机械设计总复习市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx

文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第二节第一章 绪论 通用零件包含：齿轮、链传动、带传动、蜗杆传动、螺旋传动；轴、联轴器、离合器；滚动轴承、滑动轴承；螺栓、键、花键、销；铆、焊、胶结构件；弹簧、机架、箱体等。通用零件是本课程主要学习对象，而专用零件设计方法应在相关专业课中学习。第1页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第三节本课程内容、性质与任务 本课程主要内容是：学习机械系统设计基础知识；学习普通尺寸和参数通用零件设计方法。机械设计结果表现形式为：机械工程图、说明书和计算机程序。第2页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。机器组成1第二章 机械设计总论 机器组成 一台完整机器组成大致可包含：原动机部分原动机部分传动部分传动部分执行部分执行部分润滑、显示、照明等辅助系统润滑、显示、照明等辅助系统控制系统控制系统传感器传感器传感器第3页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。机械零件主要失效形式1机械零件主要失效形式（一）整体断裂整体断裂是指零件在载荷作用下，其危险截面应力超出零件强度极限而造成断裂，或在变应力作用下，危险截面发生疲劳断裂。（二）过大残余变形 看成用于零件上应力超出了材料屈服极限，零件将产生残余变形。第4页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。机械零件主要失效形式2（三）零件表面破坏 零件表面破坏主要是腐蚀、磨损和接触疲劳（点蚀）。（四）破坏正常工作条件引发失效 液体摩擦滑动轴承，只有在存在完整润滑油膜时才能正常工作。带传动只有在传递有效圆周力小于临界摩擦力时才能正常工作。第5页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。设计机械零件时应满足基本要求设计机械零件时应满足基本要求q 防止在预定寿命期内失效要求q 结构工艺性要求q 经济性要求q 质量小要求q 可靠性要求应确保零件有足够强度、刚度、寿命。设计结构应便于加工和装配。零件应有合理生产加工和使用维护成本。质量小则可节约材料，质量小则灵活、轻便。应降低零件发生故障可能性（概率）。第6页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。机械零件计算准则1机械零件设计准则 强度准则 刚度准则 寿命准则 振动稳定性准则 可靠性准则：确保零件不发生断裂破坏或过大塑性变形，是最基本设计准则。：确保零件不发生过大弹性变形。：通常与零件疲劳、磨损、腐蚀相关。第7页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。机械零件设计方法机械零件设计方法 理论设计 经验设计 模型试验设计 机械零件设计方法通常分为常规设计方法和当代设计方法两大类。常规设计方法常规设计方法：第8页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。机械零件设计中标准化1机械零件设计中标准化 标准化益处：与设计相关标准:国际标准国家标准行业标准企业标准等如：ISOGB JB、HBQB标准化有利于确保产品质量，减轻设计工作量，便于零部件交换和组织专业化大生产，以降低生产成本。标准化就是要经过对零件尺寸、结构要素、材料性能、设计方法、制图要求等，制订出大家共同恪守标准。第9页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。材料疲劳两种类别第三章 零件强度材料疲劳特征一、交变应力描述s sm平均应力；平均应力；s sa应力幅应力幅s smax最大应力；最大应力；s smin最小应力最小应力r 应力比（循环特征）应力比（循环特征）描述规律性交变应力可有描述规律性交变应力可有5个参数，但其中只有两个参数是独立。个参数，但其中只有两个参数是独立。r=-1对称循环应力对称循环应力r=0脉动循环应力脉动循环应力r=1静应力静应力 第10页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。疲劳曲线材料疲劳特征机械零件疲劳大多发生在机械零件疲劳大多发生在s sN曲曲线线CD段，可用下式描述：段，可用下式描述：D点以后疲劳曲线呈一水平线，点以后疲劳曲线呈一水平线，代表无限寿命区其方程为：代表无限寿命区其方程为：因为ND很大，所以在作疲劳试验时，常要求一个循环次数N0(称为循环基数)，用N0及其相对应疲劳极限r来近似代表ND和 r，于是有：有限寿命区间内循环次数N与疲劳极限srN关系为：式中，sr、N0及m值由材料试验确定。二、二、s sN疲劳曲线疲劳曲线sN疲劳曲线第11页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。