在线留言
|
本部分内容包含课程简介及与其他课程之间的相关,课程的常识系统,课程教育的内容 结构及教材与多媒体课件的相关,并对自学办法提出一些参看定见。
《机械规划根底》首要研讨机械中的常用安排和通用零件的作业原理、安排特色、底子 的规划理论和核算办法,是工科院校机械类、机电类专业的一门必修骨干课程,是对学生的 规划才干、立异才干、工程认识进行培育练习的一门重要的技能根底课。将为有关专业的学 生学习专业课程供给必要的根底。经过本课程的学习和课程规划实践,能够培育学生开端具 备运用相关常识、手册规划简略传动设备的才干。
《机械规划根底》是机械工程类专业的一门必修骨干技能根底课,归纳了运用工程图学、 工程力学、资料与热处理、金属工艺学、机械制作根底、公役与技能丈量等学科和课程。具 有显着的工程实践性。是先修根底课的归纳运用,又是后继专业课的根底,在根底课和专业课 间起着承上启下的桥梁过渡效果。
《机械规划根底》归纳浓缩了《机械原理》和《机械规划》两门课程的内容,而这两门 课程是机械类专业本科必修的专业根底课。《机械规划根底》课程的内容包含《机械原理》 课程中的平面安排自在度及运动剖析;常用安排运动原理和规划办法(平面连杆安排、凸轮 安排、齿轮安排、轮系);间歇运动安排;机器动平衡问题,以及《机械规划》课程中常用联接、 常用传动设备和轴系零部件的规划等部分内容。
因此,本课程的常识系统包含: (1)、机器与安排,机械零件规划准则—底子概念; (2)、常用安排的运动原理及运动系统规划—确认机械功用和运动原理; (3)、常用联接与传动及轴系零部件的规划—确认机械零件的具体形状尺度及资料。
第一章 平面安排的自在度和速度剖析 第二章 平面连杆安排 第三章 凸轮安排 第四章 齿轮安排 第五章 轮系 *第六章 间歇运动安排 *第七章机械作业速度动摇的调理 *第八章 回转件的平衡 第九章机械零件规划概述 第十章 联接 第十一 齿轮传动
第十二章蜗杆传动 第十三章 带传动和链传动 第十四章 轴 第十五章 滑动轴承 第十六章 翻滚轴承 *第十七章 联轴器、离合器与制动器 *第十八章 绷簧 (带星号的章节为自学内容)
1.4.1 了解课程的性质和使命 为了学好本课程,首先要具有正确的学习意图和情绪,在学习中要刻苦钻研、踏踏实实、
谦虚请教、锲而不舍。在学习时要了解底子概念、底子原理,要留意各部分内容之间的联络, 不要孤登时去看待每一部分的内容。重在了解,能提出问题,积极思考,不要死记;关于规划部分, 侧重把握规划的原理和办法。经过习题能够稳固和加深对所学理论的了解,并培育剖析问题 和规划才干。
深刻领会课程的性质和使命,把全体课程内容分界为若干个常识系统,把握底子常识、基 本理论和底子办法,辨明主次,捉住问题的要害和实质,盘绕总纲、方针和系统进行学习。 经过各个学习环节,培育剖析和处理问题的才干和立异精力。
1.4.2 选用合理的学习办法 在学习进程中,关于安排要侧重了解对其作业原理、运动特性、特色、运用和规划的分
析;对任一机械零部件要侧重了解其组成、作业原理、特色、失效办法、作业才干核算和结 构规划的内容。
本课程的研讨目标多,内容冗杂,课程内容多、公式多、参数多、系数多,需求查找的数 据资料多。所以有必要对每一个研讨目标的底子常识、底子原理、底子规划思路办法进行归纳 总结,并与其他研讨目标进行比较,把握其共性与特性,只要这样才干有用进步剖析和处理 规划问题的才干。
学习机械规划不只在于承继,更重要的是运用立异,机械科学发生与开展的进程,便是不 断立异的进程。只要学会立异,才干把常识变成剖析问题与处理问题的才干。
凸轮安排的压力角 图解法规划凸轮安排 齿轮安排的特色和类型 齿廓完结定角速比传动的条件
螺纹的首要参数 常用螺纹的品种和特色 螺纹联接的底子类型及运用场合 螺纹联接预紧的意图及防松办法;一般螺 栓联接接受横向载荷和轴向载荷时的强 度核算、铰制孔螺栓联接的强度核算
键联接的作业原理和规划办法 花键联接的特色、销联接的运用 齿轮传动常见的失效办法、制作齿轮
自在度、运动副、高副、低副、复合铰链、虚束缚、部分自在度 (2)制作平面安排的运动简图 (3)核算平面安排的自在度。把握安排具有确认运动的条件,能辨认安排中的复合铰链、局 部自在度和虚束缚。能娴熟运用自在度核算公式核算平面安排的自在度。 2. 本章要点 (1)制作平面安排的运动简图 (2)核算平面安排的自在度。 3.本章难点
1.1.1 自在度 构件是安排中运动的单元体,因此它是组成安排的首要要素。构件的自在度是构件或许
呈现的独立运动。 自在度:构件相关于参看坐标系所具有的确认运动的数目。 平面上的构件1:具有3个自在度。 空间中的构件 2:具有 6 个自在度。
平面安排中每个构件都不是自在构件,而以必定的办法与其他构件组成动联接。这种使 两构件直触摸摸并能发生运动的联接,称为运动副。两构组成运动副之后,就束缚了构件的 独立运动,两构件组成运动副时构件上参与触摸的点、线、面称为运动副元素,显着运动副 也是组成安排的首要要素。 2.运动副的分类 1)依据构成运动副的两构件的触摸状况分:
低副:面触摸 高副:点或线)依据构成运动副的两构件的运动规模分: 平面副:组成运动副的两构件都在同一或平行平面内运动。 空间副:组成运动副的两构件不在同一或平行平面内运动。
3)依据构成运动副的两构件的相对运动分: 移动副:组成运动副的两构件作相对移动。 翻滚副:组成运动副的两构件作相对翻滚。 螺旋副:组成运动副的两构件作螺旋运动。 球面副:组成运动副的两构件作球面运动。
3.平面运动副 平面低副:两个构件经过面触摸构成的运动副。如:移动副、翻滚副(铰链) 面触摸——触摸面积大,承载才干大。 触摸面为平面或柱面——便于加工,本钱低,便于光滑。 平面高副:两个构件经过点、线触摸构成的运动副。如齿轮啮合 点、线触摸——触摸面积小, 承载才干小。 触摸面为曲面——不便于加工和光滑。
依据安排的运动尺度,按必定的比例尺定出各运动副的方位,用 国标规则的运动副及常 用安排运动简图的符号和简略的线条将安排的运动状况标明出来,与原安排运动特性彻底相 同的,标明安排运动状况的简化图形。 1.构件的分类
固定构件(机架):用于支承活动构件 原动件(主动件):运动规则已知的构件,运动的输入构件。 从动件:安排中跟着原动件的运动而运动的其他活动构件。 2. 运动副的标明
abc翻滚副;defghi 移动副;j平面高副 图 1-1 运动副的表达办法
安排运动简图中构件标明办法如右图所示,图 a、b 标明能组成两个运动副的一 个构件,图a、组成两个副动副一个构件,图b组成一个翻滚副和一个移动副的一个构 件;图c、d 标明能组成三个翻滚副的一个构件。
1.安排自在度的核算公式 设某安排共有 n 个构件、PL个低副、PH 个高副,则该安排的自在度应为:
