機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)設(shè)計(jì)

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1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程 教學(xué)設(shè)計(jì) 2.章節(jié)內(nèi)容 第一章緒論 第二章機(jī)械設(shè)計(jì)總論 第三章機(jī)械零件的強(qiáng)度 第四章摩擦、磨損及潤滑 第五章螺紋連接機(jī)螺旋傳動 第六章鍵、花鍵、物件連接和銷聯(lián)結(jié) 第七章鉚接、焊接、膠接和過盈連接 第八章帶傳動 第九章鏈傳動 第十章齒輪傳動 第十一章蝸桿傳動 第十二章滑動軸承 第十三章滾動軸承 第十四章聯(lián)軸器和離合器 第十五章軸 第十六章彈簧 第十七章機(jī)座和箱體 第十八章減速器和變速器 3.教學(xué)手段和方法 教學(xué)方法：教師講授、案例分析、集體討論、個別回答、師生互動啟發(fā) 教學(xué)手段：課件演示、視頻課件 4.實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)

2、 實(shí)訓(xùn)一：連接件認(rèn)知（螺栓、鍵、銷） 實(shí)訓(xùn)二：傳動部件認(rèn)知（帶、齒輪、蝸桿、鏈傳動） 實(shí)訓(xùn)三：軸系部件認(rèn)知（軸、軸承、聯(lián)軸器、離合器等） 5.教材優(yōu)缺點(diǎn)分析 優(yōu)點(diǎn)：《“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材：機(jī)械設(shè)計(jì)（第9版）》是“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材，是在西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室編著，濮良貴、紀(jì)名剛主編《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第八版）的基礎(chǔ)上，根據(jù)教育部2011年制訂的“機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)基本要求”和編者多年來的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，考慮加強(qiáng)學(xué)生素質(zhì)教育和能力培養(yǎng)，結(jié)合拓寬專業(yè)面后的教學(xué)改革以及我國機(jī)械工業(yè)發(fā)展的需要修訂而成的。內(nèi)容上能

3、夠反映現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的最新技術(shù)，具有較強(qiáng)的針對性和實(shí)用性。書后附錄有常用量的名稱、單位、符號及換算關(guān)系。教材覆蓋面廣，較為權(quán)威。 缺點(diǎn)：配套習(xí)題略少，沒有配套的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)類教材 6.參考教材 機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊（圖書館） 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題集 第1次 2學(xué)時(shí) 單元標(biāo)題： 第一章 緒論 第二章機(jī)械設(shè)計(jì)總論 課堂類別：理論 教學(xué)目標(biāo)： 1、 了解機(jī)器的組成；明確零件的概括分類及零件與機(jī)器的關(guān)系。 2、 明確本課程的內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)；注意本課程與先修課程及后續(xù)課程的關(guān)系和相應(yīng)的學(xué)習(xí)方法。 3、 深刻理解機(jī)械

4、零件的失效形式及應(yīng)滿足的基本要求。 4、深刻理解機(jī)械零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及設(shè)計(jì)方法。 教學(xué)重難點(diǎn)： 重點(diǎn)：機(jī)器的主體及其基本組成要素和機(jī)械零件的分類，機(jī)械零件(局部)和機(jī)器(總體)的關(guān)系； 難點(diǎn)：機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)步驟 教學(xué)方法與手段： 1.教學(xué)方法：教師講授、案例分析、集體討論、個別回答、師生互動啟發(fā) 2.教學(xué)手段：課件演示、視頻課件 主要教學(xué)內(nèi)容及過程 第一章　緒論 (一)內(nèi)容 1、機(jī)器在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的作用 2、機(jī)器的基本組成要素 3、本課程的內(nèi)容、性質(zhì)、任務(wù) 機(jī)械設(shè)計(jì)是以一般通用零部件的設(shè)計(jì)為核心的設(shè)計(jì)性課程，而且是論述它們的基本設(shè)計(jì)理論與方法，用以培養(yǎng)學(xué)生具有

5、設(shè)計(jì)一般機(jī)械的能力的技術(shù)基礎(chǔ)課程。 本課程的目的與任務(wù)在于培養(yǎng)學(xué)生： 1、掌握通用機(jī)械零部件的工作原理、特點(diǎn)、選用及設(shè)計(jì)理論與設(shè)計(jì)計(jì)算方法。 2、初步樹立正確的設(shè)計(jì)思想，了解設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，具有設(shè)計(jì)機(jī)械傳動部件及簡單機(jī)械的能力，以及培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問題和分析問題的能力。 3、具有運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖表和查閱有關(guān)資料的能力。 4、學(xué)會典型零件的實(shí)驗(yàn)方法，獲得實(shí)驗(yàn)技能的基本訓(xùn)練。 第二章 機(jī)械設(shè)計(jì)總論 (一)內(nèi)容 1、機(jī)器的組成：原動機(jī)、傳動部分、執(zhí)行部分、控制系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)等。 2、設(shè)計(jì)機(jī)器的一般程序：計(jì)劃階段、方案設(shè)計(jì)階段、技術(shù)設(shè)計(jì)階段、技術(shù)文件編制階段 3、對機(jī)器的主

6、要要求：使用功能要求、經(jīng)濟(jì)性要求、勞動保護(hù)和環(huán)境保護(hù)要求、壽命和可靠性要求、其他要求。 4、機(jī)械零件的主要失效形式：整體斷裂、過大的殘余變形、零件的表面破壞、破壞正常工作條件引起的失效。 5、設(shè)計(jì)機(jī)械零件時(shí)應(yīng)滿足的基本要求： 1）避免在預(yù)定壽命期內(nèi)失效的要求； 2）結(jié)構(gòu)工藝性要求 3）經(jīng)濟(jì)性要求 4）質(zhì)量小的要求 5）可靠性要求 6、機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則：強(qiáng)度準(zhǔn)則、剛度準(zhǔn)則、壽命準(zhǔn)則、振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則、可靠性準(zhǔn)則 設(shè)計(jì)方法：理論設(shè)計(jì)、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)、模型試驗(yàn)設(shè)計(jì) 7、機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟 8、機(jī)械零件材料的選用原則 9、機(jī)械零件設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)化 (二)基本要求 1、明確機(jī)器

7、的組成，了解機(jī)器的要求及其設(shè)計(jì)程序。 2、深刻理解機(jī)械零件的失效形式及應(yīng)滿足的基本要求。 3、深刻理解機(jī)械零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及設(shè)計(jì)方法。 4、了解機(jī)械零件的一般設(shè)計(jì)方法，重視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)化工作。 5、了解一般機(jī)械零件的材料及選用原則。 (三)重點(diǎn)、難點(diǎn)及學(xué)習(xí)注意事項(xiàng) 本章特點(diǎn)在于從機(jī)器設(shè)計(jì)的總要求出發(fā)，引出與機(jī)械零件設(shè)計(jì)有關(guān)的一些原則性問題。這些問題，例如設(shè)計(jì)機(jī)器的一般程序、機(jī)械零件失效形式、零件的設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)步驟及材料選擇等，始終貫穿在本書以后的各章中。 本章的學(xué)習(xí)首先要從總體上建立起機(jī)器設(shè)計(jì)，尤其是機(jī)械零件設(shè)計(jì)的總括性的概念，即從機(jī)器的總體要求出發(fā)，引出對

