求带传递的有效圆周力，若测得松边若测得松边拉力为拉力为1800N，问此时是否发生打滑？，问此时是否发生打滑？ 七、链传动七、链传动（一）滚子链的结构（一）滚子链的结构 链节数取偶数，链轮齿数取奇数。链节数取偶数，链轮齿数

5、取奇数。（二）链传动的运动特性（二）链传动的运动特性 链传动多边形效应的影响因素：节距链传动多边形效应的影响因素：节距P、链轮齿数、链轮齿数z、转速等参数。转速等参数。（三）链传动的失效形式（三）链传动的失效形式 链板疲劳破坏等链板疲劳破坏等5种。种。（四）链传动主要参数的选择（四）链传动主要参数的选择 链节距、中心距、链轮齿数、传动比等参数对链传链节距、中心距、链轮齿数、传动比等参数对链传动的影响。动的影响。（五）链传动的布置、张紧和润滑（五）链传动的布置、张紧和润滑 张紧轮应设在松边、靠近小链轮处。张紧轮应设在松边、靠近小链轮处。1 1、链传动在工作时引起动载荷的主要原因是什么？能否避免？

6、、链传动在工作时引起动载荷的主要原因是什么？能否避免？如何减少动载荷？如何减少动载荷？2 2、链传动的失效形式有哪些？、链传动的失效形式有哪些？ 3 3、试分别说明链的节距、链传动的中心距选取的过大和过小、试分别说明链的节距、链传动的中心距选取的过大和过小对链传动的影响。对链传动的影响。 齿轮传动齿轮传动（一）齿轮传动的正确啮合条件（一）齿轮传动的正确啮合条件 直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动、直齿圆锥直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动、直齿圆锥齿轮传动。齿轮传动。（二）标准直齿圆柱齿轮传动、标准斜齿圆柱齿轮传（二）标准直齿圆柱齿轮传动、标准斜齿圆柱齿轮传动和标准直齿圆锥齿轮传动的尺寸计算动

7、和标准直齿圆锥齿轮传动的尺寸计算 分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、中心距、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、中心距、基圆直径、齿顶高、齿根高、顶隙、齿厚、齿距等。基圆直径、齿顶高、齿根高、顶隙、齿厚、齿距等。（三）常见的失效形式与设计准则（三）常见的失效形式与设计准则 失效形式失效形式5种，失效机理和改善的办法。种，失效机理和改善的办法。 闭式软齿面闭式软齿面齿轮传动、齿轮传动、闭式硬齿面闭式硬齿面齿轮传动、齿轮传动、开式开式齿轮传动的主要失效形式、设计准则。齿轮传动的主要失效形式、设计准则。（四）直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动、直齿（四）直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动、直齿圆锥

8、齿轮传动的受力分析圆锥齿轮传动的受力分析 圆周力圆周力、径向力径向力、轴向力轴向力的方向判定。的方向判定。（五）齿面接触疲劳强度计算、齿根弯曲疲劳强度计（五）齿面接触疲劳强度计算、齿根弯曲疲劳强度计算的的出发点算的的出发点 1、疲劳点蚀一般出现在节点附近，因此、疲劳点蚀一般出现在节点附近，因此一般以节一般以节点处的接触应力点处的接触应力来计算齿面的接触疲劳强度。来计算齿面的接触疲劳强度。 2、为简化计算，假定、为简化计算，假定全部载荷由一对齿承担全部载荷由一对齿承担，且，且载荷作用于齿顶载荷作用于齿顶时根部分产生的弯曲应力最大。时根部分产生的弯曲应力最大。（六）当量齿数、不根切的最少齿数（六）

9、当量齿数、不根切的最少齿数 3、计算直齿锥齿轮强度时，按齿宽中点处一对当、计算直齿锥齿轮强度时，按齿宽中点处一对当量直齿圆柱齿轮的传动作近似计算。量直齿圆柱齿轮的传动作近似计算。1 1、斜齿轮的齿形系数与哪些参数有关？为什么斜齿轮传动齿、斜齿轮的齿形系数与哪些参数有关？为什么斜齿轮传动齿面的接触疲劳强度应同时取决于大、小齿轮？面的接触疲劳强度应同时取决于大、小齿轮？ 2 2、若保持直齿圆柱齿轮传动的中心距、若保持直齿圆柱齿轮传动的中心距a a不变，增大齿数不变，增大齿数Z Z1 1有有什么优点和缺点？什么优点和缺点？ 3 3、齿面胶合产生的根本原因是什么？胶合与载荷和速度有何、齿面胶合产生的根