3.核算安排自在度应留意的问题 (1)复合铰链—两个以上的构件同在一处以翻滚副相联接。 (2)部分自在度— 某些不影响整个安排运动的自在度。 (3)虚束缚—两个以上的构件同在一处以翻滚副相联接。
呈现虚束缚的状况:两个构件之间组成多个导路平行的移动副,只要移动副起效果,其他 都是虚束缚;两个构件之间组成多个轴线重合的翻滚副时,只要一个翻滚副起效果,其他都是 虚束缚;安排中传递运动不起独立效果的对称部分。
1. 本章底子要求 (1)了解平面连杆安排的组成及其首要优缺陷; (2)了解平面连杆安排的底子办法及其演化和运用; (3)把握曲柄存在条件、急回运动、行程速比系数、传动角、压力角、死点等概念。 (4)把握按给定行程速比系数规划四杆安排和按给定连杆方位规划四杆安排的办法。
2. 本章要点 (1)平面四杆安排的底子特性 (2)平面四杆安排的图解法规划
铰链四杆安排的组成: 连架杆:能只作能整在周一回定转角—度范—围曲内柄摇摆 — —摇杆 连杆:衔接两连架杆
1. 曲柄摇杆安排:若两连架杆之一为曲柄,另一连架杆为摇杆,则该铰链四杆安排称为曲柄摇 杆安排。它能使整周回转运动变为往复摇摆,也能把往复摇摆变为整周回转运动。 2. 双曲柄安排:当铰链四杆安排的两个连架杆都是曲柄时,则该安排称为双曲柄安排 3. 双摇杆安排:当铰链四杆安排的两连架都是摇杆时,该安排称为双摇杆安排;双摇杆安排 可把主动摇杆的摇摆变为从动摇杆的摇摆。
4)极位夹角:当安排在两极限方位时,原动件 AB地点两个方位之间所夹的锐角,用 标明。
5)急回运动:摇杆摆回的速度大于作业行程的速度,摇杆的这种运动性质称为急回运动。 6)行程速比系数:用来标明急回运动的急回程度,用K标明。
180 K 180 上式标明,K 随 的增大而增大。所以,能够经过剖析安排中是否存在极位夹角 及极 位夹角 的巨细来断定是否存在急回运动及急回运动的程度。
压力角——效果在从动件上的驱动力与该力效果点绝对速度之间所夹的锐角,用 标明。 传动角——压力角的余角,用 标明。 = 90°-
曲柄摇杆安排以曲柄为从动件时,当曲柄与连架杆共线时,若不计各杆质量,则曲柄不能 翻滚,将呈现死点方位。
1.铰链四杆安排有整转副的条件 (1)最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆长度之和; (2)整转副是由最短杆与其邻边组成的。
2.当安排有整转副时,取不同构件为机架能够得到不同类型的四杆安排,一般咱们依据以下 准则进行判别:
(1)取最短杆为机架时,机架上有两个整转副,得双曲柄安排。 (2)取最短杆邻边为机架时,机架上只要一个整转副,得曲柄摇杆安排。 (3)取最短杆对边为机架时,机架上没有整转副,得双摇杆安排。 但留意,若铰链四杆安排中的最短杆与最长杆长度之和大于其他两杆长度之和,则该机 构中没有整转副,不管取哪个构件为机架都只能得到双摇杆安排。
1、曲柄滑块安排偏对置心声曲柄柄滑滑块块机安排构 把原动件的回转运动转换为滑块的往复移动。
图 2-1 曲柄滑块安排 2、导杆安排摆 翻滚 动导 导杆 杆机 安排 构 改动曲柄滑块安排中的固定构件
平面四杆安排的规划首要是依据给定的运动条件,确认安排运动简图的尺度参数。规划 办法有作图法、解析法和试验法,其间作图法是要点。
1.用作图法规划平面四杆安排 依据不同的规划要求,作图法能够分为以下两种: (1)按给定的行程速比系数K规划平面四杆安排
关于曲柄摇杆安排规划,已知条件一般有:从动件摇杆长度 l3,从动件摆角 ,安排的行
程速比系数 K。作图进程的底子进程如下(如图 2-4a): ① 经过 K 求出极位夹角
② 确认一个固定铰链中心 D ,然后依据几许条件作出摇杆的两个极限方位;
③ 作∠C2C1P=90°- q, ∠C1C2P=90°; ④ 作作△C2C1P 的外接圆,则另一个固定铰链中心便在该外接圆上。最终由其他附
加条件能够把这个固定铰链中心方位定下来,然后四杆安排规划完结。 关于曲柄滑块安排或是导杆安排,底子办法同上,仅仅在曲柄滑块安排中滑块行程与曲 柄摇杆安排中摇杆的摆角效果是相对应的(作图见图 2-4b);在导杆安排中从动件导杆的 摆角与安排的极位夹角 巨细持平(作图见图 2-4c)。
(2)按给定的连杆方位规划四杆安排 这类规划一般是已知连杆长度,并知道连杆在运动进程中的三个方位,要求确认固定铰
链中心。两个活动铰链的运动轨道是绕各自固定铰链中心的圆的一部分,因此咱们可用求圆 心法来处理问题(见图 2-6)。
1.本章底子要求 (1)了解凸轮安排的分类及运用; (2)了解从动件常用的运动规则及位移线)把握压力角与自锁的联系; (4)把握凸轮安排规划的回转法原理,能依照给定的运动规则规划凸轮的归纳曲线.本章要点 盘形凸轮安排归纳曲线.本章难点 凸轮安排的压力角和传动角。
3.1.1凸轮安排的运用 组成:凸轮;从动件;机架 特色:长处:可使从动件得到各种预期的运动规则;结构紧凑。 缺陷:高副触摸,易于磨损,多用于传递力不太大的场合;加工比较困难;从 动件行程不宜过大,不然会使凸轮变得粗笨。
3.1.2 凸轮安排的分类 按凸轮的形状分:盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮 按从动件的形状分:顶级从动件、滚子从动件、平底从动件 按从动件运动办法分:直动从动件、摇摆从动件 按从动件与凸轮坚持触摸的办法分:力关闭(绷簧力或重力)、形关闭(形状锁合)
3.2.1底子概念 基圆——以凸轮的最小曲率半径为半径所作的圆称为基圆,基圆半径用r0标明。 推程,推程运动角δt; 远休止,远休止角δs; 回程,回程运动角δh; 近休止,近休止角δs ; 行程——从动件在推程或回程中移动的间隔,用h 标明。
3.2.2 从动件运动规则 从动件的运动规则,是指从动件在运动时,即在推程或回程时,其位移s、速度v、和加快
度a 随时刻t改动的规则。凸轮一般为等速运动,即其转角δ1与时刻t成正比,所以从动件的 运动规则更常标明为从动件的运动参数随凸轮转角δ1改动的规则。
常用运动规则有: 等速运动规则 有刚性冲击。 等加等减速运动规则 有柔性冲击。 简谐运动规则 亦有柔性冲击,仅仅冲击的次数有所削减。
当不计凸轮与从动件之间的冲突时,凸轮给从动件的力F与从动件的运动方向之间所夹 的锐角,称为凸轮安排的压力角α。
力F可分化为沿从动件运动方向的有用分力和笔直于从动件运动方向的有害分力。压力 角越大,有害分力越大,当压力角增大到必定程度时,将呈现自锁现象,即不管凸轮施加给从动 件的力有多大,从动件都不能运动。
不管是选用作图法仍是解析法规划凸轮归纳曲线,所依据的底子原理都是回转法原理。 该原理可归纳如下:
