大學《機械設計基礎》期末復習考點、知識點總結

1一、本課程研究的對象和內容機械：機器和機構的總稱(1)機器：是根據(jù)某種使用要求而設計的一種人為實物組合的執(zhí)行機械運動的裝置，它可以用來變換或傳遞能量、物料、信息，以代替或減輕人類的勞動。三個特征：①人為的實物組合(不是天然形成的);②各實物單元具有確定的相對運動；③一般機器包含四個組成部分：動力部分、傳動部分、控制部分和執(zhí)行部分。(2)機構：能實現(xiàn)預期機械運動的各構件(包括機架)的基本組合體稱為機構。是一個具具有機器的前兩個特征。分類：連桿機構、凸輪機構、齒輪機構、間歇機構。機構只是一個構件系統(tǒng)，而機器除構件系統(tǒng)外，還包含電氣、液壓等其它系統(tǒng)。第一章平面機構及其自由度一、運動副及其分類1、運動副：兩個構件直接接觸形成的一種可動聯(lián)接。二、平面機構運動簡圖的相對位置。用以說明機構中各構件之間的相對運動關系的簡單圖形。2、構件的分類：固定件、原動件、從動件3、繪制機構運動簡圖2(1)應滿足條件：①構件數(shù)目與實際相同；②運動副的性質、數(shù)目與實際相符；③運動副之間的相對位置以及構件尺寸與實際機構成比例(2)步驟：①分析清楚所要繪制機械的結構和動作原理；②從原動件開始，按照運動傳遞的順序，仔細分析各構件相對運動的性質，確定運動副的類型和數(shù)目；③合理選擇視圖平面，通常選擇與大多數(shù)構件的運動平面相平行的平面為視圖平面；④選取適當?shù)拈L度比例尺，按一1、平面機構的自由度作平面運動有三個自由度，空間運動有六個自由度。每個低副引入兩個約束，使構件失去兩個自由度；每個高幅引入一個約束，使構件失去一個自由度(1)當機構的自由度數(shù)>原動件數(shù)時，機構從動件的運動是不確定的。(2)當構件組的自由度>0,<原動件數(shù)時，會發(fā)生運動干涉而破壞構件。(3)當構件組的自由度小于等于零時，它不是機構，而是不能產生相對運動的靜定或超靜定剛性結構(1)復合鉸鏈：兩個以上的構件在同一處以轉動副相聯(lián)。由M個構件匯成的復合鉸鏈應當按M-1個轉動副計算。(2)局部自由度：與輸出運動無關的自由度。計算時應除去不計。(3)虛約束：不起獨立限制作用的約束。計算時應除去不計。①軌跡相同；②移動副平行；③轉動副軸線重合；④對稱結構絕對速度瞬心：當兩個剛體之一是靜止的，則其瞬心稱為絕對速度瞬心。3(1)直接觀察法：適用于求通過運動副直接相聯(lián)的兩構件瞬心位置。高副純滾動：接觸點為瞬心；否則，無法確定，但必定在公法線上。第二章平面連桿機構一、概述①構件運動形式多樣；②低副面接觸的結構使其具有磨損減小，制造方便，幾何封閉的優(yōu)曲柄：能作整周轉動的連架桿；搖桿：只能在一定角度范圍內擺動的連架桿。一個搖桿(雷達天線俯仰機構、縫紉機踏板)通常曲柄為原動件，并作勻速轉動，而搖桿為從動件，作變速往復擺動。2、雙曲柄機構：兩連架桿均為曲柄(慣性篩)3、雙搖桿機構：兩連架桿均為搖桿(汽車轉向機構)三、平面四桿機構的特性曲柄搖桿機構中，曲柄是短桿在滿足桿長和的條件下：①取最短桿為機架時，其連架桿均為曲柄——雙曲柄機構；③取最短桿的對邊為機架——雙搖桿機構不滿足桿長和條件：只能是雙搖桿機構4極位：當搖桿處在左、右兩極端位置時，對應整個機構所處的位置極位夾角θ:當機構處在極位時對應曲柄兩位置之間所夾銳角(等于擺角φ)急回特性可用行程速比系極位夾角計算公式K>1有急回運動壓力角：作用在從動件上的驅動力方向與該點絕對速度方向所夾銳角，用α表示。實際機構中，為了度量方便，習慣用α的余角γ來判斷傳力性能，稱為傳動角。機架共線時。連桿加給曲柄的力將通過鉸鏈中心，此力對此點不產生力矩，因此不能使曲柄發(fā)生轉動。四、平面四桿機構的演化1、移動副取代轉動副的演化——曲柄滑塊機構(活塞式內燃機、空氣壓縮機、沖床)(1)雙滑塊機構：看成兩桿長度趨于無窮大①兩個移動副不相鄰：從動件的位移與原動件轉角的正切成正比——正切機構；②兩個移動副相鄰，且其中一個移動副與機架相關聯(lián)：從動件的位移與原動件轉角的正弦成正比——正弦機構。常見于計算裝置。2、變更機架的演化——導桿機構可看成是改變曲柄滑塊機構中的固定件而演化而來的轉動導桿機構、擺動導桿機構、擺動滑塊機構、固定滑塊機構3、擴大轉動副的演化：偏心輪機構4、變更桿長的演化五、平面連桿機構設計1、基本問題：①實現(xiàn)構件給定位置；②實現(xiàn)已知運動規(guī)律；③實現(xiàn)已知運動軌跡2、按照給定的行程速比系數(shù)設計四桿機構5(1)曲柄搖桿機構：已知擺桿長度、擺角、K——無唯一解(2)導桿機構：已知機架長度、K3、給定連桿位置設計四桿機構有無窮多解；若給定連桿三個位置，則A、D點是確曲柄搖桿機構曲柄滑塊機構BB2C正弦機構，正切機構B4BCC231AD雙曲柄機構B34A轉動導桿機構BB24A雙轉塊機構BB2A4BA曲柄搖桿機構24C3擺動導桿機構，擺動搖塊機構正弦機構4BB213B246AA4雙搖桿機構移動導桿機構雙滑塊機構42BCA24C34D6第三章凸輪結構一、凸輪機構的應用和分類1、凸輪的應用：內燃機、繞線、送料、自動機床進刀2、組成：凸輪：具有曲線輪廓或凹槽的構件，是主動件，通常等速轉動。從動件：由凸輪控制按其運動規(guī)律作移動或擺動運動的構件。機架：支承活動構件的構件3、分類：(1)按形狀：盤型凸輪、移動凸輪、圓柱凸輪(2)按從動件的形式分：尖頂凸輪、平底凸輪、滾子凸輪4、優(yōu)點：(1)只需設計出合適的凸輪輪廓，就可使從動件獲得所需的運動規(guī)律；(2)結構簡單、緊湊、設計方便。缺點：(1)凸輪輪廓與從動件之間為點接觸或線接觸，易于磨損，所以通常多用于傳力不大的場合；(2)與圓柱面和平面相比，凸輪輪廓的加工要困難得多；(3)為使凸輪機構不致過于笨重，從動件的行程不能過大。二、從動件的常用運動規(guī)律基圓：以凸輪輪廓曲線的最小向徑Io為半徑所繪的圓。推程：(過程);行程：推程所走的距離；推程運動角：推程過程中凸輪的轉角；遠休止角：從動件在最遠的位置停留不動，此時凸輪轉過的角度從動件位移線圖：橫坐標代表凸輪轉角(時間)、縱坐標代表從動件位移從動件運動線圖：包括從動件位移線圖、從動件運動速度線圖和加速度線圖。1、幾種常見的運動規(guī)律多項式的方次n越高，意味著對從動件的運動要求越高，但方次越高，凸輪的加工誤差對從動件的運動規(guī)律影響越大，因此，n大于10的多項式規(guī)律很少使用。①n=1的等速運動規(guī)律：凸輪以等角速度w?轉動運動開始時，速度由零突變?yōu)橐怀?shù)，運動終止時由常數(shù)突變?yōu)榱?。剛性沖擊：由于慣性力無窮大突變而引起的沖擊。始末兩瞬時會有剛性沖擊。