机械设计期末复习重点知识.

1、多媒体CAI课件设计基础 第一章重点：重点：1 1）自锁概念及自锁条件。）自锁概念及自锁条件。2 2）螺纹连接的防松方法。）螺纹连接的防松方法。3 3）螺栓的强度计算。）螺栓的强度计算。 基本要求基本要求:1 1）螺旋副的效率、自锁。）螺旋副的效率、自锁。2 2）螺纹连接的类型。）螺纹连接的类型。4 4）螺纹联接的预紧和防松方法。）螺纹联接的预紧和防松方法。5 5）螺栓的强度计算。）螺栓的强度计算。6 6）提高螺纹联接强度的主要措施。）提高螺纹联接强度的主要措施。难点：难点：1 1）螺栓组的强度计算。）螺栓组的强度计算。2 2）螺旋传动的设计。）螺旋传动的设计。 第第2章章螺螺 纹纹 连连 接

2、接 多媒体CAI课件设计基础 第一章 自锁条件：自锁条件： 自锁自锁 当时当时 时时，F F0 ，这表明要使滑块下滑，这表明要使滑块下滑，必须改变必须改变F F力的方向，即力的方向，即F F力也为驱动力才行，否则力也为驱动力才行，否则单凭轴向力单凭轴向力F Fa a的作用，无论其多大，滑块都不会自的作用，无论其多大，滑块都不会自动下滑。这种现象称为螺旋副的自锁。动下滑。这种现象称为螺旋副的自锁。 非矩形螺纹的自锁条件：非矩形螺纹的自锁条件： 为了防止螺纹在轴向力的作用下自动松开，用于为了防止螺纹在轴向力的作用下自动松开，用于联接的螺纹必须满足自锁条件。联接的螺纹必须满足自锁条件。 多媒体CAI

3、课件设计基础 第一章2.3 机械制造常用螺纹机械制造常用螺纹 三角螺纹三角螺纹 其牙形为等腰三角其牙形为等腰三角形，主要有普通螺纹和管螺纹，其形，主要有普通螺纹和管螺纹，其当量摩擦角当量摩擦角 大，自锁性好，且强大，自锁性好，且强度高，主要用于联接。普通螺纹多度高，主要用于联接。普通螺纹多用于紧固联接，管螺纹则用于紧密用于紧固联接，管螺纹则用于紧密联接。联接。 普通螺纹普通螺纹 =60=60 的三角形米制螺纹称为普通螺纹。的三角形米制螺纹称为普通螺纹。 粗牙螺纹粗牙螺纹同一公称直径的普通螺纹中螺距最大的称为同一公称直径的普通螺纹中螺距最大的称为粗牙螺纹。粗牙螺纹。 细牙螺纹细牙螺纹其余螺距的其

4、他螺纹均称为细牙螺纹。它的其余螺距的其他螺纹均称为细牙螺纹。它的升角小、小径大，自锁性能好、强度高，但不耐磨、易滑升角小、小径大，自锁性能好、强度高，但不耐磨、易滑扣，适用于薄壁零件、受动载荷的零件和微调机构。扣，适用于薄壁零件、受动载荷的零件和微调机构。 多媒体CAI课件设计基础 第一章 管联接螺纹分类：管联接螺纹分类：普通细牙螺纹、非螺纹密封的管螺纹、普通细牙螺纹、非螺纹密封的管螺纹、用螺纹密封的管螺纹和米制锥管螺纹。管螺纹公称直径是用螺纹密封的管螺纹和米制锥管螺纹。管螺纹公称直径是管子的公称通径。管子的公称通径。 梯形螺纹和锯齿形螺纹：梯形螺纹和锯齿形螺纹：其牙侧角都比三角螺纹的小的其牙

5、侧角都比三角螺纹的小的多，而且有较大的间隙便于储存润滑油，从而可减少摩擦多，而且有较大的间隙便于储存润滑油，从而可减少摩擦和提高效率，常用于传动。和提高效率，常用于传动。 多媒体CAI课件设计基础 第一章 普通螺栓联接普通螺栓联接螺栓与孔之间有间隙。这种联接的优点螺栓与孔之间有间隙。这种联接的优点是加工简便，成本低，使用时不受被联接件材料的限制，故是加工简便，成本低，使用时不受被联接件材料的限制，故应用极广。应用极广。 铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接其螺杆外径与螺栓孔的内径具有其螺杆外径与螺栓孔的内径具有同一基本尺寸，常采用基孔制过渡配合同一基本尺寸，常采用基孔制过渡配合( H7/m6 (

6、H7/m6 ； H7/n6H7/n6）。）。它能精确固定被联接件的相对位置，但孔的加工精度要求较它能精确固定被联接件的相对位置，但孔的加工精度要求较高，适用于承受垂直于螺栓轴线的横向载荷。高，适用于承受垂直于螺栓轴线的横向载荷。2.4 螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件 1 1螺纹联接的基本类型螺纹联接的基本类型 1 1）螺栓联接）螺栓联接 多媒体CAI课件设计基础 第一章2 2）螺钉联接）螺钉联接 螺钉直接旋入被联接件的螺纹孔中，省去了螺母，因此螺钉直接旋入被联接件的螺纹孔中，省去了螺母，因此结构上比较简单。但这种联接不宜经常装拆，以免被联接件结构上比较简单。但这种

7、联接不宜经常装拆，以免被联接件的螺纹孔磨损而修复困难。的螺纹孔磨损而修复困难。3 3）双头螺柱联接）双头螺柱联接 双头螺柱多用于较厚的被联接件或为了结构紧凑而采用盲双头螺柱多用于较厚的被联接件或为了结构紧凑而采用盲孔的联接。双头螺柱联接允许多次装拆而不损坏被联接零件。孔的联接。双头螺柱联接允许多次装拆而不损坏被联接零件。 多媒体CAI课件设计基础 第一章4 4）紧定螺钉联接）紧定螺钉联接 紧定螺钉联接是拧入零件螺纹紧定螺钉联接是拧入零件螺纹孔中的螺钉末端顶住另一个零件的孔中的螺钉末端顶住另一个零件的表面或顶入相应的凹坑中，以固定表面或顶入相应的凹坑中，以固定两零件的相对位置，并可传递不大两零件

