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文檔簡介

1、機械設(shè)計基礎(chǔ)講課提綱教學(xué)安排:教學(xué)時數(shù):56學(xué)時(實驗6學(xué)時),3.5學(xué)分考核方式:綜合考慮卷面考試、平時(作業(yè)、出勤率、實驗)等方面進行考核。課程設(shè)計環(huán)節(jié):單獨計分:2學(xué)分教材:楊可楨,程光蘊,李仲生主編.機械設(shè)計基礎(chǔ).北京:高等教育出版社,2006(第5版)主要內(nèi)容:(考慮到為非機類專業(yè),且教學(xué)時數(shù)較少,從教材中選講如下章節(jié))第1章 平面機構(gòu)的自由度和速度分析第2章 平面連桿機構(gòu)第3章 凸輪機構(gòu)第4章 齒輪機構(gòu)第5章 輪系第10章 連接第11章 齒輪傳動第13章 帶傳動和鏈傳動第14章 軸第16章 滾動軸承主要參考文獻:1孫桓主編.機械原理. 北京:高等教育出版社,2001年(第6版).2

2、濮良貴、紀(jì)名剛主編. 機械設(shè)計. 北京:高等教育出版社,2001(第7版).緒 論§01 本課程研究的對象和內(nèi)容n 研究對象:機械u 機械、機器、機構(gòu)的定義(機器、機構(gòu)的基本特征)u 機構(gòu)的分類u 典型機器分析u 機器的分類u 機器的基本組成u 機器與機構(gòu)的區(qū)別u 零件和構(gòu)件n 主要研究內(nèi)容:機械中常用機構(gòu)和通用零件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、基本的設(shè)計理論和計算方法。u 常用機構(gòu)u 通用零件§02 本課程在教學(xué)中的地位n 課程性質(zhì):學(xué)科基礎(chǔ)課n 作用: 承前啟后n 培養(yǎng)目標(biāo):通過本課程的學(xué)習(xí)和課程設(shè)計實踐,培養(yǎng)同學(xué)們初步具備運用手冊設(shè)計簡單機械裝備的能力,為日后從事技術(shù)革新創(chuàng)造

3、條件。§03 機械設(shè)計的基本要求和一般過程本章基本要求:1)掌握基本概念:機械、機器、機構(gòu)、構(gòu)件、零件等2)本課程的研究對象、主要研究內(nèi)容、性質(zhì)、培養(yǎng)目標(biāo)第1章 平面機構(gòu)的自由度和速度分析n 平面機構(gòu)的定義及示例n 本章內(nèi)容:§11 運動副及其分類§12 平面機構(gòu)的運動簡圖§13 平面機構(gòu)的自由度§14 速度瞬心及其在機構(gòu)速度分析中的應(yīng)用§11 運動副及其分類n 基本概念構(gòu)件、自由度、運動副(定義及示例、運動副元素、約束)n 運動副的分類按引入的約束數(shù)分類;按相對運動范圍分類;按運動副元素分類n 機構(gòu)u 構(gòu)件的類型:機架、原(主)動件

4、、從動件(輸出構(gòu)件)及示例u 機構(gòu)的組成§12 平面機構(gòu)的運動簡圖n 平面機構(gòu)的運動簡圖的定義、作用n 機構(gòu)示意圖n 表達(dá)方法:u 運動副表示(轉(zhuǎn)動副、移動副、平面高副等)u 構(gòu)件的表示(原動件、機架、其他構(gòu)件)n 機構(gòu)運動簡圖應(yīng)滿足的條件n 繪制機構(gòu)運動簡圖的步驟及示例n 運動鏈的定義(開式鏈、閉式鏈等)§13 平面機構(gòu)的自由度n 定義n 機構(gòu)具有確定運動的條件n 平面機構(gòu)的自由度計算及示例n 計算平面機構(gòu)自由度的注意事項u 復(fù)合鉸鏈(示例、定義、處理方法)u 局部自由度(示例、定義及作用、識別、處理方法)u 虛約束(示例、定義及作用、常見場合及其識別、處理方法)*

5、67;14 速度瞬心及其在機構(gòu)速度分析中的應(yīng)用n 速度瞬心及其求法u 絕對瞬心和相對瞬心u 瞬心數(shù)目u 機構(gòu)瞬心位置的確定u 三心定律n 速度瞬心在機構(gòu)速度分析中的應(yīng)用示例本章基本要求:1)掌握機構(gòu)運動簡圖的測繪方法。2)掌握平面機構(gòu)自由度的計算?;靖拍睿哼\動副、復(fù)合鉸鏈、局部自由度、虛約束計算公式:平面機構(gòu)的自由度數(shù):F=3n(2PL +Ph )3)掌握機構(gòu)運動確定性條件作業(yè):題1-8, 題1-9, 題1-10 (p19)第2章 平面連桿機構(gòu)n 平面連桿機構(gòu)、特點及應(yīng)用實例n 連桿機構(gòu)的分類及命名本章重點內(nèi)容是介紹平面四桿機構(gòu)。n 本章內(nèi)容:§21 平面四桿機構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用

