機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)輔導(dǎo)-傳動部分

1、機(jī)械設(shè)計傳動部分機(jī)械設(shè)計傳動部分 輔導(dǎo)輔導(dǎo)帶傳動帶傳動（一）帶傳動的受力分析（一）帶傳動的受力分析F0 = (F1 + F2 )/21、初拉初拉力力2、傳遞功率傳遞功率1000FvP vPF1000或：3、傳遞的圓周力傳遞的圓周力F=F=F1 - - F2= Ff4、歐拉公式歐拉公式feFF21（二）帶傳動的應(yīng)力分析（二）帶傳動的應(yīng)力分析1、由拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力由拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力 緊邊拉應(yīng)力和松邊拉應(yīng)力緊邊拉應(yīng)力和松邊拉應(yīng)力2、由離心力產(chǎn)生的離心拉應(yīng)力由離心力產(chǎn)生的離心拉應(yīng)力3、彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力AqvAFcc2dbdhE3、最大拉應(yīng)力最大拉應(yīng)力 當(dāng)帶在緊邊剛與小帶輪接觸時應(yīng)力達(dá)到最大：當(dāng)帶在緊邊

2、剛與小帶輪接觸時應(yīng)力達(dá)到最大：cb11max（三）帶傳動的彈性滑動和打滑（三）帶傳動的彈性滑動和打滑（四）帶傳動的失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則（四）帶傳動的失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則 帶傳動的帶傳動的主要失效形式主要失效形式：打滑和疲勞破壞等。：打滑和疲勞破壞等。 帶傳動的帶傳動的設(shè)計準(zhǔn)則設(shè)計準(zhǔn)則：在傳遞規(guī)定功率時不打滑，同：在傳遞規(guī)定功率時不打滑，同時具有足夠的疲勞強(qiáng)度和一定的使用壽命。時具有足夠的疲勞強(qiáng)度和一定的使用壽命。（五）帶輪基準(zhǔn)直徑（五）帶輪基準(zhǔn)直徑dd、帶速、帶速v、帶傳動的中心距、帶傳動的中心距a對對V帶傳動性能的影響。帶傳動性能的影響。（六）帶傳動的張緊和安裝、維護(hù)（六）帶傳動的張緊和安裝、維

3、護(hù) V帶張緊輪一般設(shè)置在帶張緊輪一般設(shè)置在松邊的內(nèi)側(cè)且緊靠大帶輪處松邊的內(nèi)側(cè)且緊靠大帶輪處。1 1、設(shè)計、設(shè)計V V帶傳動時，若帶的根數(shù)過多，可采取哪些措施來減帶傳動時，若帶的根數(shù)過多，可采取哪些措施來減少帶的根數(shù)？少帶的根數(shù)？ 2 2、某單根、某單根V V帶傳動，已知小輪包角帶傳動，已知小輪包角1=150，若帶與帶輪間，若帶與帶輪間的當(dāng)量摩擦因素的當(dāng)量摩擦因素f f =0.5=0.5，張緊力，張緊力F F0 0=280N=280N，帶速，帶速=7m/s=7m/s，若，若不計離心力影響，試求該傳動所能傳遞的最大功率不計離心力影響，試求該傳動所能傳遞的最大功率P P。3 3、已知帶傳動的功率、已

4、知帶傳動的功率P=7.5kW，主動輪直徑，主動輪直徑dd1=100mm，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n1=1200rpm，緊邊拉力，緊邊拉力F F1 1是松邊拉力是松邊拉力F F2 2的兩倍，試求的兩倍，試求F F1 1、F F2 2的值。的值。 4 4、某三角帶傳遞功率為、某三角帶傳遞功率為10kW，帶速為，帶速為10m/s，包角，包角137.5，摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)0. 2，求帶傳遞的有效圓周力，求帶傳遞的有效圓周力，若測得松邊若測得松邊拉力為拉力為1800N，問此時是否發(fā)生打滑？，問此時是否發(fā)生打滑？ 七、鏈傳動七、鏈傳動（一）滾子鏈的結(jié)構(gòu)（一）滾子鏈的結(jié)構(gòu) 鏈節(jié)數(shù)取偶數(shù)，鏈輪齒數(shù)取奇數(shù)。鏈節(jié)數(shù)取偶數(shù)，鏈輪齒數(shù)