极限应力线图材料疲劳特征三、等寿命疲劳曲线（极限应力线图）三、等寿命疲劳曲线（极限应力线图）机械零件材料疲劳特征除用机械零件材料疲劳特征除用s sN曲线表示外曲线表示外，还可用等寿还可用等寿命曲线来描述。该曲线表示了不一样应力比时疲劳极限性。命曲线来描述。该曲线表示了不一样应力比时疲劳极限性。在工程应用中，常将等寿命曲线用直线来近似替换。在工程应用中，常将等寿命曲线用直线来近似替换。用用AC折线折线表示零件材料极限应力线图是其中一个近似方法。表示零件材料极限应力线图是其中一个近似方法。A直线方程为：C直线方程为：y为试件受循环弯曲应力时材料常数，其值由试验及下式决定：对于碳钢，y0.10.2，对于合金钢，y0.20.3。第12页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。机械零件疲劳强度计算1机械零件疲劳强度计算一、零件极限应力线图一、零件极限应力线图 因为零件几何形状改变、尺寸大小、加工质量及强化原因等影响，使因为零件几何形状改变、尺寸大小、加工质量及强化原因等影响，使得零件疲劳极限要小于材料试件疲劳极限。得零件疲劳极限要小于材料试件疲劳极限。以弯曲疲劳极限综合影响系数以弯曲疲劳极限综合影响系数表示材料对称循环弯曲疲劳极限表示材料对称循环弯曲疲劳极限-1与与零件对称循环弯曲疲劳极限零件对称循环弯曲疲劳极限-1e比值，即比值，即 将零件材料极限应力线图将零件材料极限应力线图中直线中直线ADG按百分比向下移，按百分比向下移，成为右图所表示直线成为右图所表示直线ADG，而极，而极限应力曲线限应力曲线 CG部分，因为是部分，因为是按照静应力要求来考虑，故按照静应力要求来考虑，故不须进行修正。这么就得到了零不须进行修正。这么就得到了零件极限应力线图。件极限应力线图。第13页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。机械零件疲劳强度计算2机械零件疲劳强度计算二、单向稳定变应力时疲劳强度计算二、单向稳定变应力时疲劳强度计算进行零件疲劳强度计算时，首先依据零件危险截面上 max 及 min确定平均应力m与应力幅a，然后，在极限应力线图坐标中标示出对应工作应力点M或N。机械零件可能发生经典应力改变规律有以下三种：应力比为常数：r=C 平均应力为常数m=C 最小应力为常数min=C对应疲劳极限应力应是极限应力曲线上某一个点所代表应力。计算安全系数及疲劳强度条件为：第14页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第15页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。摩 擦2第四章 摩 擦一、种滑动摩擦状态.干摩擦干摩擦 是指表面间无任何润滑剂或保护膜纯金属接触时摩擦。.边界摩擦边界摩擦 是指摩擦表面被吸附在表面边界膜开，其摩擦性质取决于边界膜和表面吸附性能时摩擦。第16页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。摩 擦3摩 擦混合摩擦混合摩擦 是指摩擦表面间处于边界摩擦和流体摩擦混合状态。混合摩擦能有效降低摩擦阻力，其摩擦系数比边界摩擦时要小得多。流体摩擦流体摩擦 是指摩擦表面被流体膜隔开，摩擦性质取决于流体内部分子间粘性阻力摩擦。流体摩擦时摩擦系数最小，且不会有磨损产生，是理想摩擦态。边界摩擦和混合摩擦在工程实际中极难区分，常统称为不完全液体摩擦。第17页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。磨 损1在设计或使用机器时，应该力争缩短磨合期，延长稳定磨损期，推迟猛烈磨损到来。一个零件磨损过程大致可分为三个阶段，即：磨合阶段磨合阶段新零件在开始使用时普通处于这一阶段，磨损率较高。稳定磨损阶段稳定磨损阶段属于零件正常工作阶段，磨损率稳定且较低。猛烈磨损阶段猛烈磨损阶段属于零件即将报废阶段，磨损率急剧升高。摩 擦2磨 损 第18页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。磨 损2F磨粒磨损磨粒磨损也简称磨损，是外部进入摩擦表面游离硬颗粒或硬轮廓峰尖所引发磨损。F粘附磨损粘附磨损也称胶合，当摩擦表面轮廓峰在相互作用各点处因为瞬时温升和压力发生“冷焊”后，在相对运动时，材料从一个表面迁移到另一个表面，便形成粘附磨损。F疲劳磨损疲劳磨损也称点蚀，是因为摩擦表面材料微体积在交变摩擦力作用下，重复变形所产生材料疲劳所引发磨损。磨损类型 F腐蚀磨损腐蚀磨损当摩擦表面材料在环境化学或电化学作用下引发腐蚀，在摩擦副相对运动时所产生磨损即为腐蚀磨损。第19页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。润滑剂、添加剂和润滑方法q 润滑油润滑油q 润滑脂润滑脂q 固体润滑剂固体润滑剂粘度种类有：动力粘度、运动粘度、条件粘度等。粘度种类有：动力粘度、运动粘度、条件粘度等。润滑脂主要质量指标是：锥入度，反应其稠度大小。润滑脂主要质量指标是：锥入度，反应其稠度大小。