南昌大学机械设计期末复习第九章
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
机械设计基础习题答案第9章第一篇：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D0 = 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t=πD0Z=π⨯2808=109.9mm 查表9-7，p=3 MPa，t0＜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D0 =300mm的圆周上。
机械设计课后参考答案第九章
A．紧边上 B．松边上 C．链条与链轮啮合处
11．在链传动设计中，当载荷大、中心距小、传动比大时，宜选用。
A．大节距单排链 B．小节距多排链 C．大节距多排链
12．与带传动相比较，链传动的优点是；
A．工作平稳，无噪音 B．寿命长 C．制造费用低
13．为了限制链传动的动载荷，在链节距和小链轮齿数一定时，应限制。
二、简答题：
1．①铰链元件在变应力作用下，由于疲劳强度不足而发生的疲劳破坏；
②由于铰链销轴磨损导致链节距过度伸长，造成脱链现象；
③润滑不当或转速过高时，销轴与套筒之间发生胶合；
④套筒或滚子由于过载造成冲击破坏；
⑤低速重载的链传动，铰链元件发生静力拉断；
⑥链轮轮齿发生过度磨损；
2． 08B ：P= 12．70 mm；20A： P=31．75 mm； A、B 表示A或B系列； A系列、节距15．875、双排、100节的滚子链。
4．在链传动中,限制链轮最少齿数的目的之一是为了。
A．防止链节磨损后脱链B．使小链轮轮齿受力均匀 C．减少传动的运动不均匀性和动载荷
5．设计链传动时,链节数最好取为。
A．偶数 B．质数 C．链轮齿数的整数倍
6．下列链传动传动比的计算公式中,是错误的。
A．i ＝ n1／n2B．i ＝ d2／d1C．i ＝ Z2／Z1
3．i瞬= ω1／ω2=R2cosγ／R1cosβ 式中：R1、R2——主、从动链轮的节圆半径，
ω1、ω2——主、从动链轮的角速度，
γ、β——链节铰链在主、从动链轮上的相位角；
在传动中，γ、β不是时时相等的，因而其瞬时传动比也不断变化。只有在Z1＝Z2，链条中心距正好是其节距的整数倍，既γ、β角的变化完全相同时，其瞬时传动比才为常数。
《机械设计基础》第9章 机械零件设计概论
润滑油进 造成小块金属脱 发生疲劳点蚀后的不良后果：损坏零件表面光洁 入裂纹 落，形成小坑— 度；接触面积减小；承载能力降低；传动质量下 —疲劳点蚀。 降，引起振动和噪音。
27
◆接触应力的计算： 注意：
赫兹（H.Hertz)公式 :
Fn b
ρ1
σH1 = σH2 σH σH
ρ2
σH =
Fn .
1± 1 ρ1 ρ2 1-μ12 + 1-μ22 E1 E2
注 意 失效并不一定意味着破坏（破坏的零件则 不能工作，而失效的零件不一定不能工作， 只是不能正常工作），因此，失效有更广 泛的含义。
工作能力：不发生失效的条件下，零件所能安全工作 的限度。若此限度对载荷而言，又可称承载能力。
3
◆机械零件的强度
零件设计中的载荷与应力 载荷
载荷的分类： 变载荷
名义载荷（公称载荷）——在理想的平稳工作条 件下作用在零件上的载荷。 计算载荷=K×名义载荷 静载荷
疲劳磨损（疲劳点蚀） 腐蚀磨损（腐蚀机械磨损）
37
机械零件正常运行的磨损过程（三个阶段）：
1、跑合阶段（磨合阶段） ——新的摩擦副表面具有一定的粗糙度，实际接触面 积较小。在跑合阶段，表面逐渐磨平，实际接触面积 逐渐增大，磨损速度减缓。因此，人们有意利用跑合 阶段，轻微磨损，为今后正常运行创造条件。 注意 跑合结束后，及时更换润滑油。
=
σHlim
SH
其中： σHlim—材料的接触疲劳极限 对于钢材σHlim≈2.76HB-70 (MPa)
S H —安全系数， S H≥1
31
例：图示为由两个相互压紧的钢制摩擦轮组成 的摩擦轮传动。 已知：D1=100mm,D2=140mm,b=50mm,小轮主动； 主动轴传递功率P=5kW、转速n1=500r/min，传 动较平稳，载荷系数K=1.25，摩擦系数,f=0.15。 试求：（1）所需的法向压紧力N；（2）两轮接 触处 最大接触应力；（3）若摩擦轮的材料硬 度HB=300,试校核接触强度。
《机械设计》期末考试复习提纲要点
《机械设计》期末考试复习提纲要点《机械设计》期末考试复习提纲1．考试重点：第五、八、九、十、十二、十三和十五章，计算题基本以这几章为主，其余所讲各章以概念为主。
2．考试题型：填空、选择、简述和计算题。
3．各章重点第二章机械设计总论以概念为主，包括：机器组成、机械零件的主要失效形式、设计机械零件时应满足的基本要求、设计准则、机械零件常用材料第三章机械零件的强度1．图3-1中对各段曲线的划分及意义2．图3-3的作法3．应用图3-4如何确定单向稳定应力时当r=C、σm=C、σmin=C几种情况下极限应力。
4．提高机械零件疲劳强度的措施第四章摩擦、磨损及润滑概述1．概念：摩擦、磨损、干摩擦、边界摩擦、流体摩擦、混合摩擦2．磨损的种类、零件的磨损曲线含义（图4-6）3．润滑的方法第五章螺纹联接和螺旋传动1．概念螺纹的预紧、防松2．螺纹的类型（表5-1）、主要参数（大径、小径、螺距、导程、螺纹升角、牙形角等）、螺纹联接的基本类型及其特点。
