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1、安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 机机 械械 设设 计计教师：陈教师：陈 丰丰邮箱：邮箱：fengchen_fengchen_http:/ 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 2013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、填空题（一、填空题（20分）：每空分）：每空1分共计分共计20分分二、选择题（二、选择题（20分）：每题分）：每题2分共计分共计20分分三、简答题（三、简答题（20分）：分）：4小题共计小题共计20分分 四、计算分析题（四、计算分析题（25分）：分）：2大题共计大题共计25分分五、结构改错题（五
2、、结构改错题（15分）：分）：1小题小题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 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；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、什么叫机械零部件的失效？、什么叫机械零
3、部件的失效？安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 知识回顾和问题知识回顾和问题知识回顾知识回顾: :如图如图 AB曲线上的点曲线上的点对应着不同应力循对应着不同应力循环特性环特性下的材料疲下的材料疲劳极限劳极限安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 知识回顾和问题知识回顾和问题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3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63、摩擦、磨损及润滑相关知识，特别讨论了其在汽车上的、摩擦、磨损及润滑相关知识，特别讨论了其在汽车上的应用。应
4、用。求出危险截面的求出危险截面的max和和min2安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 知识回顾和问题知识回顾和问题问题问题: :1、影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？、影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？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？3、 摩擦、磨损和润滑的定义是什么？摩擦、磨损和润滑的定义是什么？4、论述汽车中的摩擦、磨损现象，如何减少摩擦磨损？、论述汽车中的摩擦、磨损现象，如何减少摩擦磨损？5、奇思妙想：奇思妙想：公共汽车经常要进行刹车，如何把刹车损公共汽车经常要进行刹车，如何把刹车损失的能量收集
5、起来，转化成动力？失的能量收集起来，转化成动力？安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 知识回顾和问题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、松螺栓连接；、单个螺栓连接的强度计算：失效形式、松螺栓连接；2 2、螺纹连接的预紧与放松；、螺纹连接的预紧与放松；3 3、螺纹连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？如何选用？、按照牙型，螺纹可以分为哪些类型？如何选用？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
6、紧的目的是什么？如何进行防松？、螺纹连接预紧的目的是什么？如何进行防松？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？安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 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
7、强度的措施（主要四个方面） ；4 4、螺旋传动的特点、分类与应用；滑动螺旋传动的设计。、螺旋传动的特点、分类与应用；滑动螺旋传动的设计。F0F2F15 5、预紧力、预紧力F F0 0=? =? 总载荷总载荷F F2 2=?=?FF1F2FKFfFKFFFFFFFCc)1 ( 1000212又安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 工程实际应用难题：工程实际应用难题： 奇瑞汽车发动机缸盖生产线某装配工位，该工位奇瑞汽车发动机缸盖生产线某装配工位，该工位采用的螺栓规格为采用的螺栓规格为M8M8，强度等级，强度等级9.89.8，原来表面采取，原来表面采取发黑处理发黑处理，后来为提
8、高抗腐蚀能力改成，后来为提高抗腐蚀能力改成表面镀锌表面镀锌，并并换了一家供货厂换了一家供货厂，但在装配工艺完全不变的情况，但在装配工艺完全不变的情况下，发生了下线总成中有少量的螺栓出现断裂的现下，发生了下线总成中有少量的螺栓出现断裂的现象。断裂原因何在？象。断裂原因何在？ 如何解决？如何解决？知识回顾和问题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 指标指标螺栓螺栓抗拉强度抗拉强度( (MpaMpa) ) 硬硬 度度(HV)(HV)金相组织金相组织断口断口分析分析发黑螺栓发黑螺栓1028 1028 10631063HV339 HV339 345345回火马氏体回火