粘度是润滑油主要质量指标；润滑剂工程中惯用运动粘度，单位是：工程中惯用运动粘度，单位是：St(斯斯)或或cSt(厘斯厘斯)，：动植物油、矿物油、合成油动植物油、矿物油、合成油。：润滑油：润滑油+稠化剂稠化剂：石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等。：石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等。第20页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。螺纹类型与特点2一、一、普通普通螺纹主要参数螺纹主要参数大径大径d即螺纹公称直径。小径小径d1惯用于联接强度计算。中径中径d2惯用于联接几何计算。螺距螺距P螺纹相邻两个牙型上对应点间 轴向距离。牙型角牙型角a a螺纹轴向截面内，螺纹牙型两 侧边夹角。升角升角y y螺旋线切线与垂直于螺纹轴线 平面间夹角。线数线数n螺纹螺旋线数目。导程导程S螺纹上任一点沿同一条螺旋线转 一周所移动轴向距离，S=nP。升角y计算式为：第二篇第二篇 联接联接 第五章第五章 螺纹联接螺纹联接第21页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。联接类型与标准件1二、螺纹联接基本类型二、螺纹联接基本类型 第22页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。利用控制拧紧力矩方法来控制预紧力大小。通常可采取测力矩扳手或利用控制拧紧力矩方法来控制预紧力大小。通常可采取测力矩扳手或定力矩扳手，对于主要螺栓联接，也能够采取测定螺栓伸长方法来控制预定力矩扳手，对于主要螺栓联接，也能够采取测定螺栓伸长方法来控制预紧力。紧力。纹联接预紧三、螺纹联接预紧 大多数螺纹联接在装配时都需要拧紧，使之在承受工作载荷之前，预先受大多数螺纹联接在装配时都需要拧紧，使之在承受工作载荷之前，预先受到力作用，这个预加作用力称为预紧力。到力作用，这个预加作用力称为预紧力。增强联接可靠性和紧密性，以预防受载后被联接件间出现缝隙或发生相对增强联接可靠性和紧密性，以预防受载后被联接件间出现缝隙或发生相对移动。移动。注意：对于主要联接，应尽可能不采取直径过小注意：对于主要联接，应尽可能不采取直径过小(M12)螺栓。螺栓。v 预紧力：预紧力：v 预紧目标：预紧目标：v 预紧力控制：预紧力控制：v 预紧力和预紧力矩之间关系：预紧力和预紧力矩之间关系：第23页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。螺纹联接防松四、螺纹联接防松防松根本问题在于预防螺旋副相对转动。按工作原理不一样，防松方法分为摩擦防松摩擦防松、机械防松机械防松及其它防松方法。第24页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。螺纹联接强度计算1五、螺纹联接强度计算 螺栓联接强度计算目标是依据强度条件确定螺栓直径，而螺栓和螺母螺纹牙及其它各部分尺寸均按标准选定。1、松螺栓联接强度计算 联接失效形式联接失效形式：对于受拉螺栓，其失效形式主要是螺纹部分塑性变形和塑性变形和螺杆疲劳断裂螺杆疲劳断裂。对于受剪螺栓，其失效形式可能是螺栓杆被剪断或螺栓杆和剪断或螺栓杆和孔壁贴合面被压溃。孔壁贴合面被压溃。第25页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。螺纹联接强度计算2 2仅受预紧力紧螺栓联接强度条件：强度条件：依据第四强度理论，螺栓在预紧状态下计算应力:第26页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。螺纹联接强度计算33受轴向载荷紧螺栓联接受轴向载荷紧螺栓联接 螺栓预紧力F0后，在工作拉力F 作用下，螺栓总拉力这时螺栓总拉力为：静强度条件：静强度条件：式中F1为残余预紧力，为确保联接紧密性，应使 F1 0，式中：为螺栓相对刚度，其取值范围为 01。第27页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。螺纹联接组设计3 （1）对于铰制孔用螺栓联接 每个螺栓所受工作剪力为：（2）对于普通螺栓联接 按预紧后接合面间所产生最大摩擦力必须大于或等于横向载荷要求，有：式中：z为螺栓数目。1受横向载荷受横向载荷螺栓组联接螺栓组联接或六、螺栓组联接受力分析 Ks为防滑系数，设计中可取Ks=1.11.3。第28页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。螺纹联接组设计42受转矩螺栓组联接受转矩螺栓组联接 采取普通螺栓采取普通螺栓，是靠联接预紧后在接合面间产生摩擦力矩来抵抗转矩T。采取铰制孔用螺栓采取铰制孔用螺栓，是靠螺栓剪切和螺栓与孔壁挤压作用来抵抗转矩T。第29页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。