8、機(jī)械零件的要求，根據(jù)零件的失效形式，擬定出設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，在選擇出適用的材料后，按一定的步驟，用理論設(shè)計(jì)或經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法，設(shè)汁出機(jī)械零件來。這個過程的系統(tǒng)性是很嚴(yán)密的。它對以后各章的學(xué)習(xí)都具有提綱挈領(lǐng)的作用。其次，還要掌握對機(jī)器和機(jī)械零件的基本要求。這些要求本質(zhì)上講有兩條：1)提高機(jī)器總體效益；2)避免失效。第一條要求是相對的，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對總體效益的要求總是不斷變化的。第二條要求卻是最基本的，即在達(dá)到設(shè)計(jì)壽命前的任何時(shí)候，對機(jī)器和零件總是有避免失效的要求的。要求學(xué)生在以后各章節(jié)的學(xué)習(xí)中，不斷地結(jié)合各章的具體分析來逐步加深理解。 4.教學(xué)小結(jié)及作業(yè) 1）機(jī)械零件的失效形式有哪些？

9、第2次 2學(xué)時(shí) 單元標(biāo)題： 第三章 機(jī)械零件的強(qiáng)度 課堂類別：理論 教學(xué)目標(biāo)： 掌握常用的強(qiáng)度理論，并能正確運(yùn)用；正確選用強(qiáng)度計(jì)算中的極限應(yīng)力；熟練掌握極限應(yīng)力線圖的繪制與分析；熟練掌握穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)的疲勞強(qiáng)度計(jì)算及等效轉(zhuǎn)化概念；了解單向不穩(wěn)定變應(yīng)力的疲勞強(qiáng)度計(jì)算。 教學(xué)重難點(diǎn)： 重點(diǎn)：常用強(qiáng)度理論的正確運(yùn)用及強(qiáng)度計(jì)算中極限應(yīng)力的正確選定；極限應(yīng)力線圖的意義、繪制；穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)的疲勞強(qiáng)度計(jì)算。 難點(diǎn)：無。 教學(xué)方法與手段： 1.教學(xué)方法：教師講授、案例分析、集體討論、個別回答、師生互動啟發(fā) 2.教學(xué)手段：課件演示、視

10、頻課件 主要教學(xué)內(nèi)容及過程 第三章 機(jī)械零件的強(qiáng)度 1.強(qiáng)度問題： 靜應(yīng)力強(qiáng)度：通常認(rèn)為在機(jī)械零件整個工作壽命期間應(yīng)力變化次數(shù)小于103的通用零件，均按靜應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。（材料力學(xué)范疇） 變應(yīng)力強(qiáng)度：在變應(yīng)力作用下，零件產(chǎn)生疲勞破壞。 2.疲勞破壞定義：金屬材料試件在交變應(yīng)力作用下，經(jīng)過長時(shí)間的試驗(yàn)而發(fā)生的破壞。 3.疲勞破壞的原因：材料內(nèi)部的缺陷、加工過程中的刀痕或零件局部的應(yīng)力集中等導(dǎo)致產(chǎn)生了微觀裂紋，稱為裂紋源，在交變應(yīng)力作用下，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，裂紋不斷擴(kuò)展，直至零件發(fā)生突然斷裂。 4.疲勞破壞的特征： 1）零件的最大應(yīng)力在遠(yuǎn)小于靜應(yīng)力的強(qiáng)度極限時(shí)，就可能發(fā)生破壞

11、； 2）即使是塑性材料，在沒有明顯的塑性變形下就可能發(fā)生突然的脆性斷裂。 3) 疲勞破壞是一個損傷累積的過程，有發(fā)展的過程，需要時(shí)間。 4) 疲勞斷口分為兩個區(qū)：疲勞區(qū)和脆性斷裂區(qū)。 §3-1 材料的疲勞特性 一、應(yīng)力的分類 1、靜應(yīng)力:大小和方向均不隨時(shí)間改變,或者變化緩慢。 2、變應(yīng)力:大小或方向隨時(shí)間而變化。 1）穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力: 以下各參數(shù)不隨時(shí)間變化的變應(yīng)力。 sm─平均應(yīng)力； sa─應(yīng)力幅值 smax─最大應(yīng)力； smin─最小應(yīng)力 r ─應(yīng)力比（循環(huán)特性） 描述規(guī)律性的交變應(yīng)力可有5個參數(shù)， 但其中只有兩個參數(shù)是獨(dú)立的。 2）非穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力: 參數(shù)

12、隨時(shí)間變化的變應(yīng)力。 （1）規(guī)律性非穩(wěn)定變應(yīng)力:參數(shù)按一定規(guī)律周期性變化的稱為。 （2）隨機(jī)變應(yīng)力：隨機(jī)變化的。 二、疲勞曲線 1、-N曲線：應(yīng)力比r一定時(shí)，表示疲勞極限（最大應(yīng)力）與循環(huán)次數(shù)N之間關(guān)系的曲線。 大多數(shù)零件失效在C點(diǎn)右側(cè)區(qū)域,稱高周疲勞區(qū)N>104 高周疲勞區(qū)以N0為界分為兩個區(qū)： 有限壽命區(qū)(CD)： N＜N0，循環(huán)次數(shù)N,對應(yīng)的極限應(yīng)力。 ——條件疲勞極限。 曲線方程為 無限壽命區(qū)：N≥N0時(shí)，曲線為水平直線，對應(yīng)的疲勞極限是一個定值，用 表示。當(dāng)材料受到的應(yīng)力不超過時(shí)，則可以經(jīng)受無限次的應(yīng)力循環(huán)而不疲勞破壞。 即壽命是無限的。 ——疲勞

13、極限（） 因?yàn)? 所以 2、等壽命疲勞曲線（極限應(yīng)力線圖） 定義：循環(huán)次數(shù)一定時(shí)，應(yīng)力幅與平均應(yīng)力間的關(guān)系曲線。 理論疲勞曲線： 經(jīng)過試驗(yàn)得二次曲線如下圖。 即在曲線 （壽命為循環(huán)基數(shù)N0） 在曲線內(nèi)為無限壽命。曲線外為有限壽命。 實(shí)際疲勞曲線： r = -1　對稱循環(huán)應(yīng)力 r=0　脈動循環(huán)應(yīng)力 r=1　靜應(yīng)力 在直線CG，上任何一點(diǎn)均有 A，G，線 —— 疲勞強(qiáng)度線。其上的點(diǎn)表示疲勞極限應(yīng)力 由A,、G,兩點(diǎn)坐標(biāo)可得A，G，線直線方程

14、 其中 （試件受循環(huán)彎曲應(yīng)力時(shí)的材料常數(shù)） 碳鋼 合金鋼 CG，線 —— 屈服強(qiáng)度線。其上的點(diǎn)表示屈服極限 由C點(diǎn)坐標(biāo)和直線斜角可得CG，線方程 §3-2 機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算 一、零件的極限應(yīng)力線圖 引入 Ｋσ—彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù) 則 σ-1—材料對稱循環(huán)彎曲疲勞極限 σ-1e—零件對稱循環(huán)彎曲疲勞極限 將材料的極限應(yīng)力線圖中直線A,D,G,按比例Ｋσ向下移，CG,,部分按靜強(qiáng)度考慮,故不作修正。即得零件的極限應(yīng)力線圖，如下 故各點(diǎn)坐標(biāo)為 ，C點(diǎn)坐標(biāo)不變 采用同樣方法，可得AG直線方

15、程： 直線CG方程為： 彎曲疲勞極限綜合影響系數(shù) —零件的有效應(yīng)力集中系數(shù)。（在正應(yīng)力作用下） —零件的尺寸系數(shù)。（在正應(yīng)力作用下） —零件的表面質(zhì)量系數(shù)。（在正應(yīng)力作用下） —零件的強(qiáng)化系數(shù)。（在正應(yīng)力作用下） 二、單向穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算 所以： 計(jì)算安全系數(shù)及疲勞強(qiáng)度條件為： 　　機(jī)械零件可能發(fā)生的典型的應(yīng)力變化規(guī)律有以下三種： 應(yīng)力比為常數(shù)：r=C 平均應(yīng)力為常數(shù)σm=C 最小應(yīng)力為常數(shù)σmin=C 1、r=C r=C時(shí)，應(yīng)該有