9、马氏体韧性韧性断裂断裂镀锌螺栓镀锌螺栓1010 1010 1096 1096 HV339 HV339 341 341 回火马氏体回火马氏体韧性韧性断裂断裂性能分析表：性能分析表：强度等级：强度等级：性能等级分为：性能等级分为：3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等等10个等级，个等级，8.8级以上为高强度等级螺栓。级以上为高强度等级螺栓。9.8级级:抗拉抗拉强度强度900MPa，屈强比，屈强比0.8，屈服强度，屈服强度9000.8=720MPa知识回顾和问题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 知识回顾和问题知识回顾和问
10、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、花键连接、无键连接和销连接、花键连接、无键连接和销连接 ；4 4、键连接的失效形式。、键连接的失效形式。安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 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 2、按齿形分，花键分为哪几类？如何选择应用？、按齿形分，花键分为哪几类？如何选择应用？3、普通平键的工作面是什么
11、？、普通平键的工作面是什么？安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 1 1 ）带传动的类型、工作原理、特点、应用及目前汽车传动）带传动的类型、工作原理、特点、应用及目前汽车传动带最新技术进展。带最新技术进展。 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：3 3）带传动的设计步骤与方法是什
12、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别？ 2 2）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？4 4）V V带传动设计的评价指标是什么？带传动设计的评价指标是什么？知识回顾和问题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 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 ：PKPAca 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
13、等工作条件等 带：型号、根数、长度带：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)1( 12 DiD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安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 100060/11 nDV 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
14、，摩擦力离心力太大，带与轮的正压力减小，摩擦力，承载能力，承载能力知识回顾和问题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 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:02122104)()(22aDDDDaLd 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 ： )(2)(7 . 021021DDaDD 20ddLLaa 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:
15、3 .57180121aDD )90(1201 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： KKKPPPZLca )(00 安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 求带作用于轴的压力求带作用于轴的压力Q 2sin210 ZFQ 确定带的初拉力确定带的初拉力F0（单根带）单根带） 20)5 . 2(500VqKKVZPFca q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安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 评价评价1 ZVFQF0a小小241020小小适当适当120知识回
16、顾和问题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 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
17、有哪些影响参数？Fnc= K Fn KKKKKvA 载荷系数：载荷系数： FdsaFaFZmYYYKT22131 知识回顾和问题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 1 1、直齿圆柱齿轮传动的强度计算：轮齿的受力分析，齿根、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。弯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 1、齿向载荷分布系数