螺纹联接组设计53受轴向载荷螺栓组联接受轴向载荷螺栓组联接 若作用在螺栓组上轴向总载荷F作用线与螺栓轴线平行，并经过螺栓组对称中心，则各个螺栓受载相同，每个螺栓所受轴向工作载荷为：通常，各个螺栓还承受预紧力F0作用，当联接要有确保残余预紧力为F1时，每个螺栓所承受总载荷F2为。F2=F1+F 第30页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。螺纹联接组设计64 4受倾覆力矩受倾覆力矩螺栓组联接螺栓组联接 作用在底板两侧协力矩与倾覆力矩M平衡，即：由此能够求出最大工作载荷：为预防结合面受压最大处被压碎或受压最小处出现间隙，要求：第31页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。国家标准要求了螺纹联接件性能等级。螺栓、螺柱、螺钉性能等级分为10级，螺母性能等级分为 7级。螺纹联接件材料与许用应力八、螺纹联接件材料与许用应力1、螺纹联接件材料2、螺纹联接件许用应力螺纹联接件许用拉应力螺纹联接件许用剪应力和许用挤压应力（被联接件为钢）（被联接件为铸铁）第32页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。提升螺纹联接强度办法九、提升螺纹联接强度办法以螺栓联接为例，螺栓联接强度主要取决于螺栓强度，所以，提升螺栓强度，将大大提升联接系统可靠性。影响螺栓强度原因主要有以下几个方面，或从以下几个方面提升螺栓强度。改进螺纹牙上载荷分布不均现象降低影响螺栓疲劳强度应力幅减小应力集中影响采取合理制造工艺 第33页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。带传动概述2一带传动类型一带传动类型平带传动平带传动，结构简单，带轮也轻易制造，在传动中心距较大场所应用较多。在普通机械传动中，应用最广带传动是带传动带传动，在一样张紧力下，带传动较平带传动能产生更大摩擦力。多楔带传动多楔带传动兼有平带传动和带传动优点，柔韧性好、摩擦力大，主要用于传递大功率而结构要求紧凑场所。同时带传动同时带传动是一个啮合传动，含有优点是：无滑动，能确保固定传动比；带柔韧性好，所用带轮直径可较小。第八章、带传动 第三篇第三篇 传动传动第34页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。工作情况分析二、带传动工作情况分析1、受力分析设带总长度不变 F1F22F0；带传动还未工作时，传动带中预紧力预紧力为F0。带传开工作时，一边拉紧，一边放松，记紧边拉力为F1和松边拉力为F2。还未工作状态 工作状态 第35页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。工作情况分析(力分析)带传动最大有效拉力Fec有多大？由欧拉公式可知：欧拉公式给出是带传动在极限状态下各力之间关系，或者说是给出了一个详细带传动所能提供最大有效拉力Fec。预紧力预紧力F0最大有效拉力最大有效拉力Fec包角包角最大有效拉力最大有效拉力Fec摩擦系数摩擦系数f最大有效拉力最大有效拉力Fec 由欧拉公式确定，即：取绕在主动轮或从动轮上传动带为研究对象，有：FeF1F2；定义由负载所决定传动带有效拉力为Fe，则显然有FeFf。第36页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。工作情况分析(应力分析)为了不使带所受到弯曲应力过大，应限制带轮最小直径。2、带传动应力分析带传动应力分析带传动工作情况分析 拉应力：紧边拉应力1、松边拉应力2；离心应力c：带沿轮缘圆周运动时离心 力在带中产生离心拉应力；弯曲应力b：带绕在带轮上时产生弯曲应力。max=？，发生在何处？应力分布情况？第37页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。/A第38页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。工作情况分析(运动分析)3、带传动运动分析带传动运动分析带传动中因带弹性变形改变所造成带与带轮之间相对运动，称为弹性滑动弹性滑动。或其中：所以，传动比为：弹性滑动造成：从动轮圆周速度v2主动轮圆周速度v1，速度降低程度可用滑动率来表示：带传动工作情况分析 第39页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。V带传动设计1带传动设计计算1带传动设计准则带传动主要失效形式是打滑和传动带疲劳破坏。2单根V带基本额定功率带传动承载能力取决于传动带材质、结构、长度，带传动转速、包角和载荷特征等原因。带传动设计准则：在不打滑条件下，含有一定疲劳强度和寿命在不打滑条件下，含有一定疲劳强度和寿命。单根V带基本额定功率P0是依据特定试验和分析确定。试验条件：传动比i=1、包角180、特定长度、平稳工作载荷。第40页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。V带传动设计23带传动设计设计内容：确定带类型和截型、长度L、根数Z、传动中心距a、带轮基准直径及其它结构尺寸等。