机械设计基础教案：第9章例题 闵小琪 编.doc
机械设计基础第九章
经验公式为：
σHlim=2.76HBS-70 MPa
安全系数SH可取等于或稍大于1。
说明两圆柱体上接触应力大小相等方向相反且左右对称两侧迅速降低。
作业
9-11，9-13
断裂 明显的塑性变形
a
O t
a O
t
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20.10.2420.10.24Saturday, October 24, 2020
一、强度概论
1、名义载荷： 在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷（不考
虑动载荷的影响）。 2、载荷系数K：
综合考虑零件在实际工作中承受的各种附加载荷所引 入的系数。 3、计算载荷：
载荷系数与名义载荷的乘积。 4、名义应力与计算应力
按照名义载荷用力学公式求得的应力称为名义应力； 按照计算载荷求得的应力称为计算应力。
从上式可求得对应于循环次数N的弯曲疲劳极限
1N
1 m
N0 N
kN 1
kN——寿命系数
3、变应力下的许用应力
变应力下，取材料的疲劳极限作为极限应力。同时还应考
虑零件的切口和沟槽等截面尺寸突变、绝对尺寸和表面状态等
影响，引入有效应力集中系数kσ、尺寸系数εσ和表面状态系数β 等。
对称循环变应力下，许用应力：
疲劳断裂断口形式 其它断裂断口形式
2、疲劳曲线
疲劳曲线：表示应力σ与应力循环次数N之间的关系曲线
N0－循环基数 σr－材料的疲劳极限
通常，用σ-1表示材料在对称循环变应 力下的弯曲疲劳极限。
O
N
疲劳曲线的左半部（N<N0）可用如下方程表示：
m N mN C
1 N
1 0
N
N0
机械设计基础习题答案第9章
9-1 仔细观察自行车，写出下列各处采用什么联接，（1）车架各部分；（2）脚踏轴与曲拐；（3）曲拐与链轮；（4）曲拐与中轴；（5）车轮轴与车架。
答：（1）焊接；（2）螺纹联接；（3）成形联接；（4）成形联接或销联接；（5）螺纹联接 9-2 螺栓联接、螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接四种联接的结构特点有什么不同？各用于什么场合？答：1.螺栓联接 普通螺栓联接的通孔为过孔，加工精度低，被联接件不切制螺纹，用于能从被联接件两边进行装配的场合，使用不受被联接件材料的限制，构造简单，装拆方便，成本低，应用最广。
铰制孔螺栓联接，螺栓杆与孔之间紧密配合，有良好的承受横向载荷的能力和定位作用。
2.双头螺柱联接 双头螺柱的两端都有螺纹，其一端紧固地旋入被联接件之一的螺纹孔内，另一端与螺母旋合而将两被联接件联接。
用于被联接件之一太厚不便穿孔或受结构限制而不能用螺栓联接且需经常装拆的场合。
3.螺钉联接 不用螺母，直接将螺钉拧入被联接件之一的螺纹孔内，应用与双头螺栓联接相似，但不能用在经常装拆或受力太大的场合。
4.紧定螺钉联接 将紧定螺钉旋入一零件的螺纹孔中，并以其末端顶住另一零件的表面或嵌入相应的凹坑中，以固定两个零件的相对位置，并传递不大的力或扭矩。
9-3 在实际应用中，绝大多数螺纹联接都要预紧，预紧的目的是什么？答：预紧的目的是增加联接刚度、紧密性和提高防松能力。
9-4 某圆柱形压力容器的端盖采用8个M20的普通螺栓联接。
已知工作压力p=3 MPa ，螺栓位于D 0 = 280mm 的圆周上，试问该联接的紧密性是否满足要求？解：计算螺栓间距 9.10982800=⨯==ππZ t Dmm查表9-7，p=3 MPa ，t 0＜4.5d=4.5×20=90mm ，因此，不能慢紧密性的要求。
