第14章机械传动系统方案设计
机械设计基础 课后习题答案 第三版 高等教育出版社课后答案(1-18章全)
机械设计基础课后习题答案第三版高等教育出版社课后答案(1-18章全)机械设计基础课后习题答案第三版高等教育出版社目录第 1 章机械设计概述??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????????????? 1第 2 章摩擦、磨损及润滑概述??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????? 3第 3 章平面机构的结构分析??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????? 12第 4 章平面连杆机构??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????????????? 16第 5 章凸轮机构??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????36第 6 章间歇运动机构??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????????????? 46第7 章螺纹连接与螺旋传动??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????? 48第8 章带传动??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????????60第9 章链传动??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????????73第10 章齿轮传动??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????80第11章蜗杆传动??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????112第12 章齿轮系??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????????124第13 章机械传动设计???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 131第14 章轴和轴毂连接??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????????????? 133第15 章轴承??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????????????138第16 章其他常用零、部件??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????? 152第17 章机械的平衡与调速??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????? 156第18 章机械设计CAD 简介??????????????????????????????????????????????????????????????????? ???????????????????????163第1章机械设计概述1.1 机械设计过程通常分为哪几个阶段?各阶段的主要内容是什么?答:机械设计过程通常可分为以下几个阶段:1.产品规划主要工作是提出设计任务和明确设计要求。
机械传动系统方案设计
目旳：获得新旳机构或特性，已满足使用规定。
1）变化构件构造形状
若将摆动导杆机构中旳直线导 槽改为圆弧导槽，运动到左侧 时，可获得较长时间旳停歇。
中南大学专用
潘存云专家
2）变化构件运动尺寸 槽轮直径变为无穷大，槽数无穷多时,
槽条机构
3）选不一样旳构件作为机 架
----3机构旳倒置 3
2
2
1
曲柄滑块机构
往复运动
连杆机构 凸轮机构 螺旋机构
正弦机构 正切机构 六连杆机构
齿轮齿条机构
组合机构
液压缸、气缸
螺旋机构旳特点：可获得大旳减速比和较高旳运动精 度，常用作低速进给和精密微调机构。
齿轮齿条机构旳特点：合用于移动速度较高旳场所， 精密齿条制造困难，传动精度及平稳性不及螺旋机构。
中南大学专用
机械传动系统旳作用就是将原动机旳运动和动力传递到执行构件，故原动机旳类型和执行构件旳运动形式、运动参数、运动方位等
执行构件的数目 都决定了传动系统旳方案。执行构件旳运动设计和原动机旳选择,就是根据确定旳工作原理和工艺动作过程，确定执行构件旳数目、
运动形式、运动参数、运动协调关系，并选择合适旳原动机旳类型和运动参数与之相配。
中南大学专用
潘存云专家
B
A
C
D
潘存云专家
E
搅拌机构
齿轮----连杆组合机构
中南大学专用
凸轮----连杆组合机构
