第四章 机械传动部件的计算与选型教学资料
《机械工程基础 (4)》课程教学大纲
《机械工程基础》课程教学大纲课程代码：ABJD0340课程中文名称：机械工程基础课程英文名称：Fundamenta1ofmechanica1engineering课程性质：必修课程学分数：3.5课程学时数：56（48+实验8）授课对象：材料物理专业本课程的前导课程：高等数学、大学物理、工程制图、金工实习等一、课程简介机械工程基础是一门培养学生具有一般机械设计基本知识的学科基础课。
课程主要介绍工程力学基础知识、一般机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法，同时扼要介绍与本课程有关的国家标准和规范，使学生初步具有分析简单机械传动装置的能力。
为学习专业课和新的科学技术打好基础，为解决生产实际问题和技术改造工作打好基础。
二、教学基本内容和要求第一章：绪论机器的组成、机器和机构、构件和零件重点与难点：机械、机器、机构、构件和零件的基本概念教学要求：了解课程的性质、机器的组成及特征；理解机器与机构的差别；掌握零件与构件的概念。
第二章：物体的受力分析与平衡力和力系的基本概念；静力学公理；物体的受力分析和受力图；平面汇交力系；力矩与力偶；平面任意力系重点与难点：物体受力分析、平面力系的平衡条件与平衡方程教学要求：理解静力学的基本概念、基本公理；掌握物体的受力分析方法，掌握平面汇交力系、平面力偶系、平面任意力系平衡问题的求解。
第三章：轴向拉伸和压缩轴向拉伸和压缩的基本概念；内力与应力；材料拉伸和压缩时的力学性能；拉压杆的变形及强度计算重点与难点：内力、应力及许用应力的概念；拉压杆的轴力分析及强度计算教学要求：了解材料拉伸和压缩的力学性能；理解内力、应力及许用应力的基本概念，胡克定律；掌握拉压杆的轴力分析及强度计算第四章：剪切与圆轴扭转剪切与挤压的基本概念；圆轴扭转时的应力与强度条件；圆轴扭转时的变形与刚度条件重点与难点：外力偶和扭矩的计算；扭矩图的绘制；圆轴扭转时的应力、强度条件和刚度条件教学要求：了解构件在剪切和扭转时的受力特点；掌握扭矩图的绘制，圆轴扭转时强度和刚度计算第五章：梁的弯曲弯曲的概念；梁的弯曲内力；弯曲正应力和强度计算；提高梁弯曲强度的措施；梁的刚度条件；组合变形时的强度计算重点与难点：梁的内力分析及最大弯矩的确定教学要求：了解梁在组合变形时的强度计算方法；理解弯曲的概念，提高梁弯曲强度的措施；掌握梁剪力、弯矩的计算，剪力图、弯矩图的绘制，弯曲正应力强度的计算第六章：平面机构的自由度运动副及其分类；平面机构运动简图；平面机构的自由度重点与难点：机构运动简图的绘制；平面机构自由度的计算；机构具有确定运动的条件教学要求：了解运动副的概念及其分类；理解自由度的概念，机构具有确定运动的条件;掌握机构运动简图的绘制，复合较链、局部自由度和虚约束的判定，平面机构自由度的计算第七章：平面连杆机构平面四杆机构的基本类型和应用；平面四杆机构的演化；平面四杆机构的基本特性；平面四杆机构的设计重点与难点：平面四杆机构的基本类型和特性；钱链四杆机构类型的判断；平面四杆机构的设计方法教学要求：了解平面四杆机构的演化形式；理解平面四杆机构的基本特性；掌握平面四杆机构的基本类型，较链四杆机构类型的判断，平面四杆机构运动特性的分析第八章：凸轮机构凸轮机构的应用和分类；从动件常用运动规律；凸轮轮廓曲线的设计方法重点与难点：凸轮机构的组成、分类；从动件的常用运动规律及特点教学要求：了解凸轮轮廓曲线的设计方法；掌握凸轮机构的工作原理、凸轮机构从动件常用运动规律和运动特性第九章：间歇运动机构棘轮机构；槽轮机构教学要求：了解棘轮机构和槽轮机构的工作原理、运动特点和应用第十章：齿轮机构齿轮机构的应用和分类；齿廓啮合基本定律；渐开线直齿圆柱齿轮；渐开线齿轮的啮合传动；渐开线齿轮的加工与齿廓的根切；斜齿圆柱齿轮机构；直齿圆锥齿轮机构重点与难点：渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的基本理论和几何尺寸计算；根切的产生教学要求：了解渐开线的性质、渐开线齿廓的啮合特点，渐开线齿轮的切齿方法，斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮机构的特点和主要几何参数；掌握渐开线直齿圆柱齿轮主要几何参数的计算第十一章：轮系轮系的分类；轮系功用；轮系传动比的计算重点与难点：定轴轮系与周转轮系传动比的计算教学要求：了解轮系的分类、特点和作用，复合轮系的概念及其传动比的计算方法；掌握定轴轮系和周转轮系传动比的计算第十二章：机械零件设计概论零件设计的基本要求、计算准则、一般步骤；零件常用材料及其选择；机械零件的工艺性和标准化重点与难点：机械零件的主要失效形式与计算准则；机械零件设计的一般步骤教学要求：了解机械零件设计的基本要求，常用材料及其特点；掌握零件