在凸轮安排中,假如对整个凸轮安排绕凸轮轴心 O 加上一个与凸轮翻滚角速度 ω1 巨细 持平方向相反的公共角速度 (-ω1);这时凸轮与从动件之间的相对运动联系并不改动。但此 时凸轮将固定不动,而移动从动件将一方面随导路一同以等角速度(-ω1)绕 O 点翻滚,一同又 按已知的运动规则在导路中作往复移动;摇摆从动件将一方面随其摇摆中心一同以等角速度 (-ω1)绕 O 点翻滚,一同又按已知的运动规则绕其摇摆中心摇摆。因为从动件顶级应一向与 凸归纳线相触摸,故回转后从动件顶级相关于凸轮的运动轨道,便是凸轮的归纳曲线。依据 这一原理求作出从动件尖顶在从动件作这种复合运动中所占有的一系列方位点,并将它们连 接成光滑曲线,即得所求的凸轮归纳曲线。这种规划办法称为回转法。 3.3.2 用图解法规划凸轮归纳曲线章 齿轮安排
1.本章的底子要求 (1)了解齿轮安排的特色及首要类型; (2)了解齿廓完结定角速比传动的条件; (3)把握渐开线)把握渐开线)把握渐开线规范直齿圆柱齿轮及其啮合传动; (6)把握渐开线齿轮的切齿原理、办法及根切现象; (7)了解变位齿轮的特色及几许尺度核算; (8)把握斜齿圆柱齿轮及其啮合传动的特色; (9)把握直齿圆锥齿轮及其啮合传动的特色。
2. 本章要点 渐开线直齿圆柱齿轮外啮合的底子理论和几许尺度核算; 斜齿圆柱齿轮、锥齿轮啮合传动的特性。
3.本章难点 范成法加工渐开线齿轮发生根切的原因; 渐开线齿廓的啮合特性。
4.1.1 齿轮传动的特色 1.齿轮安排的首要长处 ①适用速度和功率规模广; ②功率高; ③传动比安稳; ④寿数长; ⑤作业牢靠; ⑥可完结平行轴、相交轴、恣意交织轴之间的传动。 2.齿轮安排的首要缺陷: ①制作和设备精度要求高、本钱高; ②不能完结远间隔两轴之间的传动。
依照一对齿轮轴线的互相方位,可分为: 1. 两轴平行的圆柱齿轮传动,如直齿圆柱齿轮传动(外啮合、内啮合)、齿轮与齿条传动、
斜齿圆柱齿轮传动、人字齿轮传动等; 2. 两轴相交的圆锥齿轮传动(直齿、曲齿);两轴交织的齿轮传动,如交织轴斜齿轮传动、
要使两齿轮作定传动比传动,则两齿廓有必要满意的条件是:不管两齿廓在何方位触摸, 过触摸点所作的两齿廓公法线有必要与两齿轮的连心线相交于必定点。称此定点为节点。能实 现预期运动要求的一对齿廓称为共扼齿廓,在机械中,最常用的齿廓是渐开线 渐开线. 渐开线的构成 直线在基圆上做纯翻滚,直线上恣意一点的轨道便是渐开线. 渐开线) BK AB ,如图 4-1a。
2)渐开线就任一点的法线恒与基圆相切。切点B是点 K 的曲率中心,而线段 BK 是渐开线
啮合线——齿轮传动时其齿廓啮合点的轨道称为啮合线)渐开线齿廓传动具有可分性 当渐开线齿轮的中心距稍有改动,其角速度比仍坚持原值不变。
4.4.1 各部分的称号和符号 1. 齿顶圆:齿顶地点的圆,用da和ra标明。 2. 齿根圆:齿根地点的圆,用df和rf标明。 3. 齿厚:恣意圆周上量得的齿轮两头间的弧长,用sk标明。 4. 齿槽宽:恣意圆周上量得的相邻两齿齿廓间的弧长,用ek标明。 5. 齿距:恣意圆周上量得的相邻两齿同侧齿廓间的弧长,用pk标明。
7. 齿顶高:介于分度圆与齿顶圆之间的轮齿部分的径向高度,用ha标明。 8. 齿根高:介于分度圆与齿根圆之间的轮齿部分的径向高度,用hf标明。 9. 全齿高:齿顶圆与齿根圆之间的轮齿部分的径向高度,用h标明。
9. 规范齿轮——m、α、h*a、 c*均为规范值,且 s = e 的齿轮。
§4.5 渐开线 正确啮合条件 渐开线齿轮正确啮合的条件是:两轮的模数和压力角应别离持平。
齿侧空隙为零,要使齿侧空隙为零,则有必要使其分度圆与节圆重合。 具有规范顶隙,c = c *m; 2. 当顶隙为规范值时,设两轮的中心距为a,则: a = ra1crf2 = r1h*amc*mr2- ( h*am+c*m) = r1+r2= m (z1z2)/2 即两轮的中心距 a 应等于两轮分度圆半径之和,咱们把这种中心距称为规范中心距。 4.5.3重合度 由图 4-2 开端啮合点:从动轮齿顶与主动轮齿根触摸点 B1 停止啮合点:从动轮齿根与主动轮齿顶触摸点 B2 实践啮合线 之间的线段 理论啮合线段:两齿轮基圆内公切线。 重合度:为了确保接连传动,则
一般将 B1B2 / pb 用εα标明,称为重合度。所以可得接连传动条件为: εα B1B2/pb 1
啮合角:两轮传动时其节点C的圆周速度方向与啮合线之间所夹的锐角,其值等于节 圆压力角。故用α 标明。
图 4-2 渐开线 成形法 用渐开线齿形的成形铣刀直接切出齿形,常用盘形铣刀和指状铣刀,加工办法简略,但生
4.6.2范成法 运用一对齿轮(或齿轮与齿条)互相啮合时其共轭齿廓互为包络线的原理来切齿,把其
中一个齿轮(或齿条)做成刀具。 常用刀具: (1) 齿轮插刀 (2) 齿条插刀 (3) 齿轮滚刀
用范成法加工齿轮时若加刀具的齿顶线超出齿轮理论啮合线的极限点时,齿轮根部的渐 开线齿廓将被切去一部分,这种现象称为根切。在用范成法切齿时,假如刀具的齿顶线超越 了啮合线与轮坯基圆的切点(即啮合极限点)N1,则被切齿轮的轮齿必将发生根切现象。根 切使齿根削弱,减小重合度,应防止。
不发生根切的最少齿数是h*a 和α的函数。当 h*a=1、α=20°时,zmin=17。
齿廓触摸线与齿轮轴线不平行,是斜线。其啮合进程是从轮齿的一端开端进入啮合,逐 渐到达全齿宽,触摸线由短变长,再由长变短,直到另一端彻底退出啮合停止,因此斜齿轮传 动平稳、噪声低。 ②重合度大。
并且跟着齿轮宽度和螺旋角的增大而增大,故传动平稳、承载才干强。 ③不发生根切的最少齿数更少。 缺陷:发生轴向力,且跟着螺旋角的增大而增大,使轴系结构杂乱。
4.8.2 斜齿轮的首要参数 斜齿圆柱齿轮的模数、压力角、齿顶高系数、顶隙系数有端面参数和法面参数之分,端
面是指笔直于齿轮回转轴线的平面;法面是指笔直于轮齿方向的截面。国家规范规则,斜齿轮 的法面参数 mn、an ,法向齿顶高系数、法向顶隙系数为规范值。
斜齿圆柱齿轮的齿面是螺旋形,底子参数共六个,与直齿轮比较多引进了一个螺旋角, 分度圆柱上轮齿的旋向有左旋和右旋两种。螺旋角的巨细对斜齿轮传动功用影响很大,
若= 0,斜齿轮就退化为直齿轮; 越大,则斜齿轮的特色越显着如传动平稳、重合度大、承载才干强等; 但若太大,则会发生很大的轴向力,因此规划中一般取 b=8º~20 º。 4.8.3 斜齿轮的当量齿轮 斜齿轮的当量齿轮是一个虚拟的直齿轮,其齿形与斜齿轮的法面齿形恰当。 过斜齿轮分度圆柱上齿廓的任一点 C 作轮齿螺旋线的法向平面,该法面与分度圆柱的 交线为一椭圆。以椭圆在 C 点处的曲率半径为分度圆半径,以斜齿轮法面模数为模数,取规范 压力角作一向齿圆柱齿轮。这一设想的直齿圆柱齿轮称为该斜齿轮的当量齿轮(如图4-5)。 引进当量齿轮、当量齿数的意图是: (1)仿形法加工斜齿轮时,用于挑选铣刀刀号; (2)用于强度核算; 当量齿轮的齿数称为当量齿数,用 zv 标明当量齿轮的齿数:
圆锥齿轮传动是用来传递两相交轴之间的运动和动力的。圆锥齿轮的轮齿散布在一个截
圆锥体上,其齿形从大端到小端逐步变小。为了核算和丈量的便利,一般取圆锥齿轮大端的 参数为规范值。
1.本章的底子要求 (1)了解轮系的分类,能正确区分轮系。 (2)了解各类轮系的功用。 (3)把握定轴轮系、周转轮系以及复合轮系的传动比核算 (4)把握判别轮系中齿轮转向的办法。
2.本章难点、难点 把握定轴轮系、周转轮系以及复合轮系的传动比核算及从动轮转向的确认。
3.本章难点 复合轮系中行星轮的判别及周转轮系与定轴轮系之间联系的确认。
由一系列齿轮组成的齿轮传动系统称为齿轮系。分为三品种型(图5-1): 1. 定轴轮系:各个齿轮的轴线相关于机架的方位都是固定的。 2. 周转轮系:轮系中至少有一个齿轮的轴线是绕其它齿轮的固定轴线回转。周转轮系中的主
要构件有: 行星轮 在周转轮系中,轴线方位改变的齿轮,即既作自转又作公转的齿轮; 行星架 支撑行星轮既作自转又作公转的构件,又名转臂; 中心轮 轴线方位固定的齿轮,又称为太阳轮。 其间行星架与中心轮的几许轴线. 复合轮系:轮系中含有定轴轮系和周转轮系。
5.2.1 齿轮系传动比 齿轮系的首、末两构件的角速度之比(包含首、末两构件的角速度比的巨细和两构件
定轴轮系中,每个齿轮的几许轴线方位都是固定的,因此其传动比核算比较简略。核算
一切从动轮齿数的连乘 积 数值核算:定轴轮系的传动比 = 一切主动轮齿数的连乘 积
各轮方向断定: (1)当首末两轮的轴线相平行时,两轮转向的异同可用传动比的正负表达。两轮转向相 一同,传动比为“”;两轮转向相反时,传动比为“-”。 (2)可是假如首末两轮的轴线不平行,则只能核算传动比的巨细,首末两轮的转向用箭 头标明。假定首轮的转向(或依题意以给定的方向),用箭头在图示上标明,依据啮合状况,依 次将每个轮子的转向在图示上标志出来,最终能够得到末轮的转向。 (3)对一切齿轮轴线都平行的定轴轮系,也能够依照轮系中外啮合齿轮的对数来确认传 动比为“ ”或“-”。设从首轮到末轮中外啮合的齿轮的对数为m对
当数值为“ +”时,标明首末两轮的转向相同,为“-”时,标明两轮的转向相反。
注:1)此式只适用于齿轮m、n和行星架H 的轴线)等式右边齿数比前面的符号标明转化轮系中m与n轮之间的转向联系,核算进程中,
式中的“+”和“-”号必定不能省掉。 3)此式多用于求解m、n、H或各个齿轮的齿数中的未知数。
4)此式中的 imHn 指的转化轮系中齿轮m和n的传动比。在用此式将未知数求解后,能够求
复合轮系是指轮系中既有周转轮系部分,又有定轴轮系部分,因此核算的要害是,正确分
解周转轮系和复合轮系,别离列出核算方程式,然后联立解出所要求的传动比。分化轮系的 要害在于正确找出各个底子的周转轮系。找周转轮系的一般进程是: 1. 找行星轮:即找轴线. 确认行星架:支撑行星轮作业的构件; 3. 找中心轮:直接与行星轮相啮合的定轴齿轮。将周转轮系分出来后,剩余的便是定轴轮
3.完结变速传动 4.完结换向传动 5.用作运动的组成 6.用作运动的分化 7.在尺度及分量较小的条件下,完结大功率传动
1.本章底子要求 (1)了解机械零件规划的底子要求和规划进程; (2)把握零件失效的概念; (3)把握机械零件强度核算中载荷、应力的品种及相应的强度规划准则; (4)了解触摸强度及其规划准则; (5)了解机械零件磨损的首要类型、耐磨性规划准则; (6)把握机械制作常用资料及其挑选准则; (7)了解机械零件工艺性和规范化的概念。 2.本章要点 (1)变应力的品种 (2)变应力效果下零件的首要失效办法。 3.本章难点
9.1.1底子概念 失效:机械零件因为某种原因不能正常作业时的现象。 零件的失效办法许多: 1. 因强度不行发生开裂或塑性变形; 2. 因刚度不行而发生过大的弹性变形; 3. 因耐磨性缺乏或光滑不良而使作业外表过度磨损或损害; 4. 因长细比(也称柔度)过大安稳性缺乏而发生失稳; 5. 因失掉振荡安稳性而发生激烈的振荡(或共振)、联接的松懈、冲突传动的打滑等。
机械零件的作业才干:在不发生失效的条件下,零件所能安全作业的极限。对载荷而言, 称为承载才干;对磨损而言,称耐磨性。
9.1.2 机械零件规划的核算准则 机械零件虽然有多种或许的失效办法,但归纳起来最首要的是强度、刚度、耐磨性、稳
定性和温度的影响等几个方面的问题。 当强度为首要问题时,按强度条件断定,即作业应力≤许用应力; 当刚度为首要问题时,按刚度条件断定,即变形量≤许用变形量。 断定条件可归纳为:核算量≤许用量。
机械零件的规划核算常按下列进程进行: 1) 拟定零件的核算简图 2) 确认效果在零件上的载荷 3) 挑选适宜的资料 4) 依据零件或许呈现的失效办法,选用相应的断定条件 5) 确认零件的形状和首要尺度 6) 制作作业图并标示必要的技能条件。 校核核算:参照什物(或图纸)和经历数据,开端拟定零件的结构和尺度,然后依据断定 条件进行验算。
载荷系数:考虑零件遭到的各种附加载荷的效果、载荷巨细随时刻的不均匀性、散布的不均
式中: lim 、 lim 别离为极限正应力和极限切应力,S 为安全系数。
各种应力的特性参数参看表9-1。关于在简略应力状况下作业的零件,可依据 F / A、 M /W 、T /Wn 进行核算;关于在杂乱应力状况下作业的零件,则应依据资料力学中所述的
关于安排均匀的脆性资料,如淬火后低温回火的高强度钢,还应考虑应力会集的影响。
9.2.3 变应力下的许用应力 变应力下,零件的损坏办法是疲惫开裂。与静应力下零件的开裂不同。
1) 疲惫开裂的最大应力低于屈从极限; 2) 无显着塑性变形的脆性忽然开裂; 3) 断口上显着地有两个区域:光滑区、粗糙区 4) 疲惫开裂是损害的堆集的成果。
因为疲惫开裂裂纹扩展到必定程度后才发生的忽然开裂,所以疲惫开裂与应力循环次数 (运用期限或寿数)密切相关。因此许用应力就不能依据屈从极限或强度极限来确认。 1. 疲惫曲线
在循环特性 r 下的变应力,经过N次循环后,资料不发生损坏的应力最大值称为疲惫极限 σrN 或τrN。如图所示为标明应力σ与应力循环次数 N 之间的联系曲线 疲惫寿数曲线
从大多数黑色金属资料的疲惫试验可知,当循环次数N超越某一数值No今后,曲线趋 向水平,即能够以为在“无限次”循环时试件将不会开裂。
应力的循环特性为 r, 循环变应力循环 N 次后资料不发生疲惫损坏的最大应力σrN,称 为有限寿数疲惫极限。与循环基数 N0 相对应的疲惫极限σrN0 ,简写为σr 。疲惫曲线方程 为:
依托外表触摸作业的零件,如齿轮传动、翻滚轴承、冲突离合器等,它们的作业才干不只 与全体强度有关,还与触摸外表的强度有关。
