武汉理工大学-机械设计复习概要.pdf

1 复习概要齿轮传动部分1、齿轮的失效形式及发生的场合： 轮齿折断闭式硬齿（ HBS>350 ） 、开式 齿面点蚀闭式软齿（ HBS ≤350） 主要失效齿面磨损开式 齿面胶合高速重载 齿面塑变软齿 其中齿面点蚀首先发生在节线附近靠近齿根处了解齿轮传动的计算准则2、了解齿面接触强度计算公式重点掌握应注意的问题：（1）接触强度与d 或 a 关系最大， d↑或 a↑，工作应力H↓, 接触强度↑； （2）工作应力H两轮相同，但许用应力HP两轮不同，故HP应代入小值3）齿宽系数1/ dbd中， b 取两轮小值， d1取小轮直径3、了解轮齿弯曲疲劳强度计算公式重点掌握应注意的问题：（1）弯曲强度与m 关系最大 m↑ 抗弯↑； （2）两轮工作应力F不同，许用应力FP也不同，故要分别校核两轮，校核时都用T1和 z1，只是齿形系数YFa不同 （ 3）齿形系数YFa仅与齿数Z 有关， z↑YFa↓注意斜齿轮与当量齿数Zv 有关 4、斜齿轮受力分析：圆周力Ft——主反从同；径向力Fr——指向轮心；轴向力Fa——主动轮按左、右手 定则（注意只有主动轮才可以伸手） 锥齿轮受力分析：圆周力Ft——主反从同；径向力Fr——指向轮心；轴向力Fa——永指大端。

考试例题：1．开式齿轮传动的主要失效形式是齿面磨损和轮齿折断，目前只进行齿根弯曲疲劳强度计算，用适当加 大模数的方法考虑磨损的影响2. 按齿面接触疲劳强度设计计算齿轮传动时，若两齿轮材料的许用接触应力[]H1≠[]H2，在计算公式 中应代入B 进行计算A. 大者B. 小者C. 两者分别代入 3. 标准斜齿圆柱齿轮传动的弯曲强度计算式，齿形系数YF是按当量齿数B 来确定的A. ZV =2 B. 3VcosZZC. cosZZV4. 为了提高齿轮传动的齿面接触强度应③ ① 中心距不变条件下增大模数② 中心距不变条件下增加齿数 ③ 增大中心距④ 减少齿宽5．一对圆柱齿轮传动，小齿轮分度圆直径d1=50mm、齿宽b1=55mm，大齿轮分度圆直径d2=90mm、齿 宽 b2=50mm，则齿宽系数dC A. 1.1 B. 5/9 C. 1 D. 1.3 6. 试分析圆锥一圆柱齿轮减速箱中的中间轴上各齿轮啮合点处（A、B）受力方向和转向? 7．设两级斜齿圆柱齿轮减速器的已知条件如图，试问：(1)低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能使 中间轴上两齿轮的轴向力方向相同?(2)画出中间轴上两齿轮的圆周力Ft2、Ft3和轴向力Fa2、Fa3方向。

2 第12章蜗杆传动 1、蜗杆传动的特点 传动比大（ 8-80） 、结构紧凑、工作平稳、噪声低，在一定条件下可以实现自锁但其效率低、磨损发热 大，故不适用于大功率和长期连续工作 蜗轮一般用青铜材料，减摩耐磨，但价格高；蜗杆用碳钢或合金钢，强度高一般失效总是发生在强度较 低的蜗轮上2、蜗杆传动正确啮合条件： （1）蜗杆的轴向模数ma1和压力角 αa1与蜗轮的端面模数mt2和压力角 αt2分别相等即ma1=mt2=m αa1=αt2=20° （2）当交错角 Σ=90°时，蜗杆分度圆柱导程角r1与蜗轮分度圆柱螺旋角β2等值同向即 r1=β2 3、主要参数与几何尺寸计算 蜗杆直径,1mqd蜗轮直径d2=mZ2，中心距 a=0.5(d1+d2)=0.5m(q+Z2)传动比121221 ddzznni因qZtgr1，蜗杆头数越多或直径系数越小，r 越大，效率越高因 d1=mq, 故当 m 一定， q↑d1↑，所以 q 取大值可提高蜗杆刚度d1为什么要取标准值？ 这是因为切制蜗轮所用滚刀的几何参数必须与该蜗轮相啮合的蜗杆相同，故为了减少刀具型号，便于刀具 的标准化就制定了蜗杆d1标准系列4、受力分析：圆周力Ft——“主反从同” ；径向力 Fr——“指向轮心” ；轴向力 Fa——“主动轮按左、右 手定则”。