的主要失效形式，机械零件设计的基本准则、方法与步骤第十三章：连接螺纹连接；螺旋传动；键连接；花键连接；销连接重点与难点：螺纹的主要参数，螺纹连接的基本类型；螺栓连接的强度计算；普通平键的选择和强度校核教学要求：了解键连接、销连接、螺纹连接和螺旋传动的类型和特点；理解螺纹连接预紧和防松的概念；掌握螺栓连接的强度计算，普通平键的选择和强度校核第十四章：齿轮传动齿轮传动的失效形式及设计准则；直齿圆柱齿轮的受力分析；直齿圆柱齿轮的齿面接触疲劳强度和齿根曲曲疲劳强度计算；直齿圆柱齿轮主要参数的选择；斜齿圆柱齿轮的强度计算；直齿圆锥齿轮的强度计算；齿轮的结构设计、润滑重点与难点：齿轮传动的实效形式和设计准则；齿轮传动的受力分析；直齿圆柱齿轮传动的设计教学要求：了解斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮的强度计算方法；掌握直齿圆柱齿轮主要尺寸的计算、直齿圆柱齿轮传动的受力分析及强度计算。
机电一体化系统设计最终讲课文档
第一章 绪论
第一节 机电一体化的定义 第二节机电一体化系统设计的目标与方法 第三节 机电一体化的相关技术 第四节机电一体化系统的基本功能要素 第五节 本课程的目的和要求
现在七页，总共三百二十六页。
现在八页，总共三百二十六页。
第一节 机电一体化的定义
传统机械：主要以力学为理论基础，以经验为实践 基础；
现在三十一页，总共三百二十六页。
第四节 机电一体化系统的 基本功能要素
现在三十二页，总共三百二十六页。
第四节 机电一体化系统的 基本功能要素
现在三十三页，总共三百二十六页。
第四节 机电一体化系统的 基本功能要素
现在三十四页，总共三百二十六页。
第四节 机电一体化系统的 基本功能要素
机械本体（机械系统）
提高生产效率
节约能源，降低能耗
提高安全性、可靠性
现在十三页，总共三百二十六页。
第二节 机电一体化系统设计 的目标与方法
改善操作性和实用性 减轻劳动强度，改善劳动条件 简化结构，减轻重量 降低价格 增强柔性应用功能
现在十四页，总共三百二十六页。
第二节 机电一体化系统设计 的目标与方法
机电一体化技术方向
现在三十六页，总共三百二十六页。
第四节 机电一体化系统的 基本功能要素
传感检测单元 对系统运行过程中所需要的本身和外界环 境的各种参数及状态进行检测，并转换成 可识别信号，传输到控制信息处理单元， 经过分析、处理产生相应的控制信息。 对其要求是体积小、便于安装与联接、检 测精度高、抗干扰
现在三十七页，总共三百二十六页。
第三节 机电一体化的相关技术
自动控制技术 自动控制技术的目的在于实现机电一体化 系统的目标最佳化。 机电一体化系统中的自动控制技术主要包 括位置控制、速度控制、最优控制、自适 应控制、模糊控制、神经网络控制等。
2024版最新最全《机械设计基础》教案(完整版)
•课程介绍与教学目标•机械零件设计基础知识•连接件与紧固件设计•传动装置设计原理及应用•轴系零部件设计要点与实例分析•轴承类型选择及校核方法论述•总结回顾与拓展延伸目录01课程介绍与教学目标《机械设计基础》课程简介《机械设计基础》是机械类专业的一门重要技术基础课程，主要研究常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论及计算方法。
课程内容包括机械设计总论、连接、机械传动、轴系零部件和其他常用零部件等，涉及机械设计的基本理论、基本知识和基本技能。
通过本课程的学习，学生应掌握常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、设计方法和选型原则，具备进行简单机械系统设计的初步能力。
教学目标与要求01020304教材及参考书目教材参考书目02机械零件设计基础知识机械零件分类及功能包括齿轮、带轮、链轮等，用于传递动力和扭矩。
包括轴承、轴、联轴器等，用于支撑和定位旋转部件。
包括螺栓、键、销等，用于连接和固定各个部件。
包括密封垫、密封圈、密封条等，用于防止流体或气体泄漏。
传动零件轴系零件连接零件密封零件零件设计基本原则与方法设计原则设计方法典型零件设计案例分析齿轮设计根据传动比、扭矩和转速等要求，选择合适的齿轮类型、材料和精度等级，并进行齿形、齿向和齿距等参数的设计。
轴承设计根据轴的转速、载荷和工作环境等条件，选择合适的轴承类型、尺寸和材料，并进行轴承寿命和可靠性等方面的校核。
螺栓连接设计根据连接件的材质、厚度和工作环境等条件，选择合适的螺栓类型、规格和材料，并进行拧紧力矩和防松措施等方面的设计。
03连接件与紧固件设计螺纹类型选择螺纹参数确定螺纹连接件材料选择螺纹连接件结构设计螺纹连接件设计键连接与销连接设计01020304键连接类型选择键连接参数确定销连接类型选择销连接参数确定过盈配合与过渡配合选择过盈配合选择过渡配合选择配合表面粗糙度要求配合件材料选择04传动装置设计原理及应用齿轮传动装置设计原理齿轮传动的类型及特点01齿轮传动的精度等级和公差配合02齿轮传动的强度计算和校核03链传动和带传动装置设计链传动的类型及特点了解链传动的类型、结构特点和工作原理，以及各自的优缺点和适用范围。