9-5 某气缸的蒸汽压强p=1.5MPa ，气缸内径D=200mm ，。
气缸与气缸盖采用普通螺栓联接，螺栓分布在直径D 0 =300mm 的圆周上。
机械设计基础教案
《机械设计基础》少学时教学内容(参考) 第 1 章绪论1. 了解机械的组成及机器、机构、构件和零件；2. 了解本课程的性质、任务、内容和学习方法。
：1. 掌握机械的基本组成。
2. 掌握机器、机械、机构、零件等概念。
3. 机器与机构的区别。
课堂讲授CAI 实物引言一、机械概述机械的特征机器、机构、构件和零件机械的分类二、本课程的内容、性质、任务本课程的内容本课程的性质本课程的任务本课程的学习方法作业布置第 2 章平面机构的结构分析1. 熟悉运动副及其分类，明确运动链和机构的区别。
2. 掌握平面机构运动简图的绘制方法。
3. 掌握平面机构自由度的计算方法，明确平面机构具有确定运动的条件。
：1. 机构及运动副的概念、绘制机构运动简图。
2. 自由度计算，虚约束。
课堂讲授CAI 实物2.1 机构的组成2.1.1 自由度 2.1.2 运动副及其分类2.2 平面机构运动简图2.2.1 运动副及构件的表示法 2.2.2 机构运动简图的绘制步骤2.2.3 绘制机构运动简图的步骤2.3 平面机构的自由度2.3.1 平面机构自由度的计算 2.3.2 机构具有确定运动的条件2.3.3 计算机构自由度注意的事项第 3 章 平面连杆机构1. 了解铰链四杆机构的基本类型及其演化。
2. 明确四杆机构的曲柄存在条件。
3. 熟悉铰链四杆机构压力角、传动角、行程速度变化系数和死点位置等基本概念。
4. 掌握平面四杆机构设计的图解法(按给定的连杆长度和连杆的两个位置设计四杆机构、 按给定的行程速度变化系数设计四杆机构)。
：1. 四杆机构的曲柄存在条件。
2. 压力角、传动角、行程速度变化系数和死点位置。
3. 平面四杆机构设计的图解法课堂讲授 CAI 实物作业布置第 4 章1. 了解凸轮机构的特点，能按运动规律绘制S-中 曲线2. 掌握图解法设计凸轮轮廓，了解凸轮机构的自锁、压力角与基圆半径的关系：1. 常用从动件运动规律的特点，刚性冲击，柔性冲击， S-中 曲线绘制2. 凸轮轮廓设计原理—反转法，自锁、压力角与基圆半径的概念课堂讲授 CAI 实物4.1 概述4.1.1 凸轮机构的应用及特点 4.1.2 凸轮机构类型 4.2 常用从动件运动规律4.2.1 凸轮与从动件运动关系 4.2.2 常用从动件运动规律 4.3 图解法设计凸轮轮廓4.3.1 反转法原理 4.3.2 图解法 4.4 凸轮机构基本尺寸的确定3.1 铰链四杆机构的基本类型及其演化 3.1.1 铰链四杆机构的基本类型 3.2 平面四杆机构的特性 3.2.1 铰链四杆机构曲柄存在条件 3.2.3 压力角和传动角 3.3 图解法设计平面四杆机构3.3.1 按照给定的行程速比系数设计四杆机构 3.3.2 按给定连杆位置设计四杆机构 3.3.3 按照给定两连架杆对应位置设计四杆 机构 3.1.2 平面四杆机构的演化急回特性 死点位置3.2.2 3.2.4 作业布置4.4.1 压力角的确定 4.4.2 基圆半径的确定4.4.3 滚子半径的确定作业布置1. 了解棘轮机构、槽轮机构的工作原理、类型、特点和应用。
【精品】机械设计基础教案 第__9_次课共22页文档
作业、思考
补充作业
课后小结
加强渐开线标准直齿圆柱齿轮尺寸计算的理解以及标准直齿轮正确
安装条件、连续传动条件的理解。
《机械设计基础》教案第_12_次课
授课内容
齿轮常用加工方法及特点，渐开线齿轮不产生根切的最少齿数，变位齿轮
的概念。布置齿轮范成实验
目的要求
了解齿轮常用加工方法及特点，理解不根切的最少齿数，了解变为齿
轮的概念。
重点难点