8、的相对位置，并可传递不大的力或转矩。的力或转矩。 多媒体CAI课件设计基础 第一章2.5 螺纹联接的预紧和防松螺纹联接的预紧和防松 预紧力预紧力联接在承受工作载荷之前，预先受到力的作用。联接在承受工作载荷之前，预先受到力的作用。这个预加的作用力称为预紧力这个预加的作用力称为预紧力 ( (用用F 表示）。表示）。 预紧力的目的预紧力的目的增强联接的可靠性和密封性，防止受载增强联接的可靠性和密封性，防止受载后被联接件间出现缝隙或发生相对滑移。对于重要的螺纹联后被联接件间出现缝隙或发生相对滑移。对于重要的螺纹联接，为了保证螺纹联接的可靠性、强度和密封性，在装配时接，为了保证螺纹联接的可靠性、强度和密

9、封性，在装配时应控制其预紧力。应控制其预紧力。 1 1拧紧力矩拧紧力矩 螺纹联接的拧紧力矩螺纹联接的拧紧力矩T等于克服等于克服螺纹副相对转动的阻力矩螺纹副相对转动的阻力矩T1和螺母支和螺母支承面上的摩擦阻力矩承面上的摩擦阻力矩 T2之和之和iac2a21)(tg2rFfdFTTT式中：式中：F Fa a轴向力，对于不承受轴向工作载荷的螺纹，轴向力，对于不承受轴向工作载荷的螺纹，F Fa a = = F F ；对于对于M10M68粗牙普通螺纹的钢制螺栓，可简化为粗牙普通螺纹的钢制螺栓，可简化为 dFTa2 . 0多媒体CAI课件设计基础 第一章2 2螺纹联接的防松螺纹联接的防松 螺纹联接防松的根

10、本问题在于防止螺旋副的相对运动。螺纹联接防松的根本问题在于防止螺旋副的相对运动。 1 1）利用附加摩擦力防松）利用附加摩擦力防松 摩擦防松摩擦防松 弹簧垫片防松弹簧垫片防松对顶螺母防松对顶螺母防松多媒体CAI课件设计基础 第一章尼龙圈锁紧螺母防松尼龙圈锁紧螺母防松2 2）采用专门防松元件防松）采用专门防松元件防松机械防松机械防松 槽型螺母和开口销防松槽型螺母和开口销防松多媒体CAI课件设计基础 第一章圆螺母和带翅垫片防松圆螺母和带翅垫片防松六角螺母和止动垫片防松六角螺母和止动垫片防松多媒体CAI课件设计基础 第一章串联钢丝防松串联钢丝防松多媒体CAI课件设计基础 第一章3 3）其他方法防松）其

11、他方法防松永久防松永久防松 冲点法防松冲点法防松粘合法防松粘合法防松焊接法防松焊接法防松多媒体CAI课件设计基础 第一章1 1松螺栓联接松螺栓联接 强度条件：强度条件：4= 21adF式中：式中：d d1 1螺纹小径，螺纹小径，mm； 许用拉应力，许用拉应力，MPa。验算公式：验算公式：设计公式：设计公式：41aFd 多媒体CAI课件设计基础 第一章1) 仅承受预紧力的普通螺栓联接仅承受预紧力的普通螺栓联接 强度验算公式强度验算公式 43 . 1 21dF 强度设计公式强度设计公式 3 . 14 1Fd2紧螺栓联接紧螺栓联接 多媒体CAI课件设计基础 第一章 螺栓组联接：螺栓组联接：z z个螺

12、栓组成的螺栓组联接，并且横向载个螺栓组成的螺栓组联接，并且横向载荷的作用线通过螺栓组的对称中心荷的作用线通过螺栓组的对称中心sfzmFKF 多媒体CAI课件设计基础 第一章 2) 承受工作剪力的铰制孔用螺栓联接承受工作剪力的铰制孔用螺栓联接 挤压强度条件挤压强度条件 =p10p dFp20p dF或或 剪切强度条件剪切强度条件 4 20dF式中：式中：F F为螺栓所受的工作剪力为螺栓所受的工作剪力, ,N；d d0 0为螺栓剪切面的直径，为螺栓剪切面的直径，mm； 1 1， 2 2分别为螺栓杆与孔壁挤压面的高度，分别为螺栓杆与孔壁挤压面的高度，mm, ,设计时应使设计时应使 1.25d d0

13、0； P P 为螺栓或孔壁材料的许用挤压应力为螺栓或孔壁材料的许用挤压应力, , Mpa，计算时取两者较小值，计算时取两者较小值； 为螺栓材料的许用切应力，为螺栓材料的许用切应力，MPa。 多媒体CAI课件设计基础 第一章 3) 同时承受预紧力和轴向工作拉力的普通螺栓联接同时承受预紧力和轴向工作拉力的普通螺栓联接 在图示的压力容器中，设内部压强为在图示的压力容器中，设内部压强为P，螺栓数为螺栓数为z ，则则容器周围每个螺栓平均承受的轴向工作载荷为容器周围每个螺栓平均承受的轴向工作载荷为F，并且与螺，并且与螺栓轴线重合。这种受力形式通常采用普通螺栓联接。栓轴线重合。这种受力形式通常采用普通螺栓联

14、接。 zpFD42多媒体CAI课件设计基础 第一章 强度验算公式：强度验算公式： 43 . 1 210dF 强度设计公式：强度设计公式： F.d 01314FCCCFF2110FCCCFFCCCFF)1 ()(211212 FCCCFF)(212 0FFF多媒体CAI课件设计基础 第一章1. 受转矩作用的螺栓组连接受转矩作用的螺栓组连接 1) 普通螺栓连接普通螺栓连接 转矩作用在连接的接合面内，各螺栓到接合面几转矩作用在连接的接合面内，各螺栓到接合面几何中心的距离不等。何中心的距离不等。 假设条件：假设条件：1 1）各螺栓的预紧）各螺栓的预紧力相同，由此产力相同，由此产生的摩擦力相等，生的摩擦

