機(jī)械設(shè)計第一次討論課

1、機(jī)械設(shè)計第一次討論課Designed byxxx xxx 題目一、在一個傳動裝置中有1.帶傳動、齒輪傳動、鏈傳動；2.帶傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動。要求：請分別給出上述兩種情況下合理的傳動安排順序。1）繪制傳動簡圖（選用電動機(jī)為動力源）；2）說明你給出的合理傳動順序的理由；3）總結(jié)一下，機(jī)械傳動方案設(shè)計需要考慮哪些因素？并舉一個應(yīng)用實例。傳動特點帶傳動過載保護(hù)、吸振效率較低常用做傳動首級鏈傳動嚙合傳動多邊形效應(yīng)常放在低速級齒輪傳動平穩(wěn)高效可適應(yīng)重載高、低速級蝸輪蝸桿摩擦損耗傳動比大常放在高速級帶+鏈+齒輪帶傳動首級過載保護(hù)齒輪中間級傳動平穩(wěn)鏈傳動末級減振，可重載（1）帶+蝸輪+齒輪帶傳動首級過載

2、保護(hù)齒輪中間級傳動比小蝸輪蝸桿末級傳動比大參考機(jī)械原理，傳動比采用“先小后大”的原則，可以提高傳動的精度，減小回程誤差。（2）帶+蝸輪+齒輪由于蝸輪蝸桿的摩擦角與相對滑動速度有關(guān)，且相對速度越大，摩擦角越小，效率越高蝸輪蝸桿首級效率高損耗小帶中間級避免重載打滑齒輪末級平穩(wěn)、重載機(jī)械傳動需要考慮的因素有利于提高傳動系統(tǒng)的效率，減少功率的損失有利于機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)和減少振動及噪聲有利于傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，易加工制造還應(yīng)考慮傳動裝置的潤滑與壽命、裝拆的難以、操作者的安全以及對產(chǎn)品的污染等因素機(jī)床應(yīng)用舉例2021-11-112題目二、已知電動機(jī)功率P=5.5kW，轉(zhuǎn)速n1=1440r/min,傳動比i=3.

3、9,工作情況系數(shù)KA=1.3。通過計算功率和小輪轉(zhuǎn)速確定選擇A型V帶，由設(shè)計軟件獲得的設(shè)計結(jié)果如表1。請仔細(xì)觀察表中的設(shè)計結(jié)果，分析說明：1）表中的5種設(shè)計結(jié)果是否合理？如不合理，請說明理由。2）隨著小輪直徑的增加，帶傳動的幾何參數(shù)是如何變化的？為什么會有這種變化？3）隨著小輪直徑的增加，帶的根數(shù)是如何變化的？為什么會有這種變化？4）如果沒有其他約束條件，你認(rèn)為哪個方案較好？為什么？2021-11-11小帶輪基準(zhǔn)直徑小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1/mm7590100125160大帶輪基準(zhǔn)直徑大帶輪基準(zhǔn)直徑dd2/mm280355400475630帶速度帶速度v/m/s5.656.797.549.4212

4、.1中心距中心距 a0/mm355445500600790初步計算帶長初步計算帶長L0/mm12971628183021942890標(biāo)準(zhǔn)帶長標(biāo)準(zhǔn)帶長L/mm12501600180022402800實際中心距實際中心距a/mm331.5431485873745小輪包角小輪包角 1/ 144.6144.8145145144.3單根單根V帶基本額定功率帶基本額定功率P0/kW0.681.071.321.922.73V帶根數(shù)帶根數(shù)9.94（10）6.4（7）5.22（6）3.55（4）2.44（3）表表1 A型帶，型帶，5種小帶輪直徑下的帶傳動設(shè)計結(jié)果種小帶輪直徑下的帶傳動設(shè)計結(jié)果2021-11-11

5、1）表中的5種設(shè)計結(jié)果是否合理？如不合理，請說明理由。 要點要點: :帶傳動設(shè)計的合理性判斷帶傳動設(shè)計的合理性判斷1.1.V V帶根數(shù)、帶速、小輪包角、傳動比誤差、中心距等參數(shù)帶根數(shù)、帶速、小輪包角、傳動比誤差、中心距等參數(shù)的選擇的選擇2.2.小帶小帶輪直徑對各參數(shù)的影響：輪直徑對各參數(shù)的影響： 隨著隨著V V帶小帶輪直徑的增加，帶小帶輪直徑的增加，V V帶根數(shù)減小，帶速增加，帶根數(shù)減小，帶速增加，V V帶單根帶的額定功率增加，中心距增加。帶單根帶的額定功率增加，中心距增加。2021-11-11此V帶的計算功率為 Pca=KAP=1.3*5.5=7.13kw小輪轉(zhuǎn)速為 n=1440r/min由