重点：齿轮常用加工方法及特点的理解；不产生根切的最少齿数的推导
课 型
授课
计划学时
2
课前准备
§6 渐开线齿轮的切齿原理、根切现象、最少齿数及变位齿轮的概念
一 、齿轮加工的切齿原理（33）
二、根切现象（45）
三、不发生根切的最少齿数（46）
四、变位齿轮（简介）
（布置齿轮范成实验）
课堂小结
《机械设计基础》教案第__9_次课
我国古代的读书人,从上学之日起,就日诵不辍,一般在几年内就能识记几千个汉字,熟记几百篇文章,写出的诗文也是字斟句酌,琅琅上口,成为满腹经纶的文人。为什么在现代化教学的今天,我们念了十几年书的高中毕业生甚至大学生,竟提起作文就头疼,写不出像样的文章呢?吕叔湘先生早在1978年就尖锐地提出:“中小学语文教学效果差,中学语文毕业生语文水平低,……十几年上课总时数是9160课时,语文是2749课时,恰好是30%,十年的时间,二千七百多课时,用来学本国语文,却是大多数不过关,岂非咄咄怪事!”寻根究底,其主要原因就是腹中无物。特别是写议论文,初中水平以上的学生都知道议论文的“三要素”是论点、论据、论证,也通晓议论文的基本结构:提出问题――分析问题――解决问题,但真正动起笔来就犯难了。知道“是这样”,就是讲不出“为什么”。根本原因还是无“米”下“锅”。于是便翻开作文集锦之类的书大段抄起来,抄人家的名言警句,抄人家的事例,不参考作文书就很难写出像样的文章。所以,词汇贫乏、内容空洞、千篇一律便成了中学生作文的通病。要解决这个问题,不能单在布局谋篇等写作技方面下功夫,必须认识到“死记硬背”的重要性,让学生积累足够的“米”。授课内容
中职教育-机械设计基础 课件：第九章轴和轴承(三)(机工社)闵小琪 编.ppt
第二级
第三级 第四级 第五级
圆柱滚子轴承（代号N000）
单（击很只大此能）处或,编极主辑限要转母承速版受较文径高本向，样载允式荷许 角 偏第差二级2 ~ 4 ，内外圈可分离。
第三级
滚 针第 四第轴级五承级（代号NA） 只能承受径向载荷（很 大），摩擦大，极限转速低， 不允许角偏差 。一般不带保持 架，内外圈可分离，径向尺寸 特小。
第五级 为 0 ~ 4。5
推力轴承：只能承受或主要承受轴向载荷，其接触角α
为 45 ~ 90 。
3. 常用滚动轴承的特性
调心球轴承 （代号1000）
主要承受径向载荷，同时可承受少量的双向轴向载荷。极限
转单速击中此等处。编外辑圈母滚版道文是本以轴样承式中心为球心的球面，故能调心，允
许角第偏二差级2 ~ 3。
滚动滚第，动二实体级现3：滚在动内摩、擦外。圈有滚球道形间和 滚子 两第大三级类。
保持 第架 四第4：级五将级 滚动体均匀地隔开。
单击此处编辑母版文本样式
第二级
第三级 第四级 第五级
滚动轴承运转动画(3D)
单击此处编辑母版文本样式
第二级
第三级 第四级 第五级
滚动轴承的内部结构动画(3D)
例题：说明下列轴承代号的含义。
7（0 ）3 15 AC /P6 /C3
单击此处编辑母版文本样式第源自级3组游隙第三级6级公差
第四级 第五级
接触角α=25°
轴承内径为75mm
直径系列为3（中）系列
宽度系列为0（窄）系列，不标出
角接触球轴承
调心球轴承
第二刚度级要轴求高的
挠度 第感三应级电机轴 /mm 第四级
中职教育-机械设计基础 课件：第九章轴和轴承(二)(机工社)闵小琪 编.ppt
T 第五9级.55 106 P [ ]
WT
0.2d 3n
或
d 3 9.55 106 P C 3 P
0.2[ ]n
n
τ—扭转切应力（MPa）；
T—转矩（N.mm)；
WT—抗扭截面系数（mm3）， WT ≈0.2d 3； P—轴传递的功率（kW）； n—轴的转速（r/min）；
[τ]—许用扭转切应力（MPa）； C—导出常数。