15、力相等，并集中作用在螺并集中作用在螺栓中心处。栓中心处。2 2）各螺栓的中心到螺栓组）各螺栓的中心到螺栓组对称中心对称中心O连线为力臂，记连线为力臂，记为为ri，与相应的摩擦力。垂，与相应的摩擦力。垂直。直。多媒体CAI课件设计基础 第一章力平衡条件：力平衡条件：TKrFrFrFfzS2S1STKrFfzii1SziifrTKF1S对于对于 rrri1ZrTKFfS431 21dF.多媒体CAI课件设计基础 第一章 2) 铰制孔用螺栓连接铰制孔用螺栓连接 假设条件：假设条件：1 1）被连接件为刚体，受载后接合面保持平面；）被连接件为刚体，受载后接合面保持平面；2 2）各螺栓的剪切刚度相同。）各

16、螺栓的剪切刚度相同。多媒体CAI课件设计基础 第一章 变形协调条件：变形协调条件：各螺栓的工作剪力与剪切变形量成正比，也与螺各螺栓的工作剪力与剪切变形量成正比，也与螺栓轴线到螺栓组的对称中心成正比。栓轴线到螺栓组的对称中心成正比。maxmaxrFCrFii即即或或maxmaxrrFFii多媒体CAI课件设计基础 第一章 力平衡条件：力平衡条件：TrFrFrFz02211或或TrFziii1联解联解ziirrTF12maxmax对于对于 rrri1zrTF =p10p dF4 20dF多媒体CAI课件设计基础 第一章2. 受翻转力矩作用的螺栓组连接受翻转力矩作用的螺栓组连接翻转力矩翻转力矩M作用

17、在通过作用在通过x-x轴并垂轴并垂直连接接合面的对称平面内直连接接合面的对称平面内。 假设条件：假设条件：1 1）底板为刚体，受载后保持平面；）底板为刚体，受载后保持平面；2 2）地基与螺栓为弹性体；）地基与螺栓为弹性体；3 3）底板在）底板在M作用下绕作用下绕o-o轴倾转；轴倾转；4）各螺栓预紧力相等）各螺栓预紧力相等多媒体CAI课件设计基础 第一章力平衡条件：力平衡条件：ziiLLMF12maxmaxMLFziii1联解联解受力最大的螺栓的总的拉力为受力最大的螺栓的总的拉力为maxFCCCFF2110max43 . 1 210maxdF多媒体CAI课件设计基础 第一章2.10.22.10.

18、2滑动螺旋的失效形式和材料滑动螺旋的失效形式和材料螺旋受力：螺旋受力：滑动螺旋工作时，螺杆承受轴向载荷和转矩；螺滑动螺旋工作时，螺杆承受轴向载荷和转矩；螺杆和螺母的螺纹牙承受挤压、弯曲和剪切。杆和螺母的螺纹牙承受挤压、弯曲和剪切。滑动螺旋的失效形式有：滑动螺旋的失效形式有：螺纹磨损，螺纹磨损，螺杆断裂，螺杆断裂，螺纹牙根剪断和弯断，螺纹牙根剪断和弯断，受压螺杆很长时还可能失稳。受压螺杆很长时还可能失稳。多媒体CAI课件设计基础 第一章重点、难点：重点、难点：1）掌握键联接的类型及应用。）掌握键联接的类型及应用。 2）掌握平键键联接的强度计算。）掌握平键键联接的强度计算。3）掌握花键联接类型及应

19、用。）掌握花键联接类型及应用。4）掌握销联接类型、特点、应用。）掌握销联接类型、特点、应用。基本要求基本要求:1）掌握键联接的类型及应用。）掌握键联接的类型及应用。 2）掌握平键键联接的强度计算。）掌握平键键联接的强度计算。 3）了解花键联接类型及应用。）了解花键联接类型及应用。 4）了解花键联接的强度计算。）了解花键联接的强度计算。 5）掌握销联接类型、特点、应用。）掌握销联接类型、特点、应用。 6）了解过盈联接及型面联接。）了解过盈联接及型面联接。 第第2章章 轴轴 毂毂 连连 接接 多媒体CAI课件设计基础 第一章多媒体CAI课件设计基础 第一章2.1.1 键连接的类型键连接的类型 键是

20、标准件，分为平键、半圆键、楔键和切向键等。键是标准件，分为平键、半圆键、楔键和切向键等。 1平键连接平键连接 平键：普通平键和导向平键。定心性较好、装拆方便。平键：普通平键和导向平键。定心性较好、装拆方便。 多媒体CAI课件设计基础 第一章导向平键导向平键 导向平键连接能实现轴上零件的轴向移动，构成动连接。导向平键连接能实现轴上零件的轴向移动，构成动连接。多媒体CAI课件设计基础 第一章滑动平键滑动平键 滑动平键连接能实现轴上零件的轴向移动，构成动连接。滑动平键连接能实现轴上零件的轴向移动，构成动连接。多媒体CAI课件设计基础 第一章 2半圆键连接半圆键连接 半圆键连接具有良好的定心性能。半圆

21、键能在轴槽中摆动半圆键连接具有良好的定心性能。半圆键能在轴槽中摆动以适应毂槽底面，装配方便。但键槽对轴的强度削弱较大，以适应毂槽底面，装配方便。但键槽对轴的强度削弱较大，适用于轻载连接。适用于轻载连接。 锥形轴端采用半圆键连接在工艺上较为方便。锥形轴端采用半圆键连接在工艺上较为方便。多媒体CAI课件设计基础 第一章 3楔键连接楔键连接 楔键的上下面是工作面，产生很大的预紧力楔键的上下面是工作面，产生很大的预紧力F Fn n。工作时主要。工作时主要靠接触面上的摩擦力靠接触面上的摩擦力fFfFn n传递转矩传递转矩T T, ,并能承受单方向的轴向力并能承受单方向的轴向力。楔键仅适用于定心精度要求不

22、高、载荷平稳和低速的连接。楔键仅适用于定心精度要求不高、载荷平稳和低速的连接。 多媒体CAI课件设计基础 第一章 4切向键连接切向键连接 在重型机械中常采用切向键连接。键的工作面为窄面，其上在重型机械中常采用切向键连接。键的工作面为窄面，其上的工作压力沿轴的切线方向作用，能传递很大的转矩。当双向的工作压力沿轴的切线方向作用，能传递很大的转矩。当双向传递转矩时，可用两对切向键并分布成传递转矩时，可用两对切向键并分布成120120130130。 多媒体CAI课件设计基础 第一章 键连接的设计过程键连接的设计过程多媒体CAI课件设计基础 第一章2.1.3 2.1.3 花键连接花键连接 花键连接花键连

