《机械设计基础》课程总结-1课件

机械设计基础教材：机械设计基础綦耀光刘峰主编高等教育出版社2006年第一版第三次印刷答疑

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答疑老师课程的基本体系机构：自由度计算—连杆机构—凸轮机构—齿轮机构—其他机构—轮系机器动力学：调速—平衡

通用零件设计联接类零件：螺栓—键—其他联接形式传动类零件：带—链—齿轮—蜗轮蜗杆—其他（减速器）轴系类零件：轴—轴承—联轴器其他零件：起重零件—弹簧等等机械原理

机械零件二、复习的方法全面复习，重点掌握注意的问题：内容的联系基本原理与基本方法公式建立三、考题类型考试类型：闭卷题目类型问答题、分析题、计算题、改错题基本概念和基本知识约占60%左右平面连杆机构一、平面机构运动简图及自由度的计算构件机构运动副运动副低副：转动副移动副高副：点接触线接触1.3.自由度构件所具有的独立运动的数目。平面运动构件的自由度：二个移动、一个转动，共三个。低副限制两个自由度，高副限制一个自由度。一个机构有n个活动构件组成，有低副组成，有高副组成则机构的自由度数P例题1：计算该机构自由度。活动构件数4个，低副5个，高副1个。结论：机构有确定运动的条件是自由度数=原动件数。同时也可用此结论来检验求的自由度数是否正确。4.计算平面自由度的注意事项复合铰链自由度数局部自由度虚约束焊接处理删去二、连杆机构的基本型式与演化1、曲柄摇杆机构2、双曲柄机构3、双摇杆机构4、曲柄滑快机构三、连杆机构的基本特性1、急回特性计算公式为：3、压力角和传动角以摇杆为主动件时的情况。2、死点位置1）、匀速运动规律

V常数是线性加速度有无限突变，为刚性冲击。用于低速轻载从动件的常见运动规律2）简谐运动规律（余旋加速度）加速度有有限的突变，为柔性冲击。可用于中速轻载3）、摆线运动规律（正弦加速度运动规律）加速度按照正弦运动规律变化，无刚性冲击和柔性冲击。凸轮轮廓设计

rbOs13578

60º120º90º90º60º120º1290ºA90º91113151357

891113121410

对心尖顶移动从动件盘形凸轮廓线的设计

已知凸轮的基圆半径rb，凸轮角速度和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。345

67

8187654321011912131414131211109151）、尖顶直动从动件盘形凸轮轮廓设计

平面定轴轮系

空间定轴轮系

轮系定轴轮系周转轮系复合轮系定轴轮系的传动比

大小：转向：法（只适合所有齿轮轴线都平行的情况）画箭头法（适合任何定轴轮系）结果表示：±（输入、输出轴平行）图中画箭头表示（其它情况）例题：图示轮系中，已知z1=z2=20，z3＝z4＝30,n1=1440r/min，转向如图，求n4的大小及方向。

间歇运动机构槽轮机构、棘轮机构、不完全齿轮机构、凸轮类间歇运动机构类型槽轮机构棘轮机构平衡静平衡动平衡机械零件设计概论1.零件工作能力准则强度准则：分为：对称循环应力脉动循环应力疲劳强度：静强度：刚度—零件抵抗变形的能力挠度y≤[y]偏转角θ≤[θ]耐磨性P<[p]pv<[pv]振动稳定性—确保避免出现共振耐热性—高温下材料性能将有所变化，特别是承载能力将会降低。钢材在高温下有蠕变现象。

2.材料碳素钢普通碳素钢：Q235优质碳素钢:45合金钢：40Cr、35CrMo铸铁：HT200铸钢：ZG310--570有色金属合金：ZCuSn10P1螺纹联接1.螺纹参数外径d—公称直径内径d1—强度计算中径d2—几何计算螺距p升距s升角ψ牙型角α2.螺纹副受力3.螺纹自锁4.联接的类型铰制孔螺栓联接普通螺栓联接5.螺纹防松摩擦力防松机械防松6.螺栓联接强度计算螺栓的失效形式：1)拉断2)压溃和剪断确定设计准则3)因磨损而发生滑扣