以下是带式输送机减速器中高速轴的三个装配方案及分析。
单击此处编辑母版文本样式
第方 案二级 一第三级
第四级 第五级
齿轮与轴分开制造，齿轮与带轮均从轴的左端装入，轴段⑤ 最粗。该方案较常采用。
单击此处编辑母版文本样式
第方二级
案第三级
二
第四级
第五级
齿轮与轴分开制造，齿轮从轴的右端装入，带轮从轴的左端 装入，轴段⑤最粗。该方案也有采用。
最小轴径确定时，可结合整体设计将上式所得直径圆整为 标准直径或与相配合零件（如联轴器、带轮等）的孔径相吻合。
单击此处编辑母版文本样式
第二级
第三级 第四级 第五级
9.2.2 轴的结构设计
1. 轴的结构设计要求：
（1）轴和轴上零件要有准确的工作位置（轴向和周向定位与固定）
（单2）击轴此上处零编件辑要母便版于文拆本装样和式调整。
（2）确定轴段长度的原则
轴段长度应与配合零件的宽度相适应，与传动件配合 的轴段应略短于轮毂宽度，以保证定位可靠。
单击此零处件编间辑在母轴向版应文留本有样适式当的运动间隙、装拆和调整空间。
第二轴级承应尽可能靠近传动件，以减小两支点间的跨矩或悬 臂第长三度级，提高轴的刚度和强度。
第四级
第五级
机械基础电子教案第9章
★注意:机构的传力性能与其压力角有关。
第9章平面连杆机构 在图9-19所示的曲柄摇杆机构中，取曲柄AB为原动
9
件，摇杆CD为从动件。若忽略各构件的质量和运动副
中的摩擦，则曲柄通过连杆作用于摇杆上C点的力F沿 BC方向，它与受力点C的绝对速度vc之间所夹的锐角 称为压力角。
力F沿vc方向的分力Ft=Fcosα，是推动从动件运动的有效分力；而沿 摇杆轴心线方向的分力Fn=Fsinα会增大运动副中的摩擦和磨损，对机构 传动不利，故称为有害分力。 显然，压力角α的大小是判别机构传力性能好坏的一个重要参数。
第9章平面连杆机构 由上述分析可知，四杆机构有无急回特性，一方面取决 于从动件是否存在工作和空回行程的极限位置，另一方面取 决于极位夹角。当机构从动件存在极限位置，且极位夹角 θ≠0时，机构才具有极回特性。 在工程实际中，通常利用机构的急回特性来缩短非生产 时间，提高劳动生产率。由式(9-1)可得：
① 图9-21所示的对心曲柄滑块机构中，由于极位夹角θ =0，即K=1，
滑块3的工作行程和返回行程平均速度相等，所以机构没有急回特性。
9
② 图9-22所示的偏置曲柄滑块机构，由于θ ≠0，即K＞1，所以机构 有急回特性。
第9章平面连杆机构
9
图9-21对心曲柄滑块机构的急回特性
第9章平面连杆机构
9
第9章平面连杆机构
9
图9-23死点位置错开的曲柄滑块机构
第9章平面连杆机构 3.传动角
9
在曲柄滑块机构中，当曲柄为主动件而滑块为从动件时， 不论是对心的曲柄滑块机构还是偏置曲柄滑块机构，最小传 动角γmin均出现在曲柄垂直于滑块导路的瞬时位置。 对心的曲柄滑块机构两次出现最小传动角，而偏置曲柄 滑块机构只有在曲柄AB转到如图9-24所示的AB′位置时，机
机械设计基础第9章
9.1.2 链传动的特点和应用
与带传动相比，链传动的主要优点如下。 （1） 链传动无打滑及弹性滑动现象，故能获得准确的平均 传动比。 （2） 链传动所需的张紧力小，作用在轴和轴承上的压力小， 减小了轴承的磨损。 （3） 功率损失小，传动效率高，可达98%。 （4） 对环境的适应性较强，能在高温、油污或粉尘多、湿 度大等恶劣场合工作，耐用，易维护。 链传动的主要缺点如下。 （1） 工作时不能保证恒定的瞬时传动比，故传动平稳性差， 有一定的冲击和噪声，不宜在高速或载荷变化大的场合中 工作。 （2） 与带传动相比，无过载保护作用，安装精度要求高。 （3） 只能用于两平行轴间的传动。
第9章 链传动
