机械设计基础第12章
机械设计基础课后习题答案(第四版)
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。
2.方案设计在满足设计任务书中设计具体要求的前提下，由设计人员构思出多种可行方案并进行分析比较，从中优选出一种功能满足要求、工作性能可靠、结构设计可靠、结构设计可行、成本低廉的方案。
3.技术设计完成总体设计、部件设计、零件设计等。
4.制造及试验制造出样机、试用、修改、鉴定。
1.2常见的失效形式有哪几种？答：断裂，过量变形，表面失效，破坏正常工作条件引起的失效等几种。
1.3什么叫工作能力？计算准则是如何得出的？答：工作能力为指零件在一定的工作条件下抵抗可能出现的失效的能力。
对于载荷而言称为承载能力。
根据不同的失效原因建立起来的工作能力判定条件。
1.4标准化的重要意义是什么？答：标准化的重要意义可使零件、部件的种类减少，简化生产管理过程，降低成本，保证产品的质量，缩短生产周期。
第2章摩擦、磨损及润滑概述2.1按摩擦副表面间的润滑状态，摩擦可分为哪几类？各有何特点？答：摩擦副可分为四类：干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦。
干摩擦的特点是两物体间无任何润滑剂和保护膜，摩擦系数及摩擦阻力最大，磨损最严重，在接触区内出现了粘着和梨刨现象。
机械设计基础-----第12章 轴
转动心轴：轴转动 固定心轴：轴固定
问：火车轮轴属于什么类型？
问：自行车前轮轴属于什么类型？
传动轴：只受转矩，不受弯矩M=0，T≠0
如：汽车下的传动轴。
转轴：既传递转矩（T）、又承受弯矩（M）
如：减速器中的轴。
问：根据承载情况下列各轴分别为哪种类型？ 0 轴： 传动轴 Ⅰ轴： 转轴 Ⅱ轴： 转动心轴
表12-2 常用材料的[τT]值和C值
轴的材料 Q235-A, 20 Q275, 35 1Cr18Ni9Ti 45 40Cr, 35SiMn 38SiMnMo, 3Cr13
[τT](N/mm2 )
15~25
20~35
25~45
35~55
C
160~135
135~118
118~107
107~98
注: 当作用在轴上的弯矩比传递的转矩小或只传递转矩、载荷较 平稳、无轴向载荷或只有较小的轴向载荷、减速器的低速轴、轴 只作单向旋转, [τT]取较大值， C取较小值; 否则[τT]取较小值， C取较大值。
第12章 轴
§12-1 §12-2 §12-3 §12-4 概 述
带传动和链传动都是通过中间挠性件传递运 动和动力的，适用于两轴中心距较大的场合。 与齿轮传动相比，它们具有结构简单，成本 低廉等优点。
轴的结构设计 轴的计算 轴的设计实例
§12-1、概述
一、主要功用
1、支承轴上回转零件（如齿轮）
2、传递运动和动力 二、分类 1、按承载分 心轴：只承受弯曲（M），不传递转矩（T=0）
▲ 碾压、喷丸等强化处理。
通过碾压、喷丸等强化处理时可使轴的表面产生预 压应力，从而提高轴的疲劳能力。
五、轴的结构工艺性 为便于轴上零件的装拆，一般轴都做成从轴端逐渐向 中间增大的阶梯状。在满足使用要求的前提下，轴的结 构越简单，工艺性越好。零件的安装次序 1. 装零件的轴端应有倒角，需要磨削的轴端有 砂轮越程槽，车螺纹的轴端应有退刀槽。
河南理工大学机械设计基础第12章 滑动轴承
第7节 其他形式滑动轴承简介
39
休 息 一 会 儿
2011年6月
……
40
[v]—材料的许用滑动速度 ４．选择配合 一般可选H9/d9或H8/f7、H7/f6
31
第6节 液体动压润滑径向滑动轴承的设计计算
液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算1
一、流体动力润滑基本方程的建立 对流体平衡方程（Navier－Stokes方程）作如下假设，以便得到简 化形式的流体动力平衡方程。这些假设条件是 ：
2
第1节 概述
工作时轴承和轴颈的支撑面间形成直接或间接活动摩擦的 轴承，称为滑动轴承。
滚动轴承绝大多数都已标准化，故得到广泛的应用。但是在 以下场合，则主要使用滑动轴承：
１．工作转速很高，如汽轮发电机。
２．要求对轴的支承位置特别精确，如精密磨床。
３．承受巨大的冲击与振动载荷，如轧钢机。 ４．特重型的载荷，如水轮发电机。 ５．根据装配要求必须制成剖分式的轴承，如曲轴轴承。 ６．在特殊条件下工作的轴承，如军舰推进器的轴承。
◆ ◆
◆ ◆
流体为牛顿流体，即 (
u ) y
。
流体的流动是层流，即层与层之间没有物质和能量的交换；
忽略压力对流体粘度的影响，实际上粘度随压力的增高而增加；
略去惯性力及重力的影响，故所研究的单元体为静平衡状态或匀速直 线 运动，且只有表面力作用于单元体上；
◆ ◆
流体不可压缩，故流体中没有“洞”可以“吸收”流质；
四.润滑装置及润滑方法 常用的润滑方法有：
油润滑
1）间歇式供油
旋套式注油油杯
压配式压注油杯
26
第4节 滑动轴承的润滑剂和润滑方法
2）连续式供油
3）飞溅润滑
机械设计基础(机电类第三版)习题参考答案