①n=2的等加速等減速運動規(guī)律：加速段和減速段加速度的絕對值相等。柔性沖擊：由于加速度發(fā)生有限值突變而引起的沖擊。在始、中、末三瞬時有柔性沖擊。(2)三角函數(shù)運動規(guī)律①余弦加速度運動規(guī)律：加速度曲線不連續(xù)，始末兩瞬時存在柔性沖擊。余弦加速度運動7②正弦加速度運動規(guī)律：速度曲線和加速度曲線連續(xù)，無剛性沖擊和柔性沖擊。正弦加速2、選擇或設計從動件運動規(guī)律時應考慮的問題(1)當機器的工作過程對從動件的運動規(guī)律有特殊要求，而凸輪的轉速不太高時，應首先從滿足工作需要出發(fā)來選擇或設計從動件的運動規(guī)律，其次考慮動力特性和便于加工。對于低速凸輪機構，主要考慮便于加工；對于高速凸輪機構，首先考慮動力特性。(3)當機器對從動件的運動特性有特殊要求，而凸輪的轉速又較高，并且只用一種基本運動規(guī)律又難于滿足這些要求時，可以考慮采用滿足要求的組合運動規(guī)律。(4)在設計從動件運動規(guī)律時，除了要考慮其沖擊特性之外，還要考慮從動件的最大速度尖頂從動件：理論廓線與實際廓線重合；滾子從動件：理論廓線與實際廓線在法線方向上互為等距曲線；平底從動件：理論廓線與實際廓線是兩條不同的曲線。(1)對心尖頂移動從動件盤形凸輪廓線的設計步驟：①選比例尺μ,作位移曲線和基圓rb;②等分位移曲線及反向等分各運動角，確定反轉后對應于各等分點的從動件的位置；③確定反轉后從動件尖頂在各等分點占據(jù)的位置；(2)對心滾子移動從動件盤形凸輪廓線的設計步驟：①選比例尺μ,作位移曲線和基圓rb;②等分位移曲線及反向等分各運動角，確定④將各點連接成一條光滑曲線；⑤作滾子圓族及滾子圓族的內(外)包絡線。(3)對心平底移動從動件盤形凸輪廓線的設計8步驟：①選比例尺μ,作位移曲線和基圓rb;②等分位移曲線及反向等分各運動角，確定反轉后對應于各等分點的從動件的位置；③確定反轉后平底與導路中心線的交點A在各等分點(4)偏置尖頂移動從動件盤形凸輪廓線的設計步驟：①選比例尺μ,作位移曲線、基圓rb和偏距圓e;②等分位移曲線及反向等分各運動角，確定反轉后對應于各等分點的從動件的位置；③確定反轉后從動件尖頂在各等分點占據(jù)(5)尖頂擺動從動件盤形凸輪廓線的設計步驟：①選比例尺μ,作位移曲線，作基圓rb和轉軸圓OA;②等分位移曲線及反向等分各運動角，確定反轉后對應于各等分點的轉軸A的位置；③確定反轉后從動件尖頂在各等分點2、壓力角的校核壓力角：從動件與凸輪在接觸點處的受力方向與其在該點絕對速度方向之間所夾的銳角。自鎖現(xiàn)象：當壓力角非常大時，理論上作用力為無窮大時才能推動從動件，此時凸輪結構的壓力角稱為臨界壓力角許用壓力角：為改善凸輪機構的受力情況、提高機械效率，規(guī)定了允許采用的最大壓力角推程(工作行程)推薦的許用壓力角為：回程(空回行程):[a]=70°~80°3、壓力角與凸輪基圓的關系基圓半徑越大，凸輪推程輪廓越平緩，壓力角也越??；基圓半徑越小，凸輪推程輪廓越陡9第四章齒輪機構壽命較長；⑤工作可靠性較高；⑥可實現(xiàn)平行軸、任意角相交或交錯軸之間的傳動。缺點：①要求較高的制造和安裝精度，成本較高；②要求專用的齒輪加工設備；③不適宜(直齒輪傳動內嚙合傳動直齒圓錐齒輪傳動曲線齒圓錐齒輪傳動二、齒廓嚙合基本定律1、齒廓嚙合基本定律：互相嚙合傳動的一對齒輪在任一位置時的傳動比，都與其連心線O1O2被其嚙合齒廓在接觸點處的公法線所分成的兩線段成反比。2、共軛齒廓：凡滿足齒廓嚙合基本定律而相互嚙合的一對齒廓稱為共軛齒廓。三、漸開線性質及漸開線齒廓(1)發(fā)生線沿基圓滾過的長度等于基圓上被滾過的圓弧長度。(2)漸開線上任一點的法線必于與基圓相切。(3)漸開線齒廓上某點的法線(壓力方向線)與齒廓上該點速度方向所夾的銳角ak,成(4)漸開線的形狀取決于基圓的大小，基圓越大，漸開線越平直(5)基圓以內無漸開線(6)同一基圓上所生成的兩條同向漸開線為法向等距曲線。同一基圓上所生成的兩條反向3、漸開線齒廓及嚙合特點漸開線齒輪的傳動比等于兩輪基圓半徑的反比，滿足定傳動比傳動。(1)漸開線齒廓傳動具有可分性：當實際中心距與設計中心距略有變化，也不會影響兩輪(2)嚙合線：齒輪傳動時其齒廓接觸點的軌跡稱為嚙合線。對于漸開線齒輪，無論在哪一點接觸，接觸齒廓的公法線總是兩基圓的內公切線N1N2。(3)嚙合角：過節(jié)點C作兩節(jié)圓的公切線tt,它與嚙合線N1N2間的夾角稱為嚙合角。漸開線齒輪傳動中嚙合角為常數(shù)，且嚙合角的數(shù)值等于漸開線在節(jié)圓上的壓力角。分度圓：齒輪上某一圓周上的比值和該圓上的壓力角均設定為標準值。分度圓上的模數(shù)為頂隙系數(shù)(徑向間隙系數(shù))c*:正常齒制：0.25;短齒制：0.3標準齒輪：分度圓上齒厚與齒槽寬相等，且齒頂高和齒根高均為標準值的齒輪。2、標準中心距a=r?+I?=m(Z?+Z?)/2標準頂隙：便于潤滑防卡死；無側隙：保證傳動時無沖擊3、嚙合角：節(jié)點P的圓周速度方向與嚙合線N?N?間所夾銳角。標準齒輪只有在分度圓與*分度圓和壓力角是單個齒輪所具有的參數(shù)，而節(jié)圓和嚙合角只有在一對齒輪嚙合時才出刀、齒條插刀、齒輪滾刀根切現(xiàn)象：用范成法加工齒輪時，若刀具的齒頂線或齒頂圓與嚙合線的交點超過被切齒輪的極限點，則刀具的齒頂將切去齒輪齒根的漸開線齒廓的一部分。將使齒輪的彎曲強度大大減根切產生的原因：刀具齒頂線與嚙合線的交點B?落在極限嚙合點N?的右上方，必發(fā)生根加工時，其最少齒數(shù)=17,若允許有所根切可取14.③變位修正，刀具遠離輪坯中心→所得齒輪為變位齒輪4、變位齒輪①零傳動：兩輪變位系數(shù)絕對值相等，小齒輪為正變位，大齒輪為負變位。xi+x?=0,且x?=x?=0時為標準齒輪傳動；xi+x?=0,且x?=-x?≠0為等變位齒輪傳動②正傳動：總變位系數(shù)大于零模數(shù)和壓力角分別相等，兩輪分度圓柱螺旋角β也必須大小相等、方向相反。3、斜齒輪各部分名稱和幾何尺寸計算(3)法向壓力角和端面壓力角：tanaa=tanacosβ4、斜齒輪法向參數(shù)為標準值：國標規(guī)定斜齒輪的法向參數(shù)取為標準值。6、斜齒輪的當量齒數(shù)：當量齒輪上的齒數(shù)，用Zv表示∴Z=Z/cos3β7、斜齒輪的優(yōu)缺點八、圓錐齒輪機構滾動。