高副零件作业时理论上是点触摸或线触摸,实践上因为触摸部分的部分弹性变形而构成 面触摸,因为触摸面积很小,使表层发生的部分应力却很大,该应力称为触摸应力;在外表 触摸应力效果下的零件强度称为触摸强度。触摸应力的核算(H.Hertz 公式):
2.束缚运动副单位时刻单位触摸面积的发热量 pv。在冲突系数必定的状况下,
9.7.1 工艺性 在必定的出产规模和出产条件下,花费劳动量最小,加工费用最少(工时少、设备少)的零
件,就以为具有杰出的工艺性。 工艺性的底子要求: 1) 毛坯挑选合理 2) 结构简略合理 3) 规则恰当的制作精度及外表粗糙度。
9.7.2 规范化 规范化——是指以制定规范和遵循规范为首要内容的悉数活动进程。 对产品实施规范化具有严峻的含义: ——在制作上能够实施专业化大量出产,既可进步产品质量又能下降本钱; ——在规划方面可削减规划作业量,缩短规划周期; ——在办理修理方面,可削减库存量和便于替换损坏的零件。 规范的分类: 我国的规范分为国家规范、行业规范、当地规范和企业规范四级。
1.本章底子要求 (1)把握联接的效果; (2)把握螺纹联接的类型; (3)把握螺纹的底子参数(大径、小径、螺距、导程等); (4)把握螺纹联接接受轴向和横向外载荷时的强度核算; (5)把握键联接的类型和规划办法; (6)了解花键联接的特色。 2.本章要点 (1)螺纹联接的大径、小径的概念及其在不同场合的运用; (2)紧螺栓联接的强度核算 (3)螺纹联接防松的含义和办法 3.本章难点 (1)一般紧联接接受轴向作业载荷时的强度核算。 (2)铰制孔螺栓联接的剪切和揉捏强度核算。
依照平面图形的形状:螺纹分为三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹等。
依照螺旋线的旋向:螺纹分为左旋螺纹和右旋螺纹。机械制作中一般选用右旋螺纹,有
依照螺旋线的数目:螺纹还分为单线螺纹和多线螺纹,为了制作便利,螺纹的线。
10.2.1 三角形螺纹 一般螺纹:多用于紧固联接,α=60°以大径d为公称直径。同一公称直径能够有多
种螺距,螺距最大的称为粗牙螺纹,其他都称为细牙螺纹。粗牙螺距大,牙的强度高,运用较广。 细牙螺距小,牙的强度小;不耐磨,简略滑丝,自锁功用好。
管螺纹:用于严密联接。 10.2.2 梯形螺纹、锯齿形螺纹和矩形螺纹一般用于传动。
1)受拉螺栓联接:制作和装拆便利,运用广泛. 2)铰制孔螺栓联接:螺栓受剪,多用于板状件的联接,有时兼起定位效果。 2.双头螺柱联接 用于被联接件之一较厚或受结构束缚而不能用螺栓或期望联接结构较紧凑的场合。 3.螺钉联接 与双头螺柱联接相似,但不宜用于常常装拆的联接,防止损坏被联接件的螺纹孔。 4.紧定螺钉联接 用以固定两个零件的互相方位,并可传递不大的力或转矩。
10.4.2螺纹紧固件 规范件 螺纹紧固件的品种许多,大都已规范化,其规范、类型均已系列化。
1.螺栓 最常用的有六角头和小六角头两种。 2.双头螺柱 旋入被联接件螺纹孔的一端称为座端,另一端为螺母端. 3.螺钉、紧定螺钉 头部有内六角头、十字槽头号多种办法。紧定螺钉结尾有平端、锥端、 圆顶级等各种形状。 4.螺母 形状有六角形、圆形等。 5.垫圈 效果是添加被联接件的支承面积以减小触摸处的压强,防止拧紧螺母时擦伤被联接 件外表。一般垫圈呈环状,有防松效果的垫圈为弹性垫圈。
10.5.1螺栓联接的拧紧 关于大多数螺纹联接来说,螺纹联接在设备时都有必要拧紧,将螺母拧紧——预紧。 因为冲突系数不安稳和加在扳手上的力难于精确操控,有时或许拧得过紧而使螺栓拧
断。关于要求拧紧的强度螺栓联接应严厉操控其适度的拧紧力,并不宜用小于M12~M16 的螺栓。
操控拧紧力矩办法: 一般螺纹联接拧紧的程度是凭工人经历来决议的。 运用测力矩扳手或定力矩扳手 设备时丈量螺栓的伸长,规则开端拧紧后的扳动视点或圈数。 关于大型联接,还可运用液力来拉伸螺栓,或加热使螺栓伸长到需求的变形量再把螺母 拧到与被联接件相贴合。 10.5.2螺纹联接的防松 在静载荷下,螺纹联接具有自锁条件,一同螺母、螺栓头部等承压面处的冲突也有防松 效果。但在冲击、振荡或变载荷下,或当温度改动大时,联接有或许松动,乃至松开,这就 简略发生事端。所以在规划螺纹联接时,有必要考虑防松问题。防松的底子问题在于防止螺纹 副相对翻滚。 具体的防松设备或办法许多,就作业原理来看,可分为
运用附加冲突力防松:绷簧垫圈、对顶螺母等。 选用专门的防松元件防松:槽形螺母和开口销、圆螺母和带翅垫片、止动垫片 损坏螺纹副:粘合法、冲点法。
螺栓的首要失效办法 螺栓杆拉断、螺纹的压溃和剪断、因为常常装拆或许发生滑扣。
10.6.1 松螺栓联接 松螺栓设备时不需求把螺母拧紧,在接受作业载荷前,除有关零件的自重(自重与外载荷
比较很小,能够疏忽)外,联接不受力。联接所受的外部载荷即为螺栓的轴向拉力。强度条 件为
10.6.2 紧螺栓联接 紧螺栓联接设备时需求拧紧,在作业状况下或许还需求弥补拧紧。在拧紧力矩效果下,
螺栓遭到预紧力发生的拉应力效果,一同还遭到螺纹副中冲突阻力矩 T1 所发生的剪切应力 效果,即螺栓处于弯扭组合变形状况。实践核算时,为了简化核算,对 M10 M68 的钢制普 通螺栓,只按拉伸强度核算,并将所受拉力增大 30%来考虑剪切应力的影响。即螺栓的强度 条件为
1.受横向作业载荷的螺栓联接 选用一般螺栓联接:靠预紧力在接合面间发生的冲突力传力 假定为确保接合面不发生滑移所需求的预紧力为 F0,则结合面间的冲突力与横向外载
选用铰制孔螺栓联接:靠螺栓受剪和螺栓与被联接件互相揉捏时的变形来传递载荷。
Lmin-螺栓杆与孔壁揉捏面的最小高度,单位为 mm;规划时,应使 Lmin≥1.25d0
[σp]和[τ]别离是螺栓或孔壁资料的许用揉捏应力和螺栓资料的许用切应力,单位为 MPa。
2、受轴向作业载荷的紧螺栓联接 依据具体的理论剖析能够确认,紧螺栓联接在受轴向载荷后螺栓的总拉力为:
规划时,应先求出螺栓的作业拉力 F,再依据联接的作业要求选取剩余预紧力 F1 值,然后 核算螺栓的总拉力 F2。求得 F2 值后即可进行螺栓强度核算。螺栓风险截面的拉伸强度条件 为:
为了确保联接的严密性,以防止联接受载后接合面呈现缝隙,应使剩余预紧力FE0
功用分出的功用等级。螺栓、螺柱、螺钉的功用等级分为十级,螺母的功用等级分为七级(见 下表)。在一般用处的规划中,一般选用 4.8 级左右的螺栓,在重要的或有特殊要求规划中 的螺纹联接件,要选用高的功用等级,如在压力容器中常选用 8.8级的螺栓。选用时需留意 所用螺母的功用等级应不低于与其般配螺栓的功用等级。 10.7.2 螺栓的许用应力