18、、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？2、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的设计公式中相关参数如何取？取？K K、Z Z1 1、d d、Y YFaFaY YSaSa/ F F123 3、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安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 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
19、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轮的主要失效形式齿轮的主要失效形式齿轮失效案例：齿轮失效案例：高速双面印刷机中一过桥斜齿轮，材高速双面印刷机中一过桥斜齿轮，材质系质系40Cr钢，经热处理。工作转速钢，经热处理。工作转速为为10000rpm。在运行中发生失效，。在运行中发生失效，组件窜出，部分齿小块折裂。经化学组件窜出，部分齿小块折裂。经化
20、学分析，材质符合分析，材质符合40Cr钢的技术条件。钢的技术条件。知识回顾和问题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 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安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程
21、学院机械工程学院 3 3、齿轮传动的载荷计算；、齿轮传动的载荷计算； KKKKKvA 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安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 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数(3) 齿面硬度越高，越易偏
22、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安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 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；知识回顾和问题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技
23、 大大 学学机械工程学院机械工程学院 321112 HEHdZZZuuKTd 2)2)接触疲劳强度的设计公式：接触疲劳强度的设计公式： 知识回顾和问题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 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； cos/ntrtgFF 径向力：径向
24、力： )208( 圆周力：圆周力：11/2dTFt 轴向力：轴向力： tgFFta tbtntnFFF coscos/coscos/ 法向力：法向力： 知识回顾和问题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 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主要参数及几何尺寸计算、普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算; 3、蜗杆传动变位特点（自学）；、蜗杆传动变位特点（自学）； 4、蜗杆传动的、蜗杆传动的失效形式、设计准则失效形式、设计准则，常用材料及选择原则，常用材料及选择原则，蜗杆传动的蜗杆传动的受力分析受力分析。径向力径向
25、力Fr 指向各自轴线。指向各自轴线。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。21112atFdTF 圆周力圆周力： 22212dTFFta 轴向力：轴向力： tan221trrFFF 径向力：径向力： iTT12 蜗杆主动时：蜗杆主动时： 知识回顾和问题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 3 3、下图所示传动机构，确定各轴的回转方向，蜗轮轮齿的下图所示传动机构，确定各轴的回转方向，蜗轮轮齿的螺旋方向，蜗轮蜗杆所受各力的方向和位置。螺旋方向，蜗轮蜗杆所受各力的方向和位置。 1234右旋蜗杆（右旋
26、蜗杆（主动主动）1 1、确定蜗杆的头数确定蜗杆的头数 zl 和蜗轮的齿数和蜗轮的齿数z2 应考虑哪些因素？应考虑哪些因素？ 2 2、蜗杆传动的失效形式和设计准则是什么？蜗杆传动的失效形式和设计准则是什么？知识回顾和问题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 例题：例题：在图示传动系统中，件在图示传动系统中，件1和和2均为斜齿圆柱齿轮，件均为斜齿圆柱齿轮，件3为蜗杆，件为蜗杆，件4为蜗轮。已知齿轮为蜗轮。已知齿轮1轮齿螺旋线方向为左旋，其转轮齿螺旋线方向为左旋，其转向如图所示，输入轴转速向如图所示，输入轴转速n1=960 r/min，输入功率，输入功率P=3kW
