凌 玲87543972（ 東 八 樓 403室 ）13517107388 l 機(jī) 械 設(shè) 計 的 研 究 內(nèi) 容l 課 程 的 性 質(zhì) 與 目 的l 機(jī) 械 零 件 設(shè) 計 的 基 本 要 求 與 一 般 方 法 電 動 機(jī) 聯(lián) 軸 器 減 速 器 齒 輪 傳 動連 桿 機(jī) 構(gòu) 執(zhí) 行 構(gòu) 件輸 送 輥 道機(jī) 架 原 動 機(jī) 傳 動 系 統(tǒng) 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu)控 制 系 統(tǒng) 通 用 零 件專 用 零 件 傳 動 件聯(lián) 接 件支 承 件其 它 齒 輪 、 蝸 桿 、 帶 、 鏈螺 栓 、 鍵 、 花 鍵軸 、 軸 承聯(lián) 軸 器 、 彈 簧 、 機(jī) 架水 輪 機(jī) 葉 片 、 活 塞 、 曲 軸 齒 輪 軸 滾 動 軸 承螺 栓鍵減 速 箱 座 l 研 究 對 象 ： 各 種 機(jī) 器 中 普 遍 使 用 的 通 用機(jī) 械 零 部 件 ， 如 齒 輪 、 螺 紋 聯(lián) 接 、 軸 承等 。l 研 究 內(nèi) 容 ： 通 用 零 部 件 的 工 作 原 理 、 結(jié)構(gòu) 特 點(diǎn) 、 選 用 原 則 以 及 參 數(shù) 設(shè) 計 和 結(jié) 構(gòu)設(shè) 計 方 法 ， 在 此 基 礎(chǔ) 上 ， 研 究 機(jī) 械 及 其傳 動 系 統(tǒng) 的 總 體 方 案 設(shè) 計 。 課 程 的 性 質(zhì)設(shè) 計 性 技 術(shù) 基 礎(chǔ) 課 ， 綜 合 性 強(qiáng)基 礎(chǔ) 課 機(jī) 械 設(shè) 計 專 業(yè) 課機(jī) 械 設(shè) 計 是 影 響 機(jī) 械 產(chǎn) 品 性 能 、 質(zhì) 量 和 成 本 的 主 要 因 素 。學(xué) 習(xí) 目 的1、 掌 握 通 用 零 部 件 的 設(shè) 計 方 法 和 步 驟2、 初 步 具 備 設(shè) 計 機(jī) 械 傳 動 裝 置 及 簡 單 機(jī) 械 的 能 力 ；3、 能 在 設(shè) 計 中 運(yùn) 用 各 種 技 術(shù) 資 料 （ 標(biāo) 準(zhǔn) 、 規(guī) 范 、 手 冊 ） 。 功 能 要 求 ： 能 夠 準(zhǔn) 確 實 現(xiàn) 預(yù) 定 的 功 能 ；可 靠 性 要 求 ： 在 預(yù) 定 的 工 作 期 限 內(nèi) 不 能失 效 ；經(jīng) 濟(jì) 性 要 求 ： 成 本 低 廉 （ 綜 合 考 慮 產(chǎn) 品的 全 生 命 周 期 成 本 ） 。 失 效 ： 喪 失 工 作 能 力 或 達(dá) 不 到 設(shè) 計 要 求 的 性 能 ， 不 僅 僅 指 破 壞 。斷 裂 ： 如 軸 、 齒 輪 輪 齒 發(fā) 生 斷 裂表 面 點(diǎn) 蝕 ： 工 作 表 面 片 狀 剝 落塑 性 變 形 ： 零 件 發(fā) 生 永 久 性 變 形過 大 彈 性 變 形過 度 磨 損過 大 振 動 和 噪 聲 、 過 熱 等 強(qiáng) 度 問 題 ： 零 件 在載 荷 作 用 下 抵 抗 破壞 的 能 力剛 度 問 題 ： 零 件 抵 抗變 形 的 能 力耐 磨 性 問 題 動 力 學(xué) 、 聲 學(xué) 、 熱 學(xué)問 題 軸 葉 輪 承 載 能 力 ： 不 失 效 條 件 下 零 件 的 安 全 工 作 限 度 。 這 個 限 度 通 常 是 以 零 件 承 受 載 荷 的 大 小 來 表 示 。50 kN 吊 鉤 最 大 起 重 量 50 kN承 載 能 力 50 kN 同 一 零 件 可 能 發(fā) 生 各 種 不 同 形 式 的 失 效Fn 軸 可 能 的 失 效 形 式 ：斷 裂 、 過 大 彈 性 變 形 、 塑 性 變 形 、 共 振強(qiáng) 度 條 件 ： 工 作 應(yīng) 力 許 用 應(yīng) 力 或 剛 度 條 件 ： 實 際 變 形 量 許 用 變 形 量 y y、 、 耐 磨 性 條 件振 動 和 噪 聲 條 件熱 平 衡 條 件 3、 選 擇 材 料4、 確 定 計 算 準(zhǔn) 則5、 理 論 設(shè) 計 計 算1、 類 型 選 擇2、 受 力 分 析6、 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計7、 繪 制 零 件 工 作 圖8、 編 寫 設(shè) 計 計 算 說 明 書 一 、 載 荷 及 應(yīng) 力 的 分 類1、 載 荷 的 分 類靜 載 荷變 載 荷 不 隨 時 間 改 變 或 變 化 緩 慢隨 時 間 作 周 期 性 或 非 周 期 性 變 化工 作 載 荷名 義 載 荷計 算 載 荷 根 據(jù) 原 動 機(jī) 功 率 求 得 的 載 荷對 名 義 載 荷 進(jìn) 行 修 正 得 到 的 近 似 值計 算 載 荷 名 義 載 荷= K 載 荷 系 數(shù)？實 際 工 作 條 件 下 的 載 荷 2、 應(yīng) 力 的 分 類靜 應(yīng) 力變 應(yīng) 力 不 隨 時 間 改 變 或 變 化 緩 慢隨 時 間 作 周 期 性 或 非 周 期 性 變 化變 應(yīng) 力 穩(wěn) 定 變 應(yīng) 力 周 期 性 循 環(huán) 變 應(yīng) 力非 穩(wěn) 定 變 應(yīng) 力 非 周 期 性 循 環(huán) 變 應(yīng) 力穩(wěn) 定 變 應(yīng) 力 非 對 稱 循 環(huán) 變 應(yīng) 力對 稱 循 環(huán) 變 應(yīng) 力脈 動 循 環(huán) 變 應(yīng) 力 =常數(shù) ttmax min a m maxa m maxa min對 稱 循 環(huán) 變 應(yīng) 力 脈 動 循 環(huán) 變 應(yīng) 力非 對 稱 循 環(huán) 變 應(yīng) 力 靜 應(yīng) 力O tO O tO 幾 個 應(yīng) 力 參 數(shù)循 環(huán) 特 征 ： maxminr 表 示 應(yīng) 力 變 化 的 情 況對 稱 循 環(huán) r = 1； 脈 動 循 環(huán) r = 0；非 對 稱 循 環(huán) r 0 且 | r | 1; 靜 應(yīng) 力 r = +1平 均 應(yīng) 力 ： 2 minmax m應(yīng) 力 幅 ： 2 minmax a 對 稱 循 環(huán) :m= 0; a=max脈 動 循 環(huán) :m=a=max / 2 變 載 荷 變 應(yīng) 力靜 載 荷 靜 應(yīng) 力 ？