與圓柱齒輪的參數(shù)相應，圓錐齒輪參數(shù)有節(jié)圓錐、分度圓錐、齒頂圓錐、齒根圓錐和基1、概述(1)應用：傳遞任意兩相交軸間的運動和動力；但軸交角E=90°多用(3)類型：直齒、斜齒、曲齒圓形的發(fā)生面在基圓錐上相切純滾動，其發(fā)生面的圓心始終與基圓錐的錐頂重合，發(fā)生面分度圓錐和背錐展成平面后得到的兩個扇形齒輪，該扇形齒輪的模數(shù)、壓力角、齒頂高、齒根高及齒數(shù)就是圓錐齒輪的相應參數(shù)；扇形齒輪的分度圓半徑就是背錐的錐距；將扇形補成完整的圓柱齒輪，這個完整齒輪的齒數(shù)就是兩圓錐齒輪的當量齒數(shù)。3、直齒圓錐齒輪的嚙合傳動(2)正確嚙合條件：兩輪大端模數(shù)、壓力角相等，均為標準值。(3)重合度：按當量齒輪計算第五章輪系輪系：由一系列齒輪組成的傳動系統(tǒng)功能：實現(xiàn)相距較遠的兩軸之間的傳動；實現(xiàn)變速傳動；實現(xiàn)換向傳動；用作運動合成；實現(xiàn)運動分解；實現(xiàn)大傳動比齒輪傳動一、輪系的類型1、定軸輪系：傳動時每個齒輪的幾何軸線都是固定的，這種輪系稱為定軸輪系。2、周轉輪系：至少有一個齒輪的幾何軸線繞另一齒輪的幾何軸線轉動的輪系。3、復合輪系二、定軸輪系及其傳動比1、輪系的傳動比：輸入軸與輸出軸的角速度(或轉速)比稱為輪系的傳動比。用i?b表示在輪系的傳動比分析計算時，不僅要確定傳動比的數(shù)值，而且還要確定各齒輪的轉向。(1)一對齒輪傳動的傳動比①圓柱齒輪傳動：外嚙合齒輪傳動中，兩齒輪的轉向相反，取負號“-”;內嚙合齒輪傳動②圓錐齒輪傳動：箭頭是同時指向嚙合點或同時背離嚙合點，且只能用畫圖法表示。③蝸輪蝸桿嚙合：蝸輪的轉向取決于蝸桿的轉向和螺旋線方向，用左右手法則判斷轉向右手規(guī)則：以右手握住蝸桿，四指指向蝸桿的轉向，則拇指指向的反方向為嚙合點處蝸輪的線速度方向。左手規(guī)則：以左手握住蝸桿，四指指向蝸桿的轉向，則拇指指向的反方向為嚙合點處蝸輪的線速度方向。(2)定軸輪系傳動比分析m代表外嚙合齒輪的對數(shù)，用(-1)m判斷轉向僅限于所有軸線都平行的定軸輪系(3)惰輪：齒輪的齒數(shù)不影響傳動比的大小，只改變傳動方向。三、周轉輪系及其傳動比1、周轉輪系的組成(1)行星輪：軸線位置繞固定軸線轉動的齒輪，既要自轉又要公轉；(2)轉臂(行星架):支持行星輪作自轉和公轉的構件；(3)中心輪(太陽輪):軸線位置固定的齒輪2、周轉輪系的分類(1)差動輪系：周轉輪系中兩個中心輪均可轉動(2)行星輪系：周轉輪系中只有一個中心輪可以轉動3、周轉輪系傳動比的計算但原輪系將轉化成為一新的定軸輪系，可按定軸輪系的公式計算該新輪系的傳動比。轉化后所得輪系稱為原輪系的“轉化輪系”注意：齒輪m、n的軸線必須平行；公式中的正負號不能去掉四、混合輪系及其傳動比混合輪系：由定軸輪系和周轉輪系或幾部分周轉輪系組成的復雜輪系。混合輪系傳動比的求解方法：①將混合輪系分解為幾個基本輪系；②分別計算各基本輪系的傳動比；③尋找各基本輪系之間的關系；④聯(lián)立求解五、幾種特殊的行星輪系介紹1、漸開線少齒差行星齒輪減速器：輸出的運動是行星輪的絕對運動優(yōu)點：傳動比大(可達135);結構簡單、體積小、重量輕；效率高(0.80~0.94)。缺點：同時嚙合的齒少，受力情況較差；受結構的限制，必須用非標準的正變位齒輪。2、擺線針輪行星減速器：行星輪齒廓曲線為擺線(擺線輪),固定輪采用針輪，針輪的齒數(shù)和擺線行星輪齒數(shù)的差為13、諧波齒輪傳動：組成：剛輪(固定)、柔輪(輸出)、波發(fā)生器(主動)優(yōu)點：傳動比大；同時嚙合的齒數(shù)多，承載能力高；大傳動比下仍有較高的機械效率；零件數(shù)量少、重量輕、結構緊湊缺點：柔輪周期地發(fā)生變形，容易發(fā)生疲勞損壞第六章其他常用機構(1)組成：擺桿、棘爪、棘輪、止動抓(3)優(yōu)點：結構簡單、制造方便、運動可靠、轉角可調(1)組成：撥盤(主動件)、槽輪(從動件)、機架運動系數(shù)：槽輪z的運動時間tm對撥盤1運動時間t之比值tt=Ktm/tK為撥盤圓柱銷數(shù)。t應小于1,槽輪運動時間小于撥盤的運動時間。三、不完全齒輪機構(1)工作原理：在主動齒輪只做出一個或幾個齒，根據(jù)運動時間和停歇時間的要求在從動輪上做出與主動輪相嚙合的輪齒。其余部分為鎖止圓弧。當兩輪齒進入嚙合時，與齒輪傳動一(2)優(yōu)點：結構簡單、制造容易、工作可靠、從動輪運動時間和靜止時間的比例可在較大(3)缺點：從動輪在開始進入嚙合與脫離嚙合時有較大沖擊，故一般只用于低速、輕載場2、類型：外嚙合不完全齒輪機構、內嚙合不完全齒輪機構1、工作原理及特點(1)工作原理：圓柱凸輪連續(xù)回轉，推動均布有柱銷的從動圓盤間歇轉動。(2)特點：從動圓盤的運動規(guī)律取決于凸輪廓線的形狀(4)缺點：凸輪加工較復雜、安裝調整要求嚴格2、類型：圓柱凸輪間歇運動機構、蝸桿凸輪間歇運動機構組合機構并不是幾個基本機構的一般串聯(lián)，而往往是一種封閉式的傳動機構?；緳C構的組合方式有四種：串聯(lián)式、并聯(lián)式、復合式和疊加式第七章機械的動力性能除附加動力，盡可能減輕由離心力而產生的機械振動?；剞D件：繞固定軸線回轉的構件撓性轉子：對于轉速高、尺寸大的回轉件，旋轉時產生大的變形，不能忽略件在轉動時產生不平衡的離心力系，使離心力系的合力和合力偶矩不等于零。不平衡的利用：蛙式打夯機、振動打樁機、振動臺(1)質量分布在同一回轉面內(靜平衡):軸向尺寸很小的剛性轉子，B/D<0.2,其質量分靜平衡條件：分布于該回轉件上各個質量的離心力(或質徑積)的向量和等于零，即回轉求平衡質量的大小和向徑的方法：解析法、圖解法、試驗法(2)質量分布不在同一個回轉面內(動平衡):軸向尺寸較大的回轉件，D/B<5。機械運動過程分為三個階段：起動、穩(wěn)定運轉、停車(1)恒功：(2)盈功：(3)虧功：②引起彈性振動，消耗能量，使機械效率降低；③影響機械的工藝過程，使產品質量下降；④載荷突然減小或增大時，發(fā)生飛車或停車事故。2、周期性速度波動和調節(jié)當外力(驅動力和阻力)作周期性變化時，機械的運動速度(如主軸的角速度)也會作周期性的波動。在周期中的某個時刻，驅動力所作的功與阻力所作的功并不相等，因而造成了速度的波動，但速度的平均值還是穩(wěn)定在一定值上。飛輪調速原理：當驅動功大于阻力功出現(xiàn)盈功時，飛輪將多余的動能貯存起來，以免原動件的轉速增加太多；當驅動力小于阻力功出現(xiàn)虧功時，飛輪將貯存的動能釋放出來，以免原動件的轉速降低不大。動能變化值相同時，飛輪的轉動慣量J越大，角速度o的波動越小。速度波動調節(jié)的方法①對周期性速度波動，可在轉動軸上安裝一個質量較大的回轉體(俗稱飛輪)達到調速的目的；(加大轉動構件的m和J,安裝飛輪，使速度波動限制在允許的范圍內。②對非周期性速度波動，需采用專門的調速器才能調節(jié)。