机械传动件的设计计算
机械传动件的设计计算3.1 传动链条的设计选用已知传动链条1700/3056/1/mm s m s =<，速度较低所以选择片式关节链，此处安全系数选定为6=n ，则所选链条的计算载荷为：60000610000max =⨯=≥n S S p N (3-1)根据计算所得的链条承重60000N ,选LH1634，公称节距25.4P =,链条的板数组合43⨯，链条的极限载荷129KN ，链条的链板厚4.09mm ，链条的链板孔径9.56mm ，链条销轴直径为9.54 mm , 链条通过的高度24.38mm ，链板的高度为24.13mm ，每米的重量为3.8/kg m 。
端的接头：34.88=b 85.209=b 13.612=b 42.12=t P 56.91=d 7.124=h 7.12=r节数：55.904.252300==n ，取91=n 。
链条的总长：4.23114.2591=⨯==np L mm ， (3-2) 链条的质量：78332.88.33114.2=⨯=m kg 。
3.2 槽轮设计槽轮的直径计算：1274.25551=⨯=⨯=p D mm, 轮缘间宽计算：448.3576.3305.1=⨯=b mm,轮缘直径的计算：92.16054.938.241272112=++=++=d h D D mm,式中：p —链条的公称节距；1h —链条的通过高度；2d —链条的销轴直径；最终设计所得的槽轮的轮缘厚度确定为100mm ，槽轮的内孔设计直径100mm ，槽轮的内孔与所配合使用的轴承配合方式为过盈。
图3-1 槽轮3.3 槽轮的座与轴设计计算槽轮的座孔与轴两者相互配合，所以直径尺寸相同。
槽轮轴的材料选为45#。
通过a P S F 610100/⨯==σ，2R S π=计算确定轴的半径为：R=0.01596m ，确定槽轮轴直径为32mm 。
图3-2 槽轮座最终设计得到槽轮轴的直径32mm ，长度90 mm 。
数控机床x52k课程设计说明书
机电一体化课程设计计算说明书设计题目：立式铣床数控X52K横向工作台设计班级：XXXX学院姓名： XXX学号： XXX指导教师： XXXXXX2014年 1月 17 日XXXX目录目录 (2)一、课题来源的现实意义 (3)二、设计任务 (4)三、总体方案的确定 (5)1.机械传动部件的选择 (5)2.控制系统的设计 (6)四、机械传动部件的计算与选型 (6)1．铣削力的计算 (6)2.直线滚动导轨副的计算与选型 (7)3.滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (8)4.步进电动机减速箱的选用 (11)5.步进电动机的计算与选型 (11)五、齿轮的校核计算 (15)1.齿轮的校核计算 (15)六、控制系统设计 (19)1.控制系统组成 (19)2.设计思路及器件选择 (20)七、课程设计心得体会 (23)八、参考文献： (24)一、课题来源的现实意义制造技术和自动化水平的高低已成为一个国家或地区经济发展水平的重要标志，而其中最具代表性的就是数控铣床。
数控铣床是指铣床的操作命令以数值数字的形式描述工作过程按规定的程序自动进行的铣床。
随着微电子技术，特别是计算机技术的发展，数控铣床迅速地发展起来。
尽管数控铣床可以较好地解决形状复杂、精密、小批量多品种零件的加工问题，能够稳定加工质量和提高生产率。
但是目前我国数控铣床占有率与工业发达国家相比还非常低，机械制造业水平与发达国家相比相对落后，设备陈旧，技术水平差距大，国际竞争力弱，影响了生产力的发展。
逐步提高数控铣床的占有率已经成为我国制造技术发展的总趋势。
提高铣床数控率有两个途径：一是增加新的数控铣床，价格昂贵，一次性投资大，目前各企业均有大量的普通铣床，完全用数控铣床替代根本不可能；二是对旧机床进行数控化改造。
我国是一个机床拥有量极大的国家，但大部分铣床服役龄较长，采取对旧铣床进行改造来提高设备的先进性和数控化率，是一个有效和实用的途径，是企业必走之路。
我国现正处于以从劳动密集型产业为主向以技术密集型产业为主过渡的发展阶段，对自动化设备的需求会越来越大、越来越积极。
机械设计基础课件-带传动和链传动
链传动中的常见元件和结构
链条
链条是链传动的核心组件，由一 系列链环组成，具有高强度和耐 磨性。
链轮
链轮由链条传动力矩，具有不同 齿数和齿形以适应不同的传动要 求。
链条张紧器
链条张紧器用于调整链条的紧绷 程度，保持适当的张力。
如何计算链传动的传动比和转速
1
传动比计算
链传动的传动比等于从动轮的齿数除以驱
带紧轮
带紧轮用于调整带的紧绷程度， 保持正常的传动效果。
