上海工程技术大学2016-2017(1)机械设计总复习

1、上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 机机 械械 设设 计计上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 2016年年机械设计机械设计期末考试期末考试考试题型及分值分配考试题型及分值分配一、一、选择题（选择题（25分）：每题分）：每题1分共分共25分分二、简答题（二、简答题（25分）：分）：4小题共计小题共计25分分 三、计算题（三、计算题（40分）：分）：4大题共计大题共计40分分四、改错题（四、改错题（10分）：分）：1小题共计小题共计10分分上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 第一章第一章 知识回顾和问题知识回顾和问题知识回顾知

2、识回顾: :1 1、知道了、知道了“学什么，为什么学，如何学学什么，为什么学，如何学”的问题；的问题；2 2、几个名词和概念；（、几个名词和概念；（失效、承载能力、计算（许用）安失效、承载能力、计算（许用）安全系数等全系数等 ）3 3、机械设计的总体原则和一般程序；、机械设计的总体原则和一般程序；4 4、零件设计的一般程序、零件设计的一般程序。问题：问题：1、本课程的研究对象是什么？主要任务是什么？、本课程的研究对象是什么？主要任务是什么？2、从功能方面谈谈机械的组成。、从功能方面谈谈机械的组成。3、什么叫机械零部件的失效？、什么叫机械零部件的失效？上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学

3、院机械工程学院 第二章第二章 知识回顾和问题知识回顾和问题知识回顾知识回顾: : 1.稳定循环变应力的基本参数稳定循环变应力的基本参数 共有个基本参数，知其就能求其他共有个基本参数，知其就能求其他5.应力循环特性应力循环特性ammaxamminmax2minmmax2minamaxminr1.最大应力最大应力2.最小应力最小应力3.平均应力平均应力4.应力幅应力幅上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 典型的疲劳曲线如右图所示典型的疲劳曲线如右图所示： 可以看出：可以看出： 随随 N 的的增大而减小。但是当增大而减

4、小。但是当 N 超过超过某一循环次数某一循环次数 N0 时，曲线时，曲线趋于水平。即不再随趋于水平。即不再随 N N的增大而减小的增大而减小 。 rNr N0 - -循环基数。循环基数。 以以 N0 为界，曲线分为两个区：为界，曲线分为两个区： 1 1）无限寿命区：当）无限寿命区：当 N N0 时，曲线为水平直线，对应的疲劳极时，曲线为水平直线，对应的疲劳极 限是一个定值，用限是一个定值，用 表示。它是表征材料疲劳强度的重要指标表示。它是表征材料疲劳强度的重要指标，是疲劳设计的基本依据。，是疲劳设计的基本依据。 N 疲劳曲线疲劳曲线oN0NBA310rNN有限寿命区有限寿命区无限寿命区无限寿命

5、区C410D上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 N 疲劳曲线疲劳曲线N0NBAr310rNN有限寿命区有限寿命区无限寿命区无限寿命区C410DmNNC低周疲劳低周疲劳高周疲劳高周疲劳rrrN 循环特性 材料常数，C循环基数寿命系数 式中0rmNkN有限寿命疲劳极限-rNrNmrrNmrmrNKNNCNN00上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 m ao o r r a + mACmaxmin ramam tan1tan1 rr 11tan m aED二二极限应力曲线极限应力曲线A 对称疲劳极限点对称疲劳极限点 D脉动循环疲劳极限点脉动循环疲劳极限点

6、 C 屈服（强度）极限点屈服（强度）极限点 上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 m ao oCDAG45o作法：作法： 考虑材料的最大应力不超过考虑材料的最大应力不超过疲劳极限，得疲劳极限，得AD 及延长线及延长线 , 考虑塑性材料的最大应力不考虑塑性材料的最大应力不超过屈服极限，得超过屈服极限，得GC上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 对称疲劳极限点对称疲劳极限点 脉动疲劳极限点脉动疲劳极限点 屈服极限点屈服极限点 ),0(1Amax10,1,mr )2,2(00D22maxoma0r )0 ,(sC max0,1asmr 上海工程技术大学上海

7、工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 总结：总结：极限应力线图的简化极限应力线图的简化 已知已知-1、0、s (循环次数循环次数N=N0时时)作图如下：作图如下：1找找、C（s，0）三点。）三点。 2连接连接AD并延长。并延长。 3过过C作与横轴成作与横轴成45的直线与的直线与 交于交于G点。点。 折线折线上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 3-2 机械零件的疲劳强度机械零件的疲劳强度k上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 加工质量加工质量 （加工质量越高，加工质量越高， 越大）越大）强化因素强化因素 q1（尺寸越大，尺寸越大， 越小）越小）上海

