机械设计基础第十一章.pptx
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《机械设计基础 》课件第11章
1-9 自行车后轴上的超越离合器
11.2 槽轮机构
11.2.1 槽轮机构的工作原理及类型 1．槽轮机构的工作原理
槽轮机构的典型结构如图11-10所示，它由主动拨盘1、 从动槽轮2和机架组成。拨盘1匀速转动，当拨盘上的圆销
A未进入槽轮的径向槽时，由于槽轮的内凹锁止弧 efg 被
图11-7 棘轮转角的调节方法
2.在棘轮上安装遮板
如图11-7(b)所示的棘轮机构，摇杆1的摆角不变，但 在棘轮3上安装了遮板4，改变插销6在定位孔中的位置， 即可调节摇杆摆程范围内露出的棘齿数，从而改变棘轮转 角的大小。
11.1.3 棘轮机构的特点及应用
齿式棘轮机构具有结构简单、制造方便、运动可靠、 棘轮的转角可调等优点。其缺点是传力小，工作时有较大 的冲击和噪声，而且运动精度低。因此，它适用于低速和 轻载场合，通常用来实现间歇式送进、制动、超越和转位 分度等要求。
图11-10 外槽轮机构
2．槽轮机构的类型
按结构特点槽轮机构可分为外槽轮机构(如图11-10所 示)和内槽轮机构(如图1111所示)，前者槽轮与拨盘的转向 相反，后者则转向相同。按拨盘上圆销的数目多少，槽轮 机构可分为单销槽轮机构(如图11-10所示)和多销槽轮机构 (如图11-12所示)，前者拨盘每转一转，槽轮运动一次，后 者则运动多次。拨盘的圆销数和槽轮的槽数合理搭配，可 使槽轮实现不同的间歇运动规律。
图11-6 摩擦式棘轮机构
11.1.2 棘轮转角的调节方法
当需要调节棘轮每次转过的角度时，可采用以下两种 方法。
1.改变摇杆的摆角
如图11-7(a)所示为牛头刨床中的横向进给机构。通过 齿轮1、2，曲柄摇杆机构2、3、4，棘轮机构4、5、7来使 与棘轮固联的丝杠6作间歇转动，从而使牛头刨工作台实 现横向间歇进给。调节曲柄的长度O2A，可改变摇杆的摆 角及棘轮的转角，从而改变横向进给量的大小。
11.2 槽轮机构
11.2.1 槽轮机构的工作原理及类型 1．槽轮机构的工作原理
槽轮机构的典型结构如图11-10所示，它由主动拨盘1、 从动槽轮2和机架组成。拨盘1匀速转动，当拨盘上的圆销
A未进入槽轮的径向槽时，由于槽轮的内凹锁止弧 efg 被
图11-7 棘轮转角的调节方法
2.在棘轮上安装遮板
如图11-7(b)所示的棘轮机构，摇杆1的摆角不变，但 在棘轮3上安装了遮板4，改变插销6在定位孔中的位置， 即可调节摇杆摆程范围内露出的棘齿数，从而改变棘轮转 角的大小。
11.1.3 棘轮机构的特点及应用
齿式棘轮机构具有结构简单、制造方便、运动可靠、 棘轮的转角可调等优点。其缺点是传力小，工作时有较大 的冲击和噪声，而且运动精度低。因此，它适用于低速和 轻载场合，通常用来实现间歇式送进、制动、超越和转位 分度等要求。
图11-10 外槽轮机构
2．槽轮机构的类型
按结构特点槽轮机构可分为外槽轮机构(如图11-10所 示)和内槽轮机构(如图1111所示)，前者槽轮与拨盘的转向 相反，后者则转向相同。按拨盘上圆销的数目多少，槽轮 机构可分为单销槽轮机构(如图11-10所示)和多销槽轮机构 (如图11-12所示)，前者拨盘每转一转，槽轮运动一次，后 者则运动多次。拨盘的圆销数和槽轮的槽数合理搭配，可 使槽轮实现不同的间歇运动规律。
图11-6 摩擦式棘轮机构
11.1.2 棘轮转角的调节方法
当需要调节棘轮每次转过的角度时，可采用以下两种 方法。
1.改变摇杆的摆角
如图11-7(a)所示为牛头刨床中的横向进给机构。通过 齿轮1、2，曲柄摇杆机构2、3、4，棘轮机构4、5、7来使 与棘轮固联的丝杠6作间歇转动，从而使牛头刨工作台实 现横向间歇进给。调节曲柄的长度O2A，可改变摇杆的摆 角及棘轮的转角，从而改变横向进给量的大小。