3、機械運轉的平均速度和不均勻系數(shù)三、機器的機械效率機械效率：損失系數(shù)：當機械自鎖時，其機械效率恒小于或等于零第八章機械零件設計概論一、概述1、基本要求2、機械零件的失效、工作能力和承載能力失效：機械零件由于某種原因而不能正常工作。振動、聯(lián)接的松弛、摩擦打滑3、機械零件的設計準則影響問題設計準則可歸納為以下形式：計算值≤[許用值]4、設計方法和設計步驟(1)擬定零件的計算簡圖；(2)確定作用在零件上的載荷；(3)選擇合適的材料和熱處理；(4)根據(jù)零件可能出現(xiàn)的主要失效形式，選用相應的設計準則，根據(jù)計算確定零件的主要形狀和主要尺寸；(5)繪制零件圖，并標注必要的技術要求。金屬材料中主要有：鑄鐵、碳素鋼、合金鋼、鑄鋼，以及有色金屬，如：銅合金、鋁合金材料熱處理是改善材料機械性能的重要手段，主要用于對鋼制零件的處理。常用的熱處理方法有以下幾種：淬火、退火、正火、回火、調質、表面處理包括最小間隙為零的配合過渡配合：孔的公差帶與軸的公差帶交疊，任取加工合格的孔和軸配合，可能產生間隙也隨著粗糙度的增大，實際接觸面積減少而局部壓強增大，將加劇磨損，同時粗糙度的增大將降低聯(lián)接的承載能力、降低零件的疲勞強度。在保證使用性能要求的前提下，應選用較大的3、工藝性問題毛坯選擇合理、結構簡單合理、規(guī)定適當?shù)闹圃炀群捅砻娲植诙?、優(yōu)先數(shù)系和標準化問題優(yōu)先數(shù)系是用來使型號、尺寸、轉速、功率等量值得到合理的分級。這樣可便于組織生產對于大于10的優(yōu)先數(shù)可以乘上10、100、1000等。簡化、協(xié)調、選優(yōu)(優(yōu)化)。三、機械零件的強度1、常用名詞定義工作載荷：機器正常工作時所受的實際載荷(一般難以確定)名義載荷：按原動機功率求得計算載荷：載荷系數(shù)*名義載荷外摩擦滑動摩擦滾動摩擦靜摩擦動摩擦應力幅：2、變應力及其變應力下的許用應力變應力的循環(huán)特性：應力循環(huán)中的最小應力與最大應力之比，可以用來表示變應力中應力變化的特征。對稱循環(huán)變應力r=-1;脈動循環(huán)變應力r=0;靜應力r=1疲勞曲線：零件發(fā)生疲勞斷裂時的應力和變應力循環(huán)作用次數(shù)之間的關系曲線。疲勞曲線分為三個區(qū)：靜應力區(qū)(零件承受變應力作用次數(shù)少于103)、有限壽命區(qū)、無限壽命區(qū)(應力作用次數(shù)大于某個值No時，曲線趨于水平，變應力作用不會發(fā)生疲勞斷裂，No稱為循環(huán)基數(shù)，對應于No的應力稱為材料的疲勞極限)四、機械零件的接觸強度五、摩擦、磨損及潤滑概述1、摩擦內摩擦：發(fā)生在物質內部，阻礙分子間相對運動的摩擦；外摩擦：相互接觸的兩個物體發(fā)生相對滑動或有相對滑動的趨勢時，在接觸表面上產生阻礙相對滑動的摩擦?；瑒幽Σ恋乃姆N類型：①干摩擦：表面間無任何潤滑劑或保護物的純金屬接觸是的摩擦；②邊界摩擦：摩擦表面被吸附的邊界膜隔開，摩擦性質取決于邊界膜和表面的吸附性能時③流體摩擦：摩擦表面被流體膜隔開，摩擦性質取決于流體內部分子間粘性阻力的摩擦；④混合摩擦：指摩擦狀態(tài)處于邊界摩擦及流體摩擦的混合狀態(tài)時的摩擦。2、磨損運動副之間的摩擦將導致零件表面材料的逐漸喪失或遷移，即形成磨損。磨損過程大致可分為三個階段：磨合階段、穩(wěn)定磨損階段、劇烈磨損階段。在設計或使用機器時，應該力求縮短磨合期，延長穩(wěn)定磨損期，推遲劇烈磨損的到來。根據(jù)磨損結果分類：點蝕磨損、膠合磨損、擦傷磨損根據(jù)磨損機理分類：粘附磨損、磨粒磨損、疲勞磨損、流體磨粒磨損、流體侵蝕磨損、機3、潤滑(1)降低摩擦；(2)減輕磨損；(3)保護零件不遭銹蝕；(4)采用循環(huán)潤滑時還能起到散熱降溫的作用；(5)潤滑油膜具有緩沖吸振的能力；(6)潤滑劑的分類：(1)液體潤滑劑：是應用最廣的潤滑劑，包括礦物油、動植物油、合成油和各種乳劑；(2)半固體潤滑劑：主要是指各種潤滑脂；(3)固體潤滑劑：是任何可以形成固體膜以減少摩擦阻力的物質；(4)氣體潤滑劑：任何氣體都可作為氣體潤滑劑，其中用得最多(2)鈉基潤滑脂：有較高的耐熱性，工作溫度可達120℃,但抗水性差，由于它能與少量水乳化，從而保護金屬免遭腐蝕，比鈣基潤滑脂有更好的防銹能力。(3)鋰基潤滑脂：既能抗水、耐高溫(工作溫度不宜高于145℃),而且有較好的機械安定性，是一種多用途的潤滑脂。(4)鋁基潤滑脂：有良好的抗水性，對金屬表面有高的吸附能力，故可起到很好的防銹作用。(1)錐(針)入度(或稠度)由重1.5N的標準錐體，在25℃恒溫下，從潤滑脂表面經5s后刺入的深度(以0.1mm計)。它標志著潤滑脂內阻力的大小和流動性的強弱。錐入度愈小表明潤滑脂愈稠。錐入度是潤滑脂的一項主要指標，潤滑脂的牌號就是該潤滑脂錐入度的等級。(2)滴點在規(guī)定的加熱條件下，潤滑脂從標準量杯的孔口滴下第一滴時的溫度叫潤滑脂的滴點。潤滑脂的滴點決定了它的工作溫度。潤滑脂的工作溫度至少應低于滴點20℃。推遲潤滑劑的老化變質，延長其正常使用壽命；③改善潤滑劑的物理性能，如降低凝點、消除潤滑方法：間歇式、連續(xù)式第九章聯(lián)接1、螺紋的形成用任一平面圖形(如矩形、三角形、梯形或鋸齒形),使其一邊與圓柱體的母線貼合，沿著螺旋線運動，并保持該圖形始終通過圓柱體的母線，就得到螺紋。根據(jù)螺紋的牙型，可分為三角形、矩形、梯形和鋸齒形螺紋等；根據(jù)螺紋的繞行方向，可分為左螺旋紋和右螺旋紋；根據(jù)螺旋線的數(shù)目，可分為單線螺紋和多線螺紋。3、螺紋的參數(shù)大徑d:與外螺紋牙頂(或內螺紋牙底)相重合的假想圓柱體的直徑；小徑d?:與外螺紋牙底(或內螺紋牙頂)相重合的假想間的軸向距離。設螺紋線數(shù)為n,則有S=Np螺紋升角λ:中徑為d?的圓柱上，螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾其他條件相同的情況下，螺紋的牙型斜角越大，當量摩擦系數(shù)和當量摩擦角就越大，螺紋聯(lián)接用螺紋選用較大牙型斜角的螺紋，而傳動用螺紋則選用小牙型斜角的螺紋。三、機械設備常用螺紋(1)普通螺紋：國家標準中將牙型角α=60°的三角形米制螺紋稱為普通螺紋，大徑d為同一公稱直徑有多種螺距的螺紋，螺距最大的稱為粗牙螺紋，其余的都稱為細牙螺紋。細牙螺紋小徑大，升角小，自鎖性好，強度高，但不耐磨，易滑扣，用于薄壁零件、受動載荷的(2)矩形螺紋：牙型為正方形，牙型角=0°,牙厚為螺距的一半，當量摩擦系數(shù)較小，效(3)鋸齒形螺紋：工作面牙型斜角為3°,非工作面牙型斜角為30°,兼有矩形螺紋效率高和梯形螺紋牙根強度高的優(yōu)點，但只能承受單向載荷，適用于單向承載的螺旋傳動。