或 變 應(yīng) 力 n P an max 主 要 失 效 形 式 ： 斷 裂 或 塑 性 變 形強(qiáng) 度 條 件 ： 或 塑 性 材 料 ： ss limlim ; 許 用 應(yīng) 力 ： lim 、 lim 極 限 應(yīng) 力 s 安 全 系 數(shù)lim = s ； lim = s脆 性 材 料 ： lim = B ； lim = B s、 s 材 料 屈 服 極 限B、 B 材 料 強(qiáng) 度 極 限 變 應(yīng) 力 作 用 下 ： 疲 勞 破 壞 零 件 表 面 應(yīng)力 較 大 處初 始 微 裂 紋裂 紋 擴(kuò) 展突 然 斷 裂初 始 裂 紋 疲 勞 區(qū)(光 滑 )粗 糙 區(qū)疲勞區(qū)三 、 變 應(yīng) 力 作 用 下 的 強(qiáng) 度 問 題 強(qiáng) 度 條 件 ： slim lim = ？疲 勞 破 壞 與 零 件 的 變 應(yīng) 力 循 環(huán) 次 數(shù) 有 關(guān) NrNr N N 0疲 勞 曲 線rN 應(yīng) 力 循 環(huán) 次 數(shù) 為 N時 的 疲 勞 極 限 有 限 壽 命 區(qū) 無 限變 應(yīng) 力 時 ， 取 lim = r（ 無 限 壽 命 ） 或 lim = rN（ 有 限 壽 命 ） 各 種 材 料 的 r可 從 有 關(guān) 手 冊 中 查 取ss rNr 或則 l 機(jī) 械 零 件 常 見 的 失 效 形 式 有 、 、 、 、 、 等 。l 機(jī) 械 零 件 常 用 的 設(shè) 計 準(zhǔn) 則 有 條 件 、 條 件、 耐 磨 性 條 件 、 振 動 噪 聲 條 件 、 熱 平 衡 條 件 。l 穩(wěn) 定 變 應(yīng) 力 可 分 為 循 環(huán) 變 應(yīng) 力 、 循 環(huán) 變應(yīng) 力 和 非 對 稱 循 環(huán) 變 應(yīng) 力 。l 穩(wěn) 定 循 環(huán) 變 應(yīng) 力 的 五 個 參 數(shù) ： 最 大 應(yīng) 力 、 最 小 應(yīng)力 、 應(yīng) 力 幅 、 平 均 應(yīng) 力 、 應(yīng) 力 循 環(huán) 特 征 ， 它 們 之間 的 關(guān) 系 。l 靜 應(yīng) 力 作 用 下 零 件 的 主 要 失 效 形 式 ： 塑 性 材 料 ， 脆 性 材 料 。l 變 應(yīng) 力 作 用 下 零 件 的 主 要 失 效 形 式 ： 。 閉 式 傳 動開 式 傳 動半 開 式 傳 動 封 閉 在 箱 體 內(nèi) ， 潤 滑 條 件 好外 露 ， 潤 滑 較 差 ， 易 磨 損介 于 上 兩 者 之 間 ， 有 防 護(hù) 罩齒 輪 傳 動 的 特 點(diǎn)優(yōu) 點(diǎn) ： 傳 遞 功 率 和 轉(zhuǎn) 速 適 用 范 圍 廣 ； 具 有 穩(wěn) 定 的 傳 動 比 ； 效 率 高 、 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 。缺 點(diǎn) ： 制 造 成 本 較 高 ； 精 度 低 時 ， 噪 聲 和 振 動 較 大 ； 不 宜 用 于 軸 間 距 離 較 大 的 傳 動 。 2-1 齒 輪 傳 動 失 效 形 式 和 設(shè) 計 準(zhǔn) 則一 、 失 效 形 式1、 輪 齒 折 斷 疲 勞 折 斷 過 載 折 斷全 齒 折 斷 常 發(fā) 生 于 齒 寬 較 小 的 直 齒 輪局 部 折 斷 常 發(fā) 生 于 齒 寬 較 大 的 直 齒 輪 ， 和 斜 齒 輪措 施 ： 增 大 齒 根 圓 角 半 徑 、 提 高 齒 面 精 度 、 正 變位 、 增 大 模 數(shù) 等2、 齒 面 疲 勞 點(diǎn) 蝕 點(diǎn) 蝕 常 發(fā) 生 于 閉 式 軟 齒 面 （ HBS350） 傳 動 中 點(diǎn) 蝕 的 形 成 與 潤 滑 油 的 存 在 密 切 相 關(guān) 點(diǎn) 蝕 常 發(fā) 生 于 偏 向 齒 根 的 節(jié) 線 附 近 開 式 傳 動 中 一 般 不 會 出 現(xiàn) 點(diǎn) 蝕 現(xiàn) 象措 施 ： 提 高 齒 面 硬 度 和 齒 面 質(zhì) 量 、 增 大 直 徑3、 齒 面 膠 合配 對 齒 輪 采 用 異 種 金 屬 時 ， 其 抗 膠 合 能 力 比 同 種 金 屬 強(qiáng)4、 齒 面 磨 損是 開 式 傳 動 的 主 要 失 效 形 式5、 齒 面 塑 性 變 形措 施 ： 提 高 齒 面 硬 度 ， 采 用 油 性 好 的 潤 滑 油措 施 ： 采 用 異 種 金 屬 、 降 低 齒 高 、 提 高 齒 面 硬 度 等措 施 ： 改 善 潤 滑 和 密 封 條 件 二 、 齒 輪 傳 動 的 設(shè) 計 準(zhǔn) 則主 要 針 對 疲 勞 折 斷 和 齒 面 點(diǎn) 蝕 這 兩 種 失 效 形 式齒 根 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 齒 輪 抵 抗 輪 齒 疲 勞 折 斷 的 能 力齒 面 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 齒 輪 抵 抗 齒 面 疲 勞 點(diǎn) 蝕 的 能 力開 式 齒 輪 傳 動 采 用 準(zhǔn) 則 二 ， 但 不 校 核 齒 面 接 觸 強(qiáng) 度設(shè) 計 準(zhǔn) 則 一： 對 于 閉 式 軟 齒 面 （ HBS350） 傳 動 ，主 要 失 效 形 式 是 齒 面 點(diǎn) 蝕， 所 以 按 齒 面 接 觸 疲 勞 強(qiáng)度 設(shè) 計， 而 校 核 齒 根 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 。設(shè) 計 準(zhǔn) 則 二： 對 于 閉 式 硬 齒 面 （ HBS350） 傳 動，主 要 失 效 形 式 是 齒 根 彎 曲 疲 勞 折 斷， 所 以 按 齒 根 彎曲 疲 勞 強(qiáng) 度 設(shè) 計， 而 校 核 齒 面 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 。 2-2 齒 輪 材 料 及 其 熱 處 理一 、 齒 輪 材 料金 屬 材 料 45號 鋼中 碳 合 金 鋼鑄 鋼低 碳 合 金 鋼 最 常 用 ， 經(jīng) 濟(jì) 、 貨 源 充 足鑄 鐵 35SiMn、 40MnB、 40Cr等20Cr、 20CrMnTi等ZG310-570、 ZG340-640等HT350、 QT600-3等非 金 屬 材 料 尼 龍 、 夾 木 膠 布 等選 材 時 考 慮： 工 作 條 件 、 載 荷 性 質(zhì) 、 經(jīng) 濟(jì) 性 、 制 造 方 法 等齒 輪 毛 坯 鍛 造 選 可 鍛 材 料 ； 鑄 造 選 可 鑄 材 料 二 、 熱 處 理調(diào) 質(zhì)正 火表 面 淬 火滲 碳 淬 火表 面 氮 化 軟 齒 面。 改 善 機(jī) 械 性 能 ， 增 大 強(qiáng) 度 和 韌 性硬 齒 面。 