机械设计基础（第3版）复习题参考答案第2章平面机构运动简图及自由度2-1 答：两构件之间直接接触并能保证一定形式的相对运动的连接称为运动副。
平面高副是点或线相接触，其接触部分的压强较高，易磨损。
平面低副是面接触，受载时压强较低，磨损较轻，也便于润滑。
2-2 答：机构具有确定相对运动的条件是：机构中的原动件数等于机构的自由度数。
2-3 答：计算机构的自由度时要处理好复合铰链、局部自由度、虚约束。
2-4 答：1. 虚约束是指机构中与其它约束重复而对机构运动不起新的限制作用的约束。
2. 局部自由度是指机构中某些构件的局部运动不影响其它构件的运动，对整个机构的自由度不产生影响，这种局部运动的自由度称为局部自由度。
3. 说虚约束是不存在的约束，局部自由度是不存在的自由度是不正确的，它们都是实实在在存在的。
2-5 答：机构中常出现虚约束，是因为能够改善机构中零件的受力，运动等状况。
为使虚约束不成为有害约束，必须要保证一定的几何条件，如同轴、平行、轨迹重合、对称等。
在制造和安装过程中，要保证构件具有足够的制造和安装精度。
2-6 答：1.在分析和研究机构的运动件性时，机构运动简图是必不可少的；2. 绘制机构运动简图时，应用规定的线条和符号表示构件和运动副，按比例绘图。
具体可按教材P14步骤（1）~（4）进行。
2-7 解：运动简图如下：2-8 答：1. F=3n－2P L－P H=3×3－2×4－0=1。
该机构的自由度数为1。
2.机构的运动简图如下：2-9答：（a）1.图（a）运动简图如下图；2.F=3n－2P L－P H=3×3－2×4－0=1，该机构的自由度数为1CB4（b）1.图（b）运动简图如下图；2. F=3n－2P L－P H =3×3－2×4－0=1。
该机构的自由度数为1。
2-10 答：（a）n=9 P L=13 P H=0F=3n－2P L－P H=3×9－2×13－0=1该机构需要一个原动件。
机械设计基础 第十二章轴
3.
球墨铸铁、合金铸铁 (高强度铸铁)
价廉、吸振性好、耐磨性好，对应力集中的敏感性较低，铸造 成形，但性脆，可靠性低，品质难控制。 常用于制造外形复杂的轴，如曲轴、凸轮轴。
轴的常用材料及其主要力学特性见
轴的结构设计
12
设计任务：使轴的各部分具有合理的形状和尺寸。
设计要求： 1.轴应便于制造，轴上零件要易于装拆；(制造安装) 2.轴和轴上零件要有准确的工作位置；(定位) 3.各零件要牢固而可靠地相对固定；(固定) 4.改善应力状况，减小应力集中。
第十二章
轴的设计
1
第一节 第二节 第三节
概述 轴的设计举例 轴的强度、刚度计算
2
本章重点：
① 轴的类型，轴的常用材料； ② 轴的结构； ③ 轴上零件的轴向定位和固定方法； 轴上零件的周向定位和固定方法；
④ 按扭转强度计算轴的直径。
轴的功用：主要用于支承传动零件 (齿轮、带轮等) 并
传递运动和动力。
越程槽和退刀槽
17
（3）为去掉毛刺，利于装配，轴端应制出45°倒角。
45°倒角 45°倒角
( 4)当采用过盈配合联结时，配合轴段的零件装入端，常加工 成半锥角为30°的导向锥面。若还附加键联结，则键槽的长度 应延长到锥面处，便于轮毂上键槽与键对中。
18
（5）如果需从轴的一端装入两个过盈配合的零件，则轴上两配 合轴段的直径不应相等，否则第一个零件压入后，会把第二个零件 配合的表面拉毛，影响配合。
一般情况下，直轴 做成实心轴，需要 减重时做成空心轴
6
轴的功用和类型
分类： 按承受载荷分有： 类 型 按轴的形状分有：
7
转轴---传递扭矩又承受弯矩
传动轴---只传递扭矩 心轴---只承受弯矩 直轴 曲轴 光轴 阶梯轴
机械设计基础(杨可桢版)1-18章答案(全)
机械设计基础(杨可桢版)1-18章答案(全)机械设计基础习题答案第八章回转件的平衡8-1解：依题意该转子的离心力大小为该转子本身的重量为则，即该转子的离心力是其本身重量的倍。
8-2答：方法如下：（ 1）将转子放在静平衡架上，待其静止，这时不平衡转子的质心必接近于过轴心的垂线下方；（ 2）将转子顺时针转过一个小角度，然后放开，转子缓慢回摆。
静止后，在转子上画过轴心的铅垂线1；（ 3）将转子逆时针转过一个小角度，然后放开，转子缓慢回摆。
静止后画过轴心的铅垂线2；（ 4）做线1和2的角平分线，重心就在这条直线上。
8-3答：（ 1）两种振动产生的原因分析：主轴周期性速度波动是由于受到周期性外力，使输入功和输出功之差形成周期性动能的增减，从而使主轴呈现周期性速度波动，这种波动在运动副中产生变化的附加作用力，使得机座产生振动。
而回转体不平衡产生的振动是由于回转体上的偏心质量，在回转时产生方向不断变化的离心力所产生的。
（2）从理论上来说，这两种振动都可以消除。
对于周期性速度波动，只要使输入功和输出功时时相等，就能保证机械运转的不均匀系数为零，彻底消除速度波动，从而彻底消除这种机座振动。
对于回转体不平衡使机座产生的振动，只要满足静或动平衡原理，也可以消除的。
（3）从实践上说，周期性速度波动使机座产生的振动是不能彻底消除的。
因为实际中不可能使输入功和输出功时时相等，同时如果用飞轮也只能减小速度波动，而不能彻底消除速度波动。