(4)梯形螺紋：牙型為等腰梯形，牙型角=30°,效率比矩形螺紋低，但易于加工，對中性好，牙根強度較高，廣泛應用于螺旋傳動中。(5)管螺紋：牙型角=55°,牙頂呈圓弧形，旋合螺紋間無徑向間隙，緊密性好，公稱直徑為管子的公稱通徑。廣泛用于水，煤氣，潤滑等管路系統(tǒng)聯(lián)接中。(6)米制錐螺紋：適用于氣體或液體管路系統(tǒng)依靠螺紋密封的連接螺紋(水、煤氣管道用管螺紋除外),必要時允許在螺紋配合面間加密封填料提高其密封性。(1)螺栓聯(lián)接：普通螺栓聯(lián)接(加工簡單、成本低、應用廣)、鉸制孔用螺栓聯(lián)接(精確固定、相對位置);(2)雙頭螺柱聯(lián)接：適用于被連接件較厚，要求結構緊湊和經常(3)螺釘聯(lián)接：結構簡單、緊湊，螺紋孔磨損，受力不大，不適用于經常拆裝的場合；(4)緊定螺釘聯(lián)接：常用于固定兩個零件的相對位置，并可傳遞不大的力或扭矩，除作為聯(lián)接和緊定用外，還可用于調整零件位置。螺紋聯(lián)接件分為三個精度等級，其代號為A、B、C級。①A級精度的公差小，精度最高，用于要求配合精度、防止振動等重要零件的聯(lián)接；②B級精度多用于受較大且經常裝拆、調整(1)螺栓：六角頭、小六角頭；精制螺栓和粗制螺栓(2)螺釘(3)雙頭螺柱(4)緊定螺釘(5)螺母：六角螺母、標準螺母、扁螺母、厚螺母。圓螺母常用作軸上零件的軸向固定，并配有止退墊圈。(6)墊圈：增加被聯(lián)接件的支承面積或避免擰緊螺母時擦傷被聯(lián)接件的表面，當被聯(lián)接件表面有斜度時，應使用斜墊圈。1、預緊：裝配時把螺紋聯(lián)接擰緊，使其受到預緊力的作用，目的是使螺紋聯(lián)接可靠地承受載荷，獲得所要求的緊密性、剛性和防松能力。預緊力的數(shù)值：預緊應力<屈服極限σ的80%?？刂祁A緊力的方法：測力矩扳手、定力矩扳手，較精確的方法是測量擰緊時螺栓的伸長變形量。2、防松：在沖擊、振動、變載荷及溫度變化較大的情況下，聯(lián)接有可能松脫，造成聯(lián)接失效，一旦出現(xiàn)松脫，輕者會影響機器的正常運轉，重者會造成嚴重事故。防松的根本問題在于防止螺旋副相對轉動。(1)摩擦防松：采用各種措施使螺紋幅中保持較大的防松阻力矩。簡單方便，適用于平穩(wěn)、低速和重載的固定裝置上的連接。①彈簧墊圈；②對頂螺母；③尼龍圈鎖緊螺母。(2)機械防松：利用各種止動零件阻止擰緊的螺紋零件相對轉動。適用于較大沖擊、振動的高速機械中運動部件的連接。①槽型螺母和開口銷；②圓螺母帶翅墊片；③止動墊片。(3)破壞螺紋防松：放松效果良好，但僅適用于很少拆開或不拆的聯(lián)結。①沖點法；②粘合法。六、螺紋聯(lián)接的強度計算螺栓的受載形式：①受軸向拉力(受拉螺栓):設計準則是保證螺栓的靜力或疲勞拉伸強度。②受橫向力(受剪螺栓):設計準則是保證連接的擠壓強度和螺栓的剪切強度。螺栓連接的強度計算步驟：①確定螺栓的受力；②確定螺栓危險截面的直徑(螺紋小徑);③由螺紋小徑從標準中選定螺栓螺紋的公稱直徑。1、普通螺栓聯(lián)接強度計算(1)松螺栓聯(lián)接強度計算(2)緊螺栓聯(lián)接強度計算①承受橫向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接預緊力的大小，根據(jù)接合面不產生滑移的條件確定。②承受軸向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接工作時工作載荷F和殘余預緊力F”一起作用在螺栓上，F(xiàn)o=F+F”為防止工作時被聯(lián)接件的結合面出現(xiàn)縫隙，殘余預緊力F”應大于零，對于一般聯(lián)接，工作載荷穩(wěn)定時，可取F”=(0.2~0.6)F,工作載荷不穩(wěn)定時，F(xiàn)”=(0.6~1.0)F;對于有緊密性要求的聯(lián)接(如壓力容器的螺栓聯(lián)接),F”=(1.5~1.8)F螺栓的剛度被聯(lián)接件的剛度總拉力被連接件的剛度大，螺栓的剛度很小(細長或中空),螺栓的相對剛度趨于零。此時工作載荷作用后，使螺栓所受的總拉力增加很少；當螺栓的相對剛度較大時，則工作載荷作用后，將使螺栓所受的總拉力有較大的增加。七、螺紋聯(lián)接件的材料及許用應力性能等級從3.6至12.9分為十級，點前數(shù)字表示抗拉強度極限σB的1/100(og/100),點后數(shù)字表示屈服極限os與抗拉強度極限比值的10倍(10os/og)八、螺栓聯(lián)接設計時應注意的問題影響螺栓強度的因素很多，主要涉及：(1)螺紋牙的載荷分配；(2)應力變化幅度；(3)應力集中；(4)附加應力；(5)材料的機械性能。1、提高螺栓聯(lián)接強度的措施(1)提高螺栓的疲勞強度：在工作載荷和殘余預緊力不變的情況下，減小螺栓剛度或增大被聯(lián)接件剛度都能達到提高螺栓疲勞強度的目的，但應適當增大預緊力，以保證聯(lián)接的密封性。減小螺栓剛度的措施：適當增加螺栓的長度；采用腰狀桿螺栓；采用空心螺栓；在螺母下安裝上彈性元件。增加被聯(lián)接件剛度的措施：不用墊片或采用剛度較大的墊片。(2)改善螺紋牙上載荷分布不均的現(xiàn)象：旋合圈數(shù)越多，載荷分布不均的程度越顯著,可采用懸置螺母、環(huán)槽螺母、內斜螺母、環(huán)槽/內斜螺母、鋼絲螺套。(3)減小應力集中的影響：采用較大的圓角、卸載結構、將螺紋收尾改為退刀槽。減小附加彎曲應力的方法：①規(guī)定螺母、螺栓頭部和被聯(lián)接件的支承面的加工要求；②螺紋的精度等級；③裝配的精度等級；④采用球面墊圈；⑤采用帶有腰環(huán)或細長的螺栓。(4)采用合理的制造工藝方法：采用冷鐓螺栓頭部和滾壓螺紋的工藝方法，可以顯著提高螺栓的疲勞強度；工藝上采用氮化、氰化、噴丸等處理。螺栓組設計的一般步驟：選定螺栓的數(shù)目及布置形式、確定螺栓聯(lián)接的結構尺寸。不再進行強度校核。對于重要的聯(lián)接，應根據(jù)聯(lián)接的工作載荷，分析各螺栓的受力狀況，找出(1)聯(lián)接接合面的幾何形狀通常都設計成軸對稱的簡單幾何形狀；(2)螺栓的布置應使各螺栓的受力合理：鉸制孔用螺栓聯(lián)接，不要在平行于工作載荷的方向上成排地布置八個以上的螺栓，以免載荷分布過于不均；承受彎矩或轉矩時，應使螺栓的位置適當靠近聯(lián)接接合面的邊緣，以減小螺栓的受力。