5、取奇數(shù)。（二）鏈傳動的運(yùn)動特性（二）鏈傳動的運(yùn)動特性 鏈傳動多邊形效應(yīng)的影響因素：節(jié)距鏈傳動多邊形效應(yīng)的影響因素：節(jié)距P、鏈輪齒數(shù)、鏈輪齒數(shù)z、轉(zhuǎn)速等參數(shù)。轉(zhuǎn)速等參數(shù)。（三）鏈傳動的失效形式（三）鏈傳動的失效形式 鏈板疲勞破壞等鏈板疲勞破壞等5種。種。（四）鏈傳動主要參數(shù)的選擇（四）鏈傳動主要參數(shù)的選擇 鏈節(jié)距、中心距、鏈輪齒數(shù)、傳動比等參數(shù)對鏈傳鏈節(jié)距、中心距、鏈輪齒數(shù)、傳動比等參數(shù)對鏈傳動的影響。動的影響。（五）鏈傳動的布置、張緊和潤滑（五）鏈傳動的布置、張緊和潤滑 張緊輪應(yīng)設(shè)在松邊、靠近小鏈輪處。張緊輪應(yīng)設(shè)在松邊、靠近小鏈輪處。1 1、鏈傳動在工作時引起動載荷的主要原因是什么？能否避免？

6、、鏈傳動在工作時引起動載荷的主要原因是什么？能否避免？如何減少動載荷？如何減少動載荷？2 2、鏈傳動的失效形式有哪些？、鏈傳動的失效形式有哪些？ 3 3、試分別說明鏈的節(jié)距、鏈傳動的中心距選取的過大和過小、試分別說明鏈的節(jié)距、鏈傳動的中心距選取的過大和過小對鏈傳動的影響。對鏈傳動的影響。 齒輪傳動齒輪傳動（一）齒輪傳動的正確嚙合條件（一）齒輪傳動的正確嚙合條件 直齒圓柱齒輪傳動、斜齒圓柱齒輪傳動、直齒圓錐直齒圓柱齒輪傳動、斜齒圓柱齒輪傳動、直齒圓錐齒輪傳動。齒輪傳動。（二）標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動、標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳（二）標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動、標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動和標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪傳動的尺寸計算動

7、和標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪傳動的尺寸計算 分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、中心距、分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、中心距、基圓直徑、齒頂高、齒根高、頂隙、齒厚、齒距等。基圓直徑、齒頂高、齒根高、頂隙、齒厚、齒距等。（三）常見的失效形式與設(shè)計準(zhǔn)則（三）常見的失效形式與設(shè)計準(zhǔn)則 失效形式失效形式5種，失效機(jī)理和改善的辦法。種，失效機(jī)理和改善的辦法。 閉式軟齒面閉式軟齒面齒輪傳動、齒輪傳動、閉式硬齒面閉式硬齒面齒輪傳動、齒輪傳動、開式開式齒輪傳動的主要失效形式、設(shè)計準(zhǔn)則。齒輪傳動的主要失效形式、設(shè)計準(zhǔn)則。（四）直齒圓柱齒輪傳動、斜齒圓柱齒輪傳動、直齒（四）直齒圓柱齒輪傳動、斜齒圓柱齒輪傳動、直齒圓錐

8、齒輪傳動的受力分析圓錐齒輪傳動的受力分析 圓周力圓周力、徑向力徑向力、軸向力軸向力的方向判定。的方向判定。（五）齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計（五）齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的的出發(fā)點算的的出發(fā)點 1、疲勞點蝕一般出現(xiàn)在節(jié)點附近，因此、疲勞點蝕一般出現(xiàn)在節(jié)點附近，因此一般以節(jié)一般以節(jié)點處的接觸應(yīng)力點處的接觸應(yīng)力來計算齒面的接觸疲勞強(qiáng)度。來計算齒面的接觸疲勞強(qiáng)度。 2、為簡化計算，假定、為簡化計算，假定全部載荷由一對齒承擔(dān)全部載荷由一對齒承擔(dān)，且，且載荷作用于齒頂載荷作用于齒頂時根部分產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力最大。時根部分產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力最大。（六）當(dāng)量齒數(shù)、不根切的最少齒數(shù)（六）

9、當(dāng)量齒數(shù)、不根切的最少齒數(shù) 3、計算直齒錐齒輪強(qiáng)度時，按齒寬中點處一對當(dāng)、計算直齒錐齒輪強(qiáng)度時，按齒寬中點處一對當(dāng)量直齒圓柱齒輪的傳動作近似計算。量直齒圓柱齒輪的傳動作近似計算。1 1、斜齒輪的齒形系數(shù)與哪些參數(shù)有關(guān)？為什么斜齒輪傳動齒、斜齒輪的齒形系數(shù)與哪些參數(shù)有關(guān)？為什么斜齒輪傳動齒面的接觸疲勞強(qiáng)度應(yīng)同時取決于大、小齒輪？面的接觸疲勞強(qiáng)度應(yīng)同時取決于大、小齒輪？ 2 2、若保持直齒圓柱齒輪傳動的中心距、若保持直齒圓柱齒輪傳動的中心距a a不變，增大齒數(shù)不變，增大齒數(shù)Z Z1 1有有什么優(yōu)點和缺點？什么優(yōu)點和缺點？ 3 3、齒面膠合產(chǎn)生的根本原因是什么？膠合與載荷和速度有何、齒面膠合產(chǎn)生的根