23、接轴和轮毂孔周向均布的多个键齿构成的连接。轴和轮毂孔周向均布的多个键齿构成的连接。 组成：组成：外花键，内花键。外花键，内花键。 特点：特点：花键连接比平键连接的承载能力高，对轴的削弱程花键连接比平键连接的承载能力高，对轴的削弱程度小（齿浅、应力集中小），定心好和导向性能好。它适用于度小（齿浅、应力集中小），定心好和导向性能好。它适用于定心精度要求高、载荷大或经常滑移的连接。定心精度要求高、载荷大或经常滑移的连接。 多媒体CAI课件设计基础 第一章2.2 销连接销连接 销的主要用途：销的主要用途：固定零件之间的相对位置，并可传递不固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。大的载荷。 常用材料

24、：常用材料：3535，4545钢。钢。 多媒体CAI课件设计基础 第一章分类及特点：分类及特点：1.1.按销的用途分按销的用途分1 1）定位销）定位销固定两个零件的相对位置，起定位作用，是组固定两个零件的相对位置，起定位作用，是组合加工和装配时必不可少的；合加工和装配时必不可少的；多媒体CAI课件设计基础 第一章2 2）连接销）连接销可用于传递不大的载荷，主要用于轴毂连接；可用于传递不大的载荷，主要用于轴毂连接；3 3）安全销）安全销作安全装置中的过载剪断元件，保护机器中的作安全装置中的过载剪断元件，保护机器中的重要零件。重要零件。多媒体CAI课件设计基础 第一章。，最最大大，同同步步齿齿形形

25、带带：。，最最大大，链链：。），（运运动动达达最最大大，蜗蜗杆杆：极极小小有有级级变变速速，传传动动准准确确可可靠靠，可可实实现现。，最最大大，直直齿齿圆圆锥锥：。，最最大大，斜斜齿齿圆圆柱柱：。，最最大大闭闭式式），直直齿齿圆圆柱柱：齿齿轮轮啮啮合合传传动动象象。过过载载保保护护，但但有有丢丢转转现现靠靠中中间间挠挠性性件件传传动动，可可。，最最大大，最最高高带带传传动动：级级变变速速。轮轮直直接接接接触触，可可实实现现无无摩摩擦擦轮轮传传动动：靠靠两两摩摩擦擦摩摩擦擦传传动动机机械械传传动动10kWP100m/s,40 02 , 6i0.980.95kW001Pm/s,4001 , 6i0

26、.980.9050kWP35m/s,51 1000 08 , 04i0.920.3kW万6 20m/s8 4,i0.980.9250m/s02 8,i0.990.9420m/s105,i0.99(0.96 30m/s20158,i 0.970.92100kW, kW,50 sPP多媒体CAI课件设计基础 第一章基本要求基本要求:1 1）了解带的类型及应用。）了解带的类型及应用。 2 2）掌握）掌握V V带传动的特点。带传动的特点。3 3）掌握弹性滑动和打滑的概念及区别。）掌握弹性滑动和打滑的概念及区别。4 4）掌握）掌握V V带传动的传力特性、失效形式、设计准则及设计方法。带传动的传力特性、失

27、效形式、设计准则及设计方法。5 5）了解带传动的张紧方法。）了解带传动的张紧方法。重点：重点：1 1）弹性滑动和打滑的概念及区别。）弹性滑动和打滑的概念及区别。 2 2）带传动的传力特性、应力分析、失效形式及设计准则。）带传动的传力特性、应力分析、失效形式及设计准则。 难点：难点：1 1）带传动的工作情况分析。）带传动的工作情况分析。 2 2）V V带传动的选择计算及带轮结构。带传动的选择计算及带轮结构。 第第3章章 带传动带传动 多媒体CAI课件设计基础 第一章 带传动的工作原理带传动的工作原理：带轮机构主要由主动轮、从动轮带轮机构主要由主动轮、从动轮和张紧在两轮上的传动带组成，当原动机驱动

28、主动轮时，和张紧在两轮上的传动带组成，当原动机驱动主动轮时，借助带轮和带间的摩擦或啮合，传递两轴借助带轮和带间的摩擦或啮合，传递两轴( (或多轴或多轴) )间的运间的运动和动力。动和动力。 特点：特点：机构简单、传动平稳、造价低廉、不需润滑、可机构简单、传动平稳、造价低廉、不需润滑、可以缓冲。以缓冲。多媒体CAI课件设计基础 第一章3.1.2 3.1.2 带传动的优缺点带传动的优缺点 优点：优点： 因带是弹性体，能缓和载荷冲击，运行平稳无噪声；因带是弹性体，能缓和载荷冲击，运行平稳无噪声； 过载时将引起带在带轮上打滑，可防止其他零件损坏；过载时将引起带在带轮上打滑，可防止其他零件损坏； 制造和

29、安装精度不像啮合传动那样严格；制造和安装精度不像啮合传动那样严格； 可增加带长以适应中心距较大的工作条件可增加带长以适应中心距较大的工作条件( (可达可达15 m) 15 m) 。 缺点：缺点： 带与带轮的弹性滑动使传动比不准确，效率较低，寿命带与带轮的弹性滑动使传动比不准确，效率较低，寿命较短；较短； 传递同样大的圆周力时，外廓尺寸和轴上的压力都比啮传递同样大的圆周力时，外廓尺寸和轴上的压力都比啮合传动大；合传动大； 不宜用于高温、易燃等场合。不宜用于高温、易燃等场合。 多媒体CAI课件设计基础 第一章平带与平带与V V带传动力的比较带传动力的比较 平带传动平带传动带与轮缘表面间的极限摩力带

30、与轮缘表面间的极限摩力QN=FFF V V带传动带传动带与轮缘表面间的极限摩力带与轮缘表面间的极限摩力2sin/=2=QNFFF2sin/=V令令QV=FF则则 结论：结论：V V带传递功率的能力比平带传动大得多。在传递相带传递功率的能力比平带传动大得多。在传递相同的功率时，若采用同的功率时，若采用V V带传动将得到比较紧凑的结构。带传动将得到比较紧凑的结构。 多媒体CAI课件设计基础 第一章 普通普通V V带型号：带型号：有有Y Y，Z Z，A A，B B，C C，D D，E E七种型号。七种型号。 V V带是标准件，各型号的截面尺寸见下表。带是标准件，各型号的截面尺寸见下表。 窄窄V V带