联动凸轮机构
潘存云专家
二、机构旳变异 构件构造形状 运动尺寸 更换机架 或原动件
增长辅助构件
当所选机构不能满足机械提出旳运动和动力规定期，或者为了改 善所选机构旳性能或构造时，可以通过变化机构中某些构件构造 形状、运动尺寸、更换机架或原动件、增长辅助构件等措施获得 新旳机构或特性。此称为机构旳变异
14机械传动系统的方案设计
⑷ 再现轨迹的机构
再现轨迹 机构
连杆机构 齿轮—连杆组合机构 凸轮—连杆组合机构 联动凸轮机构
一般而言，除了凸轮机构能实现精确的曲线轨迹之外， 其它机构都只能近似实现预定的曲线轨迹。
C E
BA D
搅拌机构
齿轮—连杆组合机构
联动凸轮机构
凸轮—连杆组合机构
此抓片机构采用了联动凸轮 机构，通过两凸轮的联动作用， 使抓片爪按矩形轨迹运动，从而 达到间歇抓片的目的。
冲制
退回
确定方案时应注意两点 ⑴ 用最简单的方法实现 同一功能。
⑵ 注意光、机、电、流 体等知识的综合运用。
用最简单的方法实现功能举例
图示按摩椅中的按摩轮利用一 个偏心空间凸轮，同时实现三维方 向的按摩作用—径向振动挤压、向 下推拉和横向推拉，构思巧妙，结 构非常简单。
按摩轮 r B
光、机、电、流体等知识的综 合运用举例
传动比不准确、传递功率小、效率低。
⑵ 实现单向间歇转动的机构 槽轮机构 适用于转角固定的转位运动
单向间歇 转动机构
棘轮机构 每次转角小，或转角大小可调的低速场合
不完全齿轮机构 大转角而速度不高的场合
运动平稳、分度、定位准确，
凸轮式间歇运动机构 但制造困难、高精度定位、高
速场合
齿轮--连杆机构 特殊要求的输送机构
执行构件动作的协调配合
● 送料机构将原料送入模孔上方后，冲头进入模孔进行冲压 ● 冲头上移一段距离后，进行下次送料动作
折叠包装机构的两个执行构件
两个构件不能同时位于区 域MAB中，以免干涉。
左右折折边构构件件 包包装装纸纸 右右折折边边构构件件
M
B
333A3
111
饼饼干干
习题答案(第14章～第16章)
《汽车机械基础》习题参考答案第14章液压传动概论1．什么叫液压传动？试叙述液压传动的工作原理。
答：液压传动是以受压的流体（油或合成液体）作为工作介质，利用液体的压力传递运动和动力的一种传动方式。
液压传动的工作原理，其实就是利用液体在密闭容器中变化的压力来实现运动和动力传递的。
液压传动装置实质上是一种能量转换装置，它先将机械能转换为便于输送的液压能，然后又将液压能转换为机械能做功。
2．试记述液压系统的组成。
答：液压传动系统一般由四部分组成。
（1）动力装置：是将电动机或发动机输出的机械能转换为油液的液压能的装置，常为液压泵。
（2）执行元件：是将油液的液压能转换为驱动工作部件的机械能的装置。
实现直线运动的执行元件叫液压缸；实现旋转运动的执行元件叫做液压马达。
（3）控制调节装置：用以控制调节液压系统中油液的流动方向、压力和流量的装置，如方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀等。
（4）辅助装置：包括油箱、滤油器、蓄能器、热交换器、压力表、管件和密封装置等。
3．液压有哪些优、缺点？答：液压传动的优点：（1）可以在大范围内实现无级调速，而且调速性能良好；（2）传动装置工作平稳、反应速度快、冲击小，能快速启动、制动和频繁换向；（3）在相同输出功率的情况下质量轻、体积小、结构紧凑；（4）易于实现自动化，特别是电、液联合应用时，易于实现复杂的自动工作循环；（5）液压传动工作安全性好，易于实现过载保护，同时因采用油液为工作介质，相对运动表面间能自行润滑，故使用寿命较长；（6）液压元件已标准化、系列化和通用化，便于设计、制造、维修和推广使用。
液压传动的缺点：（1）由于泄漏及流体的可压缩性，无法保证严格的传动比；（2）当油温或载荷变化时，往往不易保持运动速度的稳定；（3）液压元件制造精度要求高，使用维护比较严格；（4）系统的故障原因有时不易查明。
4．液压油的主要性质是什么？黏性的物理意义是什么？答：液压油的主要性质是可压缩性和黏性。
第十二章、十四章习题06(参考答案)
第十二章其他常用机构一、选择题：1、用单万向节传递两相交轴之间的运动时，其传动比为变化值；若用双万向节时，其传动比C。
(A) 是变化值；(B) 一定是定值；(C) 在一定条件下才是定值2、在单向间歇运动机构中， A 的间歇回转角在较大的范围内可以调节。
（A）槽轮机构(B) 棘轮机构（C）不完全齿轮机构(D) 蜗杆凸轮式间歇运动机构3、在单向间歇运动机构中， C 可以获得不同转向的间歇运动。
（A）不完全齿轮机构(B) 圆柱凸轮间歇运动机构（C）棘轮机构(D) 槽轮机构4、家用自行车中的“飞轮”是一种超越离合器，是一种 C 。
（A）凸轮机构(B) 擒纵轮机构（C）棘轮机构(D) 槽轮机构二、填空题：1、棘轮机构是由摇杆、棘爪、棘轮、止动爪组成，可实现运动，适用于低速轻载的场合。
其棘轮转角大小的调节方法是：改变主动摇杆摆角的大小、加装一棘轮罩以遮盖部分棘齿。