6、§22 平面四桿機構(gòu)的基本特性§23 平面四桿機構(gòu)的設(shè)計§21 平面四桿機構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用n 平面四桿機構(gòu)的基本類型n 平面四桿機構(gòu)的演化方式一、鉸鏈四桿機構(gòu)n 組成(機架、連架桿、連桿)n 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本類型(曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)、雙搖桿機構(gòu))n 曲柄搖桿機構(gòu)、特征及作用、示例n 雙曲柄機構(gòu)、特征及作用、示例n 雙搖桿機構(gòu)、特征及作用、示例二、含一個移動副的四桿機構(gòu)n 曲柄滑塊機構(gòu)(對心曲柄滑塊機構(gòu)、偏心曲柄滑塊機構(gòu))及應(yīng)用n 導(dǎo)桿機構(gòu)及應(yīng)用n 搖塊和定塊機構(gòu)及應(yīng)用三、含二個移動副的四桿機構(gòu)n 雙滑塊機構(gòu)u 兩個移動副不相鄰(正切機構(gòu))u 兩個移動副

7、相鄰,且其中一個移動副與機架相關(guān)聯(lián)(正弦機構(gòu))u 兩個移動副相鄰,且均不與機架相關(guān)聯(lián)(滑塊聯(lián)軸器)u 兩個移動副相鄰,且均與機架相關(guān)聯(lián)(橢圓儀)四、具有偏心輪的四桿機構(gòu)偏心輪機構(gòu)的演化、特點及應(yīng)用場合五、四桿機構(gòu)的擴展§22 平面四桿機構(gòu)的基本特性本節(jié)介紹的主要內(nèi)容:n 鉸鏈四桿機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件n 急回特性n 壓力角和傳動角n 死點位置一、鉸鏈四桿機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件曲柄存在的條件二、急回特性以曲柄搖桿機構(gòu)為例,介紹極位、擺角、急回運動、行程速度變化系數(shù)(或稱行程速比系數(shù))等概念三、壓力角和傳動角定義、度量最小傳動角min出現(xiàn)的位置 四、死點位置定義、消除死點位置影響的措施、死點位置

8、的應(yīng)用§23 平面四桿機構(gòu)的設(shè)計n 平面四桿機構(gòu)設(shè)計的主要任務(wù)n 常見的給定設(shè)計條件n 常用的設(shè)計方法一、按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計四桿機構(gòu)(作圖法)n 曲柄搖桿機構(gòu)n 導(dǎo)桿機構(gòu)二、按預(yù)定連桿位置設(shè)計四桿機構(gòu)(作圖法)n 給定連桿兩組位置n 給定連桿三組位置三、給定兩連架桿對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)(解析法和實驗法)本章基本要求:1.熟悉平面四桿機構(gòu)的基本形式及其演化機構(gòu);2.重點掌握平面四桿機構(gòu)的特性:1)急回運動和行程速度變化系數(shù)2)壓力角和傳動角3)死點位置3.掌握鉸鏈四桿機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件;4.掌握按連桿二組位置、三組位置、連架桿三組對應(yīng)位置、行程速比系數(shù)設(shè)計四桿機構(gòu)的原理與方法。

9、作業(yè):習(xí)題2-1、2-3、 2-4 (p38)第3章 凸輪機構(gòu)n 本章內(nèi)容:§31 凸輪機構(gòu)的應(yīng)用和類型§32 從動件的常用運動規(guī)律§33 凸輪機構(gòu)的壓力角§34 圖解法設(shè)計凸輪輪廓§35 解析法設(shè)計凸輪輪廓§31 凸輪機構(gòu)的應(yīng)用和類型結(jié)構(gòu)、作用、優(yōu)點、缺點及應(yīng)用n 分類u 按凸輪形狀分u 按從動件的型式分u 按從動件運動分u 按保持接觸方式分§32 從動件的常用運動規(guī)律n 凸輪機構(gòu)設(shè)計的基本任務(wù)n 從動件的常用運動規(guī)律(等速運動、簡諧運動、正弦加速度運動)n 名詞術(shù)語:基圓、基圓半徑、推程、推程運動角、遠(yuǎn)休止角、回程、回程