8、工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 q1)11k(Kb bb be e 有效应力集中系数有效应力集中系数尺寸系数尺寸系数表面质量系数表面质量系数强化系数强化系数) 1(1qk敏化系数敏化系数理论应力集中系数理论应力集中系数上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 45oam45DGCAe1s2/02/01oe材料材料零零件件极限应力线图极限应力线图ADGKe11Kooe2 将零件材料的极限应力将零件材料的极限应力线图中的直线线图中的直线ADG 按比例按比例向下移，成为右图所示的直向下移，成为右图所示的直线线ADG，而极限应力曲线的，而极限应力曲线的 CG

9、部分，由于是按照静应部分，由于是按照静应力的要求来考虑的，故不须力的要求来考虑的，故不须进行修正。这样就得到了零进行修正。这样就得到了零件的极限应力线图。件的极限应力线图。上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 /K0/2KO45C(s,0)m135GA(0,1)M(me,ae)DAD(0/2,0/2)aG上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 不变)0,()20,20()20,20()1,0()1,0(sCKDDKAA1）坐标点及其坐标值的变化）坐标点及其坐标值的变化三个特征坐标三个特征坐标说明说明1K为综合影响系数，为综合影响系数，2K只影响只影响A

10、G线的位置。线的位置。上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 2）作图）作图已知已知-1 、0 、s 、 K 、根据公式计算出根据公式计算出A、D坐标值坐标值 作图如下：作图如下：1找找A、D两点。两点。 A（0，-1e），），D（0/2，0e/2） 2连接连接AD并延长与并延长与CG交于交于G点，点， 折线折线AGC即为零件的极限应力曲线。即为零件的极限应力曲线。 具体作图过程如下页所示具体作图过程如下页所示上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 K1e1Kooe245oam45DGCAe1s2/02/01oe材料材料零件零件e综合影响系数KADG上海

11、工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 判断零件的应力变化规律判断零件的应力变化规律1计算出计算出3表示工作应力点表示工作应力点4判断工作应力判断工作应力力点所在区域力点所在区域5计算出极限应力计算出极限应力6求出危险截面的求出危险截面的max和和min2上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 omCe1saAG),( aemeM),( aemeMcr)1),(amMrrma112/ )(2/ )(minmaxminmax从从O点出发的斜直线点出发的斜直线OM上上r相同相同3上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 omCe1saAG),(

12、 aemeM),(amM极限应力极限应力aememaxaememax当前应力当前应力量出纵横坐标值并计算得安全系数量出纵横坐标值并计算得安全系数 SmameaeSmaxmaxAGO上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 omCe1saAG),( aemeM),(amM极限应力极限应力smaxaememax当前应力当前应力量出纵横坐标值并计算得安全系数量出纵横坐标值并计算得安全系数 SmaxsS OGC上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 omCe1saAG),( aemeM),( aemeM),(amM极限应力极限应力aememaxaememax当前应

13、力当前应力量出纵横坐标值并计算得安全系数量出纵横坐标值并计算得安全系数 SmaxmaxSG点左侧点左侧cm)2上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 omCe1saAG),( aemeM),( aemeM),(amM极限应力极限应力aememaxaememax当前应力当前应力量出纵横坐标值并计算得安全系数量出纵横坐标值并计算得安全系数 SmaxsS G点右侧点右侧上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 omCe1saAG),( aemeM),(aemeNcammin)3),(amMmaminKmaxmaxsN上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院

14、机械工程学院 例例1：已知某零件材料的机械性能为：已知某零件材料的机械性能为：MPa6001MPa10000MPas800（1）试画出材料的简化极限应力图。）试画出材料的简化极限应力图。 （2）如果疲劳强度综合影响系数）如果疲劳强度综合影响系数 ，绘制此零件，绘制此零件的简化极限应力图。的简化极限应力图。 （3）若零件所受的最大应力为）若零件所受的最大应力为 ，应力，应力循环特性系数为循环特性系数为 ，求平均应力和应力幅并在图，求平均应力和应力幅并在图中标出应力点。中标出应力点。 （4）在上述情况下零件的安全系数为多少？）在上述情况下零件的安全系数为多少？2KMPa500max20. 0r解：

15、解：50020. 0minmaxminrMPa10050020. 0minMPam3002minmaxMPaa2002minmax上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 0800600500500ma1s)2,2(00ADGC上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 0800600500500ma300)2,2(001sK/1)2,2(00KADGCADG上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 0800600500500ma300)2,2(001sK/1)2,2(00K500/ )2/5002/600(500/ )500600(注意注意

16、:零件的图线与材料的图线斜率不同零件的图线与材料的图线斜率不同ADGCADG上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 0800600500500ma300200300390260ADGCADGMM上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 0800600500500ma300200300390260ADGCADGMM3 . 1200300260390cas上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 0800600500500ma300200300300m200300280300caS的情况下安全系数的情况下安全系数?ADGCADGMM上海工程技

17、术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 0800600500500ma300200300200300minO45350260200300260360caSmin为常数的情况下安全系数为常数的情况下安全系数?ADGCADGMM上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 知识回顾和问题知识回顾和问题问题问题: :1、机械零件的强度条件？、机械零件的强度条件？2、单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度