接 觸 強(qiáng) 度 高 、 耐 磨 性 好 、 可 抗 沖 擊配 對 齒 輪 均 采 用 軟 齒 面 時： 小 齒 輪 受 載 次 數(shù) 多 ， 故 材 料 應(yīng) 選 好 些 ， 熱 處 理 硬 度稍 高 于 大 齒 輪 （ 約 2050HBS） 法 向 力：圓 周 力 2-3 直 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 受 力 分 析 及 計 算 載荷一 、 輪 齒 受 力 分 析條 件 ： 標(biāo) 準(zhǔn) 齒 輪 并 忽 略 齒 面 間 的 摩 擦 力 受 力 圖112 bn dTF 小 齒 輪 基 圓直 徑 mm小 齒 輪 轉(zhuǎn) 矩N.mNdTFt 11 /2徑 向 力 NtgFF tr 法 向 力 NFF tn cos/ 小 齒 輪 分度 圓 直 徑分 度 圓壓 力 角注 意 ： 下 標(biāo) “ 1”表 示 主 動 輪 下 標(biāo) “ 2”表 示 從 動 輪 21各 力 關(guān) 系： 21 tt FF 21 rr FF 各 力 方 向： Ft1與 主 動 輪 回 轉(zhuǎn) 方 向 相 反Ft2與 從 動 輪 回 轉(zhuǎn) 方 向 相 同F(xiàn)r1 、 Fr2分 別 指 向 各 自 齒 輪 的 輪 心n2n1Fr2Fr1 Ft1Ft2n1n2 二 、 計 算 載 荷 FncFnc = K Fn = K Ft /cos 載 荷 系 數(shù)K = KA Kv KK Kv KK影 響 因 素： 近 似 取 ： K = 1.31.7 原 動 機(jī) 為 單 缸 內(nèi) 燃 機(jī) 開 式 齒 輪 傳 動 齒 輪 速 度 高 K取 大 值原 動 機(jī) 為 電 動 機(jī) 、 汽 輪 機(jī) 齒 輪 對 稱 布 置 齒 輪 制 造 精 度 高 斜 齒 輪 傳 動 K取 小 值 2-4 直 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 強(qiáng) 度 計 算齒 輪 承 載 能 力 計 算 標(biāo) 準(zhǔn)：基 本 理 論： 一 、 齒 根 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 計 算輪 齒 受 載 后 ， 相 當(dāng) 于 懸 臂 梁故 齒 根 部 分 彎 曲 應(yīng) 力 最 大 ， 是 危 險 截 面 Fn為 防 止 輪 齒 折 斷 ， 必 須 保 證： FFP危 險 截 面彎 曲 應(yīng) 力 許 用 彎 曲應(yīng) 力 假 設(shè) ： 全 部 載 荷 由 一 對 輪齒 承 擔(dān) ， 并 忽 略 摩 擦 力載 荷 作 用 于 齒 頂 時 的 受 力 分 析 ：水 平 分 力 F 1 = FncosF垂 直 分 力 F2 = FnsinF 齒 頂 載 荷作 用 角引 起 彎 曲 應(yīng) 力引 起 壓 應(yīng) 力 （ 忽 略 不 計）危 險 截 面 的 具 體 位 置 在 哪 ？ cos)( cos)(6 2msmhbmKF F FFt 常 用 30 切 線 法 確 定 危 險 截 面 位 置齒 根 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 計 算 以 受 拉 邊 為 計 算 依 據(jù)齒 根 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 條 件： FPF WM 力 臂 為 hF， 齒 根 厚 為 sF彎 矩 ： M = F1 hF = FncosF hFK抗 彎 截 面 系 數(shù) ： W = b sF2/6（ 矩 形 截 面）齒 寬 2cos6 F FFnbshKF Fn=Ft/cos分 子 、 分 母同 除 以 m2 令 其 為 齒 形系 數(shù) YFa故 ， 彎 曲 應(yīng) 力： FatF YbmKF cos)( cos)(6 2msmhY F FFFa 齒 形 系 數(shù) ms mhFF 、 與 齒 形 有 關(guān) 的 比 例 系 數(shù)YFa與 模 數(shù) 的 大 小 無 關(guān) ， 只 取 決 于 輪 齒 的 形 狀當(dāng) 齒 廓 的 基 本 參 數(shù) 已 定 時 ， YFa取 決 于 齒 數(shù) Z 和 變 位 系 數(shù) 考 慮 齒 根 應(yīng) 力 集 中 ， 引 入 應(yīng) 力 修 正 系 數(shù) Ysa， 則 SaFatF YYbmKF SaFa YYbmdKT 112Ft =2T1/d1 標(biāo) 準(zhǔn) 齒 輪 ： z 越 多 ， YFaYSa越 小 FPSaFaF YYbmdKT 112彎 曲 強(qiáng) 度 條 件：引 入 齒 寬 系 數(shù) d = b/d1， 并 代 入 d1 = mz1， 則 ：FPSaFadF YYzm KT 213 12設(shè) 計 式： mmYYz KTm FPSaFad3 21 12 討 論： m 彎 曲 強(qiáng) 度齒 厚 s 截 面 積 F 標(biāo) 準(zhǔn) 齒 輪 YFa1YSa1 YFa2YSa2 故 F1 F2 中 心 距 a、 傳 動 比 i 一 定 時 (d不 變 ）： YFaYSa m F F F m 平 穩(wěn) h 切 削 量 少 原 則 ： 在 保 證 齒 根 彎曲 強(qiáng) 度 的 前 提 下 ， 選取 盡 可 能 多 的 齒 數(shù) 。閉 式 傳 動 ： z1 =2040開 式 傳 動 ： z1 =1720 許 用 應(yīng) 力 與 材 料 、 齒 面 硬 度 、 應(yīng) 力 循 環(huán) 次 數(shù) 等 因 素 有 關(guān)許 用 彎 曲 應(yīng) 力 FP MPaYS Y NF STFFP minlim HBSFlim MEMQML 三 種 硬 度 單 位 之 比 較： HV(維 氏 ) HBS(布 氏 )； HRC(洛 氏 ) 10 HBS 應(yīng) 力 循 環(huán) 次 數(shù) N=60na t 主 動 主 動每 轉(zhuǎn) 一 圈 同 側(cè)齒 面 嚙 合 次 數(shù) a=1對 稱： 雙 側(cè) 受 載 時 ,F為 對 稱 循 環(huán) ,應(yīng) 將 減 小 30% 開 式 齒 輪 傳 動 ， 考 慮 磨 損 ， 應(yīng) 將 減 小 20%a=2脈 動 二 、 齒 面 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 計 算閉 式 軟 齒 面 齒 輪 傳 動 的 主 要失 效 形 式 是強(qiáng) 度 條 件：工 作 時 的接 觸 應(yīng) 力 根 據(jù) Hertz公 式 求 出aLF nH 24 2 221 21 21 11 11 EELFn 負(fù) 號 用 于內(nèi) 接 觸許 用 接 觸應(yīng) 力 令 ： 21 111 綜 合 曲 率 半 徑可 將 Hertz公 式 推 廣 到 其 它 曲 面 接 觸則 1 、 2表 示 接 觸 處 的 曲 率 半 徑節(jié) 點(diǎn) 處 的 曲 率 半 徑： sin2111 dCN sin2222 dCN 又 ： u = z2 / z1 = d2 / d1 、 L = b 、 Fn = Ft / cos ,并 引 入 K