因为单根带基本额定功率P0是在特定条件下经试验取得，所以，在针对某一详细条件进行带传动设计时，应依据这一详细条件对所选定带基本额定功率P0进行修正，以满足设计要求。带传动设计计算第41页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第42页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。传动链结构特点1第九章 链传动 传动链结构特点传动链是链传动中主要元件，传动链有滚子链和齿形链等类型。滚子链是由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板组成。内链板与套筒之间、外链板与销轴之间为过盈联接；滚子与套筒之间、套筒与销轴之间均为间隙配合。外链板内链板套筒滚子销轴滚子链有单排链、双排链、多排链。多排链承载能力与排数成正比，但因为精度影响，各排载荷不易均匀，故排数不宜过多。一、滚子链 第43页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。传动链结构特点2链条接头处固定形式有：传动链结构特点用开口销固定，多用于大节距链弹簧卡片固定，多用于小节距链设计时，链节数以取为偶数为宜，这么可防止使用过渡链节，因为过渡链节会使链承载能力下降。第44页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。链轮结构和材料2滚子链链轮结构和材料链轮较惯用齿形是一个三圆弧一直线齿形（如左图所表示）。图中，齿廓上a-a、a-b、c-d线段为三段圆弧，半径依次为 r1、r2和 r3；b-c线段为直线段。二、链轮结构整体式链轮整体式链轮孔板式链轮孔板式链轮组合式链轮组合式链轮 第45页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。运动特征1链传动运动特征一、链传动速度 分析在链传动中，链条包在链轮上如同包在两正多边形轮子上，正多边形边长等于链条节距 p。链平均速度为：链传动平均传动比为：链条铰链A点前进分速度上下运动分速度 第46页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。运动特征2二、链传动运动不均匀性由上述分析可知，链传动中，链条前进速度和上下抖动速度是周期性改变，链轮节距越大，齿数越少，链速改变就越大。链传动运动特征当主动链轮匀速转动时，从动链轮角速度以及链传动瞬时传动比都是周期性改变，所以链传动不宜用于对运动精度有较高要求场所。链传动不均匀性特征，是因为围绕在链轮上链条形成了正多边形这一特点所造成，故称为链传动多边形效应多边形效应。因为从动链轮角速度为：所以链传动瞬时传动比为：第47页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。运动特征3链传动运动特征三、链传动动载荷链传动中多边形效应造成链条和链轮都是周期性变速运动，从而引发动载荷。链轮转速越高、节距越大、齿数越少，则传动动载荷就越大。链节和链轮啮合瞬间相对速度，也将引发冲击和动载荷。链节距越大，链轮转速越高，则冲击越强烈。链条前进加速度引发动载荷为：从动链轮角加速度引发动载荷为：当链节啮上链轮轮齿瞬间，作直线运动链节铰链和以角速度作圆周运动链轮轮齿，将以一定相对速度突然相互啮合，从而使链条和链轮受到冲击，并产生附加动载荷。第48页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。受力分析1链传动受力分析链传动在安装时，应使链条受到一定张紧力，张紧目标主要是使松边不致过松，以免影响链条正常退出啮合和产生振动、跳齿或脱链现象。链紧边拉力为：链松边拉力为：其中：Fe为有效圆周力：Fc为离心力引发拉力：在上述各式中，P 为传递功率（kW)；v为链速(m/s)；q为单位长度链条质量(kg/m)。Ff为悬垂拉力，与链条松边垂度和传动布置方式相关。第49页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。设计计算1滚子链传动设计计算一、失效形式和额定功率链传动失效形式有链疲劳破环、链条铰链磨损、链条铰链胶合以及链条静力拉断。额定功率P0/kW小链轮转速n1/(r/min)第50页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。设计计算2滚子链传动设计计算二、滚子链传动设计方法和步骤1链轮齿数通常限制链传动传动比i6，推荐传动比i23.5。选择小链轮齿数Z1 计算大链轮齿数Z2=iZ1。小链轮齿数Z1过少运动不平稳严重。小链轮齿数Z2过大易脱链或跳齿。2确定计算功率 计算功率Pca是依据传递额定功率P，并考虑工作情况来确定。KA为链传动工作情况系数。3链节距 链节距越大，承载能力就越高，但传动多边形效应也要增大，振动冲击和噪声也越严重。设计普通尽可能选取小节距链。第51页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。齿轮材料及其选择标准齿轮材料及其选择标准一、对齿轮材料性能要求 齿轮齿体应有较高抗折断能力，齿面应有较强抗点蚀、抗磨损和较高抗胶合能力，即要求：齿面硬、芯部韧。