16、 聯(lián)解OM、AG直線方程可得M，坐標(biāo)(、),相加即為M點(diǎn)零件的疲勞極限： 由上式得 如果極限應(yīng)力點(diǎn)為N’，極限應(yīng)力為屈服極限，所以強(qiáng)度條件為： 其它加載方式相同。 2、 聯(lián)解直線MM2’與直線AG方程，求出M2’點(diǎn)橫縱坐標(biāo)值，并相加： 3、 即 為與橫軸夾角450的斜直線，故可過M作斜線LM’，M3’點(diǎn)即為極限應(yīng)力點(diǎn)。 同樣的方法可得: 三、雙向穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算 當(dāng)零件上同時(shí)作用有同相位的穩(wěn)定對稱循環(huán)變應(yīng)力sa 和ta時(shí)，由實(shí)驗(yàn)得出的極限應(yīng)力關(guān)系式為： 式中

17、ta′及sa′為同時(shí)作用的切向及法向應(yīng)力 幅的極限值。 由于是對稱循環(huán)變應(yīng)力，故應(yīng)力幅即為最大應(yīng)力。弧線 AM'B 上任何一個點(diǎn)即代表一對極限應(yīng)力σa′及τa′ 若作用于零件上的應(yīng)力幅sa及ta如圖中M點(diǎn)表示，則由于此工作應(yīng)力點(diǎn)在 極限以內(nèi)，未達(dá)到極限條件，因而是安全的。 §3-4 機(jī)械零件的接觸強(qiáng)度 接觸應(yīng)力：當(dāng)兩零件以點(diǎn)、線相接處時(shí)，其接觸的局部會引起較大的應(yīng)力。這局部的應(yīng)力稱為接觸應(yīng)力。 赫茲公式： 其中: 綜合曲率 4.作業(yè) 3-1、3-2 第3次 2學(xué)時(shí) 單元標(biāo)題： 第五章螺紋聯(lián)接及螺

18、旋傳動5.1螺紋 5.2螺紋連接類型和標(biāo)準(zhǔn)連接件 5.3螺紋連接的預(yù)緊 5.4螺紋連接的防松 課堂類別：理論 教學(xué)目標(biāo)： 通過本次教學(xué)，讓學(xué)生掌握螺紋聯(lián)接類型及防松方法 教學(xué)重難點(diǎn)： 重點(diǎn)：螺紋聯(lián)接類型及防松原理 難點(diǎn)：無 教學(xué)方法與手段： 1.教學(xué)方法：教師講授、案例分析、集體討論、個別回答、師生互動啟發(fā) 2.教學(xué)手段：課件演示、視頻課件 主要教學(xué)內(nèi)容及過程 一、螺紋的形成 二、螺紋的類型 三角形（普通螺紋）、管螺紋——聯(lián)接螺紋（精密傳動） 按牙型 矩形螺紋，梯形螺紋，鋸齒形螺紋——傳動螺紋 三、螺紋的主要參數(shù)（圖4-3） 1）外徑d

19、（大徑）（D） 2）內(nèi)徑（小徑）d1(D1) 3）中徑d2 4）螺距P 5）導(dǎo)程（S） 6）線數(shù)n 7）螺旋升角ψ 8）牙型角α 9）牙型斜角β 螺旋副的自鎖條件為： 螺旋副的傳動效率為： 四、常用螺紋的種類、特點(diǎn)與應(yīng)用比較 螺紋聯(lián)接的類型及螺紋聯(lián)接件 一、螺紋聯(lián)接主要類型 1、螺栓聯(lián)接 2、雙頭螺栓聯(lián)接 3、螺釘聯(lián)接 4、緊定螺釘聯(lián)接 螺紋聯(lián)接件 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松 一、預(yù)緊 螺紋聯(lián)接 松聯(lián)接——在裝配時(shí)不擰緊，只存受外載時(shí)才受到力的作用 緊聯(lián)接——在裝配時(shí)需擰緊

20、，即已預(yù)先受力，預(yù)緊力QP 預(yù)緊目的：保持正常工作。如汽缸螺栓聯(lián)接，有緊密性要求。 ∴ ） 一般K=0.1~0.3 二、防松： 1、防松目的 實(shí)際工作中，外載荷有振動、有變化、材料高溫需變等會造成摩擦力減少，螺紋副中正壓力在某一瞬間消失、摩擦力為零，從而使螺紋聯(lián)接松動，因此，必須進(jìn)行防松。 2、防松原理——消除（或限制）螺紋副之間的相對運(yùn)動，或增大相對運(yùn)動的難度。 3、防松辦法及措施 1）摩擦防松——雙螺母、彈簧墊圈、尼龍墊圈、自鎖螺母等 2）機(jī)械防松：開槽螺母與開口銷，圓螺母與止動墊圈，彈簧墊片，軸用帶翅墊片，止動墊片，串聯(lián)鋼絲等。 3）永久防松：端鉚、沖點(diǎn)（破壞

21、螺紋）、點(diǎn)焊 4）化學(xué)防松——粘合 討論：雙頭螺栓聯(lián)接，旋入端如何防松？ ①利用螺尾旋緊產(chǎn)生橫向擴(kuò)張；②利用過盈配合達(dá)到橫向擴(kuò)張；③利用桿端預(yù)緊，產(chǎn)生軸向預(yù)緊作用 5.課后作業(yè) 5-1、5-2 第4次 2學(xué)時(shí) 單元標(biāo)題： 5.5螺紋組連接的設(shè)計(jì) 課堂類別：理論 教學(xué)目標(biāo)： 通過本次課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握螺栓組連接的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算 教學(xué)重難點(diǎn)： 重點(diǎn)：螺栓受橫向載荷、轉(zhuǎn)矩、傾覆力矩時(shí)的受力（普通螺栓和絞制孔螺栓兩種） 難點(diǎn)：無 教學(xué)方法與

22、手段： 1.教學(xué)方法：教師講授、案例分析、集體討論、個別回答、師生互動啟發(fā) 2.教學(xué)手段：課件演示、視頻課件 主要教學(xué)內(nèi)容及過程 1 螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1) 要設(shè)計(jì)成軸對稱的幾何形狀。 2) 螺栓的布置應(yīng)使螺栓的受力合理 3) 螺栓的布置應(yīng)有合理的間距、邊距 4) 同一組螺栓連接中各螺栓的直徑和材料均應(yīng)相同 5) 避免螺栓承受偏心載荷 2、螺栓組連接的受力分析 螺栓組受力分析的目的：根據(jù)螺栓組連接的結(jié)構(gòu)和受載情況，求出受載最大的螺栓及其受力。受力分析是在作如下假設(shè)條件下進(jìn)行的，即： a. 同組中的各螺栓都受相同的預(yù)緊力 b. 螺栓組的對稱中心與被連接結(jié)合面的形心重

23、合 c. 被連接件為剛體,連接結(jié)合面為剛性平面。 d. 螺栓的變形在彈性范圍內(nèi)。 1）受軸向載荷螺栓組連接 單個螺栓工作載荷為F=P/Z P——軸向外載 Z——螺栓個數(shù) 2）受橫向載荷的螺栓組連接 特點(diǎn)：普通螺栓，鉸制孔用螺栓皆可用，外載垂直于螺栓軸線、防滑 普 通 螺 栓 ——受拉伸作用 鉸制孔螺栓——受橫向載荷剪切、擠壓作用。 單個螺栓所承受的橫向載荷相等 FR=RΣ/Z 3）受橫向扭矩螺栓組連接 （1）圓形接合面：單個螺栓所受橫向載荷 （2）矩形接合面 a)普通螺栓連接 由靜平衡條件