3．螺纹的强度计算：几种螺栓联接强度计算的公式、紧螺栓联接公式中“1.3”代表的意义，叙述图5-16单个紧螺栓联接受力的变形过程；能够对螺栓的相对刚度进行分析。
4．螺栓组的受力计算：包括受横向载荷的联接、受转矩的螺栓组联接、倾覆力矩的螺栓组联接等四种情况。
5．提高螺纹联接强度的措施6．参看：书88页例题、习题5-4，5-5、5-6以及5-10第六章键、花键、无键联接和销联接1．键联接：主要类型、半圆键的优缺点、楔键和切向键的工作原理，工作表面2．花键联接：种类、定心方式第七章不考第八章带传动1．概念：带传动、弹性滑动、打滑、预紧2．带传动的类型、普通V带的结构、带的应力分析、张紧方法3．对弹性滑动和打滑的分析以及两者之间的关系4．利用欧拉公式分析对带传动能力的影响因素。
习题：8-1、8-2第九章链传动1．链传动与带传动的比较、滚子链的结构2．链传动的运动特性分析（图9-9），链传动的受力分析（即松、紧边力组成）第十章齿轮传动1．概念：使用系数Ka、动载系数Kv、齿间载荷分配系数Kα、齿向载荷分布系数Kβ、齿宽系数Ψ2．标准直齿圆柱齿轮传动的受力分析、力的计算公式3．弯曲强度公式及计算点，公式中各参数的意义（Y Fa，Y Sa、[σF]）4．齿面接触疲劳强度公式及计算点，公式中各参数的意义（Z H、Z E、[σH]）5．齿轮设计中的参数选择及影响6．标准斜齿圆柱齿轮传动的受力计算及受力图的绘制7．齿根弯曲疲劳强度公式和齿面疲劳强度公式的应用，及与直齿轮公式的比较；参考习题：10-1、10-5、10-2第十一章蜗杆传动1．蜗杆传动的类型、参数原则、失效形式、设计准则2．蜗杆传动的受力分析参考习题：11-1第十二章滑动轴承1．概念：滑动轴承、滚动轴承、液体动力润滑轴承、液体静压润滑轴承、径向滑动轴承2．径向滑动轴承的结构型式、失效形式、常用材料的类型及要满足的要求、轴瓦的结构3．形成流体动力润滑的必要条件4．对一维雷诺方程的分析，径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程5．径向动力润滑滑动轴承的压力分布图第十三章滚动轴承1．概念向心推力轴承、轴承的寿命、轴承的额定寿命、额定动载荷、当量动载荷2．滚动轴承基本代号各位的意义，熟悉30000、60000、70000型的性能及特点3．滚子轴承与球轴承的性能对比4．滚动轴承寿命及当量动载荷的计算5．轴承装置的配置方法（三种）参考习题：13-1、13-5、例题13-2、例题13-3第十四章联轴器和离合器1．概念离合器、联轴器、刚性联轴器、挠性联轴器2．刚性联轴器的种类及特点、挠性联轴器的种类及特点3．掌握十字滑块联轴器的原理、万向联轴器的原理、齿式联轴器的原理4．离合器的种类和特点第十五章轴1．概念传动轴、心轴、转轴、2．轴上零件的周向定位方法3．轴上零件的轴向定位方法4．提高轴强度的常用措施5．轴的强度校核计算（按扭转强度、弯扭组合）6．纠正轴的错误画法参考习题：15-4、15-6、15-7参考题：填空题001 计算载荷F ca 、、平均载荷F 和载荷系数K 的关系式 ,强度计算时应该用载荷.002 在静强度条件下,塑性材料的极限应力是 ,而脆性材料的极限应力是 . 003 受预紧力和轴向工作载荷的螺栓，其总拉力为与之和. 004 ________螺纹常用于联接，_________、_________、_________螺纹常用于传动. 005 螺纹联接的主要类型有________、________、________和________.006 受轴向变载荷的紧螺栓联接,在工作载荷F 和残余预紧力不变的情况下,要提高螺栓的疲劳强度,可以减小_________或增大__________.007 用于联接的螺纹牙形有_________.用于传动的螺纹牙型有_________.008 有一受轴向载荷的紧螺栓联接,所受的预紧力F ′=6000N,工作时所受轴向工作载荷F=3000N,螺栓的相对刚度mb b C C C =0.2,则该螺栓所受的总拉力F 0=________,残余预紧力F ″=__________.009普通平键的工作面是_______，工作时靠________________________传递转矩.010 楔键的工作面是________，键的_______和它相配的________均具有1：100的斜度。
机械设计基础第九章习题
班 级成 绩姓 名任课教师学 号批改日期第9章 机械零件设计概论9—1填空题（1）判断机械零件强度的两种方法是 及 ；其相应的强度条件式分 别为 及 。
（2） 在静载荷作用下的机械零件，不仅可以产生 应力，也可能产生 应力。
（3） 在变应力工况下，机械零件的强度失效是 ；这种损坏的断面包括 及 两部分。
（4） 钢制零件的σ-N 曲线上，当疲劳极限几乎与应力循环次数N 无关时，称为 循环疲劳；而当N <N 0时，疲劳极限随循环次数N 的增加而降低的称为 疲劳。
（5）零件表面的强化处理方法有 、 、 等。
（6）机械零件受载荷时，在 处产生应力集中，应力集中的程度通常随材料强度的增大而 。
9—2选择题（1）零件的设计安全系数为 。
A 零件的极限应力比许用应力B 零件的极限应力比零件的工作应力C 零件的工作应力比许用应力D 零件的工作应力比零件的极限应力（2）对大量生产、强度要求高、尺寸不大、形状不复杂的零件，应选择 。