因此这种振动只能减小而不能彻底消除。
对于回转体不平衡产生的振动在实践上是可以消除的。
对于轴向尺寸很小的转子，用静平衡原理，在静平衡机上实验，增加或减去平衡质量，最后保证所有偏心质量的离心力矢量和为零即可。
对于轴向尺寸较大的转子，用动平衡原理，在动平衡机上，用双面平衡法，保证两个平衡基面上所有偏心质量的离心力食量和为零即可。
8-4图 8 . 7解：已知的不平衡质径积为。
设方向的质径积为，方向的质径积为，它们的方向沿着各自的向径指向圆外。
机械设计基础第12章蜗轮蜗杆
机械设计基础第12章蜗轮蜗杆蜗轮蜗杆是一种常见的传动机构，广泛应用于机械设备中。
蜗轮蜗杆传动具有体积小、传动比大、传动平稳等特点，在机械设计中有着重要的应用价值。
蜗轮蜗杆传动是一种通用型的不可逆传动，典型的结构包括蜗轮和蜗杆两个部分。
蜗轮是一种螺旋状的齿轮，其齿面与蜗杆的蜗杆螺旋面相配合。
蜗杆是一种具有螺旋线形状的轴，其作为传动元件，通过旋转运动驱动蜗轮。
蜗轮齿与蜗杆螺旋线的位置关系使得蜗轮只能顺时针旋转，而无法逆时针旋转。
这种结构特点决定了蜗轮蜗杆传动是一种不可逆传动。
蜗轮蜗杆传动的主要工作原理是靠蜗杆的螺旋面与蜗轮的齿轮面的啮合来实现传动。
在传动过程中，蜗杆通过旋转带动蜗轮转动，从而实现动力传递。
由于蜗杆的螺旋面与蜗轮的齿轮面接触面积小，所以传动效率相对较低。
为了提高传动效率，降低摩擦损失，需要在蜗轮齿面和蜗杆螺旋面之间添加润滑油。
蜗轮蜗杆传动具有很高的传动比，可达到1:40以上，因此在机械设备中常常使用蜗轮蜗杆传动来实现大速比的传动。
例如在起重机构中，通常采用蜗轮蜗杆传动来提高起重高度。
此外，蜗轮蜗杆传动还可以实现两个轴的不同速度传动，例如在机械车床中使用蜗轮蜗杆传动来实现工件的不同转速。
在机械设计中，蜗轮蜗杆传动的设计需要根据实际应用情况确定传动比、工作环境要求等参数。
首先需要确定传动比，在确定传动比的同时要考虑传动效率和传动正反转的能力。
其次，需要根据工作环境来选择蜗杆和蜗轮的材料，以提高传动的可靠性和耐用性。
还需要注意蜗杆和蜗轮的几何尺寸和配合精度，以保证传动的准确性和稳定性。
此外，在设计过程中还需要进行强度校核、轴承选择等工作，以确保传动的安全可靠。
总之，蜗轮蜗杆传动在机械设计中具有重要的应用价值。
它的特点是传动比大、传动平稳，适用于需要大速比、不可逆传动的场合。
在设计蜗轮蜗杆传动时，需要根据实际应用情况，确定传动比、材料、尺寸、配合精度等参数，以保证传动的稳定性和可靠性。
《机械设计基础》分章复习题及标准答案
《机械设计基础》分章复习题及答案第1章绪论1．（机械）是机器与机构的总称。
2. ( D )是专用零件。
A）螺栓B）齿轮 C）滚动轴承 D）曲轴3．构件是机器的（运动）单元体，零件是机器的（制造）单元体。
4．机构由（构件）组合而成，它们之间具有确定的 (相对运动）。
5. 机构与机器相比，不具备下面（ C ）特征。
A. 人为的各个实物组合B. 各实物之间有确定的相对运动C. 做有用功或转换机械能D. 价格较高6. 在机械中属于制造单元的是 ( C ) 。
A）. 机构 B）. 构件 C）. 零件 D）. 部件7．把各部分之间具有确定相对运动构件的组合称为（ C ）。
A. 机器B. 机械C. 机构D. 机床8. 构件是加工制造的单元，零件是运动的单元。
（×）9. 同一构件中的零件相互之间没有相对运动。
（√）10. 机构与机器的区别是：机构的主要功用在于传递运动或转换运动形式，而机器的主要功用在于为了生产目的而利用或转换机械能。
（√）11. 两个构件之间的连接称为运动副。
（×）12. 指出并说明机械的各组成部分。
答：机械的各组成部分包括：原动机：提供动力；传动装置：传递运动和动力；工作机：执行部分；控制系统：根据机械系统的不同工况对原动机、传动装置和工作机实施控制的装置。
13.机构的主要特征是什么？答：机构由构件组成，且各构件之间具有确定的相对运动。
第2章平面机构的运动简图及自由度1．运动副是使两构件直接接触而又能产生相对运动的连接，机构中各构件间运动和动力的传递都是由运动副来实现的。
2．按接触形式不同，运动副可分为高副和低副。
两构件之间以面接触所组成的运动副称为低副，两构件之间通过点或线接触所组成的运动副称为高副。
3. 对组成运动副两构件之间的相对运动所加的限制称为约束。
4. 当两构件构成运动副后，仍需保证能产生一定的相对运动，故在平面机构中，每个运动副引入的约束至多为 2 个，至少为 1 个。
机械设计基础第2版朱龙英主编课后习题答案完整版
