机械设计辅导班讲义2009、12、25

1、第二章第二章 机械设计总论机械设计总论机器的组成机器的组成2011.10.252011.10.25第五章第五章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动1 1、常用螺纹的类型主要有哪些？、常用螺纹的类型主要有哪些？螺纹的主要参数。螺纹的主要参数。 2 2、哪些螺纹主要用于连接？哪些螺纹主要用于传动？、哪些螺纹主要用于连接？哪些螺纹主要用于传动？3 3、螺纹连接的基本类型有哪些？各类连接的特点。、螺纹连接的基本类型有哪些？各类连接的特点。4 4、螺纹连接预紧的目的是什么？、螺纹连接预紧的目的是什么？5 5、螺纹连接设计时均已满足自锁条件，为什么设计时还必、螺纹连接设计时均已满足自锁条件，为什么设计时

2、还必须采取有效的防松措施？螺纹连接防松的方法按工作原理可须采取有效的防松措施？螺纹连接防松的方法按工作原理可分为哪几种？能举例。分为哪几种？能举例。6 6、螺栓的主要失效形式是什么？（受拉、受剪）、螺栓的主要失效形式是什么？（受拉、受剪）7 7、螺栓的材料、性能等级、屈服极限、许用应力。、螺栓的材料、性能等级、屈服极限、许用应力。 8 8、提高螺栓的疲劳强度的措施。、提高螺栓的疲劳强度的措施。 9 9、连接螺纹、螺旋传动的自锁条件。、连接螺纹、螺旋传动的自锁条件。 FFFFb)a)1 1、仅受预紧力的紧螺栓连接、仅受预紧力的紧螺栓连接 （1 1）受横向载荷的普通螺栓组连接）受横向载荷的普通螺栓

3、组连接FKzifFS0fziFKFS0 210ca43 . 13 . 1dF螺纹连接的强度计算螺纹连接的强度计算（紧螺栓连接）（紧螺栓连接）图示螺栓联接中，采用两个图示螺栓联接中，采用两个M16（ ， ）的普通）的普通螺栓，螺栓材料为螺栓，螺栓材料为45钢，钢，8.8级，级， ，联接时不严格控制预紧，联接时不严格控制预紧力（取安全系数力（取安全系数 ），被联接件接合面间的摩擦系数），被联接件接合面间的摩擦系数 =0.2。若。若考虑摩擦传力的可靠性系数（防滑系数）考虑摩擦传力的可靠性系数（防滑系数） ，试计算该联接允许传，试计算该联接允许传递的静载荷递的静载荷FR（取计算直径（取计算直径d1）。

4、）。d113835.mmSMPa 640d214 701.mmSS 4Kf 12 . SSMPaS6404160Rf0iFKzF00f0R322 . 122 . 02iFFKzFF N 850213 . 14160835.133 . 142210dF FRN2318502123347.许用拉应力许用拉应力设每个螺栓所需预紧力为设每个螺栓所需预紧力为F0，则，则由强度条件，知由强度条件，知（2 2）受转矩的普通螺栓组连接）受转矩的普通螺栓组连接TKrfFrfFrfFsz02010 ziirfTKF1S0fzrTKFS0 210ca43 . 13 . 1dFTKrzfFs0例：起重卷筒与大齿轮用例

5、：起重卷筒与大齿轮用8 8个普通螺栓连接在一起，如图所示。已知个普通螺栓连接在一起，如图所示。已知卷筒直径卷筒直径D D400 mm400 mm，螺栓分布圆直径，螺栓分布圆直径 D D0 0=500 mm=500 mm，接合面间摩擦系数，接合面间摩擦系数f=0.12f=0.12，可靠性系数，可靠性系数 KsKs1.21.2，起重钢索拉力，起重钢索拉力 F FQ Q=50 000 N=50 000 N，螺栓材，螺栓材料的许用拉伸应力料的许用拉伸应力 ? ? =100 MPa =100 MPa。试设计该螺栓组的螺栓直径。试设计该螺栓组的螺栓直径。解解:1:1、计算旋转力矩、计算旋转力矩2 2、计算

