上海工程技术大学-2017(1)机械设计总复习概要.ppt

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1、上海工程技术大学上海工程技术大学2016-2016-2017(1)2017(1)机械设计总复习机械设计总复习概要概要上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 2 2 2016年年机械设计机械设计期末考试期末考试考试题型及分值分配考试题型及分值分配一、一、选择题（选择题（25分）：每题分）：每题1分共分共25分分二、简答题（二、简答题（25分）：分）：4小题共计小题共计25分分 三、计算题（三、计算题（40分）：分）：4大题共计大题共计40分分四、改错题（四、改错题（10分）：分）：1小题共计小题共计10分分上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械

2、工程学院 Page Page 3 3 第一章第一章 知识回顾和问题知识回顾和问题知识回顾知识回顾:1 1、知道了、知道了“学什么，为什么学，如何学学什么，为什么学，如何学”的问题；的问题；2 2、几个名词和概念；（、几个名词和概念；（失效、承载能力、计算（许用）安失效、承载能力、计算（许用）安全系数等全系数等 ）3 3、机械设计的总体原则和一般程序；、机械设计的总体原则和一般程序；4 4、零件设计的一般程序、零件设计的一般程序。问题：问题：1、本课程的研究对象是什么？主要任务是什么？、本课程的研究对象是什么？主要任务是什么？2、从功能方面谈谈机械的组成。、从功能方面谈谈机械的组成。3、什么叫机

3、械零部件的失效？、什么叫机械零部件的失效？上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 4 4 第二章第二章 知识回顾和问题知识回顾和问题知识回顾知识回顾:1.稳定循环变应力的基本参数稳定循环变应力的基本参数 共有个基本参数，知其就能求其他共有个基本参数，知其就能求其他5.应力循环特性应力循环特性1.最大应力最大应力2.最小应力最小应力3.平均应力平均应力4.应力幅应力幅上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 5 5 上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 6 6 典型的疲劳曲线如

4、右图所示：典型的疲劳曲线如右图所示：可以看出：可以看出：随随 N 的的增大而减小。但是当增大而减小。但是当 N 超过超过某一循环次数某一循环次数 N0 时，曲线时，曲线趋于水平。即不再随趋于水平。即不再随 N N的增大而减小的增大而减小 。N0 -循环基数。循环基数。以以 N0 为界，曲线分为两个区：为界，曲线分为两个区：1 1）无限寿命区：当）无限寿命区：当 N N0 时，曲线为水平直线，对应的疲劳极时，曲线为水平直线，对应的疲劳极 限是一个定值，用限是一个定值，用 表示。它是表征材料疲劳强度的重要指标，表示。它是表征材料疲劳强度的重要指标，是疲劳设计的基本依据。是疲劳设计的基本依据。s s

5、N 疲劳曲线疲劳曲线有限寿命区有限寿命区无限寿命区无限寿命区CD上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 7 7 s sN 疲劳曲线疲劳曲线有限寿命区有限寿命区无限寿命区无限寿命区CD低周疲劳低周疲劳高周疲劳高周疲劳上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 8 8 借助借助借助借助极限应力图极限应力图极限应力图极限应力图，可得到各种循环特征值，可得到各种循环特征值，可得到各种循环特征值，可得到各种循环特征值r r下的疲劳极限下的疲劳极限下的疲劳极限下的疲劳极限 s sms sao o每一每一每一每一r r 值，实验可得

6、相应的疲劳极限值，实验可得相应的疲劳极限值，实验可得相应的疲劳极限值，实验可得相应的疲劳极限s sr 而而而而 s sr=s sa +s smAC曲线曲线曲线曲线ACAC即为材料的极限应力图即为材料的极限应力图即为材料的极限应力图即为材料的极限应力图 EE点所对应的循环特征值点所对应的循环特征值点所对应的循环特征值点所对应的循环特征值r r为多少？为多少？为多少？为多少？s sms saEa a a a特殊点特殊点特殊点特殊点AA和和和和CCAA（）0 0，s s s s-1-1C C（）,0,0s s s s+1+1塑性材料：塑性材料：塑性材料：塑性材料：C C（）,0,0s s s ss

