机械设计基础电子教案 正式

机械设计基础电子教教学目标(一)能力目标1.解本课程的内容、性质和任务2.掌握学习本课程的方法(二)知识目标1.了解机器的组成及其特征2.熟悉机构、构件、零件、部件的概念及其区别教学内容1.机械设计基础研究的对象2.本课程的作用3.机械设计的基本要求和一般过程教学的重点与难点(一)重点本课程的研究对象、内容。(二)难点机构、构件、零件、部件的概念及其区别。教学方法与手段采用动画演示，注重启发引导式教学。一、机器的组成及特性(一)机器的组成及其特征以内燃机为例…内燃机是将燃气燃烧时的热能转化为机械能的机内燃机由三部分组成：连杆机构、齿轮机构、凸轮机构。(二)机构、构件、零件机构是用来传递运动和力，有一个构件为机架，用运动副连接起来的构件系统。一台机器可以由一个机构，也可以由多个机构组常用机构：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构等。构件是指瓶构的运动单充体。如键、齿轮、螺栓构件可能是一个零件众也可能是由若干个零件组合的刚性体。如内燃机连杆就是由连杆体、连杆盖、螺母和螺栓等零件组成的构件，因为组合成连杆的各零件之间没有相对运动。3、零件及其分类机械零件是指机器的制造单元体。机械零件又分通用零件和专用零件。通用零件是指各种机器普遍用到的零件，如螺栓、螺母、键、销等；专用零件是指某种机器才用到的零件，如内燃机二、本课程的内容、性质和任务1、本课程的性质专业基础课2、本课程的研究对象常用机构和通用零件3、本课程的研究内容4、本课程的任务1.机械设计基础研究的对象2.本课程的作用3.机械设计的基本要求和一般过程1、何谓机器，何谓机构?它们有什么区别与联系?…2、参照内燃机的机构分析，说明它是由哪些机第二讲摩擦、磨损及润滑概述教学目标(一)能力目标1.会分析摩擦副类型，会选择润滑方式及润滑剂类型2.会选择密封方式(二)知识目标1.掌握摩擦副分类及基本性质、磨损过程及润滑的类型及润滑剂类型2.掌握密封方式的选择教学内容1.摩擦与磨损2.润滑3.密封方法及装置教学的重点与难点(一)重点1.润滑方式及润滑剂类型的选择。2.密封方法的确定。(二)难点密封方法的确定。教学方法与手段应用工程实例讲解，总结归纳式教学。一、摩擦与磨损摩擦：两接触的物体在接触表面间相对运动或有相对运动趋势时产生阻碍其发生相对运动的现象叫摩擦磨损：由于摩擦引起的摩擦能耗和导致表面材料的不断损耗或转移，即形成磨损。使零件的表面形状与尺寸遭到缓慢而连续破坏→精度、可靠性↓效率!润滑：减少摩擦、降低磨损的一种有效手段。1干摩擦2液体摩擦3混合摩擦1磨合磨损过程：2稳定磨损阶段：1磨粒磨损2粘着磨损3疲劳磨损(点蚀)4腐蚀磨损1润滑油(1)动力粘度n(2)运动粘度v(3)条件粘度(相对粘度):恩氏粘度Et常用滑剂有石墨、二硫化钼、氮化硼、蜡、聚氟乙烯、酚醛树脂、金属及4、气体润滑剂包括空气、氢气、氦气、水蒸汽及液体金属蒸汽。A油润滑装置B脂润滑装置D气体润滑装置小结：1.摩擦与磨损3.密封方法及装置1、按摩擦副表面间的润滑状态，摩擦可分为那几类?各有何特点?2、典型的磨损分哪三个阶段?磨损按机理分哪几种类型?3、润滑油和润滑脂的主要性能指标有哪些?第三讲平面机构的运动简图教学目标(一)能力目标能根据实物绘制机构运动简图1.了解机构组成原理2.理解自由度、运动副、约束的概念及三者的关系教学内容1.运动副及其分类2.平面机构的运动简图教学的重点与难点(一)重点平面机构的运动简图的绘制。绘制简图时构件及运动副的准确表示。教学方法与手段多媒体教学，采用动画演示、实例分析、启发引导的教学方式。1、运动副运动副：两构件直接接触并能保持一定形式的相对运动的联接称为运动两构件通过面接触组成的运动副称为低副。平面低副可分为转动b)2、自由度和运动副的约束平面内自由的构件，有3个自由度，而空间内自由的构件，有6个自由两个以上的构件以运动副联接而构成的系统称(1)参与形成两个运动副的构件11b)2小结：2.平面机构的运动简图b)…1、平面机构中若引入一个高副将带入()个约束，而引入一个低副将带入()个约束。约束数与自由度数的关系是()。2、两个做平面平行运动的构件之间为()接触的运动副称为低副；而为第四讲平面机构自由度(一)能力目标熟练掌握机构自由度计算，并能准确判断机构运动是否确定能准确识别出机构中存在的复合铰链、局部自由度和虚约束，并做出正确处理(一)重点机构中复合铰链、局部自由度和虚约束的判断。教学方法与手段1、平面机构的自由度…机构的自由度：机构中各构件相对于机架所具有的独立运动的数目。若某机构由N个构件组成，除去机架，机构中共有n=N-1个活动件。构件在连接之前，全部活动件共有3n个自由度。而在联接后，构件的自由度由于运动副的约束而减少。设在机构中有P个低副，P,个高副，则该机构全部运动副的约束数目共有2P+P,个。则机构自由度2、机构具有确定相对运动的条件机构具有确定运动的条件：原动件数目W应等于机构的自由度F。即原动件数<自由度数，机构无确定运动原动件数>自由度数，机构在薄弱处损坏3、计算机构自由度时应注意的事项定义：若两个以上的构件在同一处组成几个转动副，且各转动副轴线重合，则称该处联接为复合铰链。