10、運動角、近休止角、升程、運動規(guī)律等速運動推程、回程運動方程、運動線圖、應(yīng)用場合剛性沖擊簡諧運動推程、回程運動方程、運動線圖、應(yīng)用場合柔性沖擊正弦加速度(擺線)運動推程、回程運動方程、運動線圖、應(yīng)用場合改進型運動規(guī)律§33 凸輪機構(gòu)的壓力角定義一、壓力角與作用力的關(guān)系自鎖、許用壓力角二、壓力角與凸輪機構(gòu)尺寸的關(guān)系§34 圖解法設(shè)計凸輪輪廓凸輪廓線設(shè)計方法的基本原理直動從動件盤形凸輪輪廓的繪制1、偏置尖頂直動從動件盤形凸輪2、對心直動滾子從動件盤形凸輪滾子半徑的確定保證凸輪實際輪廓曲線既不變尖、更不出現(xiàn)交叉現(xiàn)象的條件3、對心直動平底從動件盤形凸輪避免出現(xiàn)運動失真的措施二、擺動從

11、動件盤形凸輪輪廓的繪制擺動尖頂從動件凸輪機構(gòu)§35 解析法設(shè)計凸輪輪廓本章基本要求:1)了解凸輪機構(gòu)的類型、特點及適用場合;2)掌握凸輪機構(gòu)設(shè)計中的一些基本概念,如基圓、壓力角、升程等;3)掌握從動件常用運動規(guī)律的特點和適用場合;4)掌握理論輪廓與實際輪廓的關(guān)系;5)理解凸輪壓力角與基圓半徑r0的關(guān)系;6)掌握用圖解法設(shè)計盤形凸輪輪廓曲線的步驟與方法。作業(yè):題3-1、3-2、3-4(p52)第4章 齒輪機構(gòu)n 本章內(nèi)容:§41 齒輪機構(gòu)的特點和類型§42 齒廓實現(xiàn)定角速度比傳動的條件§43 漸開線齒廓§44 齒輪各部分名稱及漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本

12、尺寸§45 漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的嚙合§46 漸開線齒輪的切齒原理§47 根切、最少齒數(shù)及變位齒輪§48 平行軸斜齒輪機構(gòu)§49 錐齒輪機構(gòu)§41 齒輪機構(gòu)的特點和類型n 結(jié)構(gòu)特點、作用優(yōu)點缺點n 齒輪機構(gòu)的分類§42 齒廓實現(xiàn)定角速度比傳動的條件1.齒廓嚙合基本定律n 齒廓實現(xiàn)定角速度比傳動的條件n 共軛齒廓n 節(jié)圓及中心距2.齒廓曲線的選擇本章只研究漸開線齒輪§43 漸開線齒廓一、 漸開線的形成和特性二、漸開線齒廓的嚙合特性§44 齒輪各部分名稱及漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本尺寸一、外齒輪1.名稱與符號齒頂圓、齒根

13、圓齒厚、齒槽寬齒距 (周節(jié))、法向齒距模數(shù)、分度圓齒頂、齒頂高;齒根、齒根高; 齒全高 2.基本參數(shù)齒數(shù)、模數(shù)、齒頂高系數(shù) ha*、頂隙系數(shù) c*、分度圓壓力角3.齒輪各部分尺寸的計算公式分度圓直徑、齒頂高、齒根高、全齒高齒頂圓直徑、齒根圓直徑基圓直徑、法向齒距和基節(jié)標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒厚、齒槽寬、齒距 (周節(jié))二、齒條的結(jié)構(gòu)特點三、內(nèi)齒輪的結(jié)構(gòu)特點§45 漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的嚙合嚙合線一、正確嚙合條件二、標(biāo)準(zhǔn)中心距及標(biāo)準(zhǔn)安裝三、重合度1.一對輪齒的嚙合過程實際嚙合線段AE(齒廓的實際工作段)理論嚙合線段N1N22.連續(xù)傳動條件重合度的定義、許用重合度§46 漸開線齒輪的切齒原理一、成形

14、法加工原理及的特點二、范成法1. 齒輪插刀2. 齒條插刀3. 齒輪滾刀范成法加工的特點4.用標(biāo)準(zhǔn)齒條型刀具加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪4.1標(biāo)準(zhǔn)齒條型刀具4.2用標(biāo)準(zhǔn)齒條型刀具加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪§47 根切、最少齒數(shù)及變位齒輪一、根切現(xiàn)象及后果二、漸開線齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)三、變位齒輪及其齒厚的確定*§48 平行軸斜齒輪機構(gòu)一、斜齒輪的共軛齒廓曲面直齒輪與斜齒輪傳動比較:齒廓曲面、接觸線、嚙合特點二、斜齒輪的基本參數(shù)1、斜齒輪的螺旋角2. 模數(shù) mn、mt3. 壓力角:n、t一對斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件三、 漸開線標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪傳動的幾何尺寸分度圓直徑、齒頂高、齒根高、全齒高中心距齒頂圓直徑、