7、s脆性材料：脆性材料：脆性材料：脆性材料：C C（）,0,0s s s sb bD45454545o o o oD D（），s s s s0 02 2s s s s0 02 2其其其其上任一点上任一点上任一点上任一点EE的纵、横坐标之和，即为材料在的纵、横坐标之和，即为材料在的纵、横坐标之和，即为材料在的纵、横坐标之和，即为材料在该点所对应的该点所对应的该点所对应的该点所对应的r r 下的疲劳极限下的疲劳极限下的疲劳极限下的疲劳极限 (不同循环特征不同循环特征不同循环特征不同循环特征r r 时的材料的疲劳极限时的材料的疲劳极限时的材料的疲劳极限时的材料的疲劳极限)二二材料的材料的材料的材料的极

8、限应力曲线极限应力曲线DD（），s s s s0 02 2s s s s0 02 2A 对称疲劳极限点对称疲劳极限点 D脉动循环疲劳极限点脉动循环疲劳极限点 C 屈服（强度）极限点屈服（强度）极限点 上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 9 9 为简便求出各种材料在不同循环特征为简便求出各种材料在不同循环特征为简便求出各种材料在不同循环特征为简便求出各种材料在不同循环特征r r的疲劳极限，一般采用的疲劳极限，一般采用的疲劳极限，一般采用的疲劳极限，一般采用简化的极限应力图简化的极限应力图简化的极限应力图简化的极限应力图s sms sao oCD4545

9、4545o o o o对于塑性材料：对于塑性材料：对于塑性材料：对于塑性材料：取三点（分别对应三个取三点（分别对应三个取三点（分别对应三个取三点（分别对应三个r r 值）值）值）值）AA（）0 0，s s s s-1-1DD（），s s s s0 02 2s s s s0 02 2GG（），0 0 s s s ss sAG45o折线折线折线折线ADGCADGC为简化的极限应力曲线为简化的极限应力曲线为简化的极限应力曲线为简化的极限应力曲线 a a a a 作法：作法：考虑材料的最大应力不超过考虑材料的最大应力不超过疲劳极限，得疲劳极限，得AD 及延长线及延长线,考虑塑性材料的最大应力不考虑塑性

10、材料的最大应力不超过屈服极限，得超过屈服极限，得GC上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 1010 对称疲劳极限点对称疲劳极限点 脉动疲劳极限点脉动疲劳极限点 屈服极限点屈服极限点 上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 1111 总结：总结：材料的材料的极限应力线图的简化极限应力线图的简化 ADGC线线已知已知-1、0、s (循环次数循环次数N=N0时时)作图如下：作图如下：1找找A，D、C（s，0）三点。）三点。2连接连接AD并延长。并延长。3过过C作与横轴成作与横轴成45的直线与的直线与 AD连线或其延长线

11、连线或其延长线交于交于G点。点。折线折线AGC即为材料的极限应力曲线即为材料的极限应力曲线上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 1212 做疲劳寿命实验时，材料试件是一种特殊的结构，而实际零做疲劳寿命实验时，材料试件是一种特殊的结构，而实际零做疲劳寿命实验时，材料试件是一种特殊的结构，而实际零做疲劳寿命实验时，材料试件是一种特殊的结构，而实际零件的几何形状、尺寸大小、加工质量及强化因素等与试件有件的几何形状、尺寸大小、加工质量及强化因素等与试件有件的几何形状、尺寸大小、加工质量及强化因素等与试件有件的几何形状、尺寸大小、加工质量及强化因素等与试件有区别

12、，使得零件的疲劳极限要低于试件的疲劳极限区别，使得零件的疲劳极限要低于试件的疲劳极限区别，使得零件的疲劳极限要低于试件的疲劳极限区别，使得零件的疲劳极限要低于试件的疲劳极限 1.1.零件的疲劳极限需考虑零件上的零件的疲劳极限需考虑零件上的零件的疲劳极限需考虑零件上的零件的疲劳极限需考虑零件上的应力集中应力集中应力集中应力集中、绝对尺寸绝对尺寸绝对尺寸绝对尺寸和和和和表表表表面状态面状态面状态面状态这些因素的影响这些因素的影响这些因素的影响这些因素的影响 零件受载时，由于几何形状或外形尺寸发零件受载时，由于几何形状或外形尺寸发零件受载时，由于几何形状或外形尺寸发零件受载时，由于几何形状或外形尺寸