2、槽轮机构是由主动拨盘、从动槽轮、机架组成，优点是：结构简单、外形尺寸小、机械效率高，能较平稳、间歇地进行转位，缺点是：存在柔性冲击，适用于速度不太高的场合。
3、擒纵轮机构由擒纵轮、擒纵叉、游丝摆轮及机架组成。
4、擒纵轮机构优点是结构简单，便于制造，价格低廉，缺点是振动周期不很稳定，故主要用于计时精度要求不高、工作时间较短的场合。
5、凸轮式间歇运动机构由主动轮和从动盘组成，主动凸轮作连续转动，通过其凸轮廓线推动从动盘作预期的间歇分度运动。
优点是：动载荷小，无刚性和柔性冲击，适合高速运转，无需定位装置，定位精度高，结构紧凑，缺点是：加工成本高，装配与调整的要求严格。
6、不完全齿轮机构由一个或一部分齿的主动轮与按动停时间要求而作出的从动轮相啮合，使从动轮作间歇回转运动。
工作特点是：结构简单，制造容易，工作可靠，动停时间比可在较大范围内变化，但在从动轮的运动始末有刚性冲击，适合于低速、轻载的场合。
7、螺旋机构是由螺杆、螺母和机架组成，通常它是将旋转运动转换为直线运动。
陈立德版机械设计基础第13、14章课后题答案
第13章机械传动设计13.1简述机械传动装置的功用。
答： (1) 把原动机输出的速度降低或增速。
（2) 实现变速传动。
（3）把原动机输出转矩变为工作机所需的转矩或力。
（4）把原动机输出的等速旋转运动，转变为工作机的转速或其它类型的运动。
（5）实现由一个或多个原动机驱动若干个相同或不同速度的工作机。
13.2选择传动类型时应考虑哪些主要因素？答：根据各种运动方案，选择常用传动机构时，应考虑以下几个主要因素：（1）实现运动形式的变换。
（2）实现运动转速（或速度）的变化。
（3）实现运动的合成与分解。
（4）获得较大的机械效益。
13.3常用机械传动装置有哪些主要性能？答：（1）功率和转矩；（2）圆周速度和转速；（3）传动比；（4）功率损耗和传动效率；（5）外廓尺寸和重量。
13.4机械传动的总体布置方案包括哪些内容？答：总体布置方案包括合理地确定传动类型；多级传动中各种类型传动顺序的合理安排及各级传动比的分配。
13.5简述机械传动装置设计的主要内容和一般步骤。
答：（1）确定传动装置的总传动比。
（2）选择机械传动类型和拟定总体布置方案。
（3）分配总传动比。
（4）计算机械传动装置的性能参数。
性能参数的计算，主要包括动力计算和效率计算等。
（5）确定传动装置的主要几何尺寸。
（6）绘制传动系统图。
（7）绘制装置的装配图。
第14章轴和轴毂连接14.1轴按功用与所受载荷的不同分为哪三种？常见的轴大多属于哪一种？答：轴按功用与所受载荷不同可分为心轴、传动轴和转轴三类。
常见的轴大多数属于转轴。
14.2轴的结构设计应从哪几个方面考虑？答：轴的结构设计应从以下几方面考虑：（1）轴的毛坯种类；（2）轴上作用力的大小及其分布情况；(3)轴上零件的位置、配合性质以及连接固定的方法；（4）轴承的类型、尺寸和位置；（5）轴的加工方法、装配方法以及其它特殊要求。
14.3制造轴的常用材料有几种？若轴的刚度不够，是否可采用高强度合金钢提高轴的刚度？为什么？答：制造轴的常用材料有碳素钢和合金钢。
机械设计基础课后习题答案
第三章部分题解参考3-5 图3-37所示为一冲床传动机构的设计方案。
设计者的意图是通过齿轮1带动凸轮2旋转后，经过摆杆3带动导杆4来实现冲头上下冲压的动作。
试分析此方案有无结构组成原理上的错误。
若有，应如何修改？习题3-5图习题3-5解图(a) 习题3-5解图(b) 习题3-5解图(c) 解 画出该方案的机动示意图如习题3-5解图(a)，其自由度为：14233 2345=-⨯-⨯=--=P P n F 其中：滚子为局部自由度计算可知：自由度为零，故该方案无法实现所要求的运动，即结构组成原理上有错误。
解决方法：①增加一个构件和一个低副，如习题3-5解图(b)所示。
其自由度为：115243 2345=-⨯-⨯=--=P P n F ②将一个低副改为高副，如习题3-5解图(c)所示。
其自由度为：123233 2345=-⨯-⨯=--=P P n F 3-6 画出图3-38所示机构的运动简图（运动尺寸由图上量取），并计算其自由度。
习题3-6(a)图 习题3-6(d)图解(a) 习题3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(a)解图(a)或习题3-6(a)解图(b)的两种形式。
自由度计算：1042332345=-⨯-⨯=--=P P n F习题3-6(a)解图(a)习题3-6(a)解图(b)解(d) 习题3-6(d)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(d)解图(a)或习题3-6(d)解图(b)的两种形式。
自由度计算：1042332345=-⨯-⨯=--=P P n F习题3-6(d)解图(a) 习题3-6(d)解图(b)3-7 计算图3-39所示机构的自由度，并说明各机构应有的原动件数目。
解(a) 10102732345=-⨯-⨯=--=P P n FA 、B 、C 、D 为复合铰链原动件数目应为1说明：该机构为精确直线机构。