《机械设计基础》第五版第十一章11-8斜齿轮PPT课件
[H1]=Hlim1/SH=1500/1.0=1500MPa
[H2]=Hlim2/SH=1500/1.0=1500MPa
[F1]=0.7FE1/SF=0.7×850/1.25=476MPa
d1 3
2KT1
d
u
u
1
ZEZH
H
Z
2
mm
求d1值
3）求mn ，z，b，
齿数取 z1=20~40，则z2=i×z1并将计算结果圆整。
初取 （常用8～20o ） 则模数 mn=d1cosβ/z1 , 取标准值; 传递动力,mn≥2mm；
齿宽b＝dd1＝b2并将结果圆整, b1＝b2+(5～10)mm
综上所述，只需把直齿轮强度公式的常数项降低，即可得到斜齿 轮的强度公式： (1)齿面接触疲劳强度公式 1) 校核公式: (11-8)
H ZE ZH Z
2KT1 bd12
u 1 u
H
MPa
式中：ZE——材料弹性系数，由表11-4查取 ZH——节点区域系数，标准齿轮 ZH =2.5
Z cos —— 螺旋角系数
n2
Z2
课堂 练习：
画图表示齿轮1和2的分力的方向
Z1
n1
1）首先分析已知条件
2）绘出 n2 , β2
n2
3）再绘出各分力的方向
Fa2 Fr2
Ft2
Fr1
Ft1 Fa1
问： Z2 三个齿轮啮合，
其受力图如何画?
二、 强度计算
1. 斜齿轮强度计算
是依照节点处、法面、当量直齿圆柱齿轮进行。
2. 比较法，由第四章知：
YFaYSa
[ F ]
cos2
mm
机械设计基础第11章PPT
机械设计基础
1
2
机械设计基础动
5
蜗杆传动
6
轮系及减速 器
7
8
9
螺纹联接与 轴的设计及
螺旋传动
轮毂连接
轴承
10
联轴器和离 合器
11
弹簧
12
机械的平衡 与调速
目录 / CONTENTS
第11章
弹簧
学习目标
知识学习目标 ●了解各类弹簧的工作原理、特点及应用 ●掌握圆柱螺旋弹簧的设计方法 第11章 技能训练目标 弹簧 ●能够圆柱螺旋弹簧的设计计算
第11章 弹簧
常用的弹簧材 料有优质碳素 弹簧钢、合金 弹簧钢和有色
金属合金。
表11-2 常用弹簧材料力学 性能、用途和许用应力 （GB/T1239.6-1992 )
8
11.2 弹簧的材料与制造
11.2 .2弹簧的制造
卷制、两端面磨平（指压缩弹簧）
或挂钩的制作（指拉伸弹簧和扭转弹簧）、
第11章 弹簧
圆柱拉、压螺旋弹簧具体 设计步骤
6．进行弹簧端部的结构设计 7．确定了所有参数和尺寸（C、d、D2等）
8．对于压缩弹簧，需根据（11-7）进行稳定 性验算
9．绘制弹簧零件图(包括弹簧的特性曲线)
14
11.3 圆柱拉、压螺旋弹簧的设计计算
第11章 弹簧
【实例11-1】
15
谢谢观看
弹簧丝的强度校核公式
d 1.6 KFmaxC [τ]为许用剪切应力
C弹簧指数表11-4
圆柱拉、压螺旋 弹簧 的设计
2．弹簧刚度计算 8FC 3n
Gd
弹簧的工作圈数
n Gd Gmax d
8C 3k 8FmaxC 3
1
2
机械设计基础动
5
蜗杆传动
6
轮系及减速 器
7
8
9
螺纹联接与 轴的设计及
螺旋传动
轮毂连接
轴承
10
联轴器和离 合器
11
弹簧
12
机械的平衡 与调速
目录 / CONTENTS
第11章
弹簧
学习目标
知识学习目标 ●了解各类弹簧的工作原理、特点及应用 ●掌握圆柱螺旋弹簧的设计方法 第11章 技能训练目标 弹簧 ●能够圆柱螺旋弹簧的设计计算
第11章 弹簧
常用的弹簧材 料有优质碳素 弹簧钢、合金 弹簧钢和有色
金属合金。
表11-2 常用弹簧材料力学 性能、用途和许用应力 （GB/T1239.6-1992 )