齿面硬、芯部韧。二、惯用齿轮材料 钢：许多钢材经适当热处理或表面处理，能够成为惯用齿轮材料；铸铁：常作为低速、轻载、不太主要场所齿轮材料；非金属材料：适合用于高速、轻载、且要求降低噪声场所。三、齿轮材料选取基本标准 q 齿轮材料必须满足工作条件要求，如强度、寿命、可靠性、经济性等；q 应考虑齿轮尺寸大小，毛坯成型方法及热处理和制造工艺；q 钢制软齿面齿轮，其配对两轮齿面硬度差应保持在3050HBS或更多。第53页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。齿轮传动计算载荷齿轮传动计算载荷齿轮传动强度计算中所用载荷，通常取沿齿面接触线单位长度上所受载荷，即：Fn 为轮齿所受公称法向载荷。实际传动中因为原动机、工作机性能影响以及制造误差影响，载荷会有所增大，且沿接触线分布不均匀。接触线单位长度上最大载荷为：K为载荷系数，其值为：KKAKvKK式中：KA 使用系数使用系数Kv 动载系数动载系数K齿间载荷分配系数齿间载荷分配系数K齿向载荷分布系数齿向载荷分布系数 第54页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。直齿圆柱齿轮强度计算1标准直齿圆柱齿轮强度计算一、轮齿受力分析以节点 P 处啮协力为分析对象，并不计啮合轮齿间摩擦力，可得：第55页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。直齿圆柱齿轮强度计算2标准直齿圆柱齿轮强度计算二、齿根弯曲疲劳强度计算二、齿根弯曲疲劳强度计算引入齿宽系数后 ，可得设计公式：YFa为齿形系数，是仅与齿形相关而与模数m无关系数，其值可依据齿数查表取得。第56页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。直齿圆柱齿轮强度计算3标准直齿圆柱齿轮强度计算三、齿面接触疲劳强度计算三、齿面接触疲劳强度计算基本公式赫兹应力计算公式赫兹应力计算公式。:在节点啮合时，接触应力较大，故以节点为接触应力计算点。齿面接触疲劳强度校核式：齿面接触疲劳强度校核式：齿面接触疲劳强度设计式：齿面接触疲劳强度设计式：上述式中：u齿数比齿数比，u=z2/z1；ZE 弹性影响系数弹性影响系数；ZH区域系数；区域系数；第57页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。齿轮传动设计参数1一、齿轮传动设计参数选择齿轮传动设计参数、许用应力与精度选择1压力角a选择2齿数选择普通情况下，闭式齿轮传动:z1=2040 开式齿轮传动:z1=1720 z2=uz13齿宽系数fd选择当d1已按接触疲劳强度确定时，z1m重合度e传动平稳抗弯曲疲劳强度降低齿高h 减小切削量、减小滑动率所以，在确保弯曲疲劳强度前提下，齿数选得多一些好！fd 齿宽b 有利于提升强度，但fd过大将造成K普通情况下取a=20fd选取可参考齿宽系数表 第58页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。齿轮传动设计参数3齿轮传动设计参数、许用应力与精度选择四、齿轮传动强度计算说明 q 接触强度计算中，因两对齿轮H1=H2，故按此强度准则设计齿轮 传动时，公式中应代H 1和H 2中较小者。q 用设计公式初步计算齿轮分度圆直径d1(或模数mn)时，因载荷系数中 KV、K、K不能预先确定，故可先试选一载荷系数Kt。算出d1t(或 mnt）后，用d1t再查取KV、K、K从而计算Kt。若K与Kt靠近，则无须修改原设计。不然，按下式修正原设计。q 弯曲强度计算中，因大、小齿轮F、YFa、YSa 值不一样，故按此强度准则设计齿轮传动时，公式中应代 和 中较小者。第59页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。标准斜齿圆柱齿轮强度计算标准斜齿圆柱齿轮强度计算1轮齿受力分析因为Fatanb，为了不使轴承承受轴向力过大，螺旋角b不宜选得过大，常在b=820之间选择。第60页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。锥齿轮传动强度计算2轮齿受力分析 直齿锥齿轮轮齿受力分析模型以下列图，将总法向载荷集中作用于齿宽中点处法面截面内。Fn可分解为圆周力Ft，径向力Fr和轴向力Fa三个分力。各分力计算公式：标准锥齿轮传动强度计算轴向力Fa方向总是由锥齿轮小端指向大端。第61页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。其齿面普通是在车床上用直线刀刃车刀切制而成，车刀安装位置不一样，加工出蜗杆齿面齿廓形状不一样。阿基米德蜗杆渐开线蜗杆法向直廓蜗杆锥面包络圆柱蜗杆蜗杆传动类型蜗杆传动类型圆柱蜗杆传动环面蜗杆传动锥蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动 第11章 蜗杆传动第62页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。