当满足BE =BC =CD =DE ，AB =AD ，AF =CF 条件时，E 点轨迹是精确直线，其轨迹垂直于机架连心线AF解(b) 1072532345=-⨯-⨯=--=P P n FB 为复合铰链，移动副E 、F 中有一个是虚约束 原动件数目应为1说明：该机构为飞剪机构，即在物体的运动过程中将其剪切。
机械原理NO[1]. 24 第十四章 机械传动系统的方案
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连杆机构： 四杆机构： 曲柄摇杆机构； 双摇杆机构； 摆动导杆机构； 滑块导杆机构； 多杆机构；
齿条齿轮机构； 摆动推杆凸轮机构； 组合机构；
机械原理
第14章 机械系统的方案设计
（四）能实现往复移动机构：
连杆机构： 四杆机构： 曲柄滑块机构； 正弦机构； 多杆机构；
移动推杆凸轮机构； 齿轮齿条机构； 螺旋机构； 组合机构；
机械原理
第14章 机械系统的方案设计
第14章 机械系统的方案设计
Chapter 14 Project Design of Mechanism System
§14-1 概述
一、机械设计的一般过程
1。计划：提出设计任务，进行可行性研究，编制设计任务书
2。方案设计：选用何种机构以及这些机构如何组成机器才 能完成机器的功能，并对所选机构进行尺寸设计和对方案进 行评价，确定最佳方案。
（五）再现轨迹机构：
连杆机构； 组合机构；
机械原理
第14章 机械系统的方案设计
§14-4 机械的工作循环图
当一台机器有多个执行构件时，这些 执行构件应以一定的次序协调动作，互相 配合，以完成机器预定的功能和生产过程。 这方面的工作称为机械的协调设计。
用来描述各执行构件运动间相互协调 配合的图称为机械工作循环图（也叫机械 运动循环图）。
cdea部分的线路形状不作要求。
机械原理
第14章 机械系统的方案设计
三、原始数据和设计要求(见指导书) 四、设计内容与任务
1。小组内每人拿出两个原始方案，画出机构示意图， 分析优缺点（周一）
2。小组讨论，确定最佳方案（周二）。
3。小组内分工，分别设计最佳方案的机构尺寸：连杆机构、 凸轮机构、齿轮机构、其他常用机构等（周三） 。
机械设计作业集第14章答案河南科技大学
14-2 联轴器连接的两轴直径分别为 d1（主动轴）、 d2（从动轴），则要求 D。
A d1=d2
B
d1≥ d2
C d1≤d2 D
d1，d2 可以不相等，但不超过一定的范围
14-3 图中所示两轴，其中情况 B 不适用于联轴器连接。
A
B
C
D
题 14—3 图 14-4 下列四种联轴器中， D有良好的补偿综合位移的能力。
有弹性元件的挠性联轴器： 因装有弹性元件， 不仅可以补偿两轴相对位移而且可以吸振缓冲。 用于需要补偿两轴的相对位移，工作载荷有较大变化的场合。
14-18 选择联轴器类型时，应当考虑哪几方面因素？
答： 1、传递转矩大小和性质以及对吸振缓冲能力的要求； 2、工作转速高低和引起离心力的大小； 3、两轴相对位移的大小和方向； 4、联轴器的可靠性和工作环境； 5、联轴器的制造、安装、维护和成本。
1412凸缘联轴器常用的两种对中方法是批改日期1413齿轮联轴器能补偿两轴的综合位移是由于齿顶制成球面1414选定联轴器类型以后在确定具体尺寸型号时应考虑的问题有工况计算力矩最大转速轴孔直径1415安全离合器常用的型式有三种它们是破断式嵌合式摩擦式分析与思考题1416联轴器离合器安全联轴器和安全离合器有何区别
A 十字块联轴器 B
夹壳联轴器 C
凸缘联轴器 D
齿轮联轴器
14-5 套筒联轴器的主要特点是 A。
A 结构简单，径向尺寸小
B
寿命长
C 可用于高速
D
能传递大的转矩
14-6 两轴对中准确，载荷平稳，要求有较长寿命用
A；两轴中心线有一定的偏移，载荷平稳而冲
击不大时，一般宜选用 B；载荷平稳，但运转中有较大的瞬时过载而对机器会造成危害时，宜选
机械设计基础习题答案第14章
14-1解I 为传动轴，II 、IV 为转轴，III 为心轴。
14-2解圆整后取d=37 mm 。
14-3解14-4解按弯扭合成强度计算，即：代入数值计算得：。
14-5解这两个轴都是心轴，只承受弯矩。
两种设计的简化图如下：图14.5 题14-5 解图图14.6 （ a ）中，因为是心轴，故，查相关手册得：，则考虑到键槽对轴的削弱，直径再扩大 4 % 。
得：图14.6 （ b ）中，14-6解故。
14-7解由题可知，，若不计齿轮啮合及轴承摩擦的功率损失，则（i = Ⅰ, Ⅱ,Ⅲ）设：，则，，14-8解1. 计算中间轴上的齿轮受力中间轴所受转矩为：图14.8 题14-8 解图2. 轴的空间受力情况如图14.8 （a ）所示。
3. 垂直面受力简图如图14.8 （b ）所示。
垂直面的弯矩图如图14.8 （ c ）所示。
4. 水平面受力简图如图14.8 （d ）所示。
水平面的弯矩图如图14.8 （ e ）所示。