24、 ∴連接件不產(chǎn)生相對滑動的條件為： 則各個螺栓所需的預(yù)緊力為 b)鉸制孔螺栓連接組 由變形協(xié)調(diào)條件可知，各個螺栓的變形量和受力大小與其中心到接合面形心的距離成正比 由假設(shè)——板為剛體不變形，工作后仍保持平面，則剪應(yīng)變與半徑成正比。在材料彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比 由靜平衡條件 4、受翻轉(zhuǎn)力矩螺栓組連接 特點(diǎn)：M在鉛直平面內(nèi)，繞O-O回轉(zhuǎn)，只能用普通螺栓，取板為受力對象，由靜平衡條件 設(shè)單個螺栓工作載荷為Fi 7.作業(yè) 5-3、5-4 第5次

25、 2學(xué)時(shí) 單元標(biāo)題： 5.6螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算 5.7螺紋連接件的材料和許用應(yīng)力 5.8提高螺紋連接強(qiáng)度的措施 課堂類別：理論 教學(xué)目標(biāo)： 通過本次課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握螺栓受軸向載荷的受力分析。 教學(xué)重難點(diǎn)： 重點(diǎn)：緊螺栓強(qiáng)度連接。 難點(diǎn)：緊螺栓強(qiáng)度連接。 教學(xué)方法與手段： 1.教學(xué)方法：教師講授、案例分析、集體討論、個別回答、師生互動啟發(fā) 2.教學(xué)手段：課件演示、視頻課件 主要教學(xué)內(nèi)容及過程 單個螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算 1、失效形式和原因 a）形式：多數(shù)為抗拉疲勞失效，靜態(tài)失效較少，但嚴(yán)重過載拉斷，螺牙剪斷，螺紋壓潰等可出現(xiàn)。

26、 b）失效原因：應(yīng)力集中 應(yīng)力集中促使疲勞裂紋的發(fā)生和發(fā)展過程 2、設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則與思路 受拉螺栓：設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為保證螺栓的疲勞拉伸強(qiáng)度和靜強(qiáng)度 受剪螺栓：設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為保證螺栓的擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度 一、松螺栓聯(lián)接如吊鉤螺栓，工作前不擰緊，無QP，只有工作載荷F起拉伸作用，防斷。 強(qiáng)度條件為： MPa ——驗(yàn)算用 或 （mm） （設(shè)計(jì)用）→定公稱直徑d 式中：d1——螺桿危險(xiǎn)截面直徑（mm） [σ]——許用拉應(yīng)力 N/mm2 (MPa) 二、緊螺栓聯(lián)接——工作前有預(yù)緊力QP 工作前擰緊，在擰緊力矩T作用下： 預(yù)緊力QP→產(chǎn)生拉伸

27、應(yīng)力σ 復(fù)合應(yīng)力狀態(tài) 螺紋摩擦力矩T1→產(chǎn)生剪應(yīng)力τ a) b) 接第四強(qiáng)度理論： ∴強(qiáng)度條件為： 式中：QP——預(yù)緊力（N） T1——螺紋摩擦力矩，起扭剪作用，又稱螺紋扭矩，N.mm 1.3——系數(shù)將外載荷提高30%，以考慮螺紋力矩對螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的影響，這樣把拉扭的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)簡化為純拉伸來處理，大大簡化了計(jì)算手續(xù)。 1、橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接計(jì)算——主要防止被聯(lián)接件錯動 普通螺栓聯(lián)接——防滑 特點(diǎn)：桿孔間有間隙，靠擰緊后正壓力由（QP）產(chǎn)生摩擦力來傳遞外載荷，保證聯(lián)接可靠（不產(chǎn)生相對滑移）的條件為：設(shè)所須的預(yù)緊力為QP

28、 ——工作前后不變，式中：f——接縫面間的摩擦系數(shù)， i——拉縫界面數(shù)目 KS——防滑系數(shù)（可靠性系數(shù)） KS=1.1~1.3 強(qiáng)度條件驗(yàn)算公式：為式： 設(shè)計(jì)公式為： 鉸制孔螺栓聯(lián)接——防滑動 特點(diǎn)：螺桿與孔間緊密配合，無間隙，由光桿直接承受擠壓和剪切來傳遞外載荷R進(jìn)行工作螺栓的剪切強(qiáng)度條件為： MPa 螺栓與孔壁接觸表面的擠壓強(qiáng)度條件為： R——橫向載荷（N）；d0——螺桿或孔的直徑（mm） lmin——被聯(lián)接件中受擠壓孔壁

29、的最小長度（mm）， [τ]——螺栓許用剪應(yīng)力，MPa，（鋼，—安全系數(shù)， ——螺栓或被聯(lián)接件中較弱者的許用擠壓應(yīng)力，MPa 2、軸向載荷緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算 特點(diǎn)：加載前有預(yù)緊力QP、軸向工作載荷F 只適于普通螺栓——防斷，受QP與F聯(lián)合作用，如汽缸蓋螺栓 工作特點(diǎn)：工作前擰緊，有QP；工作后加上工作載荷F 工作前、工作中載荷變化，求工作時(shí)總載荷Q=？ ----殘余預(yù)緊力 強(qiáng)度條件： 驗(yàn)算公式： （MPa） 設(shè)計(jì)公式： （mm）→(公稱直徑) 5.作業(yè) 5-8、5-9

30、 第6次 2學(xué)時(shí) 單元標(biāo)題： 第六章 鍵、花鍵、無鍵連接和銷連接 課堂類別：理論 教學(xué)目標(biāo)： 通過本次課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握平鍵、花鍵聯(lián)接設(shè)計(jì)計(jì)算方法，了解其它聯(lián)接的類型與特點(diǎn) 教學(xué)重難點(diǎn)： 重點(diǎn)：平鍵、花鍵聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算 難點(diǎn)：無 教學(xué)方法與手段： 1.教學(xué)方法：教師講授、案例分析、集體討論、個別回答、師生互動啟發(fā) 2.教學(xué)手段：課件演示、視頻課件 主要教學(xué)內(nèi)容及過程 一、鍵聯(lián)接的類型與構(gòu)造 松鍵聯(lián)接——靠側(cè)面擠壓，圓用方向剪切承載，工作前不打緊 1）平鍵；2）

31、半圓鍵；3）花鍵 平鍵——普通平鍵；導(dǎo)鍵與滑鍵。 普通平鍵：A型、B型、C型 緊鍵聯(lián)接：1）楔鍵聯(lián)接；2）切向鍵聯(lián)接 1、平鍵 普通平鍵——用于靜聯(lián)接—即軸與輪轂間無相對軸向移動， 構(gòu)造：兩側(cè)面為工作面，靠鍵與槽的擠壓和鍵的剪切傳遞扭矩 軸上的槽用盤銑刀或指狀銑刀加工 輪轂槽用拉刀或插刀加工。 3）導(dǎo)向平鍵與滑鍵——用于動聯(lián)接，即軸與輪轂之間有相對軸向移動的聯(lián)接 導(dǎo)向——鍵不動，輪轂軸向移動 動聯(lián)接——鍵隨輪轂移動，滑移距離大時(shí)采用滑鍵 由（軸徑）d 查手冊 b（寬）×h（高）×L（長）→強(qiáng)度驗(yàn)算 2、半圓鍵————用于靜聯(lián)接（松聯(lián)接

32、） 軸槽用與半圓鍵形狀相同的銑刀加工，鍵能在槽中繞幾何中心擺動，鍵的側(cè)面為工作面，工作時(shí)靠其側(cè)面的擠壓來傳遞扭矩。 特點(diǎn)：工藝性好，裝配方便，尤其適用于錐形軸與輪轂的聯(lián)接 缺點(diǎn)：軸槽對軸的強(qiáng)度削弱較大。只適宜輕載聯(lián)接。 3、楔鍵聯(lián)接——緊聯(lián)接 普通楔鍵：上、下面為工作表面，有1：100斜度（側(cè)面有間隙）， 4、切向鍵——兩個斜度為1：100的楔鍵聯(lián)接，上、下兩面為工作面（打入）布置在圓周的切向。 工作原理；靠工作面與軸及輪轂相擠壓來傳遞扭矩。 二、鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核 失效形式： 壓潰（鍵、軸、轂中較弱者——靜聯(lián)接） 磨損（動聯(lián)接） 鍵