普通蜗杆传动参数与尺寸1普通蜗杆传动参数与尺寸一、模数m和压力角a蜗杆与蜗轮啮合时，蜗杆轴面模数、压力角应与蜗轮端面模数、压力角相等，即 ma1=mt2=m aa1=at2二、蜗杆分度圆直径d1因为蜗轮是用与蜗杆尺寸相同蜗轮滚刀配对加工而成，为了限制滚刀数目，国家标准对每一标准模数要求了一定数目标标准蜗杆分度圆直径d1。直径d1与模数m比值(q=d1 m)称为蜗杆直径系数。三、蜗杆头数z1较少蜗杆头数（如：单头蜗杆）能够实现较大传动比，但传动效率较低；蜗杆头数越多，传动效率越高，但蜗杆头数过多时不易加工。通常蜗杆头数取为1、2、4、6。第63页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。普通蜗杆传动参数与尺寸2普通蜗杆传动参数与尺寸四、导程角g在m和d1为标准值时，z1g五、传动比 i六、蜗轮齿数z2蜗轮齿数主要取决于传动比，即z2=i z1。z2不宜太小（如z226)，不然将使传动平稳性变差。z2也不宜太大，不然在模数一定时，蜗轮直径将增大，从而使相啮合蜗杆支承间距加大，降低蜗杆弯曲刚度。七、中心距正确啮合时，蜗轮蜗杆螺旋线方向相同，且g1b2 第64页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。普通蜗杆传动承载能力计算1普通蜗杆传动承载能力计算一、蜗杆传动失效形式蜗杆传动主要问题是摩擦磨损严重，这是设计中要处理主要问题。蜗轮磨损、系统过热、蜗杆刚度不足是主要失效形式。二、蜗杆传动惯用材料三、蜗杆传动设计准则蜗杆刚度计算 预防蜗杆刚度不足引发失效。蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算蜗轮齿面接触疲劳强度计算预防齿面过分磨损引发失效。传动系统热平衡计算 预防过热引发失效。为了减摩，通常蜗杆用钢材，蜗轮用有色金属（铜合金、铝合金）。第65页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。普通蜗杆传动承载能力计算2普通蜗杆传动承载能力计算四、蜗杆传动受力分析蜗杆传动受力分析与斜齿圆柱齿轮受力分析相同，轮齿在受到法向载荷Fn情况下，可分解出径向载荷Fr、周向载荷Ft、轴向载荷Fa。蜗杆传动受力方向判断五、蜗杆传动强度计算 在不计摩擦力时，有以下关系：第66页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。普通蜗杆传动效率润滑与热平衡1普通蜗杆传动效率、润滑与热平衡一、蜗杆传动效率 可用于系统热平衡验算，普通to7080 可用于结构设计二、蜗杆传动热平衡第67页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。类型和代号1主要类型和代号一、滚动轴承分类 按滚动体不一样分类：球轴承、滚子轴承；按可承受外载荷分类：向心轴承、推力轴承、向心推力轴承；第13章 滚动轴承 按轴承结构形式不一样分类：在实际应用中，滚动轴承结构形式有很多。作为标准滚动轴承，在国家标准中分为13类，其中，最为惯用轴承大约有以下类:深沟球轴承圆柱滚子轴承推力球轴承角接触球轴承圆锥滚子轴承调心球轴承第68页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。类型和代号3二、滚动轴承代号滚动轴承主要类型和代号前置代号 基本代号 后置代号 轴承分部件代号内部结构代号密封与防尘结构代号保持架及其材料代号特殊轴承材料代号公差等级代号游隙代号多轴承配置代号其它代号五四三二一类型代号尺寸系列代号内径代号宽度系列代号直径系列代号滚动轴承代号组成：代号用于表征滚动轴承结构、尺寸、类型、精度等，由GB/T272要求。第69页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。类型选择2滚动轴承类型选择1承受载荷情况2尺寸限制3转速限制4调心性要求方向：向心轴承用于受径向力；推力轴承用于受轴向力；向心推力轴承用于承受径向力和周向力联合作用。大小：滚子轴承或尺寸系列较大轴承能承受较大载荷；球轴承或尺寸系列较小轴承则反之。当对轴承径向尺寸有较严格限制时，可选取滚针轴承。球轴承和轻系列轴承能适应较高转速，滚子轴承和重系列轴承则反之；推力轴承极限转速很低。调心球轴承和调心滚子轴承均能满足一定调心要求。第70页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。滚动轴承尺寸选择3滚动轴承尺寸选择二、滚动轴承寿命计算u 基本额定寿命基本额定寿命：含有90可靠度时轴承寿命，用L10表示。u 基本额定动载荷基本额定动载荷：使轴承基本额定寿命恰好为106转时，轴承所能承受载荷值，用字母C表示。u 基本额定寿命计算式基本额定寿命计算式 一、滚动轴承失效形式胶合断裂磨损点蚀永久变形第71页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。三、滚动轴承当量动载荷在进行轴承寿命计算时，应把作用在轴承上实际载荷转换为与确定轴承C值载荷条件相一致当量动载荷当量动载荷（用字母P表示）。