机械设计第十三章
机械设计-轴
第十三章 轴 轴设计的基本要求： 1、轴与轴上零件要有准确的相对位置,轴向、 周向定位可靠；
17
2、轴的加工、装配有良好的工艺性； 3、受力合理,轴结构有利于提高轴的强度和刚 度、减少应力集中；
第十三章 轴
18
一、轴上零件的轴向定位和固定
零件轴向定位的方式常取决于轴向力的大小
h h h
1.轴肩和轴环 要求： r＜C＜h r＜R＜h h=(0.07～0.1)d b=1.4h
第十三章 轴
34
四、阶梯轴的结构设计实例分析
F
等强度 1、拟定轴上零件装配方案 轴颈：装轴承处
阶梯轴
尺寸= 轴承内径； 直径与轮毂内径相当；
组成 轴头：装轮毂处
轴身：联接轴颈和轴头部分。
第十三章 轴
35
第十三章 轴
36
装配方案的比较：
第十三章 轴
37
例题：指出图中轴结构设计中的不合理之处，并绘 出改进后的结构图。 1.轴两端均未倒角；
3
Fa Ft tg 1960 tg12o 417N
d 118 3 4 / 130 36.78mm
考虑到联轴器的影响以及联轴器孔径系 列标准，取d=38mm
第十三章 轴 3. 齿轮上作用力的计算
50
T 9.55 106 4 / 130 294 103 Nmm
Ft 2T / d 2 29410 / 300 1960N
2.齿轮右侧未作轴向固定； 3.齿轮处键槽太短； 5.左轴承无法拆卸； 6.齿轮与右轴承装卸不便； 7.轴端挡圈未直接压在轴 端轮毂上。
4.键槽应开在同一条直线上；
第十三章 轴 轴系结构改错
38
四处错误
机械设计基础第六版第13章 带传动和链传动
带传动的张紧方法： 1.调整中心距
a a
滑道式张紧装置
调整螺钉 调整中心距 2.采用张紧轮 3.自动张紧
张紧轮
销轴
精品课件
自动张紧装置
带传动的优点：
1. 适用于中心距较大的传动； 2. 带具有良好的挠性，可缓和冲击、吸收振动；
3. 过载时带与带轮之间会出现打滑，避免了其它零 件的损坏；
dα
dN F Fsid n 2 (Fd)F sid n 2
dα 2
d d F+dF
F1
fdN F (Fd)F co2精s品 课F 件 co2s
力平衡条件：
dN F Fsid n 2 (Fd)F sid n 2 fdN F (Fd)F co d 2 sFco d 2 s
因 d 很小 s， id n d 可 ,co d 取 s1去掉二阶d微 Fd量
2
2
2 a co 2 s (d 1 d 2 )(d 2 d 1 )
以 co s 1si2n11 2精2 品课及 件
d2 d1 2a
代入得：
B
A
α1
θ
α1
d2
d1
D
aC
带长: L2 a2(d 1d 2)d 24 a d 12
已知带长时，由上式可得中心距 :
a 2 L (d 1 d 2 )2 L (d 1 d 2 )2 8 (d 2 d 1 )2 8 带传动不仅安装时必须把带张紧在带轮精上品，课而件且当带工作一段时间之后， 因带永久伸长而松弛时，还应当重新张紧。
§13-1 带传动的类型和应用
带传动的组成：
主动轮1、从动轮2、环形带3。
F0
F0
1 n1
2 n2
第十三章 机械运动方案及创新设计
4 2 1 6 3
5 1 2 3
襟翼操纵机构 V型双缸发动机 型双缸发动机