B 点左边的弯矩为：B 点右边的弯矩为：C 点右边的弯矩为：C 点左边的弯矩为：5. B 点和C 点处的合成最大弯矩为：6. 转矩图如图14.8 （f ）所示，其中。
7 ．可看出，B 截面为危险截面，取，则危险截面的当量弯矩为：查表得：，则按弯扭合成强度计算轴II 的直径为：考虑键槽对轴的削弱，对轴直径加粗4% 后为：14-9解该题求解过程类似于题14-8 。
在此略。
14-10解钢的切变模量，按扭转刚度要求计算，应使即14-11解1. 求该空心轴的内径空心轴的抗扭截面模量实心轴的抗扭截面模量令，即解得圆整后取。
2 ．计算减轻重量的百分率实心轴质量＝密度×体积空心轴质量空心轴减轻重量的百分率为42.12% 。
机械设计手册机械传动
机械设计手册机械传动机械设计手册是机械工程师必备的工具书，用于指导机械传动的设计和计算。
机械传动是将动力从一个部件传递给另一个部件的过程，它是机械系统运行的关键环节之一。
机械传动的设计对于机械系统的性能和可靠性具有重要影响。
机械传动可以分为多种类型，包括齿轮传动、带传动、链传动等。
每种传动类型都有其特点和适用范围。
齿轮传动是最常见和最普遍应用的机械传动形式之一。
它主要由两个或多个齿轮组成，通过齿轮的啮合将动力传递给其他部件。
齿轮传动具有传动效率高、传动比稳定、传动精度高等优点，广泛应用于各个领域。
在机械传动的设计过程中，需要考虑多个因素。
首先是传动比的选择，传动比决定了传动输出转速和扭矩与输入转速和扭矩的关系。
传动比的选择要根据系统要求和传动部件的可靠性等因素进行合理确定。
其次是传动装置的布局和安装方式。
传动装置的布局应考虑机械的布局结构和空间限制等因素，合理安装传动装置可以提高机械系统的运行效率和可靠性。
机械传动的设计还需要考虑传动件的强度和寿命。
传动件的强度是指传动部件在工作过程中所能承受的最大载荷，而传动件的寿命则是指传动部件在规定工况下能够工作的时间。
在设计过程中，要根据传动装置的工作负荷和传动件的材料等因素，进行合理的强度计算和寿命评估。
此外，机械传动的设计还要考虑传动效率和噪声。
传动效率是指机械系统在能量传递过程中的损失程度，传动效率的高低直接影响着机械系统的能源利用效率。
而噪声是机械系统运行时产生的声音，对于某些应用领域，如航空航天、医疗器械等，噪声控制往往是设计的重要考虑因素之一。
综上所述，机械传动的设计是机械设计中重要的一部分，涉及到传动类型选择、传动比确定、布局和安装、传动件强度和寿命计算、传动效率和噪声控制等方面。
只有通过科学合理的设计和计算，才能够确保机械传动系统的正常运行和高效性能。
因此，机械设计手册中关于机械传动的内容是机械工程师在设计实践中必不可少的参考资料。
机械传动
三、电动机起动转矩校核
当机器的转动惯量较大；或满载起动；或频繁起 动；或虽然空载起动，但是要求起动时间短时，还应校 核电动机的起动转矩。特别是鼠笼式电动机的起动转矩 较小，该项校核就更加必要。 校核起动力矩就是让电动机的起动转矩应大于机器 在规定时间内完成起动所需要的转矩。否则，过大的启 动电流会使线路电压急剧下降，使邻近电动机出力不足， 甚至被迫停机。
二、电动机过载能力校核
电动机都有一定的过载能力。但是当机器的载荷（生产阻力矩）变 化时，在按（7-1）式粗略的确定电动机功率后，还应较核电动机的过载 能力，即在机器过载时，电动机的最大输出转矩应大于电动机的最大负 载转矩，即满足（7-3）式。否则，电动机会发生闷车现象，电流增大 6～7倍，电动机过热甚至烧坏。
12
五、机械速度波动的调节 1 起动阶段(0 m)
特点：Wd>Wr =m
制动
2 稳定运转阶段(m)
特点：Wd=Wr =m
起动 稳定运转 停车
m
T
T
t
匀速稳定运转: m =C 变速稳定运转：周期性的速度 波动, mC
非周期性波动: mC
3 停车阶段(m 0)
5
二、实现单向间歇运动的机构（自学）
三、实现往复移动和往复摆动的机构（自学）
四、机构组合方案的拟定
1、应尽量简化和缩短运动链 2、应使机器有较高的机械效率 3、合理安排传动机构的顺序
4、合理分配传动比
5、保证机器的安全运转
6Байду номын сангаас
Pn
Fv 1000
第四节 机器的功率计算与转矩校核
一、电动机功率的确定
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机械设计专升本章节练习题(含答案)——蜗杆传动
第14章 蜗杆传动1．运动分析: 正确啮合的条件，自锁条件，压力角α、导程角γ、螺旋角β2．齿轮材料: 蜗杆副选材原则，热处理工艺3．受力分析: F t 、F r 、F a ，失效形式，设计准则4．设计计算: 直径系数，主要参数，蜗轮疲劳强度，热平衡计算5．结构与润滑: 蜗杆、蜗轮结构型式，润滑方式【思考题】14-1 蜗杆传动的特点及应用场合是什么？14-2 为什么蜗轮的端面模数是标准值？蜗杆传动的正确啮合条件是什么？ 14-3 蜗杆直径系数的含义是什么？为什么要引入蜗杆直径系数？14-4 蜗杆传动的传动比计算公式是什么？它是否等于蜗杆和蜗轮的节圆直径之比？ 14-5 如何进行蜗杆传动的受力分析？各力方向如何确定？与齿轮传动的受力有何不同？ 14-6 蜗杆传动的主要失效形式是什么？相应的设计准则是什么？14-7 在蜗杆传动的强度计算中，为什么只考虑蜗轮的强度？蜗杆的强度任何考虑？蜗杆的刚度在什么情况下才需要计算？14-8 蜗杆传动的效率受哪些因素影响？为什么具有自锁特性的蜗杆传动，其啮合效率通常只有40%左右？14-9 为什么蜗杆传动要进行热平衡的计算？采用什么原理进行计算？当热平衡不满足要求时，可以采取什么措施？A 级能力训练题1. 与齿轮传动相比较，不能作为蜗杆传动的优点的是______。