15、齒根圓直徑四、斜齒輪傳動的重合度與端面齒廓相同的直齒輪比較來介紹斜齒輪傳動的重合度*斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒輪及當(dāng)量齒數(shù)斜齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)五、 斜齒輪的主要優(yōu)缺點§49 錐齒輪機構(gòu)一、圓錐齒輪概述作用、結(jié)構(gòu)特點(與圓柱齒輪比較)為了計算和測量的方便,取大端參數(shù)(如m)為標(biāo)準(zhǔn)值。圓錐齒輪類型二、背錐及當(dāng)量齒輪*當(dāng)量齒輪、當(dāng)量齒數(shù)三、 直齒圓錐齒輪幾何尺寸計算正確嚙合條件避免根切的最少齒數(shù)分度圓直徑傳動比本章基本要求:1)了解齒輪機構(gòu)的特點及主要類型;2)理解齒廓實現(xiàn)定角速比傳動的條件;3)深入理解漸開線的性質(zhì);4)掌握漸開線齒廓的特點;5)掌握漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪及其嚙合傳動;6

16、)掌握漸開線齒輪的切齒原理、方法及根切現(xiàn)象;7)掌握斜齒圓柱齒輪及其嚙合傳動的特點;8)掌握直齒圓錐齒輪及其嚙合傳動的特點。重點:漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪外嚙合的基本理論及幾何尺寸計算;斜齒圓柱齒輪嚙合傳動、直齒圓錐齒輪嚙合傳動的特性。難點:一對輪齒的嚙合過程;斜齒輪、錐齒輪的當(dāng)量齒輪和當(dāng)量齒數(shù)等。作業(yè):4-1,4-5,4-11(p71)第5章 輪系n 本章內(nèi)容:§51 輪系的類型§52 定軸輪系及其傳動比§53 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比§54 復(fù)合輪系及其傳動比§55 輪系的應(yīng)用§56 幾種特殊的行星傳動簡介§51 輪系的類型n

17、輪系的定義及分類n 本章要解決的問題:1.輪系傳動比 i 的計算;2.從動輪轉(zhuǎn)向的判斷。§52 定軸輪系及其傳動比一、傳動比大小的計算二、首、末輪轉(zhuǎn)向的確定1)用“” “”表示2)畫箭頭示例§53 周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比n 組成基本構(gòu)件(輸入輸出構(gòu)件):太陽輪(中心輪)、行星架(系桿或轉(zhuǎn)臂)其他構(gòu)件:行星輪n 類型按自由度數(shù)F分;按基本構(gòu)件分周轉(zhuǎn)輪系的傳動比可運用反轉(zhuǎn)法來求解。反轉(zhuǎn)原理、轉(zhuǎn)化輪系周轉(zhuǎn)輪系的傳動比計算及注意事項、示例§54 復(fù)合輪系及其傳動比傳動比求解思路:分清輪系、分別列式、聯(lián)立求解。示例§55 輪系的應(yīng)用1)獲得較大的傳動比,而且結(jié)構(gòu)緊湊。

18、2)實現(xiàn)分路傳動。3)換向傳動4)實現(xiàn)變速傳動5)運動合成6)運動分解7) 在尺寸及重量較小時,實現(xiàn)大功率傳動§56 幾種特殊的行星傳動簡介*一、漸開線少齒差行星齒輪傳動二、擺線針輪傳動三、諧波齒輪傳動四、活齒傳動本章基本要求:u 了解輪系的定義、類型和功用u 掌握定軸輪系及其傳動比的計算;u 掌握周轉(zhuǎn)輪系及其傳動比的計算;u 掌握復(fù)合輪系及其傳動比的計算 ,能進行簡單的復(fù)合輪系傳動比的計算 。作業(yè):5-2、5-4 、5-14 (p87)第10章 連接n 機械連接的分類:u 機械動連接u 機械靜連接:可拆連接、不可拆連接n 連接的組成n 本章內(nèi)容:§101 螺紋參數(shù)

19、7;102 螺旋副的受力分析、效率和自鎖§103 機械制造常用螺紋§104 螺紋連接的基本類型及螺紋緊固件§105 螺紋連接的預(yù)緊和防松§106 螺紋連接的強度計算§107 螺栓的材料和許用應(yīng)力§108 提高螺栓連接強度的措施§109 螺旋傳動§1010 滾動螺旋簡介§1011 鍵連接和花鍵連接§1012 銷連接§101 螺紋參數(shù)一、螺紋的形成螺紋的分類:按螺紋的牙型分、按螺紋的旋向分、按螺旋線的根數(shù)分、按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分、按螺旋的作用分、按母體形狀分二、螺紋的主要幾何參數(shù)大徑、小徑