8
11.2 弹簧的材料与制造
11.2 .2弹簧的制造
卷制、两端面磨平（指压缩弹簧）
或挂钩的制作（指拉伸弹簧和扭转弹簧）、
第11章 弹簧
圆柱拉、压螺旋弹簧具体 设计步骤
6．进行弹簧端部的结构设计 7．确定了所有参数和尺寸（C、d、D2等）
8．对于压缩弹簧，需根据（11-7）进行稳定 性验算
9．绘制弹簧零件图(包括弹簧的特性曲线)
14
11.3 圆柱拉、压螺旋弹簧的设计计算
第11章 弹簧
【实例11-1】
15
谢谢观看
弹簧丝的强度校核公式
d 1.6 KFmaxC [τ]为许用剪切应力
C弹簧指数表11-4
圆柱拉、压螺旋 弹簧 的设计
2．弹簧刚度计算 8FC 3n
Gd
弹簧的工作圈数
n Gd Gmax d
8C 3k 8FmaxC 3
《机械设计基础》课件 第11章 齿轮传动
H
2
bd1
u
Zβ cos
32
§11-8 斜齿圆柱齿轮传动
2 KT1
F
YFaYSa F
bd1mn
2 KT1 YFaYSa
2
mn 3
cos
2
d z1 F
z
zv
3
cos
33
§11-9 直齿圆锥齿轮传动
34
§11-9 直齿圆锥齿轮传动
35
轴向力：
Fa Ft tan
29
§11-8 斜齿圆柱齿轮传动
力的方向：
圆周力t ：主动轮与运动方向相反，
从动轮与运动方向相同
径向力r ：两轮都是指向各自的轴心
轴向力a ：主动轮的左（右）手法则
30
根据主动轮轮齿的齿向（左旋或右旋）伸左手或右手，四指
沿着主动轮的转向握住轴线，大拇指所指即为主动轮所受的
轮齿会变形，需要磨齿。
二、主要参数
1. 齿数比：一般≤7，同要求的传动比误差≤ (3~5)%
2. 齿数：一般z1>17
3. 齿宽：过大，宽度方向载荷分布不均匀
28
§11-8 斜齿圆柱齿轮传动
一、轮齿上的作用力
轮齿所受总法向力
可分解为：
2T1
圆周力：Ft
d1
Ft tan n
径向力：Fr
cos
开式传动的主要失效形式为齿面磨粒磨损和轮齿的弯曲疲劳
折断。
由于目前齿面磨粒磨损尚无完善的计算方法，因此通常只对
其进行抗弯曲疲劳强度计算，并采用适当加大（10%～20%）
模数（或降低许用弯曲应力）的方法来考虑磨粒磨损。
精品课件-机械设计基础-第11章
第11章
1. 各力的大小分别为：
Fa1
Ft 2
2T2 d2
Ft1
Fa 2
2T1 d1
Fr1 Fr2 Ft2 tana
(11-11) (11-12) (11-13)
Fn
Fa1
cosn
Ft 2
cosn cos
2T2
d2 cosn cos
(11-14)
第11章
2. 在进行蜗杆传动的受力分析时，应特别注意其受力方向 的判定。一般先确定蜗杆的受力方向。因为蜗杆是主动件， 所以蜗杆所受的圆周力的方向总是与它的力作用点的速度方 向相反;径向力的方向总是沿半径指向轴心；轴向力的方向由 左(右)手定则来确定。蜗轮所受的三个分力的方向可由图118
11.2.2 标准圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算公式见表11-3
第11章
表11-3 圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算
第11章
11.3 蜗杆传动的滑动速度和效率
11.3.1 蜗杆和蜗轮啮合时，齿面间有较大的相对滑动，相对滑
动速度的大小对齿面的润滑情况、齿面失效形式及传动效率 有很大影响。相对滑动速度愈大，齿面间愈容易形成油膜， 则齿面间摩擦系数愈小，当量摩擦角也愈小;但另一方面，由 于啮合处的相对滑动，加剧了接触面的磨损，因而应选用恰 当的蜗轮蜗杆的配对材料，并注意蜗杆传动的润滑条件。
第11章
图11-3 阿基米德蜗杆
第11章