因为载荷性质的不同,螺纹联接中或许存在着拉应力、切应力或揉捏应力。相应的许用 应力的确认应考虑螺纹联接件的功用等级、载荷性质、安全系数等要素。
式中,σs 为螺纹联接件的屈从极限,依据其功用等级确认; ﻫσlim 为联接件与被联接件中 较弱的极限应力,若均为钢材,则取资料的屈从极限 σs;若被联接件是铸件,则取其铸件的 强度极限 σB。
螺旋传动是运用螺杆与螺母组成的螺旋副来完结传动要求的,首要用于把回转运动改变 为直线.依照螺旋传动的用处进行分类: 传力螺旋:举重器、千斤顶、加压螺旋 特色:低速、间歇作业,传递轴向力大、自锁 传导螺旋:机床进给丝杠—传递运动和动力 特色:速度高、接连作业、精度高 调整螺旋:机床、仪器及测验设备中的微调螺旋。 特色:是受力较小且不常常翻滚
10.11.1 键联接 键是一种规范零件,一般用来完结轴与轮毂(gu)之间的周向固定,并将转矩从轴传递到
毂,或从毂传递到轴.有的还能完结轴上零件的轴向固定或轴向滑动。键联接可分为平键联接、 半圆键联接、斜键联接(楔键联接、切向键联接)。 1.平键:键的两头面是作业面,上外表与轮毂槽底之间留有空隙。平键联接分为一般平键、 导向键和滑键联接。
1)一般平键:能够制成圆头、方头和半圆头三种型式。 2)导向键:导向平键是一种较长的平健;键用螺钉固定在轴上的键槽中;轴上的传动零件可 沿键作轴向滑移。
3)滑键:当零件滑移的间隔较大时,用滑键。滑键固定在轮毂上,轴上零件与键一同在 轴上的键槽中作轴向移动。轴上键槽很长 2.半圆键
两头面是作业外表,能在轴槽中摇摆习惯毂槽底面,半圆键的键槽对轴的强度削弱较大。 3.楔键和切向键
键的上下两个面为作业面,别离与毂和轴上的键槽的底面贴合。设备后,键楔紧在轴合 轮毂的键槽里。作业时,靠键的楔紧效果来传递转矩。能够接受单向的轴向载荷。可是楔键
打入时,迫使轴和轮毂发生偏疼,因此用于毂类零件的定心精度要求不高和转速较低的场合。 切向键是把一对楔键组成,设备时将两键楔紧,键的窄面是作业面,作业面上的压力沿轴
规划时先挑选类型、尺度,再进行校核核算 类型挑选—静联接 → 一般平键、半圆键、花键
动联接 → 导向平键、滑键 尺度挑选—依据轴径 d 查规范,确认 b、h
轴和轮毂孔周向均布的多个键齿构成的联接称为花键联接,由内花键和外花键组合而成。 作业时首要靠齿的旁边面传递运动和动力,适用于动、静联接。
花键联接的特色: 1. 齿较多、作业面积大、承载才干较高 2. 键均匀散布,各键齿受力较均匀 3. 齿槽线、齿根应力会集小,对轴的强度削弱削减 4. 轴上零件对中性好 5. 导向性较好 6. 加工需专用设备、制作本钱高
1.本章底子要求 (1)了解轮齿的失效办法和资料的挑选; (2)把握直齿圆柱齿轮轮齿受力剖析办法,各分力巨细的核算及方向的断定办法; (3)把握直齿圆柱齿轮触摸疲惫强度核算及相关参数的确认办法; (4)把握直齿圆柱齿轮曲折疲惫强度核算及相关参数的确认办法; (5)把握斜齿圆柱齿轮和圆锥齿轮传动的受力剖析办法; (6)了解齿轮传动的精度、光滑和功率; (7)了解齿轮的结构规划。 2.本章要点 (1)载荷系数的含义 (2)直齿圆柱齿轮的强度准则和强度核算办法; (3)斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮的受力剖析; 3.本章难点
11.1.1 齿轮传动的分类 不同作业条件、不同齿面硬度的齿轮,发生的失效办法不同。
1. 按齿轮传动作业条件分为闭式传动和开式传动。 闭式传动:齿轮关闭在箱体内,光滑杰出,用于重要的齿轮传动中。 开式传动:齿轮显露,易落入尘埃、杂质等,用于低速传动。
2. 按齿面硬度分为软齿面齿轮(≤350HB)和硬齿面(350HB)齿轮。
11.1.2 齿轮传动的首要失效办法 齿轮传动的失效首要发生在轮齿上。轮齿首要失效办法有两大类:轮齿折断(疲惫折断、
齿根曲折疲惫折断;过载折断;磨损严峻时轮齿折断齿宽较小的直齿轮,载荷沿齿宽散布 较均匀,发生全齿折断;齿宽较大的直齿轮和斜齿轮发生轮齿部分折断。 2.齿面点蚀
在光滑杰出的闭式齿轮中,常见的齿面失效办法多为点蚀,是齿面资料在交变应力效果下, 因为疲惫发生的点状损害。 3.齿面磨粒磨损
当啮合齿面间落入尘埃或硬质颗粒时,齿面即被逐步磨损而致作废,称为磨粒磨损,是开
高速重载的齿轮传动,因为齿面间压力大,瞬间温度高,光滑效果差,相啮合的两齿面会 发生粘连现象,齿面沿相对滑动方向构成伤痕而失效。低速重载的重型齿轮传动,因为齿面 间的油膜遭到损坏,也会发生胶合失效。 5.齿面塑性变形
因为在过大的应力效果下,轮齿资料处于屈从状况而发生的齿面或齿体塑性活动所构成 的。塑性变形一般发生在硬度低的齿轮上;但在重载效果下,硬度高的齿轮上也会呈现。
关于以上五种失效办法,应把握各种失效办法的现象、场合、原因以及防止的办法。
11.2.1、齿轮资料应具有的底子要求: 1.齿面具有满意的硬度,以获得较高的抗点蚀、抗磨粒磨损、抗胶合和抗塑性活动的才干; 2.有满意的曲折疲惫强度,能够反抗变载荷和冲击载荷的效果; 3.具有杰出的加工和热处理工艺性; 4.价格较低。
11.2.2齿轮常用资料 最常用的资料是钢,其次是铸铁,还有非金属资料。 齿轮的常用资料及其力学功用见表 11.1。
齿轮的精度按国家规范 GB10095-88(圆柱齿轮)和 GB11365-89(圆锥齿轮)规则, 可分为12 个等级。1 级最高,12 级最低。精度等级挑选是按传动用处、作业条件、传动功率 和圆周速度V等参数来确认。常用的精度等级为:6、7、8、9。
精度规范: 运动精度规范——第Ⅰ公役组(反映传递运动的精确性); 作业平稳性精度规范——第Ⅱ公役组(反映传动的平稳性); 触摸精度规范——第Ⅲ公役组(反映载荷散布的均匀性)。 此外还规则了齿轮副侧隙、齿坯公役。
疏忽不计齿面间冲突力,故该会集力为法向力Fn,沿啮合线方向笔直于齿面。在分度圆 上,法向力 Fn可分化为两个互相笔直的分力:
切于分度圆的圆周力(切向力)Ft; 指向半径方向的径向力 Fr。 2.各分力的巨细:
式中 dl:小齿轮分度圆直径; α:分度圆压力角; T1:小齿轮传递的名义转矩。T=9.55×106×P/n N·mm
3.各力方向的判别 主动轮上的圆周力是阻力,其方向与回转方向相反; 从动轮上的圆周力是驱动力,其方向与回转方向相同; 径向力别离指向各轮轮心。
考虑载荷会集和附加动载荷的影响时,接近于实在值的载荷。K 为称为载荷系数。 3.载荷会集
因为传动设备制作和设备差错、轴和轴承的变形,载荷沿齿宽散布不均匀,呈现载荷会集。 首要影响要素有:支承状况(对称安置、非对称安置、悬臂安置);轴、轴承和支座的刚度; 齿轮宽度;制作设备精度等。制作设备精度高、齿宽系数小、轴和轴承的刚度好时,载荷沿齿 宽方向散布越均匀,载荷会集小。 4.附加动载荷