27、，齿，齿轮齿数，轮齿数，Z1=21，Z2 =62，法向模数，法向模数mn=2.5mm，分度圆螺旋角，分度圆螺旋角=8.849725=8.849725，分度圆柱上的法面压力角，分度圆柱上的法面压力角 n n =20。 齿轮 1 齿轮 2 蜗杆 3 蜗轮 4 电动机 A B 请回答下列问题：请回答下列问题：知识回顾和问题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 1）齿轮）齿轮2的轮齿螺旋线方向是的轮齿螺旋线方向是 旋。（旋。（1分）分）2）在图中画出齿轮）在图中画出齿轮1、齿轮、齿轮2在节点在节点A所受的轴向力所受的轴向力Fa1和和Fa2、圆圆周力周力Ft1和和Ft
28、2、径向力、径向力Fr1和和Fr2的方向并计算其大小。（的方向并计算其大小。（6分）分）3）为使在）为使在轴上的齿轮轴上的齿轮2与蜗杆与蜗杆3的轴向力相互抵消一部分，的轴向力相互抵消一部分，蜗杆蜗杆3的螺旋线方向应该是的螺旋线方向应该是 旋，并在图中画出蜗杆的旋向；旋，并在图中画出蜗杆的旋向；在节点在节点B处画出蜗杆处画出蜗杆3所受的轴向力、圆周力和径向力的方向，所受的轴向力、圆周力和径向力的方向，在节点在节点B处画出蜗轮处画出蜗轮4所受的圆周力和径向力的方向，在图中画所受的圆周力和径向力的方向，在图中画出蜗轮出蜗轮4的转动方向。（的转动方向。（8分）分） 知识回顾和问题知识回顾和问题安安 徽
29、徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 211414. 0849725. 8cos20tan123. 1cos/tanrntrFkNFF211175. 0849725. 8tan123. 1tanataFkNFF（1分）分）（1分）分）3）右旋；（）右旋；（1分），画出螺旋线方向分），画出螺旋线方向(1分分)蜗杆蜗杆3和蜗轮和蜗轮4所受个分力方向如图所示，蜗轮所受个分力方向如图所示，蜗轮4的转动方的转动方向如图所示。向如图所示。(6分分)解：解：1）右旋。（）右旋。（1分分）mNnPT.84.2960/29601033112111123. 1215 . 2cos84.2922ttF
30、kNdTF（1分）分）（1分）分）2）知识回顾和问题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 齿轮1 齿轮2 蜗杆3 蜗轮4 电动机 A B Fa1Fa2Fr1Fr2Ft1Ft1Fa3Ft4Fr4Fr3Ft3n4Fa4知识回顾和问题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 342、蜗轮蜗杆轮齿所受各力的方向与大小；蜗轮蜗杆轮齿所受各力的方向与大小； 1、圆柱蜗杆传动的主要参数、圆柱蜗杆传动的主要参数：m、Z1、Z2、d1、q、u、a。径向力径向力Fr 指向各自轴线。指向各自轴线。轴向力轴向力Fa1 蜗杆左蜗杆左(右右)手螺旋定则。
31、手螺旋定则。 圆周力圆周力Ft 主反从同。主反从同。21112atFdTF 圆周力圆周力： 22212dTFFta 轴向力：轴向力： tan221trrFFF 径向力：径向力： iTT12 蜗杆主动时：蜗杆主动时： 知识回顾和问题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 353 3、圆柱蜗杆传动的强度计算：、圆柱蜗杆传动的强度计算：蜗轮齿面接触疲劳强度和轮齿弯蜗轮齿面接触疲劳强度和轮齿弯曲疲劳强度计算，曲疲劳强度计算， 蜗杆刚度计算蜗杆刚度计算 4 4、闭式蜗杆传动的热平衡计算和冷却措施、闭式蜗杆传动的热平衡计算和冷却措施5 5、轴的用途与分类；、轴的用途与分类
32、；HEHaKTZZ/ 32FFaFYYmddKT53. 12212 yLEIFFyrt 3212148CtCSKPttd 80)()1(10000 )()1(10000ttKPSd 知识回顾和问题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 361 1、一重物匀速升降装置采用如图、一重物匀速升降装置采用如图a a所示的电机所示的电机+ +圆柱蜗杆传动系圆柱蜗杆传动系统，已知蜗杆传动的模数统，已知蜗杆传动的模数m m =8mm=8mm，蜗杆头数及分度圆直径分别，蜗杆头数及分度圆直径分别为为z z1 1=1=1、d d1 1=80mm=80mm，蜗轮齿数，蜗轮齿数z z
33、2 2=50=50，卷筒直径，卷筒直径D D=250mm=250mm。重物匀。重物匀速升降的速度速升降的速度v v=40m/min=40m/min，最大载重量，最大载重量W W为为4kN4kN，工况系数，工况系数K KA A按按1.01.0计，试分析、计算下列问题：计，试分析、计算下列问题：知识回顾和问题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 371）该装置以）该装置以40m/min的速度匀速升起重物的速度匀速升起重物1m时，蜗杆应转多少转？并时，蜗杆应转多少转？并在图中标明蜗杆的转向、蜗轮轮齿旋向、节点位置处蜗杆及蜗轮的受力在图中标明蜗杆的转向、蜗轮轮齿旋向
34、、节点位置处蜗杆及蜗轮的受力方向和大小。方向和大小。2）若蜗杆与蜗轮齿面间当量摩擦系数）若蜗杆与蜗轮齿面间当量摩擦系数f = 0.18，该机构能否自锁？，该机构能否自锁？3）若重物）若重物W=4kN，传动装置总的传动效率为，传动装置总的传动效率为 =0.5，试计算出电机的输，试计算出电机的输出转矩出转矩Tm应是多少？应是多少？知识回顾和问题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 答案：答案：1）蜗杆转）蜗杆转63.69转，蜗杆、涡转，蜗杆、涡轮各受力方向如图所示。轮各受力方向如图所示。11tantan18. 0tan1 . 080/81/tanfdmz2）可以