如果同時承受軸向載荷和較大的橫向載荷時，應采用銷、套筒、鍵等抗剪零件來承受橫向載荷，以減小螺栓的預緊力及其結構尺寸；(3)螺栓的排列應有合理的間距、邊距；(4)分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應取成4、6、8等偶數(shù)(5)避免螺栓承受附加的彎曲載荷(6)根據(jù)聯(lián)接的工作條件合理地選擇螺栓組的防松裝置。九、螺旋傳動簡介螺旋傳動按用途不同可分為三類：傳力螺旋、傳導螺旋、調整螺旋；螺旋傳動按螺旋副的摩擦性質不同可分為：滑動螺旋(滑動摩擦);滾動螺旋(滾動摩擦);靜壓螺旋(流體摩擦)材料：螺桿材料要有足夠的強度和耐磨性：中碳鋼、合金鋼；螺母材料要有足夠的強度、3、滑動螺旋傳動的設計計算十、鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接鍵是一種標準零件，其功能：①實現(xiàn)軸與輪轂之間的周向固定以傳遞轉矩；②實現(xiàn)軸上零1、鍵聯(lián)接的主要類型：平鍵聯(lián)接、半圓鍵聯(lián)接、楔鍵聯(lián)接、切向鍵聯(lián)接。鍵的主要尺寸：截面尺寸(一般以鍵寬b×鍵高h表示)和鍵長L。鍵的截面尺寸b×h按軸計算中兩鍵只按1.5個鍵計算。主要失效形式：①普通平鍵聯(lián)接(靜聯(lián)接):工作面被壓潰；②導向平鍵聯(lián)接和滑鍵聯(lián)接(動聯(lián)接):工作面的過度磨損。平鍵特點：結構簡單、裝拆方便、對中性較好等。這種鍵聯(lián)接不能承受軸向力，因而對軸平鍵按用途分類：普通平鍵、薄型平鍵、導向平鍵、滑鍵鍵槽的加工：軸上鍵槽：圓柱立銑刀(A和C型)和圓盤銑刀(B型);輪轂上鍵槽：插刀。平鍵按頭型式分類：圓頭(A型)、平頭(B型)、單圓頭(C型)接。具有軸轂受力均勻、承載能力高、對軸削弱程度小(齒淺，應力集中小)、定心性好和導向十一、其他聯(lián)接2、焊接和粘接焊接：熔化焊(電焊、氣焊與電渣焊)、壓力焊(電阻焊、摩擦焊)和釬焊(錫焊、銅焊)膠接：用粘接劑采用粘合的方法聯(lián)接被聯(lián)接件稱為粘接。(1)過盈聯(lián)接(干涉配合聯(lián)接或緊配合聯(lián)接):利用零件間的配合過盈來達到聯(lián)接目的的。優(yōu)點：結構簡單、對中性好、承載能力大、對軸削弱少。裝配方法：壓入法、脹縮法(溫差法)第十章齒輪傳動一、概述2、齒輪傳動的裝置形式：開式齒輪傳動、半開式齒輪傳動、閉式齒輪傳動。二、齒輪傳動的失效形式(1)輪齒折斷：因多次重復的彎曲應力和應力集中造成的疲勞折斷，或因短時過載或沖擊齒寬小的直齒圓柱齒輪，齒根裂紋一般是從齒根沿橫向擴展，最后發(fā)生全齒的疲勞折斷；齒寬較大的直齒圓柱齒輪，由于制造誤差使載荷集中在齒的一端，裂紋可能沿斜方向，最斜齒輪和人字齒輪常因接觸線是傾斜的，齒根裂紋往往從齒根斜向齒頂?shù)姆较驍U展，最后(2)齒面磨損：開式齒輪傳動的主要失效形式之一(3)齒面點蝕就會發(fā)生粘焊，粘焊處被撕脫后，沿滑動方向形成溝痕，稱為熱膠合。低速重載：油膜遭到破壞，也會產生膠合。此時稱為冷膠合。減小模數(shù)、降低齒高、采用角度變位齒輪以減小滑動系數(shù)，提高齒面硬度，采用抗膠合能力強的潤滑油(極壓油)等，均可減緩或防止齒面膠合。(5)塑性變形：在齒輪傳動中，當有過大的應力作用時，輪齒材料可能產生塑性變形。適當提高齒面硬度，采用粘度較大的潤滑油，可以減輕或防止常用的齒輪材料：鍛鋼、鑄鋼、鑄鐵和非金屬材料。③熱處理工藝；④正火碳鋼和調質碳鋼；⑤輪誤差對齒輪傳動的影響：①傳遞運動的準確性；②傳動的平穩(wěn)性；③載荷分布不均勻。國家標準GB10095—1988對圓柱齒輪及齒輪副規(guī)定了12個精度等級，其中1級的精度最高，12級的精度最低。按照誤差的特性及它們對傳動性能的影響，將齒輪的各項公差劃分為三個組，分別反映傳遞運動的準確性、傳動的平穩(wěn)性和載荷分布上的均勻性。1、受力分析在分度圓上，法向力Fn可分解為兩個互相垂直的分力：切于分度圓的圓周力F;和半徑方向的徑向力F:2、計算載荷在實際齒輪傳動中，載荷應考慮多個其它因素：①由于原動機和工作機的振動和沖擊；②齒輪嚙合過程中產生的動載荷；③由于制造安裝等誤差或受載后輪齒、軸、軸承、箱體的變形等原因，使載荷沿齒寬方向分布不均；④同時嚙合的各輪齒間載荷分布不均等。①使用系數(shù)KA:考慮原動機和工作機的運轉特性等外部②動載系數(shù)Kv:考慮齒輪副在嚙合過程中，因嚙合誤差(基節(jié)誤差、齒形誤差和輪齒變形等)而引起的內部附加動載荷對輪齒受載的影響。動載系數(shù)主要由齒輪的圓周速度和齒輪精度確定，對于6級精度的齒輪，動載系數(shù)Ky的取值范圍1.1～1.2。速度高時取大值，速度低時取③齒間載荷分配系數(shù)K:考慮同時嚙合的各對齒輪間載荷分配不均勻的系數(shù)。取值范圍為④齒向載荷分布系數(shù)Kp:考慮輪齒沿接觸線方向載荷分布不均勻的現(xiàn)象。當兩輪之一為軟齒面時，取Kp=1～1.2;當兩輪均為硬齒面時，取Kp=1.1～1.35。當寬徑比b/d?較小、齒輪在3、齒面接觸疲勞強度計算性系數(shù)Z=189.8√N/mm2當一對齒輪的材料、傳動比及齒寬系數(shù)一定時，由齒面接觸強度所決定的承載能力，僅與中心距或齒輪直徑有關。至于模數(shù)的大小需由彎曲強度條件確定。齒寬系數(shù)越大，則中心距越提高齒輪接觸疲勞強度的主要措施：①加大齒輪直徑或中心距；②適當增加齒寬；③采用正角度變位齒輪傳動；④提高齒輪精度等級。這些措施均可減小齒面的接觸應力。另外改善齒輪材料和熱處理方式(提高齒面硬度),可以提高許用接觸應力值。輪齒受載時，齒根受的彎矩最大，因此齒根處的彎曲疲勞強度最弱。5、齒輪傳動設計準則算，許用彎曲應力應適當降低(可取閉式傳動的許用彎曲應力的0.7～0.8),或將設計計算出的F'=F,/cosβ軸向力F?與tanβ成正比。通常β不宜選F,=Ftana,=F,tana,/cosβ得過大，β=8°~20°F,=F,1tanFF,=F'/cosa,=F,cosa,co人字齒輪的螺旋角可取較大的數(shù)值(15°~40°),傳遞的功率也可較大。(1)斜齒圓柱齒輪的法向齒廓是漸開線，所以嚙合點處的曲率半徑應代以法向值，這將在斜齒輪的節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH計算公式中體現(xiàn)；(2)斜齒輪工作時接觸線總長度隨嚙合位置的不同而變化，應同時考慮端面重合度βa和(3)接觸線傾斜有利于提高接觸疲勞強度。3、齒根彎曲疲勞強度計算八、齒輪結構(2)實心式齒輪：齒頂圓直徑da≤200mm,并對可靠性有特殊要求的齒輪，可做成實心式齒輪。結構簡單、制造方便，為了裝配方便和減小邊緣的應力集中，孔邊、齒頂邊緣應切制減輕重量。為了制造、搬運方便，腹板上常對稱開多個孔。