定d1查表d或Ｄ针对不同零件的不同失效形式，分别拟定其设计计算方法，则失效形式是设计计算依据和出发点。螺栓联接的分类松螺栓联接紧螺栓联接普通紧螺栓联接铰制孔螺栓联接受横向力受轴向力受横向力受横向力铰制孔受横向力例题1：用四个普通螺栓将钢板A固定在钢板B上。图中尺寸a=70mm。钢板间摩擦系数=0.10，联接可靠系数（防滑系数）C=1.2，螺栓的许用拉应力[]=80MPa，F=500N，试计算螺栓的小径d1至少要多少。

解：每个螺栓所受横向力R每个螺栓所受预紧力Qp解出d1即可。例题2：受横向载荷的普通螺栓联接，螺栓数为1，结合面示意如图所示，摩擦系数为0.15,横向载荷为1000N，设螺栓的许用载荷为，试设计该螺栓联接。

解：每个螺栓所受预紧力Qp解出d1即可。键联接松键联接紧键联接普通平键导向平键半圆键楔键切向键花键键选择—标准件按轴径查表带传动1、工作原理组成：主动轮、从动轮、中间挠性件带原理：带与带轮间的摩擦（啮合）工作前：张紧力F0工作时：紧边F0F1

松边F0F2有效圆周力:F=F1-F22.带受的应力3.带的弹性滑动、打滑

带传动在工作时，从紧边到松边，传动带所受的拉力是变化的，因此带的弹性变形也是变化的。

带传动中因带的弹性变形所导致的带与带轮之间的相对运动，称为弹性滑动。主动轮：带沿bc绕入,带的拉力由F1F2,带沿带轮的运动一面绕进，一面向后收缩；从动轮：带绕入,带的拉力由F2F1,带沿带轮的运动一面绕进，一面向前伸长。带的弹性滑动弹性滑动导致：从动轮的圆周速度v2＜带速v<主动轮的圆周速度v1带的打滑：与带轮间会发生显著的相对滑动，即产生打滑。若带的工作载荷进一步加大，有效圆周力达到临界值Fec后，则带打滑将使带的磨损加剧，从动轮转速急速降低，带传动失效，这种情况应当避免。4.带的设计链传动1.组成及特点组成：主、从动链轮、链条—啮合传动特点：优：①没有弹性滑动和打滑，能保证准确的平均传动比；②需要的张紧力小，作用在轴上的力小；③结构紧凑；④可使用恶劣环境中；缺：①瞬时传动比i≠常数；??②工作平稳性差，有一定冲击和噪音2.基本参数1)P（节距）：滚子链上相邻两滚子中心间的距离。P越大,零件尺寸大，传递功率大2)排距Pt：排数单排多排3)链长度：用链节数表示偶数、奇数

3、失效形式1）低速：链板疲劳破坏2）中速：滚子套筒冲击疲劳破坏3）高速：销轴套筒胶合4）链条铰链磨损；开式传动5）过载断齿：低速重载或严重过载4.链的设计计算齿轮传动一、齿廓实现定传动比的条件（齿廓啮合基本定律）不论轮齿齿廓在任何位置接触，过接触点所作齿廓的公法线均须通过节点P.二、渐开线的形成和特性1)BK=BA2)渐开线上任意点的法线必与基圆相切；3)4)渐开线的形状决定于基圆的大小。5)基圆内无渐开线。三、齿轮各部分名称及渐开线齿轮的基本尺寸直齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮为标准模数，而计算时用直齿圆柱齿轮的公式m代入斜齿圆柱齿轮的端面模数即可。解释渐开线齿轮的可分性四、一对渐开线齿轮正确啮合条件直齿斜齿五、盘形铣刀成形法指状铣刀切齿轮插齿制插齿齿条插齿方范成法法滚齿利用一对齿轮（或齿轮与齿条）互相啮合时其共轭齿廓互为包络线的原理来切制的。渐开线齿轮的切制原理七、齿轮的失效形式八、计算准则齿轮的计算准则由失效形式确定。闭式传动接触疲劳计算的齿轮弯曲疲劳计算抗胶合计算—高速大功率静强度计算—短时过载开式传动弯曲疲劳折断的齿轮磨粒磨损静强度计算—短时过载