计算自由度时，若复合铰链由m个构件组成，则联接处有(m—1)个转动百山2、局部自由度定义：机构中某些构件所具有的不影响其余构件运动的自由度，称为局部计算机构自由度时，应将局部自由度除去不计。小结：平面机构的自由度的计算作业与思考：……A.具有确定的相对运动B.只能作有限的相对运动C.运动不能确定D.不能运动2、机构具有确定运动的条件是什么?第五讲平面四杆机构(一)(一)能力目标。能准确判断具体实例属于哪种平面四杆机构类型熟悉平面四杆机构的基本型式、应用及其演化教学内容2.平面连杆机构基本类型(一)重点…多媒体教学，采用动画展示平面连杆机构的运动特点，注重启发学生理论由四个构件用铰链连接而成的机构称为铰链四杆机构。如图所示，机构中固定不动的构件AD称为机架，与机架相连的构件AB和CD称为连架杆。如果连架杆能绕轴线铰链四杆机构可按有无曲柄、摇杆，分为以下三种基本型式。雷达天线俯仰角调整机构定义：铰链四杆机构中，若两连架杆均为曲惯性筛定义：铰链四杆机构中，若两连架杆均为摇杆时，此机构称为双摇杆机三、平面四杆机构的演化……2、导杆机构3、摇块机构和定块机构(1)摇块机构(2)定块机构4、偏心轮机构小结：2.平面连杆机构基本类型1、铰链四杆机构有那几种基本型式?各有什么特点?2、铰链四杆机构可以通过那几种方式演变成其它型式的四杆机构?试说明曲柄摇块机构是如何演化而来的?第六讲平面四杆机构(二)(一)能力目标理解平面四杆机构工作特性的工程应用。理解平面四杆机构的几个工作特性教学内容平面连杆机构几个工作特性教学的重点与难点(一)重点平面四杆机构的工作特性。急回特性、死点位置。利用动画辅助理解急回特性、死点位置概念，工程案例展示其应用。1、铰链四杆机构有曲柄的条件在铰链四杆机构中，曲柄存在的条件为：(1)曲柄为最短构件，又称最短构件条件；(2)最短构件与最长构件长度之和小于或等于其他两构件长度之和，又称构件长度和条件。…3、急回特性K的大小表示急回的程度。铰链四杆机构有无急回运动特性取决于该机构有无极位夹角θ,θ角越大，急回运动特性也越显著。小结：平面连杆机构几个工作特性作业与思考：1、双搖杆机构的四个构件长度应满足什么条件?2、曲柄存在的条件是什么?…3、什么是连杆机构的压力角、传动角?它们的大小对连杆机构的工作有什么影响?偏置曲柄滑块机构的最小传动角ymin发生在什么位置?4、铰链四杆机构中有可能存在死点位置的机构有哪些?它们存在死点位置的条件是什么?试举出一些克服死点位置的措施和利用死点位置的实例。第七讲凸轮机构教学目标(一)能力目标1.掌握不同场合下凸轮机构从动件常用运动规律的应用2.能够绘制位移线图1.了解凸轮机构的组成、特点、分类及应用2.掌握从动件的常用运动规律；了解其冲击特性及应用教学内容1.凸轮机构的组成、特点、分类及应用2.从动件的常用运动规律及选择教学的重点与难点(一)重点凸轮机构的从动件的常用运动规律。立体凸轮机构运动的实现。教学方法与手段…利用动画演示机构运动，工程应用案例展示1、凸轮机构的应用凸轮机构的组成：凸轮、从动件和机架—高副机构。凸轮是凸轮机构的主(1)尖顶从动件这种从动件结构简单，尖顶能与复杂的凸轮轮廓保持接触，因而能实现预期的运动规律。但由于尖顶容易磨损，所以只适用于载荷较(2)滚子从动件由于接触处是滚动摩擦，不易磨损，因此是一种最常用的用于高速重载的凸轮机构中。它的缺点是不能用于具有内凹轮廓的凸轮机构。2、常用的从动件运动规律小结：1.凸轮机构的组成、特点、分类及应用2.从动件的常用运动规律及选择1、凸轮机构的类型有哪些?在选择凸轮机构类型时应考虑哪些因素?2、用反转法设计盘形凸轮的廓线时，应注意哪些问题?移动从动件盘形凸轮机构和摆动从动件盘形凸轮机构的设计方法各有什么特点?3、何谓凸轮的偏距圆?第八讲其它常用机构简介(一)能力目标…掌握棘轮机构、槽轮机构、凸轮式间歇运动机构、不完全齿轮机构在工程实际中的应用1.掌握棘轮机构、槽轮机构的工作原理、运动特点、功能和适用场合2.了解凸轮式间歇运动机构、不完全齿轮机构的工作原理、特点、功能及适用场合教学内容2.槽轮机构3.不完全齿轮机构教学的重点与难点棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构的组成、工作原理及应用。棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构的组成、工作原理及应用。教学方法与手段利用动画演示棘轮机构和槽轮机构的工作原理和特点。1、棘轮机构的工作原理1.摩擦棘轮(无声棘轮)2、棘轮转角的调节1、调节摇杆摆动角度的大小，控制棘轮的转角2.用遮板调节棘轮转角3、棘轮机构的特点与应用 1—4个槽的槽轮机构：构件1转一周，槽轮转4周。1—4个槽的槽轮机构：构件1转一周，槽轮转4周。工作原理：构件1→连续转动；构件2(槽轮)→时而转动，时而静止。当构件1的圆销A尚未进入槽轮的径向槽时，槽轮的内凹锁住弧被构件1的外凸圆弧卡住，槽轮静止不动。当构件1的圆销A开始进入槽轮径向槽的位置，锁住弧被松开，圆销驱使槽轮传动。当圆销开始脱出径向槽时，槽轮的另一内凹锁住弧又被构件1的外凸圆弧卡住，槽轮静止不动。