20、、中徑、螺距、導(dǎo)程、螺紋升角、牙型角、牙側(cè)角§102 螺旋副的受力分析、效率和自鎖一、矩形螺紋= 0ºn 螺紋擰緊(滑塊沿斜面等速上滑)時受力分析、驅(qū)動力、驅(qū)動力矩n 螺紋擰松(滑塊沿斜面等速下滑)時受力分析、力、力矩自鎖現(xiàn)象二、非矩形螺紋的力分析、自鎖條件三、螺旋副的效率§103 機械制造常用螺紋n 三角形螺紋普通螺紋(粗牙螺紋、細(xì)牙螺紋)、(牙型角、牙側(cè)角)管螺紋n 梯形螺紋(牙型角、牙側(cè)角)n 鋸齒形螺紋(牙型角、牙側(cè)角)n 矩形螺紋(牙型角、牙側(cè)角)粗牙普通螺紋的基本尺寸細(xì)牙普通螺紋的基本尺寸梯形螺紋的基本尺寸§104 螺紋連接的基本類型及螺紋緊

21、固件一、螺紋連接的基本類型螺栓連接、螺釘連接、雙頭螺柱連接、緊定螺釘連接二、螺紋緊固件螺栓、雙頭螺柱、螺釘、緊定螺釘、螺母、墊圈等§105 螺紋連接的預(yù)緊和防松一、螺紋連接的預(yù)緊松連接、緊連接1、預(yù)緊的目的2、擰緊力矩T擰緊力矩的控制措施:測力矩扳手、定力矩扳手、控制螺栓擰緊前后的伸長變形量二、螺紋連接的防松螺紋連接防松的根本問題:防止螺紋副的相對轉(zhuǎn)動。螺紋連接的防松方法:利用附加摩擦力矩防松;利用專門的防松元件防松;其他防松方法§106 螺紋連接的強度計算螺栓連接的主要失效形式及危險截面一、松螺栓連接強度條件二、緊螺栓連接1、受橫向工作載荷F的螺栓強度普通螺栓連接的工作原

22、理、強度條件鉸制孔用螺栓連接的工作原理、強度條件2、受軸向工作載荷FE的螺栓強度受力分析、強度條件§107 螺栓的材料和許用應(yīng)力1、材料 螺母、螺栓強度級別2、許用應(yīng)力 §108 提高螺栓連接強度的措施螺栓連接的強度主要取決于螺栓強度。一降低螺栓總拉伸載荷Fa的變化范圍二改善螺紋牙間的載荷分布三減小應(yīng)力集中四避免或減小附加應(yīng)力五采用合理的制造工藝§109 螺旋傳動*用途、類型(傳力螺旋、傳導(dǎo)螺旋、調(diào)整螺旋)對螺旋傳動的要求失效形式一、耐磨性計算二、螺桿強度校核三、螺桿的穩(wěn)定性校核四、螺紋牙強度的校核§1010 滾動螺旋簡介*§1011 鍵連接和

23、花鍵連接一、鍵連接的類型用途、特點主要類型:平鍵連接、半圓鍵連接、楔鍵連接和切向鍵連接。1. 平鍵連接工作原理、工作面、雙鍵布置、特點常用的平鍵:普通平鍵、導(dǎo)向平鍵、滑鍵普通平鍵結(jié)構(gòu):圓頭(A型)、方頭(B型)、單圓頭(C型)普通平鍵和鍵槽尺寸2. 半圓鍵連接結(jié)構(gòu)特點、工作原理、工作面、雙鍵布置、特點、應(yīng)用3. 楔鍵連接結(jié)構(gòu)特點、工作原理、工作面、雙鍵布置、特點、應(yīng)用4. 切向鍵連接結(jié)構(gòu)特點、工作原理、工作面、雙鍵布置、特點、應(yīng)用二、平鍵連接的強度校核n 鍵的尺寸確定:截面尺寸b、h;長度Ln 主要失效形式及計算準(zhǔn)則靜連接、動連接n 平鍵連接的擠壓強度條件(靜連接)工作長度n 限制平鍵連接(動

24、連接,如:導(dǎo)向平鍵、滑鍵)的壓強鍵連接的許用擠壓應(yīng)力和許用壓強雙鍵的強度校核:按1.5個鍵計算。示例三、花鍵連接結(jié)構(gòu)特點、優(yōu)點、類型及應(yīng)用強度校核簡介§1012 銷連接作用、類型本章基本要求(1) 掌握螺紋連接的分類、螺紋各部分的名稱和結(jié)構(gòu)參數(shù);(2)掌握螺旋副的受力分析、效率計算及自鎖條件;(3)掌握螺紋連接的四種基本類型、結(jié)構(gòu)特點、應(yīng)用場合;了解常用螺紋緊固件結(jié)構(gòu)形式;(4)掌握螺栓連接的預(yù)緊和防松、常用防松方法及防松零件;(5)掌握單個螺栓的受力分析和強度校核計算;(6)了解提高螺栓連接強度的措施;(7)掌握平鍵的選用和強度計算方法;(8)了解花鍵連接、銷連接的結(jié)構(gòu)和

