机械设计复习要点

1、带传动的优点和应用优点：1）适用于中心距较大的传动；2）带具有良好的挠性，可缓和冲击吸收振动；3）具有过载保护作用；4）结构简单，成本低。缺点1）外廓尺寸大；2）需要张紧装置；3）由于带的打滑，不能保持精确的传动比；4）带的寿命短；5）传动效率低。名词概念节线：带受弯时长度不变的周线（节线长称带的基准长度Ld。节面：由节线构成的面。节宽bp :带受弯时，宽度不变的尺寸。是带与轮配合的基准（与节宽相切处的带轮直径称 带轮的基准直径d）。V带标记：萤型、基准长度和标记号组成,见示例：A-1400GB11544-S9国标代号基准长度v带型号根据柔韧体摩擦的欧拉公式A * f鹫饕JTa市轮包角影响F因

2、素：初拉力F0fF t 包角a tF t，a N120o如何增加包角？三项：中心距、张紧轮和带的布置？摩擦系数ft Ft失效形式设计准则疲劳破坏：a maxa 不疲劳。maxWb a 1Wa a b1a C打滑：FFfmax不打滑F WFfmax设计准则（非常重要）：在保证带不打滑的条件下，具有一定的使用寿命！弹性滑动与打滑的区别弹性滑动打滑带的固有特性（正常工作）剧烈磨损（带失效）无法避免可以避免，且应该避免轮与带的速度不一致：量变轮与带的速度已没有关系：质变造成速度的波动限制栽荷的大小随时存在只有过载时发生张紧轮的位置：平带：松边、外侧、靠近小轮V带：松边、内侧、靠近大轮带传动的主要内容：

3、1.传力特点、影响最大有效拉力的因素、弹性滑动与打滑。2.应力分布、 3.失效形式与设计准则。例题一平皮带传动，传递的功率P=15kW，带速v=15m/s，带在小轮上的包角a1=170o （2.97rad）,带的厚度S=4.8mm，宽度b=100mm，带的密度p=1 X 10-3kg/cm3，带与轮面 间的摩擦系数f=03。求（1）传递的圆周力；（2）紧边、松边拉力；（3）由于离心力在带中引起的拉力；（4）所需的预拉力；（5）作用在轴上的压力。解：（1）传递的圆周力FvP =10001000 P 1000 X 15. F =v15=1000 (N)(2)紧边、松边拉力F - F = F = 1

4、000 F = F eNa 1 = 2.97( rad)、 f = 0.3 气=1694 (N),F2 = 694 (N)（3）求由于离心力产生的拉力: 该平带每米长的质量为：q = b5p = 0.1 x 0.0048 x 1 x 10 -3 x 10 6=0.48(kg / m),/ F = qv 2 :. F = 0.48 x 15 2 = 108 （N）1F0 = ；（ + F2）如果考虑到离心力使带与轮面间的压力的减少，则：1F = 一（ F + F ） + F（5）作用在轴上的压力作业：1）单根普通V带传动，能传递的最大功率P =10KW，主动轮的转速n =1450r / min，

5、主动轮、从动轮的基准直径分别为d = 180mm, d =350mm，中心距a =630mm, 带与带轮间的当量摩擦系数f =0.2，试求紧边拉力F1和松边拉力F2。解析 根据题目给定的能传“最大功率”，可知F与F2之间符合欧拉公式FJF2 =求出小轮包角 a】 = 180。一电电 = 180=165 = 2. 88（rad）a 兀630 k可得 F】/F2=e/占= （2. 718）e2x288）Qi. 78 欲求F】,F2还必须运用F】一F2 = F = 1000P/”关系式。带速。=穴4,1/6000=冗 180 1450/6000=13. 67（m/s）解得 Fj-F2=F = 1OO

6、OX1O/13. 67 = 731. 5（N）联立求解，两式得F】 = 1670N, F2 = 938NO第三章连传动工作原理：挠性啮合传动优点：无弹性滑动、打滑，平均传动比准确；张紧力小，对轴承的摩擦小；结构紧 凑；能在油污环境下工作；缺点：瞬时传动比不恒定；有冲击和噪音链条每转一个链节，链速变化一次当:齿数ZI或节距pt，B t，链速Vx变化f （不均匀性f）一、失效形式疲劳：链板断裂、套筒和滚子表面的点蚀（.交变应力）磨损：铰链的磨损（摩擦导致链节伸长，脱链）胶合：销轴和套筒的胶合（冲击后油膜破坏，温度f，冷焊接）拉断：低速（yV0.6m/s）、重载下（静应力超出）第四章要求理解齿轮的失