18、如何计算？单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度如何计算？，或或SS，SS 上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 第三章知识回顾和问题第三章知识回顾和问题知识回顾知识回顾: :1 1、单个螺栓连接的强度计算：失效形式、松（紧）螺栓连接；、单个螺栓连接的强度计算：失效形式、松（紧）螺栓连接；2 2、螺纹连接的预紧与防松；、螺纹连接的预紧与防松；3 3、螺纹连接的类型及螺纹连接件；、螺纹连接的类型及螺纹连接件；4 4、螺纹的形成及分类。、螺纹的形成及分类。问题：问题：1、按照牙型，螺纹可以分为哪些类型，特点？、按照牙型，螺纹可以分为哪些类型，特点？2、螺纹连接的主要类型有哪些？、

19、螺纹连接的主要类型有哪些？3、螺纹连接预紧和防松的目的是什么？、螺纹连接预紧和防松的目的是什么？4、单个螺栓连接的失效形式是什么？、单个螺栓连接的失效形式是什么？5、提高螺纹连接强度的措施？、提高螺纹连接强度的措施？上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 知识回顾和问题知识回顾和问题1 1、单个螺栓连接的强度计算，单个螺栓连接的强度计算，F F0 0、F F2 2，5 5点讨论；点讨论；2 2、螺栓组连接的设计、螺栓组连接的设计受横向载荷螺栓组连接，受轴向载荷螺受横向载荷螺栓组连接，受轴向载荷螺栓组连接，受扭矩螺栓组连接；受倾覆力矩螺栓组连接；栓组连接，受扭矩螺栓组连接；受

20、倾覆力矩螺栓组连接；3 3、提高螺栓连接强度的措施（主要四个方面）；提高螺栓连接强度的措施（主要四个方面）；mbbcCCCFFKFFFFFFF000124 4、预紧力、预紧力F F0 0=? =? 总载荷总载荷F F2 2=?=?FF1F2FKFfFKFFFFFFFCc)1( 1000212又上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 求总拉力求总拉力F2的二种情况：的二种情况：(1)由由F2 F1+F 求：当有刚性或紧密性要求时求：当有刚性或紧密性要求时 不产生缝隙至少不产生缝隙至少F10推荐：推荐：FFFFFF)8 .15 .1 ()0 .16 .0()6 .02 .0(1

21、11有紧密性要求时载荷不稳定时载荷稳定时0由联接可靠性要求求出FFcccFFFFmbb002(2)由由求求上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 受轴向变载荷（受轴向变载荷（工作拉力）工作拉力）作用的紧螺栓作用的紧螺栓联接的计算联接的计算不仅要进行静强度计算，还要进行疲劳强度计算。不仅要进行静强度计算，还要进行疲劳强度计算。上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 之间变化螺栓总拉力则在之间变化若工作载荷在变化时当200FFFF212max4dF最大拉应力210min4dF最小拉应力上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 21mbbmi

22、nmaxadF2ccc2应力幅s)2)(K()K(2sdF2cccminamintc1caa21mbba或疲劳强度条件上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 例：例：某气缸缸体与缸盖间用某气缸缸体与缸盖间用10个个M20（d1=17. 294mm）的）的普通螺栓联接。缸体内径普通螺栓联接。缸体内径D250mm，缸内工作压力，缸内工作压力p为为01MPa之间变化，螺栓的屈服极限之间变化，螺栓的屈服极限S S=340 MPa,=340 MPa,安全系安全系数取数取S=2S=2。1）若结合面上的残余预紧力）若结合面上的残余预紧力F1为工作载荷的为工作载荷的1.5倍，试校倍，试校核

23、该螺栓的静强度。核该螺栓的静强度。2）仍按上述条件，计算汽缸工作时螺栓危险剖面上的最）仍按上述条件，计算汽缸工作时螺栓危险剖面上的最大拉应力，最小拉应力，平均应力和应力幅大拉应力，最小拉应力，平均应力和应力幅.（已知螺栓的（已知螺栓的相对刚度相对刚度0.5 ） 0.5bbmCCCNPZDF7 .490842NFF75.122715 . 11 MPaSs1702340上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 0.5bbmCCCNPZDF7 .490842FF5 . 11 MPaSs1702340校核该螺栓的静强度校核该螺栓的静强度螺栓总拉力螺栓总拉力:NFFFFF75.1227

24、15 . 112计算静强度计算静强度(计入切应力计入切应力): MpaDFca9 .6743 .122安全安全上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 NFFFFF75.122715 . 112NFFFFcccFFFFmbb4 .981725 . 05 . 22200.5bbmCCCNPZDF7 .490842FF5 . 11螺栓应力在螺栓应力在F2与与F0之之间波动间波动MPadF24.524212maxMPadF79.414210min上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 MPadF24.524212maxMPadF79.414210minMPam4