传动带
传动带是带传动的核心组件，具 有高拉伸强度和良好的抗磨性能。
如何计算带传动的传动比和转速
1 传动比计算
2 转速计算
3 实际应用
带传动的传动比等于从动 轮的直径除以驱动轮的直 径。传动比 = 从动轮直径 / 驱动轮直径。
带传动的转速计算公式为 驱动轮转速 = 从动轮转速 / 传动比。
带传动的工作原理
1
松紧程度
通过调整带的紧绷程度，传动效果可以进行控制，如松稳传动和紧急传动。
2
滑移现象
带传动可能出现滑移现象，导致传动效率下降。因此，合适的张紧力和摩擦系数 很重要。
3
传动比与转速
带传动的传动比取决于驱动轮和从动轮的直径比，从而控制输出的转速。
带传动中的常见元件和结构
带轮
带轮用于传递动力和控制带的移 动。具有不同材质和结构，可适 应不同的工作环境。
机械设计基础课件-带传 动和链传动
欢迎来到机械设计基础课件。本课程将带您深入了解机械传动的基础知识， 包括传动类型、传动比与转速关系等内容。
机械传动的定义和作用
定义
机械传动是指将发动机或电机的功率传递到其他零件、设备或机器的过程。
作用
X-Y数控钻床工作台设计说明书
目录一、设计任务 (1)二、总体方案确定 (2)1.机械传动部件的选择 (2)2.控制系统的设计 (2)三、机械传动部件的计算与选型 (2)1.导轨上移动部件的重量估算 (2)2.切削力的计算 (3)3.直线滚动导轨副的计算与类型 (3)4.滚珠丝杆螺母副的计算与选型 (4)5.步进电动机减速箱的选用 (9)6.步进电动机的计算与选型 (10)四、绘制进给传动机构的装配图 (15)五、控制系统的设计 (16)（1）控制系统的原理框图 (16)（2）简介 (16)（3）应用 (19)六、步进电动机驱动电源的选用 (22)一、设计任务题目：Z3040钻床工作台Y向进给系统设计任务：设计一种供Z3040钻床使用的数控钻台主要参数如下：1）钻头最大直径d=40mm;2）加工材料为灰铸铁190HBW；3）Y方向的脉冲当量δ=0.005mm/step；4）Y方向的定位精度为±0.01mm；5）工作台面尺寸为400mm×360mm；υ=2000mm/min；6）工作台空载最快移动速度maxxυ=2000mm/min；7）加工时最快进给移动速度maxx f二、总体方案确定1.机械传动部件的选择1)导轨副的选用：要设计的工作台是与Z3040钻床配套使用的，因此，选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小、不易爬行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧方便等优点。
2)丝杠螺母副的选用：伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，要满足0.005mm的脉冲当量和±0.01mm的定位精度，滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杠副才能达到。
滑动丝杠副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高、预紧后可消除反向间隙。
3)减速装置的选用：选择了步进电动机和滚珠丝杠副以后，为了圆整脉冲当量，放大电动机的输出转矩，降低运动部件折算到电动机转轴上的转动惯量，可能需要减速装置，且应有消间隙机构。
为此，决定采用无间隙齿轮传动减速箱。
第四章机械传动部件的计算与选型
第四章 机械传动部件的计算与选型一、 机械传动部件的计算与选型1. 导轨上移动部件的重量估算按照下导轨上面移动部件的重量来进行估算。
包括工件、夹具、工作平台、上层电动机、减速箱、滚动丝杠副、直线滚动导轨副、导轨座等，估计重量约为800N.2. 铣削力的计算设零件的加工方式为立式铣削，采用硬质合金立铣刀，工件的材料为碳钢。
则由硬质合金铣刀铣削力计算公式表查得立铣时的铣削力计算公式为：Z n a d f a F p z e c 1.00.173.075.085.0118-= （1）今选择铣刀的直径d=15mm,齿数Z=3，为了计算最大铣削力，在不对称铣削的情况下，取最大铣削宽度mm a e 15=,背吃刀量mm p 8a =,每齿进给量mm z 1.0f =,铣刀转速n=300r/min 。
则由式（1）求得最大铣削力：N N N F c 123392.123233008151.0151181.00.173.075.085.0≈=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-采用立铣刀进行圆柱铣削时，各铣削力之间的比值可由各铣削分力的经比值验表查得，考虑逆铣时的情况，可估算三个方向的铣削力分别为：N F F f 1233c ==,N F F e 46938.0c ==，N F F fn 308c 25.0== 。