31、型号：带型号：有有SPZSPZ，SPASPA，SPBSPB，SPCSPC四种型号。四种型号。 注意：注意：Y YE E，截面尺寸增大，截面尺寸增大，承载能力增加承载能力增加。 多媒体CAI课件设计基础 第一章3.3 带传动的工作情况分析带传动的工作情况分析 3.3.1 3.3.1 带传动的受力分析带传动的受力分析 1带传动的有效拉力带传动的有效拉力 张紧力张紧力静止时，带在带轮两边的拉力均为初拉力静止时，带在带轮两边的拉力均为初拉力F F0 0。 紧边紧边工作时进入主动轮一边的带被进一步拉紧，称为工作时进入主动轮一边的带被进一步拉紧，称为紧边，拉力由紧边，拉力由F F0 0 增大到增大到F F

32、1 1 并称为紧边拉力并称为紧边拉力。 松边松边进入从动轮一边的带相应被放松，称为松边，拉进入从动轮一边的带相应被放松，称为松边，拉力由力由F F0 0 减小到减小到F F2 2 并称为松边拉力。并称为松边拉力。 多媒体CAI课件设计基础 第一章 有效拉力有效拉力紧边拉力紧边拉力F F1 1 和松边拉力和松边拉力F F2 2 之差称为有效拉力之差称为有效拉力F F，此力也等于带和带轮整个接触面上的摩擦力的总和。此力也等于带和带轮整个接触面上的摩擦力的总和。 FFFF21 若带的总长不变，紧边拉力的增量应等于松边拉力的减量，即若带的总长不变，紧边拉力的增量应等于松边拉力的减量，即0212FFF

33、带传动传递的功率（带传动传递的功率（kWkW）表示为）表示为vvPFFP00010001 或 式中：式中：F F为有效拉力为有效拉力(N)(N)， 为带速为带速(m/s)(m/s)。 多媒体CAI课件设计基础 第一章 分析：分析：当传递的功率增大时，有效拉力当传递的功率增大时，有效拉力F F也相应增大，即也相应增大，即要求带和带轮接触面上有更大的摩擦力来维持传动。但是，当要求带和带轮接触面上有更大的摩擦力来维持传动。但是，当其他条件不变且张紧力其他条件不变且张紧力F F0 0一定时，带传动的摩擦力存在一极限一定时，带传动的摩擦力存在一极限值，就是带所能传递的最大有效拉力值，就是带所能传递的最大

34、有效拉力F Fmaxmax。当带传动的有效拉。当带传动的有效拉力超过这个极限值时，带就在带轮上打滑。即将打滑时力超过这个极限值时，带就在带轮上打滑。即将打滑时F F1 1和和F F2 2有下列关系有下列关系挠性体摩擦的欧拉公式。挠性体摩擦的欧拉公式。 12/FFe 该公式为忽略了离心力等条件下挠性体摩擦的欧拉公式，该公式为忽略了离心力等条件下挠性体摩擦的欧拉公式，式中包角式中包角 ，radrad；e e为自然对数的底，为自然对数的底，e=2.718。 从前面公式可得出带所能传递的最大有效拉力从前面公式可得出带所能传递的最大有效拉力Fmax为为max12121(1)(1)FFFFF ee多媒体C

35、AI课件设计基础 第一章max001222(1)11eFFFee 结论：结论：带传动的最大有效拉力与初拉力、包角以及摩擦带传动的最大有效拉力与初拉力、包角以及摩擦系数有关，增大包角系数有关，增大包角 、摩擦系数摩擦系数 和和初拉力初拉力F F0 0，最大有效最大有效拉力拉力F Fmax将增大，且与将增大，且与F F0 0 成正比。但若成正比。但若F F0 0 过大，将使带的工过大，将使带的工作寿命缩短。作寿命缩短。 分析：分析： 包角包角 越大传动的最大有效拉力越大传动的最大有效拉力F Fmax越大：越大：1 1）计算时要用小轮上包角）计算时要用小轮上包角 1 1；2 2）理论上应松边在上；）

36、理论上应松边在上；3 3）打滑一定发生在小轮上；）打滑一定发生在小轮上；4 4）通常）通常 1 1120120，最小为最小为9090；5 5）包角不能过小限制了带传动的传动比。）包角不能过小限制了带传动的传动比。多媒体CAI课件设计基础 第一章 摩擦系数摩擦系数 越大传动的最大有效拉力越大传动的最大有效拉力F Fmax越大：越大：1 1）对于对于V V带计算时要用当量摩擦系数带计算时要用当量摩擦系数 v；2) V2) V带的传动能力大于平带。带的传动能力大于平带。初拉力初拉力F F0越大传动的最大有效拉力越大传动的最大有效拉力F Fmax越大：越大：1 1）F F0 0过大将使磨损加剧，加速带

37、的松弛，使带的过大将使磨损加剧，加速带的松弛，使带的工作寿命降低；工作寿命降低；2 2）F F0 0过小则不能充分发挥带的传动能力；过小则不能充分发挥带的传动能力；3 3）F F0 0为一定值，限制了带的传动能力；为一定值，限制了带的传动能力；4 4）F F0 0按国家标准推荐方法确定。按国家标准推荐方法确定。多媒体CAI课件设计基础 第一章3.3.2 3.3.2 带的弹性滑动、打滑和传动比带的弹性滑动、打滑和传动比 1弹性滑动和打滑弹性滑动和打滑 弹性滑动弹性滑动由于带是弹性体，受力不同时，带的变形量由于带是弹性体，受力不同时，带的变形量也不相同，这种由于带的弹性变形而引起的带与带轮之间的相

38、也不相同，这种由于带的弹性变形而引起的带与带轮之间的相对滑动，称为弹性滑动。对滑动，称为弹性滑动。 多媒体CAI课件设计基础 第一章 降低了传动效率；降低了传动效率； 引起带的磨损；引起带的磨损； 使带的使带的温度升高。温度升高。 结论：结论：弹性滑动将引起下列后果：弹性滑动将引起下列后果： 丢转，从动轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度；丢转，从动轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度；多媒体CAI课件设计基础 第一章 打滑打滑当传递的有效拉力大于极限摩擦力时，带与带轮当传递的有效拉力大于极限摩擦力时，带与带轮间将发生全面滑动，这种滑动称为打滑。间将发生全面滑动，这种滑动称为打滑。 结论：结论：打滑将