(2)渐开线蜗杆(ZI)，在加工渐开线蜗杆时，直线刀具的 切削刃与蜗杆基圆柱相切，切得的蜗杆齿形，在切于基圆柱 的轴面Ⅱ-Ⅱ和Ⅲ-Ⅲ内的一侧为直线；在轴面 Ⅰ-Ⅰ和法面 内均为曲线；在端面的齿形为渐开线，如图11-4所示。这样， 既可像圆柱齿轮那样用滚刀铣切，又便于在专用磨床上进行
机械设计基础_第11章机械装置的润滑与密封
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20
11.2润滑剂及其选择
在选择润滑脂时还应注意，所选润滑脂的滴点必须高于工 作温度l 5～20℃(一般为20～30℃)；载荷愈大和冲击振动严 重时，所选润滑脂的针入度应越小，以提高油膜承载能力； 速度越高，所选润滑脂的锥入度应越大，以减少内摩擦，提 高效率；当润滑脂用于集中润滑时，锥入度一般应在300以上。
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13
11.2润滑剂及其选择
3. 润滑油的选择 合理选择润滑油要遵循以下原则。 1）工作载荷 在一定的工作载荷下，首先要保证润滑剂有
足够的承载能力。如重载时应选粘度高的润滑油，便于形成 油膜；而对非液体润滑，应选油性好或极压性好的润滑油。 2）工作速度 即两摩擦表面间相对滑动速度愈高，所选润 滑油的粘度应愈低，以减少内摩擦阻力和防止严重发热，低 速运动副则应采用粘度较高的润滑油。
运动粘度是润滑油的动力粘度与同温度下该液体的密度的 比值。其表达式为
式中为液体的运动粘度，单位是m2/s； 为液体的动力粘度， 单位是Pa·s；为同温度下液体的密度，单位是kg/m3。
运动粘度的法定计量单位m2/s太大,工程上常用mm2/s。
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10
11.2润滑剂及其选择
17
11.2润滑剂及其选择
11.2.2 润滑脂
1. 润滑脂的性能指标 1）锥入度 也叫针入度，表示润滑脂软硬、稠密和流动性。
锥入度越小表示润滑脂越硬，流动性越差，内部阻力越大。 2）滴点 是指润滑脂受热后开始滴落时的温度，表征了润
滑脂的耐热能力。润滑脂的工作温度一般应低于滴点15~25℃。 3）耐水性 指润滑脂遇水时保持原有性能的能力。耐水性
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11.2润滑剂及其选择
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11.2润滑剂及其选择
在选择润滑脂时还应注意，所选润滑脂的滴点必须高于工 作温度l 5～20℃(一般为20～30℃)；载荷愈大和冲击振动严 重时，所选润滑脂的针入度应越小，以提高油膜承载能力； 速度越高，所选润滑脂的锥入度应越大，以减少内摩擦，提 高效率；当润滑脂用于集中润滑时，锥入度一般应在300以上。
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11.2润滑剂及其选择
3. 润滑油的选择 合理选择润滑油要遵循以下原则。 1）工作载荷 在一定的工作载荷下，首先要保证润滑剂有
足够的承载能力。如重载时应选粘度高的润滑油，便于形成 油膜；而对非液体润滑，应选油性好或极压性好的润滑油。 2）工作速度 即两摩擦表面间相对滑动速度愈高，所选润 滑油的粘度应愈低，以减少内摩擦阻力和防止严重发热，低 速运动副则应采用粘度较高的润滑油。
运动粘度是润滑油的动力粘度与同温度下该液体的密度的 比值。其表达式为
式中为液体的运动粘度，单位是m2/s； 为液体的动力粘度， 单位是Pa·s；为同温度下液体的密度，单位是kg/m3。
运动粘度的法定计量单位m2/s太大,工程上常用mm2/s。
