武汉理工大学机械设计复习概要绪 论抽象的讲机械由原动机、传动装置、工作机三大部分组成。

具体的讲机械一般是由一些典型的机构和零件组成。

本课程就是以这些典型的机构和零件为研究对象。

理解几个名词：1． 机器、机构、机械机器：具有3个特征（1）人为的实物组合；（2）各部分具有确定的相对运动；（3）可完成有用机械功或转换机械能。

机构：具有机器的前两个特征。

机械：是机器和机构的总称。

2．零件、构件 零件：是制造单元。

构件：是运动单元。

一个构件可以由很多零件组成。

第4及11章 齿轮机构与齿轮传动齿轮机构部分1、了解渐开线的性质。

中心距可分性：当两轮安装的实际中心距与设计中心距稍有偏差，因基圆半径已被确定，故传动化保持不变。

1221b b r r i ==ωω 2、掌握标准直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸计算，会做如P71页习题4-1等。

3、标准直齿圆柱齿轮正确啮合条件是：两轮的模数和压力角必须相等（2121,αα==m m ）。

传动比可表示为121212'1221'z z d d d d d d i b b =====ωω 两轮连续传动条件是：重合度1≥ε；重合度ε越大，传动越平稳。

1、 齿轮加工方法特点：仿形法：生产率低、加工精度低，但设备简单、刀具价廉，多用于单件修配和小批量生产。

范成法：生产率相对较高，适合批量生产，但设备较贵。

2、 标准直齿圆柱齿轮不发生根切的最小齿数17min =Z 。

标准齿轮与变位齿轮比较：由于加工刀具相同，所以模数、齿数、分度圆和基圆一样，但齿厚、齿根圆、齿顶圆与标准齿轮不同。

3、 斜齿圆柱齿轮啮合特点：逐步进入或退出啮合，重合度大、传动平稳、承载能力大、允许转速高，不发生根切的最小齿数可小于17，但会产生轴向力。

斜齿轮的正确啮合条件：除两轮的模数和压力角相等外，两轮分度圆上的螺旋角β必须大小相等，方向相反（一为左旋、一为右旋）。

斜齿圆柱齿轮的法面参数为标准值，其几何尺寸计算，只掌握分度圆直径、中心距、当量齿数计算公式。

圆锥齿轮大端参数为标准值。

考试例题：1．一对正确啮合的斜齿圆柱齿轮传动的( A )均为标准值。

A ．法面模数、分度圆上的法面压力角B ．端面模数、分度圆上的端面压力角C ．端面模数、分度圆上的端面压力角、分度圆上的螺旋角D ．法面模数、分度圆上的法面压力角、分度圆上的螺旋角2．标准直齿圆柱齿轮的模数为4mm ，齿数为28，则分度圆齿距等于___12.56__mm 。

3. 渐开线上任一点的法线与基圆 相切 ，渐开线上各点的曲率半径是 不同 的。

4．用范成法加工标准渐开线齿轮，发生根切的原因是 C 。

A. 模数过小B. 模数过大C. 齿数过少D. 齿数过多5． 一对标准斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是 ③ 。

① m 1=m 2, 1α=2α ② m 1=m 2, 1α=2α, β1=β2 ③ m 1=m 2, 1α=2α, β1=-β26．一对渐开线圆柱齿轮传动，其 节 圆总是相切并作纯滚动。

7. 搞技术革新需要一对传动比i=3的齿轮，现从旧品库里找到两个直齿圆柱齿轮，其压力角都是α=20°，而齿数为Z 1=18，Z 2=54，齿顶圆直径为d a1=40mm ，d a2=126mm ，问这两个齿轮能否配对使用?为什么? 提示：算两轮模数是否相同。

齿轮传动部分1、 齿轮的失效形式及发生的场合：轮齿折断 闭式硬齿（HBS>350）、开式齿面点蚀 闭式软齿（HBS ≤350）主要失效 齿面磨损 开式齿面胶合 高速重载齿面塑变 软齿其中齿面点蚀首先发生在节线附近靠近齿根处。