链传动是一种应用十分广泛的机械传动 形式，兼有带传动和齿传动的一些特点。 本章主要以滚子链传动为对象，重点分析 讨论链传动和设计方法、运动特点及使用 与维护的基本知识。
9.1 链传动的组成、工作原理、类 型和特点
9.1.1链传动的组成、工作原理和类型
链传动是由主动链轮1、从动链轮3和绕在链轮上的环 形链条2组成的，如图9.1所示。链传动通过中间挠性元件， 靠链条与链轮轮齿相互啮合传递运动和动力，它属于啮合 传动。 按用途不同，链条主要分为传动链、起重链和拽引链 3大类。传动链主要用于一般机械中；起重链和拽引链常 用于起重机械和运输机械中，如链斗式提升机（如图9.2 所示）及链式运输机（如图9.3所示）等。 传递动力的传动链主要有滚子链和齿形链等类型，齿 形链如图9.4所示。
9.2 滚子链和链轮
9.2.1 套筒滚子链的结构和标准
1. 套筒滚子链的结构 套筒滚子链的结构如图9.5所示，它是由内链板1、外 链板2、套筒3、销轴4、滚子5组成。零件之间的配合关系 是：内链板与套筒之间、外链板与销轴之间采用过盈配合； 滚子与套筒之间、套筒与销轴之间采用间隙配合，这样构 成了一个铰链，使内、外链板可相对转动。滚子活套在套 筒上可以减少链条与链轮间的摩擦和磨损，提高使用寿命。 为了减少轮齿的磨损，内、外链板之间应留有少量的间隙， 以便润滑油渗入套筒与销轴的摩擦面间。为了减轻链条重 量并使链条各横面的抗拉强度近似相等，内、外链板通常 制成“8”字形。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
9.4 轴的设计举例
例9-1 如图9-20所示是单级斜齿轮减速器的传动简图和从动轴的结构简图，已知从动轴传递的功率4P kW =，转速130/min n r =，齿轮宽度70b mm =，齿数60z =，模数5m mm =，螺旋角12β=o ，试确定该轴主要结构尺寸，并校核该轴的强度。
（a ） (b)
图9-20 单级斜齿轮减速器和从动轴的结构简图
(a ）单级斜齿轮减速器 (b ）从动轴的结构简图
解：计算项目及结果见表9-5
表9-5 计算项目及结果
计算项目
主要结果
一、选择轴的材料，确定许用应力
选用轴的材料为45钢，调质处理，查表9-1可知
650b a MP σ=，用插值法查表9-3可知1[]60a MP σ-=
二、按扭转强度估算轴的最小直径
图示减速器低速轴为转轴，从结构看与联轴器相接的输出端轴径应最小。
最小轴径为
d ≥633
3
9.55100.2[]p p
C n n
τ⨯⨯=
查表9-2可得，45钢C=118，则
d ≥3
4
11836.78130
mm mm = 同时考虑键槽的影响，取40d mm =
三、齿轮上作用力的计算
齿轮所受的转矩为
6
6449.55109.551029410130
p T N m N mm n =⨯=⨯=⨯g g
齿轮作用力为
圆周力3
22294101960300
t
F N N d τ⨯⨯=
== 径向力tan /cos 1960tan 20/cos12729r r n F F a N N β===o o
轴向力tan121960tan12417a
a F F N N ===o o
650b a MP σ= 1[]60a MP σ-=
40d mm =
329410.T N mm =⨯
1960t F N = 729r F N = 417a F N
=
d ≥33
1199190
320.1[]0.160
eC M mm mm σ--==⨯
考虑该截面键槽的影响，直径增加工5%
32 1.0533.92c d mm =⨯=
结构设计确定为52mm ，所以强度足够 六、绘制轴的零件工作图。
略
图9-21 轴系受力及弯矩、转矩图。