6个槽的槽轮机构：构件1转一周，槽轮!2、槽轮机构的类型、特点及应用1、平面槽轮机构。2、空间槽轮机构3、槽轮槽数Z和拨盘圆柱销数k的选择运动系数(t):槽轮每次运动的时间tm对主动构件回转一周的时间t之或2。1、不安全齿轮机构1、不完全齿轮机构的工作原理和类型小结：作业与思考：1、棘轮机构有几种类型，它们分别有什么特点，适用于什么场合?2、牛头刨床工作台横向进给机构为什么要选用双向式棘轮机构?第九讲螺纹联接(一)能力目标1.熟悉螺纹的类型、主要参数、特点及应用2.螺纹联接的预紧和防松教学的重点与难点(一)重点螺纹联接的主要类型及应用场合。各种螺纹连接的画法、螺纹联接的防松。多媒体教学，结合机械制图、联系工程实际。一、螺纹连接的基本知识联接：在机器中，将两个或两个以上的零件联成一体的结构。机械动连接：机器工作时，被联接零件间有相对运动的联接。机械静连接：机器工作时，被联接零件间没有相对运动的联接。机械静连接又分为可拆联接和不可拆联接。可拆联接：不须毁坏联接中的任何一个零件就可以拆开的联接。如键联不可拆联接：至少必须毁坏联接中的某一部分才可以拆开的联接。如铆钉连接、焊接等。常用螺纹的类型主要有普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹。前两种主要用于联接，后三种主要用于传动。2、螺纹的主要参数……3、常用螺纹的特点及应用接的三角螺纹又有普通螺纹、英制螺纹以及5、标准螺纹联接件二螺纹联接的预紧和防松1、螺纹联接的预紧预紧的目的：为了提高联接的可靠性、紧密性和防松能力。2、机械防松：开槽螺母与开口销，圆螺母与止动垫圈，弹簧垫片，轴用带3、永久防松：端铆、冲点(破坏螺纹)、点焊小结：1.螺纹联接的基本知识2.螺纹联接的预紧和防松1.简述螺纹连接的主要类型、特点及应用2.螺纹联接的预紧和防松方法是什么?第十讲单个螺栓连接(一)能力目标2.螺栓组连接的设计2.掌握单个螺栓连接的受力分析3.螺栓组连接的受力分析和结构设计2.螺栓组联接的结构设计教学的重点与难点(一)重点掌握单个螺栓连接的强度计算。螺栓组连接的受力分析和结构设计。教学方法与手段一、单个螺栓连接的强度计算1、松螺栓连接特点：只能用普通螺栓，有间隙，外载沿螺栓轴线，螺栓杆受P拉伸作螺栓工作载荷为：F=P(1)只受预紧力的紧螺栓连接(2)受横向载荷的紧螺栓联接(3)承受轴向静载荷的紧螺栓连接 二螺栓组联接的设计与受力分析1、螺栓组的结构设计2、螺栓组联接的受力分析1、受轴向载荷螺栓组联接，如汽缸螺栓特点：只能用普通螺栓，有间隙，外载/螺栓轴线，螺栓杆受P拉伸作用。P——轴向外载；Z——螺栓系数2、受横向载荷的螺栓组联接特点：普通螺栓，铰制孔用螺栓皆可用，外载⊥螺栓轴线、防滑铰制孔螺栓——受横向载荷剪切、挤压作用。3、受横向扭矩螺栓组联接普通螺栓联接取联接板为受力对象，由静平衡条件2T=0则各个螺栓所需的预紧力为：4、受倾覆(纵向)力矩螺栓组联接取板为受力对象：由静平衡条件：ZM。。=0设单个螺栓工作载荷为F同理由变形协调条件：代入(a)式得：小结：第十一讲螺栓组连接(一)能力目标(一)重点一般条件下，螺纹连接件的常用材料为低碳钢和中碳钢，如Q215、Q235、15、35和45钢，受冲击、振动和变载荷作用的螺纹连接件可采用合金钢，如求时采用1Crl3、2Cr!3、CrNi2等。螺纹连接件的常用材料的力学性能见表7螺纹连接的许用应力见表7-8。a)悬置螺母强度140%(母也受拉，与螺栓变形协调，使载荷分布圪匀)b)环槽螺母强度130%(螺母接近支承面处受拉c)内斜螺母——强度个20%(接触圈减少e)不同材料匹配——强度140%3、减小应力集中螺纹牙根、收尾、螺栓头部与螺栓杆的过渡处等均可能产生应力集中。1)加大过渡处圆角2)改用退刀槽120~40%(螺纹收尾处)3)卸载槽4)卸载过渡结构。4、采用合理的制造工艺1)用挤压法(滚压法)制造螺栓，疲劳强度↑30~40%2)冷作硬化，表层有残余应力(压)、氰化、氮化、喷丸等。可提高疲劳强度3)热处理后再进行滚压螺纹，效果更佳，强度↑70~100%,此法具有优质、高产、低消耗功能。4)控制单个螺距误差和螺距累积误差。螺旋传动是利用由螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的，主要用于将回转运动转变为直线运动，同时传递运动和动力的场合。1、螺旋传动的类型1)传力螺旋——举重器、千斤顶、加压螺旋。特点：低速、间歇工作，传递轴向力大、自锁2)传导螺旋——机床进给汇杠—传递运动和动力，特点：速度高、连续工作、精度高3)调整螺旋——机床、仪器及测试装置中的微调螺旋。其特点是受力较小且不经常转动按摩擦副的性质分：1)滑动螺旋：构造简单、传动比大，承载能力高，加工方便、传动平稳、工作可靠、易于自锁。2)滚动螺旋传动——摩擦性质为滚动摩擦。滚动螺旋传动是在具有圆弧形螺旋槽的螺杆和螺母之间连续装填若干滚动体(多用钢球),当传动工作时，滚动体沿螺纹滚道滚动并形成循环。按循环方式有：内循环、外循环，滚动螺旋两种。3)静压螺旋——液体摩擦，靠外部液压系统提高压力油，压力油进入螺杆与螺母螺纹间的油缸，促使螺杆、螺母、螺纹牙间产生压力油膜而分隔开。