6、圖可知，此帶型的工作點接近B型，所以應(yīng)選用較大的小帶輪直徑。2021-11-11小帶輪基準(zhǔn)直徑小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1/mm7590100125160大帶輪基準(zhǔn)直徑大帶輪基準(zhǔn)直徑dd2/mm280355400475630帶速度帶速度v/m/s5.656.797.549.4212.1中心距中心距 a0/mm355445500600790初步計算帶長初步計算帶長L0/mm12971628183021942890標(biāo)準(zhǔn)帶長標(biāo)準(zhǔn)帶長L/mm12501600180022402800實際中心距實際中心距a/mm331.5431485873745小輪包角小輪包角 1/ 144.6144.8145145144.3單

7、根單根V帶基本額定功率帶基本額定功率P0/kW0.681.071.321.922.73V帶根數(shù)帶根數(shù)9.94（10）6.4（7）5.22（6）3.55（4）2.44（3）l表中前三組設(shè)計的V帶根數(shù)過多，不合理。 應(yīng)該選用較大的小輪直徑來減少V帶的根數(shù)。2021-11-112 2）隨著小輪直徑的增加，帶傳動的幾何參數(shù)是如何）隨著小輪直徑的增加，帶傳動的幾何參數(shù)是如何變化的？為什么會有這種變化？變化的？為什么會有這種變化？要點要點: :帶傳動幾何參數(shù)條件計算帶傳動幾何參數(shù)條件計算1.1. 傳動比條件傳動比條件: :2.2. 中心距條件：中心距條件：3.3. V V帶帶長帶帶長4.4. 小小輪包角大

8、小輪包角大小1221/(1)ddinndd357add180d1d21.02d1d2d2d1004a)dd()dd(22aL)dd( 2a)dd( 7.0d2d10d2d12021-11-11當(dāng)小帶輪直徑增加時，由 得，大輪的直徑增加由 得，中心距會增加由 得，帶長會增加由 得，小輪包角會先增大后減小1221/(1)ddinndd)()(.d2d10d2d1dd2add7002d1d2d2d1004a)dd()dd(22aL357add180d1d21.2021-11-113 3）隨著小輪直徑的增加，帶的根數(shù)是如何變化的？）隨著小輪直徑的增加，帶的根數(shù)是如何變化的？為什么會有這種變化？為什么會

9、有這種變化？單根帶可傳遞的基本額定功率P0計算公式為轉(zhuǎn)速不變，v=nd/2，所以v隨著d的增加而增加，則P0也隨著d的增加而增加V帶根數(shù)計算公式為KA、P、P0均不變，而P和KL隨d增大而增大，所以z隨d的增大而減小即隨著小輪直徑的增加，帶的根數(shù)減小 11max01(1)10001000vbcfeAvFvePkWA00()carLPK PzPPP k k2021-11-114 4）如果沒有其他約束條件，你認(rèn)為哪個方案較好？）如果沒有其他約束條件，你認(rèn)為哪個方案較好？為什么？為什么？由1)可知，小輪直徑為125mm和160mm的方案設(shè)計均合理。小帶輪直徑（mm）125160帶速度（m/s)9.4

10、212.1中心距(mm)600790標(biāo)準(zhǔn)帶長（mm)22402800V帶根數(shù)43總帶長（mm)89608400對比兩種方案可知，小輪直徑為125mm時，中心距更小，結(jié)構(gòu)更緊湊。帶速度更小，磨損更小?？値чL與另一種方案相差不大，經(jīng)濟(jì)方面可以接受。所以，我認(rèn)為小輪直徑為125mm的方案更好。3題目三三、蝸桿傳動蝸桿傳動中，當(dāng)蝸桿主動時，傳動效率中，當(dāng)蝸桿主動時，傳動效率為：為：其中：其中：T1T1：蝸桿上的主動力矩；：蝸桿上的主動力矩；T2T2：蝸輪上的阻力矩；：蝸輪上的阻力矩； ：蝸桿的導(dǎo)程角；：蝸桿的導(dǎo)程角； v v：當(dāng)量摩擦角；：當(dāng)量摩擦角；i i：傳動比。：傳動比。試推導(dǎo)：蝸輪主動時，蝸桿

11、傳動試推導(dǎo)：蝸輪主動時，蝸桿傳動的效率計算公式。的效率計算公式。提示：提示：受力分析蝸桿主動受力情況由于摩擦力的作用，實際的切向力需要變式根據(jù)實際切向力代入效率的定義方程進(jìn)行求解受力分析對效率公式進(jìn)行變式其中效率運(yùn)算效率公式可化為受力分析考慮當(dāng)蝸輪為主動輪時的受力情況效率公式改為摩擦力的方向與切向力的方向相對關(guān)系變化效率運(yùn)算效率公式有得證2021-11-114題目四、螺旋傳動四、螺旋傳動壓力機(jī)設(shè)計壓力機(jī)設(shè)計討論討論1 1）螺旋壓力機(jī)的螺旋傳動選用何種形狀的螺紋？為什么？）螺旋壓力機(jī)的螺旋傳動選用何種形狀的螺紋？為什么？2 2）起重（或承重）螺旋和螺母的失效形式有哪些？）起重（或承重）螺旋和螺母