25、72minmaxMPaa3 . 52minmax上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 第六章第六章 知识回顾和问题知识回顾和问题知识回顾知识回顾: :1 1、键连接的类型和构造键连接的类型和构造；2 2、键连接的强度校核，键的选择；、键连接的强度校核，键的选择；3 3、键连接的失效形式。、键连接的失效形式。上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 知识回顾和问题知识回顾和问题问题问题: :1 1、平键联接的失效形式是什么？经校核若强度不够时，应平键联接的失效形式是什么？经校核若强度不够时，应采取哪些措施？采取哪些措施？2、普通平键的工作面是什么？、普通平

26、键的工作面是什么？上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 1 1）带传动的类型、工作原理、特点、应用。）带传动的类型、工作原理、特点、应用。 2 2）带传动的受力分析、应力分析与应力分布图、弹性滑动和）带传动的受力分析、应力分析与应力分布图、弹性滑动和打滑的基本理论。打滑的基本理论。 3 3）带传动的失效形式、设计准则、普通）带传动的失效形式、设计准则、普通 V V 带传动的设计计带传动的设计计算方法和参数选择原则，带的张紧。算方法和参数选择原则，带的张紧。 问题：问题：4 4）带传动的设计步骤与方法是什么？）带传动的设计步骤与方法是什么？ 1 1）弹性打滑与打滑有何区别？

27、）弹性打滑与打滑有何区别？2 2）选取小带轮直径的依据？为什么要限制带轮最小直径？）选取小带轮直径的依据？为什么要限制带轮最小直径？ 3 3）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？第八章第八章 知识回顾和问题知识回顾和问题上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 三、设计数据及内容三、设计数据及内容设计数据设计数据 设计内容设计内容四、设计步骤与方法四、设计步骤与方法 根据根据Pca、n1选择带型号选择带型号 确定计算功率确定计算功率Pca ：PKPAca P、n1、n2( i ) 传动位置要求（中心距传动位置要求（中心距a） 工作条件等工作条件等 带：型

28、号、根数、长度带：型号、根数、长度轮：直径、结构尺寸轮：直径、结构尺寸 轴压力轴压力Q等等小轮直径小轮直径D1min ，要求，要求D1D1min)1( 12e e DiD验算带速验算带速V 定带轮直径定带轮直径D1和和D2工作情况系数见工作情况系数见表表8-7 根据计算根据计算功率查表功率查表上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 100060/11 nDV 要求要求: 最佳带速最佳带速V=2025m/s V太小太小: 由由P=FeV可知，传递同样功率可知，传递同样功率P时，圆周力时，圆周力Fe太大，寿命太大，寿命 V太大太大: 离心力太大，带与轮的正压力减小，摩擦力离心力

29、太大，带与轮的正压力减小，摩擦力，承载能力，承载能力知识回顾和问题知识回顾和问题上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 求中心距求中心距a和带的基准长度和带的基准长度Ld b) 由由a0定计算长度定计算长度:02122104)()(22aDDDDaLd c) 按相关表定相近的基准长度按相关表定相近的基准长度Ld a) 初选初选a0 ： )(2)(7 . 021021DDaDD 20ddLLaa d) 由由Ld求实际中心距求实际中心距:e) 考虑到中心距调整、补偿考虑到中心距调整、补偿F0，中心距，中心距a应有一个范围。应有一个范围。 验算小轮包角验算小轮包角: 3 .571

30、80121aDD )90(1201 不满足则采取措施：不满足则采取措施： 1）a( i一定一定) 2）加张紧轮）加张紧轮 计算带的根数计算带的根数Z： KKKPPPZLca )(00 上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 求带作用于轴的压力求带作用于轴的压力Q 2sin210 ZFQ zF0Q1zF0bbQzF0zF0 确定带的初拉力确定带的初拉力F0（单根带）（单根带） 20)5 . 2(500VqKKVZPFca q单位带长单位带长的质量的质量知识回顾和问题知识回顾和问题上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 评价评价1 ZVFQF0a小小2410

31、20小小适当适当120知识回顾和问题知识回顾和问题上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 1 1）齿轮传动的设计准则。）齿轮传动的设计准则。 2 2）齿轮传动的计算载荷。）齿轮传动的计算载荷。 3 3）直齿圆柱齿轮轮齿受力分析和齿根弯曲疲劳强度计算。）直齿圆柱齿轮轮齿受力分析和齿根弯曲疲劳强度计算。 问题：问题：3 3）如何进行直齿圆柱齿轮受力分析？）如何进行直齿圆柱齿轮受力分析？ 1 1）齿轮传动的设计准则是什么？）齿轮传动的设计准则是什么？ 2 2）载荷系数）载荷系数K K代表的意义是什么？代表的意义是什么？4 4）齿根弯曲疲劳强度计算的校核公式中有哪些影响参数？）齿根