《机械设计基础》习题解答目录第0章绪论-------------------------------------------------------------------1 第一章平面机构运动简图及其自由度----------------------------------2 第二章平面连杆机构---------------------------------------------------------4 第三章凸轮机构-------------------------------------------------------------6 第四章齿轮机构------------------------------------------------------- -----8 第五章轮系及其设计------------------------------------------------------19 第六章间歇运动机构------------------------------------------------------26 第七章机械的调速与平衡------------------------------------------------29 第八章带传动---------------------------------------------------------------34 第九章链传动---------------------------------------------------------------38 第十章联接------------------------------------------------------------------42 第十一章轴------------------------------------------------------------------46 第十二章滚动轴承--------------------------------------------------50第十三章滑动轴承------------------------------------------------ 56第十四章联轴器和离合器-------------------------- 59第十五章弹簧------------------------------------62第十六章机械传动系统的设计----------------------65第0章绪论12-3机器的特征是什么？机器和机构有何区别？[解] 1）都是许多人为实物的组合；2）实物之间具有确定的相对运动；3）能完成有用的机械功能或转换机械能。
机械设计基础习题解答第12章
思考题及练习题12.1用轴肩或轴环可以对轴上零件作轴向固定吗？答：轴肩或轴环可以对轴上零件作单向轴向固定12.2圆螺母也可以对轴上零件作周向固定吗？答：圆螺母不能对轴上零件作周向固定，可以轴向固定。
12.3轴肩或轴环的过渡圆角半径是否应小于轴上零件轮毂的倒角高度？ 答：轴肩或轴环的过渡圆角半径应小于轴上零件轮毂的倒角高度，以保证装拆方便可靠。
12.4汽车下部变速器与后桥间的轴是否传动轴？答：是传动轴。
12.5轴上零件的轴向固定方法有：1）轴肩和轴环；2）圆螺母与止动垫圈；3）套筒； 4）轴端挡圈和圆锥面；5）弹性挡圈、紧定螺钉或销钉等。
当受轴向力较大时，可采用几种方法？答：轴向力较大时，可采用：1）轴肩和轴环；2）圆螺母与止动垫圈；3）套筒； 4）轴端挡圈和圆锥面。
12.6若轴上的零件利用轴肩来轴向固定，轴肩的圆角半径R 与零件轮毅孔的圆角半径1R 或倒角1C 的关系如何？答：轴肩的圆角半径R 要小于零件轮毅孔的圆角半径1R 或倒角1C 。
12.7为了便于拆卸滚动轴承，轴肩处的直径d （或轴环直径）与滚动轴承内圈外径1D 应保持何种关系？答：1d D <，大约2 mm 。
12.8平键连接的工作原理是什么？主要失效形式是什么？平键的剖面尺寸b ×h 和键的长度L 是如何确定的？举例说明平键连接的标注方法。
答：工作原理：平键的上表面与轮毂键槽顶面留有间隙，依靠键与键槽间的两侧面挤压力 ，传递转矩 。
所以两侧面为工作面。
主要失效形式：键连接的主要失效形式是挤压破坏。
键的剖面尺寸b ×h 和键的长度L 的确定：按照轴的公称直径d ，从国家标准中选择平键的尺寸h b ×。
键的长度L 应略小于轮毂的长度，键长L 应符合标准长度系列。
12.9 圆头（A 型）、方头（B 型）及单圆头（C 型）普通平键各有何优缺点？它们分别用在什么场合？轴上的键槽是如何加工出来的？轮毂上的键槽是如何加工出来的？答：圆头（A 型）对中性好，安装方便，使用广泛；方头（B 型）应力集中小，对轴影响小。
《机械设计基础》第12章 蜗杆传动
3、摩擦磨损问题突出，磨损是主要 的失效形式。为了减摩耐磨，蜗轮齿圈常需用青铜制造，成本较高；
4、传动效率低，具有自锁性时，效率低于50%。
由于上述特点，蜗杆传动主要用于传递运动，而在动力传输中的应用受到限制。
其齿面一般是在车床上用直线刀刃的 车刀切制而成，车刀安装位置不同， 加工出的蜗杆齿面的齿廓形状不同。
γ
β
γ＝β （蜗轮、蜗杆同旋向）
一、蜗杆传动的主要参数及其选择
1、模数m和压力角α
§12-2 蜗杆传动的参数分析及几何计算
ma1= mt2= m αa1=αt2 =α=20°
在蜗杆蜗轮传动中，规定中间平面上的模数和压力角为标准值，即：
模数m按表12-1选取，压力角取α=20° （ZA型αa＝20º；ZI型αn＝20º） 。
阿基米德蜗杆（ZA蜗杆） 渐开线蜗杆（ZI蜗杆）
圆柱蜗杆传动
环面蜗杆传动
锥蜗杆传动