6、螺栓所需要的预紧力、计算螺栓所需要的预紧力3 3、确定螺栓直径、确定螺栓直径NmmfDTKDzfTKF50000420S0S0TKDzfFs200mmFd768.283 . 1401取取M362 2、受轴向载荷的紧螺栓连接、受轴向载荷的紧螺栓连接FDDpFFF12FCCCFFFFmbb002 4/3 . 13 . 1212cadFp 3MPa 150MPa图示油缸油压图示油缸油压，缸径，缸径D=160mm，螺栓数量，螺栓数量z=8，,取剩余预紧力为工作拉力的取剩余预紧力为工作拉力的1.5倍，倍，螺栓材料许用应力螺栓材料许用应力试计算螺栓直径。试计算螺栓直径。解：螺栓工作拉力解：螺栓工作拉力Fp

7、 Dz2243160327540 N/ ()/残余预紧力残余预紧力FF5 . 11螺栓总拉力螺栓总拉力N 0188575405 . 25 . 25 . 112FFFFFF螺栓小径螺栓小径mm.414)150/()3 . 14(2/121Fd 第六章第六章 键、花键连接键、花键连接1 1、键连接的功能是什么？、键连接的功能是什么？2 2、键连接的主要类型有些？、键连接的主要类型有些？4 4、半圆键连接与普通平键连接相比，有什么优缺点？、半圆键连接与普通平键连接相比，有什么优缺点？5 5、普通平键连接的主要失效形式是什么？、普通平键连接的主要失效形式是什么？6 6、导向平键连接和滑键连接的主要失效

8、形式是什么？、导向平键连接和滑键连接的主要失效形式是什么？7 7、按齿形不同，花键连接有哪些类型？、按齿形不同，花键连接有哪些类型？松连接松连接紧连接紧连接半圆键连接半圆键连接平键连接平键连接 切向键连接切向键连接楔键连接楔键连接 键的两侧面是工作面，工作前，连接中没键的两侧面是工作面，工作前，连接中没有预紧力的作用。工作时靠其两侧面与轴有预紧力的作用。工作时靠其两侧面与轴及轮毂上键槽侧壁的挤压来传递转矩。及轮毂上键槽侧壁的挤压来传递转矩。键的上表面制成键的上表面制成1：100的斜度，键的上下的斜度，键的上下面是工作面，装配时，将键楔紧，形成紧面是工作面，装配时，将键楔紧，形成紧联接，工作前连

9、接中已有预紧力的作用。联接，工作前连接中已有预紧力的作用。平键连接的强度计算平键连接的强度计算102p3pkldTklF p p 为键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用应力和压力。为键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用应力和压力。2bLlbLlLl （圆头平键）（圆头平键）（平头平键）（平头平键）（单圆头平键）（单圆头平键）第八章第八章 带传动带传动1 1、带传动常用的类型有哪些？（摩擦传动、啮合传动）、带传动常用的类型有哪些？（摩擦传动、啮合传动） 3 3、带传动工作时，带中的应力有几种？、带传动工作时，带中的应力有几种？最大应力发生在何处？最大应力发生在何处？4 4、带传动中的弹性滑动是如何发生的

10、？弹性滑动引起什么后、带传动中的弹性滑动是如何发生的？弹性滑动引起什么后果？带传动的打滑是如何发生的？它与弹性滑动有何区别？果？带传动的打滑是如何发生的？它与弹性滑动有何区别？打滑对带传动会产生什么影响？打滑对带传动会产生什么影响？5 5、带传动的主要失效形式是什么？、带传动的主要失效形式是什么？6 6、带传动的设计准则是什么？、带传动的设计准则是什么？2 2、影响最大（临界）有效拉力的、影响最大（临界）有效拉力的F Fecec因素。因素。7 7、V V带传动的张紧。带传动的张紧。1120fffceceeFFF（1 1）应放在）应放在松边的内侧松边的内侧，使带，使带只受单向弯曲（避免反向弯曲只