7、效形式、形成及预防掌握齿轮的受力分析及强度计算了解齿轮的结构一特点 结构紧凑、传动比稳定， 效率高，工作可靠。 加工精度高。失效形式：1.轮齿折 齿根齿面：1.轮齿折断2.齿面点蚀3.齿面胶合4.齿面磨损5.齿面塑变主要形式：断齿和点蚀点蚀的主要原因齿面的接触应力过高齿根节点处易发生点蚀 断齿原因是弯曲应力过高。闭式传动软齿面：主要失效形式点蚀，按接触强度设计。一校核弯曲强度求直径d或中心距a硬齿面：主要失效形式断齿，按弯曲强度设计。一校核接触强度求模数m开式传动：按弯曲强度设计齿轮选材的基本要求：齿面要硬、芯部要软。配对齿面的选择原则选材：小齿轮要好些(承载次数多)，硬度：小齿轮比大齿轮稍硬

8、20-50HBS一对轮齿表面的弯曲强度取决于其模数m的大小！直齿圆柱齿轮的参数、精度和许用应力一、主要参数 1.u、2.z、3. u、b齿数比 u: 1u = Z /Z 7, Ut-径向尺寸 T,ul? 小轮齿数Z1：21I重合度大，平稳性好Zi一 ： ml，易加工，但弯曲强度降低Z- 节省材料，降低成本。但Z产 17 (一般17 - 20标准齿轮)闭式软齿面宜取多(2040)保证平稳闭式硬齿面Z1不宜过多(2030)平稳，保证弯曲强度齿宽系数。=诲 。ti承载t，轴向尺寸t，载荷不均匀1/1气一？肿口 nzl 齿宽b: b =b+(510)mm 如何选择齿面?1 1保证德轮看足够的啮合宽度。

9、. lZ2U误差影响齿轮传递运动的准确性、平稳性、均匀性 一般两齿轮的精度等级取相同 齿轮传动的许用应力例题P814-1旋向的判断右左轴向力Fa方向判断的左右手定则（用在主动轮上）: 按主动轮左右旋，选用左右手四指代表轮转向nl,拇指向为受力方向FaI I彳IG玄同同向受力分析总汇大小方向圆周力FH=2Tdi二玲主动轮，与转向相反 队动轮，与转向相同径向力Frl=F firn 印=-蚌2指向轮心轴向力圆周力主动轮，与转向相反 从动轮，与转向相同径向力Fri=Ftto 江 J cos B=-F&指向轮心轴向力卜戒=忌伽1莎二-Fq由主动轮左右手法则定机械传动小结：采用传动装置的原因？： 1.速度

10、 2.运动形式 3.调节速度 4.多台联动传动装置作用1.传递分配能量 2.转速改变 3.运动形式改变 传动装置分类运动平稳、噪音低、结构简单、具有安全保护。轴上压力大、i不恒定、n低、用在高速级。啮合传动 传动可靠、精度高、n高、功率范围大。平稳差、冲击大、噪音高、成本高。软硬齿面的选择：小功率时选软齿面；大功率时选硬齿面。 这点很重要！轮齿折断原因：疲劳折断或过载折断全齿折一发生于齿宽较小的直齿轮局部折断一发生于齿宽较大的直齿轮和斜齿轮防范措施：增大齿根圆角半径、 提高齿面精度、正变位、增大模数等齿面疲劳点蚀原因：点蚀的形成与润滑油有密切关系；开式传动中一般不会出现点蚀现象 在齿根偏向节线

11、的附近；闭式软齿面（HBSW350）中多见防范措施：提高齿面硬度和齿面质量、增大直径 齿面胶合原因：同种金属挤压时有相互渗透的趋势 措施：采用异种金属、降低齿高、提高齿面硬度等 齿面磨损原因：润滑不良，是开式传动的主要失效形式措施：改善润滑和密封条件齿面塑性变形原因：由于金属的塑性，轮齿在碾压中变形措施：提高齿面硬度，采用油性好的润滑油四.传动方案的布置Tn越高（P相同时）一T越小一F越小一对冲击振动越敏感 二高速级一要求平稳，反之相反匚带传动（承载力小，平稳、缓冲吸振）高速级链传动（运动不均匀,动载荷随增大而增大）一技速级蜗杆传动:（i大，平稳, tl低）一高速级（裱小尺寸）锥齿轮加工困难，

12、精度低）一改变轴的方向才用开式齿轮传动（磨损大）一气速级（中小功率，间歇运转）布置顺序带一齿轮一铉蜗杆一齿轮搦齿轮一直齿轮第六章轴的功能：1支承旋转零件；2.传递运动和动力 ）轴向固定常用：轴肩（环）、套筒、螺母、轴端挡圈、 还有：弹性挡圈或紧定螺钉（当轴向力较小时） 阶梯形：阶梯轴也便于轴上零件的安装。有倒角：便于轴上零件安装、防止制造时的划伤。 轴肩结构：依据加工面的性质。弯矩产生一弯曲应力Qb扭矩产生-扭剪应力T T剪切强度条件：TT =T WTP9550000 n0.2d 3 T T弯曲强度条件：M F x L七w 0.1d3 - 9】结构改错课件第六章第十页3.1解：1该轴段长度过长