7.7.2螺旋传动的结构及材料1、螺母结构(1)整体螺母(2)组合螺母(3)对开螺母2、螺杆结构3、材料螺杆材料的选用原则：(1)高精度传动时多选碳素工具钢。(2)需要较采用65Mn钢。(3)一般情况下采用45、50钢。小结：2.提高螺栓联接强度的措施3.滑动螺旋传动简介螺纹联接的预紧和防松1、螺栓组联接受力分析中，联接受什么载荷?采用什么螺栓时，螺栓只受预紧力F'?联接受何种载荷时，螺栓同时受到预紧力F'和工作载荷F?2、螺栓和被联接件的刚度对螺栓的总拉力F。有何影响?采用什么措施可以减小螺栓的刚度和提高被联接件的刚性?3、联接螺纹都是自锁的，为何螺纹联接中大多数联接仍采用防松措施?说第十二讲带传动(一)能力目标1.掌握带传动的受力、应力分析2.能区别弹性滑动与打滑2.掌握带传动的应力分布规律1.带传动的工作原理、类型、特点及应用2.V带和带轮3.带传动的工作情况分析(一)重点带传动工作原理、受力分析、带的应力分布图。利用动画演示弹性滑动、应力分布，实物图片展示带传动的应用场合。1、带传动的类型3、带传动的形式见表8-1。V带有普通V带、窄V带、联组V带、齿形Vb)b)…(1)拉应力°、MPaMPa3、带传动的弹性滑动和传动比弹性滑动是由于带是挠性件，摩擦力引发的拉力差使带产生弹性变形不同而引起，是带传动所固有的，是不可避免的，是正常工作中允许的。而打滑是过载引起的，是失效形式之一，是正常工作所不允许的。是可以避免也是应该打滑的影响：使带剧烈磨损，转速急剧下降，不能传递T,不能正常工小结：1.带传动的工作原理、类型、特点及应用2.V带和带轮3.带传动的工作情况分析1、带传动的主要类型有哪些?各有何特点?2、什么是有效拉力?什么是初拉力?3、小带轮包角对带传动有何影响?4、带传动的弹性滑动和打滑的区别?第十三讲V带设计及带的张紧(一)能力目标掌握V带设计方法1.V带设计的参数确定、计算2.了解带的张紧与维护特点教学内容1.普通V带传动的设计计算2.带传动的张紧和维护教学的重点与难点(一)重点V带传动的设计方法和注意事项。采用多媒体，结合实际。1、带传动的失效形式和设计准则带传动的失效形式：带与带轮之间的磨损、打滑和疲劳破坏。带传动的设计准则：保证带在工作时不打滑，同时具有一定的疲劳强度和…实际工作条件下，单根V带所传递的功率[P],已知：P,n,n,或i传动布置要求(中心距a)工作条件(a、轴压力Q等。设计功率P=kP根据p,和n由图8.12选取带的型号普通V带选型阴d≥d见表8.6。 d,宜取标准值，见表8.33.验算带速对普通V带4.初定中心距l由表8.4选取近似的d实际中心距5.小带轮包角6.确定V带根数k7.单根V带的预紧力8.带作用在轴上的压力例题8.1设计某鼓风机用普通V带传动。已知：异步电机额定功率P=解：1.选定普通V带型号=10.63mm在5~25m/s范围内，合适4.初定中心距a由表8.47选取近似的d=4000mm。实际中心距6.确定V带根数9.带轮的结构设计二、带传动的张紧和维护1、带传动的张紧(1)定期张紧(2)自动张紧轮方式小结：1.普通V带传动的设计计算2.带传动的张紧和维护1、带传动的失效形式和设计准则是什么?2、如何对带传动进行张紧与维护?第十四讲链传动(一)能力目标掌握滚子链传动设计计算、熟悉链传动的运动特性(速度的不均匀性及动载荷)及应用1.了解链传动的类型、特点和应用2.链传动的布置与润滑3掌握滚子链传动的失效形式教学内容1.传动链的结构及标准2.链传动的运动特性3.滚子链传动的设计计算4.链传动的布置、张紧与润滑教学的重点与难点(一)重点滚子链传动的失效形式和设计计算。滚子链传动的设计计算中参数的确定。教学方法与手段多媒体演示，结合实例分析。(aa,ab,cd,bc)一直线啮合。其磨损、接二、传动链的结构及标准套筒与内链板、销轴与外链板分别用过盈配合(压配);套筒与销轴、滚2、滚子链的标准结构：1)整体式2)孔板式3)组合式材料：主要要求：1)足够的强度；2)足够的耐磨性；3)耐冲击。常用材料：普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金三、链传动的运动特性平均传动比结论：链节在运动中，作忽上忽下、忽快忽慢的速度变化。造成链运动速度的不均匀，不恒定作有规律的周期性波动。瞬时传动比四、滚子链传动的设计计算滑方式等。五链传动的布置、张紧与润滑 2、链传动的张紧其目的不取决于工作能力，而会由垂度大小决定方法：①移动轮系，以增大中心距a,如a不能调时；②也可用张紧轮——注意张紧轮应在靠近主动轮的从动边上。不带齿者可用夹布胶木制成。宽度润滑有利于缓冲、减小摩擦、降低磨损，润滑良好否对承载能力与寿命大有影响。小结：2.链传动的运动特性3.滚子链传动的设计计算思考题：1、链传动和带传动相比有哪些优缺点?2、影响链传动速度不均匀性的主要参数是什么?为什么?3、链传动的主要失效形式有哪些?第十五讲齿轮(一)教学目标(一)能力目标2.能根据齿轮的参数计算其几何尺寸(二)知识目标1.了解齿轮传动的类型、特点及应用3.掌握渐开线齿轮的基本参数及几何尺寸的计算2.渐开线齿轮的齿廓及传动比3.渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数及几何尺寸的计算采用多媒体教学(加动画演示),结合教具，提高学生的学习兴趣。一、齿轮传动的特点及基本类型1、齿轮传动的特点2、齿轮传动的类型齿轮传动齿轮传动空间齿轮传动直齿圆柱齿轮传动外啮合直齿斜齿斜齿曲线齿蜗杆涡轮准双曲面齿轮齿轮传动最基本的要求是传动平稳、传动比保持恒定不变，同时要使传动二、渐开线齿轮的齿廓及传动比2、渐开线的性质4、渐开线齿廓的啮合特点 精品资料啮合线、公法线、两基圆的内公切线、正压力的作用线四线合一。三、渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数及几何尺寸的计算齿厚：任意直径d的圆周上，轮齿两侧齿廓之间的弧长，用s表示；kπd=PZ或2、标准直齿圆柱齿轮的主要参数及几何尺寸的计算 小结：3、渐开线齿轮的基本参数及几何尺寸的计算。作业与思考：1、渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数有哪几个?哪些是有标准的，其标准值为多少?为什么这些参数为基本参数?2、一个渐开线齿轮任意圆上的模数是否都一样?通常我们说齿轮的模数指的是什么?3、齿距、法向齿距和基圆齿距是怎样定义的?它们之间有什么关系?4、渐开线的形状取决于什么?若两个渐开线齿轮的模数和齿数分别相等，但压力角不同,它们齿廓渐开线形状是否相同?第十六讲齿轮(二)教学目标(一)能力目标1.能判断一对齿轮是否正确啮合及传动是否连续2.熟悉渐开线齿轮的切齿方法(二)知识目标1.理解直齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件及连续传动条件2.掌握直齿轮不产生根切的最小齿数教学内容2.渐开线标准齿轮的切齿原理3.渐开线齿廓的根切与标准外啮合齿轮的最小齿数重点：直齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件及连续传动条件。采用多媒体教学(加动画演示),讲授时联系实际。1、渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件1)两齿轮的模数必须相等2)两齿轮分度圆上的压力角必须相等 精品资料1)标准实现无侧隙啮合)2)非标准安装齿轮的切齿方法就其原理来说可概括为仿形法和展成法两种。1、仿形法三、渐开线齿廓的根切与标准外啮合齿轮的最小齿数1、根切现象2、最小齿数2、最小变位系数3、变位齿轮的几何尺寸和传动的类型变位齿轮的几何尺寸计算见表10.7。2、变位齿轮传动的类型(1)零传动若一对齿轮的变位系数之和为零(x+x=0),称零传动。(2)正传动若一对齿轮的变位系数之和大于零(x+x>0),称正传动。适用于实际中心距大于标准中心距的情况，即a'>a。(3)负传动若一对齿轮的变位系数之和小于零(x+x<0=,称负传动。第十七讲齿轮(四)教学目标(一)能力目标1.能根据工作条件判断齿轮传动的失效形式及建立设计准则，并进行设计计算2.会选择合适的齿轮材料(二)知识目标1.熟悉齿轮传动的失效形式及建立设计准则2.掌握齿轮传动的受力分析及强度计算教学内容1.齿轮传动的失效形式及计算准则2.齿轮材料及热处理3.直齿圆柱齿轮传动的强度计算4.渐开线标准斜齿圆柱齿轮传动重点：齿轮传动的强度计算。一、齿轮传动的失效形式和设计准则齿轮传动：开式传动、闭式传动、半开式传动1)疲劳折断轮齿是受一脉冲交变应力，在轮齿根部的过渡圆角处发生疲2)过载折断短时过载或强烈冲击。2、疲劳点蚀避免措施：采用有添加剂的抗胶合润滑油；提高齿面硬度和降低粗糙度；3.硬齿面闭式齿轮或铸铁齿轮传动主要失效形式是轮齿折断。设计准则：按齿根弯曲强度计算，并验算齿面接触强度。二、齿轮的常用材料及许用应力材料要求：齿面硬，齿芯韧、良好的加工工艺性及热处理性能。2、齿轮的常用材料及热处理是制造齿轮的主要材料，一般采用含碳量为0.1%—0.6%的碳素钢或合金通常用于尺寸较大(一般d>400～600m)、一般用于尺寸较大而低速的齿轮，并多采用优质铸铁(如灰铁HT300、球铁QT450—5等)铸造。4、非金属材料常用的热处理工艺有：调质、正火(软齿面);表面淬火、渗碳淬火、渗氮(硬齿面)许用接触力按下式计算许用弯曲应力可按下式计算许用弯曲应力三、渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算法向压力：齿轮啮合传动时，若忽略轮齿间的摩擦，则轮齿间存在着沿着法线方向的作用力，称为法向压力，用Fn表示，又称名义载荷。轮齿的弯曲强度校核公式为将齿宽系数1代入上式，得弯曲强度的设计公式为四、平行轴斜齿圆柱齿轮传动力的大小：力的方向：第十八讲(齿轮五)教学目标(一)能力目标能进行齿轮传动设计计算(二)知识目标直齿圆锥齿轮传动曲齿圆锥齿轮传动 精品资料其它尺寸见表10.16。4、直齿锥齿轮的强度计算(1)齿根弯曲疲劳强度弯曲强度校核公式：设计公式(mm)→取标准值(2)齿面接触疲劳强度计算齿面接触疲劳强度校核公式二、齿轮的结构设计及齿轮传动的润滑和效率当齿轮顶圆直径da>500mm时，可制成铸造轮辐式结构。