ubd uKTEEH 2112 221 21 )1(2cossin 211 1 節(jié) 點(diǎn) 處 的 接 觸 應(yīng) 力： 材 料 彈 性 系 數(shù) ZE 節(jié) 點(diǎn) 區(qū) 域 系 數(shù) ZH ubd uKTZZ HE 211 )1(2 齒 面 接 觸 強(qiáng) 度 條 件： MPaubd uKTZZ HPHEH 211 )1( 討 論： d 越 大， 接 觸 強(qiáng) 度 越 大越 小 ,令 ： d = b / d1 齒 寬 系 數(shù) 軟 齒 面 、 對 稱 布 置 ： d = 0.81.4 非 對 稱 布 置 ： d = 0.61.2懸 臂 布 置 、 開 式 傳 動 ： d = 0.30.4 直 齒 輪 取 小斜 齒 輪 取 大硬 齒 面 降 低50%HPdHEH uduKTZZ 311 )1( mmuuKTZZd dHPHE3 121 1 設(shè) 計 式： b2 = d d1b 1=b2 b1b2 許 用 接 觸 應(yīng) 力 HP MPaZS NHHHP minlim 斜 齒 輪 的 特 點(diǎn) 輪 齒 呈 螺 旋 形 ； 嚙 合 時 接 觸 線 傾 斜 2-5 斜 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 強(qiáng) 度 計 算一 、 斜 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動 的 受 力 分 析條 件 ： 標(biāo) 準(zhǔn) 齒 輪 并 忽 略 摩 擦 力圓 周 力 11 /2 dTFt 徑 向 力 cos/ntr tgFF 軸 向 力 tgFF ta 法 向 力 coscos/ ntn FF n法 面 壓 力 角t端 面 壓 力 角螺 旋 角 21各 力 關(guān) 系： 21 tt FF 21 rr FF 各 力 方 向： Ft、 Fr與 直 齒 輪 相 同F(xiàn)a 決 定 于 齒 輪 的 轉(zhuǎn) 向 和 輪 齒 的 旋 向 21 aa FF n2n1Fr2Fr1 Ft1Ft2n1n2 Fa2Fa1 用 “ 主 動 輪 左 、 右 手 定 則 ” 判 斷 二 、 齒 面 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 計 算斜 齒 輪 的 強(qiáng) 度 當(dāng) 量 直 齒 圓 柱 齒 輪 的 強(qiáng) 度相 當(dāng) 于當(dāng) 量 直 齒 圓 柱 齒 輪： 模 數(shù) = 斜 齒 輪 法 面 模 數(shù) mn 壓 力 角 = 斜 齒 輪 法 面 壓 力 角 n齒 數(shù) = 當(dāng) 量 齒 數(shù) zv = z/cos3分 度 圓 直 徑 dv = d/cos2法 向 力 = 斜 齒 輪 的 法 向 力 F n 將 當(dāng) 量 直 齒 輪 的 參 數(shù) 代 入 直 齒 輪 強(qiáng) 度 公 式， 得 斜 齒 輪 接 觸 強(qiáng) 度 條 件 ：ZH 斜 齒 輪 的 節(jié) 點(diǎn) 區(qū) 域 系 數(shù) HPHEH uubdKTZZZZ 12 21 1Z 重 合 度 系 數(shù) Z 螺 旋 角 系 數(shù) 相 同 條 件 下 ， 斜 齒 輪 接 觸 應(yīng) 力 比 直 齒 輪 小故 ： 斜 齒 輪 接 觸 強(qiáng) 度 比 直 齒 輪 大原 因： 重 合 度 大 ， 同 時 嚙 合 的 齒 數(shù) 多 接 觸 線 是 傾 斜 的 當(dāng) 量 齒 輪 直 徑 大 ， 齒 廓 平 直 引 入 齒 寬 系 數(shù) d = b/d1， 得 設(shè) 計 式： mmuuKTZZZZd dHPHE3 121 12 其 他 幾 何 參 數(shù) 計 算： 三 、 齒 根 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 計 算 接 觸 線 傾 斜特 點(diǎn)： 輪 齒 局 部 折 斷斜 齒 輪 的 彎 曲 強(qiáng) 度 也 按 進(jìn) 行斜 齒 輪 的 彎 曲 強(qiáng) 度 條 件 FPSaFanF YYYYmbdKT 1 12由 于 的 影 響 ， 斜 齒 輪 彎 曲 應(yīng) 力 比 直 齒 輪 小故 ： 斜 齒 輪 彎 曲 強(qiáng) 度 比 直 齒 輪 大 引 入 齒 寬 系 數(shù) d = b/d1， 則 b = d1 d 代 入 強(qiáng) 度 條 件 得 設(shè) 計 式 ： mmYYYYzKTm FPSaFadn 3 2211 cos2 ： YFa、 YSa 應(yīng) 按 當(dāng) 量 齒 數(shù) ZV = Z / cos3 查 取 設(shè) 計 時 代 入： 斜 齒 輪 的 強(qiáng) 度 等 同 于 其 當(dāng) 量 直 齒 輪 的 強(qiáng) 度 條 件 相 同 時 ,斜 齒 輪 的 強(qiáng) 度 大 于 直 齒 輪 3、 選 擇 材 料4、 確 定 計 算 準(zhǔn) 則5、 理 論 設(shè) 計 計 算1、 類 型 選 擇2、 受 力 分 析6、 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計7、 繪 制 零 件 工 作 圖8、 編 寫 設(shè) 計 計 算 說 明 書 選 擇 齒 輪 傳 動 類 型閉 式 軟 齒 面 齒 輪 開 式 傳 動選 擇 齒 輪 材 料 、 熱 處 理 方 式 ， 計 算 許 用 應(yīng) 力閉 式 硬 齒 面 齒 輪按 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 設(shè) 計校 核 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 按 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 設(shè) 計校 核 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 按 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 設(shè) 計將 模 數(shù) 放 大 10%齒 輪 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計繪 制 齒 輪 工 作 圖編 寫 設(shè) 計 說 明 書 2-6 直 齒 錐 齒 輪 傳 動 設(shè) 計 振 動 和 噪 聲 較 大 ， 常 用 于 線 速 度 V5 m/s的 場 合 輪 齒 分 布 在 錐 面 上 ， 逐 漸 收 縮特 點(diǎn)： 載 荷 沿 齒 寬 分 布 不 均 Fn b0.4b為 簡 化 計 算 ， 假 定： 法 向 力 Fn作 用 于 齒 寬 中 點(diǎn) 錐 齒 輪 的 強(qiáng) 度 等 同 于 b/2 dv/2 dv半 徑 =錐 齒 輪 齒 寬 中 點(diǎn) 背 錐 母 線 長 度 齒 寬 = 錐 齒 輪 齒 寬 b 模 