11、受单向弯曲（避免反向弯曲降低带的寿命）；降低带的寿命）；（2 2）张紧轮应尽量）张紧轮应尽量靠近大轮靠近大轮，以免过分影响在小带轮上的包以免过分影响在小带轮上的包角；角；中心距过小，张紧轮也可以中心距过小，张紧轮也可以放在松边的外侧，放在松边的外侧，应尽量应尽量靠近小靠近小轮轮，增大在小带轮上的包角。，增大在小带轮上的包角。第九章第九章 链传动链传动1 1、与带传动相比，链传动有何优缺点？、与带传动相比，链传动有何优缺点？3 3、链传动的多边形效应。、链传动的多边形效应。2 2、滚子链的接头型式有哪些？链节数为什么取偶数？而链轮、滚子链的接头型式有哪些？链节数为什么取偶数？而链轮齿数择取奇数？

12、齿数择取奇数？为什么小链轮齿数不宜过多或过少？为什么小链轮齿数不宜过多或过少？4 4、链传动在工作时引起动载荷的主要原因是什么？、链传动在工作时引起动载荷的主要原因是什么？5 5、链传动在布置。、链传动在布置。图示链传动（两轮轴线在同一铅垂面内）有何缺点？为保证图示链传动（两轮轴线在同一铅垂面内）有何缺点？为保证其传动能力，应采用哪些措施？其传动能力，应采用哪些措施？两轮轴线在同一铅垂面内的缺点：两轮轴线在同一铅垂面内的缺点： 使下垂量增大，会减少下方链轮的有效使下垂量增大，会减少下方链轮的有效啮合齿数，降低传动能力。啮合齿数，降低传动能力。 为保证其传动能力，应采取如下措施：为保证其传动能力

13、，应采取如下措施：1 1）使中心距可调；使中心距可调；2 2）设张紧装置；）设张紧装置；3 3）上、下两轮偏置，使两轮的轴线不在同一）上、下两轮偏置，使两轮的轴线不在同一铅垂面内。铅垂面内。链传动尽量放在链传动尽量放在低速级低速级； 选用小选用小p p，多，多z z 的链传动。的链传动。* *链轮转速越高，链的节距越大，齿数越少，运动越不链轮转速越高，链的节距越大，齿数越少，运动越不均匀，惯性力越大，动载荷越大，冲击越严重。均匀，惯性力越大，动载荷越大，冲击越严重。链传动的链传动的运动不均匀性运动不均匀性和和动载荷动载荷是链传动的是链传动的固有特性。固有特性。 带传递的功率为带传递的功率为P=

14、FP=Fe ev/1000kWv/1000kW，当，当P P一定时，一定时，v v越大，越大，F Fe e越小，越不易打滑，所以越小，越不易打滑，所以带传动通常布置在高速级上带传动通常布置在高速级上。 第十章第十章 齿轮传动齿轮传动1 1、常见的齿轮传动失效有哪些形式？、常见的齿轮传动失效有哪些形式？ 2 2、为什么齿面点蚀一般首先发生在靠近节线的齿根面上？、为什么齿面点蚀一般首先发生在靠近节线的齿根面上？3 3、齿轮传动的设计准则。、齿轮传动的设计准则。4 4、硬齿面与软齿面如何划分？其热处理方式有何不同？、硬齿面与软齿面如何划分？其热处理方式有何不同？5 5、在进行齿轮强度计算时，为什么要

15、引入载荷系数、在进行齿轮强度计算时，为什么要引入载荷系数K K？动？动载荷系数的影响因素。载荷系数的影响因素。6 6、齿形系数与模数有关吗？有哪些因素影响齿形系数的大小？、齿形系数与模数有关吗？有哪些因素影响齿形系数的大小？7 7、齿轮传动的强度计算说明。、齿轮传动的强度计算说明。1112dTFttan11trFF从动轮：从动轮：F Ft2t2=-F=-Ft1t1，F Fr2r2=-F=-Fr1r1方向方向：圆周力圆周力F Ft tF Ft1t1与与1 1反向反向（阻力）（阻力）F Ft2t2与与2 2同向同向（动力）（动力）径向力径向力F Fr r：指向各自轮心指向各自轮心Ft2Ft1Fr2