5、蜗杆传动由于滑动速度大，效率低，其功率损耗将发热，如果热量不能及时散逸，将会使油温升高而 降低油的粘度，从而引起磨损、胶合，造成恶性循环，故对闭式蜗杆传动要进行热平稳计算若计算或实 测油温 t>90 ℃时，应采取冷却散热措施1）增加散热面积（A值） ，如合理设计箱体结构，铸出或焊上 散热片2）提高散热系数（kt 值） ，如在蜗杆轴端装风扇，这时kt 可达 20 以上，或在箱体装设蛇形冷却水管 考试例题：1．在蜗杆传动中，如果模数和蜗杆头数一定，减少蜗杆分度圆直径，将使( B ) A．传动效率降低，蜗杆刚度提高B．传动效率提高，蜗杆刚度降低C．传动效率和蜗杆刚度都提高D．传动效率和蜗杆刚度都降低 2. 在蜗杆传动中，常采用C 作蜗轮的齿圈，与淬硬磨制的A 蜗杆相配 A. 钢B. 铸铁C. 青铜D. 黄铜 3. 在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动效率越低，自锁性能越好，一般蜗杆头数常取 Z1= 1-4 4．在普通圆柱蜗杆传动中，已知蜗杆头数Z1=2，蜗轮齿数Z2=80，模数 m=10mm ，直径系数q=9，则蜗 杆的分度圆直径d1= 90 mm，标准中心距a= 445 mm 5．蜗杆的标准模数是轴向模数，蜗轮的标准模数是端面模数。

6、试确定下面轮系中，蜗轮的转向分析蜗杆传动中在接触点A 点所受的各力3 7、如图为齿轮一蜗杆传动装置，试判定： （1）重物是上升还是下降？（2）欲使Ⅱ轴上的轴向力最小，在图上画出两斜齿轮螺旋线的方向3）画 出Ⅱ轴上蜗杆与斜齿轮轴向力方向和圆周力方向第 13章带传动和链传动1、 V 带传动两侧面为工作面，注意：V 带楔角为40°，带轮槽角小于40°其传动的主要特点 优点：（1）传动平稳、噪声小，常用多级传动的第1 级（高速级） （2）过载保护3）适于中心距大场合 （4）结构简单，成本低 缺点： （1）传动比不恒定 （2）效率低、寿命短 （3）外廓尺寸大 （4）须要张紧，压轴力较大5）不宜用于高温、易燃场合 带传动的传动能力随初拉力F0、小带轮包角α1、摩擦系数f 增大而提高2、带传动工作时，带内应力有1）拉应力紧边δ1大于松边δ2 （ 2）离心拉应力在所有横剖面上 都是相等的 （3）弯曲应力接触弧上才有，且21bb最大应力发生在紧边与小带轮接触处11maxbc4、由于带是弹性体，紧边与松边存在拉力差，所以带将在带轮上产生微量的滑动现象称为弹性滑动 弹性滑动是不可避免的，它造成功率损失，增加带的磨损，还会使传动比不准确，所以也是有害的。

当外载荷增大到某一数值，摩擦力总和达到极限，带将沿整个接触弧滑动，这种现象称为打滑打滑就不能正常工作，它是可以和应当避免的5、带传动的主要失效形式：打滑和疲劳破坏其设计准则是：在不打滑的前提下，使带具有一定的疲劳 强度和寿命6、设计带传动时注意： （1）根据计算功率Pc和小带轮转速n1初选带型2) 小带轮直径dd1↓ 紧凑但弯曲应力 δb↑故规定了最小基准直径，并要取标准值 （3） 要验算带速V要求 V 在 5~25m/s 之间因为 V↑↑离心力↑正压力↓传动能力↓易打滑； 且抖动严重 V ↓↓有效拉力F↑带根数要求多 （4）带传动要考虑张紧装置，用张紧轮时应装在松边外侧靠小轮处（保证小带轮包角α1增加，增大传动 能力），或松边内侧靠大轮处（尽量不影响小带轮包角α1） 7、链传动特点 与带传动相比： （1）没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比2）无须张紧，压轴力小 （3）可以在较恶劣条件下工作4）噪声大，传动不平稳（常用在低速级）8、节距P↑链条尺寸↑承载↑链的长度以链节数LP表示 LP取偶数（避免采用过度链节），链轮4 齿数取奇数（使磨损均匀）代号16A—1×80 GB1243 ·1—83 表示：链号—排数×链节数标准编号。