13、发生突变，而引起局部应力显著增大的现象生突变，而引起局部应力显著增大的现象生突变，而引起局部应力显著增大的现象生突变，而引起局部应力显著增大的现象 其影响用其影响用其影响用其影响用k k k ks s s s(k k k kt t t t)来考虑来考虑来考虑来考虑 若同时有几个不同的应力集中源，选最大值计算若同时有几个不同的应力集中源，选最大值计算若同时有几个不同的应力集中源，选最大值计算若同时有几个不同的应力集中源，选最大值计算 应力集中应力集中应力集中应力集中 如：孔如：孔如：孔如：孔、圆角、键槽、螺纹、圆角、键槽、螺纹、圆角、键槽、螺纹、圆角、键槽、螺纹 等等等等具体取值查附表具体取值查

14、附表具体取值查附表具体取值查附表3-13-63-13-63-13-63-13-63-2 机械零件的疲劳强度机械零件的疲劳强度k上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 1313 绝对尺寸越大，极限应力越小绝对尺寸越大，极限应力越小绝对尺寸越大，极限应力越小绝对尺寸越大，极限应力越小 其影响用其影响用其影响用其影响用e e e es s s s(e e e et t t t)来考虑来考虑来考虑来考虑 绝对尺寸绝对尺寸绝对尺寸绝对尺寸 尺寸越大，晶粒越粗，出现缺陷的概率增加尺寸越大，晶粒越粗，出现缺陷的概率增加尺寸越大，晶粒越粗，出现缺陷的概率增加尺寸越大，晶

15、粒越粗，出现缺陷的概率增加具体取值查附图具体取值查附图具体取值查附图具体取值查附图3-23-23-23-2，附表，附表，附表，附表3-73-73-73-7，3-8 3-8 3-8 3-8 同时，冷作硬化层相对较薄同时，冷作硬化层相对较薄同时，冷作硬化层相对较薄同时，冷作硬化层相对较薄表面光滑或经过表面处理可提高疲劳极限表面光滑或经过表面处理可提高疲劳极限表面光滑或经过表面处理可提高疲劳极限表面光滑或经过表面处理可提高疲劳极限 表面质量表面质量表面质量表面质量 其影响用其影响用其影响用其影响用b b b b 来考虑，具体取值查附图来考虑，具体取值查附图来考虑，具体取值查附图来考虑，具体取值查附图

16、3-43-43-43-4，附表，附表，附表，附表3-93-93-93-9 3-11 3-11 3-11 3-11 加工质量加工质量 （加工质量越高，加工质量越高，越大）越大）强化因素强化因素 q1（尺寸越大，尺寸越大，越小）越小）上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 1414 q1)11k(Kb bb be es ss ss ss s-+=综合影响系数综合影响系数综合影响系数综合影响系数有效应力集中系数有效应力集中系数尺寸系数尺寸系数表面质量系数表面质量系数强化系数强化系数敏化系数敏化系数理论应力集中系数理论应力集中系数上海工程技术大学上海工程技术大学

17、 机械工程学院机械工程学院 Page Page 1515 DGCA材料材料零零件件2.零件的零件的极限应力线图极限应力线图ADGC线线ADG 将零件材料的极限应力将零件材料的极限应力线图中的直线线图中的直线ADG 按比例按比例向下移，成为右图所示的直向下移，成为右图所示的直线线ADG，而极限应力曲线的，而极限应力曲线的 CG 部分，由于是按照静应部分，由于是按照静应力的要求来考虑的，故不须力的要求来考虑的，故不须进行修正。这样就得到了零进行修正。这样就得到了零件的极限应力线图。件的极限应力线图。上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 1616 注：线段注

18、：线段注：线段注：线段AGAG和和和和AGAG不平行！不平行！不平行！不平行！上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 1717 1）坐标点及其坐标值的变化）坐标点及其坐标值的变化三个特征坐标三个特征坐标说明说明1K为综合影响系数，为综合影响系数，只影响只影响只影响只影响 a a2K只影响只影响AG线的位置。线的位置。上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 1818 2）作图）作图已知已知-1、0、s、K、根据公式计算出根据公式计算出A、D坐标值坐标值 作图如下：作图如下：1找找A、D两点。两点。A（0，-1e），）