10、本原因是什么？胶合与载荷和速度有何关系？采取哪些措施可有利于防止胶合？关系？采取哪些措施可有利于防止胶合？ 4 4、有两对闭式直齿圆柱齿轮传动，它们的参数分别为：、有两对闭式直齿圆柱齿轮传动，它们的参数分别为：z1=18，z2=42，m=2， =20，b=60， a=62z1=18，z2=42，m=2， =20，b=60，a=60两对齿轮的材料，热处理硬度，载荷，工况和制造精度相同，两对齿轮的材料，热处理硬度，载荷，工况和制造精度相同，其中第其中第 对齿轮齿面接触应力大。第对齿轮齿面接触应力大。第 对齿轮轮齿接触强度高。对齿轮轮齿接触强度高。 5、在斜齿圆柱齿轮设计中，应按、在斜齿圆柱齿轮设计

11、中，应按 模数为标准值；而直齿锥模数为标准值；而直齿锥齿轮设计中，应取齿轮设计中，应取 模数为标准值。模数为标准值。 6 6、图示为二级斜齿圆柱齿轮减速器和一对开式锥齿轮所组成、图示为二级斜齿圆柱齿轮减速器和一对开式锥齿轮所组成的传动系统。已知：动力由轴一输入，转动方向如图所示，为的传动系统。已知：动力由轴一输入，转动方向如图所示，为使轴使轴和轴和轴的轴向力尽可能小，试确定减速器中各斜齿轮的的轴向力尽可能小，试确定减速器中各斜齿轮的轮齿旋向，并画出各对齿轮在啮合处的受力方向。轮齿旋向，并画出各对齿轮在啮合处的受力方向。 7 7、图为一两级斜齿圆柱齿轮减速器。已知齿轮、图为一两级斜齿圆柱齿轮减速

12、器。已知齿轮2 2： mn=3mm，z2=48， 2=15 ；齿轮齿轮3： mn=5mm，z2=17。试完成以下工试完成以下工作：作： 1 1）标出输出轴）标出输出轴的转向；的转向； 2 2）确定齿轮）确定齿轮2 2、3 3、4 4的轮齿旋向，要求的轮齿旋向，要求轴上两斜齿轮所轴上两斜齿轮所受轴向力相互抵消，并求出受轴向力相互抵消，并求出 3 3的大小；的大小； 3 3）标出齿轮）标出齿轮2 2、3 3所受各力的方向。所受各力的方向。 要点分析：要点分析： 为减小轴承上的轴向载荷，应尽量使中间轴两斜齿轮的轴向为减小轴承上的轴向载荷，应尽量使中间轴两斜齿轮的轴向力相互抵消，即力相互抵消，即F F

13、a2 = a2 = F Fa3a3，方向相反。因两齿轮转向相同，方向相反。因两齿轮转向相同，分别为主动轮和从动轮，所以只能使两斜齿轮的旋向相同。分别为主动轮和从动轮，所以只能使两斜齿轮的旋向相同。 解：解： 1 1）标出输出轴）标出输出轴的转向的转向 由外啮合的圆柱齿轮转向相反，依次标出由外啮合的圆柱齿轮转向相反，依次标出、轴的转向。轴的转向。 2 2）确定齿轮）确定齿轮2 2、3 3、4 4的轮齿旋向，求出的轮齿旋向，求出 3 3的大小。的大小。 因外啮合的一对斜齿轮旋向应相反，且齿轮因外啮合的一对斜齿轮旋向应相反，且齿轮1 1为右旋，并要为右旋，并要求求FaFa2 2、FaFa3 3方向方