工作台收到垂直方向的铣削力 N F F z 469e == ,受到水平方向的铣削力分别为 N F F f 308fn ==。
今将水平方向较大的铣削力分配给工作台的纵向（丝杠轴线方向），则纵向铣削力N F F f 1233x ==,径向铣削力N F F y 308fn ==图3-4 铣削力的分析 a ）圆柱形铣刀铣削力 b ）面铣刀铣削力3. 直线滚动导轨副的计算与选型(1)滑块承受工作载荷Fmax 的计算及导轨型号选取 工作载荷是影响直线滚动导轨副使用寿命的重要因素。
本例中的X-Y 工作台为水平布置，采用双导轨、四滑块的支撑形式。
传动零件的设计计算精选全文
精选全文完整版（可编辑修改）第4章传动零件的设计计算传动零件是传动系统中最主要的零件，它关系到传动系统的工作性能、结构布置和尺寸大小。
此外，支承零件和联接零件也要根据传动零件来设计或选取。
因此，一般应先设计计算传动零件，确定其材料、主要参数、结构和尺寸。
各传动零件的设计计算方法，均按《机械设计》或《机械设计基础》课程所述方法进行，本书不再重复。
下面仅就传动零件设计计算的内容和应注意的问题作简要说明。
第一节减速器外部传动零件的设计计算传动系统除减速器外，还有其他传动零件，如带传动、链传动和开式齿轮传动等。
通常先设计计算这些零件，在这些传动零件的参数确定后，外部传动的实际传动比便可确定。
然后修改减速器内部的传动比，再进行减速器内部传动零件的设计计算。
这样，会使整个传动系统的传动比累积误差更小。
在课程设计时，对减速器外部传动零件只须确定其主要参数和尺寸，而不必进行详细的结构设计。
一、普通V带传动设计普通V带传动须确定的内容是：带的型号、长度、根数，带轮的直径、宽度和轴孔直径，中心距，初拉力及作用在轴上之力的大小和方向以及V带轮的主要结构尺寸等。
设计计算时应注意以下几个方面的问题：（1）设计带传动时，应注意检查带轮尺寸与传动系统外廓尺寸的相互协调关系。
例如，小带轮外圆半径是否小于电动机的中心高，大带轮半径是否过大而造成带轮与机器底座相干涉等。
此外，还要注意带轮轴孔尺寸与电动机轴或减速器输入轴尺寸是否相适应。
（2）设计带传动时，一般应使带速v控制在5～25m/s的范围內。
若v过大，则离心力大，降低带的使用寿命；反之，若v过小，传递功率不变时，则所需的V带的根数增多。
（3）为了使每根V带所受的载荷比较均匀，V带的根数Z不能过多，一般取Z=3～6根为宜，最多不超过8根。
（4）一般情况下，带传动的最大有效拉力与主动带轮上的包角α成正比，为了保证V1带具有一定的传递能力，在设计中一般要求主动带轮上的包角α≥120°。
机械简单的选型计算公式
机械简单的选型计算公式在机械设计中，选型计算是非常重要的一步，它直接关系到机械设备的性能和使用寿命。
选型计算需要考虑多个因素，包括负载、速度、功率等，而这些因素又会涉及到多个物理量的计算。
本文将介绍一些机械简单的选型计算公式，帮助读者更好地进行选型计算。
1. 轴承选型计算。
在机械设备中，轴承是承载转动部件的重要组成部分，它的选型计算需要考虑到负载、转速、轴承寿命等因素。
一般来说，轴承的额定动载荷可以通过以下公式计算：P = (C/P) (F0.3)。
其中，P为额定动载荷，C为基本动载荷，P为实际载荷。
基本动载荷可以通过轴承型录中的数据获取，实际载荷需要根据实际情况进行计算。
2. 传动带选型计算。
传动带是机械设备中常用的传动元件，它的选型计算需要考虑到功率、转速、中心距等因素。
传动带的带速可以通过以下公式计算：V = π D n。
其中，V为带速，D为传动带的直径，n为转速。
通过带速的计算，可以进一步计算传动带的长度和张紧力等参数。
3. 齿轮选型计算。
齿轮是机械设备中常用的传动元件，它的选型计算需要考虑到功率、转速、齿轮模数等因素。
齿轮的模数可以通过以下公式计算：m = (π D) / z。
其中，m为模数，D为齿轮的直径，z为齿数。
通过模数的计算，可以进一步计算齿轮的模数、齿宽等参数。
4. 泵选型计算。
泵是机械设备中常用的流体传动元件，它的选型计算需要考虑到流量、扬程、效率等因素。
泵的功率可以通过以下公式计算：P = (Q H ρ g) / η。
其中，P为功率，Q为流量，H为扬程，ρ为流体密度，g为重力加速度，η为泵的效率。
通过功率的计算，可以进一步计算泵的轴功率、电机功率等参数。
以上是机械简单的选型计算公式，希望对读者有所帮助。
在进行选型计算时，需要根据实际情况综合考虑多个因素，确保选型计算的准确性和可靠性。
同时，也可以借助计算软件和在线计算工具进行选型计算，提高工作效率和准确性。
机械设计基础课程设计-传动零件的设计计算(PPT课件)
解： (1)确定链轮齿数z1和z2 n1 960 计算传动比i 3 n2 320 设链速v 6 ~ 8m / s, 选取z1 25, z2 75