39、造成带的严重磨损并使从动轮转速急剧降低打滑将造成带的严重磨损并使从动轮转速急剧降低，致使传动失效。带在大轮上的包角一般大于在小轮上的，所，致使传动失效。带在大轮上的包角一般大于在小轮上的，所以打滑总是先在小轮上开始。以打滑总是先在小轮上开始。 多媒体CAI课件设计基础 第一章2 2传动比传动比 弹性滑动与打滑的区别：弹性滑动与打滑的区别：带的弹性滑动和打滑是两个完带的弹性滑动和打滑是两个完全不同的概念，打滑是因为过载引起的一种失效形式，因此打全不同的概念，打滑是因为过载引起的一种失效形式，因此打滑可以避免。而弹性滑动是由于带的弹性和拉力差引起的，是滑可以避免。而弹性滑动是由于带的弹性和拉力差引

40、起的，是带传动正常工作中固有的特性，是不可避免的现象。带传动正常工作中固有的特性，是不可避免的现象。 滑动率滑动率由弹性滑动引起从动轮圆周速度的相对降低率由弹性滑动引起从动轮圆周速度的相对降低率，用，用 表示。表示。 1d12d21211=dndn-vvv 传动比传动比带传动的滑动率带传动的滑动率 通常为通常为0.01 0.02，在一般计算中可忽略不计。在一般计算中可忽略不计。)-1 (=d1d221ddnni从动轮转速从动轮转速 d2d1121 (=ddnn)-多媒体CAI课件设计基础 第一章3.3.2 3.3.2 带传动的应力分析带传动的应力分析 1由紧边和松边的拉力产生的拉应力由紧边和松

41、边的拉力产生的拉应力 紧边拉应力：紧边拉应力：11/FA 松边拉应力：松边拉应力：22/FA式中：式中：A A为带的横截面积为带的横截面积( (mm2 2) )。 2 2由离心拉力产生的拉应力由离心拉力产生的拉应力 AqAF/=/=cc2v3 3弯曲应力弯曲应力 带绕过带轮时将产生弯曲应力，弯曲应力只产生在带绕过带绕过带轮时将产生弯曲应力，弯曲应力只产生在带绕过带轮的部分，假设带是弹性体，则带轮的部分，假设带是弹性体，则 db2=dEy式中：式中：E E为带材料的弹性模量为带材料的弹性模量(MPa)(MPa)；y y为带的最外层到节面的距离为带的最外层到节面的距离(mm)(mm)，一般用一般用

42、h h/2/2近似代替近似代替y y；d dd d为带轮基准直径为带轮基准直径(mm)(mm)。 多媒体CAI课件设计基础 第一章 带的最大应力带的最大应力发生在紧边开始绕进小轮处的横截面上发生在紧边开始绕进小轮处的横截面上. .b1c1+=max 结论：结论：由于交变应力的作用，将引起带的疲劳破坏。由于交变应力的作用，将引起带的疲劳破坏。 多媒体CAI课件设计基础 第一章3.3.4 3.3.4 带传动的失效形式和设计准则带传动的失效形式和设计准则 主要失效形式：主要失效形式：打滑和带的疲劳破坏打滑和带的疲劳破坏( (脱层、撕裂、拉断脱层、撕裂、拉断) )。 设计准则：设计准则：在保证带传动不

43、打滑的条件下，具有一定的疲在保证带传动不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命，即满足以下强度条件：劳强度和寿命，即满足以下强度条件： b1c1+=max或或b1c1 - 单根带既不打滑且具有足够疲劳强度时所能传递的单根带既不打滑且具有足够疲劳强度时所能传递的功率功率P P 000 1)11)(=1bcvAeP-0001 vFP max12121(1)(1)FFFFF ee多媒体CAI课件设计基础 第一章基本要求基本要求:1) 掌握链传动的特点和应用。掌握链传动的特点和应用。 2) 了解传动链和链轮。了解传动链和链轮。3) 掌握链传动运动特性并了解其参数。掌握链传动运动特性并了解其参数。4)

44、了解链传动的主要失效形式了解链传动的主要失效形式及选择计算及选择计算。重点：重点：1) 链传动的特点和应用。链传动的特点和应用。2) 链传动运动特性。链传动运动特性。难点：难点：1) 链传动运动特性。链传动运动特性。第第4章章 链传动链传动多媒体CAI课件设计基础 第一章4.1 概述概述 4.1.1 链传动的组成链传动的组成 主动链轮、从动链轮和链条。链条作为中间挠性件，主动链轮、从动链轮和链条。链条作为中间挠性件，通过链节与链轮轮齿的啮合来传递运动和动力。通过链节与链轮轮齿的啮合来传递运动和动力。 多媒体CAI课件设计基础 第一章4.1.2 链传动的特点和应用链传动的特点和应用 多媒体CAI

45、课件设计基础 第一章 链传动的运动特性链传动的运动特性多边形效应：在链传动中，链多边形效应：在链传动中，链呈多边形运动，链条速度和瞬时传动比发生周期性波动，呈多边形运动，链条速度和瞬时传动比发生周期性波动，链条忽快忽慢忽上忽下，所造成的运动不平稳现象。这种链条忽快忽慢忽上忽下，所造成的运动不平稳现象。这种链传动所固有的特性称为链传动的多边形效应。链传动所固有的特性称为链传动的多边形效应。 多媒体CAI课件设计基础 第一章基本要求基本要求:1）掌握齿轮传动的分类及应用。）掌握齿轮传动的分类及应用。 2）掌握齿轮的失效形式。）掌握齿轮的失效形式。3）了解齿轮的材料及传动精度。）了解齿轮的材料及传动

46、精度。4）掌握齿轮的受力分析。）掌握齿轮的受力分析。5）掌握掌握齿轮传动的强度问题。齿轮传动的强度问题。6）了解齿轮结构及其传动的润滑。）了解齿轮结构及其传动的润滑。重点：重点：1）齿轮的失效形式。）齿轮的失效形式。2）齿轮的受力分析）齿轮的受力分析。3）齿轮传动的强度计算。齿轮传动的强度计算。难点：难点：1 1）齿轮的受力分析。）齿轮的受力分析。 2）齿轮传动的强度计算。齿轮传动的强度计算。第第5章章 齿轮传动齿轮传动多媒体CAI课件设计基础 第一章5.1.1 齿轮机构的类型齿轮机构的类型 多媒体CAI课件设计基础 第一章5.2 齿轮传动的分类及传动对齿轮的基本要求齿轮传动的分类及传动对齿轮