因为齿轮制作差错、作业中的变形、原动机和作业机的特性等原因,会引起附加动载荷。 首要影响要素:原动机与作业机的类型、齿轮的制作精度以及圆周速度。制作精度越低、圆 周速度越高时,附加动载荷越大。
规划准则 按齿面触摸强度规划 校核齿根曲折强度 按齿根曲折强度规划 校核齿面触摸疲惫强度 只按齿根曲折疲惫强度规划 恰当下降许用应力以增大模数值,来 考虑磨损对齿厚的影响
11.4.3 齿轮传动强度核算的首要内容 已知条件 作业状况、传递功率 P、转速 n、传动比i 待定系数 资料、热处理办法、硬度、巨细齿轮齿数、模数、 分度圆直径、中心距和齿宽等。 解题进程 1. 确认资料、热处理及许用应力 2. 剖析失效办法、确认核算公式 3. 开端选取参数,求出需求核算的数值 4. 和谐相关参数,确认核算成果。
11.5.1 触摸强度校核和规划核算公式 在受载时,两齿轮在触摸线处发生弹性变形,发生触摸应力。因为渐开线齿廓各点的曲
率不同,所受载荷巨细不同,故发生的触摸应力是改动的(按脉动循环改动)。改动的触摸应 力首先在齿根部分接近节线处发生点蚀。故齿面触摸疲惫强度是按节点啮合进行核算, 其齿 面触摸状况可近似以为与两圆柱体的触摸状况恰当,核算的理论依据是弹性力学中的赫兹公 式。一对钢制齿轮,E1=E2=2.06×105 Mpa,μ1=μ2=0.3,压力角α=20°,计入载 荷系数 K 后,则得一对钢制规范齿轮齿面触摸疲惫强度核算的校核式:
11.5.2应留意的问题: 1. 关于软齿面闭式齿轮传动,应按触摸疲惫强度规划公式确认齿轮的几许尺度参数。关于硬 齿面闭式齿轮传动,应按校核公式验算其触摸疲惫强度。开式齿轮传动一般不进行触摸强度 核算。 2.受载时,主、从齿轮触摸力的巨细持平,触摸面积也持平,故两配对齿轮触摸应力是相同的,
即 H1 H2 。但因两齿轮的资料不同、热处理办法不同,其许用应力不同,即:
H1 H 2 。因此按触摸疲惫强度进行规划核算时,只须将 H1 和 H 2 中较小者代入
3.直齿圆柱齿轮传动按公式核算出中心距 a 后,初选齿数 z1 ,z2 ,然后按 m 2a /(z1 z2 ) 计 算出模数 m ,并圆整为规范值。
4.在其它参数相同的条件下,齿轮的触摸疲惫强度与中心距 a 或齿轮的分度圆直径 d1 和 d2
有关。分度圆直径 d1 和 d2 别离持平的两对齿轮,不管其模数是否持平,均具有相同的触摸强 度。模数 m 不能作为衡量齿轮触摸强度的依据。
11.6.1 齿根曲折强度的校核和规划核算公式 直齿圆柱齿轮啮合传动时,两轮齿是一同进入啮合一同退出啮合,啮合点在齿廓上的位
置不断改动,主动轮是从齿根到齿顶,从动轮是从齿顶到齿根,即力的效果点在改动,且轮 齿啮合时也是由单对齿到两对齿又到单对齿的循环改动,即效果于单个齿的力的巨细在改动. 但不管力的巨细及效果点怎么改动,齿根所受的弯矩却总是最大的。且齿根部分的曲折应力 是改动的,若单齿侧作业,曲折应力按脉动循环改动,若双侧齿作业,曲折应力按对称循环变 化。最大的齿根曲折应力发生在单齿对啮合区的最高点处。
直齿轮齿根曲折强度核算假定: 1.轮齿看作悬臂梁; 2.单对齿啮合; 3.载荷效果于齿顶; 4.疏忽压应力,只考虑曲折应力; 5.风险截面用 30°切线法确认。
11.6.2 应留意的问题 1.强度核算公式有校核公式和规划公式。校核公式用于对已有齿轮进行强度校核,规划公式用 于确认齿轮的几许尺度。对硬齿面闭式齿轮或开式齿轮传动,应按曲折强度规划公式确认齿 轮的几许尺度参数。对软齿面闭式齿轮传动时,应按校核公式验算其曲折强度。 2.规范齿轮的齿形系数 YF 仅决议于齿轮的齿数,与模数无关,且齿数越多,齿形系数值越小。
3.因为主从齿轮的齿数不同,齿形系数值 YF1、YF2 不同,它们的曲折应力不同,即 F1 F 2 。
配对两齿轮因为其资料不同、热处理办法不同,故其许用应力不同, F1 F 2 。故进
行齿轮曲折强度校核核算时,要求一同满意 F1 F1 和 F 2 F 2 。
5. 用规划公式进行规划核算时,关于主从齿轮 , 其算式中只要 YF / F 不同,应将
YF1 / F1 和 YF 2 / F 2 中较大者,代入规划公式核算出两配对齿轮的模数,其含义是曲折
强度较弱者决议着齿轮的模数 及其它几许尺度参数。 6.规划核算出的模数 m 应按规范系列值圆整。在其它参数相同的条件下,齿轮曲折疲惫强 度与模数成正比。当齿轮的曲折强度缺乏时,可经过增大齿轮的模数以进步其抗弯强度。
式中: H 、 F 为试验齿轮的疲惫极限,按失效概率为 1%,经耐久疲惫试验所得。
依据齿轮资料及热处理工艺查取相应的极限应力求。要特别留意的是曲折疲惫极限值 F lim
的选用。试验齿轮为单侧作业,曲折应力为脉动循环,教材图 11-10中所示的极限值为脉 动循环时的极限应力值。关于长期双侧作业的齿轮传动,其应力为对称循环,极限值有所下 降,仅为脉动循环的 70%,故应将图中的数据乘以 0.7。
S H 和 S F 为安全系数。齿轮发生点蚀失效后,只引起噪声、振荡,而不会导致传动不
能持续作业的成果,故齿面触摸强度核算时安全系数取值较小, SH 1.0 ~ 1.3 。但齿轮发生 断齿失效时,会引起严峻的事端,故齿根曲折疲惫强度核算时安全系数取值较大
首先应确保所选齿数 z1 不使齿轮发生根切。规范直齿圆柱齿轮,应取 z1≥17。当中心距 不变时,增大齿数z1,可减小模数,下降齿高,减小加工本钱,并增大重合度,进步传动的平 稳性。软齿面闭式传动一般转速较高,在满意其曲折疲惫强度条件下,为了进步传动的平稳 性、减小冲击,一般可取多一些,z1=20~40。相同的,当中心距不变时,减小齿数 z1,, 可增大模数,进步其曲折疲惫强度。故对硬齿面闭式齿轮和开式齿轮传动,宜选较少齿数 z1 =17~20。 2.大齿轮齿数 z2
小齿轮 z1 选定后,按齿数比可核算出大齿轮齿数,为使相啮合齿对磨损均匀,传动平稳, z2 与 z1最好互为质数。 3.模数 m 一般动力传动中,m≥1.5mm,并契合规范模数系列。 4.齿宽系数
圆柱齿轮传动齿宽系数 a b / a 用来确认齿宽 b 的巨细。齿宽b越大,则承载才干愈
强,或在相同承载才干下,中心距或齿轮的分度圆直径可减小,圆周速度下降。但跟着齿宽的 增大,又简略发生载荷会集,加大载荷沿齿宽散布的不均匀性。
要留意的是,齿宽成果值应圆整,并且将小齿轮的齿宽在圆整值的根底上人为地加宽 5~ 10mm,以防止巨细齿轮因设备差错发生轴向错位时导致啮合齿宽减小而增大轮齿的作业 载荷。 5.斜齿轮螺旋角 β
斜齿圆柱齿轮螺旋角 β 增大,可使其重合度添加,进步传动平稳性和承载才干,但又会使 轴向力增大。为此,最常用 β =8°~20°。
11.7.1 斜齿圆柱齿轮的受力剖析 啮合齿面之间的法向效果力 Fn能够分化为三个分量