A 自由锻造的毛坯B 冲压毛坯C 模锻毛坯D 铸造毛坯（3）从经济和生产周期性考虑，单件生产的箱体最好采用 。
A 铸铁件B 铸钢件C 焊接件D 塑料件（4）我国国家标准代号是 ，国际标准化组织的标准代号是 ，原机械工业部标准代号是 。
A ZB B GBC JBD YBE DINF ISO（5） 零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将随之 。
A 增加B 不变C 降低D 规律不定（6）某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限σ-1=300MP a ，若疲劳曲线指数m =9，应力循环基数N 0=107，当该零件工作的实际应力循环次数N=105时，则按有限寿命计算，对应于N 的疲劳极限 σ-1N 为 MP a 。
A 300B 420C 500.4D 430.5（7） 某结构尺寸相同的零件,当采用 材料制造时,其有效应力集中系数最大。
A HT 200B 35号钢C 40C r N iD 45号钢（8）某个40C r 钢制成的零件，已知σB =750MP a ，σs =550MP a ，σ-1=350MP a ，ψσ=0.25，零件危险截面处的最大工作应力量σmax =185MP a ，最小工作应力σmin =-75MP a ，疲劳强度的综合影响系数K σ=1.44，则当循环特性r =常数时，该零件的疲劳强度安全系数S ca 为 。
机械设计基础：第9章机械零件设计概论ppt课件
3.铜合金 种类 青铜 -含锡青铜、不含锡青铜 黄铜 -铜锌合金，并含有少量的锰、铝、镍 轴承合金（巴氏合金）
特点：具有良好的塑性和液态流动性。青铜合金还具 有良好的减摩性和抗腐蚀性。
零件毛坯获取方法：辗压、铸造。 应用：应用范围广泛。
二、非金属材料 1. 橡胶 橡胶富于弹性，能吸收较多的冲击能量。 常用作联轴器或减震器的弹性元件、带传动的胶带等。 硬橡胶可用于制造用水润滑的轴承衬。
自用盘编号JJ321002
2. 塑料 塑料的比重小，易于制成形状复杂的零件， 而且各种不同塑料具有不同的特点，如耐蚀性、绝热 性、绝缘性、减摩性、摩擦系数大等，所以近年来在 机械制造中其应用日益广泛。 3.其它非金属材料：皮革、木材、纸板、棉、丝等。 设计机械零件时，选择合适的材料是一项复杂的技术经济问题设计者应根据零件的用 选材因素： 途、工作条件和材料的物理、化学、机械和工艺性能以及经济因素等进行全面考虑。 用途、工作条件、物理、化学、机械工艺性能、经济性。
当载荷重复作用时常会出现表层金属呈小片状剥落而在零件表面形成小坑这种现象称为疲劳磨损或疲劳点蚀在摩擦过程申与周围介质发生化学反应或电化学反应的磨损称为腐蚀磨硬质颗粒或摩擦表面上硬的凸峰在摩擦过程中引起的材料脱落现象称为磨粒磨损
机械设计基础： 第9章机械零件 设计概论
§9－1 机械零件设计概论
机械设计应满足的要求： 在满足预期功能的前提下，性能好、效率高、成本 低，在预定使用期限内安全可靠，操作方便、维修 简单和造型美观等。 机械零件的失效： 机械零件曲于某种原因不能正常工作时，称为失效。 工作能力----在不发生失效的条件下，零件所能安全 工作的限度。通常此限度是对载荷而言，所以习惯上 又称为：承载能力。 零件的失效形式: 断裂或塑性变形; 过大的弹性变形; 工作表面的过度磨损或损伤 ; 发生强烈的振动；联接 的松弛; 摩擦传动的打滑等。如轴、齿轮、轴瓦、轴颈、螺栓、带传动等。
南昌大学机械设计各章复习题
联接习题一、填空1、螺纹联接常用的防松方法有、和其他方法防松。
2、螺纹的公称直径是指螺纹的_____________________________________。
3、在螺纹联接中，当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔、采用普通螺栓联接时，往往采用_______________联接或双头螺柱联接。
4、键联接用来实现轴和轴上零件之间的________向固定，以传递转矩。
5、计算螺栓强度时用__________径，分析螺纹的受力时用中径。
6、当采用一个键强不够时，可采用两个键。
若是平键，两键间角度为_______________。
7、普通平键用于传递扭矩，它的工作面是_____________________。
8、楔键的工作面为______________________________________。
9、用于联接的螺纹是_________________________。
10、普通平键联接的主要失效形式是。
导向平键联接的主要失效形式是。
11、_________键联接既可用于传递扭矩，又可承受单向的轴向载荷，但容易破坏轴与轮毂的对中性。
二、选择1、受预紧力F'和工作拉力F作用的螺栓，其总拉力为______。
A.F0=F'+F B.F=F+F'' C.F=F'+F''2、螺纹的____________________是公称直径。
A.大径B.小径C.中径D.分度圆直径3、同一公称直径的粗牙和细牙三角螺纹，其自锁性能______________。
A.前者比后者好B.都一样好C.后者比前者好D.都不好4、设计键联接时，键的截面尺寸通常根据__________________按标准选取。
