機械傳動習(xí)題討論課展示

機械傳動習(xí)題討論課汽12沈萍2011010743汽12李也2011010727一、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。1.帶傳動、齒輪傳動、鏈傳動合理的傳動順序為：帶傳動、齒輪傳動、鏈傳動。其傳動簡圖如下。設(shè)計成該傳動順序的理由如下：一般將動載小、傳動平穩(wěn)的機構(gòu)安排在高速級，帶傳動能緩沖減震，且過載時易打滑，可防止后續(xù)傳動機構(gòu)中其他零件損壞；高速級轉(zhuǎn)速較高，傳遞的扭矩較小，因此可以減小帶傳動裝置的尺寸。故將帶傳動放置在第一級。鏈傳動沖擊震動較大，運轉(zhuǎn)不均勻，一般宜安排在中低級，故將鏈傳動放置在最后一級。齒輪傳動可以放置在第二級。2.帶傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動合理的傳動順序為：蝸桿傳動、帶傳動、齒輪傳動其傳動簡圖如下。設(shè)計成該傳動順序的理由如下：蝸桿蝸輪機構(gòu)在較高轉(zhuǎn)速下具有較高效率，通常應(yīng)安排在高速級，以使其齒面有較高的相對滑動速度，易于形成潤滑油膜而提高傳動效率；且高速級轉(zhuǎn)速較高，傳遞的扭矩較小，因此可以減小蝸輪的尺寸，故蝸桿傳動放置在第一級。一般將動載小、傳動平穩(wěn)的機構(gòu)安排在高速級，帶傳動能緩沖減震，且過載時易打滑，可防止后續(xù)傳動機構(gòu)中其他零件損壞。故將帶傳動放置在蝸桿傳動之后，為第二級。齒輪傳動可以放置在最后一級。3.總結(jié)一下，機械傳動方案設(shè)計需要考慮哪些因素？并舉一個應(yīng)用實例。

機械傳動的設(shè)計一般都是在給定輸入或輸出功率、轉(zhuǎn)速，或者給定工作功率及總傳動比條件下進行的。此時，要考慮選用何種傳動方式來滿足工作要求，即傳動方案設(shè)計時要考慮輸入與輸出軸的布置方式、運動形式的變化等傳動形式的因素。除此以外，機械傳動方案設(shè)計還需要考慮傳動效率、外形尺寸、變速器質(zhì)量、工作壽命、可靠性、結(jié)構(gòu)工藝性及維護性能等因素。如右圖所示，是熱處理車間中起吊工件進行淬火用的雙電動機驅(qū)動多速提升系統(tǒng)的方案簡圖。通過雙電動機驅(qū)動齒輪減速裝置后，封閉差動輪系，由系桿輸出運動，再經(jīng)一級齒輪減速帶動卷筒轉(zhuǎn)動。為了滿足工作要求，即升降速度差別大、速度擋要求多、傳動精確，需要采取行星齒輪機構(gòu)進行傳動。同時，方案設(shè)計時也在此基礎(chǔ)上考慮了其他要求。二、已知電動機功率P=5.5kW，轉(zhuǎn)速n1=1440r/min,傳動比i=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。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。第四種設(shè)計結(jié)果不合理，表中實際中心距為873，比第五種方案的實際中心距大。帶輪直徑越大、帶長越長，實際中心距應(yīng)越大。用CAD輔助軟件或用公式重新計算，得實際中心距為：6002）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？a.隨著小輪直徑增加，中心距增大，V帶長度增大分析：中心距不能過大也不能過小

中心距大可以增加小輪包角，過大會增加傳動鏈尺寸并造成帶的波動。初選中心距時按照0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)，本題中初選a0=dd1+dd2，因此隨小輪直徑增加，中心距增大，相應(yīng)的L0也增大。b.隨著小輪直徑增加，小輪包角先增大后減小，基本保持不變。