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11.2润滑剂及其选择
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11.2润滑剂及其选择
11.2.2 润滑脂
1. 润滑脂的性能指标 1）锥入度 也叫针入度，表示润滑脂软硬、稠密和流动性。
锥入度越小表示润滑脂越硬，流动性越差，内部阻力越大。 2）滴点 是指润滑脂受热后开始滴落时的温度，表征了润
滑脂的耐热能力。润滑脂的工作温度一般应低于滴点15~25℃。 3）耐水性 指润滑脂遇水时保持原有性能的能力。耐水性
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11.2润滑剂及其选择
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vs
v12
v
2 2
v1 cos
d1n1
m/s
60*1000cos
蜗杆总效率为：
0.95
~
0.97
tg
tg
v
蜗杆传动效率初估值：
蜗杆头数 1 2 4 6 总效率 0.7 0.8 0.9 0.95 二、蜗杆传动的热平衡计算
单位时间产热H1=同时间内散热H2
H1 1000P1(1 )
H2 dS(t0 ta )
蜗轮材料：
s 3m / s
重要传动 铸造锡青铜 减磨价格高
s 4m / s
铸造铝铁青铜 强度高价格低
s 2m / s 球墨铸铁或灰铸铁
二、 蜗杆、蜗轮的结构
1、蜗杆结构：铣制蜗杆、 车制蜗杆
2、蜗轮结构：齿圈式、螺 栓联接式、整体式、拼铸式
§11-4 蜗杆传动的受力分析
Ft Fr
o1 T1
YFa 2
YSa2 Y
Y
F
1.53KT2 d1d2m cos
YFa
2
Y
§11-6 蜗杆传动的效率和散热计算
一、蜗杆传动的效率：
123
1、考虑啮合摩擦损耗时的效率 2、考虑轴承摩擦损耗时的效率 3、考虑溅油损耗时的效率
其总效率主要取决于啮合效率 η1， η1主要取决于vs 齿面间滑动速度vs：
1、失效形式：胶合、点蚀、磨损 2、设计准则：
闭式蜗杆传动按齿面接触强度设 计，校核齿根弯曲疲劳强度
开式蜗杆传动只按齿根弯曲疲劳 强度设计
3、常用材料 ：
蜗杆材料： 高速重载15Cr、20Cr渗碳淬火 HRC56~62，40、45、40Cr淬火 HRC40~55；低速中载40、45调 质HBS220~300
Z1 1、2、4、6
λ多个
q Z1 tg
d1 mq
为了减少蜗轮滚刀的数目及有 利于刀具的标准化，规定蜗杆直径 系数q为标准值。
3、蜗杆头数Z1 (1、2、4、6)
Z1多效率高，但加工困难 4、蜗轮的齿数Z2
齿数少啮合区小，平稳性差；齿数 过多，同直径时模数小，弯曲强度低 ；同模数时蜗轮尺寸大，蜗杆支撑跨 度大，刚度差。
P1——蜗杆传递功率
提高散热能力： 加散热片、
S—散热面积；t0—油温 加风扇、
冷却水管
THE END
谢谢观看
9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。20.12.2 520.12.25Friday, December 25, 2020 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。16:35:3716:35:3716:3512/25/2020 4:35:37 PM 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。20.12.2516:35:3716:35Dec-2025-Dec-20 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。16:35:3716:35:3716:35Friday, December 25, 2020 13、志不立，天下无可成之事。20.12.2520.12.2516:35:3716:35:37December 25, 2020 • 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other fam