3. 复合式机构组合 一个两（ 一个两（多）自由度作为基础机构A，一个（几个）单 自由度作为基础机构 ，一个（几个） 自由度基本机构B（这里指附加机构） 自由度基本机构 （这里指附加机构）的输出构件接入基础 机构所构成的并联组合形式称为复合式机构组合。 机构所构成的并联组合形式称为复合式机构组合。
ห้องสมุดไป่ตู้
ω1
Ⅱ Ⅲ
V2 V3
Ⅰ
ω1″
刨床传动系统机构组合情况的初步方案图 Ⅰ——减速传动机构（带传动+齿轮传动） 减速传动机构（带传动 齿轮传动） 减速传动机构 齿轮传动 Ⅱ——刨刀往复直线急回运动机构 ——刨刀往复直线急回运动机构 Ⅲ——工作台间歇直线步进机构 工作台间歇直线步进机构
◆ 在Ⅲ后部串联一个能将转动 (或间歇转动 变为移动 或间歇 或间歇转动)变为移动 或间歇转动 变为移动(或间歇 移动)的基本机构 的基本机构Ⅲ 移动 的基本机构Ⅲ″； ◆ 在Ⅲ前部串联能减少间歇运 动冲击又容易获得任意运动规 律的高副机构Ⅲ ； 律的高副机构Ⅲ′； ◆ ω′= ω ″。
14 13 12 11
10 1 2 3 4 5 6 7 8 9
1-电机； 电机； 电机 2-V带传动； 带传动； 带传动 3-高速级齿轮传动； 高速级齿轮传动； 高速级齿轮传动 4-低速级齿轮传动； 低速级齿轮传动； 低速级齿轮传动 5-摆动到感机构； 摆动到感机构； 摆动到感机构 6-凸轮机构； 凸轮机构； 凸轮机构 7-双摇杆机构； 双摇杆机构； 双摇杆机构 8-升降机构； 升降机构； 升降机构 9-工作台； 工作台； 工作台 10-棘轮 丝杠进给机 棘轮—丝杠进给机 棘轮 构； 11-工件； 工件； 工件 12-让刀机构； 让刀机构； 让刀机构 13进刀机构； 进刀机构； 进刀机构 14-滑枕 滑枕
机械设计基础 第2版 教学课件 ppt 作者 王宁侠 《机械设计基础》第十三章_机械创新设计理论及方法
13.2机械创新设计寻找课题的方法
一、寻找创新题材 1.向生活索取 2.到各自的工作领域中发掘
二、寻找创新题材常用的方法 1.缺点列举法 2.希望点列举法 3.属性列举法 4.信息列举法
13.3总体方案设计阶段的创新方法
一、总体方案设计常用创新设计方法
1.类比法 （1）直接类比 （2）象征类比 2.形态综合法 （1）因素分析 （2）形态分析 （3）方案综合 3.“黑箱”分析法 4.设问法
13.1 基本创新原理
➢六、价值优化原理
优化设计的途径：
1)保持产品功能不变，通过降低成本，达到提高价值的目 的。 2)在不增加成本的前提下，提高产品的功能质量，以实现 价值的提高。
3)虽然成本有所增加，但却使功能大幅度提高，使价值提 高。 4)虽然功能有所降低，成本却能大幅度下降，使价值提高。 5)不但使功能增加，同时也使成本下降，从而使价值大幅 度提高。
13.3总体方案设计阶段的创新方法
二、机构创新设计常用方法 （一）机构组合法 1.通过串联组合机构 2.通过并联组合机构 3.复合式机构组合 4.通过叠加组合机构 （二）机构演绎法 1.机构的运动副演化 2.构件变异 3.机构的倒置演化 （三）还原法
13.4结构技术设计阶段的创新方法
一、利用变异原理创新 二、利用组合原理创新 三、利用完满原理创新 四、利用逆向创新原理创新 五、利用人机工程学创新
13.1 基本创新原理
➢四、逆向创新原理思路反转过来，寻找解决问题的 新途径、新方法。逆向创新法亦称为反向探索法。
➢五、还原创新原理
还原法则又称抽象法则，即回到根本、回到事物的起点。 暂时放下所研究的问题，反过来追根溯源，分析问题的 本质，从本质出发另辟蹊径进行创新的一种模式。此法 的特点为“退后一步，海阔天空”。