三、試推導(dǎo)：蝸輪主動時，蝸桿傳動的效率計算公式。1-蝸桿2-渦輪推導(dǎo)：

代入，得

四．螺旋傳動——壓力機設(shè)計討論1）螺旋壓力機的螺旋傳動選用何種形狀的螺紋？為什么？2）起重（或承重）螺旋和螺母的失效形式有哪些？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)力值如何確定？4）根據(jù)螺旋和螺母的主要失效形式，應(yīng)該進行哪些計算？5）一般螺旋的旋合圈數(shù)Z10，為什么？6）螺旋傳動中的高徑比如何選??？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？8）你設(shè)計的螺旋傳動效率是多少？9）螺旋壓力機結(jié)構(gòu)中還有哪些零件的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)需要進行強度或剛度計算（或校核）？請舉出2例。1）螺旋壓力機的螺旋傳動選用何種形狀的螺紋？為什么？螺旋壓力機的螺旋傳動選用梯形螺紋。梯形螺紋的牙形角α=30°。三角形螺紋強度不夠，主要用于連接和調(diào)整。矩形、梯形和鋸齒形螺紋主要用來傳力或傳遞運動。螺旋壓力機要求螺紋的力學(xué)特性好。相對于另外兩種螺紋，梯形螺紋因為兩側(cè)都有角度，對中性較好，強度也較高。2）起重（或承重）螺旋和螺母的失效形式有哪些？由于螺旋副之間存在較大的相對滑動速度，因此磨損是滑動螺旋的主要形式。但是，對以人力為動力源的螺旋壓力機來說，螺旋副間相對滑動速度并不大，而螺桿和螺母承受較大的壓力，因此，對于其中螺旋和螺母來說，強度失效也不容忽略。另外，該螺桿屬于長徑比較大的受壓螺桿，可能會出現(xiàn)失穩(wěn)。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)力值如何確定？考慮到螺旋和螺母更有可能出現(xiàn)的是強度失效，且該滑動螺旋副為重載（要求最大壓力為20kN），故應(yīng)選擇強度較高的材料。根據(jù)課本表2-38，最后選用螺桿材料為經(jīng)過滲碳淬火的20CrMnTi，螺母材料為ZCuAl10Fe3。20CrMnTi是合金結(jié)構(gòu)鋼，查《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》可知，其屈服強度為σs

=850MPa，根據(jù)課本表2-40及其注解，壓力機載荷穩(wěn)定，許用應(yīng)力取為[σ]=σs/3=283MPa。根據(jù)課本表2-40及其注解，壓力機載荷穩(wěn)定，螺母材料ZCuAl10Fe3（屬于青銅類）的許用應(yīng)力取為許用彎曲應(yīng)力[σb]=60MPa，許用剪應(yīng)力[τ]=40MPa。4）根據(jù)螺旋和螺母的主要失效形式，應(yīng)該進行哪些計算？耐磨性計算根據(jù)課本表2-39及其注解，對于淬火鋼-青銅的螺桿-螺母

材料，由于壓力機采取整體螺母，高徑比φ=1.2～2.5，許

用壓力值可提高20%，許用壓力[p]取為12～15.6MPa，

摩擦系數(shù)f在起動過程中為0.08，在運轉(zhuǎn)過程中為0.06。強度計算

螺桿強度

螺母螺紋牙強度受壓螺桿的穩(wěn)定性計算5）一般螺旋的旋合圈數(shù)Z10，為什么？因為旋合各圈受力不均，如果圈數(shù)過多，會導(dǎo)致部分圈實際沒有受力，受力圈數(shù)不超過10圈，因此只需要使Z10。6）螺旋傳動中的高徑比如何選??？壓力機采取整體螺母，高徑比φ=1.2～2.5。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？該壓力機的螺旋傳動需要自鎖，因為壓力機的載荷大，需要滿足松手后裝置可以自鎖的條件，否則可能傷害到使用者。自鎖性能驗核公式為：=4.735°8）你設(shè)計的螺旋傳動