47、的基本要求 1按工作条件分按工作条件分 闭式传动闭式传动 齿轮密封在刚性的箱体内。它润滑条齿轮密封在刚性的箱体内。它润滑条件最好，多用于重要场合的传动。件最好，多用于重要场合的传动。 开式传动开式传动 传动没有防尘罩或机壳，齿轮完全暴露传动没有防尘罩或机壳，齿轮完全暴露在外。这种传动不仅外界杂物极易侵入，而且润滑不良，工在外。这种传动不仅外界杂物极易侵入，而且润滑不良，工作条件不好，齿轮易磨损。只宜用于低速传动。作条件不好，齿轮易磨损。只宜用于低速传动。 半开式传动半开式传动 介于前两者之间，大多是齿轮侵入介于前两者之间，大多是齿轮侵入油池，上面装护罩。油池，上面装护罩。 5.2.1 齿轮传动

48、的分类齿轮传动的分类 多媒体CAI课件设计基础 第一章5.3 齿轮的失效形式齿轮的失效形式 齿轮传动的失效主要是轮齿的失效。齿轮传动的失效主要是轮齿的失效。 5.3.1 轮齿折断轮齿折断 1过载折断过载折断 轮齿因短时意外的严重过载而引起的突然折断。这主轮齿因短时意外的严重过载而引起的突然折断。这主要发生于脆性材料（如淬火钢或铸铁）。要发生于脆性材料（如淬火钢或铸铁）。 多媒体CAI课件设计基础 第一章2疲劳折断疲劳折断 轮齿像一个悬臂梁，在载荷的多次重复作用下，弯轮齿像一个悬臂梁，在载荷的多次重复作用下，弯曲应力超过弯曲疲劳极限时，齿根部分将产生疲劳裂纹曲应力超过弯曲疲劳极限时，齿根部分将产

49、生疲劳裂纹，然后逐渐扩展，最终将引起轮齿折断。若轮齿单侧工，然后逐渐扩展，最终将引起轮齿折断。若轮齿单侧工作，其应力按脉动循环变化。若轮齿双侧工作时，则弯作，其应力按脉动循环变化。若轮齿双侧工作时，则弯曲应力按对称循环变化。曲应力按对称循环变化。 多媒体CAI课件设计基础 第一章5.3.2 轮面失效轮面失效 1齿面磨损齿面磨损 当啮合齿面间落入磨料性物质（如砂粒、铁屑等）时，当啮合齿面间落入磨料性物质（如砂粒、铁屑等）时，轮齿工作表面被逐渐磨损，使齿轮失去原有的渐开线曲面形轮齿工作表面被逐渐磨损，使齿轮失去原有的渐开线曲面形状，同时轮齿变薄而导致传动失效。状，同时轮齿变薄而导致传动失效。 齿面

50、磨损是开式齿轮传动的主要失效形式之一。齿面磨损是开式齿轮传动的主要失效形式之一。 改用闭式传动是避免齿面磨损最有效的办法。改用闭式传动是避免齿面磨损最有效的办法。 多媒体CAI课件设计基础 第一章2齿面点蚀齿面点蚀 齿面材料在变接触应力（脉动循环）作用下，由于疲劳齿面材料在变接触应力（脉动循环）作用下，由于疲劳而产生的剥蚀损伤现象称为齿面点蚀，又称疲劳磨损。而产生的剥蚀损伤现象称为齿面点蚀，又称疲劳磨损。 齿面上最初出现的点蚀仅为针尖大小的麻点，后逐渐扩齿面上最初出现的点蚀仅为针尖大小的麻点，后逐渐扩散，甚至数点联成一片，最后形成了明显的齿面损伤。散，甚至数点联成一片，最后形成了明显的齿面损伤

51、。 多媒体CAI课件设计基础 第一章 当齿轮在靠近节线处啮合时，由于相对滑动速度低，形当齿轮在靠近节线处啮合时，由于相对滑动速度低，形成油膜条件差，摩擦力较大，特别是直齿轮传动，通常这时成油膜条件差，摩擦力较大，特别是直齿轮传动，通常这时只有一对齿啮合，轮齿受力也最大，因此，只有一对齿啮合，轮齿受力也最大，因此，点蚀首先出现在点蚀首先出现在靠近节线的齿根面上。靠近节线的齿根面上。 齿面抗点蚀能力主要与齿面硬度有关，齿面硬度越高，齿面抗点蚀能力主要与齿面硬度有关，齿面硬度越高，抗点蚀能力越强。抗点蚀能力越强。 齿面点蚀是闭式软齿传动的主要失效形式，在开式齿轮齿面点蚀是闭式软齿传动的主要失效形式，

52、在开式齿轮传动中，由于齿面磨损较快，点蚀还来不及出现或扩展即被传动中，由于齿面磨损较快，点蚀还来不及出现或扩展即被磨掉，所以看不到点蚀出现。磨掉，所以看不到点蚀出现。 润滑油对点蚀的影响：良好的润滑可延缓点蚀的发生，润滑油对点蚀的影响：良好的润滑可延缓点蚀的发生，但当点蚀发生后，润滑油会加速点蚀的发展。粘度俞小，发但当点蚀发生后，润滑油会加速点蚀的发展。粘度俞小，发展速度俞快。展速度俞快。 多媒体CAI课件设计基础 第一章3齿面胶合齿面胶合 在高速重载传动中，常因啮合区温度升高而引起润滑失在高速重载传动中，常因啮合区温度升高而引起润滑失效，致使两齿面金属直接接触并发生粘着，当两齿面相对运效，致