第三讲 传动零件的设计计算
(2)选链型号，确定链节距 p 查表得K A 1.0, 查图得K z 0.73, 查表得K p 1.0 P0 K A K z P 1 0.73 6 4.38kW Kp 1
解：(1) 确定计算功率Pc 查表得工作情况系数 KA=1.2，故 Pc=KAP =1.2 ×18.5=22.2 kW (2)选择带的型号 根据Pc，n1，由图 确定选用C型带。
第三讲 传动零件的设计计算
(3)确定带轮的基准直径dd1和dd2 选取小轮直径dd1=212 mm 则大轮的直径为dd2=idd1=3×212=636 mm，取dd2=630 mm
根据各种联轴器的应用特点，按标准选择（公称转矩 和许用转速）。
Tc Tn n n
第三讲 传动零件的设计计算
2. 减速器内传动零件的设计计算—齿轮传动
设计完减速器以外的传动零件后，要验算原始计 算的运动和动力参数，如有变动应进行相应的修改， 然后，再进行减速器内传动零件的设计计算。
2 3366.29mm
2 630 212 630 212
4 1000
查表，取Ld=3550 mm
第三讲 传动零件的设计计算
确定中心距a Ld Lc 3550 3366 .29 a a0 1000 1092 mm 2 2
(6) 验算小轮包角 1 d d 2 d d1 630 212 1 180 57.3 180 57.3 158 120 a 1092 满足要求
第三讲 传动零件的设计计算
机械传动部件PPT学习教案
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(1)丝杠本身的拉压刚度Ks和弹性变形s ：
F S或F O :
s
Fa AE
106
(um);
Ks
F s
AE 106 a
式中，F：轴向负荷(N)；a：螺母至轴向固定处的距离(m)
s max
Famax AE
106
(um);
Ks min
AE amax
106
支承组合形式为F-F的丝杠：
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3) 标注方法及示例
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8. 支承方式的选择
1) 滚珠丝杠的支承，主要是约束丝杠的轴向窜动，其次才 是径向约束
2)
支承方式
支承方式
单推-单推 (J-J) p.29 图2.17
双推-双推 (F-F) p.29 图2.18
双推-简支 (F-S) p.29 图2.19
双推-自由 (F-O) p.29 图2.20
动
•
非线性传动：连杆机构、凸轮机构
•
传动功能：下表
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基本功能 运动的变换
传动机构
丝杠螺母 齿轮 齿轮齿条 链轮链条 带、带轮 缆绳、绳轮 杠杆机构
形式 √
√ √
√
连杆机构 凸轮机构 √ 蜗轮蜗杆 间歇机构 √ 摩擦轮 万向节 软轴
行程
√ √ √
方向 √
速度 √
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
Fm
(
F13n1t1 F23n2t2 Fn3nntn n1t1 n2t2 nntn
)1/ 3
式中， n 1，n 2， n n ：轴向负荷F 1，F 2， F n作用下的转速
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第四章机械传动部件的计算与选型第四章 机械传动部件的计算与选型一、 机械传动部件的计算与选型1. 导轨上移动部件的重量估算按照下导轨上面移动部件的重量来进行估算。
包括工件、夹具、工作平台、上层电动机、减速箱、滚动丝杠副、直线滚动导轨副、导轨座等，估计重量约为800N.2. 铣削力的计算设零件的加工方式为立式铣削，采用硬质合金立铣刀，工件的材料为碳钢。
则由硬质合金铣刀铣削力计算公式表查得立铣时的铣削力计算公式为：Z n a d f a F p z e c 1.00.173.075.085.0118-= （1）今选择铣刀的直径d=15mm,齿数Z=3，为了计算最大铣削力，在不对称铣削的情况下，取最大铣削宽度mm a e 15=,背吃刀量mm p 8a =,每齿进给量mm z 1.0f =,铣刀转速n=300r/min 。
则由式（1）求得最大铣削力：N N N F c 123392.123233008151.0151181.00.173.075.085.0≈=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-采用立铣刀进行圆柱铣削时，各铣削力之间的比值可由各铣削分力的经比值验表查得，考虑逆铣时的情况，可估算三个方向的铣削力分别为：N F F f 1233c ==,N F F e 46938.0c ==，N F F fn 308c 25.0== 。