14、向相反，所以齿轮相反，所以齿轮2 2、3 3左旋，齿轮左旋，齿轮4 4右旋。要使右旋。要使轴上两斜齿轮所受轴向力相互抵消，轴上两斜齿轮所受轴向力相互抵消，FaFa2 2 = Fa = Fa3 3，即，即 3t32t2tgFtgF2t3t23tgFFtg，223t32t2dFdF2232232t3t23cos/483cos/175tgtgddtgFFtg1528. 015sin483175sin36354879. 83 由中间轴的力矩平衡，得则 得 则 3 3）标出齿轮）标出齿轮2 2、3 3所受各力的方向所受各力的方向 8 8、设计一对外啮合的标准直齿圆柱齿轮传动，要求传动比、设计一对外啮合的

15、标准直齿圆柱齿轮传动，要求传动比i=ni=n1 1/n/n2 2=Z=Z2 2/Z/Z1 1=8/5=8/5，安装中心距，安装中心距a=78mma=78mm。若根据强度。若根据强度要求，取模数要求，取模数m=3mmm=3mm。采用标准齿形，齿顶高系数。采用标准齿形，齿顶高系数h ha a* *=1=1，试确定这对齿轮的齿数试确定这对齿轮的齿数Z Z2 2，Z Z1 1，并计算这对齿轮的各部分尺，并计算这对齿轮的各部分尺寸寸d d、 d db b 、d da a 、d df f 、h ha a 、h hf f 、h h 、p p 、s s 、e e 。(cos20(cos200 0=0.94;

16、=3.14) =0.94; =3.14) a=m(z1+z2)/2=mz1(1+i)=3z1(1+8/5)=78z1=26/(1+8/5)=130/13=10蜗杆传动蜗杆传动(一）蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算一）蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算蜗杆的头数蜗杆的头数z1、蜗轮齿数、蜗轮齿数z2、传动比、传动比i、模数、模数m、蜗杆、蜗杆螺旋线升角螺旋线升角、蜗杆分度圆直径、蜗杆分度圆直径d1、蜗杆直径系数、蜗杆直径系数q、中心距中心距a=m(z1+z2)/2。(二）蜗杆传动的二）蜗杆传动的失效形式失效形式和设计准则和设计准则 失效常发生在蜗轮的轮齿上，闭式传动易出现胶合失效常发生在蜗轮的轮齿

17、上，闭式传动易出现胶合和点蚀，开式传动主要是磨损和轮齿折断。和点蚀，开式传动主要是磨损和轮齿折断。(三）蜗杆传动的常用三）蜗杆传动的常用材料材料 蜗杆一般用碳钢和合金钢制成，蜗轮常用材料为青蜗杆一般用碳钢和合金钢制成，蜗轮常用材料为青铜和铸铁。铜和铸铁。(四）蜗杆传动的四）蜗杆传动的受力受力分析分析 圆周力、径向力、轴向力的方向。圆周力、径向力、轴向力的方向。(五）蜗杆传动的热平衡计算五）蜗杆传动的热平衡计算 如果工作温度超过允许的范围时应采取的措施。如果工作温度超过允许的范围时应采取的措施。 加加散热片散热片、安装、安装风扇风扇、装蛇形、装蛇形冷却水管冷却水管、用、用循环油循环油冷却。冷却。

18、1 1、图示为斜齿圆柱齿轮、图示为斜齿圆柱齿轮蜗杆传动，主动齿轮转动方向和轮蜗杆传动，主动齿轮转动方向和轮齿的旋向如图所示，现要求蜗杆轴上的轴向力为最小，试画出齿的旋向如图所示，现要求蜗杆轴上的轴向力为最小，试画出蜗轮的转向和作用在蜗轮轮齿上的力（以三个分力表示），并蜗轮的转向和作用在蜗轮轮齿上的力（以三个分力表示），并说明蜗轮轮齿螺旋线方向。说明蜗轮轮齿螺旋线方向。 解：让同一轴上的从动斜齿轮和蜗杆的旋向相同，从而使二者解：让同一轴上的从动斜齿轮和蜗杆的旋向相同，从而使二者的轴向力相互抵消或部分抵消。的轴向力相互抵消或部分抵消。蜗轮左旋、顺时针转动。蜗轮左旋、顺时针转动。 2 2、图中两种传动方案，你认为那种方案较好？试分析、说明、图中两种传动方案，你认为那种方案较好？试分析、说明原因。原因。 B