19、，D（0/2，0e/2）2连接连接AD并延长与并延长与CG交于交于G点，点，折线折线AGC即为零件的极限应力曲线。即为零件的极限应力曲线。具体作图过程如下页所示具体作图过程如下页所示上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 1919 DGCA材料材料零件零件ADG上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 2020 2 2 2 2、单向稳定变应力时的疲劳强度计算：、单向稳定变应力时的疲劳强度计算：、单向稳定变应力时的疲劳强度计算：、单向稳定变应力时的疲劳强度计算：=C=C=C=C、m m m m=C=C=C=C、minm

20、inminmin=C=C=C=C的疲劳强度校核。的疲劳强度校核。的疲劳强度校核。的疲劳强度校核。判断零件的应力变化规律判断零件的应力变化规律1计算出计算出 mm和和和和 a a3表示工作应力点表示工作应力点4判断工作应力判断工作应力力点所在区域力点所在区域5计算出极限应力计算出极限应力6求出危险截面的求出危险截面的max和和min2上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 2121 CAG从从O点出发的斜直线点出发的斜直线OM上上r相同相同3单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算单

21、向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 2222 CAG极限应力极限应力当前应力当前应力量出纵横坐标值并计算得安全系数量出纵横坐标值并计算得安全系数 S上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 2323 CAG极限应力极限应力当前应力当前应力量出纵横坐标值并计算得安全系数量出纵横坐标值并计算得安全系数 S上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 2424 CAG极限应力极限应力当前应力当前应力量出纵横坐标值并计算得安全系数量出纵横坐标值并计算得

22、安全系数 SG点左侧点左侧上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 2525 CAG极限应力极限应力当前应力当前应力量出纵横坐标值并计算得安全系数量出纵横坐标值并计算得安全系数 SG点右侧点右侧上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 2626 CAGK上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 2727 例例1：已知某零件材料的机械性能为：已知某零件材料的机械性能为：（1）试画出材料的简化极限应力图。）试画出材料的简化极限应力图。（2）如果疲劳强度综合影响系数）如果疲劳强度综合影响

23、系数 ，绘制此零件，绘制此零件的简化极限应力图。的简化极限应力图。（3）若零件所受的最大应力为）若零件所受的最大应力为 ，应力，应力循环特性系数为循环特性系数为 ，求平均应力和应力幅并在图，求平均应力和应力幅并在图中标出应力点。中标出应力点。（4）在上述情况下零件的安全系数为多少？）在上述情况下零件的安全系数为多少？解：解：上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 2828 0800600500500ADGC上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 2929 0800600500500300ADGCADG上海工程技术大

24、学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 3030 0800600500500300注意注意:零件的图线与材料的图线斜率不同零件的图线与材料的图线斜率不同ADGCADG上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 3131 0800600500500300200300390260ADGCADGMM上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 3232 0800600500500300200300390260ADGCADGMM上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page

25、3333 0800600500500300200300的情况下安全系数的情况下安全系数?ADGCADGMM上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 3434 0800600500500300200300350260为常数的情况下安全系数为常数的情况下安全系数?ADGCADGMM上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 3535 上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 3636 上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 3737 上海工程技术大

26、学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 3838 知识回顾和问题知识回顾和问题问题问题:1、机械零件的强度条件？、机械零件的强度条件？2、单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度如何计算？单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度如何计算？，或或SS，SS 上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 3939 第三章知识回顾和问题第三章知识回顾和问题知识回顾知识回顾:1 1、单个螺栓连接的强度计算：失效形式、松（紧）螺栓连接；、单个螺栓连接的强度计算：失效形式、松（紧）螺栓连接；2 2、螺纹连接的预紧与防松；、螺纹连接的预紧与防松；3 3、螺纹连