A.所传递转矩的大小B.所传递功率的大小C.轮毂的长度D.轴的直径5、楔键联接的主要缺点是______________________A.键的斜面加工困难B.键安装是易损坏C.键楔紧后在轮毂中产生初拉力 D.轴和轴上零件对中性差6、螺纹升角增大，则联接的自锁性_________________________。
机械设计课后习题第9章作业
第9章作业9-1 何谓凸轮机构传动中的刚性冲击和柔性冲击？试补全图示各段s 一δ、v 一δ、α一δ曲线，并指出哪些地方有刚性冲击，哪些地方有柔性冲击？答 凸轮机构传动中的刚性冲击是指理论上无穷大的惯性力瞬问作用到构件上,使构件产生强烈的冲击;而柔性冲击是指理论上有限大的惯性力瞬间作用到构件上,使构件产生的冲击。
s-δ, v —δ， a —δ曲线见图.在图9—1中B,C 处有刚性冲击，在0，A ，D,E 处有柔性冲击。
9—2何谓凸轮工作廓线的变尖现象和推杆运动的失真现象？它对凸轮机构的工作有何影响？如何加以避免?答 在用包络的方法确定凸轮的工作廓线时,凸轮的工作廓线出现尖点的现象称为变尖现象：凸轮的工作廓线使推杆不能实现预期的运动规律的现象件为失真现象。
变尖的工作廓线极易磨损,使推杆运动失真．使推杆运动规律达不到设计要求，因此应设法避免。
变尖和失真现象可通过增大凸轮的基圆半径．减小滚子半径以及修改推杆的运动规律等方法来避免。
9-3力封闭与几何封闭凸轮机构的许用压力角的确定是否一样?为什么？答 力封闭与几何封闭凸轮机沟的许用压力角的确定是不一样的。
因为在回程阶段-对于力封闭的凸轮饥构，由于这时使推杆运动的不是凸轮对推杆的作用力F,而是推杆所受的封闭力．其不存在自锁的同题，故允许采用较大的压力角。
但为使推秆与凸轮之间的作用力不致avsδδδ03/π3/2ππ3/4π3/5ππ2题9-1图过大。
也需限定较大的许用压力角。
而对于几何形状封闭的凸轮机构,则需要考虑自锁的问题。
许用压力角相对就小一些。
9—4一滚子推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推杆滚子的直径偏小，欲改用较大的滚子？问是否可行？为什么?答 不可行.因为滚子半径增大后。
凸轮的理论廓线改变了．推杆的运动规律也势必发生变化。
9—5一对心直动推杆盘形凸轮机构,在使用中发现推程压力角稍偏大，拟采用推杆偏置的办法来改善，问是否可行?为什么？答 不可行。
机械设计第9章课后答案
9-28 有一链传动，小链轮主动，转速n1=900，齿数z1=25，z2=75。 现因工作需要，拟将大链轮的转速降低到n2≈250 r/min，链条长度 不变，问：1. 若从动轮齿数不变，应将主动轮齿数减小到多少？ 此时链条所能传递的功率有何变化？ 答：从动轮齿数不变，主动小链轮齿数 z1′= z2/i12= z2n2/n1=75×250/900=20.8 取z1′=21 （老书中）主动小链轮齿数由25降到21，由表9-10知，齿形系数KZ 减小，而其它参数不变，链条所能传递的功率Pca= P0KZ KL KP下降。 (新书中）主动小链轮齿数由25降到21，由图9-13知，齿形系数KZ 增加，而其它参数不变，链条所能传递的功率P= PcaKP/ KAKZ下降。 2. 若主动轮齿数不变，应将从动轮齿数增加到多少？此时链条所 能传递的功率有何变化？
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
9-19 链传动的主要失效形式有链的疲劳破坏、链条铰链 的磨损、 胶合 、 链条静力拉断 四种。在润滑良好、中 等速度的链传动中，其承载能力主要取决于 链板的疲劳 强度 。 9-20 链传动的 平均 传动比是不变的，而 瞬时 传动比是 变化的。 9-21 在设计图纸上注明某链条的标记为：16A-2×60 GB1243•1–1983，其中“16A”表示 A系列、链节距为 p=25.4mm 。 9-22 链传动的润滑方式可根据 链节距 和 链速 来选择。
9-17 滚子链是由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板所组 滚子链是由滚子、套筒、销轴、 之间、 成，其中 内链板和套筒 之间、 外链板和销轴 之间分别 为过盈配合， 之间、 为过盈配合，而 滚子和套筒 之间、 套筒和销轴 之间分 别为间隙配合。 别为间隙配合。 9-18 在链传动中，链轮的转速 越高 ，节距 越大 ，齿数越少， 在链传动中， 齿数越少， 越少 则传动的动载荷越大。 则传动的动载荷越大。
《机械设计基础》课件第9章
1. 阿基米德蜗杆
如图9-3所示，阿基米德蜗杆一般是在车床上用成型车刀切 制的。车阿基米德蜗杆与车梯形螺纹相似，用梯形车刀在车床 上加工。两刀刃的夹角2α＝40°，加工时将车刀的刀刃放于水 平位置，并与蜗杆轴线在同一水平面内。 这样加工出来的蜗杆 其齿面为阿基米德螺旋面，在轴剖面I—I内的齿形为直线； 在法 向剖面N—N内的齿形为曲线；在垂直轴线的端面上，其齿形为 阿基米德螺线。这种蜗杆加工工艺性好，应用最广泛，缺点是 磨削蜗杆及蜗轮滚刀时有理论误差， 精度不高。
小，从而影响蜗杆传动的啮合精度。z1，z2可参考表9-2的推荐 值选取。
表9-2 各种传动比时推荐的z1，z2
3. 蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q