其蜗杆体在轴向的外形是以凹弧面为母线所形成的旋转曲面，这种蜗杆同时啮合齿数多，传动平稳；齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高。
同时啮合齿数多，重合度大；传动比范围大(10~360)；承载能力和效率较高。
三、分类
在轴剖面上齿廓为直线，在垂直于蜗 杆轴线的截面上为阿基米德螺旋线。
§12-5 圆柱蜗杆传动的强度计算
一、蜗轮齿面接触疲劳强度的计算
1、校核公式:
2、设计公式:
式中：a—中心距，mm；T2 —作用在蜗轮上的转矩，T2 = T1 iη； zE—材料综合弹性系数，钢与铸锡青铜配对时，取zE=150；钢与铝青铜或灰铸铁配对时， 取zE=160。 zρ—接触系数，由d1/a查图12-11，一般d1/a=0.3~0.5。取小值时，导程角大，故效率高，但蜗杆刚性较小。 kA —使用系数，kA =1.1~1.4。有冲击载荷、环境温度高(t>35oC)、速度较高时，取大值。
机械设计基础习题含答案
《机械设计基础课程》习题第1章机械设计基础概论1-1 试举例说明机器、机构和机械有何不同？1-2 试举例说明何谓零件、部件及标准件？1-3 机械设计过程通常分为几个阶段？各阶段的主要内容是什么？1-4 常见的零件失效形式有哪些？1-5 什么是疲劳点蚀？影响疲劳强度的主要因素有哪些？1-6 什么是磨损？分为哪些类型？1-7 什么是零件的工作能力？零件的计算准则是如何得出的？1-8 选择零件材料时，应考虑那些原则？1-9 指出下列材料牌号的含义及主要用途：Q275 、40Mn 、40Cr 、45 、ZG310－570 、QT600－3。
第2章现代设计方法简介2-1 简述三维CAD系统的特点。
2-2 试写出优化设计数学模型的一般表达式并说明其含义。
2-3 简述求解优化问题的数值迭代法的基本思想。
2-4 优化设计的一般过程是什么？2-5 机械设计中常用的优化方法有哪些？2-6 常规设计方法与可靠性设计方法有何不同？2-7 常用的可靠性尺度有那些？2-8 简述有限元法的基本原理。
2-9 机械创新设计的特点是什么？2-10 简述机械创新设计与常规设计的关系。
第3章平面机构的组成和运动简图3-1 举实例说明零件与构件之间的区别和联系。
3-2 平面机构具有确定运动的条件是什么?3-3 运动副分为哪几类？它在机构中起何作用？3-4 计算自由度时需注意那些事项？3-5 机构运动简图有何用途？怎样绘制机构运动简图？3-6 绘制图示提升式水泵机构的运动简图，并计算机构的自由度。
3-7 试绘制图示缝纫机引线机构的运动简图，并计算机构的自由度。
3-8 试绘制图示冲床刀架机构的运动简图，并计算机构的自由度。
3-9 试判断图a、b、c所示各构件系统是否为机构。
若是，判定它们的运动是否确定（图中标有箭头的构件为原动件）。
3-10 计算图a、b、c、d、e、f所示各机构的自由度，如有复合铰链、局部自由度、或虚约束请指出。
并判定它们的运动是否确定（图中标有箭头的构件为原动件）。
机械设计基础.12小结
阶梯轴：轴上零件定位可靠，装拆方便。
轴头 轴颈
轴的组成：
轴颈、 轴头、
轴身。
轴颈、轴头直径应按标准尺寸选取。
轴的材料及其选择 对材料基本要求： 强度高，耐磨，具有一定韧性及良好的加工性。 1. 碳 钢 碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，加工性良好。
5
受力较小或不重要的轴：普通碳钢Q235、Q275，不需热处理。 一般场合的轴：优质中碳钢，如35、40、45、50，最常用45钢， 调质或正火。 2. 中、低碳合金钢 合金钢比碳钢有更高的力学性能和更好的淬火性能，但价格高 于碳钢，对应力集中较敏感。 适用于重载、要求质量轻、尺寸小、要求高耐磨性，或在高温、 低温、腐蚀条件下工作的轴。 常用：20Cr、20CrMnTi、40Cr、40CrNi 等，需热处理。
四、提高轴的强度和刚度
1. 降低应力集中 2. 提高轴表面质量，提高轴的疲劳强度 3. 改善轴的受力状况 合理布置轴上零件，减小轴受载荷 改进轴上零件结构，减小轴受载荷
16
轴的结构改错：
17
轴的结构改错 ：
18
共有8处错误，正确结构如下：
轴的结构改错：
19
共有8处错误，正确结构如下：
轴的结构改错：
Me d ≥ 3 0.1[s 1 ] b
Hale Waihona Puke 例题 设计带式输送机传动装置中单级齿轮减速器的低速轴。
传动装置及齿轮减速器简图：
30
已知：电动机的功率 P1=25 kW，转速 n1=970 r/min，齿轮的 主要参数为：模数 m=4 mm，小齿轮齿数 z1=20，大齿 轮齿数 z2=79，齿轮宽度 B1=85 mm， B2=80 mm。
机械设计基础第12章螺旋传动
实例二：汽车转向器中的螺旋传动
螺旋传动的特点
在汽车转向器中，螺旋传动具有结构紧凑、传动效率高、可靠性好等优点。通过调整螺旋的 导程和转速，可以实现汽车转向的灵活性和稳定性。
螺旋传动的优势
相比其他驱动方式，如链条驱动、齿 轮驱动等，螺旋传动在升降机中具有 更高的承载能力和运行平稳性，能够 满足不同高度和负载下的升降需求。