16、Fr1Ft2 Ft1n1n2n1n2Fr1Fr2左旋左旋右旋右旋外啮合时，外啮合时，1= -2标准斜齿圆柱齿轮螺旋线方向标准斜齿圆柱齿轮螺旋线方向法向力法向力F Fn1n11112dTFt径向力径向力costan11ntrFF 轴向力轴向力tan11taFF方向方向：F Ft t、F Fr r与直齿轮相同与直齿轮相同主动轮：主动轮：圆周力圆周力F Fa1a1：用：用左、右手定则左、右手定则：四指为：四指为1 1方向，拇指为方向，拇指为F Fa1a1方向。方向。：左旋用左手，右旋用右手左旋用左手，右旋用右手F Fa2a2：与：与F Fa1a1反向，反向，不能对从动轮运用左右手定则。不能对从动轮运

17、用左右手定则。注意：各力画在作用点注意：各力画在作用点齿宽中点齿宽中点从动轮：从动轮：12ttFF12aaFF12rrFFFaFr主 动FnnFtFa 1Fr 2Ft 1Fa 2Fr 1Ft 2从 动tFt受力分析受力分析两级斜齿圆柱齿轮两级斜齿圆柱齿轮减速器，其布置方减速器，其布置方式如图，问：式如图，问：1 1）低速级斜齿轮）低速级斜齿轮的的螺旋方向螺旋方向如何选如何选才能使中间轴才能使中间轴上上两齿轮所受的轴向两齿轮所受的轴向力方向相反？（在力方向相反？（在图上画出）图上画出）2 2）低速级小齿轮）低速级小齿轮2 2应取多大值，应取多大值，才能使中间轴才能使中间轴上上轴向力相互抵消轴向力

18、相互抵消？3)3)画出各轮的受力画出各轮的受力分析图。分析图。F Ft1t1F Ft2t2F Fr1r1F Fr2r2F Fa1a1F Fa2a2F Fa3a3解：解：32aaFF2312tantanttFF2312tantanttFF233122tan2tan2dTdT32TT 11211222331232tancos159cos85tancoscostantanzmzmddnn13836. 0sin22375722r11m11sintan2FdTFa2a11m11costan2FdTFr1m1t2dTF 方向方向F Fr r：指向各自轮心：指向各自轮心F Ft t：主动轮与主动轮与n n相

19、反相反从动轮与从动轮与n n相同相同F Fa a：小端指向大端小端指向大端第十一章第十一章 蜗杆传动蜗杆传动1 1、蜗杆传动的主要特点。、蜗杆传动的主要特点。2 2、为什么蜗杆的分度圆直径取标准值？直径系数、导程角。、为什么蜗杆的分度圆直径取标准值？直径系数、导程角。3 3、蜗杆传动的效率、蜗杆传动的效率( (具有自锁性，效率小于具有自锁性，效率小于50%)50%)。11a2t12dTFF22t2a12dTFFtant2r2r1FFF12TiT4 4、蜗杆传动的热平衡计算。、蜗杆传动的热平衡计算。)tan(tan1v方向判定：方向判定：1 1）蜗轮转向）蜗轮转向已知：已知：n n1 1、旋向、

20、旋向nn2 2左、右手定则：四指左、右手定则：四指n n1 1、拇指拇指反反向：啮合点向：啮合点v v2 2nn2 22 2）各分力方向）各分力方向F Fr r：指向各自轮心指向各自轮心F Ft t蜗杆蜗杆与与n n1 1反向反向蜗轮蜗轮与与n n2 2同向同向12atFFF Fa a蜗杆蜗杆：左、右手定则左、右手定则蜗轮：蜗轮：12taFFn n2 2n n1 13 3）旋向判定）旋向判定蜗轮与蜗杆旋向相同蜗轮与蜗杆旋向相同。v v2 2图示传动系统：图示传动系统：1 1）为使）为使II II 轴上的轴承所受轴向力最小，定出斜齿圆柱齿轴上的轴承所受轴向力最小，定出斜齿圆柱齿轮的螺旋线方向（画