（1）传动平稳，噪音小 （2）传动比可以很大（3）在一定条件下能自锁 （4）传动效率高2. 蜗杆与蜗轮正确啮合条件中，应除去______。
（1）21t a m m = （2）21t a αα= （3）21ββ= （4）螺旋方向相同3. 蜗杆传动的主要失效形式是______。
（1）蜗杆断裂 （2）蜗轮轮齿折断（3）蜗轮齿面产生胶合、疲劳点蚀及磨损4. 蜗杆传动的失效形式与______因素关系不大。
（1）蜗杆传动副的材料 （2）蜗杆传动载荷性质（3）蜗杆传动的滑动速度 （4）蜗杆传动的散热条件5. 在润滑良好的情况下，减摩性最好的蜗轮材料是______。
《航空机械基础》电子教案 第14章 飞机结构及机械系统
4.工艺要求
结构有良好的工艺性，便于加工、装配，简化制造过程。
设计：郭谆钦
5.经济性要求
以前主要指生产和使用成本，现己更新为寿命周期费用，主
要指从飞机的概念设计、研制、生产、使用与保障到退役报废
期间所付出的一切费用之和。寿命周期费用低是现代飞机追求
§14-5 起落架受力及结构特点
§14-6 起落架收放系统
§14-7 前起落架的特殊控制装置
§14-8 飞行操纵系统
长沙航空职院专用
作者： 郭谆钦教授
§14-1
飞机基本结构及设计准则
一、基本组成：
设计：郭谆钦
军用飞机通常由机体、起落装置、飞行操纵系统、液压与
气压传动系统、燃油供给系统、环境控制系统、防冰系统、防
验，其设计准则是
式中：NE ——使用寿命；
NS ——安全寿命；
NT ——试验寿命；
nf —— 分散系数，一般取4。
按照该式来控制疲劳强度和寿命，飞机须通过全尺寸疲劳试验
进行验证。
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作者： 郭谆钦教授
4、强度、刚度、损伤容限和耐久性设计
（1）破损一安全结构
式中：ηP-S —— 破损一安全强度剩余系数；
——最大使用过载。
显然，安全系数表明了结构的安全裕度，保证飞机在承受最大使
用载荷时，结构不会破坏且有一定的强度储备，重量还应最轻。不
同受载结构所取的f也不一样，一般在1.5~2之间。
长沙航空职院专用
作者： 郭谆钦教授
（2）剩余强度系数
剩余强度系数η是结构破坏载荷与设计载荷的比值，也是结构
许用应力[σ]与结构最大工作应力σ的比值。
机械设计基础 第十四章 联轴器与离合器制动器
键对的轴向位移、径向位移、角位移或综合位移。
②万向联轴器1——主、从动轴的叉状接头；2——十字形连接件；3——轴销；4——中间轴，左右单万向联轴器。
=45°。
允许两轴线夹角αmax单万向联轴器：ω1恒定时，ω4变速，引起惯性力。
双万向联轴器：可使从动轴ω恒定。
条件——中间轴两叉头在同一平面内；两万向联轴器的夹角需相等。
应用：汽车、拖拉机、金属切削机床中。
组成：两个外表面带齿的套连）；两个内表面有（螺栓联工作时：转矩有齿轮传递。
14—4 非金属弹性元件挠性联轴器L sd1:10圆锥形孔圆柱形孔短圆柱形孔A12345A A§14—5 牙嵌离合器组成：左摩擦盘（联接主动轴）右摩擦盘（从动轴，可工作原理：依靠接触面上产生的摩擦力矩来传递特点：可平稳的接合、脱开；、多片式摩擦离合器外套筒内套筒内摩擦片主动轴从动轴特点：结构紧凑、轴向压力小，传递转矩大。
应用：机床变速箱、飞机、汽车及起重设备中。
自动离合器自动离合器是能根据机器运转参数（T,n ）的变化而自动完成接合和分离动作的离合器。
当传递的转矩达到一定值时，便能自动分离，具有防止摩擦式安全离合器二、离心式离合器套筒1与主动轴连，套筒2与从动轴连，外表面覆着石棉的闸块3，当转速大时，闸块3产生的离心力使闸块压向套筒2，产生摩擦力从而带动从动轴一起转。
相连，1内均有径向叶片，14—8 制动器。
机械设计基础 第十四章
(3) 弹性柱销联轴器
如图14-6所示，弹性柱销联轴器(LX型，GB/T5014-2003， 附表5) 是用尼龙柱销将两个半联轴器连接起来。这种联轴器结 构简单，维修安装方便，具有吸振和补偿轴向位移及微量径向 位移和角位移的能力。允许径向位移为0.1~0.25 mm。
图14-6 弹性柱销联轴器
14.1 联轴器 14.1.1 联轴器的功能和分类
联轴器是机械传动中一种常用的轴系部件，它的基本功 用是连接两轴，有时也用于连接轴和其他回转零件，以传递 运动和转矩。有时也可作为一种安全装置用来防止被连接机 件承受过大的载荷，起到过载保护的作用。