了解齿轮传动的计算准则。

2、 了解齿面接触强度计算公式。

重点掌握应注意的问题：（1）接触强度与d 或a 关系最大，d ↑或a ↑，工作应力H δ↓,接触强度↑；（2）工作应力H δ两轮相同，但许用应力HP δ两轮不同，故HP δ应代入小值。

（3）齿宽系数1/d b d =ψ中，b 取两轮小值，d 1取小轮直径3、了解轮齿弯曲疲劳强度计算公式。

重点掌握应注意的问题：（1）弯曲强度与m 关系最大。

m ↑ 抗弯↑；（2）两轮工作应力F δ不同，许用应力FP δ也不同，故要分别校核两轮，校核时都用T 1和z 1，只是齿形系数Y Fa 不同。

（3）齿形系数Y Fa 仅与齿数Z 有关，z ↑Y Fa ↓。

注意斜齿轮与当量齿数Zv 有关。

4、斜齿轮受力分析：圆周力Ft ——主反从同；径向力Fr ——指向轮心；轴向力Fa ——主动轮按左、右手定则（注意只有主动轮才可以伸手）。

锥齿轮受力分析：圆周力Ft ——主反从同；径向力Fr ——指向轮心；轴向力Fa ——永指大端。

考试例题：1．开式齿轮传动的主要失效形式是齿面磨损和轮齿折断，目前只进行齿根弯曲疲劳强度计算，用适当加大模数的方法考虑磨损的影响。

2. 按齿面接触疲劳强度设计计算齿轮传动时，若两齿轮材料的许用接触应力[σ]H1≠[σ]H2，在计算公式中应代入 B 进行计算。

A. 大者B. 小者C. 两者分别代入3. 标准斜齿圆柱齿轮传动的弯曲强度计算式，齿形系数Y F 是按当量齿数 B 来确定的。

A. Z V =2B. β3V cos Z Z =C. δcos Z Z V = 4. 为了提高齿轮传动的齿面接触强度应 ③ 。

① 中心距不变条件下增大模数 ② 中心距不变条件下增加齿数③ 增大中心距 ④ 减少齿宽5．一对圆柱齿轮传动，小齿轮分度圆直径d 1=50mm 、齿宽b 1=55mm ，大齿轮分度圆直径d 2=90mm 、齿宽b 2=50mm ，则齿宽系数d ψ C 。

A. 1.1B. 5/9C. 1D. 1.36. 试分析圆锥一圆柱齿轮减速箱中的中间轴上各齿轮啮合点处（A 、B ）受力方向和转向?7．设两级斜齿圆柱齿轮减速器的已知条件如图，试问：(1)低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴上两齿轮的轴向力方向相同?(2)画出中间轴上两齿轮的圆周力F t2、F t3和轴向力F a2、F a3方向。

第12章 蜗杆传动1、蜗杆传动的特点传动比大（8-80）、结构紧凑、工作平稳、噪声低，在一定条件下可以实现自锁。

但其效率低、磨损发热大，故不适用于大功率和长期连续工作。

蜗轮一般用青铜材料，减摩耐磨，但价格高；蜗杆用碳钢或合金钢，强度高。

一般失效总是发生在强度较低的蜗轮上。

2、蜗杆传动正确啮合条件：（1）蜗杆的轴向模数m a1和压力角αa1与蜗轮的端面模数m t2和压力角αt2分别相等。

即m a1=m t2=m αa1=αt2=20°（2）当交错角Σ=90°时，蜗杆分度圆柱导程角r 1与蜗轮分度圆柱螺旋角β2等值同向。

即r 1=β23、 主要参数与几何尺寸计算蜗杆直径,1mq d =蜗轮直径d 2=mZ 2， 中心距a=0.5(d 1+d 2)=0.5m(q+Z 2)。

传动比121221d d z z n n i ≠==因q Z tgr 1=，蜗杆头数越多或直径系数越小，r 越大，效率越高。

因d 1=mq, 故当m 一定， q ↑d 1↑，所以q 取大值可提高蜗杆刚度。

d 1为什么要取标准值？这是因为切制蜗轮所用滚刀的几何参数必须与该蜗轮相啮合的蜗杆相同，故为了减少刀具型号，便于刀具的标准化就制定了蜗杆d 1标准系列。

4、受力分析：圆周力Ft ——“主反从同”；径向力Fr ——“指向轮心”；轴向力Fa ——“主动轮按左、右手定则”。

5、蜗杆传动由于滑动速度大，效率低，其功率损耗将发热，如果热量不能及时散逸，将会使油温升高而降低油的粘度，从而引起磨损、胶合，造成恶性循环，故对闭式蜗杆传动要进行热平稳计算。