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旋转运动
当主动件固定不动时，从 动件绕螺旋轴作旋转运动。
螺旋传动的效率计算
滑动摩擦效率
总效率
考虑螺旋副间滑动摩擦时的效率，与 摩擦系数、法向力和切向力有关。
综合考虑滑动摩擦和滚动摩擦时的效 率，是评价螺旋传动性能的重要指标。
滚动摩擦效率
考虑螺旋副间滚动摩擦时的效率，与 滚动体的形状、大小和数量有关。
机械设计基础第12章螺 旋传动
目 录
• 螺旋传动概述 • 螺旋传动的工作原理 • 螺旋传动的类型与结构 • 螺旋传动的参数设计与计算 • 螺旋传动的材料、制造与热处理 • 螺旋传动的润滑与密封 • 螺旋传动在机械设计中的应用实例
01
螺旋传动概述
定义与分类
定义
螺旋传动是利用螺旋副传递运动和 动力的一种机械传动方式。
分类
根据螺旋副的摩擦性质，螺旋传动 可分为滑动螺旋传动、滚动螺旋传 动和静压螺旋传动三种类型。
螺旋传动的特点
优点 结构简单，制造方便，易于自锁。
传动平稳，噪声小，工作可靠。
螺旋传动的特点
• 能实现大传动比和远距离传动
04
机械设计基础复习精要：第12章 蜗杆传动
154第12章 蜗杆传动12.1 考点提要12.1.1 重要的术语和概念蜗杆的传动特点和分类、蜗杆的效率、蜗杆的头数、导程角、直径系数、12.1.2蜗杆传动的滑动速度和效率蜗杆主动时的机构效率为：）（v tg tg ϕγγη+-=)96.095.0( （12-1） 蜗杆的功率损耗一般由啮合摩擦，轴承损耗及零件搅油和飞溅损耗。
计算效率时，需要用到当量摩擦角v ϕ，其数值可通过arctgf v =ϕ算出，再结合相对滑动速度查表确定。
增加蜗杆的头数会使导程角增大，从而使效率增大，同时滑动速度也增大；如果增大蜗杆的分度圆直径将使导程角减小，从而使效率下降，而蜗杆的刚度提高。
蜗轮主动的效率为）（’v tg tg ϕγγη-= （12-2） 显然若v ϕγ≤，则0≤‘η，机构自锁，显然，如果反行程（蜗轮主动）自锁，正行程的效率（蜗杆主动）一定不大于５０O O /。
蜗杆机构总的效率为啮合效率与轴承效率及搅油效率的乘积。
在设计之初，为近似求出蜗轮的转矩2T ，η数值可按表14-1数值估计。
表１４－１ 效率与蜗杆头数关系1Z １２ ３ ４ 总效率０.７ 0.8 0.85 0.9 影响蜗杆传动啮合效率的几何因素有：蜗杆的头数Z1，蜗杆的直径系数q﹑蜗杆分度圆直径〔或模数﹑Z1﹑q〕。
由于传动多是减速传动，所以蜗杆多处于高速级。
当蜗杆头数较少时，反行程效率低，机构自锁。
只有蜗杆头数多时才有较高的效率，反行程不自锁（可以蜗轮为主动件），但蜗轮和蜗杆的滑动速度过大，对材料要求很高，易出现磨损和胶合，因此很少采用。
12.1.3普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算蜗杆蜗轮的正确啮合条件有：1）蜗杆的轴向模数ma1=蜗轮的端面模数mt2且等于标准模数；2）杆的轴向压力角αa1=蜗轮的端面压力角αt2且等于标准压力角；3）蜗杆的导程角γ=蜗轮的螺旋角β且均可用γ表示，蜗轮与蜗轮的螺旋线方向相同。
通过蜗杆轴线并与涡轮端面垂直的平面称中间平面。
机械设计基础 第12章 蜗杆传动
d1 mq
pz z1 px
tan pz z1 px z1m z1 d1 d1 d1 q
蜗杆导程 蜗杆轴向齿距
蜗杆导程角
d1越小（或q越小）， 越大，传动效率越高，但蜗杆的刚度
和强度越低。 通常，转速高的蜗杆可取较小的d1值，蜗轮齿 数z2较大时可取较大的d1值。
当导程角 小于当量摩擦角时，蜗轮为主动时则发生自锁。
蜗杆材料：20Cr渗碳淬火；40Cr、35CrMo淬火；45调质
蜗轮材料：ZCuSn10P1 ZCuAl10Fe3
vs 25 m/s 耐磨性好、抗胶合
vs 6 m/s 价格便宜
HT200
vs 2 m/s 经济、低速
二、 蜗杆和蜗轮的结构 蜗杆结构：通常与轴为一体，蜗杆轴
蜗轮结构：整体式（铸铁蜗轮或尺寸很小的青铜蜗轮） 组合式（有色金属齿圈＋钢或铸铁轮芯）
二、 蜗杆传动的类型 因蜗轮是用形状与蜗杆相同的滚刀加工而成，故蜗杆传动 的类型是按蜗杆的不同进行分类。
按蜗杆形状分：圆柱蜗杆和环面蜗杆。
圆柱蜗杆用直线刀刃的车刀车削成形，根据刀具安装位置 的不同，可加工出阿基米德蜗杆和渐开线蜗杆等。
圆柱蜗杆传动
环面蜗杆传动
阿基米德蜗杆：刀具两刃与蜗杆轴线共面；轴面内相当于 直线齿条，端面齿形为阿基米德螺线。 渐开线蜗杆：用两把车刀，其刀刃顶面切于蜗杆基圆柱； 端面齿廓为渐开线，在切于蜗杆基圆柱的剖面内，齿廓的 一侧为直线，轴面内为凸廓曲线。 蜗杆有左、右旋之分，常用的是右旋蜗杆。
蜗轮径向力
各力方向的确定： 类似于斜齿轮
【例】图示蜗杆传动，蜗杆1主动，转向如图。试指出蜗轮2、 3轮齿旋向及转向，并画出蜗杆1上啮合处的作用力三个分力 方向。
2
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⒏计算作用在轴上的力Q