联轴器所连接的两轴，由于制造和安装的误差，承载后 的变形以及温度变化、轴承磨损等原因，都可能使被连接的 两轴相对位置发生变化，如图14-1所示。
14.3 制动器
制动器是用来降低机械运转速度或迫使机械停止运转的 装置。制动器通常装在机构中转速较高的轴上，这样所需制 动力矩和制动器尺寸可以小一些。
14.3.1 制动器的类型
制动器的分类有很多种，常见的有以下几种：
按照制动零件的结构特征，制动器可分为带 式、块式、盘式等形式的制动器。
按机构不工作时制动零件所处状态，制动器可 分为常闭式和常开式两种制动器。
图14-3 夹壳联轴器
2. 可移式联轴器
(1) 十字滑块联轴器
如图14-4所示，十字滑块联轴器是由两个端面带槽的半联 轴器1和3以及一个两面具有凸榫的浮动盘2所组成。浮动盘的 两凸榫互相垂直并分别嵌在两半联轴器的凹槽中，凸榫可在 半联轴器的凹槽中滑动。利用其相对滑动来补偿两轴之间的 偏移。
图14-4 十字滑块联轴器
图14-10 牙嵌式安全离合器
机械系统的方案设计
3、实现运动轨迹的机构(Mechanism to realize any
motion path)
1) 四杆机构（连杆曲线）(Four-bar Linkage)
四杆机构的连杆上的每一点均可以实现一定的封闭运动轨迹
2) 开式链机构(Open Chain Mechanism)
任何开式链机构上的端点都可以实现一定的运动轨 迹，工业机器人操作机大多是由开链机构组成的。
3、带传动与链传动
带传动及链传动多用于中心距较大的传动。
4、连杆机构Biblioteka 连杆机构在机械设备及日常生活中有大量应用。
5、凸轮机构。
由于凸轮机构是高副接触，决定了这种机构主要 用于传递运动。
14.2.3
执行机构的运动类型及典型机构
(Motion Type of Executive Mechanism and Its Typical Mechanisms) 机器中最接近被作业工件一端的机构称为执行机构。 执行机构中接触工件或执行终端运动的构件称为执行 构件。机器通过执行构件完成作业任务。 执行机构的运动分为直线运动、回转运动、任意轨迹 运动、点到点的运动及位到位的运动等主要五种运动 形式。实现不同运动形式的典型机构主要有：
4)双摇杆机构
起重机的变幅机构
5) 链传动（直线段部分的运动）(Chain Drive Mechanism) 带有翼片的链传动，可以拖动被作业件在两链轮间的 直线段做直线运动。
2、实现回转运动的机构
(Mechanism to Realize Rotary Motion)
1) 齿轮传动机构(Gear
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5)方案分析----根据机械的生产阻力或原动机的额定转 矩，进行机械中力的计算，作为下一步零件强度计算 的依据。
6)方案评审----通过对众多方案的评比，选择最佳方案。
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第14章机械传动系统方案设计
作者： 潘存云教授
§14－2 机械工作原理的方案拟定
设计机械产品时，首先应根据使用要求、技术条件及工作环境等情况，明确提出机械所要达到总功能，然
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作者： 潘存云教授
设计 步骤
1)拟定机械的工作原理; 2)执行机构的运动设计和原动机的选择; 3)机构选型、变异与组合; 4)机构的尺寸综合; 5)方案分析; 6)方案评审。
3)机构选型、变异与组合----根据机械的动力与功能要 求，合理选择机构类型，拟定机构的组合方案，形成 能满足运动和动力要求的机械传动系统方案。绘制机 械传动系统的示意图。
的成功的经验和最第新14章科机械技传动成系统果方案。设计
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作者： 潘存云教授
实现同一种功能可以采用多种工作原理。
如螺纹加工：
车削 套丝 搓丝
工作原理不同， 运动方案也不同。
即使工作原理相同，也可以有不同的运动方案。
如齿轮加工：
滚齿 插齿 剃齿
加工刀具不同， 运动方案也不同。
应根据机械的功能要求，根据不同的工作原理拟 定出多种运动方案，进行综合评价，从中选择一个最 佳方案。
后产拟定品实现的这些功功能能工作--原-理-用及技途术手、段；性最后能设计使出机用械系价统传值动方等案。，它是根据人 们生产或生活需要提出来的。
先进性
确定功能指标应考虑---- 可行性
经济性
实现产品功能的 工作原理决定了
技术水平 工作质量 传动方案 结构形式
制造成本
确定工作原理应利用各种创造技法，借鉴同类产品
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两个执行构件
作者： 潘存云教授
2)执行构件的运动形式和运动参数
连续回转 每分钟转数 rpm
每分钟转位次数、转角大