(4)輪輻式齒輪：齒頂圓直徑da>400～1000mm,為了減輕重量，將齒輪制成輪輻式結對于尺寸很大的齒輪，為了節(jié)約貴重鋼材，常采用齒圈套裝于輪心上。齒圈用較好的鋼，輪心用鑄鐵或鑄鋼。兩者用過盈聯(lián)接，在裝配縫上加裝4～8個緊定螺釘。第十一章蝸桿傳動一、概述蝸桿傳動是在空間交錯的兩軸間傳遞運動和動力的一種傳動機構，它由蝸桿和蝸輪組成。分類：圓柱蝸桿傳動、環(huán)面蝸桿傳動、錐面蝸桿傳動④蝸桿傳動的摩擦損失較大、效率較低；⑤蝸輪齒圈常需要比較貴重的青銅制造。二、圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸1、主要參數(shù)(1)模數(shù)m和壓力角α蝸桿傳動的正確嚙合條件為：蝸桿的軸向模數(shù)ma?等于蝸輪的端面模數(shù)m?、蝸桿的軸向壓力角a?1等于蝸輪的端面壓力角α(2)蝸桿導程角γ(3)蝸桿頭數(shù)z?、蝸輪齒數(shù)z?和傳動比蝸桿的頭數(shù)越多，則蝸桿的導程角將越大，蝸桿傳動的效率也將越大。(4)蝸桿的直徑系數(shù)q為了限制蝸輪滾刀的數(shù)目，并便于滾刀的標準化，對每一標準模數(shù)規(guī)定了一定數(shù)量的蝸桿分度圓直徑d?,把其與模數(shù)的比值稱為蝸桿的直徑系數(shù)。q=d?/m三、蝸桿傳動的失效形式、材料和結構1、蝸桿傳動的失效形式——膠合和磨損開式齒輪傳動中，應保證齒根彎曲疲勞強度；閉式傳動中，通常按齒面接觸疲勞強度進行結構形式：整體澆注式、齒圈式、螺栓聯(lián)接式、拼鑄式。四、蝸桿傳動的強度計算1、蝸桿傳動的受力分析用右手代表右旋蝸桿(若為左旋螺桿，則用左手),四指代表蝸桿旋轉方向，則拇指所指的方向就表示蝸桿所受軸向力的方向，而蝸輪的轉向與拇指所指的方向相反。2、蝸桿傳動的強度計算K-載荷系數(shù)，若工作平穩(wěn)，取為1~1.2;若工作載荷變化較大，取為1.1~1.3;嚴重沖擊時，取為1.5。蝸輪圓周速度慢時取較小的值，反之取較大的值。若以自然方式冷卻，則從箱體外壁散發(fā)到周圍空氣的熱量為：H?=aaS(to-t?)aa-箱體表面的散熱系數(shù)，可取為(8.15~17.45)W/(m2·℃)S-箱體內表面能被油飛濺到，而外表面又能為周圍空氣所冷卻的表面面積第十二章帶傳動一、概述帶傳動是一種應用廣泛的撓性機械傳動，主要由主動輪、從動輪和張緊在兩輪上的環(huán)形帶(撓性構件)組成。按工作原理分為：摩擦型和嚙合型。摩擦型：由于張緊，靜止時帶已受到預拉力，在帶與帶輪的接觸面間產生壓力，當主動輪轉動時，通過帶與帶輪接觸面間的摩擦力使從動輪一起轉動，從而實現(xiàn)運動和動力的傳遞。③多楔帶：用于較大功率、緊湊的場合；④圓帶：傳遞功率較小，用于輕、小型機械。傳動形式開口傳動交叉?zhèn)鲃影虢徊鎮(zhèn)鲃觽鲃雍唸D使用范圍傳動比帶速相對拉曳能力i≤5(平帶1應用場合兩軸平行，回轉方向相同兩軸交錯，不能逆轉3、帶傳動的特點主要優(yōu)點：①適用于中心距較大的傳動(可達1吸收振動，并且運行平穩(wěn)，無噪音；③過載時帶與帶輪間會出現(xiàn)打滑，可防止損壞其他零件；③帶的壽命短；④傳遞同樣大的圓周力時，輪廓尺寸和軸上壓力都比嚙合傳動大。4、應用范圍：帶的工作速度一般為5～25m/s,使用高速環(huán)形膠帶時可達60m/s;使用錦綸片復合平帶時，可達80m/s。膠帆布平帶傳遞功率小于500kW,普通V帶傳遞功率小于700kW。靜止時，帶兩邊的拉力都等于張緊力F?,工作時，帶一邊拉力增大到F?(緊邊),一邊拉力減小到F?(松邊)有效拉力：兩邊拉力之差，也就是帶所傳遞的圓周力F,F=F?-F?打滑：帶所傳遞的圓周力超過帶與輪面間的極限摩擦力總和時，帶與帶輪將發(fā)生顯著的相對滑動。經常出現(xiàn)打滑時，將使帶的磨損加劇、傳動效率低，以致使傳動失效。影響承載能力的主要因素(1)初拉力Fo:Fo↑,承載能力個，避免打滑；但Fo過大，發(fā)熱和磨損加劇，易松馳，帶壽命縮短；若F?過小，工作潛力不能充分發(fā)揮，易打滑。(2)包角α:a1,接觸弧長1,承載能力1。設計時a?>120°,傳動比i不能太大和α不能太小，因為it→a↓,a↓→a?↓(3)摩擦系數(shù)f:ft,承載能力個2、帶的應力分析(1)由于拉力產生的拉應力σ1、G2:兩者相差越大，帶越易產生疲勞損壞。(2)彎曲應力：帶繞過帶輪時，因彎曲而產生彎曲應力。帶輪直徑越小，彎曲應力越大，彎曲應力只作用在繞過帶輪的那一部分帶上。(3)由于離心力產生的拉應力：離心拉(應)力作用與帶的整個周長，且處處相等。3、帶傳動的彈性滑動和傳動比(1)彈性滑動：帶在帶輪上微量滑動的現(xiàn)象，是摩擦性帶傳動的固有特性，無法避免。繞過主動輪：拉力逐漸減小，帶逐漸收縮，相對帶輪向后滑動；繞過從動輪：拉力逐漸增大，帶逐漸伸長，相對帶輪向前滑動。彈性滑動對帶傳動的影響為：①從動輪的圓周速度低于主動輪；②降低了傳動效率；③引起帶的磨損；④使帶的溫度升高。滑動率ε:傳動中由于帶的滑動引起的從動輪圓周速度的降低率。4、失效形式和設計準則失效形式：打滑(過載引起)、疲勞破壞(帶受變應力的循環(huán)作用)設計準則：傳遞給定載荷時，不打滑且具有足夠的疲勞強度和壽命。單根帶在既不打滑又三、普通V帶傳動的設計計算1、取a?=a?=180°,k=2,在特定帶長，載荷平穩(wěn)時得到單根V帶能傳遞的功率為：若帶長不為特定帶長：帶長1,單位時間內應力循環(huán)次數(shù)↓,疲勞強度t,帶長修正系數(shù)KL,查表12.3故實際工作條件下，單根V2、設計計算和參數(shù)選擇傳動能力↓,包角修正系數(shù)K,查表12.8(1)確定計算功率：P=KP(2)確定帶的型號：由Pc、nl確定(3)選取帶輪基準直徑da和daz:ddl≥ddmin,均取標準值(5)確定中心距a和帶的基準長度La:a過小，帶短，易疲勞；包角減小，降低承載能(7)確定V待根數(shù)：(8)確定初拉力Fo:F?J,易打滑，反之，帶壽命」,軸及軸承受力↑(9)計算壓軸力Fo:(10)帶輪的結構形式：實心式、輻板式、輪輻式四、V帶輪設計結構名稱：輪緣：與帶相連部分；輪轂：安裝在軸上部分；輪輻：聯(lián)接部分。五、帶傳動的張緊裝置分定期張緊和自動張緊1、確定計算功率Pe=KAPNNY第十三章鏈傳動1、運動分析鏈條與鏈輪嚙合相當于鏈條折繞在邊長為鏈節(jié)距p,邊數(shù)為鏈輪齒數(shù)z的多邊形上，鏈輪每轉一周，鏈條移動距離為zp。鏈傳動在整個運動過程中，從動輪的轉速是不均勻的。當鏈輪的節(jié)距越大，齒數(shù)越少，鏈鏈傳動的多邊形效應：鏈傳動運動不均勻性的特征，是由于圍繞在鏈輪上的鏈條形成了正鏈輪的節(jié)距越大，齒數(shù)越少，鏈輪轉速越高，則附加動載荷也越大。