为了保证蜗杆与蜗轮正确啮合，铣切蜗轮的滚刀的直径及 齿形参数与相应的蜗杆基本参数应相同。因此，即使模数相同， 也会有许多直径不同的蜗杆及相应的滚刀，这显然是很不经济 的。为了使刀具标准化，减少滚刀规格，对每一标准模数规定 了一定数量的蜗杆分度圆直径d1 （见表9-1）。
因为
Q1=Q2
Q1=1000P1（1-η），Q2=SKS(t-t0)
所以热平衡时的油温t为
t
1000 P1(1 )
SKS
t0
(9-15)
式中：KS——箱体表面散热系数，KS=10～18 W／(m2·℃ )， 通
风良好时取大值；
S——散热面积(m2)，指内壁被油浸溅到且外壁与流通空气接 触的箱体外表面积。对于箱体上的散热片，其散热面积按50％
似。将齿面上的法向力Fn分解为三个互相垂直的分力：切向力
Ft、轴向力Fa和径向力Fr，Ft和Fr的大小分别为
Ft1
2T1 d1
(9-6)
Ft 2
机械设计9章
→γ= －1→对称循环～
图9-1 .C
→γ= 0 →脉动循环～ 图d
→γ＝＋1 →静应力 图a
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机械设计9章
二．静应力下的许用应力
失效形式：断裂或塑性变形 塑性材料→应避免塑性变形
[σ]= σs/S
σｓ－屈服极限
脆性材料→断裂
[σ]= σB/S
实用耐磨计算： p≤[p]
运动速度较高时，还应考虑单位时间接触面积的发热量
pv≤[pv]
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机械设计9章
§9-5 机械制造中常用材料及其选择 p.122
常用材料：钢和铸铁、其次有色金属合金
一.金属材料 1. 铸铁:含Ｃ＞2％，易溶性、良好的液态流动性→铸造
减震性、耐磨性、切削性好且成本低 常见铸铁：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁 2. 钢:含Ｃ量＜2％，具有较高的强度、韧性和塑性，并
Ｒ5 →公比
; Ｒ10 →公比=
Ｒ20 →公比 =
; Ｒ40 →公比=
p.126 倒2
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机械设计9章
§9-7 机械零件的工艺性及标准化 p.127
一.工艺性: P127第6 工艺性好→易加工、装配，费用低 基本要求：
(1) 毛抷选择合理 (2) 结构简单合理 (3) 规定适当的制造精度和表面粗糙度
（4）疲劳强度校核：
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机械设计9章
例题
已知：齿轮啮合，转速n=200r/min，每天工作8h。 问：（1）弯曲应力是哪种类型循环变应力？
（2）一年（250天）该齿轮应力循环总数是多少？
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机械设计9章
机械设计基础第9章
螺纹又分为米制和英制两类。
常用螺纹的类型主要有普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、 梯形螺纹、锯齿螺纹。
9
二、螺纹的主要参数
9
⒈大径d
⒉小径d1
⒊中径d2
⒋螺距P
⒌导程L
⒍升角λ
arctan L arctan np
d2
d2
⒎牙型角α 螺纹副在效率为 tan
tan( v ) tan( v )
⒈销联接——用来固定零件之间的相互位置，也可用于轴和 轮毂或其它零件的联接，并传递不大的载荷，有时还可用 来作安全装置中的过载剪断元件。
9
9
9
⒉成形联接——利用非圆剖面轴与轮毂上相应的孔构成的联接。
9
⒊弹性环联接——利用锥面互相贴合的内、外钢环作为中间体， 挤压在轴与毂之间。
9
四、过盈配合联接
9
第四节 单个螺栓联接的强度计算
对单个螺栓来说主要有两类： 一类为外载荷沿螺栓轴线方向，称 为轴向载荷；一类为外载荷垂直于 螺栓轴线方向，称为横向载荷。
一、受拉螺栓的强度计算 静载荷作用下受拉螺栓常见的
失效形式多为螺纹的塑性变形或断裂。
㈠松螺栓联接的强度计算
F
d12
4
9
㈡紧螺栓联接的强度计算
接力之和，即
F0
F
c1 c1 c2
F
为保证获得指定的剩余预紧力，联接在拧紧时需要的预紧力可
由下式计算出
F F c1 F c1 c2
受拉螺栓螺纹部分的强度条件为
1.3F0
4
d12
或
d1
4 1.3F0
机械设计基础第五版第九章
刚度准则 寿命准则
振动稳定性 0.85f >fp 或 1.15f<fp 可靠性准则 R=N/N0
强度准则：
零件危险截面的计算应力：
[ ] =
lim
S
τ [τ ] =
τ lim
S
lim τ lim [ ]
极限正应力 极限切应力 许用应力 许用应力 安全系数
[τ]
S
一、应力的种类
点蚀是齿轮、滚动轴承等零件的主要失效形式
最大接触应力 H 的计算：
当两个轴线平行的圆柱体
F
n
相互接触并受压时，由于
材料的弹性变形，其接触 面积为一狭长的矩形，最 大应力发生在接触区中线 上。
2
1
b
b 1 2 H = 2 1 12 1 2 E E 2 1