回转运动 间歇回转 小、运动系数
执
往复摆动
每分钟摆动次数、转角大小、 行程速比系数
第十四章 机构的选型、组合及机械 传动系统方案的设计
§14－1 概述 §14－2 机械工作原理的方案拟定 §14－3 执行构件的运动设计和原动机的选择 §14－4 机构的选型和变异 §14－5 机构的组合 §14－6 机械传动系统方案的拟定 §14－7 机械传动系统设计举例
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第14章机械传动系统方案设计
运动形式、运动参数、运动协调关系，并选择适当的原动机的类型和运动参数与之相配。
根据工作原理 工艺动作过程
运动形式 运动参数 运动协调关系
原动机的类型和运动参数
一、执行构件的运动设计
1)执行构件的数目
----ห้องสมุดไป่ตู้ 决于机 械分 功 能或分动作的多少， 两者不一定相等，要 具体分析确定。
如立式钻有两种方第案14章:机械传动系一统个方案执设计行构件
将光、机、电、液有机结合，借助于微机控制，自
动实现机械所需的第完14章整机械的传动工系统作方案过设计程。
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作者： 潘存云教授
正确、合 理的设计
提高机械的性能与质量 降低制造成本 减少维护费用 故应予以高度重视
机械传动系统设计的特点---- 创造性的思维活动。
要求：
1)注重多学科知识的综合应用；
K向
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光源 透镜 第14章机械传动系统方案设计
活动游标
读数窗
作者： 潘存云教授
§14－3 执行构件的运动设计和原动机的选择
机械传动系统的作用就是将原动机的运动和动力传递到执行构件，故原动机的类型和执行构件的运动形式、运动参数、运动方位等
执行构件的数目 都决定了传动系统的方案。执行构件的运动设计和原动机的选择,就是根据拟定的工作原理和工艺动作过程，确定执行构件的数目、
4)机构的尺寸综合----根据执行构件和原动件的运动 参数，以及各执行构件运动的协调配合的要求，确定 各构件的运动尺寸第，14章绘机械制传动机系统构方案运设计动简图。
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作者： 潘存云教授
设计 步骤
1)拟定机械的工作原理; 2)执行机构的运动设计和原动机的选择; 3)机构选型、变异与组合; 4)机构的尺寸综合; 5)方案分析; 6)方案评审。
为了便于设计，应将机械的功能进行分解。 第14章机械传动系统方案设计
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作者： 潘存云教授
设计一台彩色电视机阴极盘用的金属片的冲裁机 器，圆片直径φ10mm，厚度0.8mm。
功能分解：送料
冲制
退回
φ10
0.8
确定方案时应注意两点：
1）用最简单的方法实现同一功能。
图示按摩椅中的按摩轮利用一 个偏心空间凸轮同时实现三维 方向的按摩作用：径向振动挤 压、向下推拉、和横向推拉， 构思巧妙，结构非常简单。
1)拟定机械的工作原理----根据需要制定机械的总功能， 拟定实现总功能的工作原理和技术手段，确定机械 所要实现的工艺动作。
2)执行机构的运动设计和原动机的选择----根据功能和
工艺动作，确定各执行构件的数目、运动形式、运
动参数以及运动协调配合关系，生产阻力等，确定
原动机的类型和功第1率4章机。械传动系统方案设计
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第14章机械传动系统方案设计
按摩轮
∆r
B
作者： 潘存云教授
确定方案时应注意两点：
1）用最简单的方法实现同一功能。
2）注意光、机、电、流体等知识的综合运用。
图示分析天平，要求精
刀口
度达到0.01g,但靠目力
玛瑙
读指针的微小偏角已不
支撑
可能。 增加了一级光学杠杆，
活动 指针 游标
将读数放大。
2)注重总结与实践经验的积累；
3)充分发挥创造思维和想象能力，灵活应用各种设 计方法与技巧。以便设计出新颖、灵活、高效的机械传动系统
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第14章机械传动系统方案设计
作者： 潘存云教授
设计 步骤
1)拟定机械的工作原理; 2)执行机构的运动设计和原动机的选择; 3)机构选型、变异与组合; 4)机构的尺寸综合; 5)方案分析; 6)方案评审。
作者： 潘存云教授
§14－1 概 述
机械传动系统的组成： 由若干种不同机构组合而成，能实现机械工艺过程
所需运动的系统。
作用： 1.实现预期运动
减速(或增速)、变速、转换运动形式和使执行构件协 调配合工作等运动要求。
2.传递动力 把原动机输出的功率或转矩传递到执行构件上去，
以克服生产阻力。
3.运动操纵与控制 指现代机械