數(shù) = 錐 齒 輪 齒 寬 中 點(diǎn) 平 均 模 數(shù) mm 作 用 于 齒 寬 中 點(diǎn) 的 法 向 力 分 解 成 三 個 分 力 ：dm1 = d1 (1-0.5 b/R) = d1 (1-0.5R) d 1 小 錐 齒 輪 大 端 分 度 圓 直 徑 一 、 受 力 分 析圓 周 力 111 /2 mt dTF 徑 向 力 111 cos tgFF tr 軸 向 力 111 sin tgFF ta dm1 小 錐 齒 輪 齒 寬 中 點(diǎn) 分 度 圓 直徑 R 錐 頂 距b 齒 寬 R = b/R 齒 寬 系 數(shù)1 小 齒 輪 分 度 圓 錐 角 dm1d1 RO1 利 用 當(dāng) 量 直 齒 圓 柱 齒 輪 進(jìn) 行 分 析 計 算各 力 關(guān) 系： 21 tt FF 21 ar FF 各 力 方 向： Ft、 Fr與 圓 柱 齒 輪 相 同F(xiàn)a1 、 Fa2 分 別 指 向 各 自 齒 輪 的 大 端 21 ra FF 二 、 齒 面 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 計 算 HPRRHEH udKTZZ 3121 )5.01( 4 mmZZuKTd HPRHER3 211 )5.01(4 錐 齒 輪 接 觸強(qiáng) 度 條 件 ： 接 觸 強(qiáng) 度設(shè) 計 式 ： 討 論： 初 選 z1 計 算 m=d1/z1， 并 向 上 取 標(biāo) 準(zhǔn) 值計 算 d1=mz1、 z2、 d2、 u 等15.0 21 udR 不 能 圓 整 ！ 錐 齒 輪 彎 曲 強(qiáng) 度 條 件 ： 彎 曲 強(qiáng) 度 設(shè) 計 式 ： FPSaFaRRF YYuzmKT 22132 1 1)5.01( 4 mmYYuzKTm FPSaFaRR3 22121 1)5.01( 4 大 端 模 數(shù) ， 計算 后 向 上 圓 整成 標(biāo) 準(zhǔn) 值 按 當(dāng) 量 齒 數(shù)zv = z/cos查取YFaYSa/FP = maxYFa1YSa1/ FP1 ， YFa2YSa2/ FP2 三 、 齒 根 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 計 算同 理 ， 根 據(jù) 當(dāng) 量 齒 輪 推 出 錐 齒 輪 的 彎 曲 強(qiáng) 度 條 件 2-7 齒 輪 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 與 齒 輪 傳 動 的 潤 滑一 、 潤 滑 減 小 摩 擦 損 失 、 散 熱 及 防 蝕 人 工 定 期 加 油 潤 滑 浸 油 潤 滑 噴 油 潤 滑 開 式 或 半 開 式 傳 動 V 10 m/s的 閉 式 傳 動 V 10 m/s的 閉 式 傳 動 n1 n2二 、 效 率 = 123=9598% l 齒 輪 傳 動 的 五 種 失 效 形 式l 齒 輪 傳 動 的 三 條 設(shè) 計 準(zhǔn) 則l 直 齒 、 斜 齒 圓 柱 齒 輪 和 錐 齒 輪 的 受 力 分析l 影 響 齒 面 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 和 齒 根 彎 曲 疲 勞強(qiáng) 度 的 因 素l 設(shè) 計 齒 輪 傳 動 時 ， 模 數(shù) 、 齒 數(shù) 、 齒 寬 、螺 旋 角 如 何 選 擇 ？ 按 蝸 桿 形 狀 分 圓 柱 蝸 桿 傳 動蝸 桿 傳 動 的 特 點(diǎn) ：結(jié) 構(gòu) 緊 湊 ;工 作 平 穩(wěn) 、 噪 聲 小 ;傳 動 比 大但 效 率 低 ； 制 造 成 本 較 高用 于 空 間 交 錯 軸 間 的 傳 動 ，通 常 =90 3-1 蝸 桿 傳 動 的 類 型 ：環(huán) 面 蝸 桿 傳 動錐 面 蝸 桿 傳 動 普 通 圓 柱 蝸 桿 傳 動圓 弧 圓 柱 蝸 桿 傳 動 普 通 圓 柱 蝸 桿 傳 動 阿 基 米 德 蝸 桿 傳 動漸 開 線 蝸 桿 傳 動法 向 直 齒 廓 蝸 桿 傳 動 3-2 普 通 圓 柱 蝸 桿 傳 動 的 主 要 參 數(shù) 和 幾 何 尺 寸 計 算一 、 主 要 參 數(shù) 模 數(shù) m 和 壓 力 角 中 間 平 面 包 含 蝸 桿 軸 線 并 垂 直 于 蝸 輪 軸 線 的 平 面蝸 輪 加 工 滾 刀 滾 制 ， 滾 刀 幾 何 參 數(shù) 同 相 配 蝸 桿正 確 嚙 合 條 件： 在 中 間 平 面內(nèi) m a1 = mt2 = m a1 = t2 = = 20蝸 桿 軸 面模 數(shù) 蝸 輪 端 面模 數(shù) 標(biāo) 準(zhǔn) 模 數(shù)蝸 桿 軸 面壓 力 角 蝸 輪 端 面 壓力 角 蝸 桿 導(dǎo) 程 角 與 蝸 輪 螺 旋 角 之 關(guān) 系=90 時 ： = 且 旋 向 相 同 蝸 桿 直 徑 系 數(shù) q 及 分 度 圓 直 徑 d1 d1 標(biāo) 準(zhǔn) 系 列 值 限 制 蝸 輪 滾 刀 數(shù) 量 ， 便 于 刀 具 標(biāo) 準(zhǔn) 化 蝸 桿 直 徑 系 數(shù) ： q = d1 / m d1 = m qq與 導(dǎo) 程 角 之 關(guān) 系 ： 1dptg z 111 dpz zmqmz1 qz1 齒 面 間 相 對 滑 動 速 度 vs sincos 21 vvvs 由 此 可 見 ， vs v1、 v2所 以 蝸 桿 傳 動 摩 擦 損 失 大， 效 率 低 。z1 = 1 4 蝸 桿 頭 數(shù) z1、 蝸 輪 齒 數(shù) z2 及 傳 動 比 ii = n1/n2 = z2/z1 = d2 / d1 ?但 z1 少 ， 效 率 低 重 載 時 取 z1 1 要 求 自 鎖 z1 = 1 z1 過 多 ,制 造 困 難z2 = i z1=28 80 常 取 z2 = 32 63 二 、 幾 何 尺 寸 計 算中 心 距 a =(d1+d2)/2 = m(q+z2)/2其 他 尺 寸 計 算 見 表 6-2傳 動 比 i 齒 輪 傳 動 蝸 桿 傳 動 i = d2 / d1 i d2 / d1 m、 法 面 為 標(biāo) 準(zhǔn) 值 中 間 平 面 為 標(biāo) 準(zhǔn) 值 1= - 2 =, 旋 向 相 同 d1 d1= mnz1/cos d1=mq,且 為 標(biāo) 準(zhǔn) 值 材 料 要 求 ： 減 摩 性 好 、 耐 磨 、 抗 膠 合 、 足 夠 的 強(qiáng) 度碳 鋼 45號 鋼 調(diào) 質(zhì) 或 淬 火 3-3 蝸 桿 、 蝸 輪 的 材 料 及 結(jié) 構(gòu)蝸 桿 合 金 鋼 20Cr、 20CrMnTi、 40Cr鑄 錫 青 銅 ZCuSn10P1 適 合 高 速蝸 輪 鑄 鋁 青 銅 ZCuAl 9Fe3 低 速 重 載灰 鑄 鐵 HT200 低 速 輕 載 減 摩 性 好蝸 桿 結(jié) 構(gòu) 蝸 輪 結(jié) 構(gòu) 3-4 蝸 桿 傳 動 的 