链节距 P可由链号求出，P=链号×mm4.25 164.2516164 .259、由于链条绕上链轮时形成折线，产生多边形效应，瞬时链速和传动比VS、iS都是随成周期性变化的变化范围越大，传动越不平稳故Z1↓或 P↑则β ↑不平稳↑，1↑不平稳↑10、链传动设计参数的选择：（1）选择链轮齿数Z1↓不平稳↑故 Z1不易过少； 但 Z1不易过多，因 Z1↑则 Z2↑磨损积累量增大，易发生跳齿或脱链故规定 Z2<120 （2）确定节距 P↑承载↑运动不均和冲击↑故设计时，在满足传动功率的情况下，应尽量选用较小 节距当高速、大功率的情况下，应选用小节距多排链 考试例题：1. 带传动由于过载引起的全面滑动称为打滑，而由于带的弹性变形和拉力差而引起的滑动称为弹 性滑动2. 滚子链传动中，平均传动比B ，而瞬时传动比A A. 不准确B. 准确 3. 带传动在工作时产生弹性滑动，是由于（C ） A. 包角1太小B. 初拉力 F0太小C. 紧边与松边拉力不等D. 传动过载 4．带传动设计准则是：在不打滑的前提下，使带具有一定的疲劳强度和寿命5．链轮的节距越小，链轮的齿数越多，链传动的运动不均匀性就越小 6．V 带在运转过程中受变应力作用，最大应力发生在紧边与小带轮接触处，其值为11maxbc（用书中规定符号表示）。

7．有一由 V 带传动，链传动和齿轮传动组成的减速传动装置，试合理确定其传动布置顺序，并说明其原 因8、为什么带速V要求在 5~25m/s 之间？ 9．影响链传动不平稳性的主要参数是什么？第 5章轮系 考试例题：1、在图示轮系中，已知z1=z′2=20、z2=z3=30、 n1=-2n3=100r/min, 求系杆转速nH的大小和 方向2、如图示，已知Z1=30，Z2=20，Z3=120，Z4=2，Z5=50，Z6=20（m=3mm） ，nl=1450rpm，求齿条7 线速 度 V 的大小和方向3、图示轮系中，已知Z1=17，Z2=51，Z2′=30，Z3= 45，Z4=120，n1= 960r/min ，方向如图箭头所 示，求转臂H 的转速 nH大小和方向（用箭头在图上表示）5 第 14 章 轴1、轴的分类 根据轴的承载情况，轴可分为心轴、传动轴、转轴 心轴：只承受弯矩不传递转矩的轴如自行车的前轴、铁路车辆的轴 传动轴：主要传递转矩，不承受或承受很小弯矩的轴如汽车传动轴 转轴：既承受弯矩又传递转矩的轴如齿轮减速器中的轴2、轴的设计特点（设计过程）：轴径的初步估算（mmnPCd3）——结构设计——强度验算，其中以结构设计为重点。

用合金钢代替碳素钢可以提高轴的强度，但不能提高轴的刚度3、结构设计的目的是确定轴的合理外形和全部结构尺寸主要考虑便于加工、装拆以及定位等方面要求 （1）加工、装拆要求 轴一般做成阶梯形，便于加工及轴上零件定位和装拆需磨削的轴段，应留有砂轮越程槽，以便磨削轴肩 端部需切削螺纹轴段，应留有退刀槽，以保证螺纹牙到达端部为走刀方便，轴上各键槽应开在轴的同 母线上 为便于加工和检测，轴的直径应取整数值；与滚动轴承相配合轴颈及有螺纹的轴段直径应符合轴 承、螺母标准件值，配对使用轴承型号尽量一样 （2）轴上零件的轴向定位 轴上零件一般均应作双向固定，定位元素有轴肩、套筒、轴端挡圈、圆螺母等重点注意：1）轴肩时， 要保证零件与定位面靠紧，轴上过渡圆角半径或倒角须留意2）为保证固定可靠，与轴上零件相配合的 轴段长度比较毂宽度略短1~3mm4、轴的强度验算校核轴的强度基本公式为：beTMd][)(1.01 122 3α——校正系数eM——当量弯矩b][1——对称循环下许用弯曲应力对不变转矩α=0.3 ，对于脉动或规律不清转矩α=0.6 ，对于对称循环的转矩α=1 考试例题：1．为了提高轴的刚度，一般采用的措施是B 。

A. 用合金钢代替碳素钢B. 增大轴的直径C. 采用降低应力集中的结构措施 2．工作中只受弯矩不传递扭矩的轴叫心轴；只传递扭矩不受弯矩的轴叫传动轴；同时承受弯 矩和扭矩的轴叫转轴3．自行车的中轴是①，而前轮轴是③ ① 转轴②。