32、弯曲疲劳强度计算的校核公式中有哪些影响参数？Fnc= K Fn b bKKKKKvA 载荷系数：载荷系数： FdsaFaFZmYYYKT22131 e e 第十章第十章 知识回顾和问题知识回顾和问题上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 1 1、直齿圆柱齿轮传动的强度计算：轮齿的受力分析，齿根、直齿圆柱齿轮传动的强度计算：轮齿的受力分析，齿根弯曲疲劳强度计算和齿面接触疲劳强度计算。弯曲疲劳强度计算和齿面接触疲劳强度计算。2 2、强度计算的计算说明，设计参数的选择，齿轮精度等级、强度计算的计算说明，设计参数的选择，齿轮精度等级； 3 3、标准斜齿轮和标准锥齿轮的强度计算；、标

33、准斜齿轮和标准锥齿轮的强度计算；1、在齿根弯曲疲劳强度计算在齿根弯曲疲劳强度计算的设计公式中相关参数如何取？的设计公式中相关参数如何取？K K、Z Z1 1、d d、Y YFaFaY YSaSa/ F F122 2、如图所示一对标准斜齿圆柱齿轮传动，分析、如图所示一对标准斜齿圆柱齿轮传动，分析主动轮（右旋）主动轮（右旋）1 1的轴向力？的轴向力？1知识回顾和问题知识回顾和问题问题：问题：上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 1 1、齿轮传动的失效形式；、齿轮传动的失效形式；1 1）轮齿折断）轮齿折断闭式硬齿面闭式硬齿面齿轮的主要失效形式齿轮的主要失效形式 2 2）齿面疲劳

34、点蚀）齿面疲劳点蚀闭式软齿面闭式软齿面齿轮的主要失效形式齿轮的主要失效形式 3）齿面磨损）齿面磨损开式开式齿轮的主要失效形式齿轮的主要失效形式 4）齿面胶合）齿面胶合高速重载高速重载齿轮的主要失效形式齿轮的主要失效形式 5）齿面塑性变形）齿面塑性变形低速重载低速重载齿轮的主要失效形式齿轮的主要失效形式知识回顾和问题知识回顾和问题上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 齿面接触疲劳强度准则齿面接触疲劳强度准则 齿根弯曲疲劳强度准则齿根弯曲疲劳强度准则 软齿面齿轮软齿面齿轮（HBS350） 硬齿面齿轮硬齿面齿轮（HBS350） 闭式齿轮传动闭式齿轮传动齿面疲劳点蚀齿面疲劳点蚀齿

35、根弯曲疲劳折断齿根弯曲疲劳折断开式齿轮传动开式齿轮传动齿面磨损齿面磨损增大增大m和降低许用弯曲应力和降低许用弯曲应力2 2、齿轮传动的设计准则；、齿轮传动的设计准则；知识回顾和问题知识回顾和问题上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 3 3、齿轮传动的载荷计算；、齿轮传动的载荷计算； b bKKKKKvA 载荷系数：载荷系数： 工作情况系数工作情况系数 动载荷系数动载荷系数 齿向载荷分布系数齿向载荷分布系数 齿间载荷分配系数齿间载荷分配系数 知识回顾和问题知识回顾和问题上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 1 1）齿向载荷分布系数）齿向载荷分布系数K

36、K的主要影响因素是什么？的主要影响因素是什么？影影响响因因素素(1) 支承情况支承情况 对称布置对称布置好好 非对称布置非对称布置差差 悬臂布置悬臂布置差差(2) 齿轮宽度齿轮宽度 齿向载荷分布系数齿向载荷分布系数(3) 齿面硬度越高，越易偏载，齿面硬度越高，越易偏载， 齿面较软时有变形退让。齿面较软时有变形退让。(4) 制造、安装精度越高，制造、安装精度越高， 齿向载荷分布系数越小。齿向载荷分布系数越小。知识回顾和问题知识回顾和问题上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 1 1)在齿根弯曲疲劳强度计算的设计公在齿根弯曲疲劳强度计算的设计公式中相关参数如何取？式中相关参数如

37、何取？K K、Z Z1 1、Y YFaFaY YSaSa/ F F4 4、齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度计算公式参数、齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度计算公式参数表示的意义；表示的意义；知识回顾和问题知识回顾和问题上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 1FFaSa12 MPaKTY Y Ybd me e 1F1Fa1 Sa112KTY Y Ybd me1F2Fa2 Sa212KTYYYbd meF1F2Fa1Fa2YY z1 b2FFFNFHHHNHSKSKlimlim为什么不用增大模数的为什么不用增大模数的方法减小接触应力方法减小接触应力?上海工程技术大学上海工程