第十一章 蜗杆传动
传递空间相互垂直而不相交的两 轴间的运动 §11-1 蜗杆传动的类型、特点
按蜗杆的形状分类：圆柱蜗杆传 动、环面蜗杆传动、锥蜗杆传动等。
一、圆柱蜗杆传动
中间平面—连过蜗杆轴线且 垂直于蜗轮轴线的平面，中间平 面内蜗杆传动相当于齿轮齿条传 动。
二、环面蜗杆传动
三、锥蜗杆传动
优点： 1、大传动比、结构紧凑 i=5~80； 2、传动平稳，噪声小； 3、可自锁，升角 <3~6° 4、可微小传动 缺点： 1）、η=0.7~0.9； 2）、有点蚀；
ous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about. 。2020年12月25日星期五下午4时35分37秒16:35:3720.12.25 15、会当凌绝顶，一览众山小。2020年12月下午4时35分20.12.2516:35December 25, 2020 16、如果一个人不知道他要驶向哪头，那么任何风都不是顺风。2020年12月25日星期五4时35分37秒16:35:3725 December 2020 17、一个人如果不到最高峰，他就没有片刻的安宁，他也就不会感到生命的恬静和光荣。下午4时35分37秒下午4时35分16:35:3720.12.25
Fn F'
Fa
Ft 2 Fr2 Fa2
Ft1
Fr1
Fa1
力的方向：
圆周力Ft在蜗杆上形成的扭矩与 转动方向相反，在蜗轮上相同；Fr 沿半径方向指向轮心。
Fa的方向可用左右手定则判断： 左旋用左手右旋用右手，四指弯曲 方向为外力矩方向，拇指指向为Fa 方向。
例：图示蜗杆传动，试画出Ft、 Fr、Fa方向、蜗轮转向及旋向
1、蜗轮轮齿齿面接触强度验 算式：
H Z E Z
KT2 a3
H
ZE---弹性影响系数 Zρ—接触系数 K------载荷系数， K=KAKβKV，KA为使用系数； Kβ为齿向载荷分布系数； KV为动载系数；
设计式为：
a3
KT2
ZEZ
H
2
mm
2、蜗轮轮齿齿根弯曲疲劳强 度计算：
F
2KT2 b2 d 2 mn
§11-2 蜗杆传动的主要参数及 几何尺寸计算
一、主要参数及其选择：
1、模数和压力角 ma1=mt2=m, αa1= αt2=α
2、蜗杆螺旋线升角和蜗杆直径 系数q（分度圆直径d1）
L
d
d
1
1
tg L PaZ1 mZ1 mZ1
d1 d1 d1
d1
d1
m
Z1 tg
令
q Z1 tg
q—蜗杆直径系数
n1
Fr1
Fa 2
Ft1
Fa1 Fr2
Ft 2
n2
§11-5 普通圆柱蜗杆传动 的设计计算
蜗轮蜗杆在中间平面上的啮合与斜齿轮 斜齿条相似。
一般传动的失效为蜗轮的失效，即蜗轮 轮齿的失效---疲劳点蚀、胶合。
蜗轮轮齿弯曲强度所限定的承载能力， 大都超过齿面点蚀所限定的承载能力。
按齿面接触疲劳强度进行设计计算。
5、传动比i和齿数比u
u z2 z1
蜗杆为主动时
6、中心距
i n1 n2 z2 z1 u
a
1 2
(d1
d2)
1 2
m(q
z2 )
二、蜗杆传动变位特点： 蜗轮变位蜗杆不变位
变位目的： 1、配凑中心距a 2、微调传动比i
Hale Waihona Puke §11-3 蜗杆传动的失效形式、 材料和结构
一、失效形式、设计准则和常用材料