机械设计基础第13章 齿轮传动习题解答
的接触强度弱？（2）哪个齿轮的弯曲强度弱？为什么？
解：(1)接触强度
相互啮合的一对齿轮，起接触应力相等，即σH1=σH2. 由题意可知，[σH]1=600MPa>[σH2]=500MPa， 因此，大齿轮的接触强度弱。
（2）弯曲强度 相互啮合的一对齿轮，其弯曲强度的大小主要取决于的
YFaYSa
的比值。
[σ F ]
可见,
YFa1YSa1 2.81.55 0.024
[σ F ]1
179
因此，大齿轮的弯曲强度弱。
YFa2YSa2 2.4 1.67 0.028
[σ F ]2
144
YFa1YSa1 YFa2YSa2
[σF]1 [σF]2
13.6受力分析题：图示为圆锥-圆柱齿轮传动装置。轮1为主动轮， 转向如图所示，轮3、4为斜齿圆柱齿轮。 (1)轮3、4的螺旋方向应如何选择，才能使轴Ⅱ上两齿轮的轴向力相 反? (2)画出齿轮2、3所受各分力的方向。
, F2 YFa 2YSa 2
}
40 42 20 70.98 245552Nmm
T2
F1 340 78.34 YFa1YSa1 2.8 1.55
F 2 280 70.98 YFa2YSa2 2.28 1.75
T1
n1 n2
245552 3 736657Nmm
2 1.85
2)计算接触强度允许的输出转矩 H
13.1有一对齿轮传动，m=6mm,z1=20,z2=80,b=40mm.为了 缩小中心距，要改用m=4mm的一对齿轮来代替它。设载
荷系数K，齿数z1、z2及材料不变。试问为了保持原有接 触强度，应取多大的齿宽b?
(附接触强度计算公式：)
H ZHZE
第十三章 滚动轴承
以/P2 、/P4、 /P5、 /P6(/P6x)为代号，0级不标注 。
机械设计
基本代号
第十三章 滚动轴承
内部结构代号 15 精度等级代号 5级
7 1 2 0 6 C /P5 /C1
内径代号 一般为：内径 5
代号 0、1 2 直径 特轻
3
4
轻 中 重
直径系列代号 代号 0 1 2 3~6 同一内径有不同的直径 宽度 窄 正常 宽 特宽 宽度系列代号 内外径相同时有不同的宽度 类型代号
2）斜齿轮、锥齿轮、蜗轮轴：
3）悬臂圆锥齿轮轴：
4）蜗杆轴： 分别承受Fa、Fr
机械设计
第十三章 滚动轴承
第四节 滚动轴承的工作情况
一、滚动轴承工作时轴承元件上的载荷分布
径向载荷 轴颈 内圈 滚动体 外圈
承载区 非承载区 载荷
轴向力：由滚动体平均分担
径向载荷： 承载区 180
受最大径向载荷的滚动体负载为：
球轴承：球—点接触
滚子轴承：圆柱、圆锥、 球面滚子、滚 针—线接触
保持架
使滚动体等距离分布， ↓滚动体间的摩擦、磨损。
机械设计 二、材料
第十三章 滚动轴承
内外圈、滚动体：强度高、耐磨的高碳铬轴承钢或渗碳轴承钢。 保持架：软材料，低碳钢板冲压后铆接或焊接，或用铜合金、 铝合金、塑料等材料制成的实体保持架。
轴承一个套圈或滚动体的材料首次出现疲劳扩展之 前，一个套圈相对另一套圈的转数或工作小时数称为轴 承的寿命。
机械设计
第十三章 滚动轴承
疲劳点蚀
磨损
电腐蚀、锈蚀、元件破裂
机械设计 基本额定寿命：
第十三章 滚动轴承