38、技术大学 机械工程学院机械工程学院 补充作业补充作业上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 35.35Kw上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 1 1）如图所示一对标准斜齿圆柱齿轮传动，分析主动轮（右旋）如图所示一对标准斜齿圆柱齿轮传动，分析主动轮（右旋）1 1的轴向力？的轴向力？121Ft1=Ft2Fr1=Fr2Fa1=Fa2主从动轮受力大小相等、方向相反。主从动轮受力大小相等、方向相反。Fn1=Fn25 5、斜齿圆柱齿轮传动轮齿的受力分析；、斜齿圆柱齿轮传动轮齿的受力分析；b b cos/ntrtgFF 径向力：径向力： )208( b b圆周力：

39、圆周力：11/2dTFt 轴向力：轴向力： b btgFFta tbtntnFFF b b b bcoscos/coscos/ 法向力：法向力： 知识回顾和问题知识回顾和问题上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 力的方向：力的方向： Ft1Fa1主动轮主动轮上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 n1n2FF r1r2FF a1a2FF t1t2FF 例：例：n1n212Fa2Fa1Ft1Ft2Fr2Fr1n2n1Fa1Fa2Ft1Ft2Fr2Fr1左右手法则只适用于左右手法则只适用于，应判断主动轮，应判断主动轮作用力的位置应在啮合点处。作用力的位置应

40、在啮合点处。注意注意上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 1、蜗杆传动类型，、蜗杆传动类型，特点特点及应用；及应用；2、普通圆柱蜗杆传动的普通圆柱蜗杆传动的主要参数主要参数及几何尺寸计算及几何尺寸计算; 3、蜗杆传动的失效形式、设计准则，常用材料及选择原则，、蜗杆传动的失效形式、设计准则，常用材料及选择原则，蜗杆传动的受力分析。蜗杆传动的受力分析。径向力径向力Fr 指向各自轴线。指向各自轴线。轴向力轴向力Fa1 蜗杆左蜗杆左(右右)手螺旋定则。手螺旋定则。 圆周力圆周力Ft 主反从同。主反从同。21112atFdTF 圆周力圆周力： 22212dTFFta 轴向力：轴向力

41、： 21rrFF径向力：径向力： iTT12 蜗杆主动时：蜗杆主动时： 知识回顾和问题知识回顾和问题mdq1 121221ddzznni上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 1tF2tF 1rF112dT2aF 222dT 1aF2rF FnFr1Ff n Ft1Fa1 1tanaF 1cos cosannFF 上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 左旋伸左手左旋伸左手,右旋伸右旋伸右手右手,四指沿主动蜗四指沿主动蜗杆转向抓握杆转向抓握,伸出拇伸出拇指为主动轮受轴向指为主动轮受轴向力的方向力的方向.Fa1n1上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程

42、学院机械工程学院 上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 各分力方向判断口诀各分力方向判断口诀 1.1.径向力，指圆心径向力，指圆心；2.2.切向力，主相反，从相同；切向力，主相反，从相同；3.3.轴向力，左右手法则。轴向力，左右手法则。难难 点点 1.1.受力方向的判断受力方向的判断2.2.旋转方向的判断（根据受力方向）旋转方向的判断（根据受力方向）注意：蜗杆和蜗轮各分力方向之间的关系：注意：蜗杆和蜗轮各分力方向之间的关系：r2r1a2t1t2a1FFFFFF 上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 2 22 2ar1r212pv212pv2Fa1Fa

43、1Ft2Ft2上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型一般采用右旋。两者原理相同，计算方法也相一般采用右旋。两者原理相同，计算方法也相同，只是作用力的方向不同（径向力除外）。同，只是作用力的方向不同（径向力除外）。单头：单头：主要用于主要用于传动比较大传动比较大的场合。的场合。但传动但传动效率较低。效率较低。要求要求自锁自锁的传动必须采用单头。的传动必须采用单头。多头：多头：主要用于传动比不大和要求主要用于传动比不大和要求效率较高效率较高的场合。的场合。但蜗杆头数过多时不易加工。通常但蜗杆头数过多时不易加工。通常蜗杆头数取为蜗杆头数取为1、2、4

44、、6。 按蜗杆螺旋按蜗杆螺旋线不同分类线不同分类按蜗杆头数按蜗杆头数不同分类不同分类上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 3 3、下图所示传动机构，确定各轴的回转方向，蜗轮轮齿的、下图所示传动机构，确定各轴的回转方向，蜗轮轮齿的螺旋方向，蜗轮蜗杆所受各力的方向和位置。螺旋方向，蜗轮蜗杆所受各力的方向和位置。 1234右旋蜗杆（右旋蜗杆（主动主动）1 1、确定蜗杆的头数确定蜗杆的头数 zl 和蜗轮的齿数和蜗轮的齿数z2 应考虑哪些因素？应考虑哪些因素？ 2 2、阿基米德蜗杆与蜗轮的正确啮合的条件阿基米德蜗杆与蜗轮的正确啮合的条件？知识回顾和问题知识回顾和问题上海工程技术大学