33、的剪斷（較少） 1、平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核。 普通平鍵： a) 則其擠壓強(qiáng)度條件為： Mpa ——許用擠壓應(yīng)力 Mpa T——扭矩（Nmm）k——工作高度 k=oh/2 l——工作長度 d——軸徑（mm） b）剪切強(qiáng)度條件： 導(dǎo)向平鍵、滑鍵（動聯(lián)接） Mpa [P]——許用比壓 ——鍵的許用剪應(yīng)力（N/mm2） 花鍵聯(lián)接：花鍵聯(lián)接是由多個鍵齒與鍵槽在軸和輪轂孔的周向均布而成 花鍵齒側(cè)面為工作面——適用于動、靜聯(lián)接 類型、特點(diǎn)和應(yīng)用 1、特點(diǎn)： 2、花鍵類型 ①矩形花鍵 ③漸開線花鍵 ③三角形花鍵 二、花鍵聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算

34、 無鍵聯(lián)接：用非圓剖面的軸與轂孔構(gòu)成的聯(lián)接——稱成型聯(lián)接 型面聯(lián)接 軸和轂孔有柱形的和圓錐形的。 二、脹緊聯(lián)接 銷聯(lián)接 作用：①主要用于零件間位置定位（定位銷必須多于2個）；②傳遞不大的載荷（均有標(biāo)準(zhǔn)）；③安全保護(hù)裝置中作剪斷元件 類型：按用途 定位銷、聯(lián)接銷、安全 作業(yè)： 習(xí)題6-1、6-4、6-5 第7次 2學(xué)時(shí) 單元標(biāo)題： 連接件認(rèn)知 課堂類別：實(shí)訓(xùn) 教學(xué)目標(biāo)： 通過本次課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生認(rèn)知常見聯(lián)接的類型與特點(diǎn)，熟悉螺栓、鍵、銷連接的應(yīng)用 教學(xué)重難點(diǎn)： 重點(diǎn)：聯(lián)接件的合理選用及計(jì)算 難點(diǎn)

35、：無 教學(xué)方法與手段： 1.教學(xué)方法：教師講授、學(xué)生分組實(shí)訓(xùn)、集體討論、個別回答、師生互動啟發(fā) 2.教學(xué)手段：講授、實(shí)訓(xùn)相結(jié)合 主要教學(xué)內(nèi)容及過程 1、 分組：每組學(xué)生20人，共分為三組進(jìn)行。 2、 理論講授：教師分別講解常見的螺栓種類及應(yīng)用，普通鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接等，并帶領(lǐng)學(xué)生觀摩實(shí)物及常見聯(lián)接在汽車上的應(yīng)用。 發(fā)動機(jī)上螺栓連接、汽車變速箱輸入軸及輸出軸上的花鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接 3、 學(xué)生分組實(shí)操： 螺紋：擰緊力矩25N/M 4、 總結(jié)提問階段： 第8次 2學(xué)時(shí) 單元標(biāo)題： 第八章帶傳動 8.1概述

36、 8.2帶傳動工作情況分析 課堂類別：理論 教學(xué)目標(biāo)： 通過本次課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解彈性滑動的概念，，掌握帶傳動受力分析和歐拉公式 教學(xué)重難點(diǎn)： 重點(diǎn)：受力分析 歐拉公式 彈性滑動的概念 難點(diǎn)：掌握帶應(yīng)力分布規(guī)律 教學(xué)方法與手段： 1.教學(xué)方法：教師講授、案例分析、集體討論、個別回答、師生互動啟發(fā) 2.教學(xué)手段：課件演示、視頻課件 主要教學(xué)內(nèi)容及過程 一、帶傳動的工作原理及特點(diǎn) 1、傳動原理——以張緊在至少兩輪上帶作為中間撓性件，靠帶與輪接觸面間產(chǎn)生摩擦力來傳遞運(yùn)動與動力 2、特點(diǎn)： 二、帶傳動的主要類型與應(yīng)用 a.平型帶傳動 b.V帶傳動——三角帶

37、—三角帶傳動 c.多楔帶 d.同步帶傳動 三、V帶及其標(biāo)準(zhǔn)，三帶膠帶構(gòu)造及標(biāo)準(zhǔn) V帶構(gòu)造：簾布芯結(jié)構(gòu)；繩芯結(jié)構(gòu) V型帶標(biāo)準(zhǔn)，三角膠帶規(guī)格、尺寸、使用等要求已有國家標(biāo)準(zhǔn) 按截面尺寸從小到大共有如下類型：Y Z A B C D E 四、帶傳動的工作情況分析 1、帶傳動的受力分析：工作前（預(yù)緊）——兩邊初拉力F0=F0 2）工作時(shí)（傳遞扭矩T）——兩邊拉力變化：①緊力 F0→F1；②松邊F0→F2 僅以主動輪邊帶為對象（隔離體）分析： 根據(jù)平衡條件： ——=傳遞的有效圓周力。 工作中，緊邊伸長，松邊縮短，總長不變，但總帶長不變

38、。這個關(guān)系反應(yīng)在力關(guān)系上即拉力差相等（增量=減量） 即： 由于拉力差即為接觸弧上產(chǎn)生的摩擦力的總和，必與傳遞有效圓周力平衡：（取帶輪為隔離體即得） ∴ Fe——有效圓周力 Ff——摩擦力的總和 又根據(jù)：周向力與功率的關(guān)系 帶傳遞的功率： （KW） Fe——有效圓周力（N） V——帶速（m/s） 由式（6-1）和（6-2）得： 討論：F1與F2與F0和Fe有關(guān)，F(xiàn)e又與P有關(guān)，當(dāng)P↑時(shí)，F(xiàn)e↑，即Ff↑，但對一定的帶傳動其摩擦力Ff有一個極限值Ffmax→由Ffmax決定了帶傳動的傳動能力。 帶傳動的最大有效圓周拉力及

39、其影響 式中：f—摩擦系數(shù)（對V型帶→f→fV代） —包角（rad）一般為主動輪（小輪包角） e—自然對數(shù)的底（e=2.718……） 聯(lián)立 4、臨界圓周力Fec 帶傳動的最大有效圓周力（臨界值（不打滑時(shí)）） ——（推導(dǎo)P0功率時(shí)要用） 5、影響因素分析——①F0： ②與：大接觸弧長，F(xiàn)ec大，傳遞Fec大→傳遞扭矩T越大 ③f： 三角帶fv>f，∴V帶承載能力大。 彈性滑動與打滑 1、彈性滑動——不可避免 分析：主動輪上，帶邊走邊收縮（∵力越來越?。纱藥У?/p>

40、變形逐步下降，帶在開始進(jìn)入輪時(shí)與輪貼緊，而出輪時(shí)則落后于輪，∴帶速落后于輪速。 V1>V——帶相對于輪的相對滑動速度；， 從動輪上，恰恰相反，帶邊走邊伸長，帶連高于輪速。V2