53、使两齿面金属直接接触并发生粘着，当两齿面相对运动时，较软的齿面沿滑动方向被撕下而形成沟纹。在低速重动时，较软的齿面沿滑动方向被撕下而形成沟纹。在低速重载传动中，由于齿面间的润滑油膜不易形成也可能产生胶合载传动中，由于齿面间的润滑油膜不易形成也可能产生胶合破坏。破坏。 提高齿面硬度和减小粗糙度值能增强抗胶合能力。对于提高齿面硬度和减小粗糙度值能增强抗胶合能力。对于低速传动采用粘度较大的润滑油；对于高速传动采用含抗胶低速传动采用粘度较大的润滑油；对于高速传动采用含抗胶合添加剂的润滑油也很有效。合添加剂的润滑油也很有效。 多媒体CAI课件设计基础 第一章4齿面塑性变形齿面塑性变形 在重载下，较软的齿

54、面上可能沿摩擦力方向产生局部在重载下，较软的齿面上可能沿摩擦力方向产生局部的塑性变形，使齿轮失去正确的齿廓。这种损坏常出现在的塑性变形，使齿轮失去正确的齿廓。这种损坏常出现在过载严重和启动频繁的传动中。过载严重和启动频繁的传动中。 提高齿面硬度、采用粘度较高的润滑油是减小齿面塑提高齿面硬度、采用粘度较高的润滑油是减小齿面塑性变形的有效方法。性变形的有效方法。 主动轮上的塑性变形主动轮上的塑性变形 从动轮上的塑性变形从动轮上的塑性变形 多媒体CAI课件设计基础 第一章11.2 齿轮的失效形式齿轮的失效形式 闭式软齿面齿轮传动常用的材料有闭式软齿面齿轮传动常用的材料有3535，4545，40Gr4

55、0Gr和和35SiMn35SiMn经调质或正火处理。经调质或正火处理。由于小齿轮轮齿工作次数较多，可使由于小齿轮轮齿工作次数较多，可使其齿面硬度比大齿轮的高出其齿面硬度比大齿轮的高出252550 HBS50 HBS。点蚀首先出现在靠近节线的齿根面点蚀首先出现在靠近节线的齿根面上。上。多媒体CAI课件设计基础 第一章11.2.3 设计准则设计准则1、软齿面闭式齿轮传动：常因齿面点蚀而失效，故通常先按齿面接触疲劳强度进行设计，然后校核齿根弯曲疲劳强度。2、硬齿面闭式齿轮传动：其齿面接触承载能力较高，故通常先按齿根弯曲疲劳强度进行设计，然后校核齿面接触疲劳强度。3、高速重载齿轮传动：除出现点蚀或弯断

56、外，还可能出现齿面胶合，故还需校核齿面胶合强度4、开式齿轮传动：主要失效形式是齿面磨损，而且在轮齿磨薄后往往会发生轮齿折断。故目前多是按齿根弯曲疲劳强度进行设计，并考虑磨损的影响将模数适当增大多媒体CAI课件设计基础 第一章轮齿弯曲强度的验算公式轮齿弯曲强度的验算公式 22 12SaFa11SaFa1FzbmYYKTmbdYYKT影响参数：影响参数： 模数模数 m m 分度圆直径：分度圆直径：d d m m增加，应力减小，强度增高增加，应力减小，强度增高 d d增加，应力降低，强度增高增加，应力降低，强度增高 齿面接触强度齿面接触强度) 1(2H211HEH uubdKTZZ齿形系数齿形系数

57、YFa：齿数增加：齿数增加 YFa降低降低 与变位系数有关与变位系数有关系数：系数： 应力修正系数应力修正系数 YSa：齿数增加：齿数增加 YSa增加增加宽度宽度b：宽度增加：宽度增加 应力降低应力降低啮合齿轮，在接触线处接触应力相等啮合齿轮，在接触线处接触应力相等弹性系数弹性系数ZE：与材料有关：与材料有关区域系数区域系数ZH：标准齿轮：标准齿轮 标准值标准值宽度宽度b：宽度增加：宽度增加 应力降低应力降低当一对齿轮的材料、传动比及齿宽系数当一对齿轮的材料、传动比及齿宽系数一定时，由齿面接触强度决定的承载能力一定时，由齿面接触强度决定的承载能力仅与齿轮分度圆直径有关，而与模数没有仅与齿轮分度

58、圆直径有关，而与模数没有直接关系。直接关系。 模数是决定弯曲强度的主要因素模数是决定弯曲强度的主要因素多媒体CAI课件设计基础 第一章5.5 齿轮传动的精度及其选择齿轮传动的精度及其选择 在齿轮精度标准（在齿轮精度标准（GB/T100095.1GB/T100095.12 220012001和和GB/Z18620.1GB/Z18620.1420022002）中，规定了）中，规定了13个精度等级，按精度高个精度等级，按精度高低依次为低依次为0、1 11212级，常用的是级，常用的是6 69 9级。根据齿轮传动用途不级。根据齿轮传动用途不同，对齿轮要求侧重点也不同，通常有四个方面的要求。同，对齿轮要

59、求侧重点也不同，通常有四个方面的要求。5.5.1 传动精度传动精度 精度等级精度等级圆周速度圆周速度 / / (m/s)应应 用用直齿轮直齿轮斜齿轮斜齿轮锥齿轮锥齿轮6 6 级级1515252599 高速重载的齿轮传动，如飞机、汽车高速重载的齿轮传动，如飞机、汽车和机床中的重要齿轮；分度机构的齿轮和机床中的重要齿轮；分度机构的齿轮7 7 级级1010171766 高速中载或中速重载的齿轮传动，如高速中载或中速重载的齿轮传动，如标准系列减速器、汽车和机床中的齿轮标准系列减速器、汽车和机床中的齿轮8 8 级级55101033 机械制造中对精度无特殊要求的齿轮机械制造中对精度无特殊要求的齿轮9 9

60、级级33 3.5 3.5 2.52.5 低速及对精度要求低的传动低速及对精度要求低的传动多媒体CAI课件设计基础 第一章5.6 直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷 1轮齿上的作用力轮齿上的作用力 为计算齿轮的强度，设计轴和轴承，必须对轮齿上的作为计算齿轮的强度，设计轴和轴承，必须对轮齿上的作用力进行分析。用力进行分析。 多媒体CAI课件设计基础 第一章 一对标准直齿圆柱齿轮按标准中心距安装，其齿廓在节一对标准直齿圆柱齿轮按标准中心距安装，其齿廓在节点点C接触，当忽略啮合面间的摩擦力时，可将沿啮合线作用接触，当忽略啮合面间的摩擦力时，可将沿啮合线作用在齿面上的法