27、接的类型及螺纹连接件；、螺纹连接的类型及螺纹连接件；4 4、螺纹的形成及分类。、螺纹的形成及分类。问题：问题：1、按照牙型，螺纹可以分为哪些类型，特点？、按照牙型，螺纹可以分为哪些类型，特点？2、螺纹连接的主要类型有哪些？、螺纹连接的主要类型有哪些？3、螺纹连接预紧和防松的目的是什么？、螺纹连接预紧和防松的目的是什么？4、单个螺栓连接的失效形式是什么？、单个螺栓连接的失效形式是什么？5、提高螺纹连接强度的措施？、提高螺纹连接强度的措施？上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 4040 知识回顾和问题知识回顾和问题1 1、单个螺栓连接的强度计算，单个螺栓连

28、接的强度计算，F F0 0、F F2 2，5 5点讨论；点讨论；2 2、螺栓组连接的设计、螺栓组连接的设计受横向载荷螺栓组连接，受轴向载荷螺受横向载荷螺栓组连接，受轴向载荷螺栓组连接，受扭矩螺栓组连接；受倾覆力矩螺栓组连接；栓组连接，受扭矩螺栓组连接；受倾覆力矩螺栓组连接；3 3、提高螺栓连接强度的措施（主要四个方面）；提高螺栓连接强度的措施（主要四个方面）；4 4、预紧力、预紧力F F0 0=?=?总载荷总载荷F F2 2=?=?FF1F2上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 4141 求总拉力求总拉力F2的二种情况：的二种情况：(1)由由F2 F1

29、+F 求：当有刚性或紧密性要求时求：当有刚性或紧密性要求时 不产生缝隙至少不产生缝隙至少F10推荐：推荐：(2)由由求求上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 4242 受轴向变载荷（受轴向变载荷（工作拉力）工作拉力）作用的紧螺栓作用的紧螺栓联接的计算联接的计算不仅要进行静强度计算，还要进行疲劳强度计算。不仅要进行静强度计算，还要进行疲劳强度计算。上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 4343 上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 4444 上海工程技术大学上海工程技术大

30、学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 4545 例例：某某气气缸缸缸缸体体与与缸缸盖盖间间用用10个个M20（d1=17.294mm）的的普普通通螺螺栓栓联联接接。缸缸体体内内径径D250mm，缸缸内内工工作作压压力力p为为01MPa之之间间变变化化，螺螺栓栓的的屈屈服服极极限限S S=340=340 MPa,MPa,安安全全系系数数取取S=2S=2。1）若若结结合合面面上上的的残残余余预预紧紧力力F1为为工工作作载载荷荷的的1.5倍倍，试试校校核核该该螺栓的静螺栓的静强强度。度。2）仍按上述条件，）仍按上述条件，计计算汽缸工作算汽缸工作时时螺栓危螺栓危险险剖面上的最剖面上的最大拉

31、大拉应应力，最小拉力，最小拉应应力，平均力，平均应应力和力和应应力幅力幅.（已知螺栓的（已知螺栓的相相对刚对刚度度0.5）上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 4646 校核该螺栓的静强度校核该螺栓的静强度螺栓总拉力螺栓总拉力:计算静强度计算静强度(计入切应力计入切应力):安全安全上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 4747 螺栓应力在螺栓应力在F2与与F0之之间波动间波动上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 4848 上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机

32、械工程学院 Page Page 4949 第六章第六章 知识回顾和问题知识回顾和问题知识回顾知识回顾:1 1、键连接的类型和构造键连接的类型和构造；2 2、键连接的强度校核，键的选择；、键连接的强度校核，键的选择；3 3、键连接的失效形式。、键连接的失效形式。上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 5050 知识回顾和问题知识回顾和问题问题问题:1 1、平键联接的失效形式是什么？经校核若强度不够时，应平键联接的失效形式是什么？经校核若强度不够时，应采取哪些措施？采取哪些措施？2、普通平键的工作面是什么？、普通平键的工作面是什么？上海工程技术大学上海工程技

33、术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 5151 1 1）带传动的类型、工作原理、特点、应用。）带传动的类型、工作原理、特点、应用。2 2）带传动的受力分析、应力分析与应力分布图、弹性滑动和）带传动的受力分析、应力分析与应力分布图、弹性滑动和打滑的基本理论。打滑的基本理论。3 3）带传动的失效形式、设计准则、普通）带传动的失效形式、设计准则、普通 V V 带传动的设计计带传动的设计计算方法和参数选择原则，带的张紧。算方法和参数选择原则，带的张紧。问题：问题：4 4）带传动的设计步骤与方法是什么？）带传动的设计步骤与方法是什么？1 1）弹性打滑与打滑有何区别？）弹性打滑与打滑有何区