10、本原因是什么？膠合與載荷和速度有何關(guān)系？采取哪些措施可有利于防止膠合？關(guān)系？采取哪些措施可有利于防止膠合？ 4 4、有兩對閉式直齒圓柱齒輪傳動，它們的參數(shù)分別為：、有兩對閉式直齒圓柱齒輪傳動，它們的參數(shù)分別為：z1=18，z2=42，m=2， =20，b=60， a=62z1=18，z2=42，m=2， =20，b=60，a=60兩對齒輪的材料，熱處理硬度，載荷，工況和制造精度相同，兩對齒輪的材料，熱處理硬度，載荷，工況和制造精度相同，其中第其中第 對齒輪齒面接觸應(yīng)力大。第對齒輪齒面接觸應(yīng)力大。第 對齒輪輪齒接觸強(qiáng)度高。對齒輪輪齒接觸強(qiáng)度高。 5、在斜齒圓柱齒輪設(shè)計中，應(yīng)按、在斜齒圓柱齒輪設(shè)計

11、中，應(yīng)按 模數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值；而直齒錐模數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值；而直齒錐齒輪設(shè)計中，應(yīng)取齒輪設(shè)計中，應(yīng)取 模數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值。模數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值。 6 6、圖示為二級斜齒圓柱齒輪減速器和一對開式錐齒輪所組成、圖示為二級斜齒圓柱齒輪減速器和一對開式錐齒輪所組成的傳動系統(tǒng)。已知：動力由軸一輸入，轉(zhuǎn)動方向如圖所示，為的傳動系統(tǒng)。已知：動力由軸一輸入，轉(zhuǎn)動方向如圖所示，為使軸使軸和軸和軸的軸向力盡可能小，試確定減速器中各斜齒輪的的軸向力盡可能小，試確定減速器中各斜齒輪的輪齒旋向，并畫出各對齒輪在嚙合處的受力方向。輪齒旋向，并畫出各對齒輪在嚙合處的受力方向。 7 7、圖為一兩級斜齒圓柱齒輪減速器。已知齒輪、圖為一兩級斜齒圓柱齒輪減速

12、器。已知齒輪2 2： mn=3mm，z2=48， 2=15 ；齒輪齒輪3： mn=5mm，z2=17。試完成以下工試完成以下工作：作： 1 1）標(biāo)出輸出軸）標(biāo)出輸出軸的轉(zhuǎn)向；的轉(zhuǎn)向； 2 2）確定齒輪）確定齒輪2 2、3 3、4 4的輪齒旋向，要求的輪齒旋向，要求軸上兩斜齒輪所軸上兩斜齒輪所受軸向力相互抵消，并求出受軸向力相互抵消，并求出 3 3的大小；的大小； 3 3）標(biāo)出齒輪）標(biāo)出齒輪2 2、3 3所受各力的方向。所受各力的方向。 要點分析：要點分析： 為減小軸承上的軸向載荷，應(yīng)盡量使中間軸兩斜齒輪的軸向為減小軸承上的軸向載荷，應(yīng)盡量使中間軸兩斜齒輪的軸向力相互抵消，即力相互抵消，即F F

13、a2 = a2 = F Fa3a3，方向相反。因兩齒輪轉(zhuǎn)向相同，方向相反。因兩齒輪轉(zhuǎn)向相同，分別為主動輪和從動輪，所以只能使兩斜齒輪的旋向相同。分別為主動輪和從動輪，所以只能使兩斜齒輪的旋向相同。 解：解： 1 1）標(biāo)出輸出軸）標(biāo)出輸出軸的轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向 由外嚙合的圓柱齒輪轉(zhuǎn)向相反，依次標(biāo)出由外嚙合的圓柱齒輪轉(zhuǎn)向相反，依次標(biāo)出、軸的轉(zhuǎn)向。軸的轉(zhuǎn)向。 2 2）確定齒輪）確定齒輪2 2、3 3、4 4的輪齒旋向，求出的輪齒旋向，求出 3 3的大小。的大小。 因外嚙合的一對斜齒輪旋向應(yīng)相反，且齒輪因外嚙合的一對斜齒輪旋向應(yīng)相反，且齒輪1 1為右旋，并要為右旋，并要求求FaFa2 2、FaFa3 3方向方