25、特點。作業(yè):(p161)10-2, 10-14第11章 齒輪傳動n 作用、要求n 分類按裝置型式分、按齒面硬度分、按精度等級分n 本章內(nèi)容:著重介紹標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動的強度計算§11-1 輪齒的失效形式§11-2 齒輪材料及熱處理§11-3 齒輪傳動的精度§11-4 直齒圓柱齒輪傳動的作用力及計算載荷§11-5 直齒圓柱齒輪傳動的齒面接觸強度計算§11-6 直齒圓柱齒輪傳動的輪齒彎曲強度計算§11-7 設(shè)計圓柱齒輪時材料和參數(shù)的選取§11-8 斜齒圓柱齒輪傳動§11-9 直齒錐齒輪傳動§11-10 齒

26、輪的構(gòu)造§11-11 齒輪傳動的潤滑和效率§11-12 圓弧齒輪傳動簡介§11-1 輪齒的失效形式n 失效形式:u 輪齒折斷折斷部位、折斷形式、折斷原因齒根彎曲應(yīng)力F 的性質(zhì)提高齒根彎曲強度的措施u 齒面點蝕點蝕最先出現(xiàn)在靠近節(jié)線的齒根面上。齒面接觸應(yīng)力H 的性質(zhì)齒面點蝕的形成原因提高齒面接觸強度的措施軟齒面(HBS350)的閉式齒輪傳動的主要失效形式是齒面點蝕u 齒面膠合-材料的轉(zhuǎn)移形態(tài)、提高齒面抗膠合能力的措施u 齒面磨損-材料的喪失開式齒輪傳動的主要失效形式是齒面磨損。措施u 齒面塑性變形-材料的塑性流動產(chǎn)生原因、形態(tài)(主凹從凸)措施n 計算準(zhǔn)則(設(shè)計準(zhǔn)則)

27、§11-2 齒輪材料及熱處理n 常用齒輪材料優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鋼、鑄鐵n 熱處理方法表面淬火、滲碳淬火、調(diào)質(zhì)、正火、滲氮軟齒面、硬齒面常用的齒輪材料及其力學(xué)性能見表11-1§11-3 齒輪傳動的精度運動精度:反映傳遞運動的準(zhǔn)確性平穩(wěn)性精度:傳動的平穩(wěn)性接觸精度:載荷分布的均勻性國標(biāo)GB10095-88給齒輪副規(guī)定了12個精度等級。其中1級最高,12級最低,常用的為6-9級精度。§11-4 直齒圓柱齒輪傳動的作用力及計算載荷一、輪齒上的作用力圓周力、徑向力、法向力的大小和方向確定小齒輪上的轉(zhuǎn)矩二、計算載荷名義載荷、載荷系數(shù)§11-5 直齒圓柱齒輪傳

28、動的齒面接觸強度計算理論依據(jù)是兩平行圓柱體的接觸應(yīng)力理論:赫茲公式實驗表明:齒根部分靠近節(jié)點處最容易發(fā)生點蝕,故取節(jié)點處的應(yīng)力作為計算依據(jù)。n 齒面接觸應(yīng)力的推導(dǎo)n 齒面接觸強度計算校核式、設(shè)計式:齒寬系數(shù)、許用接觸應(yīng)力等齒面接觸強度取決于小輪分度圓直徑的大小。§11-6 直齒圓柱齒輪傳動的輪齒彎曲強度計算假定載荷僅由一對輪齒承擔(dān),按懸臂梁計算。齒頂嚙合時,彎矩達(dá)最大值。n 危險截面n 齒頂受力分析n 齒根彎曲應(yīng)力齒形系數(shù)、應(yīng)力集中系數(shù)n 齒根彎曲疲勞強度驗算公式許用彎曲應(yīng)力(輪齒單側(cè)、雙側(cè)工作)n 齒根彎曲疲勞強度設(shè)計公式齒根彎曲疲勞強度取決于模數(shù)的大小對于動力齒輪傳動,模數(shù)m1.

29、5 mm對于開式齒輪傳動,應(yīng)將模數(shù)m計算值放大10-15%, 再圓整為標(biāo)準(zhǔn)值§11-7 設(shè)計圓柱齒輪時材料和參數(shù)的選取一、材料齒面硬,齒芯韌二、主要參數(shù)1、齒數(shù)比u2、齒數(shù)z3、齒寬系數(shù)和齒寬漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動設(shè)計示例§11-8 斜齒圓柱齒輪傳動一、輪齒上的作用力圓周力、軸向力、徑向力、法向力的大小和方向確定二、強度計算1、齒面接觸疲勞強度計算校核式、設(shè)計式;模數(shù)、螺旋角確定方法2、輪齒彎曲疲勞強度計算校核式、設(shè)計式§11-9 直齒錐齒輪傳動一、 輪齒上的作用力假設(shè)力集中作用在輪齒中點節(jié)圓(標(biāo)準(zhǔn)齒輪節(jié)圓錐與分度圓錐重合)處。 圓周力、徑向力、軸向力、法向力