34、别？2 2）选取小带轮直径的依据？为什么要限制带轮最小直径？）选取小带轮直径的依据？为什么要限制带轮最小直径？3 3）带传动的主要失效形式是什么？）带传动的主要失效形式是什么？第八章第八章 知识回顾和问题知识回顾和问题上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 5252 三、设计数据及内容三、设计数据及内容设计数据设计数据 设计内容设计内容四、设计步骤与方法四、设计步骤与方法 根据根据Pca、n1选择带型号选择带型号 确定计算功率确定计算功率Pca：P、n1、n2(i)传动位置要求（中心距传动位置要求（中心距a）工作条件等工作条件等 带：型号、根数、长度带：

35、型号、根数、长度轮：直径、结构尺寸轮：直径、结构尺寸 轴压力轴压力Q等等小轮直径小轮直径D1min ，要求，要求D1D1min验算带速验算带速V 定带轮直径定带轮直径D1和和D2工作情况系数见工作情况系数见表表8-7 根据计算根据计算功率查表功率查表上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 5353 要求要求:最佳带速最佳带速V=2025m/s V太小太小:由由P=FeV可知，传递同样功率可知，传递同样功率P时，圆周力时，圆周力Fe太大，寿命太大，寿命 V太大太大:离心力太大，带与轮的正压力减小，摩擦力离心力太大，带与轮的正压力减小，摩擦力，承载能力，承载

36、能力知识回顾和问题知识回顾和问题上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 5454 求中心距求中心距a和带的基准长度和带的基准长度Ld b)由由a0定计算长度定计算长度:c)按相关表定相近的基准长度按相关表定相近的基准长度Ld a)初选初选a0：d)由由Ld求实际中心距求实际中心距:e)考虑到中心距调整、补偿考虑到中心距调整、补偿F0，中心距，中心距a应有一个范围。应有一个范围。验算小轮包角验算小轮包角:不满足则采取措施：不满足则采取措施：1）a(i一定一定)2）加张紧轮）加张紧轮 计算带的根数计算带的根数Z：上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院

37、机械工程学院 Page Page 5555 求带作用于轴的压力求带作用于轴的压力Q 确定带的初拉力确定带的初拉力F0（单根带）（单根带）qq单位带长单位带长的质量的质量知识回顾和问题知识回顾和问题上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 5656 评价评价ZVFQF0a小小241020小小适当适当适当适当120120知识回顾和问题知识回顾和问题上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 5757 1 1）齿轮传动的设计准则。）齿轮传动的设计准则。2 2）齿轮传动的计算载荷。）齿轮传动的计算载荷。3 3）直齿圆柱齿轮轮齿受

38、力分析和齿根弯曲疲劳强度计算。）直齿圆柱齿轮轮齿受力分析和齿根弯曲疲劳强度计算。问题：问题：3 3）如何进行直齿圆柱齿轮受力分析？）如何进行直齿圆柱齿轮受力分析？1 1）齿轮传动的设计准则是什么？）齿轮传动的设计准则是什么？2 2）载荷系数）载荷系数K K代表的意义是什么？代表的意义是什么？4 4）齿根弯曲疲劳强度计算的校核公式中有哪些影响参数？）齿根弯曲疲劳强度计算的校核公式中有哪些影响参数？Fnc=K Fn载荷系数：载荷系数：第十章第十章 知识回顾和问题知识回顾和问题上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 5858 1 1、直齿圆柱齿轮传动的强度计算

39、：轮齿的受力分析，齿根弯、直齿圆柱齿轮传动的强度计算：轮齿的受力分析，齿根弯曲疲劳强度计算和齿面接触疲劳强度计算。曲疲劳强度计算和齿面接触疲劳强度计算。2 2、强度计算的计算说明，设计参数的选择，齿轮精度等级、强度计算的计算说明，设计参数的选择，齿轮精度等级；3 3、标准斜齿轮和标准锥齿轮的强度计算；、标准斜齿轮和标准锥齿轮的强度计算；1、在齿根弯曲疲劳强度计算在齿根弯曲疲劳强度计算的设计公式中相关参数如何取的设计公式中相关参数如何取？K K、Z Z1 1、d d、Y YFaFaY YSaSa/F F122 2、如图所示一对标准斜齿圆柱齿轮传动，分析、如图所示一对标准斜齿圆柱齿轮传动，分析主动