14、向相反，所以齒輪相反，所以齒輪2 2、3 3左旋，齒輪左旋，齒輪4 4右旋。要使右旋。要使軸上兩斜齒輪所受軸向力相互抵消，軸上兩斜齒輪所受軸向力相互抵消，F(xiàn)aFa2 2 = Fa = Fa3 3，即，即 3t32t2tgFtgF2t3t23tgFFtg，223t32t2dFdF2232232t3t23cos/483cos/175tgtgddtgFFtg1528. 015sin483175sin36354879. 83 由中間軸的力矩平衡，得則 得 則 3 3）標(biāo)出齒輪）標(biāo)出齒輪2 2、3 3所受各力的方向所受各力的方向 8 8、設(shè)計一對外嚙合的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動，要求傳動比、設(shè)計一對外嚙合的

15、標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動，要求傳動比i=ni=n1 1/n/n2 2=Z=Z2 2/Z/Z1 1=8/5=8/5，安裝中心距，安裝中心距a=78mma=78mm。若根據(jù)強(qiáng)度。若根據(jù)強(qiáng)度要求，取模數(shù)要求，取模數(shù)m=3mmm=3mm。采用標(biāo)準(zhǔn)齒形，齒頂高系數(shù)。采用標(biāo)準(zhǔn)齒形，齒頂高系數(shù)h ha a* *=1=1，試確定這對齒輪的齒數(shù)試確定這對齒輪的齒數(shù)Z Z2 2，Z Z1 1，并計算這對齒輪的各部分尺，并計算這對齒輪的各部分尺寸寸d d、 d db b 、d da a 、d df f 、h ha a 、h hf f 、h h 、p p 、s s 、e e 。(cos20(cos200 0=0.94;

16、=3.14) =0.94; =3.14) a=m(z1+z2)/2=mz1(1+i)=3z1(1+8/5)=78z1=26/(1+8/5)=130/13=10蝸桿傳動蝸桿傳動(一）蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸計算一）蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸計算蝸桿的頭數(shù)蝸桿的頭數(shù)z1、蝸輪齒數(shù)、蝸輪齒數(shù)z2、傳動比、傳動比i、模數(shù)、模數(shù)m、蝸桿、蝸桿螺旋線升角螺旋線升角、蝸桿分度圓直徑、蝸桿分度圓直徑d1、蝸桿直徑系數(shù)、蝸桿直徑系數(shù)q、中心距中心距a=m(z1+z2)/2。(二）蝸桿傳動的二）蝸桿傳動的失效形式失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則和設(shè)計準(zhǔn)則 失效常發(fā)生在蝸輪的輪齒上，閉式傳動易出現(xiàn)膠合失效常發(fā)生在蝸輪的輪齒

17、上，閉式傳動易出現(xiàn)膠合和點蝕，開式傳動主要是磨損和輪齒折斷。和點蝕，開式傳動主要是磨損和輪齒折斷。(三）蝸桿傳動的常用三）蝸桿傳動的常用材料材料 蝸桿一般用碳鋼和合金鋼制成，蝸輪常用材料為青蝸桿一般用碳鋼和合金鋼制成，蝸輪常用材料為青銅和鑄鐵。銅和鑄鐵。(四）蝸桿傳動的四）蝸桿傳動的受力受力分析分析 圓周力、徑向力、軸向力的方向。圓周力、徑向力、軸向力的方向。(五）蝸桿傳動的熱平衡計算五）蝸桿傳動的熱平衡計算 如果工作溫度超過允許的范圍時應(yīng)采取的措施。如果工作溫度超過允許的范圍時應(yīng)采取的措施。 加加散熱片散熱片、安裝、安裝風(fēng)扇風(fēng)扇、裝蛇形、裝蛇形冷卻水管冷卻水管、用、用循環(huán)油循環(huán)油冷卻。冷卻。

18、1 1、圖示為斜齒圓柱齒輪、圖示為斜齒圓柱齒輪蝸桿傳動，主動齒輪轉(zhuǎn)動方向和輪蝸桿傳動，主動齒輪轉(zhuǎn)動方向和輪齒的旋向如圖所示，現(xiàn)要求蝸桿軸上的軸向力為最小，試畫出齒的旋向如圖所示，現(xiàn)要求蝸桿軸上的軸向力為最小，試畫出蝸輪的轉(zhuǎn)向和作用在蝸輪輪齒上的力（以三個分力表示），并蝸輪的轉(zhuǎn)向和作用在蝸輪輪齒上的力（以三個分力表示），并說明蝸輪輪齒螺旋線方向。說明蝸輪輪齒螺旋線方向。 解：讓同一軸上的從動斜齒輪和蝸桿的旋向相同，從而使二者解：讓同一軸上的從動斜齒輪和蝸桿的旋向相同，從而使二者的軸向力相互抵消或部分抵消。的軸向力相互抵消或部分抵消。蝸輪左旋、順時針轉(zhuǎn)動。蝸輪左旋、順時針轉(zhuǎn)動。 2 2、圖中兩種傳動方案，你認(rèn)為那種方案較好？試分析、說明、圖中兩種傳動方案，你認(rèn)為那種方案較好？試分析、說明原因。原因。 B