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⒐带轮结构设计 确定带轮的材料、结构尺寸和加工要求，绘制带轮工作图
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第五节 带传动的张紧和维护
一、带传动的张紧方法 V带是不完全弹性体，工作一段时间后，会残留一定的
塑性变形，导致带松弛，因此必须将带再度张紧的装置。
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二、带传动的正确使用和维护
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滚子链的标记为： 链号 - 排数 × 速链链节数
标准号
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二、链轮的结构和材料 链轮的主要尺寸计算公式为
分度圆直径
齿顶圆直径 齿根圆直径
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第七节 链传动的运动特性
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⒈安装时，两轴必须平齐，两轮相对应的V型槽要对齐。 ⒉V带在轮槽中应有一正确位置，带顶面应与带轮外缘相平 ⒊多根V带传动时，带的配组代号应相同 ⒋定期检查V带，发现一根松弛或损坏就应全部更换 ⒌严防转动带与矿务油、酸、碱等介质接触
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第六节 滚子链及其链轮
一、滚子链的结构和规格
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三、带传动的弹性滑动和打滑 带的弹性滑动使从动轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度，
其相对降低率用滑动率ε表示，即
由此得带传动的传动比为
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第四节 普通V带传动的设计计算
一、带传动的设计准则和设计任务 带传动的主要失效形式为带在带轮上打滑和疲劳破坏。
带传动的设计准则是：保证带在 工作中不打滑，同时具有足够的 疲劳强度和一定的使用寿命。
二、设计步骤及参数选择 ⒈选择V带型号
根据计算功率Pc和主动轮转速n1选取V带型号。
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⒉确定带轮的基准直径dd1和dd2 根据带轮的截型选取小带轮的基准直径
大带轮的基准直径
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⒊验算带速
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⒋确定中心距a和带的基准长度Ld 设计时，应用具体情况参照下式初步确定中心距a0
按下式计算所需要的基准长度Ld0值
由下式近似计算带传动的实际中心距a
实际中心距变化范围为
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⒌验算小带轮包角α1
⒍确定带的根数z ⒎确定带的张紧力F0
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2020/11/18
机械设计基础第12章
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第一节 概述
带传动和链传动都是利用中间挠性件将主动轴的运动 和动力传给从动轴。
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一、带传动的类型及特点
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带传动的应用最为广泛，其特点如下： 1)带是挠性体，富有弹性，能缓冲和吸振，传动平稳，噪声小 2)可适用于两轴中心距较大的传动 3)过载时，带和带轮间发生打滑，可防止其它零件的损坏 4)结构简单，制造和安装精度较低，维护方便 5)不能保证准确的传动比 6)磨擦损失较大，传动效率较低。
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二、链传动的类型及特点
链条可分为传动链、起重链和输送链。
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机械中传递运动和动力的传动链主要有滚子链和齿形链。 齿形链运转较平稳、噪声小、但重量大，成本较高，一般用 于高速传动。