工作台收到垂直方向的铣削力 N F F z 469e == ,受到水平方向的铣削力分别为 N F F f 308fn ==。
今将水平方向较大的铣削力分配给工作台的纵向（丝杠轴线方向），则纵向铣削力N F F f 1233x ==,径向铣削力N F F y 308fn ==图3-4 铣削力的分析 a ）圆柱形铣刀铣削力 b ）面铣刀铣削力3. 直线滚动导轨副的计算与选型 (1)滑块承受工作载荷Fmax 的计算及导轨型号选取 工作载荷是影响直线滚动导轨副使用寿命的重要因素。
本例中的X-Y 工作台为水平布置，采用双导轨、四滑块的支撑形式。
考虑最不利的 情况，即垂直于台面的工作载荷全部由一个滑块承担，则单滑块所承受的最大垂直方向载荷为：F G F +=4max (2) 其中，移动部件重量G=800N ，外加载荷N F F 469z ==,代入式（2），得最大工作载荷KN N F 669.0669max ==.查表得，根据工作载荷KN F 669.0max = ,初选直线滚动导轨副的型号为KL 系列的JSA-LG15型，其额定动载荷C a =7.94KN,额定静载荷C 0a =9.5KN.任务书规定工作台留有一定余量，查表得，按标准系列，选取导轨长度为520mm.（2）距离额定寿命L 的计算 上述选取的KL 系列JSA-LG15导轨副的滚道硬度为60HRC ，工作温度不超过1000C ，每根导轨上配有两只滑块，精度为4级，工作速度较低，载荷不大。
查表5-表9，分别取硬度系数f H =1.0、温度系数f T =1.00、接触系数f c =0.81、精度系数f R =0.9、载荷系数f w =1.5,代入式=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=94.75.19.081.01150C a W R C T H P C f f f f f L远大于期望值50km ，故距离额定寿命满足要求。
4.滚珠丝杠螺母副的计算与选型（1）最大工作载荷F m 的计算 承受最大铣削力时，工作台受到进给方向的载荷（与丝杠轴线平行）N F x 1233=，受到横向的载荷（与丝杠轴线垂直）N F y 308=，受到垂向的载荷（与工作台面垂直）N F z 469=。
已知移动部件总重量G =800N ，按矩形导轨进行计算，查表，取颠覆力矩影响系数K =1.1，滚动导轨上的摩擦因数μ=0.005。
求得滚珠丝杠副的最大工作载荷：()()[]1364800308469005.012331.1z x =++⨯+⨯=+++=N G F F KF F y m μ（2）最大动载荷F Q 的计算设工作台在承受最大铣削力时的最快进给速度v=400mm/min ，初选丝杠导程P h =5mm ，则此时丝杠转速 min 80r P v n h==。
取滚珠丝杠的使用寿命T =15000 h ，代入601060nTL =，得丝杠寿命系数L 0=72（单位为：106 r ）。
查表11，取载荷系数f W =1.2，滚道硬度为HRC60时，取硬度系数f H =1.0，代入式，求得最大动载荷： （3）初选型号 根据计算出的最大动载荷和初选的丝杠导程，查表，选择南京滚珠丝杠轴承厂生产的FFZD 系列的2004-3型滚珠丝杠副，为内循环固定反向器单螺母式，其公称直为20mm ，导程为4mm ，循环滚珠为3圈×1列，精度等级取5级，额定动载荷为7.3kN ，大于F Q ，满足要求。
（4）传动效率η的计算 将公称直径d 0=20mm,导程为4mm,代入⎥⎦⎤⎢⎣⎡=0arctan d P h πλ，得丝杠螺旋升角λ=3.64°。
将摩擦角φ=10′，代入()()%3.97%100'1064.3tan 64.3tan %100tan tan 00=⨯+=⨯+=ϕλλη,得传动效率η=97.3%。
（5）刚度的验算 1）X-Y 工作台上下两层滚珠丝杠副的支承均采用“单推-单推”的方式，见书后图6-23。
丝杠的两端各采用一对推力角接触球轴承，面对面组配，左、右支承的中心距离约为a=500mm ；钢的弹性模量E ＝2.1×105 Mpa ；查表13，得滚珠直径 D W =3mm ，丝杠底径d 2=16.9mm ，丝杠截面积 2222318.2244/9.1614.34mm d S =⨯==π。
算得丝杠在工作载荷F m 作用下产生的拉/压变形量[]mm ES a F m 0145.0mm 318.224101.2500136451=⨯⨯⨯==δ，根据公式()18332014.330=-⨯=-⎪⎭⎫ ⎝⎛=W D d Z π,求得单圈滚珠数Z=18；该型号丝杠为单螺母，滚珠的圈数×列数为3×1，代入公式：Z ∑ =Z ×圈数×N F f f L F m H W Q 680930==列数，得滚珠总数量Z∑ =54。