这种结构的齿轮常用铸钢或铸铁制造。润滑的作用：减少摩擦和磨损，降低噪声帮助散热和减少锈蚀等。v≤12m/s时，通常采用浸油(油浴或油池)润滑人工定期加油润滑3、齿轮传动的效率…… 二、标准齿轮传动的设计计算1、传动比i单级传动i<8;双级传动8<i<40;多级传动i>40。3、齿宽系数精度等级1,2,3,…5,6,7,8,9,10,11,12齿轮传动的计算步骤与传动方式和齿面硬度有关。1、闭式齿轮传动2、开式齿轮传动小结：1.齿轮的设计计算2.锥齿轮思考题：2)哪两个齿轮能正确啮合?3)哪两个齿轮能用同一把滚刀制造?这两个齿轮能否改成用同一把铣刀加工?第十九讲蜗杆传动(一)(一)能力目标2.掌握蜗杆传动的失效形式和设计准则(二)知识目标1.了解蜗杆传动特点、类型及主要参数3.掌握蜗杆传动的失效形式和设计准则2.蜗杆传动的失效形式、材料和结构3.普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算采用多媒体教学(动画演示运动),结合教具，提高学生的学习兴趣。2、蜗杆传动的特点二、蜗杆传动的主要参数和几何尺寸的计算1、蜗杆传动的主要参数及其选择2、蜗杆传动的几何尺寸计算有齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合和轮齿折断。2、设计准则1、开式传动2、闭式传动四、蜗杆和蜗轮的材料和结构 蜗杆多用碳钢或合金钢制造，如40、45、40Cr等。经热处理可提高齿面硬40、45,调质HBS220~30C低速，不太重要载蜗轮常用铸锡青铜ZQSn10-1、ZQSn6-6-3和铝铁青铜ZQA19-4;低速和不铸铸青铜(ZCuSn10P1,ZCuSn5P65Zn5)VS≥3m/s时，减摩性好，抗胶铸铝铁青铜(ZcuAll0Fe3)——VS≤4m/s,减摩性、抗胶合性稍差，但强度高，价兼铸铁：灰~;球墨~VS≤2m/s,要进行时效处理、防止变形。(1)无退刀槽，铣刀铣制；(2)有退刀槽，车刀车、或铣(1)齿圈式——齿圈与轮芯一般用H7/rb配合装配，并在配合面接缝上，加装4～6个紧定螺钉。(2)螺栓联接式——用于尺寸较大蜗轮，装拆较方便。(3)整体浇铸式——用于整体蜗轮和尺寸小的青铜蜗轮(4)拼铸式——铸铁轮芯上浇铸青铜齿圈，然后切齿小结：作业与思考：1、确定蜗杆头数Z1和蜗轮的齿数²₂要考虑哪些问题?2、何谓蜗杆蜗轮机构的中间平面?在中间平面内，蜗杆蜗轮传动相当于什么传动?第二十讲蜗杆传动(二)(一)能力目标2.会选择蜗杆传动的润滑方式(二)知识目标掌握蜗轮强度计算方法及蜗杆传动的热平衡计算方法3.蜗杆传动的润滑及热平衡计算教学的重点与难点重点：蜗杆传动的受力分析。难点：蜗杆传动的强度计算。教学方法与手段采用多媒体教学(加动画演示),结合教具，提高学生的学习兴趣。一、蜗杆传动的强度计算2、蜗轮齿面接触疲劳强度计算设计公式3、蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算弯曲疲劳强度校核公式：及变位系数X高速(V大)——喷油润滑；低速(V小)——泄池润滑1/3蜗轮外径——上置式蜗杆，润滑较差，但搅油损失小i个蜗杆齿高——下(侧)置式蜗杆，润滑较好，但搅油损失大蜗杆传动效率较低，摩擦发热较大，温升较高，过高的温度使润滑油稀释，粘度下降，啮合时从齿面间被稀释，会加剧磨损和胶小结：作业与思考：根据图中给定的蜗轮或蜗杆的旋向和转向，第二十一讲轮系(一)(一)能力目标能计算定轴轮系的传动比及齿轮的转速，并会判断其转向(二)知识目标2.掌握定轴轮系传动比的计算及转向判断教学的重点与难点难点：定轴轮系的转向判别。采用多媒体教学(加动画演示),讲授时联系实际，便于学生接受。平面定轴轮系空间定轴轮系分类：按轮系中各齿轮轴线是否相互平行，可分为和；按轮系运转时齿轮在运转过程中，各轮几何轴线的位置相对于机架是固定不动的轮系称为定轴轮系。定轴轮系又可分为平面定轴轮系和空间定轴轮系。1、平面定轴轮系传动比的计算若A输入轴B——输出轴，则轮系传动比为4惰轮：不改变传动比的大小，但改变轮系的转向结论：平面定轴轮系传动比等于组成轮系的各对齿轮传动比的连乘积，也等于从动轮齿数的连乘积与主动轮齿数连乘积之比。首末两轮的转向，取决于齿轮系中外啮合齿轮的对数。通式： 精品资料例12.1图中，设蜗杆1为右旋，转向如图所示，²2=2,²₂=40n=1000r/min求内齿轮5的转速",和转向。蜗杆轴的转向n,是给定的，按传动系统路线依次用箭头标出各级传动的转向，最后获得"₃的转向。小结：作业与思考：1、什么是惰轮?它在轮系中起什么作用?2、在定轴轮系中，如何来确定首、末两轮转向间的关系?3、定轴轮系与行星轮系的主要区别是什么?4、轮系中各齿轮的转向如何确定?第二十二讲轮系(二)教学目标(一)能力目标1.能正确计算行星轮系和复合轮系的传动比。2.熟悉轮系的应用。(二)知识目标1.掌握转化机构法求行星轮系的传动比。2.掌握混合轮系传动比的计算。3.熟悉轮系的应用。教学内容1.周转轮系的传动比2.混合轮系的传动比重点：行星轮系、混合轮系传动比的计算。难点：转化机构法求轮系的传动比。