各类轴承当量动载荷可按下式计算：为了计及实际载荷波动影响，可对当量动载荷乘上一个载荷系数 f p。滚动轴承尺寸选择四、向心推力轴承轴向力计算 由派生轴向力及外加轴向力计算与分析，判断被“放松”或被“压紧”轴承；Fa与Fd2同向取“+”Fa与Fd1同向取“+”即：确定被“放松”轴承轴向力仅为其本身派生轴向力；被“压紧”轴承轴向力则为除去本身派生轴向力后其余各轴向力之协力。第72页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。轴承装置设计1轴承装置设计 轴承装置设计内容包含：轴承定位和紧固、轴承配置设计、轴承位置调整、轴承润滑与密封、轴承配合以及轴承装拆等问题。一、滚动轴承定位和紧固 第73页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。轴承装置设计3轴承装置设计三、轴系部件位置调整 四、滚动轴承润滑与密封轴承惯用润滑方式有油润滑和脂润滑两类。五、滚动轴承配合与装拆滚动轴承内孔与轴配合采取基孔制，外径与外壳孔配合采取基轴制。装拆滚动轴承时，不能经过滚动体来传力，以免使滚道或滚动体造成损伤。因为轴承配合较紧，装拆时以使用专门工具为宜。滚动轴承安装与拆卸第74页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。轴概述1一、轴用途及分类轴概述轴主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。按照承受载荷不一样，轴可分为：转轴同时承受弯矩和扭矩轴，如减速器轴。心轴只承受弯矩轴，如火车车轮轴。传动轴只承受扭矩轴，如汽车传动轴。直轴依据外形不一样，可分为光轴和阶梯轴。按照轴线形状不一样，轴可分为曲轴、直轴、钢丝软轴。第15章 轴第75页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。碳钢比合金钢价廉，对应力集中敏感性比较低，适合用于普通要求轴。合金钢比碳钢有更高力学性能和更加好淬火性能，在传递大功率并要求减小尺寸和质量、要求高耐磨性，以及处于高温、低温和腐蚀条件下轴常采取合金钢。在普通工作温度下（低于200），各种碳钢和合金钢弹性模量均相差不多，所以相同尺寸碳钢和合金钢轴刚度相差不多。轴概述3轴概述二、轴材料轴材料主要是碳钢和合金钢，钢轴毛坯多数用圆钢或锻件，各种热处理和表面强化处理能够显著提升轴抗疲劳强度。高强度铸铁和球墨铸铁可用于制造外形复杂轴，且含有价廉、良好吸振性和耐磨性，以及对应力集中敏感性较低等优点，不过质较脆。第76页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。轴结构设计1轴结构设计应该确定：轴合理外形和全部结构尺寸。轴结构设计一、确定轴上零件装配方案 二、轴上零件定位 轴上零件轴向定位是以轴肩、套筒、轴端挡圈和圆螺母等来确保。轴上零件周向定位是经过键、花键、销、紧定螺钉以及过盈配合来实现。轴结构设计应该确保：轴和装在轴上零件要有准确工作位置；轴上零件应便于装拆和调整；轴应含有良好制造工艺性等。轴上零件装配方案不一样，则轴结构形状也不相同。设计时可确定几个装配方案，进行分析与选择。第77页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。轴结构设计2轴结构设计三、各轴毂直径和长度确定 首先按轴所受扭矩估算轴径，作为轴最小轴径dmin。有配合要求轴段，应尽可能采取标准直径。安装标准件轴径，应满足装配尺寸要求。有配合要求零件要便于装拆。应确保轴上零件能可靠轴向固定。四、提升轴强度惯用办法 合理布置轴上零件以减小轴载荷 改进轴上零件结构以减小轴载荷 改进轴结构以减小应力集中影响 改进轴表面质量以提升轴疲劳强度 五、轴结构工艺性 在满足使用要求前提下，轴结构越简单，工艺性越好。轴上应有满足加工和装配所要求倒角、圆角、螺纹退刀槽和砂轮越程槽等。第78页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。轴计算1轴计算一、轴强度校核计算 1扭转强度条件计算 这种方法用于只受扭矩或主要受扭矩不太主要轴强度计算。在作轴结构设计时，通惯用这种方法初步估算轴径。实心轴直径为：轴扭转强度条件为第79页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。轴计算2轴计算2 按弯扭合成进行强度条件验算 普通转轴强度用这种方法验算。计算步骤以下：轴弯矩与扭矩分析 第80页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。轴计算3a为考虑弯曲应力和扭转切应力循环特征不一样时折合系数。校核轴强度轴弯扭合成强度条件为：轴计算2按弯扭合成进行强度条件验算 普通转轴强度用这种方法验算。计算步骤以下：轴弯矩与扭矩分析式中-1为对称循环变应力时轴许用弯曲应力（可查表选取）；扭转切应力静应力脉动循环变应力对称循环变应力弯曲应力为对称循环变应力a 0.3a 0.a=1第81页