40、轮（右旋）主动轮（右旋）1 1的轴向力？的轴向力？1知识回顾和问题知识回顾和问题问题：问题：上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 5959 1 1、齿轮传动的失效形式；、齿轮传动的失效形式；1 1）轮齿折断）轮齿折断闭式硬齿面闭式硬齿面齿轮的主要失效形式齿轮的主要失效形式 2 2）齿面疲劳点蚀）齿面疲劳点蚀闭式软齿面闭式软齿面齿轮的主要失效形式齿轮的主要失效形式 3）齿面磨损）齿面磨损开式开式齿轮的主要失效形式齿轮的主要失效形式 4）齿面胶合）齿面胶合高速重载高速重载齿轮的主要失效形式齿轮的主要失效形式 5）齿面塑性变形）齿面塑性变形低速重载低速重载齿

41、轮的主要失效形式齿轮的主要失效形式知识回顾和问题知识回顾和问题上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 6060 齿面接触疲劳强度准则齿面接触疲劳强度准则 齿根弯曲疲劳强度准则齿根弯曲疲劳强度准则 软齿面齿轮软齿面齿轮（HBS350）硬齿面齿轮硬齿面齿轮（HBS350）闭式齿轮传动闭式齿轮传动齿面疲劳点蚀齿面疲劳点蚀齿根弯曲疲劳折断齿根弯曲疲劳折断开式齿轮传动开式齿轮传动齿面磨损齿面磨损增大增大m和降低许用弯曲应力和降低许用弯曲应力2 2、齿轮传动的设计准则；、齿轮传动的设计准则；知识回顾和问题知识回顾和问题上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机

42、械工程学院 Page Page 6161 3 3、齿轮传动的载荷计算；、齿轮传动的载荷计算；载荷系数：载荷系数：工作情况系数工作情况系数 动载荷系数动载荷系数 齿向载荷分布系数齿向载荷分布系数 齿间载荷分配系数齿间载荷分配系数 知识回顾和问题知识回顾和问题上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 6262 1 1）齿向载荷分布系数）齿向载荷分布系数K K的主要影响因素是什么？的主要影响因素是什么？影影响响因因素素(1)支承情况支承情况 对称布置对称布置好好 非对称布置非对称布置差差 悬臂布置悬臂布置差差(2)齿轮宽度齿轮宽度 齿向载荷分布系数齿向载荷分布系

43、数(3)齿面硬度越高，越易偏载，齿面硬度越高，越易偏载，齿面较软时有变形退让。齿面较软时有变形退让。(4)制造、安装精度越高，制造、安装精度越高，齿向载荷分布系数越小。齿向载荷分布系数越小。知识回顾和问题知识回顾和问题上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 6363 1 1)在齿根弯曲疲劳强度计算的设计公在齿根弯曲疲劳强度计算的设计公式中相关参数如何取？式中相关参数如何取？K K、Z Z1 1、Y YFaFaY YSaSa/F F4 4、齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度计算公式参数、齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度计算公式参数表示的意义；表示的意义；

44、知识回顾和问题知识回顾和问题上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 6464 一对相啮合两个大小齿轮，其齿根弯曲应力大小一样吗？一对相啮合两个大小齿轮，其齿根弯曲应力大小一样吗？一对相啮合两个大小齿轮，其齿根弯曲应力大小一样吗？一对相啮合两个大小齿轮，其齿根弯曲应力大小一样吗？z1 b2影响最大的几何因素影响最大的几何因素影响最大的几何因素影响最大的几何因素 为什么不用增大模数的为什么不用增大模数的方法减小接触应力方法减小接触应力?上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 7272 补补充充作作业业上海工程技术大学上