采用常规材料、常规制造方法的一批型号相同的滚动 轴承，在相同的常规运转条件（实验室条件）下工作，其 中10%的轴承发生疲劳点蚀，90%的轴承未发生疲劳点蚀前 的运转总转数或一定转速下的工作小时数。记为L10或Lh。 亦即：轴承达到基本额定寿命，失效的概率为10%。 轴承达到基本额定寿命，未失效的概率为90%。
机械设计基础 第十三章 轴承
油性：指润滑油吸附在接触表面的能力 非全液体润滑时，润滑油的油性对防止金属磨 损起着主要作用。
润滑脂选择原则：
(1) 轻载高速时选针入度大的润滑脂，反之 选针入度小的润滑脂。
(2) 所用润滑脂的滴点应比轴承的工作温度高 约20~30℃。
3、固体润滑剂 轴承在高温，低速、重载情况下工作，
不宜采用润滑油或脂时可采用固体润滑剂。 常用：石墨、聚四氟乙烯、二硫化钼、二硫化钨等。
使用方法： (1) 调配到油或脂中使用； (2) 涂敷或烧结到摩擦表面； (3) 渗入轴瓦材料或成型镶嵌在轴承中使用。
选择粘度时，应考虑如下基本原则：
(1) 压力大、温度高、载荷冲击变动大 →粘度大的润滑油。
例：机床、发电机、轧钢机、大型电机、 内燃机、铁路机车、仪表等。
§13—2 滑动轴承的结构
一、向心滑动轴承
1、整体式向心滑动轴承
2、剖分式向心滑动轴承
适于低速、轻载或间隙工作的机器。 3、自动调心式向心滑动轴承
剖分式径向滑动轴承装拆方便，轴瓦磨损后 可调整剖分面处的垫片来调整轴承间隙。
4、调隙式向心滑动轴承
→硬晶粒起耐磨作用，软基体则增加材料的塑性。
特点：嵌入性、顺应性最好，抗胶合性好，但机械强度较低。
∴ 作为轴承衬浇注在软钢或青铜轴瓦的表面。——价格较贵
(5) 多孔质金属材料（粉末冶金）——含油轴承 原理：利用铁或铜和石墨粉末、树脂混合 经压型、烧结、整形、浸油而制成。
特点：组织疏松多孔，孔隙中能大量吸收润滑油， ∴ 称含油轴承，具有自润滑的性能。
间歇供油: 油壶或油枪
连续供油: (1) 滴油润滑 可调节油量!
精密机械设计基础-第十三章弹性元件
d 1.6 Fmax K1C
[ T ]
式中：T ——许用切应力，可根据弹簧的材
料和工作特点按表13－1规定选取
（三）刚度计算 （图13-9b） 1、当压缩弹簧承受轴向压力时弹簧特性为 ：
8FD23n 8FC 3n
Gd 4
Gd
式中： F 、 ——弹簧所承受力和变形量 D2 、d 、n ——弹簧中径、簧丝直径和有
当采用标准游丝时，尚需将计算出的 h、b值 圆整为标准值
3．强度条件校验最大应力游丝的强度条件
b
6M bh 2
b
式中 b ——许用弯曲应力， b B / S
游丝材料的力学性能和安全系数见表13－4。
4．确定游丝长度，因数和圈间距离
L Ebh3
12M
2L
n D1 D2
2、压缩弹簧的结构尺寸计算
四、圆柱螺旋拉伸弹簧 1、图13-14a所示为一圆柱拉伸弹簧
F0
d 3 '
8D2
式中 ' ——拉伸弹簧的初切应力,
可由图13-15两曲线间的范围内查出
2、拉伸弹簧的弹簧圈数
n
Gd 4
8(F F0 )D23
挂钩形式见图13-16
拉伸弹簧的结构尺寸见表13-3
五、圆柱螺旋扭转弹簧 1、 扭转弹簧的特性线
2、最大弯矩应力 ：
bmax
K2
M b max W
b
式中 W ——弯曲时的截面系数，圆弹簧丝
W d 3 / 32 0.1d 3
K2 ——扭转弹簧的曲度系数，圆弹簧丝
K2 (4C 1) /(4C 4)
b ——许用弯曲应力，取 b 1.25