強(qiáng) 度 計 算一 、 失 效 形 式 和 設(shè) 計 準(zhǔn) 則齒 面 點(diǎn) 蝕 蝸 輪 材 料 為 鑄 錫 青 銅 時， 此 種 材 料 強(qiáng) 度 稍 低齒 面 膠 合 蝸 輪 材 料 為 鑄 鋁 青 銅 或 鑄 鐵 時齒 面 磨 損 開 式 傳 動 或 潤 滑 油 不 清 潔輪 齒 折 斷 蝸 輪 齒 數(shù) 過 多 或 強(qiáng) 烈 沖 擊 載 荷對 于 大 多 數(shù) 蝸 桿 傳 動 ， 其 承 載 能 力 主 要 取 決 于 接 觸 強(qiáng) 度設(shè) 計 準(zhǔn) 則： 閉 式 蝸 桿 傳 動 ， 按 齒 面 接 觸 強(qiáng) 度 設(shè) 計 ，z 2 80或 強(qiáng) 烈 沖 擊 載 荷 時 校 核 彎 曲 強(qiáng) 度 各 力 關(guān) 系： 21 at FF 21 ta FF 各 力 方 向： 二 、 受 力 分 析Ft、 Fr 同 斜 齒 輪Fa用 主 動 輪 左 右手 定 則 判 斷 ， 一 般蝸 桿 主 動 。 21 rr FF 各 力 大 ?。?1121 /2 dTFF at tgFFF trr 221 2221 /2 dTFF ta coscos/2 ntn FF Fa1Ft2Ft1Fa2n1 Fr2Fr1 n2n1 各 力 應(yīng) 畫 在受 力 點(diǎn) 上1 2 計 算 載 荷： 12TT 11 22 /9550 /9550 nP nP 21 11nP nP 21nn iT2 = i T1K T2 = i K T1 K = 11.4 載 荷 平 穩(wěn) 、vs3m/s時， 取 小 值三 、 蝸 輪 齒 面 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 計 算特 點(diǎn)： 因 此 ， 蝸 輪 輪 齒 的 強(qiáng) 度 計 算 與 斜 齒 輪 相 似，其 強(qiáng) 度 公 式 可 仿 照 斜 齒 輪 的 計 算 方 法 推 導(dǎo) 蝸 輪 齒 面 接 觸 強(qiáng) 度 條 件 設(shè) 計 式 說 明 ： 9 2212 2 HPEH zdm KTZ 32 2 E212 mm )z Z(9 HPKTdm 四 、 蝸 輪 齒 根 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 計 算 FPFaF YYzdm KT 212 264.1 3-5 蝸 桿 傳 動 的 效 率 、 潤 滑 和 熱 平 衡 計 算一 、 效 率 = 123 )(1 vtg tg 230.950.96)()96.095.0( vtg tg 設(shè) 計 之 初 ， 未 知 ， 可 按 z1 初 選 ： z1 = 1 時 ， = 0.70.75 z2 = 2 時 ， = 0.750.82 z2 = 4 時 ， = 0.870.92 自 鎖 時 ， 4 m/s時 蝸 桿 上 置有 利 于 潤 滑 避 免 過 大 的 攪 油 損 失 三 、 蝸 桿 傳 動 的 熱 平 衡 計 算對 象 t油 溫 時 間t 熱 平 衡 時 的 油 溫目 的 熱 平 衡 時 ， 單 位 時 間 內(nèi) ：發(fā) 熱 量 = 散 熱 量 H 1 = P1 - P2 = 1000P1（ 1 - ） W單 位 時 間 內(nèi) 的 發(fā) 熱 量：單 位 時 間 內(nèi) 的 散 熱 量： H 2 = t A（ t - t 0 ） = t A t W t 散 熱 系 數(shù) 自 然 方 式 冷 卻 時 t = 1017 A 箱 體 散 熱 面 積 箱 體 暴 露 在 空 氣 中 的 部 分 近 似計 算 280.15 285.15109 109 maA maA 蝸 桿 傳 動中 心 距 t 0 環(huán) 境 溫 度 常 取 t 0 = 20 t 溫 升 箱 體 無 良 好 散 熱 片箱 體 有 良 好 散 熱 片 熱 平 衡 時： 1000P1（ 1 - ） = t A t APt t )1(1000 1 則 熱 平 衡 計 算 式： 7060 t 若 t t ， 則 采 取 措 施 提 高 散 熱 能 力： 自然通風(fēng)時豎直布置 選 擇 蝸 桿 傳 動 類 型閉 式 傳 動 開 式 傳 動選 擇 蝸 桿 、 蝸 輪 的 材 料 、 熱 處 理 方 式 ， 計 算 許 用 應(yīng) 力按 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 設(shè) 計Z280時 校 核 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度連 續(xù) 工 作 時 計 算 熱 平 衡 按 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 設(shè) 計蝸 桿 、 蝸 輪 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計繪 制 蝸 桿 和 蝸 輪 的 工 作 圖編 寫 設(shè) 計 說 明 書 l 蝸 桿 傳 動 的 工 作 原 理 和 特 點(diǎn)l 蝸 桿 傳 動 的 主 要 參 數(shù) ： 蝸 桿 模 數(shù) 、 頭 數(shù) 、導(dǎo) 程 角 、 直 徑 系 數(shù) 、 分 度 圓 直 徑 ； 蝸 輪 螺旋 角 ； 傳 動 效 率l 蝸 桿 傳 動 的 受 力 分 析l 蝸 桿 傳 動 的 失 效 形 式 與 設(shè) 計 準(zhǔn) 則 第 四 章 帶 有 中 間 撓 性 件 的 傳 動 方 式 。 包 括 ： 帶 傳 動 、 鏈 傳 動 和 繩 傳 動摩 擦 傳 動嚙 合 傳 動：一 、 撓 性 傳 動 的 類 型二 、 普 通 V帶 與 平 帶 摩 擦 力 之 比 較 平 帶 的 摩 擦 力 為 ：fFNfF Nf V帶 的 摩 擦 力 為 ： vNNf fFfFNfF 2/sin2 f v 當(dāng) 量 摩 擦 系 數(shù) ， 顯 然 f v f 三 、 帶 傳 動 的 幾 何 尺 寸V帶 的 基 準(zhǔn) 長 度 Ld ：在 節(jié) 線 上 量 得 的 帶 周 長V帶 輪 的 基 準(zhǔn) 直 徑 dd ：與 節(jié) 線 相 對 應(yīng) 的 帶 輪 直 徑帶 傳 動 幾 何 尺 寸 ： 1 小 帶 輪 包 角2 大 帶 輪 包 角 1 b 2帶 繞 過 小 帶 輪時 的 彎 曲 應(yīng) 力 帶 繞 過 大 帶 輪 時的 彎 曲 應(yīng) 力 與 離 心 拉 應(yīng) 力 不 同， 彎 曲 應(yīng) 力 只 作 用在 繞 過 帶 輪 的 那 一部 分 帶 上 。 帶 橫 截 面 的 應(yīng) 力 為 三 部 分 應(yīng) 力 之 和 。各 剖 面 的 應(yīng) 力 分 布 為 ：最 大 應(yīng) 力 發(fā) 生 在 緊 邊 開 始 進(jìn) 入 小 帶 輪 處 : 11max bc 由 此 可 知 ， 帶 受 變 應(yīng) 力 作 用 ， 這 將 使 帶 產(chǎn) 生 疲 勞 破 壞 。 