機械設計最后一節(jié)課學習教案

1、會計學1機械設計最后機械設計最后(zuhu)一節(jié)課一節(jié)課第一頁，共62頁。第1頁/共62頁第二頁，共62頁。第2頁/共62頁第三頁，共62頁。第3頁/共62頁第四頁，共62頁。第4頁/共62頁第五頁，共62頁。第5頁/共62頁第六頁，共62頁。第6頁/共62頁第七頁，共62頁。問答題。問答題。第7頁/共62頁第八頁，共62頁。0n1）（）（4分）圖示是包角為分）圖示是包角為180液體液體(yt)動壓動壓徑向滑動軸承的靜止狀態(tài)，試繪圖表達該軸承徑向滑動軸承的靜止狀態(tài)，試繪圖表達該軸承形成液體形成液體(yt)動壓潤滑的過程。當形成液體動壓潤滑的過程。當形成液體(yt)動壓潤滑時，畫出液體動壓潤滑時

2、，畫出液體(yt)動壓油膜承動壓油膜承載區(qū)的壓力曲線，并標出最小油膜厚度和最大載區(qū)的壓力曲線，并標出最小油膜厚度和最大壓力的位置。壓力的位置。例例1（08）每小題）每小題4分分第8頁/共62頁第九頁，共62頁。第9頁/共62頁第十頁，共62頁。2）在確定齒輪傳動計算載荷時，引入了載荷系數，）在確定齒輪傳動計算載荷時，引入了載荷系數，試述載荷系數由幾部分試述載荷系數由幾部分(b fen)組成，它們主要都是組成，它們主要都是為了考慮哪些因素？為了考慮哪些因素？2 答案：載荷系數由答案：載荷系數由4部分組成，分別為使用系數部分組成，分別為使用系數KA，動載系數動載系數K，齒向載荷分布系數，齒向載荷分

3、布系數K和齒間載荷分配和齒間載荷分配系數系數K。使用系數使用系數KA主要考慮原動機、工作機性能、載荷特性等主要考慮原動機、工作機性能、載荷特性等齒輪外部因素對齒輪傳動的影響。齒輪外部因素對齒輪傳動的影響。動載系數動載系數K考慮制造精度，運轉速度等齒輪內部因素引考慮制造精度，運轉速度等齒輪內部因素引起起(ynq)的附加動載荷對齒輪傳動的影響。的附加動載荷對齒輪傳動的影響。齒向載荷分布系數齒向載荷分布系數K考慮沿齒寬方向載荷分布不均勻對考慮沿齒寬方向載荷分布不均勻對輪齒應力的影響。輪齒應力的影響。齒間載荷分配系數齒間載荷分配系數K考慮同時嚙合的各對齒間載荷分配考慮同時嚙合的各對齒間載荷分配不均勻對

4、輪齒應力的影響。不均勻對輪齒應力的影響。第10頁/共62頁第十一頁，共62頁。)(60106PfCfnLpth32112PP第11頁/共62頁第十二頁，共62頁。4）點蝕和膠合）點蝕和膠合(jioh)是齒輪傳動的兩種常見的失效形是齒輪傳動的兩種常見的失效形式，試述它們的主要區(qū)別。潤滑良好的閉式軟齒面齒輪傳式，試述它們的主要區(qū)別。潤滑良好的閉式軟齒面齒輪傳動的失效形式和設計準則是什么？動的失效形式和設計準則是什么？第12頁/共62頁第十三頁，共62頁。驗算驗算v值。值。5）在非液體摩擦滑動軸承）在非液體摩擦滑動軸承(hu dn zhu chn)設計計算中，不僅要驗算設計計算中，不僅要驗算p和和p

5、v值，值，有時還必須驗算有時還必須驗算v值，試述驗算值，試述驗算v值的目的？值的目的？第13頁/共62頁第十四頁，共62頁。例例2（07）第14頁/共62頁第十五頁，共62頁。5）一對直齒圓柱齒輪，已知模數）一對直齒圓柱齒輪，已知模數m=3mm，齒數，齒數Z1=21，Z2=63，兩齒輪材料和熱處理方法相同，按無限壽命，兩齒輪材料和熱處理方法相同，按無限壽命考慮，哪個齒輪的抗彎強度高？為什么？兩個齒輪的考慮，哪個齒輪的抗彎強度高？為什么？兩個齒輪的抗接觸抗接觸(jich)強度如何？為什么？強度如何？為什么？1）試述齒根彎曲疲勞強度計算的力學模型是如何建立）試述齒根彎曲疲勞強度計算的力學模型是如何