F1 180N；变形量为17mm时，拉力Fmax 340N ； 并限制其最大外径在16mm以下，自由高度 在100mm以下。一般用途并不经常工作。
- 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)。
第十三章蜗杆传动
选择题
蜗杆传动的传动比i不等于。
a) u
1/u
2
b) Z
1/Z
2
C)
d
2/d
1
蜗杆传动通常是传递运动。
a由蜗杆向蜗
轮 b）由蜗轮向蜗杆
c）可以有蜗杆向蜗轮，也可以由蜗轮向蜗杆
在其中间平面内具有直线齿廓的是蜗杆。
a）渐开线b）阿基米德c）延伸渐开线 d）摆线齿廓
蜗杆直径系数q的计算式为。
a）q=d
1
/m b）
q=d
1
m c）
q=a/m d）q=a/d
1
一正交阿基米德蜗杆传动的蜗杆导程角为α=7º7'30''（右旋），蜗轮的螺旋角β应为。
a）7º7'30'' b）
81º52'30'' c）
20º d）15º
. 6 其它条件相同时，若增加蜗杆的头数，则其滑动速度。
a）增加b）减
少c）不
变 d）可能增加也可能减少
. 7 蜗杆传动中，蜗轮轮缘通常用青铜制造，这是为了考虑。
a）耐磨性好b）减磨性
好c）强度
高
d）工艺性能好
选用蜗轮齿圈材料的主要根据是。
a）蜗杆的齿面硬度b）蜗杆传递的动力 c）蜗杆传动的滑动速度
在蜗杆传动中，对于滑动速度V
〉12m/S的
S
重要传动应该采用作为蜗轮齿圈的材料。
a）HT200 b）ZCuSn10Pb1 c）45钢调质 d）
d）18CrMnTi渗碳淬火
对于传递动力的蜗杆传动，为了提高传动效率，在一定限度内可以采用。
a）较大的蜗杆特性系数b）较大的螺旋升角 c）较大的模数
为了配凑中心距或提高蜗杆传动的承载能力和传动效率，常采用变位蜗杆传动，这时要是。
a）蜗轮变位b）蜗杆变位 c）蜗杆蜗轮均变位
填空题
不
为了保证传动的稳定性，蜗轮齿数Z
2宜，又不能，因
为。
闭式蜗杆传动的功率损失包括和。
一对蜗杆传动，已知m=6，Z
1=2，q=10，Z
2
=30，
则中心距a= mm，蜗杆分度圆柱上的导角ν=。
在蜗杆传动中，轮齿之间的接触轮廓线是随着。
在不同的位置时，接触线V
1
间具有不同的夹角。
在靠近主平面区域内因其夹角小，两接触面之间就，因而限制了传动的。
简答题
与齿轮传动相比，蜗杆传动有何优点什么情况下宜采用蜗杆传动为何传递大功率时，很少采用蜗杆传动
蜗杆传动的主要失效形式和齿轮传动相比有什么异同为什么
蜗杆传动中为什么对于一定的模数m要规定一定的直径系数q，什么情况下可突破q的常用取值范围
为增加蜗杆减速器输出轴的转速，决定用双头蜗杆代替原来的单头蜗杆，问原来的蜗轮是否可以继续使用为什么
为什么蜗杆传动的传动比只能够表达为
i=Z
2/Z
1
，却不能以i=d
2
/d
2
来表示
确定蜗杆的头数Z
1和蜗轮的齿数Z
2
应考虑
哪些因素
闭式蜗杆传动和开式蜗杆传动的主要失效形式有何不同
试指出蜗轮圆周力
F t2=2T
2
/d
2
=2T
1
i/d
2
=2T
1
/d
1
公式中的错误。
蜗杆传动常用的材料组合有哪些它们的特
点及适用场合是什么
为什么蜗杆传动只计算蜗轮轮齿的强度，而不计算蜗杆齿的强度
为什么蜗杆螺旋副的当量摩擦角ρ
V
与齿面的滑动速度有关
蜗杆减速器在什么条件下蜗杆放在蜗轮下面什么条件下放在蜗轮的上面
如何根据蜗杆的转向确定轮齿的受力方向
指出图中未注明的蜗杆或蜗轮的螺旋线旋向及蜗杆或蜗轮的转向，并给出蜗杆和蜗轮啮合点作用力的方向。