兩 種 滑 動 現(xiàn) 象 ：四 、 帶 傳 動 的 彈 性 滑 動 和 傳 動 比1、 彈 性 滑 動打 滑 是 帶 傳 動 的 一 種 失 效 形 式 ， 應(yīng) 避 免彈 性 滑 動 正 常 工 作 時 的 微 量 滑 動 現(xiàn) 象 ， 不 可 避 免彈 性 滑 動 是 如 何 產(chǎn) 生 的 ？因 F1 F2故 松 緊 邊 單 位 長 度 上的 變 形 量 不 等 。帶 繞 過 主 動 輪 時 ， 由于 拉 力 逐 漸 減 小 ， 所以 帶 逐 漸 收 縮 ， 使 帶相 對 于 主 動 輪 的 轉(zhuǎn) 向向 后 滑 動 。 同 樣 的 現(xiàn) 象 也 發(fā) 生 在從 動 輪 上 。 但 情 況 有何 不 同 ？ 由 此 可 見 ： 彈 性 滑 動是 由 彈 性 變 形 和 拉 力差 引 起 的 。 彈 性 滑 動 引 起 的 不 良 后 果 ： 使 從 動 輪 的 圓 周 速 度 低 于 主 動 輪 ， 即 v2 1 從 動 輪 直 徑 增 大 ，傳 動 能 力 提 高 ， 則 額 定 功 率 增 加截 面 尺 寸 大 的 帶 ， 基 本 額 定 功 率 增 量 越 大傳 動 比 越 大 ， 基 本 額 定 功 率 增 量 越 大 帶 長 不 等 于 特 定 帶 長 帶 越 長 ， 單 位 時 間 內(nèi) 的 應(yīng) 力 循 環(huán) 次 數(shù) 越 少 ，則 帶 的 疲 勞 壽 命 越 長 。 相 反 ， 短 帶 的 壽 命 短 。為 此 ， 引 入 帶 長 修 正 系 數(shù) K L 。 包 角 不 等 于 小 帶 輪 包 角 小 于 ， 傳 動 能 力 有 所 下 降 ， 引入 包 角 修 正 系 數(shù) K 。 K1 b2減 小 ， 在 實 際 工 作 條 件 下 ， 單 根 V帶 的 額 定 功 率 為 ：kW)( 000 KKPPP L三 、 V帶 傳 動 的 設(shè) 計 計 算（ 一 ） 已 知 條 件 及 設(shè) 計 內(nèi) 容傳 遞 的 名 義 功 率 P ；已 知 條 件主 動 輪 轉(zhuǎn) 速 n 1 ；從 動 輪 轉(zhuǎn) 速 n2 或 傳 動 比 i ；傳 動 位 置 要 求 ；工 況 條 件 、 原 動 機(jī) 類 型 等 ； V帶 的 型 號 、 長 度 和 根 數(shù) ；設(shè) 計 內(nèi) 容帶 輪 直 徑 和 結(jié) 構(gòu) ；傳 動 中 心 距 a ；驗 算 帶 速 v 和 包 角 ；計 算 初 拉 力 和 壓 軸 力 ； （ 二 ） 設(shè) 計 步 驟 和 方 法1、 確 定 計 算 功 率 Pd KAP2、 根 據(jù) n1、 Pd選 擇 帶 的 型 號 工 況 系 數(shù) ，查 表 6 6。3、 確 定 帶 輪 基 準(zhǔn) 直 徑 dd1、 dd2 帶 輪 愈 小 ， 彎 曲應(yīng) 力 愈 大 ， 所 以dd1 dmin dd2 = i dd1(1 -） ，圓 整 成 標(biāo) 準(zhǔn) 值4、 驗 算 帶 速 v （ v 5 25m/s）N 5、 確 定 中 心 距 a 及 帶 長 L d6、 驗 算 主 動 輪 的 包 角 1 001201 1203.57180 a dd dd 7、 計 算 帶 的 根 數(shù) zN 711 KKPP PPPz Ldd z 7 ？NY8、 確 定 初 拉 力 F0 20 5.2500 qvzvK PKF d 9、 計 算 壓 軸 力 FQ 2sin2 10 zFFQ 10、 帶 輪 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 初 定 中 心 距 a0 0.7(dd1+dd2) a0 2(dd1+dd2)初 算 帶 長 Ld0 計 算 實 際 中 心 距 a a 過 小 ， 帶 短 ， 易 疲 勞a 過 大 ， 易 引 起 帶 的 扇 動 0 2122100 422 addddaL ddddd 2 00 dd LLaa （ 圓 整 ）取 基 準(zhǔn) 帶 長 Ld（ 表 8 6） 鏈 傳 動 簡 介一 、 鏈 傳 動 的 類 型 及 特 點(diǎn)傳 動 鏈 常 用 ： 滾 子 鏈 和 齒 形 鏈滾 子 鏈 應(yīng) 用 較 多 ， 且 為 標(biāo) 準(zhǔn) 件 ， 其 主 要 參 數(shù) 包 括 ：p 節(jié) 距 ；Lp 鏈 節(jié) 數(shù) ，z 鏈 輪 齒 數(shù)， 取 偶 數(shù) ；取 奇 數(shù) 。與 帶 傳 動 相 比 ， 鏈 傳 動 的 特 點(diǎn) 是 ： 可 在 惡 劣 的 環(huán) 境 下 工 作 ； 傳 遞 功 率 比 帶 傳 動 大 ， 效 率 較 高 ； 適 用 的 速 度 比 帶 小 ， v 15 m/s ； 瞬 時 速 比 變 化 ， 振 動 、 噪 聲 大 。 二 、 鏈 傳 動 運(yùn) 動 的 不 均 勻 性假 定 ： 主 動 邊 總 處 于 水 平 位 置 ，鏈 輪 抽 象 成 正 多 邊 形 ， 邊 長 為 p 。111 cos)2/( dv 鏈 速 ：1的 變 化 范 圍 ： 22 11 而 101 360 z所 以 ： z1， 1， v 的 變 化 瞬 時 傳 動 比 ： 11 2221 coscos ddi 瞬 時 速 比 周 期 性 變 化 ，稱 為 多 邊 形 效 應(yīng) 。平 均 傳 動 比 ： 1221 zznni 平 均 傳 動 比 為 常 數(shù) 三 、 鏈 傳 動 主 要 參 數(shù) 的 選 擇鏈 輪 齒 數(shù)小 鏈 輪 齒 數(shù) z1 愈 多 ， 傳 動 愈 平 穩(wěn) ， 動 載 荷 減 小 。通 常 取 z1 17， 且 傳 動 比 i 越 小 ， z1可 越 多 。大 鏈 輪 齒 數(shù) z2 i z1 ， 常 取 z2 120， 以 防 止 脫 鏈 。節(jié) 距 p節(jié) 距 p 越 大 ， 承 載 能 力 越 大 。但 p 過 大 ， 運(yùn) 動 越 不 均 勻 ， 沖 擊 越 大 ， 且 結(jié) 構(gòu) 龐 大 。所 以 ， 高 速 重 載 時 ， 宜 選 小 節(jié) 距 多 排 鏈 ；低 速 重 載 時 ， 宜 選 大 節(jié) 距 單 排 鏈 ；中 心 距 a常 取 a （ 30 50） p l 6-12l 6-13 5-1 概 述一 、 軸 的 功 用 支 撐 回 轉(zhuǎn) 零 件 ； 傳 遞 運(yùn) 動 和 轉(zhuǎn) 矩二 、 軸 的 類 型 心 軸 只 承 受 彎 矩 傳 動 軸 只 承 受 轉(zhuǎn) 矩 轉(zhuǎn) 軸 既 受 彎 矩 、 又 受 轉(zhuǎn) 矩按 受 載 直 軸 曲 軸按 軸 心 線 2、 強(qiáng) 度 問 題 防 止 軸 發(fā) 生 疲 勞 斷 裂3、 剛 度 問 題 防 止 軸 發(fā) 生 過 大 的 彈 性 變 形4、 振 動 穩(wěn) 定 性 問 題 防 止 軸 發(fā) 生 共 振三 、 軸 設(shè) 計 時 所 要 解 決 的 問 題1、 結(jié) 構(gòu) 問 題 確 定 軸 的 形 狀 和 尺 寸 5-2 軸 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計軸 頸 與 軸 承 相 配 的部 分 ；軸 頭 與 輪 轂 相 配 的部 分 ；軸 身 連 接 軸 頸 與 軸頭 部 分 ； 軸 頸 軸 頭 軸 身 軸 的 結(jié) 構(gòu) 應(yīng) 滿 足 的 要 求 ：加 工 工 藝 性 要 好便 于 軸 上 零 件 裝 拆軸 上 零 件 要 有 準(zhǔn) 確 的 定 位軸 上 零 件 要 有 可 靠 的 固 定盡 量 減 少 應(yīng) 力 集 中一 、 加 工 工 藝 要 求光 軸 等 強(qiáng) 度 軸 階 梯 軸 車 削 倒 角 加 工 方 法 不 同 ， 軸 的 結(jié) 構(gòu) 也 可 能 不 同 磨 削 二 、 裝 拆 要 求 砂 輪 越 程 槽 裝 拆 應(yīng) 方 便 ； 不 同 的 裝 拆 方 案 ， 得 到 不 同 結(jié) 構(gòu)； 軸 的 直 徑 應(yīng) 圓 整 成 標(biāo) 準(zhǔn) 值 。 