30、的大小和方向確定二、強度計算近似認(rèn)為,一對直齒圓錐齒輪傳動和位于齒寬中點的一對當(dāng)量圓柱齒輪傳動的強度相等。1、齒面接觸疲勞強度計算校核式、設(shè)計式;模數(shù)、錐距確定方法2、輪齒彎曲疲勞強度計算校核式、設(shè)計式§11-10 齒輪的構(gòu)造齒輪軸、實心齒輪、腹板式齒輪、輪輻式齒輪 §11-11 齒輪傳動的潤滑和效率一、齒輪傳動的潤滑開式齒輪、閉式齒輪傳動1、潤滑油牌號的選擇2、潤滑油粘度的選擇開式齒輪、閉式齒輪傳動二、齒輪傳動的效率齒輪傳動的損耗齒輪傳動的平均效率§11-12 圓弧齒輪傳動簡介*本章基本要求(1)掌握齒輪傳動的主要失效形式、失效原因、失效部位、避免或減輕失效的措

31、施;掌握針對不同失效形式的設(shè)計準(zhǔn)則;(2)了解齒輪材料及熱處理方法;(3)了解齒輪傳動的精度;(4)掌握漸開線直齒、斜齒、圓柱齒輪傳動和直齒圓錐齒輪傳動的受力分析、強度計算方法;能夠正確設(shè)計齒輪傳動;(5)了解齒輪的主要結(jié)構(gòu)形式、潤滑方式及傳動效率。重點:漸開線齒輪傳動失效形式、材料選擇、受力分析、直齒圓柱齒輪傳動的接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度。作業(yè):11-3、11-9(p187)第13章 帶傳動和鏈傳動n 本章內(nèi)容: §13-1 帶傳動的類型和應(yīng)用§13-2 帶傳動的受力分析§13-3 帶的應(yīng)力分析§13-4 帶傳動的彈性滑動和傳動比§13-5

32、 V帶傳動的計算§13-6 V帶輪的結(jié)構(gòu)§13-7 同步帶傳動簡介§13-8 鏈傳動的特點和應(yīng)用§13-9 鏈條和鏈輪§13-10 鏈傳動的運動分析和受力分析§13-11 鏈傳動的主要參數(shù)及其選擇§13-12 滾子鏈傳動的計算§13-12 滾子鏈傳動的計算§13-13 鏈傳動的潤滑和布置§13-1 帶傳動的類型和應(yīng)用n 帶傳動的組成n 工作原理n 帶傳動的類型n 帶傳動的幾何關(guān)系中心距a、包角、帶長n 帶傳動的張緊方法調(diào)整中心距、采用張緊輪、自動張緊n 帶傳動的優(yōu)點n 帶傳動的缺點n 應(yīng)用

33、67;13-2 帶傳動的受力分析一、初拉力F0、緊邊拉力F1、松邊拉力F2和有效拉力Fn 靜止時的受力分析n 傳動時的受力分析二、最大有效拉力和打滑n 打滑現(xiàn)象及帶來的危害n 最大有效拉力的推導(dǎo)撓性體(柔韌體)摩擦的基本公式(歐拉公式)n 最大有效拉力的主要影響因素帶與輪面間的打滑現(xiàn)象最先發(fā)生在帶與小帶輪輪面接觸弧上。n 避免打滑的條件平帶、V帶受力分析n V帶傳動的最大有效拉力Fec§13-3 帶的應(yīng)力分析1.緊邊和松邊拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力2.離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力3.彎曲應(yīng)力4. 應(yīng)力分布及最大應(yīng)力最大應(yīng)力max出現(xiàn)在緊邊與小輪的接觸處。5. 作用在軸上的力 §13-4 帶傳動

34、的彈性滑動和傳動比n 彈性滑動產(chǎn)生的原因分析滑動率帶傳動的傳動比§13-5 V帶傳動的計算一、V帶的規(guī)格n 組成、節(jié)線、節(jié)面n 普通V帶和窄V帶的標(biāo)準(zhǔn)化n 基準(zhǔn)直徑dn 基準(zhǔn)長度Ld二、單根普通V帶的許用功率 n 主要失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則n 單根帶所能傳遞的有效拉力、傳遞的功率n 實際條件下單根V帶所能傳遞的功率三、V帶的型號和根數(shù)的確定計算功率、選型圖四、主要參數(shù)的選擇1.帶輪直徑與帶速2.中心距、帶長和包角3.初拉力4. 作用在帶輪軸上的壓力FQ 帶傳動設(shè)計的步驟及示例§13-6 V帶輪的結(jié)構(gòu)n V帶輪的輪槽尺寸n 帶輪的結(jié)構(gòu) :實心式、腹板式、輪輻式§13-7