期性變化引起；③鏈節(jié)進入鏈輪的瞬間，鏈節(jié)和輪齒以一定的相對速度相嚙合，使鏈和輪齒受到沖擊；④鏈張緊不好，鏈條松弛，在啟動、制動、反轉、載荷變化等情況下，將產生慣性沖3、受力分析鏈傳動在安裝時，應使鏈條受到一定的張緊力，其張緊力是通過使鏈保持適當?shù)拇苟人a使鏈節(jié)距過渡伸長(標準試驗條件下允許伸長率為3%),從而破壞正確嚙合和產生脫鏈現(xiàn)象；③潤滑不當或轉速過高時，銷軸和套筒的摩擦表面易發(fā)生膠合破壞；④經常起動、反轉、制動的鏈傳動，由于過載造成沖擊破斷；⑤低速重載的鏈傳動，鉸鏈元件發(fā)生靜強度破壞；⑥鏈輪2、極限功率曲線1是良好而充分的潤滑條件下，由磨損破壞限定的極限功率曲圖13-13圖13-13滾子鏈的極限功率曲線3、額定功率曲線4、滾子鏈傳動的設計步驟和方法(1)鏈傳動的原始數(shù)據(jù)；(2)鏈輪齒數(shù)z?、z?和傳動比；(3)確定計算功率；(4)單排鏈所能傳遞的功率Po;(5)鏈的節(jié)距：高速重載時可選用小節(jié)距的多排鏈；(7)小鏈輪轂孔最大直徑；(8)鏈傳動作用在軸上的力(簡稱壓軸力)Fp;(9)低速鏈傳動的靜力強度計算；需要，則應考慮加托板或張緊輪等裝置，并且設計較緊湊的中心距。2、張緊加在松邊，因松邊鏈節(jié)處于松弛狀態(tài)，潤滑油容易進入各摩擦面間。第十四章軸一、概述2、按載荷性質分類：心軸、轉軸和傳動軸(1)心軸：只承受彎曲(M),不傳遞轉矩(T=0),如自行車前輪；(2)轉軸：既傳遞轉矩(T)、又承受彎矩(M),如減速器中的軸；(3)傳動軸：只受轉矩，不受彎矩M=0,T≠0,如：汽車下的傳動軸。精確校核(強度、剛度、振動穩(wěn)定性等);⑤繪制軸的工作圖。二、軸的材料——碳素鋼、合金鋼和鑄鐵碳素鋼：45應用最廣。價廉，對應力集中不敏感，良好的加工性。中、低碳合金鋼：強度高、壽命長，對應力集中敏感，用于重載、小尺寸的軸。(用熱處理、合金鋼不能提高軸的剛度)鑄鐵：鑄造成形，吸振，可靠性低，品質難控制，常用于凸1、軸結構設計的基本要求2、軸的常用術語3、軸向定位(1)軸肩定位：定位軸肩高度h=(0.07~0.1)d,為保證定位準確，R或C>r(2)套筒定位：用于兩個近距離零件間，間距較大和轉速較高時不宜采用。(3)螺母定位：用于兩零件距離較遠時，軸端需切制螺紋，削弱了軸的強度。(4)彈性擋圈：需切環(huán)槽，削弱了軸的強度，只能受較小軸向力、常用于滾動軸承的固定。(5)緊定螺釘(6)軸端擋圈：能承受較大的軸向力，用來固定軸端零件。4、周向固定目的：防止零件與軸發(fā)生相對轉動，并傳遞轉矩。固定方式：鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、軸與軸上零件的過盈配合、普通平鍵聯(lián)接、緊定螺釘。5、軸上零件的裝配和軸的結構工藝性軸應便于加工、測量，工作量少、生產效率高。通常情況下軸應設計成階梯直軸；軸上直徑相近處的圓角、倒角、鍵槽等尺寸一致；不同軸段的各鍵槽應布置在同一直線上；軸端要倒軸的配合直徑應盡量按標準值選取。6、改善軸的受力情況，減小應力集中，提高軸的疲勞強度當軸上有兩處動力輸出時，為了減小軸上的載荷，應將輸入輪布置在中間。7、減小應力集中合金鋼對應力集中比較敏感，應力集中出現(xiàn)在截面突然發(fā)生變化或過盈配合邊緣處。措施：①用圓角過渡；②盡量避免在軸上開橫孔、切口或凹槽；③重要結構可增加卸載槽、過渡肩環(huán)、凹切圓角、增大圓角半徑，也可減小過盈配合處的局部應力。8、軸的直徑和長度裝配軸承：與滾動軸承配合段軸徑一般為5的倍數(shù)；與滑動軸承配合段軸徑應采用標準直徑系列軸套。裝配聯(lián)軸器：配合段直徑應符合聯(lián)軸器的尺寸系列。四、軸的強度計算1、按扭轉強度計算值增大3%;有兩個鍵槽，增大7%值增大5%~7%;有兩個鍵槽，10%~15%2、按彎扭合成強度計算第十五章滑動軸承一、概述(2)滑動軸承：軸與軸承之間存在滑動摩擦。主要應用于：①工作轉速特高的軸承；②對軸的支承位置要求特別精確的軸承；③特重型的軸承；④承受巨大的沖擊和振動載荷的軸承；⑤根據(jù)裝配要求必須做成剖分式的軸承。用于低速、頻繁啟動，載荷或轉速變化大場合。求制造精度高。應用于高速、高旋轉精度，高載荷或轉速變化小的場合。二、滑動軸承的結構形式1、徑向滑動軸承(1)整體式徑向滑動軸承：結構簡單、剛度大；軸只能從端部裝入，磨損后軸與軸瓦間的(2)剖分式徑向滑動軸承：由軸承蓋、軸承座、剖分軸瓦和螺栓構成，結構較繁、間隙可調，裝拆方便，廣泛采用。軸瓦非承載區(qū)內表面開有進油口和油溝，以利于潤滑油均勻分布在(3)自動調心式徑向滑動軸承軸承寬徑比較大時，若軸發(fā)生彎曲變形，易造成軸頸與軸瓦端部的局部接觸。軸瓦可隨軸的彎曲或傾斜而自動調心，可保證軸頸與軸瓦的均勻接觸。適合B/d>1.5的軸承。2、推力滑動軸承：軸端面或軸環(huán)端面是承載面(1)實心式：支撐面壓強分布不均，磨損不均勻，使用較少；(2)空心式：支撐面上壓強分布較均勻，潤滑條件有所改善；(3)單環(huán)式：軸環(huán)端面承載，結構簡單，潤滑方便，低速輕載；(4)多環(huán)式：承載能力強，可承受雙向軸向載荷，但各環(huán)受載不均。軸瓦直接與軸頸接觸，主要失效為：磨損和膠合。磨合性；③足夠的強度和抗腐蝕能力；④良好的導熱性、工藝性、經濟性等。軸承合金：重載、中高速場合。摩擦系數(shù)小、抗膠合性能力強、吸附性強，易跑合，但機銅合金：中低速、重載。疲勞強度高、耐磨性與減摩性好，可在較高溫下工作，但可塑性粉末冶金：載荷平穩(wěn)、低速和加油不便場合。如排氣扇等家電。非金屬材料：摩擦系數(shù)小、耐磨、耐腐蝕，但承載低、熱變形大，廣泛應用于離心水泵、3、軸瓦結構與軸頸直接接觸，應具有一定的強度和剛度，應定位可靠，便于輸入潤滑劑，容易散熱，調整方便。為節(jié)省貴重金屬，常在軸瓦內表面上澆鑄或軋制一層軸承合金——軸承襯，約0.5~5mm厚。常用軸瓦兩種結構：整體式(也稱軸套)和部分式。(1)軸瓦的定位：將其兩端做出凸緣來作軸向定位，也可采用緊定螺釘或銷釘將其固定在(2)油孔及油槽：軸瓦或軸頸上必須開設油孔或油槽，油孔和油溝應開在非承載區(qū)內。非液體潤滑軸承可靠的工作條件是：軸頸和軸瓦間邊界膜不因工作壓力過大、油溫過高而1、徑向滑動軸承的計算(設計準則)[填空]磨損。2、推力滑動軸承的計算：驗算軸承的平均壓強p;驗算軸承的pv值。連續(xù)充滿潤滑油或其它液體；③兩工件表面必須有相對滑動速度。其運動方向必須保證潤滑油停車時n=0靜止，軸頸沉在下部→開始啟動時，軸頸