6、建立的？其強度計算采用的是什么公式？其危險截面是如的？其強度計算采用的是什么公式？其危險截面是如何確定的？何確定的？2）滾動軸承部件的軸向固定方式）滾動軸承部件的軸向固定方式(fngsh)有哪幾種？有哪幾種？各自適用于何種場合？各自適用于何種場合？3）試列出驗算非液體摩擦徑向滑動軸承工作能力的計）試列出驗算非液體摩擦徑向滑動軸承工作能力的計算公式。設作用在軸頸上的徑向載荷算公式。設作用在軸頸上的徑向載荷Fr(N)，軸徑直徑，軸徑直徑為為d(mm)，軸承長度為，軸承長度為L（mm），軸的轉速為），軸的轉速為n(r/min)。第15頁/共62頁第十六頁，共62頁。4）在帶傳動的簡圖中畫）在帶傳動的

7、簡圖中畫出應力分布圖，注明出應力分布圖，注明(zh mn)應力名稱（請將圖應力名稱（請將圖畫在答題紙上）。畫在答題紙上）。第16頁/共62頁第十七頁，共62頁。1、一個普通的三級減速傳動裝置，其中、一個普通的三級減速傳動裝置，其中(qzhng)有斜齒圓柱齒輪傳動、直齒圓柱齒輪傳動和普通有斜齒圓柱齒輪傳動、直齒圓柱齒輪傳動和普通V帶傳動，請按高速帶傳動，請按高速-低速排列其順序，并簡述其理低速排列其順序，并簡述其理由。由。2、請說明驗算非液體摩擦滑動軸承、請說明驗算非液體摩擦滑動軸承p值、值、pv值的值的目的。目的。3、帶傳動中產生彈性滑動的原因是什么？它對傳、帶傳動中產生彈性滑動的原因是什么？

8、它對傳動有什么影響？能否避免？動有什么影響？能否避免？4、寫出一維流體動壓基本方程，并說明形成流體、寫出一維流體動壓基本方程，并說明形成流體動壓所必須具備的三個條件。動壓所必須具備的三個條件。5、簡述齒輪傳動的設計準則。、簡述齒輪傳動的設計準則。例例4（05）每小題）每小題4分分第17頁/共62頁第十八頁，共62頁。1、軟齒面閉式齒輪傳動中，最主要的失效形式是什么？通常首先、軟齒面閉式齒輪傳動中，最主要的失效形式是什么？通常首先出現在齒廓的什么位置？為什么？出現在齒廓的什么位置？為什么？2、以滑輪軸為例，繪簡圖說明，當提升重量不變時，固定心軸和、以滑輪軸為例，繪簡圖說明，當提升重量不變時，固定

9、心軸和轉動心軸哪一種具有更長的使用壽命？轉動心軸哪一種具有更長的使用壽命？3、什么是滾動軸承的基本額定動負荷？、什么是滾動軸承的基本額定動負荷？4、對于長期受大載荷而且徑向載荷方向、對于長期受大載荷而且徑向載荷方向(fngxing)一定的滾動一定的滾動軸承而言，外圈與軸承座孔的配合選擇應該是外圈相對于軸承座軸承而言，外圈與軸承座孔的配合選擇應該是外圈相對于軸承座能作極緩慢轉動的過渡配合，這是為什么？能作極緩慢轉動的過渡配合，這是為什么？例例5（04） （每小題（每小題5分，共分，共20分）分）第18頁/共62頁第十九頁，共62頁。1、按防松原理螺紋防松的方法可分幾類？每一類、按防松原理螺紋防松