闭式传动软齿面闭式传动硬齿面开式传动九、齿轮传动受力分析直齿轮受径向力和切向力作用，径向力各自指向回转中心，切向力主动轮与转动方向相反，从动轮与转动方向相同。斜齿轮受径向力、切向力和轴向力作用，径向力各自指向回转中心，切向力主动轮与转动方向相反，从动轮与转动方向相同，轴向力主动轮用左右手法则，从动轮用作用力反作用力来判断。主动轮轴向力判断右旋伸出右手，左旋伸出左手，四指为旋转方向，拇指所指方向为轴向力的方向锥齿轮受径向力、切向力和轴向力作用，径向力各自指向回转中心，切向力主动轮与转动方向相反，从动轮与转动方向相同，轴向力从小端指向大端。例题1：设斜齿轮传动的旋转方向及螺旋线方向如图所示，试分别画出轮1为主动轮和轮2为主动轮时的轴向力Fa1和Fa2的方向。顺时针转逆时针转12主动轮轴向力判断左手法则从动轮轴向力用作用力反作用力来判断。主动轮轴向力判断右手法则从动轮轴向力用作用力反作用力来判断。例题2：II轴轴向力相互抵消，判断3、4的旋向，画出各齿轮的轴向力。右旋左旋蜗杆传动一、圆柱蜗杆传动尺寸与参数在中间平面的参数1、蜗杆分度圆直径d12、蜗杆导程角γ3、传动比4、滑动速度Vs—相对滑动速度。磨损、胶合、发热严重。二、蜗杆传动的效率及热平衡发热量：散热量温升令；发热量=散热量Q1=Q2则温升为：三、蜗轮蜗杆的受力分析蜗轮蜗杆受径向力、切向力和轴向力作用，径向力各自指向回转中心，切向力主动轮与转动方向相反，与从动轮与转动方向相同，轴向力主动轮用左右手法则，从动轮用作用力反作用力来判断。主动轮轴向力判断右旋伸出右手，左旋伸出左手，四指为旋转方向，拇指所指方向为轴向力的方向例题1：图示传动系统中，已知输出轴上的斜齿轮的转向及输入轴上蜗杆的转向，为使中间轴上的轴向力抵消一部分，(1)试确定蜗杆、蜗轮及两斜齿轮的螺旋线方向；（2）画出中间轴上蜗轮2、斜齿轮3在啮合点处的受力方向，各用三个分力表示。

转向和轴向力判断为左旋转向和轴向力判断为左旋其余自己标注。例题2：如图所示一多级轮系传动装置，已知输入轴上主动蜗杆1的转速为，转向如图所示，输出轴上齿轮6的转速为，转向如图所示。为了使中间轴Ⅱ、Ⅲ上的轴向力相互抵消一部分，①、试确定斜齿轮3和4的螺旋线方向，并在图上标出；②、确定蜗轮2转向、蜗杆1螺旋线方向；③、画出中间轴Ⅱ上蜗轮2及中间轴Ⅲ上齿轮4在啮合点处的受力方向，各用三个分力表示。④、计算传动比的大小

转向和轴向力判断为右旋转向和轴向力判断为右旋其他力自己标注1、分类：

直轴按轴线分曲轴挠性钢丝轴转轴（M、T）按受载荷分心轴（M）

传动轴（T）轴2、轴的结构分析和设计例：找出错误并改正1、键无法装上3、运动件不能与静止件接触15、轴承盖