41、上包角?。? ③當(dāng)P↑↑↑ Fe↑↑↑,Fe>Ffc時(shí)，開始全面打滑 彈性滑動與打滑的區(qū)別： 彈性滑動是由于帶是撓性件，摩擦力引發(fā)的拉力差使帶產(chǎn)生彈性變形不同而引起，是帶傳動所固有的，是不可避免的，是正常工作中允許的。 而打滑是過載引起的，是失效形式之一，是正常工作所不允許的。是可以避免也是應(yīng)該避免的。 彈性滑動的影響：影響傳動比i，使i不穩(wěn)定，常發(fā)熱、磨損。 打滑的影響：使帶劇烈磨損，轉(zhuǎn)速急劇下降，不能傳遞T，不能正常工作。 3、 滑差率ε 二、工作應(yīng)力分析 1、 拉應(yīng)力— （Mpa） A——帶的橫截面積 2、離心應(yīng)力— —（N）——離心拉力

42、 離心拉應(yīng)力： （Mpa） 式中：q——單位帶比質(zhì)量（N），g——重力加速度 g=9.8m/s2 V——帶的線速度（m/s） （在整個帶長上相同） 3、彎曲應(yīng)力——，作用在帶輪段 V： （Mpa） D越小，越大；h越大，越大，∴ 帶中應(yīng)力分布情況—— ∵，從緊邊→松邊 ——只在彎曲部分有 ——帶全長存在 ∴在A1點(diǎn)最大應(yīng)力： 位置產(chǎn)生在緊邊與小帶輪相切處 工作時(shí)帶中的應(yīng)力是周期性變化的，隨著位置的不同，應(yīng)力大小在不斷地變化，∴帶容易產(chǎn)生疲勞破壞。 思考：打滑是失效形式之一，不允許的，應(yīng)當(dāng)避免的，但又有過載保護(hù)

43、作用，是否矛盾？（過載保護(hù)作用與打滑是否矛盾？） 第9次 2學(xué)時(shí) 單元標(biāo)題： 8.3普通V帶傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 8.4帶輪設(shè)計(jì) 8.5 V帶傳動的張緊、安裝與維護(hù)課堂類別：理論 教學(xué)目標(biāo)： 通過本次課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握帶傳動設(shè)計(jì)計(jì)算及帶輪的設(shè)計(jì)，熟悉帶傳動的張緊、安裝與維護(hù) 教學(xué)重難點(diǎn)： 重點(diǎn)：帶傳動設(shè)計(jì)計(jì)算 難點(diǎn)：無 教學(xué)方法與手段： 1.教學(xué)方法：教師講授、案例分析、集體討論、個別回答、師生互動啟發(fā) 2.教學(xué)手段：課件演示、視頻課件 主要教學(xué)內(nèi)容及過程 一、失效形式與設(shè)計(jì)計(jì)算 失效

44、形式（主要） 1）打滑；2）帶的疲勞破壞 2、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：保證帶在不打滑的前提下，具有足夠的疲勞強(qiáng)度和壽命 二）、單根三角膠帶的功率—P0 不打滑條件：——臨界摩擦狀態(tài)（靜不動下） 由疲勞強(qiáng)度條件： ——與傳遞功率有關(guān)（即與打滑有關(guān)）——許用拉應(yīng)力 ∵傳遞極限圓周力： 又 ∴傳遞的臨界功率： 單根三角帶在不打滑的前提下所能傳遞的功率為： （KW） 式中：P0——單根帶帶傳遞的臨界功率（KW） V——帶速（m/s） Fec——臨界圓周力（N）

45、 ——一定條件下（材料）由疲勞強(qiáng)度決定的許用拉應(yīng)力 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及內(nèi)容 已知：P，n1，n2或i傳動布置要求（中心距a）工作條件 要求是： 帶：型號，把數(shù)，長度 輪：Dmin，結(jié)構(gòu)，尺寸 中心距（a） 軸壓力Q等 設(shè)計(jì)步驟與方法（步—主要參數(shù)的選擇方法） ①確定計(jì)算功率Pca ： KA—工況系數(shù)， ②選擇帶型號：Pca，n1 ③定帶輪直徑（驗(yàn)算帶速V） a) 由表定小輪直徑D1min（與帶的型號有關(guān)）（計(jì)算直徑） 或圓整（也可不圓整）， b) 驗(yàn)算帶速V 要求：，最佳帶速V=20~25m/s 如V太小，由P=F

46、V可知，傳遞同樣功率

47、緊輪∴一般i=3~5（V帶） 6）計(jì)算帶的根數(shù)Z <10 ——包角系數(shù)；KL——長度系數(shù) 考慮帶的長度不同的影響因素。 K——材質(zhì)系數(shù)： ——單根膠帶考慮傳動比i影響的功率增量 7）確定帶的初拉力F0（單根帶） （N） 8）求帶作用于軸的壓力Q 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及帶的張緊與維護(hù) 1）實(shí)心式 D≤（2.5~3）d 2) 膠板式 D≤300mm 3）孔板式 D≤300(D1-D1≥100mm時(shí)) 4）輪輻式 D>300 課后作業(yè)：8-2、8-3

48、 第10次 2學(xué)時(shí) 單元標(biāo)題： 第九章 鏈傳動 課堂類別：理論 教學(xué)目標(biāo)： 通過本次課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解套筒滾子鏈結(jié)構(gòu)、掌握鏈運(yùn)動的不均勻性 教學(xué)重難點(diǎn)： 重點(diǎn)：鏈運(yùn)動不均勻性和動載荷 難點(diǎn)：掌握鏈傳動的受力分析 教學(xué)方法與手段： 1.教學(xué)方法：教師講授、案例分析、集體討論、個別回答、師生互動啟發(fā) 2.教學(xué)手段：課件演示、視頻課件 主要教學(xué)內(nèi)容及過程 一、鏈傳動工作原理與特點(diǎn) 1、工作原理：兩輪間以鏈條為中間撓性元件的嚙合來傳遞動力和運(yùn)動。 2、組成；主

49、、從動鏈輪、鏈條和張緊裝置等。 3、特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：①平均速比im準(zhǔn)確，無滑動；②結(jié)構(gòu)緊湊，軸上壓力Q??；③傳動效率高η=98%；④承載能力高P=100KW；⑤可傳遞遠(yuǎn)距離傳動amax=8mm；⑥成本低。 缺點(diǎn)：①瞬時(shí)傳動比不恒定i；②傳動不平衡；③傳動時(shí)有噪音、沖擊；④對安裝粗度要求較高。 4、應(yīng)用：適于兩軸相距較遠(yuǎn)，工作條件惡劣等，如農(nóng)業(yè)機(jī)械。中低速傳動：i≤8(I=2~4)，P≤100KW，V≤12-15m/s。 二、鏈傳動的主要類型 套筒鏈；（套筒）滾子鏈—屬標(biāo)準(zhǔn)件選用、合理確定鏈輪與鏈條尺寸 套筒滾子鏈（結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)） 鏈接頭型式： 鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)（常用）——內(nèi)鏈板與外鏈

50、板相接——彈性鎖片（稱彈簧卡）或大節(jié)距（稱開口銷）——受力較好 鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)——用過渡鏈節(jié)固聯(lián)，受力不利，盡量不用。 套筒滾子鏈鏈輪齒形及特點(diǎn) 端面齒形——是三圓弧一直線，弧、、和一直線 優(yōu)點(diǎn)：接觸應(yīng)力小、沖擊小、磨損少，不易跳齒與脫鏈 軸面齒形：兩側(cè)呈圓弧狀，以利鏈節(jié)的進(jìn)入和退出嚙合 加工方法：標(biāo)準(zhǔn)刀具加工，一般為成型銑刀（只要P相同，Z不同的所有鏈輪均能加工） 三、鏈輪的主要參數(shù) 1、鏈輪的主要參數(shù)， 節(jié)距P，齒數(shù)Z，分度圓直徑（公稱直徑） 鏈輪的材料 要求：1）強(qiáng)度；2）耐磨；3）耐沖擊（在沖擊載荷時(shí)） 具體有普通碳素鋼，優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金鋼， 2、鏈傳動的幾何計(jì)