11.7.2 斜齿圆柱齿轮的强度核算 一对钢制规范斜齿轮传动的齿面触摸应力及强度条件:
轮齿之间的法向效果力能够分化为 3 个分量,径向力、圆周力和轴向力。各力的巨细按 如下公式核算:
齿轮结构型式首要由毛坯资料、几许尺度、加工工艺、出产批量、经济等要素确认,各 部分尺度由经历公式求得。依照齿轮分度圆直径的巨细,能够选用齿轮轴、实心式齿轮、腹 板式齿轮或轮辐式齿轮。
开式齿轮传动常选用脂光滑,而闭式齿轮传动的光滑办法首要取决于齿轮的圆周速度 (1)圆周速度 v≤12 m/s~15 m/s 的齿轮传动应选用油池光滑,天然冷却。 (2)圆周速度v12 m/s:选用喷油光滑。
1.本章底子要求 (1)把握蜗杆传动的类型和作业特色。 (2)把握蜗杆传动的受力剖析办法; (3)了解蜗杆传动的失效局势; (3)了解蜗杆传动的强度核算; (4)把握蜗杆传动的功率核算办法及自锁条件; (5)了解热平衡原理和核算办法; 2.本章要点 (1)蜗杆传动的受力剖析; (2)蜗杆传动的功率及自锁条件; (3)热平衡核算的含义。 3.本章难点
蜗杆传动首要参数及传动比的核算; 蜗杆传动轴向力的方向断定及蜗轮蜗杆转向的联系。
12.1.1 特色和运用 蜗杆传动常传递两笔直交织轴间的运动和动力,归于空间齿轮传动,蜗杆一般为主动件,
蜗轮为从动件,广泛运用在机床、轿车、仪器、起重运送机械、冶金机械以及其他机械制作 部分。蜗杆传动的首要特色如下: 1.传动平稳
蜗杆传动一同啮合的齿对数多,且蜗杆为接连的螺旋曲面,啮合进程是接连的,振荡、 冲击和噪声较小。 2.具有自锁性
当蜗杆的导程角小于啮合冲突角时,蜗杆传动具有自锁性。此刻,只能蜗杆带动蜗轮,反 之则不能翻滚。 3.传动比大
单级传动可获得传动比为 5-80,在分度安排中可达600 或更大。和齿轮传动比较完结 相同的传动比时结构较紧凑。 4.功率低,制作费用高
蜗杆传动进程中冲突剧烈,易发热,易呈现温升过高现象,功率低。为减小冲突,一般采 用青铜等宝贵金属制作蜗轮,本钱较高。
单头蜗杆:首要用于传动比较大的场合,要求自锁的传动有必要选用单头蜗杆。 多头蜗杆:首要用于传动比不大和要求功率较高的场合。
12.2.1 首要参数 蜗杆的轴向剖面,蜗轮的端平面称为中心平面,中心平面内的参数被视为规范参数。蜗杆
传动的首要参数有: 模数m、压力角 α、蜗杆分度圆直径 d1、蜗杆直径系数q、蜗杆导程角 γ、螺旋角 β。
蜗杆头数 z1、蜗轮齿数 z2、传动比 i、齿速比 u、中心距 a、变位系数 x。 因为蜗轮的加工,选用与蜗杆尺度相同的蜗轮滚刀切制,故为了蜗轮刀具规则尺度的标
准化、系列化,将蜗杆分度圆直径 d1定为规范值。 当要求反行程自锁时,可取蜗杆头数 z1=1。但重载传动不宜选用单头蜗杆。常用的蜗
杆头数为 l、2、4、6。而蜗轮齿数依据齿数比和蜗杆头数决议:z2=i·z1。蜗轮齿数一般取 z2=32~80 齿。
蜗杆传动的正确啮合条件:蜗杆的轴向模数、轴向压力角和蜗轮的端面模数、端面压力 角别离持平,且蜗杆的导程角等于蜗轮的螺旋角,巨细持平,旋向相同。
12.2.2 首要几许尺度核算 蜗杆传动的几许尺度以中心平面上的模数和压力角为规范参数进行核算。为配凑中心距
或进步蜗杆传动的承载才干及传动功率,可选用变位齿轮传动。 核算公式拜见教材 p186 表 12-3。
12.3.1 失效办法 蜗杆传动的失效办法和齿轮传动相似,但因为蜗轮和蜗杆之间的相对滑动较大,因冲突
发生热量大,使光滑油温度升高,光滑条件变坏,更简略发生胶合和磨粒磨损。 闭式蜗杆传动,假如不能及时散热,往往因胶合而影响其作业;开式蜗杆传动或光滑条件
不良闭式蜗杆传动,磨损是首要的失效办法。 强度失效总是发生在蜗轮上,所以只对蜗轮的轮齿进行承载才干核算。进行齿面触摸疲
劳强度核算和齿根曲折疲惫强度核算,经过下降许用应力来考虑胶合、磨丢失效的影响。一 般状况下,对闭式蜗杆传动依据齿面触摸疲惫强度核算底子参数,然后验算蜗轮轮齿的曲折 疲惫强度;对接连作业的闭式蜗杆传动还需进行热平衡核算;对开式蜗杆传动则只需核算弯 曲疲惫强度
1.对资料的底子要求 具有满意的强度;具有满意的刚度;蜗轮蜗杆其资料的匹配(或组合)上应具有杰出的减磨
(1)蜗杆资料: 考虑到蜗杆应具有必定强度和刚度要求,一般选用钢制作。 按资料分:有碳钢和合金钢
(2)蜗轮资料,一般是指蜗轮齿冠部分的资料。 鉴于与蜗杆资料之间的匹配联系,首要有以下几种: 锡青铜、无锡青铜、黄铜、铸铁。
与斜齿轮相似,蜗杆传动中效果在齿面上的法向压力 Fn 可分化为圆周力 Ft、径向力 F r和轴向力Fa(如图 12-1)。
12.4.2 力的方向 切向力 Ft 主动轮上与转向相反,从动轮上与转向相同;径向力Fr 在节点处指向各自的轮
心;轴向力 Fa 选用主动轮左、右手规律,即左手代表左旋蜗杆,右手代表右旋蜗杆,握拳时 四指指向蜗杆的翻滚方向,则大拇指的指向即为蜗杆所受轴向力的方向;蜗杆轴向力的反作
用力便是蜗轮的圆周力,依据圆周力能够判别蜗轮的翻滚方向。各对之间的联系如下:
12.6.1 蜗杆传动的功率 闭式蜗杆传动的功率与齿轮传动的功率相似,即
式中: η1 为传动啮合功率,考虑齿面间相对滑动而引起的冲突损耗的功率; η2 为传动时搅动光滑油功率丢失的功率,一般为 0.96-0.99; η3为轴承功率,考虑轴承冲突丢失的功率,一般取 0.98-0.99。 则蜗杆传动总功率:
式中 v 为当量冲突角,可依据滑动速度由表12—2 查取。 当 v 时,蜗杆安排能够实
12.6.2 蜗杆传动的光滑 蜗杆传动的光滑办法首要依据滑动速度巨细确认:
12.6.3 蜗杆传动的热平衡核算 在闭式蜗杆传动中,因为蜗杆传动的功率低,发热量大,假如长时刻作业不考虑散热问
题,会使光滑油稀释,影响光滑油的正常作业,使冲突丢失增大,传动功率下降。一同添加剂析 出,密封圈粘着,加快齿面磨损、点蚀和胶合的发生,因此有必要考虑闭式蜗杆传动的散热问题。 热平衡验算首要是单位时刻内的发热量等于单位时刻内的散热量,一般箱体内的温度不超越 75°C~85°C。闭式传动中的热平衡条件:
若油温过高,达不到热平衡的条件,可采纳下列办法: 添加散热片、油池内设备冷却水管、蜗杆轴端装设电扇、循环供油光滑。
1.本章底子要求 (1)了解带传动的特色及运用场合; (2)把握带传动弹性滑动特性; (3)把握带传动的受力剖析和运动剖析; (4)了解带传动的规划办法及各项参数的挑选
上一篇:机械规划入门常识:机械规划高手从这儿起步
下一篇:机械设计视频教程
2024-February-04
2024-February-04
2024-February-04
2024-February-04
2024-February-04
2024-February-04