21、于图上）；轮的螺旋线方向（画于图上）；2 2）在图上标出蜗轮转向和受力方向（用三个分力表示），）在图上标出蜗轮转向和受力方向（用三个分力表示），蜗轮是蜗轮是_旋。旋。 起重卷筒用蜗杆传动，测得中心距为起重卷筒用蜗杆传动，测得中心距为125mm125mm，模数为，模数为5mm5mm，z z1 11 1，z z2 24040，D D140mm140mm，L=100mmL=100mm，当量摩擦系数，当量摩擦系数f fv v=0.18=0.18，手推力，手推力F F200N200N（忽略轴承摩擦）问：（忽略轴承摩擦）问： 1 1）在图中画出起吊重物时手柄转向、蜗轮所受三个分）在图中画出起吊重物时手柄转

22、向、蜗轮所受三个分力方向，以及蜗轮齿旋向。力方向，以及蜗轮齿旋向。 2 2）此机构能否自锁？为什么？）此机构能否自锁？为什么？ 1 1）右旋，如图示。）右旋，如图示。da d1222 125 5 4050 mmarctanarctan.mzd1151505712 .1018. 0arctanarctanvvfv故具有自锁性。故具有自锁性。2 2） 从传递的功率、传动比、效率等方面比较带传动、链从传递的功率、传动比、效率等方面比较带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动。传动、齿轮传动、蜗杆传动。带传动链传动齿轮传动 蜗杆传动传动比 不准确平均准确瞬时不准确瞬时准确功率不大较大大不大效率较低较高高低压

23、轴力大1 1、滚动轴承的组成。、滚动轴承的组成。第十三章第十三章 滚动轴承滚动轴承2 2、滚动轴承的代号（、滚动轴承的代号（3 3、5 5、6 6、7 7、N N、NANA）。）。3 3、滚动轴承类型选择。、滚动轴承类型选择。6161030366深沟球轴承，尺寸系列深沟球轴承，尺寸系列0101，0303内径内径d d= =1717mmmm，0 0级级公差，公差，0 0组游隙；组游隙；7214AC/P47214AC/P477角接触球轴承，尺寸系列角接触球轴承，尺寸系列0202，1414内径内径d d=70mm=70mm，接触角接触角=25=25，4 4级公差，级公差， 0 0组游隙；组游隙；承载

24、能力：球轴承滚子轴承承载能力：球轴承滚子轴承耐冲击：耐冲击： 球轴承滚子轴承球轴承滚子轴承nlimnlim： 球轴承滚子轴承球轴承滚子轴承9 9、滚动轴承的润滑与密封的作用。、滚动轴承的润滑与密封的作用。8 8、滚动轴承预紧的目的。、滚动轴承预紧的目的。7 7、滚动轴承的配合。、滚动轴承的配合。6 6、滚动轴承的当量动载荷。、滚动轴承的当量动载荷。4 4、滚动轴承的基本额定寿命。、滚动轴承的基本额定寿命。5 5、滚动轴承的基本额定动载荷。、滚动轴承的基本额定动载荷。)(arPYFXFfP)(60106hPCnLh滚动轴承滚动轴承内孔与轴的配合采用基孔制，外径与外壳内孔与轴的配合采用基孔制，外径

25、与外壳孔的配合采用基轴制。孔的配合采用基轴制。 F Fd1d1、F Fd2d2、F Faeae如何作用到轴承上（方向）？如何作用到轴承上（方向）？F Fd1d1F Fd2d2F FaeaeF Fd1d1F Fd2d2F Fd1d1F Fd2d21 1）根据轴承）根据轴承和和 、指向，判指向，判定定“”和和“”。2 2）。3 3）。F Fd1d1F Fd2d2F Fd1d1F Fd2d2例：某转轴由一对代号为例：某转轴由一对代号为3031230312的轴承支承。轴上斜齿轮的轴向分力为的轴承支承。轴上斜齿轮的轴向分力为 F Fx x=5000N=5000N，方向如图。已知两轴承处的径向支反力，方向