51、算 1）、鏈節(jié)數(shù)LP（節(jié)線長度） 2）、中心距a 四、鏈傳動的運(yùn)動特性 鏈傳動與撓在正多邊形輪子上的帶傳動極其相似 正多邊形邊數(shù)~（Z）（齒數(shù)） 正多邊形邊長~（P）（節(jié)距） 當(dāng)鏈輪轉(zhuǎn)過一周，鏈移動距離——ZP 當(dāng)鏈輪轉(zhuǎn)速為n1、n2時(shí) （m/s）——平均速度 平均傳動比 瞬時(shí)傳動比： ∴即使W1恒定，而W2隨（）而變化，∴it不恒定。 只有當(dāng)Z1=Z2（d1=d2）,,a（中心距）為P的整數(shù)倍時(shí)，，因?yàn)榇饲闆r下、變化處處相同。 結(jié)論：鏈節(jié)

52、在運(yùn)動中，作忽上忽下、忽快忽慢的速度變化。這就造成鏈運(yùn)動速度的不均勻，不恒定作有規(guī)律的周期性的波動。 動載沖擊——鏈傳動的動載荷 結(jié)論：鏈輪轉(zhuǎn)速（n1）越高，節(jié)距（力）越大，（即齒數(shù)Z1越少），動載沖擊越嚴(yán)重，噪音越大。 當(dāng)V一定，Z1多，P小，是非常有利的。 當(dāng)P、Z一定，則必須限制n，（nL—極限轉(zhuǎn)速（表8-8）、nK—推薦用最高轉(zhuǎn)速r/min），可降低沖擊能量： 還應(yīng)注意：鏈節(jié)與輪相對速度也引起沖擊。 鏈傳動的受力分析 不計(jì)動載荷，鏈傳動中主要作用力有： 1、 工作拉力Fe——作用于主動邊 2、離心拉力：Fe=q、V2 3、垂度拉力

53、： （N） Kf——垂度系數(shù)圖 F——下垂度 ——兩輪中心線與水平面的夾角 4、緊邊拉力 F1=Fe+Fc+Ff 從動力拉力 F2=Fc+Ff 5、作用于軸上載荷Q——為主從動邊拉力之和，略去離心拉力（對軸壓力沒有影響） Q=Fe+2Ff f——影響較小 一般取Q≈1.2Fe 一、失效形式 1）各元件的疲勞破壞（主要指鏈板、銷軸、套筒、滾子）——正常潤滑及速度主要失效形式 2）鏈節(jié)磨損后伸長（主要是銷軸鉸鏈磨損），造成脫鏈，跳齒 3）沖擊破壞（反復(fù)起制動、反轉(zhuǎn)或受重多沖擊載荷時(shí)，動載荷大，經(jīng)多次沖擊、銷軸、滾子

54、、套筒最終產(chǎn)生沖擊斷裂，總循環(huán)次數(shù)N=104） 4）膠合（重載高速）（破壞——驗(yàn)算nL）——極限轉(zhuǎn)速 5）輪齒過度磨損 6）過載拉斷——塑性變形（當(dāng)?shù)退僦剌dV<0.6m/s，按靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)） 二、鏈傳動的承載能力 極限功率曲線， ——設(shè)計(jì)時(shí)實(shí)際使用的功率曲線； 其實(shí)驗(yàn)條件：單列，水平布置，載荷平穩(wěn)，Z1=19，i=3 t=100P, th=15000h ΔP/P≤3% (節(jié)距長度增量≤3%)額定單功率（單根）P0 當(dāng)設(shè)計(jì)的Z、i、th、a等不同時(shí)應(yīng)對P0進(jìn)行修正。取一系列修正系數(shù)： 鏈傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 已知：P，載荷性質(zhì)，工作條件，n1，n2 求Z1、Z2P，

55、列數(shù)，a，潤滑方式 一、鏈傳動的主要參數(shù)選擇及步驟 1、鏈的節(jié)距和排數(shù) 1）計(jì)算功率 Pca=KA.P(KW) 2）要求單排鏈傳遞功率 KZ——小鏈輪齒數(shù)系數(shù) KP——多排鏈系數(shù)， KL——鏈長系數(shù)： 3）選型：由P0、n1P 定鏈型號A 4）討論：當(dāng)P↑，結(jié)構(gòu)尺寸↑，如n一定，承載力↑，但運(yùn)動不平穩(wěn)性，動載、噪音也嚴(yán)重。 結(jié)論；因此，在滿足一定功率條件下，P越小越好，高速鏈尤其如此。如再考慮經(jīng)濟(jì)性時(shí)： 當(dāng)功率大（CP），V高時(shí)，選節(jié)距（P）小，用多排鏈 當(dāng)a小，i大時(shí)選節(jié)距（P）小，用多排鏈 當(dāng)a大，i小時(shí)選節(jié)距（P）大，用單列鏈 2、鏈

56、輪齒數(shù)Z1、Z2及i Z1不能過少，Z1應(yīng)為奇數(shù)！ Z2不能過大！Z過多容易脫鏈 結(jié)論：齒數(shù)過多，過少均不好，必須限制齒數(shù)，兩面限制： Z1應(yīng)為奇數(shù)，但未設(shè)計(jì)V未知，難選，一般選假設(shè)V設(shè)計(jì)后再校核。 不能過多， 傳動比i 1~2 3~4 5~6 >6 齒數(shù)Z1 31~27 25~23 21~17 17 3、鏈節(jié)數(shù)與中心距——LP，a 通常以節(jié)距倍數(shù)來表示鏈長LP 1）初選a0 ∵a過小時(shí)則過?。ò牵﹨⒓訃Ш淆X數(shù)少，總的LP也少，在一定的V下，鏈節(jié)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)增加，壽命下降，但a過大，除不緊湊外，且使鏈松邊顫動。 一般推薦

57、：初選a0=(30~50P)，amax=80P 2）算LP（鏈節(jié)數(shù)） 圓整為整數(shù)（最好為偶數(shù)） 3）求中心距a'（實(shí)際） 4、軸上壓力——Q Q≈1.2Fe 工作壓力 （N） 課后作業(yè)：9-1、9-3 第11次 2學(xué)時(shí) 單元標(biāo)題： 第十章齒輪傳動10.1概述 10.2齒輪傳動的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 10.3齒輪的材料及選擇原則10.4齒輪傳動的計(jì)算載荷 課堂類別：理論 教學(xué)目標(biāo)： 通過本次課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握主要失效形式，熱處理方法，掌握齒輪的

58、計(jì)算載荷，掌握直齒輪力分析的方法 教學(xué)重難點(diǎn)： 重點(diǎn)：齒輪受力分析 難點(diǎn)：掌握應(yīng)力分布規(guī)律 教學(xué)方法與手段： 1.教學(xué)方法：教師講授、案例分析、集體討論、個別回答、師生互動啟發(fā) 2.教學(xué)手段：課件演示、視頻課件 主要教學(xué)內(nèi)容及過程 一、失效形式 1、輪齒折斷：彎曲疲勞折斷——閉式硬齒面齒輪傳動最主要的失效形式 過載折斷——載荷過大或脆性材料 提高輪齒抗折斷能力的措施： 減小齒根應(yīng)力集中、改善熱處理、齒根部分進(jìn)行表面強(qiáng)化處理 2、齒面疲勞點(diǎn)蝕——閉式軟齒面齒輪傳動的主要失效形式 位置：節(jié)線附近 原因：1）單齒對嚙合接觸應(yīng)力較大； 2）節(jié)線處相對滑動速度較低，不