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与带传动相比较，其主要特点是： 1)能获得准确的平均传动比，但瞬时传动比不恒定 2)链传动所需张紧力小，故链条对轴的压力较小 3)可在高温、油污、潮湿等环境恶劣情况下工作 4)传动平稳性差，有噪音，磨损后易跳齿和脱链，急速反向
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中心距a和链节数Lp 根据带长的计算公式，可导出链节数的计算公式：
链传动的实际中心距
近似计算
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第九节 链传动的润滑及布置
一、链传动的润滑 良好的润滑有利于缓和冲击、减少磨擦、降低磨损、是
延长链条使用寿命和发挥传动工作能力的最重要因素。 二、链传动的布置
功率和载荷性质、链轮的转速或传动比，传动装置以及对结 构尺寸的要求。
⒉链传动主要参数的选择
传动比i 链轮齿数z1、z2 链节距p和排数 中心距a和链节数Lp 链条作用在轴上的拉力FQ
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链轮齿数z1、z2 小齿轮齿数
大齿轮的齿数
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链节距p和排数 链传动的设计功率Pd（kw）
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当V带即将打滑时，紧边拉力和松边拉力之间的关系可用 欧拉公式表示，即
若近似认为带工作时其总长度不变，则圆周力F和紧边拉 力的关系为
故V带传动不打滑条件下所能传递的最大圆周力为
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二、带传动的应力分析 ⒈Байду номын сангаас应力
⒉弯曲应力
⒊离心拉应力
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性能差 5)与齿轮传动比较，中心距较大而结构简单，制造与安装精
度要求较低
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第二节 V带和V带轮
一、V带的分类和V带轮
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普通V带和窄V带的标记内容和顺序为：型号、基准长度 公称值、标准号。
V带标记如下：
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二、V带轮的材料和结构
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二、滚子链传动的功率曲线
两轮端面共面； 小链轮齿数z1=19； 链长Lp为100节； 单排链； 载荷平稳； 采用推荐的润滑方式； 工作寿命为15000h。
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三、滚子链传动的设计计算
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⒈已知条件 传动的用途、工作情况、原动机和工作机种类、传递的
链的平均速度为
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故平均传动比
同理，链条在垂直方向的分速度也是周期性变化的
故可知瞬时传动比为
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第八节 滚子链传动的设计计算
滚子链是标准件，设计链传动的要点是：合理选择有关 参数，确定链的型号，设计链轮并确定润滑方式。
链传动的主要失效形式： ⒈链条疲劳破坏 ⒉链条铰链的磨损 ⒊胶合 ⒋多次冲击破断 ⒌链条过载拉断
（见下图）
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3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/11/18
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V带轮标记的内容和顺序为：名称、带轮、槽型、轮槽 数、基准直径、带轮结构型式代号和标准号。
V带标记如下：
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第三节 带传动的工作情况分析
一、带传动的工作原理
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紧边与松边拉力之差称为带传动的有效拉力F，也是带所
传递的圆周力，其值为带和带轮接触面上各点磨擦力的总和Ff，
即
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