45、上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 例题：例题：在图示传动系统中，件在图示传动系统中，件1和和2均为斜齿圆柱齿轮，件均为斜齿圆柱齿轮，件3为蜗杆，件为蜗杆，件4为蜗轮。已知齿轮为蜗轮。已知齿轮1轮齿螺旋线方向为左旋，其转轮齿螺旋线方向为左旋，其转向如图所示，输入轴转速向如图所示，输入轴转速n1=960 r/min，输入功率，输入功率P=3kW，齿，齿轮齿数，轮齿数，Z1=21，Z2 =62，法向模数，法向模数mn=2.5mm，分度圆螺旋角，分度圆螺旋角=8.849725=8.849725，分度圆柱上的法面压力角，分度圆柱上的法面压力角 n n =20。 齿轮1 齿轮 2 蜗杆3 蜗轮

46、4 电动机 A B 知识回顾和问题知识回顾和问题上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 1）齿轮）齿轮2的轮齿螺旋线方向是的轮齿螺旋线方向是 旋。（旋。（1分）分）2）在图中画出齿轮）在图中画出齿轮1、齿轮、齿轮2在节点在节点A所受的轴向力所受的轴向力Fa1和和Fa2、圆圆周力周力Ft1和和Ft2、径向力、径向力Fr1和和Fr2的方向并计算其大小。（的方向并计算其大小。（6分）分）3）为使在）为使在轴上的齿轮轴上的齿轮2与蜗杆与蜗杆3的轴向力相互抵消一部分，的轴向力相互抵消一部分，蜗杆蜗杆3的螺旋线方向应该是的螺旋线方向应该是 旋，并在图中画出蜗杆的旋向；旋，并在图中画出蜗

47、杆的旋向；在节点在节点B处画出蜗杆处画出蜗杆3所受的轴向力、圆周力和径向力的方向，所受的轴向力、圆周力和径向力的方向，在节点在节点B处画出蜗轮处画出蜗轮4所受的圆周力和径向力的方向，在图中画所受的圆周力和径向力的方向，在图中画出蜗轮出蜗轮4的转动方向。（的转动方向。（8分）分） 知识回顾和问题知识回顾和问题请回答下列问题：请回答下列问题：上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 211414. 0849725. 8cos20tan123. 1cos/tanrntrFkNFFb211175. 0849725. 8tan123. 1tanataFkNFFb（1分）分）（1分）分）

48、3）右旋；（）右旋；（1分），画出螺旋线方向分），画出螺旋线方向(1分分)蜗杆蜗杆3和蜗轮和蜗轮4所受个分力方向如图所示，蜗轮所受个分力方向如图所示，蜗轮4的转动方的转动方向如图所示。向如图所示。(6分分)解：解：1）右旋。（）右旋。（1分分）mNnPT.84.2960/29601033112111123. 1215 . 2cos84.2922ttFkNdTFb（1分）分）（1分）分）2）知识回顾和问题知识回顾和问题上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 齿轮1 齿轮2 蜗杆3 蜗轮4 电动机 A B Fa1Fa2Fr1Fr2Ft1Ft1Fa3Ft4Fr4Fr3Ft3n4F

49、a4知识回顾和问题知识回顾和问题上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 4、轴的结构设计，包括轴设计的要求和内容、轴上零件的轴、轴的结构设计，包括轴设计的要求和内容、轴上零件的轴向定位和周向定位。向定位和周向定位。3、轴的失效形式和设计准则；、轴的失效形式和设计准则；2、轴的材料及其选择原则；、轴的材料及其选择原则；1、轴的分类及转轴在汽车中的应用；、轴的分类及转轴在汽车中的应用；1、轴的设计主要包括哪些方面的内容？其要求如何？、轴的设计主要包括哪些方面的内容？其要求如何？2、轴的主要失效形式是什么？如何进行轴的设计即设计准、轴的主要失效形式是什么？如何进行轴的设计即设计准

50、则？则？3、如何对轴上零件进行轴向定位和周向定位？、如何对轴上零件进行轴向定位和周向定位？第十五章第十五章 知识回顾和问题知识回顾和问题问题：问题：上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 l 心轴心轴只承受只承受弯矩弯矩而不承受转矩的轴，如自行车轮轴。而不承受转矩的轴，如自行车轮轴。按轴转动与否，又可分为按轴转动与否，又可分为转动心轴转动心轴和和固定心轴固定心轴。l 传动轴传动轴指只受指只受转矩转矩不受弯矩或受很小弯矩的轴，如联不受弯矩或受很小弯矩的轴，如联接汽车发动机输出轴和后桥的轴。接汽车发动机输出轴和后桥的轴。l 转轴转轴指既受指既受弯矩弯矩又受又受转矩转矩的轴，转轴