静应力：不随时间变化的应力 变应力：随时间变化的应力 1、循环变应力：应力按一定规律周期性变化。 对称循环变应力：变应力中最大应力和最小 应力绝对值相等，符号相反。
max
= min
脉动循环变应力：变应力中的 σmin=0 。
非对称循环变应力：变应力中最大应力和最小
应力绝对值不相等。
2、变应力的特征参数：
计算应力：按计算载荷求得的应力。
机械零件的计算准则
设计准则 强度准则 计算公式 失效形式 典型零部件
齿轮、带 lim/S 断裂、疲劳 轴、 破坏、残余 轮等 变形 弹性变形 轴、蜗杆等 y[y] 满 足 额 定 寿 腐 蚀 、 磨 滚动轴承等 损、疲劳 命 共振产生的 滚 动 轴 承 、 工作失常 齿轮、滑动 轴承
m 1N
机械设计基础第九章
《机械设计基础》电子教案第九章轮系课题机械设计基础概论授课日期授课类型理论课课时教学目标了解轮系及其分类熟悉定轴轮系的传动比计算熟悉周转轮系的传动比计算了解混合轮系了解轮系的应用教学内容轮系及其分类定轴轮系的传动比计算周转轮系的传动比计算混合轮系轮系的应用教学方法教师讲解与学生领悟、练习相结合。
教学资源多媒体教室，多媒体课件教学步骤及主要内容备注教学环节教学内容讲授新知第一节轮系及其分类一、轮系的分类根据轮系传动时各齿轮的几何轴线在空间的相互位置是否固定，可分为定轴轮系和周转轮系两大类。
（一）定轴轮系（二）周转轮系二、轮系的应用在实际机械传动中，轮系的应用非常广泛，轮系的应用场合有：（1（2（3（4第二节定轴轮系的传动比计算一、定轴轮系的传动比大小的计算二、定轴轮系中主、从动轮转向的确定表示轮系中主、从动轮转向的方法有两种：1.传动比的正负号表示方法传动比的正负号表示主、从动轮的转向关系，并规定当主、从动轮转向相同时，传动比为正号，相反则为负号。
2.用箭头表示各轮的转向第三节周转轮系的传动比计算由相对运动原理可知，对整个行星轮系加上一个与转臂的转速大小相等而方向相反的公共转速（-n H）后，轮系中各构件之间的相对运动关系并不因之改变，但此时转臂变为固定不动，齿轮2的轴线O2也随之固定，行星轮系转化为定轴轮系。
这种经转化得到的假想定轴轮系，称为该行星轮个系的转化轮系，转化轮系的传动比可用定轴轮系传动比的计算公式求得。
第四节混合轮系复合齿轮系：既包含定轴轮系又包含行星轮系的齿轮系。
一、复合齿轮系的传动比计算（112）分别列出定轴轮系部分和周转轮系部分的传动比公式，并3）找出定轴轮系部分与周转轮系部分之间的运动关系，并联立求解即可求出混合轮系中两轮之间的传动比（2）复合齿轮系的传动比计算。
第五节轮系的应用一、实现分路传动利用齿轮系可使一个主动轴带动若干从动轴同时转动，将运动从不同的传动路线传动给执行机构的特点可实现机构的分路传动。
机械设计第九期末总复习
以S为判据
塑性
脆性
以S为判据
疲劳区
屈服区
强度计算公式总结
1
F
B
2
σH
σH
F
B
1
2
σH
σH
§3-4 机械零件的接触强度
1、变应力的循环特性r=-1时为 r=0时为为 r=1时为 2、下列公式中 是正确的 ① ；② ；③ ；④ 3、零件受交变应力时N次循环时的疲劳极限为 其中代号注脚r代表 ① ； ② ； ③ ； ④
Suitable for teaching courseware and reports
机械设计第九期末总复习
第一章 绪 论
§1-1 机械工业在现代化建设中的作用
§1-2 机器的基本组成要素-机械零件
§1-3 本课程的内容、性质与任务
§1-6 认识机器
§1-4 本课程的特点、注意问题
§1-5 教学安排
F
F
F
F
普通螺栓
强度条件：
联接条件不滑移：
铰制孔螺栓
◆受横向载荷的螺栓组联接
◆受转矩的螺栓组联接
普通螺栓
强度条件：
联接条件不滑移：
铰制孔螺栓
T
O
ri
Fi
rmax
Fmax
◆受轴向载荷的螺栓组联接
每个螺栓所承受的总载荷F2为： F2 = F1 + F
强度条件：
联接条件不离缝：F1>0且满足密封要求
◆受倾覆力矩翻转力矩的螺栓组联接
Li
Lmax
O
O
O
M
最大工作载荷：
强度条件：
不压溃条件：
不离缝条件：
螺栓类别
机械设计基础第9,11,14章习题解答
机械设计基础第9章习题解答9-1 解答3.6级螺栓 MPa查表9-2，M20的螺栓不控制预紧力时，取MPa查螺纹标准，M20的普通螺纹mm由得到N由得到N上式中取、因此允许传递的最大静载荷R为3251牛顿。
若控制预紧力，查表9-2可取MPa则NN9-2题解答8.8级螺栓 MPa，则MPa螺栓组所受轴向载荷N每个螺栓所受轴向载荷N（1）根据螺栓的强度条件求最大预紧力查螺纹标准，M16的普通螺纹mm由得到N查表9-1，金属垫片，取由得到N（2）根据剩余预紧力求最小预紧力N因此，预紧力的取值范围为10597.5牛顿~23476牛顿。
9-3题解答（1）按螺栓的剪切强度条件确定螺栓直径每个螺栓所受的工作剪力为N设螺栓的性能等级为5.6级，则MPa查表9-3得，MPa由螺栓的剪切强度条件得到mm（2）按贴合面挤压强度条件确定螺栓直径查表9-3，取铸铁HT200的MPa，螺栓的MPa根据螺杆与孔壁的挤压强度条件由得到因此， mm因此mm。
9-4题解答每个螺栓的轴向载荷N查表9-1，铜皮石棉垫片，取油缸缸盖属于有气密性要求的连接，因此取剩余预紧力N则 N设螺栓的性能等级为5.6级，则MPa查表9-2，控制预紧力，取MPa则 mm按GB196-81，选用M16的螺栓，mm>12.817mm。
