机械传动习题讨论课展示

机械传动习题讨论课汽12沈萍2011010743汽12李也2011010727一、在一个传动装置中有1.带传动、齿轮传动、链传动；2.带传动、齿轮传动、蜗杆传动。要求：请分别给出上述两种情况下合理的传动安排顺序。1）绘制传动简图（选用电动机为动力源）；2）说明你给出的合理传动顺序的理由；3）总结一下，机械传动方案设计需要考虑哪些因素？并举一个应用实例。1.带传动、齿轮传动、链传动合理的传动顺序为：带传动、齿轮传动、链传动。其传动简图如下。设计成该传动顺序的理由如下：一般将动载小、传动平稳的机构安排在高速级，带传动能缓冲减震，且过载时易打滑，可防止后续传动机构中其他零件损坏；高速级转速较高，传递的扭矩较小，因此可以减小带传动装置的尺寸。故将带传动放置在第一级。链传动冲击震动较大，运转不均匀，一般宜安排在中低级，故将链传动放置在最后一级。齿轮传动可以放置在第二级。2.带传动、齿轮传动、蜗杆传动合理的传动顺序为：蜗杆传动、带传动、齿轮传动其传动简图如下。设计成该传动顺序的理由如下：蜗杆蜗轮机构在较高转速下具有较高效率，通常应安排在高速级，以使其齿面有较高的相对滑动速度，易于形成润滑油膜而提高传动效率；且高速级转速较高，传递的扭矩较小，因此可以减小蜗轮的尺寸，故蜗杆传动放置在第一级。一般将动载小、传动平稳的机构安排在高速级，带传动能缓冲减震，且过载时易打滑，可防止后续传动机构中其他零件损坏。故将带传动放置在蜗杆传动之后，为第二级。齿轮传动可以放置在最后一级。3.总结一下，机械传动方案设计需要考虑哪些因素？并举一个应用实例。

机械传动的设计一般都是在给定输入或输出功率、转速，或者给定工作功率及总传动比条件下进行的。此时，要考虑选用何种传动方式来满足工作要求，即传动方案设计时要考虑输入与输出轴的布置方式、运动形式的变化等传动形式的因素。除此以外，机械传动方案设计还需要考虑传动效率、外形尺寸、变速器质量、工作寿命、可靠性、结构工艺性及维护性能等因素。如右图所示，是热处理车间中起吊工件进行淬火用的双电动机驱动多速提升系统的方案简图。通过双电动机驱动齿轮减速装置后，封闭差动轮系，由系杆输出运动，再经一级齿轮减速带动卷筒转动。为了满足工作要求，即升降速度差别大、速度挡要求多、传动精确，需要采取行星齿轮机构进行传动。同时，方案设计时也在此基础上考虑了其他要求。二、已知电动机功率P=5.5kW，转速n1=1440r/min,传动比i=3.9,工作情况系数KA=1.3。通过计算功率和小轮转速确定选择A型V带，由设计软件获得的设计结果如表1。1）表中的5种设计结果是否合理？如不合理，请说明理由。第四种设计结果不合理，表中实际中心距为873，比第五种方案的实际中心距大。带轮直径越大、带长越长，实际中心距应越大。用CAD辅助软件或用公式重新计算，得实际中心距为：6002）随着小轮直径的增加，带传动的几何参数是如何变化的？为什么会有这种变化？a.随着小轮直径增加，中心距增大，V带长度增大分析：中心距不能过大也不能过小

中心距大可以增加小轮包角，过大会增加传动链尺寸并造成带的波动。初选中心距时按照0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)，本题中初选a0=dd1+dd2，因此随小轮直径增加，中心距增大，相应的L0也增大。b.随着小轮直径增加，小轮包角先增大后减小，基本保持不变。

三、试推导：蜗轮主动时，蜗杆传动的效率计算公式。1-蜗杆2-涡轮推导：

代入，得

四．螺旋传动——压力机设计讨论1）螺旋压力机的螺旋传动选用何种形状的螺纹？为什么？2）起重（或承重）螺旋和螺母的失效形式有哪些？3）根据螺旋和螺母的主要失效形式，在材料选择时是如何考虑的？各许用应力值如何确定？4）根据螺旋和螺母的主要失效形式，应该进行哪些计算？5）一般螺旋的旋合圈数Z10，为什么？6）螺旋传动中的高径比如何选取？7）你设计的螺旋传动是否需要自锁？为什么？自锁如何判断？8）你设计的螺旋传动效率是多少？9）螺旋压力机结构中还有哪些零件的主要结构参数需要进行强度或刚度计算（或校核）？请举出2例。1）螺旋压力机的螺旋传动选用何种形状的螺纹？为什么？螺旋压力机的螺旋传动选用梯形螺纹。梯形螺纹的牙形角α=30°。三角形螺纹强度不够，主要用于连接和调整。矩形、梯形和锯齿形螺纹主要用来传力或传递运动。螺旋压力机要求螺纹的力学特性好。相对于另外两种螺纹，梯形螺纹因为两侧都有角度，对中性较好，强度也较高。2）起重（或承重）螺旋和螺母的失效形式有哪些？由于螺旋副之间存在较大的相对滑动速度，因此磨损是滑动螺旋的主要形式。但是，对以人力为动力源的螺旋压力机来说，螺旋副间相对滑动速度并不大，而螺杆和螺母承受较大的压力，因此，对于其中螺旋和螺母来说，强度失效也不容忽略。另外，该螺杆属于长径比较大的受压螺杆，可能会出现失稳。3）根据螺旋和螺母的主要失效形式，在材料选择时是如何考虑的？各许用应力值如何确定？考虑到螺旋和螺母更有可能出现的是强度失效，且该滑动螺旋副为重载（要求最大压力为20kN），故应选择强度较高的材料。根据课本表2-38，最后选用螺杆材料为经过渗碳淬火的20CrMnTi，螺母材料为ZCuAl10Fe3。20CrMnTi是合金结构钢，查《机械设计课程设计手册》可知，其屈服强度为σs

=850MPa，根据课本表2-40及其注解，压力机载荷稳定，许用应力取为[σ]=σs/3=283MPa。根据课本表2-40及其注解，压力机载荷稳定，螺母材料ZCuAl10Fe3（属于青铜类）的许用应力取为许用弯曲应力[σb]=60MPa，许用剪应力[τ]=40MPa。4）根据螺旋和螺母的主要失效形式，应该进行哪些计算？耐磨性计算根据课本表2-39及其注解，对于淬火钢-青铜的螺杆-螺母

材料，由于压力机采取整体螺母，高径比φ=1.2～2.5，许

用压力值可提高20%，许用压力[p]取为12～15.6MPa，

摩擦系数f在起动过程中为0.08，在运转过程中为0.06。强度计算

螺杆强度

螺母螺纹牙强度受压螺杆的稳定性计算5）一般螺旋的旋合圈数Z10，为什么？因为旋合各圈受力不均，如果圈数过多，会导致部分圈实际没有受力，受力圈数不超过10圈，因此只需要使Z10。6）螺旋传动中的高径比如何选取？压力机采取整体螺母，高径比φ=1.2～2.5。7）你设计的螺旋传动是否需要自锁？为什么？自锁如何

判断？该压力机的螺旋传动需要自锁，因为压力机的载荷大，需要满足松手后装置可以自锁的条件，否则可能伤害到使用者。自锁性能验核公式为：=4.735°8）你设计的螺旋传动