10、的方法可分幾類？每一類(y li)各舉兩個具體的防松方法。（各舉兩個具體的防松方法。（6分）分）2、普通平鍵的工作面是哪個面？普通平鍵聯(lián)接的失、普通平鍵的工作面是哪個面？普通平鍵聯(lián)接的失效形式有哪些？平鍵的效形式有哪些？平鍵的bh 如何確定？（如何確定？（3分）分）例例6（03）3、在非液體摩擦滑動軸承、在非液體摩擦滑動軸承(hu dn zhu chn)計算中，為什么要限制軸承的壓強計算中，為什么要限制軸承的壓強p 和和pv值？（值？（4分）分）第19頁/共62頁第二十頁，共62頁。4、試述形成動壓油膜的基本條件是什么？（、試述形成動壓油膜的基本條件是什么？（4分）分）5、試分析齒輪傳動中，齒

11、面疲勞點蝕失效產、試分析齒輪傳動中，齒面疲勞點蝕失效產生的原因，并說明疲勞點蝕首先出現生的原因，并說明疲勞點蝕首先出現(chxin)的部位及影響齒面抗點蝕能力的主的部位及影響齒面抗點蝕能力的主要因素。（要因素。（5分）分）22)( TMMe6、軸的當量、軸的當量(dngling)彎彎矩公式矩公式中系數中系數(xsh)的含義是什么？如何取值？（的含義是什么？如何取值？（4分）分）第20頁/共62頁第二十一頁，共62頁。例例7（02）1、平鍵聯(lián)接與楔鍵聯(lián)接的工作原理有何不同？、平鍵聯(lián)接與楔鍵聯(lián)接的工作原理有何不同？2、相同的條件為什么、相同的條件為什么V帶比平帶傳動能力大？帶比平帶傳動能力大？3、

12、為提高、為提高(t go)圓柱齒輪的抗彎曲疲勞的能力圓柱齒輪的抗彎曲疲勞的能力，可采取那些措施？，可采取那些措施？4、非液體摩擦滑動軸承計算中，驗算、非液體摩擦滑動軸承計算中，驗算P值、值、PV值值的目的是什么？的目的是什么？5、寫出一維流體動壓基本方程，并分析形成流體、寫出一維流體動壓基本方程，并分析形成流體動壓所必須具備的三個條件？動壓所必須具備的三個條件？6、引起帶的彈性滑動和打滑的原因是什么？各對、引起帶的彈性滑動和打滑的原因是什么？各對傳動有什么影響？傳動有什么影響？7、寫出齒輪傳動的設計準則。、寫出齒輪傳動的設計準則。第21頁/共62頁第二十二頁，共62頁。例例8（01）1、寫出螺

13、旋傳動的自鎖條件、寫出螺旋傳動的自鎖條件(tiojin)，并，并分析影響自鎖性能的因素。分析影響自鎖性能的因素。6分分2、寫出齒輪傳動中許用接觸應力計算式，、寫出齒輪傳動中許用接觸應力計算式，并分析其主要影響因素。并分析其主要影響因素。6分分第22頁/共62頁第二十三頁，共62頁。例例9（00）1）有一支架用）有一支架用4個普通個普通(ptng)螺栓固連與底座螺栓固連與底座上，如圖所示，試述確定上，如圖所示，試述確定該螺栓組連接的預緊力該螺栓組連接的預緊力F 時應考慮哪些問題。時應考慮哪些問題。6分分答案：答案：1）拉力）拉力(ll)的影響，螺栓要有足夠的強度；的影響，螺栓要有足夠的強度；2）

14、橫向力的影響，結合面不能滑移；）橫向力的影響，結合面不能滑移；3）傾翻力矩的）傾翻力矩的影響，左右結合面不能出現壓潰和離縫。影響，左右結合面不能出現壓潰和離縫。第23頁/共62頁第二十四頁，共62頁。提高齒輪的制造提高齒輪的制造(zhzo)精度和安裝精度；提高支撐系統(tǒng)的精度和安裝精度；提高支撐系統(tǒng)的剛度，包括軸、軸承、基座；合理選擇齒寬系數，恰當布置剛度，包括軸、軸承、基座；合理選擇齒寬系數，恰當布置齒輪在軸上的位置；采用軟齒面；對于硬齒面齒輪，可做成齒輪在軸上的位置；采用軟齒面；對于硬齒面齒輪，可做成鼓形齒等。鼓形齒等。2）試述在齒輪傳動）試述在齒輪傳動(chundng)中，減小齒向載荷中，