9-5题解答由得到 N因此， mm按GB196-81，选用M30的普通粗牙螺纹，mm mm。
9-6题解答（1）螺栓的受力分析在水平载荷R作用下，螺栓组联接承受横向力和翻转力矩作用：横向力 N翻转力矩 N.mm在横向力R作用下，为保证接合面间不产生滑移，则各螺栓所需的预紧力为（取、）N在翻转力矩作用下，右侧两螺栓受到加载作用，左侧两螺栓受到减载作用，故右侧两螺栓受力较大，所受的载荷为N查表9-1，无垫片，取螺栓所受的总拉力为N（2）确定螺栓的直径8.8级螺栓的MPa查表9-2，控制预紧力，取MPa则 mm按GB196-81，选用M8的螺栓，mm，mm mm。
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KU
中间挠性件
C
。 B. 对称循环变应力 D. 非对称循环应力
C. 脉动循环变应力
(35) 链传动中,最适宜的中心距是 A. (10～20) p
C
。 C. (30～50) p D D. (50~80) p
B. (20~30) p
(36) 滚子链的极限功率曲线图反映着 A 链片疲劳 B 铰链胶合
失效对承载能力的限制。 C 过载拉链 D 多种
而造成的，因此称为链传动
(8) 链传动的动载荷大小与
相关。 链的离心
(9) 若不计链传动中的动载荷，则链的紧边受到的拉力 F1 是由 链传递的有效圆周力 Fe 、 力所引起的拉力 Fc 以及 链条松边垂度引起的悬垂拉力 Ff 3 部分组成的。 非对称 循环变应力。 过小 ，啮合的齿数
(10) 链传动在工作时，链板所受的拉应力是
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(19) 链传动的动载荷是随着链条节距 P 增大 和链轮齿数 减少 (20) 开式链传动的主要失效形式是 链条铰链磨损 。 的 多
而增加。
(21) 对于高速重载的套筒滚子链传动，应选用节距 小 传动，应选用节距 大 的链传动。
排链;对于低速重载的套筒滚子链
(22) 链传动中，小链轮的齿数越多时，则传动平稳性越
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第9章
一 选择题
(1) 与齿轮传动相比较，链传动的优点是 A. 传动效率高 C. 工作平稳，无噪声 (2) 链传动人工润滑时，润滑油应加在 A. 紧边上 C D
链传动
。 B. 承载能力大 D. 传动中心距大 。 C. 松边上
B. 链条和链轮啮合处
(3) 链传动中， p 表示链条的节距、 z 表示链轮的齿数。当转速一定时，要减轻链传动的运动不均匀 性和动载荷，应 D 。 B. 增大 p 、减小 z D. 减小 p 、增大 z
好
。 振动、 冲击、
(23) 链传动中，当节距 p 增大时，优点是 承载能力增大，多边形效应增大 。缺点是 噪声严重 。
三
是非题
(1) 链传动中，当主动链轮匀速回转时，链速是变化的。 （T） (F)
(2) 链传动中，当一根链的链节数为偶数时，需采用过渡链节。 (3) 旧自行车的后链轮(小链轮)比前链轮(大链轮)容易脱链。 (T)
sin (180 o z ) p
其中： z 为链轮齿数； p 为链节距。 (21) 链条在小链轮上的包角，一般应大于 A. 90
o
B
。
o
B. 120
o
C. 150
D. 180
o
(22) 链传动中，传动比过大，则链在小链轮上的包角会过小。包角过小的缺点是 A. 同时啮合的齿数少，链条和轮齿的磨损快，容易出现跳齿 B. 链条易被拉断，承载能力低 C. 传动的运动不均匀性和动载荷大 D. 链条铰链易胶合 (23) 推荐链轮最大齿数 z max = 120 ，此限制是为了 A. 保证链的强度 C. 限制传动比的选择
(28) 链轮毛坯是采用铸铁制造，还是采用钢来制造，主要取决于 A. 传递的圆周力 C. 轮的转速 (29) 若只考虑链条铰链磨损，掉链通常发生在 A. 小链轮 (30) 链条的磨损主要发生在 A. 滚子和轮齿 C. 套筒和销轴 (31) 影响链速不均匀的主要参数是 A. 链轮的齿数 A 。 C. 中心距 。 C B. 大链轮 的接触面上。 B. 滚子和套筒 D. 内链板与轮齿 B. 传递的功率
传动比 i 随 β 角和 γ 角的变化而不断变化。 4) 要使瞬时传动比 is 在全部啮合过程中保持恒定，必须使分度圆半径 R1 = R2 ，即齿数 z1 = z 2 ，且 传动的中心距 a 恰为节距 p 的整数倍，这样 β 和 γ 角的变化才会时时相等，则 is 恒为 1。 (2) 链传动为什么要张紧?如图 9-1 所示的链传动，轮 3 为张紧轮，问小链轮 1 按什么方向旋转比较合 理(在图中标出)?并说明原因。
；当链传动的速
滚子和套筒的冲击疲劳强度
节距 p 、 滚子直径 d 1 、 内链节内宽 b1 以及
多排链排距 p t 等， 其中
节
按 GB1243.1－83 制造的 A 系列、节距为 12.7mm、
(7) 链传动的运动不均匀性是由于 链条围绕在链轮上形成了正多边形 的 多边形效应 。 回转零件的质量 和 角速度的大小
KU
ω1 R2 cos γ ，在传动过程中，γ 角和 β 角不是时时相等的，因此瞬时 = ω 2 R1 cos β
ST
130
动比不是恒定的?那么在什么情况下能使其瞬时传动比恒定呢?