59、易形成潤滑油膜； 3）另外油起到一個媒介作用，潤滑油滲入到微裂紋中，在較大接觸應(yīng)力擠壓下使裂紋擴(kuò)展直至表面金屬剝落。 防止措施：1）提高齒面硬度； 2）降低表面粗糙度； 3）采用角度變位（增加綜合曲率半徑）； 4）選用較高粘度的潤滑油； 3、齒面磨損——開式齒輪的主要失效形式 類型——齒面磨粒磨損， 防止措施： 1）提高齒面硬度； 2）降低表面粗糙度； 3）潤滑油定期清潔和更換； 4）變開式為閉式。 4、齒面膠合——高速重載傳動的主要失效形式——熱膠合， 原因：高速、重載→壓力大，滑動速度高→摩擦熱大→高溫→嚙合齒面粘結(jié)（冷焊結(jié)點(diǎn)）→結(jié)點(diǎn)部位材料被剪切→沿相對滑動方

60、向齒面材料被撕裂。 防止措施：1）采用抗膠合能力強(qiáng)的潤滑油η↑（加極壓添加劑）； 2）采用角度變位齒輪傳動 3）提高齒面硬度； 4）配對齒輪有適當(dāng)?shù)挠捕炔? 5）改善潤滑與散熱條件。 5、齒面塑性變形——低速重載軟齒輪傳動的主要失效形式 材料塑性流動方向與齒面受摩擦力方向一致， 防止措施：1）提高齒面硬度； 2）采用高粘度的潤滑油或加極壓添加劑。 二、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 主要失效形式 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 閉式軟齒面齒輪傳動 齒面接觸疲勞強(qiáng)度準(zhǔn)則 閉式硬齒面齒輪傳動 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度準(zhǔn)則 開式齒輪傳動 采用齒根彎曲疲勞強(qiáng)度

61、準(zhǔn)則，并通過增大m和降低 來考慮磨損的影響。 三、計(jì)算載荷；Fnc=KFn Fn——名義載荷 載荷系數(shù)：K= 、、、 ——工作情況系數(shù) ——初載荷系數(shù) ——齒向載荷分布系數(shù) ——齒間載荷分配系數(shù) 1、工作情況系數(shù)KA 考慮了齒輪嚙合時(shí)，外部因素引起的附加動載荷對傳動的影響， 它與原動機(jī)與工作機(jī)的類型與特性，聯(lián)軸器類型等有關(guān) 2、動載荷系數(shù)KV——考慮齒輪制造誤差和裝配誤差及彈性變形等內(nèi)部因素引起的附加動載荷的影響 主要影響因素： 1）齒輪的制造精度Pb1≠Pb2 2）圓周速度V，圖9-9 降低KV措施： 1）提高齒輪制造

62、安裝精度； 2）減小V（減小齒輪直徑d）； 3）齒頂修緣 注意：修緣要適當(dāng)，過大則重合度下降過大。 3、齒向載荷分布系數(shù)——考慮軸的彎曲、扭轉(zhuǎn)變形、軸承、支座彈性變形及制造和裝配誤差而引起的沿齒寬方向載荷分布不均勻的影響。 影響因素： 1）支承情況：對稱布置，好；非對稱布置↓；懸臂布置，差。 2）齒輪寬度b b↑ ↑。 3）齒面硬度，硬度越高，趙易偏載，齒面較軟時(shí)有變形退讓。 4）制造、安裝精度——精度越高，越小。 減小措施： 1）提高制造安裝精度； 2）提高支承剛度，盡量避免懸臂布置； 3）采用鼓形齒（ 4、齒間載荷分配系數(shù)——考慮同時(shí)有多對齒嚙合時(shí)各對輪齒間

63、載荷分配不均勻的系數(shù)。 影響因素：嚙合剛度，基圓齒距誤差（Pb），修緣量，跑合程度等。 課后作業(yè)： 10-1、10-2、10-4、10-5 第12次 2學(xué)時(shí) 單元標(biāo)題： 10.5直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算10.6齒輪傳動的精度、設(shè)計(jì)參數(shù)和許用應(yīng)力 課堂類別：理論 教學(xué)目標(biāo)： 通過本次課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握直齒圓柱齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算方法 以及主要參數(shù)的選擇方法 教學(xué)重難點(diǎn)： 重點(diǎn)：1齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 2計(jì)算的主要參數(shù)的選擇方法 難點(diǎn)：強(qiáng)度計(jì)算 教學(xué)方法與手段： 1.教學(xué)方法：教

64、師講授、案例分析、集體討論、個別回答、師生互動啟發(fā) 2.教學(xué)手段：課件演示、視頻課件 主要教學(xué)內(nèi)容及過程 一、輪齒的受力分析 忽略摩擦力，法向力Fn沿嚙合線作用于節(jié)點(diǎn)處（將分布力簡化為集中力）Fn與過節(jié)點(diǎn)P的圓周切向成角度。Fn可分解為Ft和Fr 1、力的大小 圓周力 Ft=2π/d1 Ft1=-Ft2 徑向力 Fr=Ft/tgα Fr1=-Fr2 大小相等，方向相反 法向力 Fn=Ft/cosα Fn1=-Fn2 T1——小齒輪上傳遞的扭矩（N.mm） d1——小齒輪上的直徑（mm）, α=20° 2、力的方向 Ft——“主反從同”，F(xiàn)

65、r——指向軸線—外齒輪 背向軸線—內(nèi)齒輪 二 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算——防止疲勞點(diǎn)蝕 要求齒面的最大接觸應(yīng)力不超過接觸疲勞極限應(yīng)力 計(jì)算依據(jù)：赫其公式（彈性力學(xué)） 即齒面最大接觸應(yīng)力 L——接觸線長度 令，——嚙合點(diǎn)齒廓綜合曲率半徑：+—外嚙合；-—內(nèi)嚙合。 ——彈性影響系數(shù)與配對齒輪材料有關(guān)， ∴ 強(qiáng)度條件 ， Mpa 實(shí)際上節(jié)點(diǎn)處接觸應(yīng)力也較大，而點(diǎn)蝕又往往是從靠近節(jié)線附近（齒根部位）首先產(chǎn)生。所以：實(shí)際計(jì)算點(diǎn)——節(jié)點(diǎn)（單齒對）在節(jié)點(diǎn)P處 ： ， ∴ ∵ （齒數(shù)比） ∴ ∴

66、 實(shí)際接觸線長度（考慮b與） ——重合度系數(shù) 將、L及代入式得 令——節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 則得接觸疲勞強(qiáng)度的校核公式： Mpa 引入齒寬系數(shù)， 則得設(shè)計(jì)公式： （mm） 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算——防止彎曲疲勞折斷 計(jì)算假設(shè)：1）單齒對嚙合； 2）載荷作用于齒頂； 3）計(jì)算模型為懸臂梁； 4）用重合度系數(shù)考慮齒頂嚙合時(shí)非單齒對嚙合影響； →彎曲拉應(yīng)力；——產(chǎn)生壓應(yīng)力 如圖，齒根危險(xiǎn)截面的彎曲應(yīng)力是為： 計(jì)入載荷系數(shù)K，代入上式 ——YFa ∴ YFa——齒形系數(shù)，只與齒形有關(guān)，即與，C*，Z1，X，有關(guān)，當(dāng)，C*一定時(shí)，只與Z1，X，有關(guān)，而與m無關(guān)。 另計(jì)入：應(yīng)力修正系數(shù)YSa——考慮齒根圓角引起的應(yīng)力集中和其它應(yīng)力的影響 重合度系數(shù)Yε——考慮非單齒對嚙合的影響 ∴彎曲疲勞強(qiáng)度的校核公式： Mpa 令——齒寬系數(shù)（設(shè)計(jì)時(shí)選定），將和，代入上式得 校核公式： Mpa 設(shè)計(jì)公式： （mm）取標(biāo)準(zhǔn)值 齒輪傳動強(qiáng)度計(jì)算說明： 1、彎曲強(qiáng)度計(jì)算，要