采用多媒体教学，联系实际讲授，提高学生的学习兴趣。则称为行星轮系。如图所示的轮系中，齿轮2除绕自身轴线回转外，还随同构件H一起绕系杆，齿轮1、3称为太阳轮。行星轮系的组成：行星轮、行星架(系杆)、太阳轮复合轮系：既含有定轴轮系又含有行星轮系，或是包含由几个基本行星轮系的复合轮系。复合轮系传动比的计算：先将混合轮系分解成行星轮系和定轴轮系，然后2、行星轮系和复合轮系的应用三、其他新型齿轮传动装置简介摆线针轮行星传动的工作原理、输出机构与渐开线少齿差行星传动基本相同，其结构上的差别在于行星轮2改为延长外摆线的等距曲线作齿廓称为摆线轮；用针棒代替中心轮1的轮齿，称为针轮。具有减速比大(一般可达iHV=9～115,多级可获得更大的减速比),结构紧凑、传动效率高(一般可达90%～94%左右)、传动平稳等优点。此外，还有无齿顶相碰和齿廓谐波齿轮传动由三个基本构件组成：谐波发生器、刚轮、柔轮。(2)蜗杆减速器：主要有圆柱蜗杆减速器、圆弧齿蜗杆减速器、锥蜗杆减速器和蜗杆(3)行星减速器：主要有渐开线行星齿轮减速器、摆线针轮减速器和谐波齿轮减速器…… 小结：2、混合轮系传动比的计算。作业与思考：2、摆线针轮行星传动中，针轮与摆线轮的齿数差为多少?3、谐波齿轮减速器与摆线针轮减速器相比有何特点?第二十三讲轴教学目标(一)能力目标2.能合理地进行轴的结构设计。(二)知识目标教学内容1.轴的分类、材料及热处理2.轴的结构设计3.轴的设计计算教学方法与手段采用多媒体教学(加动画演示),结合教具，提高学生的学习兴趣按轴线形状分：(1)光轴作传动轴(应力集中小)(2)阶梯轴优点：1)便于轴上零件定位；2)便于实现等强度另外还有空心轴(机床主轴)和钢丝软轴(挠性轴)它可将运动灵活二轴的结构设计轴上4、各轴段的直径和长度的确定三、轴的强度计算1、轴的扭转强度计算圆轴扭转的强度条件为由上式可得轴的直径计算公式：式中A—计算常数，与轴的材料和承载情况有关上式计算求得的轴颈，对有一个键槽的轴段应增大3%,对有两个键槽的轴段应增大7%。2、按弯扭合成强度计算防止轴过大的弹性变莆而影响轴上零件的正常工作，要求控制其受载后的变形量不超过最大允许变形量。2、扭转刚度每米长的扭转角度扭转角P≤[φ]°/m4、轴的振动稳定性及临界转速2、初步确定轴的直径小结：2、轴的结构设计1、轴按功用与所受载荷的不同分哪几种?常见的轴大多属于哪一种?2、轴的结构设计应从哪几个方面考虑?3、轴上零件的周向固定有哪些方法?采用键固定时应注意什么?第二十四讲键(一)能力目标1.熟悉键的类型、能根据不同场合选择合适的键连接(二)知识目标1.了解键的类型、特点及应用 2.普通平键联接尺寸选择及强度校核3.花键联接教学的重点与难点教学方法与手段采用多媒体教学(加动画演示),结合教具，提高学生的学习兴趣。一、轴毂联接主要类型：键联接、花键联接、过盈配合联接及销联接。(一)键联接的类型和应用键可分为平键、半圆键、楔键、切向键等多种类型，且已标准化。1、平键联接平键的两侧面是工作面，与键槽配合，工作时靠键与键槽侧面互相挤压传递扭矩。导键和滑键都用于动联接，即轴与轮毂间有相对轴向移动的联接。导键适用于轴向移动距离不大的场合，如机床变速箱中的滑移齿轮。滑键用于轴上零件在轴上移动距离较大的场合，以免使用长导2、半圆键联接键便，但键槽较深，对轴工作面工作面……00楔键的上、下两面是工作面。仅适用于传动精度要求不高，载荷平稳和低速的场合。楔键分普通楔键和钩头楔键两种。工作面S切向键是由一对具有斜度1:100的楔键组成。切向键的上下两个相互平行的窄面为工作面。适用于对中要求不严，载荷很大，大直径轴的联接。(二)键联接的类型选择和平键的强度验算1、键联接的类型选择2、平键的尺寸选择3、平键联接的强度验算其强度条件为—[]-键联接中挤压强度最低的零件的许用挤压应力(对于动联接则以许用压强[p]代替式中的b|,(N/mm2),查表13.6花键联接由多个键齿构成，键齿沿轴和毂孔的周向均布。齿侧面为工作销联接主要用来固定零件之间的相互位置，也可用于轴和轮或其它零件的圆锥销有1:50的锥度，在受横向力时可以自锁；装配在铰光的销孔中定位销通常不受载荷或受很小的载荷，其尺寸根据经验从标准中选取。承受载荷的销(如承受剪切和挤压等),一般先根据使用和结构要求选择其类型和小结： 1、花键联接定心方法有哪些?2、在齿轮减速器中，为什么低速轴的直径要比高速轴的直径大得多?第二十五讲滚动轴承(一)教学目标(一)能力目标能判断常用滚动轴承的类型；理解其代号的含义；会选用滚动轴承(二)知识目标1.了解滚动轴承的类型、特点，掌握滚动轴承的代号教学内容滚动轴承的类型、代号及选用教学的重点与难点采用多媒体教学(加动画演示),结合教具，提高学生的学习兴趣。轴承的功用：支承轴及轴上的旋转零件，使其回转并保证一定的旋转精二、滚动轴承的组成、类型及特点1、滚动轴承的组成2、滚动轴承的基本类型及特点接触角α:滚动体与外圈内滚道接触点的法线方向与轴承径向平面所夹的滚动轴承按能承受的负荷方向或公称接触角α不同，可分为向心轴承和推力轴承。