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图 9-1 答： 1) 链传动张紧的目的，主要是为了避免在链条的垂直过大时产生啮 合不良和链条的振动现象， 同时也可以增大链条与链轮的啮合包角。当两轮轴心连线倾斜角大于 60 时，通常应设有张紧装置。 2) 小链轮按答图 1 所示的方向旋转比较合理。其原因是当小链轮按该图所示的方向旋转时，其松边在 下，这样的结构比较合理；若松边在上，则可能有少数链节垂落到小链轮上产生链条卡住的现象。
D. 链条的速度、载荷性质 B 上。 C. 说不定
B. 链节数 B
(32) 在一般情况下，链节数最好是 A. 奇数 (33) 链传动的瞬时传动比 is 为 A.
B. 偶数
C. 主动链轮齿数的整数倍
n1 n2
B.
ω1 ω2
ST
C.
B
。
z1 z2
D.
n2 n1
(34) 链传动中，链板受到应力属于 A. 静应力
A
。
ST
A 。 B. 链—齿轮—带 A 。
127
D
。
B. 保证链传动的充分的平稳性
D. 当铰链(或铰链销轴)磨损使链节距伸长率达到 3％时，仍保证链与链轮的啮合 (24) 链传动的合理链长应取
A. 链节距长度的偶数倍 C. 任意值
KU
B. 链节距长度的奇数倍 D. 按链轮齿数来决定链长
(25) 若一传动装置由带传动、齿轮传动和链传动组成，则 3 种传动方式由高速到低速的排列次序为 A 。 A. 带—齿轮—链 C. 齿轮—链—带
A. 增大 p 和 z C. 减小 p 和 z
(4) 链传动中，一般链条节数为偶数，链轮齿数为奇数，最好互为质数，其原因是 A 。 A. 磨损均匀 C. 减少磨损与胶合 B. 抗冲击能力大
(5) 当链传动的速度较高且传递的载荷也较大时，应选取 A. 大节距的单排链 B. 小节距的多排链 A
ST
B 。
D. 避免打滑
(15) 链传动中心距过小的缺点是
B. 链条运动不均匀性和冲击作用增强 C. 小链轮上的包角小，链条磨损快 D. 链条铰链易发生胶合
(16) 当链条磨损后，脱链通常发生在 A. 小链轮上
KU
A. 链条工作时易颤动，运动不平稳
ST
C 。 B 。 C. 同时在大、小链轮上 A 。 B. 大链轮上 B. 铰链销轴的耐磨性 D. 链轮轮齿的耐磨性 。 B. 导致套筒破坏
B. 链的质量大，离心力也大 D. 在传递相同功率时圆周力小
B. 减小套筒与轮齿间的磨损 D. 保证链条与轮齿间的良好啮合 D 。
(9) 链传动中，链节数常采用偶数，这是为了使链传动 A. 工作平稳 C. 提高传动效率
B. 链条与链轮轮齿磨损均匀 D. 避免采用过渡链节
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(10) 链条磨损会导致的结果是 A. 销轴破坏 C. 套筒破坏
(26) 链传动中两轮轴线的相对位置应 A. 平行 C. 相交成直角
B. 相交成一定的角度 D. 成任意角交错
(27) 两轮轴线不在同一水平面的链传动，链条的紧边应布置在上面，松边应布置在下面，这样可以使 B 。
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A. 链条平稳工作，降低运行噪声 C. 链条的磨损减小
B. 松边下垂量增大后不致与链条卡死 D. 链传达到自动张紧的目的 D 。
128
过载拉断
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(4) 在润滑良好、中等链速的链传动中，其承载能力主要取决于 度增高到一定程度，其传动能力主要取决于 (5) 滚子链的基本参数是 距 p 是滚子链的主要参数。 (6) 滚子链的标记 08A–1 × 88GBl243.1—83 表示 单排、88 节的滚子链 。
链板的疲劳强度 。
D. 使链条铰链与轮齿的啮合情况变坏，从而发生爬高和跳齿现象 (19) 链条的节数宜采用 A. 奇数 B 。 C. 5 的倍数 D. 10 的倍数
B. 偶数
(20) 链轮分度圆直径用 A.
B B.
式计算。
z sin 180 o p
(
)
p sin 180 o z
(
)
C.
sin 180 o p z
(
)
D.
销轴
与
外链板
之间， 之间分别为
与 套筒 之间、 套筒 与 销轴
运动不均匀性
和 动载荷 增加，同时加速铰链 磨
(17) 链传动设计时，链条节数应选 节距应选 小 些。
数(奇数、偶数 )。链轮齿数应选
奇 数；速度较高时，链
(18) 链 传动 中， 即 使主 动 链轮的 角速度 ω 2 常 数，也 只当 z1 = z 2 并且 中心距 恰为 节 距的 整 数倍时 时从动链轮的角速度 ω 2 和传动比 i 才能得到恒定值。
126
C. 避免链条垂度过大时产生啮合不良
(17) 在一定使用寿命和良好润滑条件下，链传动的承载能力决定于 A. 铰链元件的疲劳强度 C. 链的静强度
(18) 链条铰链(或铰链销轴)的磨损， 使链节距伸长到一定程度时(或使链节距过度伸长时） 会 D A. 导致内外链板破坏 C. 导致销轴破坏
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