26、如图。已知两轴承处的径向支反力F Fr1r1=13600N=13600N，F Fr2r2=22100N,=22100N,轴转速轴转速n=1460r/min，冲击载荷系数，冲击载荷系数fd=1.2，轴承额定动载荷，轴承额定动载荷C=170kN，求求轴承的轴向力轴承的轴向力F Fa a及危险轴承寿命。及危险轴承寿命。解：解：F Fd1d1F Fd2d2)2/(rdYFF e eFa/FreFa/FreFa/FreFa/Fre0.350.35X=1X=1，Y=0Y=0X=0.4X=0.4，Y=1.7Y=1.7（1）求轴承的内部轴向力）求轴承的内部轴向力N40007 . 12136002r1d1YFF

27、N65007 . 12221002r2d2YFF（2）求轴承的轴向力）求轴承的轴向力N900050000004=+d1XFFN5006d2 FF Fd1d1F Fd2d2轴承放松，轴承放松，轴承压紧轴承压紧N4000d1a1 FF000N9=+d1a2XFFF（3）求危险轴承的寿命）求危险轴承的寿命e eFa/FreFa/FreFa/FreFa/Fre0.350.35X=1X=1，Y=0Y=0X=0.4X=0.4，Y=1.7Y=1.7eFF294. 0136004000r1a1eFF407. 0221009000r2a2N16320)40000136001 (2 . 1)(a11r11d1FY

28、FXfPN28968)90007 . 1221004 . 0(2 . 1)(a22r22d2FYFXfPh2 .4137)28968170000(14606010)(601031066hPCnLX X1 1=1=1，Y Y1 1=0=0按按轴承计算轴承计算X X2 2=0.4=0.4，Y Y2 2=1.7=1.712PP FFYSr2 一轴由两个圆锥滚子轴承支承，一轴由两个圆锥滚子轴承支承，F F1 1=32kN=32kN，F F2 2=18N=18N，a=160mma=160mm，b=460mmb=460mm，轴转速，轴转速n=1460r/minn=1460r/min，冲击载荷系数，冲击载荷

29、系数f fd d=1.2=1.2，轴承额定动载荷，轴承额定动载荷C=515kNC=515kN，求危险轴承寿命。，求危险轴承寿命。e eFa/FreFa/FreFa/FreFa/Fre0.350.35X=1X=1，Y=0Y=0X=0.4X=0.4，Y=1.7Y=1.7F Fs1s1F Fs2s2Fr1Fr2第十五章第十五章 轴轴1 1、轴的主要用途。、轴的主要用途。2 2、轴的分类（按承受载荷的不同）。、轴的分类（按承受载荷的不同）。3 3、轴上零件的定位方式。、轴上零件的定位方式。 4 4、提高轴的强度的常用措施。、提高轴的强度的常用措施。 按扭转强度条件计算按扭转强度条件计算 2 . 010

30、955033TTTdnPWT指出图示轴系的结构错误，轴承采用脂润滑（用笔圈出错误之指出图示轴系的结构错误，轴承采用脂润滑（用笔圈出错误之处，并简单说明错误原因，不要求改正）。处，并简单说明错误原因，不要求改正）。 1 1）缺键；）缺键；2 2）缺定位轴肩；）缺定位轴肩；3 3）旋转件与端盖接触；）旋转件与端盖接触；4 4）缺密封，端盖与旋转轴接触；）缺密封，端盖与旋转轴接触；5 5）缺挡油环；）缺挡油环；6 6）套筒顶不住齿轮；）套筒顶不住齿轮；7 7）轴应加工成阶梯轴；）轴应加工成阶梯轴；8 8）缺键，齿轮无周向）缺键，齿轮无周向固定；固定；9 9）精加工轴及外伸太长；）精加工轴及外伸太长；1010）缺调整垫片；）缺调整垫片；1111）箱体加工面与非加工面没）箱体加工面与非加工面没有分开；有分开；1212）端盖加工面与非加工面没有分开；）端盖加工面与非加工面没有分开；1313）套筒高于轴承内圈的高度，轴）套筒高于轴承内圈的高度，轴承拆卸困难。承拆卸困难。 指出图