12、的失效形式有哪些？3 3）根據(jù)螺旋和螺母的主要失效形式，在材料選擇時是如何考慮的？各許）根據(jù)螺旋和螺母的主要失效形式，在材料選擇時是如何考慮的？各許用應(yīng)力值如何確定？用應(yīng)力值如何確定？4 4）根據(jù)螺旋和螺母的主要失效形式，應(yīng)該進(jìn)行哪些計算？）根據(jù)螺旋和螺母的主要失效形式，應(yīng)該進(jìn)行哪些計算？5 5）一般螺旋的旋合圈數(shù)）一般螺旋的旋合圈數(shù)Z Z 1010，為什么？，為什么？6 6）螺旋傳動中的高徑比）螺旋傳動中的高徑比 如何選取？如何選??？7 7）你設(shè)計的螺旋傳動是否需要自鎖？為什么？自鎖如何判斷？）你設(shè)計的螺旋傳動是否需要自鎖？為什么？自鎖如何判斷？8 8）你設(shè)計的螺旋傳動效率是多少？）你設(shè)計的

13、螺旋傳動效率是多少？9 9）螺旋壓力機(jī)結(jié)構(gòu)中還有那些零件的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)需要進(jìn)行強(qiáng)度或剛度）螺旋壓力機(jī)結(jié)構(gòu)中還有那些零件的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)需要進(jìn)行強(qiáng)度或剛度計算（或校核）？請舉出計算（或校核）？請舉出2 2例。例。2021-11-111 1）螺旋壓力機(jī)的螺旋傳動選用何種形狀的螺紋？為什么？）螺旋壓力機(jī)的螺旋傳動選用何種形狀的螺紋？為什么？螺紋形狀矩形梯形鋸齒形效率高一般一般對中性差好一般強(qiáng)度差一般一般標(biāo)準(zhǔn)GBJB（30）對比可知，梯形螺紋整體性能更好，所以選用梯形螺紋。2 2）起重（或承重）螺旋和螺母的失效形式有哪些）起重（或承重）螺旋和螺母的失效形式有哪些？ 螺母： 剪切和彎曲折斷 螺旋： 磨損

14、危險截面上拉應(yīng)力、壓應(yīng)力或扭轉(zhuǎn)應(yīng)力導(dǎo)致的過度變形 失穩(wěn)3 3）根據(jù)螺旋和螺母的主要失效形式，在材料選擇時是如何考慮的？各許用應(yīng)力值）根據(jù)螺旋和螺母的主要失效形式，在材料選擇時是如何考慮的？各許用應(yīng)力值如何確定如何確定？選擇材料：螺桿選擇硬質(zhì)材料，螺母選擇相對較軟的材料。許用應(yīng)力值確定：耐磨性由旋合表面的單位正壓力度量，其許用值p由運(yùn)動副的材料和相對滑動速度決定， ，r，由材料決定，螺桿穩(wěn)定性的許用安全系數(shù)S由工作條件決定2021-11-114 4）根據(jù)螺旋和螺母的主要失效形式，應(yīng)該進(jìn)行哪些計算）根據(jù)螺旋和螺母的主要失效形式，應(yīng)該進(jìn)行哪些計算？ 以傳力為主的滑動螺旋的設(shè)計準(zhǔn)則是：根據(jù)耐磨性計算螺

15、桿的直徑及其他參數(shù)，同時對螺桿和螺母（主要是螺紋牙）進(jìn)行強(qiáng)度校核。對大長徑比或有自鎖要求的螺旋傳動，還應(yīng)校核螺桿的穩(wěn)定性和自鎖性能。5 5）一般螺旋的旋合圈數(shù)）一般螺旋的旋合圈數(shù)Z Z 1010，為什么？，為什么？ 應(yīng)力并非均勻分布在每圈螺紋上，而是在兩頭集中。增加螺紋圈數(shù)不僅不能有效地改善受力條件，反而可能會積累誤差造成不通順。6 6）螺旋傳動中的高徑比）螺旋傳動中的高徑比 如何選??？如何選??？ 依據(jù)螺母的結(jié)構(gòu)形式而定：螺母為整體結(jié)構(gòu)時，螺母磨損后不能夠調(diào)整， =1.22.5；對于分體螺母或兼做支承的螺母， =2.53.5；只有當(dāng)傳動精度要求高，載荷較大時才允許 =47 7）你設(shè)計的螺旋傳動是否需要自鎖？為什么？自鎖如何判斷？）你設(shè)計的螺旋傳動是否需要自鎖？為什么？自鎖如何判