15、減小齒向載荷分布系數分布系數K的措施。的措施。6分分第24頁/共62頁第二十五頁，共62頁。3）欲設計一對標準直齒圓柱齒輪傳動）欲設計一對標準直齒圓柱齒輪傳動(chundng)，有兩種方案，各參數如下表所示，試分析這兩種，有兩種方案，各參數如下表所示，試分析這兩種方案對齒面接觸疲勞強度、齒根彎曲疲勞強度、抗方案對齒面接觸疲勞強度、齒根彎曲疲勞強度、抗膠合能力和成本等方面的影響。膠合能力和成本等方面的影響。8分分方案方案模數模數m/mm 壓力角壓力角Z1Z2齒寬齒寬b/mmI4202040 80II2204080 80答案：答案：1）從接觸疲勞強度）從接觸疲勞強度(qingd)公式看，公式看，2

16、個方案的參數不個方案的參數不影響接觸強度影響接觸強度(qingd)；2）方案）方案2齒數多，重合度大，傳動平齒數多，重合度大，傳動平穩(wěn)性好；穩(wěn)性好；3）在中心距不變時，方案）在中心距不變時，方案2的齒數增加，使模數下降，的齒數增加，使模數下降，齒高減小，加工成本降低；齒高減小，加工成本降低；4）方案）方案2齒高降低，會使滑動速度降齒高降低，會使滑動速度降低，減小膠合失效的可能性；低，減小膠合失效的可能性；5）從彎曲疲勞強度）從彎曲疲勞強度(qingd)看，看，方案方案2的模數變小，導致齒厚減薄，輪齒抗彎曲能力下降。的模數變小，導致齒厚減薄，輪齒抗彎曲能力下降。第25頁/共62頁第二十六頁，共6

17、2頁。例例10（99）1、由一雙速電動機驅動、由一雙速電動機驅動V帶傳動，若電機帶傳動，若電機輸出功率不變，則輸出功率不變，則V帶傳動應按哪種轉速設帶傳動應按哪種轉速設計，為什么？按低速設計。計，為什么？按低速設計。2、有一種由、有一種由V帶傳動，鏈傳動和齒輪傳動帶傳動，鏈傳動和齒輪傳動組成的減速傳動裝置，試合理布置其傳動順組成的減速傳動裝置，試合理布置其傳動順序，并說明其原因。序，并說明其原因。3、在軟齒面閉式齒輪傳動設計中，如何選、在軟齒面閉式齒輪傳動設計中，如何選擇模數擇模數m（mn）及小齒輪齒數）及小齒輪齒數z1？為什么？為什么？4、設計液體動壓潤滑滑動軸承時，為保證、設計液體動壓潤滑

18、滑動軸承時，為保證(bozhng)軸承正常工作，應滿足哪些條軸承正常工作，應滿足哪些條件？件？ 第26頁/共62頁第二十七頁，共62頁。5）一對直齒圓柱齒輪，已知模數）一對直齒圓柱齒輪，已知模數m=3mm，齒數，齒數Z1=21，Z2=63，兩齒輪材料和熱處理方法相同，兩齒輪材料和熱處理方法相同(xin tn)，按無限壽命考慮，哪個齒輪的抗彎強，按無限壽命考慮，哪個齒輪的抗彎強度高？為什么？兩個齒輪的抗接觸強度如何？為什度高？為什么？兩個齒輪的抗接觸強度如何？為什么？么？第27頁/共62頁第二十八頁，共62頁。第28頁/共62頁第二十九頁，共62頁。1、一個普通的三級減速傳動裝置，其中、一個普通

19、的三級減速傳動裝置，其中有斜齒圓柱齒輪傳動、直齒圓柱齒輪傳動有斜齒圓柱齒輪傳動、直齒圓柱齒輪傳動和普通和普通V帶傳動，試按高速帶傳動，試按高速低速排列其低速排列其布置順序，并簡述布置順序，并簡述(jin sh)理由。理由。2、邊界摩擦與干摩擦有何區(qū)別？、邊界摩擦與干摩擦有何區(qū)別？ 第29頁/共62頁第三十頁，共62頁。第30頁/共62頁第三十一頁，共62頁。第31頁/共62頁第三十二頁，共62頁。防松的目的是什么？常用的防防松的目的是什么？常用的防松方法和控制預緊力的辦法有松方法和控制預緊力的辦法有幾種幾種.第32頁/共62頁第三十三頁，共62頁。第33頁/共62頁第三十四頁，共62頁。12）