丝杠预紧时，取轴向预紧力F YJ =F m/4=341 N。
则由（3-27）式，求得滚珠与螺纹滚道间的接触变形量δ2≈ 0.0036 mm。
因为丝杠加有预紧力，且为轴向负载的1/3，所以实际变形量可减小一半，取δ2=0.0018mm。
3）将以上算出的δ1和δ2代入δ总=δ1+δ2，求得丝杠总变形量（对应跨度500mm）δ总=0.0181mm=18.1μm。
由表14知,5级精度滚珠丝杠有效行程在315~400mm时，行程偏差允许达到25μm，可见丝杆刚度足够。
（6）压杆稳定性校核(Fk = fkπ2EI/(Kls2))根据公式（3-28）计算失稳时的临界载荷F k。
查表15，取支承系数f k=1；由丝杠底径d2=16.9mm，求得截面惯性矩 I=πd24 /64≈ 4004.21mm ；压杆稳定安全系数K 取3（丝杠卧式水平安装）；滚动螺母至轴向固定处的距离a取最大值500mm。
代入式（3-28），得临界载荷F k≈ 9343N，远大于工作载荷F m=1364 N，故丝杠不会失稳。
综上所述，初选的滚珠丝杠副满足使用要求。
5. 步进电动机减速箱的选用为了满足脉冲当量的设计要求，增大步进电动机的输出转矩，同时也为了使滚珠丝杠和工作台的转动惯量折算到电动机转轴上尽可能地小，今在步进电动机的输出轴上安装一套齿轮减速箱。
采用一级减速，步进电动机的输出轴与小齿轮联接，滚珠丝杠的轴头与大齿轮联接。
其中大齿轮设计成双片结构，采用图3-8所示的弹簧错齿法消除侧隙。
图3-8 双片薄齿轮错齿调整机构1、2、6—齿轮 3—螺母 4、5—螺钉 7—拉簧已知工作台的脉冲当量δ=0.005 mm/脉冲，滚珠丝杠的导程P h =4mm ，初选步进电动机的步距角α=0.75°。
根据()δ360h aP i =，算得减速比：()()3:5005.0360575.0360=⨯⨯==δh aP i本设计选用常州市新月电机有限公司生产的JBF-3型齿轮减速箱。
大小齿轮模数均为1mm ，齿数比为75:45，材料为45号调质钢，齿表面淬硬后达HRC55。
减速箱中心距为 [(75+45)×1/2] mm＝60 mm ，小齿轮厚度为20mm ，双片大齿轮厚度均为10mm.6. 步进电动机的计算与选型（1）计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量 已知：滚珠丝杠的公称直径d 0=20mm ，总长l =500mm ，导程P h ＝4mm ，材料密度ρ=7.85×10-3 kg/cm 3；移动部件总重量G =800N;小齿轮宽度b 1＝20mm ，直径d 1=45 mm;大齿轮宽度b 2＝20mm ，直径b 2 =75 mm ；传动比i =5/3。
参照表4-1，算得各个零部件的转动惯量如下（具体计算过程从略）：滚珠丝杠的转动惯量 J S =0.617kg ·c m 2拖板折算到丝杠上的转动惯量J w =0.517 kg ·c m 2；小齿轮的转动惯量J Z1 =0.259kg ·c m 2大齿轮的转动惯量J Z2=4.877kg ·c m 2。
初选步进电动机型号为90BYG2602，为永磁感应式电动机，由常州宝马集团公司生产，二相四拍驱动时步距角为0.75º，从表4-5查得该型号电动机转子的转动惯量J m =4kg ·c m 2。
则加在步进电动机转轴上的总转动惯量为：2）计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩T eq 分快速空载起动和承受最大工作负载两种情况进行计算。
1）快速空载起动时电动机转轴所承受的负载转矩T eq1由式（4-8）可知，T eq1包括三部分：一部分是快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩T amax ；一部分是移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩T f ；还有一部分是滚珠丝杠预紧后折算到电动eq J ()222135.30617.0517.0877.4259.04cm kgi J J J J J J S w z z m eq =++++=++++=机转轴上的附加摩擦转矩T 0。
因为滚珠丝杠副传动效率很高，根据（4-12）式可知，T 0 相对于T amax 和T f 很小，可以忽略不计。
则有：T eq1=T amax +T f根据式（4-9），考虑传动链的总效率η，计算快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩：（6-14） 式中 n m ——对应空载最快移动速度的步进电动机最高转速，单位为r/min ；t a ——步进电动机由静止到加速至n m 转速所需的时间，单位为s 。