45、海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 7373 35.35Kw上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 7474 1 1）如图所示一对标准斜齿圆柱齿轮传动，分析主动轮（右旋）如图所示一对标准斜齿圆柱齿轮传动，分析主动轮（右旋）1 1的轴向力？的轴向力？121Ft1=Ft2Fr1=Fr2Fa1=Fa2主从动轮受力大小相等、方向相反。主从动轮受力大小相等、方向相反。Fn1=Fn25 5、斜齿圆柱齿轮传动轮齿的受力分析；、斜齿圆柱齿轮传动轮齿的受力分析；径向力：径向力：圆周力：圆周力：轴向力：轴向力：法向力：法向力：知识回顾和问题知识回顾

46、和问题上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 7575 力的方向：力的方向：F Ft t和和和和F Fr r：轴向力轴向力轴向力轴向力F Fa a：同直齿圆柱齿轮同直齿圆柱齿轮同直齿圆柱齿轮同直齿圆柱齿轮 主动轮主动轮主动轮主动轮的的的的F Fa1a1用用用用左右手法则左右手法则左右手法则左右手法则判定判定判定判定 由由由由齿轮螺旋线旋向齿轮螺旋线旋向齿轮螺旋线旋向齿轮螺旋线旋向和和和和转动方向共同转动方向共同转动方向共同转动方向共同决定决定决定决定 “齿轮左旋用左手，右旋用右手。弯曲四指为转动方向，大齿轮左旋用左手，右旋用右手。弯曲四指为转动方向，大齿

47、轮左旋用左手，右旋用右手。弯曲四指为转动方向，大齿轮左旋用左手，右旋用右手。弯曲四指为转动方向，大拇指指向为拇指指向为拇指指向为拇指指向为F Fa1a1方向方向方向方向”Ft1F Fr1r1Fa1主动轮主动轮从动轮从动轮从动轮从动轮的的的的F Fa2a2与与与与F Fa1a1方向相反方向相反方向相反方向相反 上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 7676 力的对应关系：力的对应关系：力的对应关系：力的对应关系：例：例：n1n212主视图主视图主视图主视图右旋右旋右旋右旋左旋左旋左旋左旋Fa2Fa1Ft1Ft2Fr2Fr1n2n1左视图左视图左视图左视图

48、Fa1Fa2Ft1Ft2Fr2Fr1左右手法则只适用于左右手法则只适用于主动轮主动轮主动轮主动轮，应判断主动轮，应判断主动轮作用力的位置应在啮合点处。作用力的位置应在啮合点处。注意注意上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 7777 1、蜗杆传动类型，、蜗杆传动类型，特点特点及应用；及应用；2、普通圆柱蜗杆传动的普通圆柱蜗杆传动的主要参数主要参数及几何尺寸计算及几何尺寸计算;3、蜗杆传动的失效形式、设计准则，常用材料及选择原则，、蜗杆传动的失效形式、设计准则，常用材料及选择原则，蜗杆传动的受力分析。蜗杆传动的受力分析。径向力径向力Fr 指向各自轴线。指向

49、各自轴线。轴向力轴向力Fa1 蜗杆左蜗杆左(右右)手螺旋定则。手螺旋定则。圆周力圆周力Ft 主反从同。主反从同。圆周力圆周力：轴向力：轴向力：径向力：径向力：蜗杆主动时：蜗杆主动时：知识回顾和问题知识回顾和问题模数模数模数模数mm和压力角和压力角和压力角和压力角a a a a 蜗杆分度圆直径蜗杆分度圆直径蜗杆分度圆直径蜗杆分度圆直径d d1 1和直径系数和直径系数和直径系数和直径系数q q传动比传动比传动比传动比i i和齿数比和齿数比和齿数比和齿数比u u上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 7878 力的大小力的大小力的大小力的大小FnFr1Ffa

50、ang gFt1Fa1a a上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 7979 左旋伸左手左旋伸左手,右旋伸右旋伸右手右手,四指沿主动蜗四指沿主动蜗杆转向抓握杆转向抓握,伸出拇伸出拇指为主动轮受轴向指为主动轮受轴向力的方向力的方向.Fa1n1 力的方向力的方向力的方向力的方向上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 8080 上海工程技术大学上海工程技术大学 机械工程学院机械工程学院 Page Page 8181 各分力方向判断口诀各分力方向判断口诀 1.1.径向力，指圆心径向力，指圆心；2.2.切向力，主相反，从相同