13、，半联轴器无法轴向定位；该轴段长度过长，轴承装配不方便，应采用阶梯轴；轴承透盖与轴之间应为间隙配合，且用油封毡圈密封；轴承盖外端面加工面积过大；箱体两端面与轴承盖接触处无凸台，使箱体端面加工面积过大;箱体两端面与轴承盖间缺少调整垫片，无法调整轴承间隙；套筒过高，轴承无法拆卸；该轴段长度应短于齿轮轮毂宽度，否则齿轮无法轴向定位；齿轮轴向未固定，应采用键联接；轴环过高，轴承无法拆卸；该轴段长度过长，无静止件轴承盖接触。12 3 4 5 67 8 9 1D 11 6 5 4键平键连接工作面：两侧面（靠剪切和挤压传递转矩）配合关系：侧面（过渡配合、间隙配合）、上下面为间隙。平键分类：普通平键工、薄型平

14、键、导向平键、滑键。半圆键特点：便于安装，对中好，用于锥形轴端，但对轴削弱大。失效形式：键剪断，工作面压溃。楔键工作原理：靠上下工作面挤紧的摩擦力传递转矩失效形式:工作面压溃特点:可实现轮毂在轴上单向轴向固定；但楔紧产生偏心，对中性差，不适于高速及对中要 求高的场合。切向键特点：承载力大f重型机械花键连接工作原理：工作面是两侧，靠键齿侧面间的挤压传递转矩特点：对中、导向性好。各键齿承载均匀，承载力大,键槽浅，对轴损伤较小。加工要用专 用设备，成本高。作业P154 （3） 一齿轮与轴采用平键连接，材料均为45钢，轴径d=80mm，齿轮轮毂宽度B=150mm，传递转矩T=2000N m，载荷有轻微

15、冲击，试确定平键的类型及尺寸，并校核其强度。3.3解：（1）选用A型平键，由轴径日=80mm查表可得：平键截面尺寸为：b = 22mm，h = 14mm ;由齿轮轮毂宽度B = 150mm，取键长L = 140mm ；其标记为：键 22 x 140 GB/T 1096-2003 。（2）验算平键的挤压强度：齿轮与轴的材料均为45钢，工作中有轻微振动，许用挤压为：g = 100 - 120M PaA型平键工作长度为：l = L - b = 140 - 22 = 118mm4 T 4 x 2000 x 10 3 广福=80 x 14 x 118 = 60-53M Pa显然 b ，选用该平键合理，挤

16、压强度足够。2）一工程机械的传动装置中，根据工作条件决定采用一对角接触球轴承，面对面布置 （如下图所示）。初选轴承型号为7210AC （a=25），已知轴承所受载荷 Fr1=3000N， Fr2=1000N，轴向外载荷Fa=800N，轴的转速=1460r/min轴承在常温下工作，运转中受中 等冲击（fp=1.4），轴承预期寿命Lh = 10000 h。（Cr=40.8kN C0r=30.5kN）试问：（1）说明轴承代号的意义（2）计算轴承的内部轴向力近，S2及轴向力Fa1，Fa2（3）计算当量动载荷PP2（4）计算轴承寿命，说明所选轴承型号是否恰当？斗飞尸 Fr2e = 0.68 ；ft =

17、1Frl解（1）略（2）查表轴承的内部轴向力S = 0.68F ；S1 = 0.68 F1 = 2040 N S 2 = 0.68 F 2 = 680 NS + F = 1480 N e = 0.68查表 X 2 = 0.41, Y2 = 0.87P = f (X F + Y F ) = 2084 .32 N2 p 2 r2 2 a 2(4)因为P P所以 L = （C/ w 10465 h L = 10000 h10 h 60 n Ph1所选轴承型号恰当。第十章连接T. 静连接动连接加动力界件|构件 机构机器（运动副）r动连接运动副连接一厂可拆连接：螺纹连接、键连接、销连接等L静连接一L不可