试标出图中两种传动形式的蜗杆，蜗轮和齿轮的转向，绘出其啮合点的受力图（各用三个分力表示）。
并分析这两种传动形式的优缺点。
计算题
图示为一手动起重装置，已知手柄半径R=200mm，卷筒直径D=200mm，蜗杆传动的模数为m=5mm，q=，Z
1
=1，
Z 2=50，当量摩擦系数ρ
V
=，手柄上作用力为200N。
如强度无问题，求：
①图中n
1
转向为重量
Q举升方向，问蜗轮蜗杆的螺旋线方向；
②能提升的重量Q是多少
③提升后松开手时重物能否自行下降
④求出作用在蜗轮上三个分力的大小和方向；
⑤重物缓慢下降时各分力有无变化
图示两级蜗杆传动。
已知两蜗杆螺旋线方向均为右旋。
轴І为输入轴，轴Ш为输出轴，其转向如图所示。
试在图中画出；
①各蜗杆和蜗轮齿的螺旋线方向；
②轴І、轴П的转向；
③蜗轮2、蜗杆3的受力方向（画在啮合点处）
④分析П轴上两轮所受轴向力的方向是相同还是相反，这与两轮的螺旋线方向有什么关系
图示开式蜗杆—斜齿圆柱齿轮传动。
已知蜗杆主动，螺旋方向为右旋，大齿轮4的转向如图所示。
试在图中画出：
①蜗杆的转向；
②使П轴上两轮的轴向力抵消一部分时，齿轮3、4螺旋线方向；
③蜗杆2和齿轮3的受力图。
图示斜齿圆柱齿轮—蜗杆传动，小齿轮传动。
已知蜗轮齿为右旋，转向如图示。
试在图中画出：
①蜗杆螺旋线方向及转向；
②为使П轴受轴向力较小，大斜齿轮应取的螺旋线方向；
③П轴上齿轮2和蜗杆3的受力方向；
③小斜齿轮的螺旋线方向及П轴的转向。
图示蜗杆—圆锥齿轮传动。
已知蜗杆主动，大锥齿轮的转向如图示。
试求：
①为使蜗轮与锥齿轮3的轴向力方向相反，定出蜗轮和蜗杆螺旋线方向；
②画出各轴转向；
③画出П轮上两轮各分力的方向。
有一阿基米德蜗杆传动。
已知m=5mm，Z
1=1，Z
2
=50，q=10，
蜗杆螺旋线方向为右旋。
如取中心距a'=155mm，试求：
①变位系数x
②计算蜗杆，蜗轮的主要几何尺寸。
将其计算结果和标准蜗杆传动比较，看哪些尺寸发生了变化
某电梯传动装置中采用了蜗杆传动，电机功率P=10KW，转速
n 1=970r/min，蜗杆传动参数为Z
1
=1，Z
2
=30，m=12mm，q=8，
λ=7º7''31''，右旋，蜗杆蜗轮副效率n
1
=，整个传动系统总效率
为η=，卷筒直径D
3
=600mm。
试求：
①在图中画出电梯上升时，电动机的转向；
②电梯上升的最大速度V；
③电梯的最大载重量Q；
④画出蜗杆所受各分力方向，并求出各分力大小；
手动铰车采用蜗杆传动，m=8mm，q=8，Z
1=1，Z
2
=40，卷筒直径
D
2
=200mm。
试求：
①欲是重物Q上升1m，受柄应转多少转在图中画出手柄转向；
②如蜗杆蜗轮副当量摩擦系数f
V
=，能否自锁传动总效率η为多少
③如Q=104N，人手推力F=200N，手柄长度应是多少
④如保持重物Q匀速下降，手柄推力F应为多少此时作用在手柄上的力矩与提升时的手柄力矩方向相同还是相反
设计一起重设备用蜗杆传动，蜗杆轴由电动机驱动，电动机功率P=10KW，n
1
=1450r/min，i=18，要求使用10年，每天工作4小时。
设计一带式运输机用闭式普通蜗杆减速器传动。
已知：输入功
率P
1=，蜗杆转速 n
1
=1460r/min，传动比i=23，有轻微冲击，
预期使用寿命10年，每天工作8小时（要求绘制蜗杆或蜗轮零件图）。
返回。