若计算或实测油温t>90℃时，应采取冷却散热措施。

（1）增加散热面积（A 值），如合理设计箱体结构，铸出或焊上散热片。

（2）提高散热系数（kt 值），如在蜗杆轴端装风扇，这时kt 可达20以上，或在箱体装设蛇形冷却水管。

考试例题：1．在蜗杆传动中，如果模数和蜗杆头数一定，减少蜗杆分度圆直径，将使( B )。

A ．传动效率降低， 蜗杆刚度提高B ．传动效率提高，蜗杆刚度降低C ．传动效率和蜗杆刚度都提高D ．传动效率和蜗杆刚度都降低2. 在蜗杆传动中，常采用 C 作蜗轮的齿圈，与淬硬磨制的 A 蜗杆相配。

A. 钢B. 铸铁C. 青铜D. 黄铜3. 在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动效率越 低 ，自锁性能越 好 ，一般蜗杆头数常取Z1= 1-4 。

4．在普通圆柱蜗杆传动中，已知蜗杆头数Z 1=2，蜗轮齿数Z 2=80，模数m=10mm ，直径系数q=9，则蜗杆的分度圆直径d 1= 90 mm ，标准中心距a= 445 mm 。

5．蜗杆的标准模数是轴向 模数，蜗轮的标准模数是端面 模数。

6、试确定下面轮系中，蜗轮的转向。

分析蜗杆传动中在接触点A 点所受的各力。

7、如图为齿轮一蜗杆传动装置，试判定：（1）重物是上升还是下降？（2）欲使Ⅱ轴上的轴向力最小，在图上画出两斜齿轮螺旋线的方向。

（3）画40°。

其传动的主要特点。

（2）过载保护。

（3）适于中心距大场合。

（4）结构简单，成本低。

缺点：（1）传动比不恒定。

（2）效率低、寿命短。

（3）外廓尺寸大。

（4）须要张紧，压轴力较大。

（5）不宜用于高温、易燃场合。

带传动的传动能力随初拉力F 0、小带轮包角α1、摩擦系数f 增大而提高。

2、带传动工作时，带内应力有。

（1）拉应力。

紧边δ1大于松边δ2。

（2）离心拉应力。

在所有横剖面上都是相等的。

（3）弯曲应力。

接触弧上才有，且21b b δδ>。

最大应力发生在紧边与小带轮接触处。

11max b c δδδδ++=4、 由于带是弹性体，紧边与松边存在拉力差，所以带将在带轮上产生微量的滑动现象称为弹性滑动。

弹性滑动是不可避免的，它造成功率损失，增加带的磨损，还会使传动比不准确，所以也是有害的。

当外载荷增大到某一数值，摩擦力总和达到极限，带将沿整个接触弧滑动，这种现象称为打滑。

打滑就不能正常工作，它是可以和应当避免的。

5、带传动的主要失效形式：打滑和疲劳破坏。

其设计准则是：在不打滑的前提下，使带具有一定的疲劳强度和寿命。

6、设计带传动时注意：（1）根据计算功率P c 和小带轮转速n 1初选带型。

(2) 小带轮直径d d1↓ 紧凑 但弯曲应力δb ↑ 故规定了最小基准直径，并要取标准值。

（3）要验算带速V 。

要求 V 在5~25m/s 之间。

因为V ↑↑ 离心力↑ 正压力↓ 传动能力↓ 易打滑；且抖动严重。

V ↓↓ 有效拉力F ↑ 带根数要求多。

（4）带传动要考虑张紧装置，用张紧轮时应装在松边外侧靠小轮处（保证小带轮包角α1增加，增大传动能力），或松边内侧靠大轮处（尽量不影响小带轮包角α1）。