20、導向平鍵的使用場合，失效）導向平鍵的使用場合，失效形式？形式？22()vMMT第34頁/共62頁第三十五頁，共62頁。第35頁/共62頁第三十六頁，共62頁。第36頁/共62頁第三十七頁，共62頁。第37頁/共62頁第三十八頁，共62頁。第38頁/共62頁第三十九頁，共62頁。第39頁/共62頁第四十頁，共62頁。施施(cush)。第40頁/共62頁第四十一頁，共62頁。第41頁/共62頁第四十二頁，共62頁。第42頁/共62頁第四十三頁，共62頁。第43頁/共62頁第四十四頁，共62頁。答案答案(d n)：小，相等。：小，相等。4）一對）一對(y du)鑄鐵齒輪和一對鑄鐵齒輪和一對(y du

21、)鋼制齒輪，鋼制齒輪，若幾何參數和載荷相同，則鑄鐵齒輪的齒面接觸應若幾何參數和載荷相同，則鑄鐵齒輪的齒面接觸應力比鋼制齒輪的齒面接觸應力力比鋼制齒輪的齒面接觸應力 ，而鑄鐵，而鑄鐵齒輪的齒根彎曲應力與鋼制齒輪的齒根彎曲應力齒輪的齒根彎曲應力與鋼制齒輪的齒根彎曲應力 。第44頁/共62頁第四十五頁，共62頁。第45頁/共62頁第四十六頁，共62頁。9. 在齒輪傳動設計中，一對在齒輪傳動設計中，一對(y du)齒輪的齒面接觸應力是齒輪的齒面接觸應力是 ；它們的齒根彎曲應力是它們的齒根彎曲應力是 。（填。（填“相同的相同的”、“不同的不同的”或或“不不確定的確定的”）10. 帶傳動的最大應力帶傳動的

22、最大應力max發(fā)生在發(fā)生在 ，其值近似表達為，其值近似表達為 ，在設計中，應滿足的疲勞強度條件是，在設計中，應滿足的疲勞強度條件是 。11.用于連接的普通螺紋牙型是用于連接的普通螺紋牙型是 ，傳動效率最高的螺紋牙型是，傳動效率最高的螺紋牙型是 。12. 從滾動軸承的代號從滾動軸承的代號30310/P4，可以判斷其類型是，可以判斷其類型是 軸承，其軸承，其內徑為內徑為 mm，其精度等級為，其精度等級為 級。級。13. 粘度反映了潤滑油在外力作用下抵抗剪切變形的能力，也是液粘度反映了潤滑油在外力作用下抵抗剪切變形的能力，也是液體體 大小的標志。它通常與大小的標志。它通常與 和和 有關。有關。第46

23、頁/共62頁第四十七頁，共62頁。14. 在進行轉軸的疲勞強度計算時，彎曲應力應按在進行轉軸的疲勞強度計算時，彎曲應力應按 循環(huán)應力來考慮，而扭剪應力通?？砂囱h(huán)應力來考慮，而扭剪應力通常可按 循環(huán)應循環(huán)應力處理。力處理。15. 減小應力幅是提高螺紋連接減小應力幅是提高螺紋連接(linji)疲勞強度的有效疲勞強度的有效措施，通常是增大措施，通常是增大 的剛度，或減小的剛度，或減小 的剛的剛度。度。16. 有一單個緊螺栓連接有一單個緊螺栓連接(linji)，已知預緊，已知預緊F=1200N，軸向工作拉力，軸向工作拉力F=1000N，螺栓剛度，螺栓剛度Cb=200N/um，被連接件剛度，被連接件剛