35、 同步帶傳動簡介*§13-8 鏈傳動的特點和應(yīng)用組成及作用、優(yōu)缺點、應(yīng)用§13-9 鏈條和鏈輪一、 鏈條n 類型:滾子鏈、齒形鏈n 滾子鏈的組成n 鏈條材料n 鏈條的主要參數(shù):節(jié)距p結(jié)構(gòu)類型:單排鏈和多排鏈。鏈節(jié)數(shù)Lp二、鏈輪n 標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)n 鏈輪主要尺寸計算公式n 端面齒形和軸面齒形n 鏈輪的結(jié)構(gòu):實心式、孔板式、組合式§13-10 鏈傳動的運動分析和受力分析一、鏈傳動的運動分析 鏈條的平均線速度、平均傳動比、分度圓瞬時線速度、瞬時鏈速、相位角鏈傳動在工作時,瞬時傳動比是周期性變化的!瞬時傳動比恒定的特例:只有z1=z2,且傳動中心距為鏈節(jié)距的整數(shù)倍時,i1n 鏈

36、傳動的多邊形效應(yīng)(運動不均勻性)n 多邊形效應(yīng)的主要影響因素二、鏈傳動的受力分析圓周力、離心拉力、懸垂拉力緊邊拉力、松邊拉力、鏈作用在軸上的壓力§13-11 鏈傳動的主要參數(shù)及其選擇一、鏈輪齒數(shù)小鏈輪齒數(shù) z1、大鏈輪齒數(shù) z2(z2 120)限制大鏈輪齒數(shù)的上限的原因分析跳齒和脫鏈現(xiàn)象最先發(fā)生在大鏈輪輪齒上。二、鏈節(jié)距p三、中心距a及鏈節(jié)數(shù)Lp§13-12 滾子鏈傳動的計算一、失效形式二、功率曲線圖設(shè)計準(zhǔn)則特定條件下A系列滾子鏈所能傳遞的功率P0實際條件與特定條件不同時,應(yīng)對P0進行修正。鏈號的確定鏈條的靜力強度校核§13-13 鏈傳動的潤滑和布置一、 鏈傳動的

37、潤滑潤滑方式潤滑油牌號二、 鏈傳動的布置三、張緊裝置 本章基本要求:1)了解帶、鏈傳動的工作原理、特點及使用場合;2)了解V帶和滾子鏈的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)格,以及帶輪、鏈輪的結(jié)構(gòu)特點;3)理解帶傳動的彈性滑動特性、受力分析,掌握V帶傳動的設(shè)計計算方法;4)掌握鏈傳動的運動特點,掌握滾子鏈傳動的設(shè)計計算方法;5)了解帶、鏈傳動的布置、張緊及鏈傳動的潤滑方式。作業(yè):13-6,13-11(p239)第14章 軸n 本章內(nèi)容: §14-1軸的功用和類型§14-2軸的材料§14-3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計§14-4軸的強度設(shè)計§14-5軸的剛度設(shè)計§14-6軸的臨界

38、轉(zhuǎn)速的概念§14-1軸的功用和類型n 功用n 分類按承受載荷的不同分:轉(zhuǎn)軸、傳動軸、心軸按軸的形狀分:直軸、曲軸、撓性鋼絲軸設(shè)計任務(wù):選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計、強度和剛度設(shè)計、確定軸的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸,必要時還要考慮振動穩(wěn)定性。§14-2軸的材料n 常用材料:碳素鋼、合金鋼n 應(yīng)用范圍n 軸的毛坯§14-3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計n 設(shè)計任務(wù):使軸的各部分具有合理的形狀和尺寸。n 主要要求示例說明:一、制造安裝要求二、軸上零件的定位 軸肩或套筒三、軸上零件的固定n 軸向固定由軸肩、套筒、螺母或軸端擋圈、軸承端蓋來實現(xiàn)。軸肩的尺寸要求n 周向固定大多采用鍵、花鍵、或過盈配合等聯(lián)接形式來實現(xiàn)

39、。鍵槽應(yīng)設(shè)計成同一加工直線四、軸的各段直徑和長度的確定五、改善軸的受力狀況,減小應(yīng)力集中 1.改善受力狀況2.減小應(yīng)力集中軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計改錯示例軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計示例§14-4軸的強度設(shè)計一、按扭轉(zhuǎn)強度計算 對于只傳遞扭轉(zhuǎn)的圓截面軸,扭轉(zhuǎn)強度條件設(shè)計公式最小軸徑的估算二、按彎扭合成強度計算強度條件折合系數(shù)的引入及其取值設(shè)計公式示例1:已知支點跨距、受力情況,計算某減速器輸出軸危險截面的直徑。按彎扭合成強度計算軸徑的一般步驟§14-5軸的剛度設(shè)計*§14-6軸的臨界轉(zhuǎn)速的概念*本章基本要求:u 了解軸的功用和類型;u 了解軸的常用材料及其性能;u 掌握軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求和方法;u

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