51、在各种机器中最的轴，转轴在各种机器中最为常见。为常见。转轴：转轴：M + T； 心轴：心轴：M ； 传动轴：传动轴：T 上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 2 2、轴的材料及其选择轴的材料及其选择 ；碳素钢碳素钢35,45,50钢钢(正火或调质正火或调质)，常用，常用45#。合金钢合金钢力学性能高，贵，多用于有特殊要求的轴力学性能高，贵，多用于有特殊要求的轴。3 3、轴的失效形式和设计准则、轴的失效形式和设计准则；失效形式：疲劳断裂、塑性变形、脆性断裂、过度磨损和失效形式：疲劳断裂、塑性变形、脆性断裂、过度磨损和振动。振动。设计准则：设计准则：1 1）适合的材料、毛坯形

52、式和热处理方法适合的材料、毛坯形式和热处理方法；2 2）合理结构及尺寸，即进行轴的结构设计；）合理结构及尺寸，即进行轴的结构设计；3 3）强度计算和校核；）强度计算和校核；4 4）刚度计算；）刚度计算；5 5）振动稳定性计算。）振动稳定性计算。上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 4、轴的结构设计：设计要求、设计内容、轴向定位、轴的结构设计：设计要求、设计内容、轴向定位、周向定位；周向定位；上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 5、各轴段长度、直径和轴的结构工艺性；、各轴段长度、直径和轴的结构工艺性；30361055.95nPAnPdT 2.0105

53、5.936TTTdnPWT 上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 6、轴的强度计算、轴的强度计算1）按扭转强度条件计算（按许用切应力计算）按扭转强度条件计算（按许用切应力计算）30361055. 95nPAnPdT 2）按弯扭合成强度条件计算（）按弯扭合成强度条件计算（按许用弯曲应力计算按许用弯曲应力计算）)(122 WTMWMcaca22)( TMMca 22VHMMM 知识回顾和问题知识回顾和问题上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 7、轴的刚度及振动稳定性；、轴的刚度及振动稳定性；8 8、轴的设计步骤：、轴的设计步骤：1 1）、）、2 2）、）

54、、3 3）、）、4 4）、）、5 5）、）、6 6）、）、7 7）9 9、提高轴的强度、刚度和减轻轴的重量的措施。提高轴的强度、刚度和减轻轴的重量的措施。 知识回顾和问题知识回顾和问题上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 1、完成图中轴系部件、完成图中轴系部件结构。结构。 知识回顾和问题知识回顾和问题上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 2、图中有、图中有12处错误，请你指出来，并说明原因。处错误，请你指出来，并说明原因。知识回顾和问题知识回顾和问题上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 知识回顾：知识回顾：1、滑动轴承在汽车中的

55、应用；、滑动轴承在汽车中的应用；4、滑动轴承的失效形式。、滑动轴承的失效形式。3、滑动轴承油槽设计基本要求；、滑动轴承油槽设计基本要求；2、滑动轴承的材料及轴瓦结构；、滑动轴承的材料及轴瓦结构；问题：问题：1、滑动轴承的材料，轴瓦的材料主要有哪些？如何选择？、滑动轴承的材料，轴瓦的材料主要有哪些？如何选择？2、滑动轴承油槽（沟）设计的基本要求是什么？、滑动轴承油槽（沟）设计的基本要求是什么？3、滑动轴承的主要失效形式是什么？、滑动轴承的主要失效形式是什么？第十二章第十二章 滑动轴承滑动轴承上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 2 2、非全液体润滑径向滑动轴承的计算；、非全

56、液体润滑径向滑动轴承的计算；3、滚动轴承的类型与特点；滚动轴承的类型与特点；4 4、滚动轴承的代号；、滚动轴承的代号；问题：问题：1、非全液体润滑径向滑动轴承的简化计算法的主要内容是什么？非全液体润滑径向滑动轴承的简化计算法的主要内容是什么？2 2、根据接触角不同滚动轴承主要分为哪几种类型？、根据接触角不同滚动轴承主要分为哪几种类型？3 3、代号为、代号为7208AC7208AC轴承所表示的意义是什么？轴承所表示的意义是什么？1 1、滑动轴承的润滑；、滑动轴承的润滑；知识回顾和问题知识回顾和问题上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 1 1、滚动轴承的选择原则；、滚动轴承的选择原则； 2 2、滚动轴承的受力分析、失效形式和计算准则；滚动轴承的受力分析、失效形式和计算准则； 3 3、滚动轴承的动载荷和寿命计算滚动轴承的动载荷和寿命计算 。问题：问题：2 2、滚动轴承的失效形式和计算准则是什么？、滚动轴承的失效形式和计算准则是什么？1 1、滚动轴承的主要选择原则是什么？、滚动轴承的主要选择原则是什么？3 3、某轴装有一个斜齿轮，两端支承为、某轴装有一个斜齿轮，两端支承为7206B7206B轴承，假如已知斜轴承，假如已知斜齿轮的轴向力和径向力以及周向力，如何计算这一对轴承的寿齿轮的轴向力和