24、度(n d)Cm=800N/um，則螺栓所受的總拉力，則螺栓所受的總拉力F0= N，為使結合面不出，為使結合面不出現縫隙，該連接現縫隙，該連接(linji)的軸向工作拉力的最大值的軸向工作拉力的最大值Fmax= N。第47頁/共62頁第四十八頁，共62頁。第48頁/共62頁第四十九頁，共62頁。第49頁/共62頁第五十頁，共62頁。第50頁/共62頁第五十一頁，共62頁。 1.雙頭螺柱連接和螺釘連接均用于被連接件較厚而不雙頭螺柱連接和螺釘連接均用于被連接件較厚而不宜鉆通孔的場合，其中雙頭螺柱連接用于宜鉆通孔的場合，其中雙頭螺柱連接用于 的場合；的場合；而螺釘連接則用于而螺釘連接則用于 的場合。

25、的場合。 答案：經常拆卸；不經常拆卸答案：經常拆卸；不經常拆卸 2. 在短圓柱滾子軸承，推力球軸承，圓錐滾子軸承，在短圓柱滾子軸承，推力球軸承，圓錐滾子軸承，調心滾子軸承和深溝球軸承調心滾子軸承和深溝球軸承5類軸承中，類軸承中， 能很好地承能很好地承受徑向載荷與軸向載荷的聯(lián)合作用；而受徑向載荷與軸向載荷的聯(lián)合作用；而 則具有良好則具有良好的調心作用。的調心作用。 答案：圓錐滾子軸承；調心滾子軸承答案：圓錐滾子軸承；調心滾子軸承 3.多級齒輪傳動減速器中傳遞的功率是一定的，但由多級齒輪傳動減速器中傳遞的功率是一定的，但由于低速級軸的轉速于低速級軸的轉速 而使得而使得(sh de)該軸傳遞的扭矩該

26、軸傳遞的扭矩 ，所以低速級軸的直徑要比高速級軸的直徑粗得多。，所以低速級軸的直徑要比高速級軸的直徑粗得多。 答案：答案： 低，大低，大09年第51頁/共62頁第五十二頁，共62頁。 4.圓柱蝸桿傳動中，當蝸桿主動時，蝸桿的頭數z越多，其傳動嚙合效率 ；蝸桿傳動的自鎖條件為 ，蝸桿的頭數越小，越容易 。 答案：越高；自鎖 5.帶傳動采用(ciyng)張緊輪的目的是 。 答案 調節(jié)帶的初拉力 6.圓柱形拉一壓螺旋彈簧，若載荷，中徑和彈簧材料均不變，把簧絲直徑和工作圈數都增大到2倍，則其變形約為 。 答案：原來的1/8第52頁/共62頁第五十三頁，共62頁。（10分）錐齒輪分）錐齒輪蝸桿傳動重物提升

27、機構如圖所示。已知蝸桿傳動重物提升機構如圖所示。已知：電動機軸轉動方向和重物：電動機軸轉動方向和重物Q的運動的運動(yndng)方向如圖。方向如圖。試求：試求：（1） 在圖中標出蝸桿螺旋線的方向，使電機軸轉向和重在圖中標出蝸桿螺旋線的方向，使電機軸轉向和重物運動物運動(yndng)方向符合已知條件；方向符合已知條件；（2）在嚙合點處標出圓錐齒輪）在嚙合點處標出圓錐齒輪1、2和蝸桿和蝸桿3及渦輪及渦輪4所受所受各力的方向。各力的方向。例例4第53頁/共62頁第五十四頁，共62頁。 1 1、（、（1515分）分） 如圖所示為斜齒輪、圓錐齒輪、蝸桿傳動如圖所示為斜齒輪、圓錐齒輪、蝸桿傳動機機 構，試回答問題：構，試回答問題： （1 1）合理確定斜齒輪）合理確定斜齒輪1 1、2 2和蝸桿和蝸桿5 5、蝸桿、蝸桿6 6的螺旋的螺旋(luxun)(luxun)方向方向 （2 2）畫出斜齒輪）畫出斜齒輪2 2、蝸輪、蝸輪6 6的受力情況的受力情況例例01 （09年）年）第54頁/共62頁第五十五頁，共62頁。 2、(15分分) 有一非液體潤滑的向心滑動軸承，寬徑比有一非液體潤滑的向心滑動軸承，寬徑比B/d=1，軸頸直徑，軸頸直徑d=80 mm, 已知軸承材料的許用值為已知軸承