18、拆连接：钾接、焊接、胶接等一.螺纹的主要几何参数L大径（外径）d （D） ?外（内）螺纹牙顶（底）相重合的圆柱 体直径（公称直径L2-小径（内径）告（D入 外螺纹牙底相重合的圆柱体直径=M中径曲牙槽与牙厚相等处的圆柱表面直径匚螺距P中圆柱画上相邻两牙对应两点的轴向距离导程&中圆柱面上同一螺度线相邻两牙的轴向距离=6）线数心 螺旋线数目（一般nW4）.螺距、导程、线数之间关系：AiXP7）噂升角机 中圆柱面上螺旋线的切线与端平面的夹角tg J =nP/n d?8）牙型角位：轴向截平面内摞纹牙型相邻两侧边的夹角工9）牙侧角牙型倒边与端面的夹角匚对称牙侧角2= a/2二,螺纹分类1、螺纹的牙型 螺纹

19、的剖面形状2、螺纹的旋向二左捷.右族；3、螺纹的线教（头数）：单线、多豪a=33 = 3。=30谒齿形螺纹：牙很强度.工艺 性、对中性，致华等均y杵形 螺纹好心 只用 亍华向俺动棒形螺放：矛根强度麻.工艺 性好,2中性好,炊率板廊小 主冬用亍传时三闻丹声普j取廿制螺坷L：分粗牙和 iffi牙* 41牙的螂炬此大.用于一 般的螺琅联姓，钿牙主毛择1亍薄 壁百件，狡祢泓十五为螺女大诧 口自做性手乳 丈委用于联牌2雄 d=5tl4 千护矩形螺缤：双照用.麝.1E才根 渥度噩，木袅啊加工。用于传 勃，来标准化.工程上已遇渐戒梯威螺纺所林代苣制螺纹：为晓副，牙理冗奸3于内径:密封住玄亍，至器用亍油 、水

20、、气爷管必的落打联接口次 圆杜特觥蚊和囿健管戡岐乏分预紧：为防止螺纹的松动，保证工作的可靠性，连接时需要拧紧（但要控制预紧力）。拧紧力矩T主要包括：螺纹副相对转动的阻力矩T1;螺母支承面上的摩擦阻力矩T2。T=0.2 Fa d （N.mm）式中，d为螺纹公称直径；Fa为预紧力（要控制预紧力）例题已知梯形螺纹 Fa=30KN,n=1,d=36mm, P=6mm, f=0.08, fc=0.1, rf=20mmo 求：1.能否自锁。2.举起重物的驱动力矩。3.起重器的总效率。解f0.08（1） p = arct g= arct g= 4.73ocos pcos 15 P6V = arct g =

21、arct g = 3.31o兀 d33 兀V p该螺纹具有自锁性。(2) T = T + TF d=厂tg (V + p ) + FJf=1.30 X 10 5 Nmmtg Vtg (v + p)tg 3.31tg (3.31 + 4.73)=40.9 /0螺纹连接的防松方法：1）摩擦防松；2）机械防松；3）其它放松螺栓的主要失效形式有：1.螺栓杆拉断；2.螺纹的压溃和剪断；3.磨损后的滑扣 松螺栓：工作时不需要将螺母拧紧。松螺栓所受的工作载荷一一轴向载荷 .松螺栓连接强度条件：Fb = a b 兀 d 2 / 4例题103如图示，起重吊钳的起吊重量是25kX,吊钳材料为35钢，许用应力为6C

22、MP*求吊钳尾部螺纹直径由寂 10查徐d=27mm。彳=23.752mm查出的山比根据强度计算求得的1值略大，强度合适.故 吊钩尾部螺纹可采用盅7=紧螺栓：工作时需将螺母拧紧。螺栓拧紧时的力分析，载荷：拧紧力Fa和螺纹摩擦力矩T1。1.3 Fb = 1.3b = b MPa1轴向拧紧力Fa-对螺栓产生拉应力 螺纹摩擦力矩T1-对螺栓产生剪应力T .螺纹部分的强度条件为：铰制孔螺栓连接：螺杆与孔间紧密配合，无间隙，由螺杆的挤压和剪切传递横行外载荷F。例题：如图一联轴器的承载壁厚h=20mm，联轴器传载荷T=10kNm，用四个螺栓联接， 分布在200mm的直径上。已知 螺栓材料：Q s=100Mp

23、a、T =60Mpa、CT p=160Mpa， 连轴器材料：Q s=80Mpa、T =50Mpa、Q p=130Mpa， 摩擦系数f=0.15,可靠性系数K=1.2, Lmin=1.25do问分别采用普通螺栓、铰制孔螺栓时，直径do = ? mmo解叛思陪1.嫁桂受什企戮荷（方向、惶质）续：已知螺栓材料：Q s=100Mpa、T =60Mpa、Q p=160Mpa，连轴器材料：Q s=80Mpa、t =50Mpa、Q p=130Mpa，摩擦系数f=0.15,可靠性系数K=1.2, Lmin=1.25do问分别采用普通螺栓、铰制孔螺栓时的直径do = ? mmo解：普通螺栓螺栓组受到的横向力H=r=10000/01=100时，单个螺栓受