35、自锁）可以自锁3）Tm为为2104 NmmNmmiTTNmmDWTTkNWWmW45102505 . 01055000002/25040002/4卷筒知识回顾和问题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 4、轴的结构设计，包括轴设计的要求和内容、轴上零件的轴、轴的结构设计，包括轴设计的要求和内容、轴上零件的轴向定位和周向定位。向定位和周向定位。3、轴的失效形式和设计准则；、轴的失效形式和设计准则；2、轴的材料及其选择原则；、轴的材料及其选择原则；1、轴的分类及软轴在汽车中的应用；、轴的分类及软轴在汽车中的应用；1、轴的设计主要包括哪些方面的内容？其要求如何？、
36、轴的设计主要包括哪些方面的内容？其要求如何？2、轴的主要失效形式是什么？如何进行轴的设计即设计准、轴的主要失效形式是什么？如何进行轴的设计即设计准则？则？3、如何对轴上零件进行轴向定位和周向定位？、如何对轴上零件进行轴向定位和周向定位？知识回顾和问题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 400轴：轴： 轴轴轴：轴：轴轴轴：轴：轴轴轴：轴：轴轴轴：轴：轴轴轴：轴：轴轴传动轴传动轴转轴转轴心轴心轴转轴转轴转轴转轴心轴心轴第九章知识回顾第九章知识回顾1、轴的分类：、轴的分类：安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 2 2、轴的材料及其选择、轴的
37、材料及其选择 ；碳素钢碳素钢35,45,50钢钢(正火或调质正火或调质)，常用，常用45#。合金钢合金钢力学性能高，贵，多用于有特殊要求的轴力学性能高，贵，多用于有特殊要求的轴。3 3、轴的失效形式和设计准则；、轴的失效形式和设计准则；失效形式：疲劳断裂、塑性变形、脆性断裂、过度磨损和失效形式：疲劳断裂、塑性变形、脆性断裂、过度磨损和振动。振动。设计准则：设计准则：1 1）适合的材料、毛坯形式和热处理方法适合的材料、毛坯形式和热处理方法；2 2）合理结构及尺寸，即进行轴的结构设计；）合理结构及尺寸，即进行轴的结构设计；3 3）强度计算和校核；）强度计算和校核；4 4）刚度计算；）刚度计算；5
38、5）振动稳定性计算。）振动稳定性计算。安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 4、轴的结构设计：设计要求、设计内容、轴向定位、轴的结构设计：设计要求、设计内容、轴向定位、周向定位；周向定位；安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 5、各轴段长度、直径和轴的结构工艺性；、各轴段长度、直径和轴的结构工艺性；30361055.95nPAnPdT 2.01055.936TTTdnPWT 安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 6、轴的强度计算、轴的强度计算1）按扭转强度条件计算（按许用切应力计算）按扭转强度条件计算（按许用切应力计算）3036
39、1055. 95nPAnPdT 2）按弯扭合成强度条件计算（）按弯扭合成强度条件计算（按许用弯曲应力计算按许用弯曲应力计算）)(122 WTMWMcaca22)( TMMca 22VHMMM 知识回顾和问题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 7、轴的刚度及振动稳定性；、轴的刚度及振动稳定性；8、汽车传动轴的设计：、汽车传动轴的设计：长度、夹角、断面尺寸等长度、夹角、断面尺寸等；2229102 . 1ccckLdDn)(1644ccsccdDTD9、轴的设计步骤：、轴的设计步骤：1 1）、）、2 2）、）、3 3）、）、4 4）、）、5 5）、）、6 6）、
40、）、7 7）10、提高轴的强度、刚度和减轻轴的重量的措施。提高轴的强度、刚度和减轻轴的重量的措施。 知识回顾和问题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 1、完成图中轴系部件、完成图中轴系部件结构。结构。 知识回顾和问题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 2、图中有、图中有12处错误，请你指出来，并把正确的图画在下方。处错误，请你指出来，并把正确的图画在下方。知识回顾和问题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 知识回顾：知识回顾：1、滑动轴承在汽车中的应用；、滑动轴承在汽车中的应用；4、
41、发动机滑动轴承的失效形式。、发动机滑动轴承的失效形式。3、滑动轴承油槽设计基本要求；、滑动轴承油槽设计基本要求；2、滑动轴承的材料及轴瓦结构；、滑动轴承的材料及轴瓦结构；问题：问题：1、滑动轴承的材料主要有哪些？如何选择？、滑动轴承的材料主要有哪些？如何选择？2、滑动轴承油槽（沟）设计的基本要求是什么？、滑动轴承油槽（沟）设计的基本要求是什么？3、发动机滑动轴承的主要失效形式是什么？、发动机滑动轴承的主要失效形式是什么？知识回顾和问题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 2 2、非全液体润滑径向滑动轴承的计算；、非全液体润滑径向滑动轴承的计算；3、滚动轴承的