向心轴承又可以分为径向接触轴承(α=0)和角接触向心轴承(0<α<45)推力轴承又可以分为轴向接触轴承(α=90)和角接触推力轴承(45<α径向接触轴承：只能承受径向载荷，不能承受轴向载荷；角接触向心轴承：既能承受径向载荷，也能承受一定的轴向载荷；轴向接触轴承：只能承受轴向载荷，不能承受径向载荷；角接触推力轴承：既能承受轴向载荷，也能承受一定的径向载荷类型代号由一位(或两位)数字或英文字母表示，其相应的轴承类型参阅设尺寸系列代号由两位数字组成。前一个数字表示向心轴承的宽度或推力轴承的高度；后一个数字表示轴承的外径。直径系列代号为7表示超特轻；8、9表示超轻；0、1表示特轻；2表示轻；3表示中；4表示重；5表示特重；宽度系列代号为0表示窄型；1表示正常；2表示宽；3、4、5、6表示特宽。内径代号由数字组成。当轴承的内径在20～480mm范围内(22、28、32mm除外),用内径的毫米数除以5的商数表示；内径为10,12,15,17mm的轴承内径代号分别为00,01,02,03;内径为22,28,32mm和尺寸等于或大于500m的轴承，其内径代号直接用公称内径毫米数表示，但在与尺寸系列代号之间 NU——表示内圈无档边的圆柱滚子轴承WS、GS——分别为推力圆柱滚子轴承的轴圈和座圈，如WS81107、后置代号反映轴承的结构、公差、游隙及材料的特殊要求等，共8组代内部结构代号——反映同一类轴承的不同内部结构四、滚动轴承类型选择在选择轴承类型时，根据轴承的结构及性能特点，选择合理的类轴承承受载荷的大小、方向和性质是选择轴承类型的主要依2、载荷大小承受较大载荷时，应选用线接触的滚子轴承。3、载荷性质有冲击载荷时宜选用滚子轴承。球轴承比滚子轴承有较高的极限转速，高速或要求旋转精度高时，应优先选用球轴承。高速轻载时，宜选用超轻，特轻或轻系列轴承；低速、重载时，可采用重和特重系列轴承。 3、调心性能轴承内外圈轴线间的偏斜角应控制在极限值之内，否则会增加轴承的附加为便于安装、拆卸和调整轴承间隙，常选用外圈可分离的轴小结3、滚动轴承类型的选用1、滚动轴承的主要类型有哪些?各有什么特点?2、试说明下列各轴承的内径有多大?哪个轴承的公差等级最高?哪个允许的极限转速最高?哪个承受径向载荷能力最大?哪个不能承受径向载荷?3、何谓滚动轴承的基本额定寿命?何谓当量动载荷?如何计算?4、滚动轴承失效的主要形式有哪些?计算准则是什么?第二十六讲滚动轴承(二)教学目标(一)能力目标1.能合理的选择常用滚动轴承(二)知识目标1.掌握滚动轴承的基本额定寿命、基本额定动载荷及寿命计算1.滚动轴承的失效形式及设计准则3.滚动轴承的组合设计采用多媒体教学，结合图片及实物讲授，提高学生的学习兴趣。一、滚动轴承的工作情况分析及计算1、滚动轴承的失效形式1、点蚀2、塑性变形1、基本额定寿命和基本额定动负荷(1)寿命(2)基本额定寿命(3)基本额定动负荷额定动负荷，以Cr表示。定义：将实际载荷转换为作用效果相当并与确定基本额定动载荷的载荷条件相一致的假想载荷，该假想载荷称为当量动载荷P。基本额定静载荷C:取决于正常运转时轴承允许的塑性变形量，即受载最大的滚动体与滚道接触处中心处引起的接触应力达到一定值二、滚动轴承的选择精度高-—→低旧标准BCDEXEG——普通级可省略三、滚动轴承的组合设计目的：保证轴承受力后，其内圈与轴颈、外圈与座孔之间不产生相对圆周方法：轴承内圈与轴颈配合采用基孔制，轴承外圈与轴承座孔配合采用基目的：保证轴上零件受到轴向力作用时，轴和轴承不致产生轴向相对移内圈与轴：3)轴端档圈+紧固螺钉—n较大、A中等5)开口圆锥紧定套+圆螺母和止动垫圈—适于光轴上球面轴承。外圈与座孔：2、轴组件的轴向固定1、双支点单向固定(两端固定式)3、滚动轴承支承的调整精品资料轴承预紧方法：在轴承外圈(或内圈)之间加金属垫片或将外圈(或内圈)磨(一)轴承的润滑2、油润滑(二)轴承的密封①毡圈密封轴承盖上梯形槽内放置矩形剖面细毛毡，适合于V<4~5m/s,轴承脂润滑的密封②橡胶油封(标准件、较常用)·耐油橡胶制唇形密封圈靠弹簧压紧在轴上，唇向外—防灰法，唇向里—防油流失，组合放置—同时起防灰和防油流U型和0型，适合于v<12m/s2、非接触式密封——与轴不直接接触，适合于高速①油沟密封(间隙密封)——轴与盖之间约0.1~0.3mm间隙，盖上车出沟槽，槽内充满润滑脂，结构简单，适于v<5~6m/s②甩油密封轴上开沟槽，将欲外流的油沿径向甩开，再经轴承盖上集油腔及油孔流回轴承；挡油环式甩油盘—利用离心力甩去档油环上的油，让其流回油箱内，以防油冲入轴承内。适于轴承脂润滑。③曲路密封(迷宫密封)——将旋转和固定的密封零件间的间隙制成曲路形式，缝隙间填入润滑脂，加强密封效果——密封效果较好，适于油和脂沟滑3、组合式密封——采用两种以上的密封形式组合在一起，密封的效果较另外，某些标准密封轴承——如单面或双面带防尘盖(-RZ)和密封盖的轴承，由于装配时已填入了润滑脂，∴无需维护或再加密封装置——应用日趋广小结：1、通过查阅手册比较6008,6208,6308,6408轴承的内径d、外径D、宽度B和基本额定动载荷C,并说明尺寸系列代号的意义。2、为什么角接触轴承和调心轴承通常是成对使用?3、在进行滚动轴承组合设计时应考虑哪些问题?第二十七讲滚动轴承(二)(一)能力目标1.会判断滑动轴承的类型；熟悉其主要结构2.会选择滑动轴承的材料及润滑方式(二)知识目标