定 位 使 軸 上 零 件 處 于 正 確 的 工 作 位 置 ；軸 肩 或 軸 環(huán)三 、 軸 上 零 件 的 軸 向 定 位 和 固 定固 定 使 軸 上 零 件 牢 固 地 保 持 這 一 位 置 。目 的 防 止 軸 上 零 件 工 作 時 發(fā) 生 軸 向 躥 動。常 用 的 軸 向 定 位 和 固 定 方 法 ：定 位 軸 肩 ： h (0.070.1)d R 或 C非 定 位 軸 肩 ： h 1 2 mm， 作 用 是 便 于 軸 上 零 件 的 裝 拆為 保 證 定 位 準(zhǔn) 確 ， R 或 C r 軸 環(huán) 寬 度 一 般 取 ： b =1.4 h滾 動 軸 承 的 定 位 軸 肩 或 軸 環(huán) 高 度 查 標(biāo) 準(zhǔn) 套 筒軸 端 擋 圈彈 性 擋 圈圓 螺 母錐 面對 軸 上 零 件 起 固 定 作 用 。常 用 于 近 距 離 的 兩 個 零 件 間 的 固 定 。用 于 軸 上 兩 零 件 距 離 較 遠(yuǎn) 時 ， 或 軸 端 。需 切 制 螺 紋 ， 削 弱 了 軸 的 強(qiáng) 度 。需 切 環(huán) 槽 ， 削 弱 了 軸 的 強(qiáng) 度 。 承 受 不 大 的 軸 向 力 。用 于 固 定 軸 端 零 件 ， 能 承 受 較 大 的 軸 向 力 。常 與 軸 端 擋 圈 配 合 使 用 。 注 意 ：采 用 這 些 方 法 固 定軸 上 零 件 時 ， 為 保證 固 定 可 靠 ，應(yīng) 使 ： 與 輪 轂 相 配的 軸 段 長 度 比 輪 轂寬 度 短 2 3 mm，即 ： l B - (23) 平 鍵問 題 ：四 、 軸 上 零 件 的 周 向 固 定目 的 防 止 軸 上 零 件 與 軸 發(fā) 生 相 對 轉(zhuǎn) 動 ， 以 傳 遞 轉(zhuǎn) 矩 。常 用 的 周 向 固 定 方 法 ：花 鍵 緊 定 螺 釘滾 動 軸 承 是 否 需 要 用 鍵 作 周 向 固 定 ？五 、 提 高 軸 的 強(qiáng) 度減 小 應(yīng) 力 集 中適 當(dāng) 加 大 截 面 變 化 處 的 過 渡 圓 角 半 徑 ?；?采 用 ： 凹 切 圓 角 過 渡 肩 環(huán) 減 載 槽 改 善 軸 的 受 力 狀 況改 變 軸 上 零 件 的 結(jié) 構(gòu) ， 使 受 載 減 小 。五 、 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 示 例 5-3 軸 的 強(qiáng) 度 計 算應(yīng) 力 分 析 ： FT彎 曲 應(yīng) 力 b 對 稱 循 環(huán) 變 應(yīng) 力 ；扭 剪 應(yīng) 力 T 循 環(huán) 特 征 根 據(jù) 實 際 情 況 而 定 。計 算 方 法 ： 按 扭 轉(zhuǎn) 強(qiáng) 度 計 算 ； 按 彎 扭 合 成 強(qiáng) 度 計 算 ； 安 全 系 數(shù) 法 計 算 。 一 般 的 軸一 、 按 扭 轉(zhuǎn) 強(qiáng) 度 計 算 TT WT nd Pd nP 3 63 6 2.0 1055.916/ /1055.9 T扭 剪 應(yīng) 力 :軸 的 抗 扭剖 面 系 數(shù) 扭 轉(zhuǎn) 強(qiáng) 度 公 式 一 般 用 來 初 算 軸 的 直 徑 ，扭 轉(zhuǎn) 強(qiáng) 度 設(shè) 計 式 : 33 62.0 1055.9 nPd T mmnPC3 令 其 為 系 數(shù) C系 數(shù) C 與 軸 的 材 料 和 承 載 情 況 有 關(guān) ， 查 表 10-3。彎 矩 相 對 轉(zhuǎn) 矩 較 小 或 只 受 轉(zhuǎn) 矩 時 ， C 取 小 值 。若 該 軸 段 有 一 個 鍵 槽 ， d 值 增 大 5% ,彎 矩 較 大 時 ， C 取 大 值 。計 算 出 的 d 作 為 受 扭 段 的 最 小 直 徑 dmin 。注 意： 有 兩 個 鍵 槽 ， 增 大 10% 。 此 方 法 既 考 慮 彎 矩 又 考 慮 轉(zhuǎn) 矩 ， 比 前 法 精 確 。二 、 按 彎 扭 合 成 強(qiáng) 度 計 算需 已 知： 軸 的 支 反 力 作 用 點(diǎn) 、 外 載 荷 的 大 小 及 位 置 。彎 、 扭 聯(lián) 合 作 用 時 ， 采 用 第 三 強(qiáng) 度 理 論 。 22 4 be則 軸 危 險 截 面 上 的 當(dāng) 量 應(yīng) 力 ：對 于 直 徑 為 d 的 實 心 軸 ：WMb 16/3dTWTT 32/3dM 31.0 dM 32.0 dT WT2 22 24 WTWM WTM 22 W TMe 22 )( 由 于 b 與 的 循 環(huán) 特 征 可 能 不 同 ， 需 引 進(jìn)校 正 系 數(shù) 將 折 合 成 對 稱 循 環(huán) 變 應(yīng) 力。則 強(qiáng) 度 條 件 為 ： bedM 131.0 22 )( TMMe 當(dāng) 量 彎 矩校 正 系 數(shù) 的 取 值 ： 對 于 不 變 的 轉(zhuǎn) 矩 ： 3.0 11 bb 頻 繁 啟 動 、 振 動 或情 況 不 明 ： 6.0 01 bb 經(jīng) 常 雙 向 運(yùn) 轉(zhuǎn) ： 1 11 bb 對 稱 循 環(huán) 變應(yīng) 力 下 的 許用 應(yīng) 力 設(shè) 計 式 ： mmMd be3 11.0 三 、 軸 設(shè) 計 步 驟 和 方 法1、 根 據(jù) 功 率 P 和 轉(zhuǎn) 速 n ， 用 扭 轉(zhuǎn) 強(qiáng)度 公 式 初 算 受 扭 段 的 最 小 直 徑 dmin 。2、 根 據(jù) 初 算 軸 徑 ， 進(jìn) 行 軸 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 。3、 按 彎 扭 合 成 強(qiáng) 度 校 核 軸 的 危 險 截 面 。N 將 dmin 圓 整 成 標(biāo) 準(zhǔn) 直 徑 （ 查 “ 機(jī) 械 設(shè) 計 課 程 設(shè) 計 ” ）受 扭 段