42、类型与特点；滚动轴承的类型与特点；4 4、滚动轴承的代号；、滚动轴承的代号；问题：问题：1、非全液体润滑径向滑动轴承的简化计算法的主要内容是什么？非全液体润滑径向滑动轴承的简化计算法的主要内容是什么？2 2、根据接触角不同滚动轴承主要分为哪几种类型？、根据接触角不同滚动轴承主要分为哪几种类型？3 3、代号为、代号为7208AC7208AC轴承所表示的意义是什么？轴承所表示的意义是什么？1 1、滑动轴承的润滑；、滑动轴承的润滑；知识回顾和问题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 1 1、滚动轴承的选择原则；、滚动轴承的选择原则； 2 2、滚动轴承的受力分析、失
43、效形式和计算准则；、滚动轴承的受力分析、失效形式和计算准则； 3 3、滚动轴承的动载荷和寿命计算、滚动轴承的动载荷和寿命计算 。问题：问题：2 2、滚动轴承的失效形式和计算准则是什么？、滚动轴承的失效形式和计算准则是什么？1 1、滚动轴承的主要选择原则是什么？、滚动轴承的主要选择原则是什么？3 3、某轴装有一个斜齿轮，两端支承为、某轴装有一个斜齿轮，两端支承为7206B7206B轴承，假如已知斜轴承，假如已知斜齿轮的轴向力和径向力以及周向力，如何计算这一对轴承的寿齿轮的轴向力和径向力以及周向力，如何计算这一对轴承的寿命呢？命呢？P=fp（XFr+YFa）)(60106PCfnLth知识回顾和问
44、题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 如图所示，某轴由一对如图所示，某轴由一对7209 AC7209 AC轴承支承，轴承采用面轴承支承，轴承采用面对面安装形式。已知两轴承径向载荷分别为对面安装形式。已知两轴承径向载荷分别为F Fr1r1=3000N=3000N，F Fr2r2=4000N=4000N，轴上作用有轴向外载荷，轴上作用有轴向外载荷F Fa a=1800N=1800N。载荷平稳，。载荷平稳，在室温下工作，转速在室温下工作，转速n=1000r/minn=1000r/min。该轴承额定动载荷。该轴承额定动载荷C=29800NC=29800N，内部轴向
45、力，内部轴向力S=0.4FS=0.4Fr r，e=0.68e=0.68，试计算此对，试计算此对轴承的使用寿命。轴承的使用寿命。 例题：例题：Fa知识回顾和问题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 解题思路！解题思路！)(60106PCnLhP = fp( XF r + Y Fa )P?fp，X和和Y，Fr和和Fa ？根据题意，有表根据题意，有表13-613-6可得可得f fp p，根据表根据表13-513-5可得可得X X和和Y YFr和和Fa ？Fa/Fre，Fa/Free ?Fr1 Fa1 Fr2 Fa2S S1 1=0.4F=0.4Fr1r1=1200
46、N=1200NS S2 2=0.4F=0.4Fr2r2=1600N =1600N 因为因为F Fa a+S+S1 1SS2 2 故故 F Fa1a1=S=S1 1=1200N =1200N F Fa2a2=S=S1 1+F+Fa a=3000N =3000N 比较两轴承受力，只需校核轴承比较两轴承受力，只需校核轴承2 2。FaFa安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 1、定方向：、定方向：正装面对面，反装背靠背；正装面对面，反装背靠背；2、判松紧：、判松紧：判断判断“压紧压紧”、“放松放松”轴轴承；承；3、巧计算：、巧计算：Fa1S1S2FaFa2S2S1Fa4、查系数：
47、、查系数：X、Y，fp，e，ft;5、算载荷：、算载荷： P = fp( XF r + Y Fa )6、求寿命：、求寿命：)(60106PCfnLth知识回顾和问题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 4）若蜗轮轴采用如图）若蜗轮轴采用如图b所示的两个角接触轴承所示的两个角接触轴承7209 C支撑形式支撑形式, L=100mm，蜗杆传动效率，蜗杆传动效率1 = 0.7，卷筒、联轴器，卷筒、联轴器(连接蜗轮连接蜗轮轴与卷筒轴轴与卷筒轴)、蜗轮轴上轴承的效率合计为、蜗轮轴上轴承的效率合计为2 = 0.8，轴承，轴承7209 C的基本额定动载荷和基本额定静载荷分别
48、为的基本额定动载荷和基本额定静载荷分别为C = 29800N、C0 = 23800N, 其内部轴向力其内部轴向力S=0.4Fr，径向载荷系数，径向载荷系数X和轴向载荷和轴向载荷系数系数Y分别为分别为0.44和和1.36，fT=1.0，fP=1.5，试计算轴承，试计算轴承II的寿的寿命命Lh为多少小时？（为多少小时？（10分）分）知识回顾和问题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 1、滚动轴承支撑的结构形式：、滚动轴承支撑的结构形式：两端固定支撑、一端双向固定，两端固定支撑、一端双向固定，一端游动、两
49、端游动；一端游动、两端游动；2、滚动轴承的轴向定位：、滚动轴承的轴向定位：内圈与轴、外圈与孔座；内圈与轴、外圈与孔座；3、滚动轴承支撑的、滚动轴承支撑的刚度刚度和孔座的和孔座的同心度同心度；4、滚动轴承、滚动轴承游隙游隙和轴系和轴系轴向位置轴向位置的调整；的调整；5、滚动轴承的配合：轴承内圈与轴、轴承外圈与轴承孔座；、滚动轴承的配合：轴承内圈与轴、轴承外圈与轴承孔座；6、滚动轴承的、滚动轴承的预紧和装拆；预紧和装拆；7、滚动轴承的、滚动轴承的润滑与密封润滑与密封；8、联轴器和离合器概论，重点是、联轴器和离合器概论，重点是联轴器和离合器的分类及不联轴器和离合器的分类及不同类别的应用同类别的应用。知识回顾和问题知识回顾和问题安安 徽徽 科科 技技 大大 学学机械工程学院机械工程学院 有志者，事竟成，破釜沉舟，有志者，事竟成，破釜沉舟，百二秦关终属楚；百二秦关终属楚；苦心人，天不负，卧薪尝胆，苦心人，天不负，卧薪尝胆，三千越甲可吞吴。三千越甲可吞吴。祝同学们：祝同学们： 身体健康，生活快乐，学业有成！身体健康，生活快乐，学业有成！