机械设计基础第7章PPT课件
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机械设计基础第七章齿轮传动
§7-7 直齿圆锥齿轮传动的强度计
算 方向： Ft——主反从同
Fr——指向各自的轴线
一、直F齿a—圆—锥指齿向轮大传端 动的受力分析
Fr1 Fa2
Fa1 Fr 2
Ft1=-Ft2
二、强度计算
1、齿面接触强度的计算 2、齿根弯曲强度的计算
P120
§7-8 蜗杆传动强度计算
一、蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料
2T1 d1
Fa2
பைடு நூலகம்Ft 2
2T2 d2
Fa1
Fr1 Fr2 Ft2tg
力的方向和蜗轮转向的判别
蜗轮转向的判别 ： Fa1的反向即为蜗轮的角速度w2方向
圆周力
Ft——主反从 同
径向力
Fr——指向各自 的轴线
轴向力 Fa1——蜗杆左右
手螺旋定则
三、蜗杆传动强度计算
1、蜗轮齿面接触强度的计算 2、蜗轮齿根弯曲强度的计算
（2）铸钢 用于尺寸较大齿轮，需正火和退火以消除 铸造应力。 强度稍低 。
2、铸铁 脆、机械强度，抗冲击和耐磨性较差， 但抗胶合和点蚀能力较强，用于工作平 稳、低速和小功率场合。
常用铸铁：灰铸铁；球墨铸铁（有较好
的机械性能和耐磨性 ）
3、非金属材料——工程塑料（ABS、尼 龙）、夹布胶木
适于高速、轻载和精度不高的传动中， 特点是噪音较低，无需润滑；
四、蜗杆传动热平衡计算
1、原因 效率低，发热大，温升高，润滑油粘度 下降润滑油在齿面间被稀释，加剧磨损 和胶合。
2、冷却措施 加散热片以增大散热面积；风扇；
冷却水管；循环油冷却
§7-9 齿轮、蜗杆和蜗轮的构造 一、结构
1、齿轮轴 2、实体式 3、辐板式(孔板式) 4、轮辐式 5、镶圈齿轮
机械设计基础第7章 轮系
§7-3 周转轮系传动比计算 16
a,b齿轮选择原则
1. 2.
3.
4.
已知转速的齿轮 固定的齿轮（n=0） 需要求该齿轮转速的齿轮 轮系之间有关联的齿轮（复合轮系） a,b,H轴线平行（周转轮系）
17
例题 在图所示的差动轮系中，已知各轮的齿数为：z1 =30，z2 =25， z2’=20， z3=75。齿轮1的转速为210r/min(蓝箭头向上)，齿轮3的转速为 54r/min(蓝箭头向下)，求系杆转速 的大小和方向。 解：将系杆视为固定，画出转化轮系中各轮的转向，如图中红 线箭头所示(红线箭头不是齿轮真实转向，只表示假想的转 化轮系中的齿轮转向，二者不可混淆)。因1、3两轮红线箭 头相反，因此 应取符号“-”，根据公式得：
§7-3 周转轮系传动比计算 19
§7-4 复合轮系传动比计算
除了前面介绍的定轴轮系和周转轮系 以外，机械中还经常用到复合轮系。复合轮系常以两 种方式构成： ① 将定轴轮系与基本周转轮系组合； ② 由几个基本周转轮系经串联或并联而成。 由于整个复合轮系不可能转化成为一个 定轴轮系，所以不能只用一个公式来求解。计算复合 轮系时，首先必须将各个基本周转轮系和定轴轮系区 分开来，然后分别列出计算这些轮系的方程式，最后 联立解出所要求的传动比。 正确区分各个轮系的关键在于找出各个基本周转 轮系。找基本周转轮系的一般方法是：先找出行星轮， 即找出那些几何轴线绕另一齿轮的几何轴线转动的齿 轮；支持行星轮运动的那个构件就是行星架；几何轴 线与行星架的回转轴线相重合，且直接与行星轮相啮 合的定轴齿轮就是中心轮。这组行星轮、行星架、中 心轮构成一个基本周转轮系。
根据题意，齿轮1、3的转向相反，若假设n1为正，则应 将n3以负值带入上式，
解得nH =10r/min。因nH 为正号，可知nH 的转向和n1 相同。 在已知n1、nH或n3、nH的情况下，利用公式还可容易地算 出行星齿轮2的转速 。
a,b齿轮选择原则
1. 2.
3.
4.
已知转速的齿轮 固定的齿轮（n=0） 需要求该齿轮转速的齿轮 轮系之间有关联的齿轮（复合轮系） a,b,H轴线平行（周转轮系）
17
例题 在图所示的差动轮系中，已知各轮的齿数为：z1 =30，z2 =25， z2’=20， z3=75。齿轮1的转速为210r/min(蓝箭头向上)，齿轮3的转速为 54r/min(蓝箭头向下)，求系杆转速 的大小和方向。 解：将系杆视为固定，画出转化轮系中各轮的转向，如图中红 线箭头所示(红线箭头不是齿轮真实转向，只表示假想的转 化轮系中的齿轮转向，二者不可混淆)。因1、3两轮红线箭 头相反，因此 应取符号“-”，根据公式得：
§7-3 周转轮系传动比计算 19
§7-4 复合轮系传动比计算
除了前面介绍的定轴轮系和周转轮系 以外，机械中还经常用到复合轮系。复合轮系常以两 种方式构成： ① 将定轴轮系与基本周转轮系组合； ② 由几个基本周转轮系经串联或并联而成。 由于整个复合轮系不可能转化成为一个 定轴轮系，所以不能只用一个公式来求解。计算复合 轮系时，首先必须将各个基本周转轮系和定轴轮系区 分开来，然后分别列出计算这些轮系的方程式，最后 联立解出所要求的传动比。 正确区分各个轮系的关键在于找出各个基本周转 轮系。找基本周转轮系的一般方法是：先找出行星轮， 即找出那些几何轴线绕另一齿轮的几何轴线转动的齿 轮；支持行星轮运动的那个构件就是行星架；几何轴 线与行星架的回转轴线相重合，且直接与行星轮相啮 合的定轴齿轮就是中心轮。这组行星轮、行星架、中 心轮构成一个基本周转轮系。
根据题意，齿轮1、3的转向相反，若假设n1为正，则应 将n3以负值带入上式，
解得nH =10r/min。因nH 为正号，可知nH 的转向和n1 相同。 在已知n1、nH或n3、nH的情况下，利用公式还可容易地算 出行星齿轮2的转速 。
《机械设计基础》课件第7章
2. 带传动的特点
摩擦型带传动主要特点如下：
(1) 传动带具有弹性和挠性， 可吸收振动并缓和冲击， 从 而使传动平稳、噪声小。
(2) 当过载时，传动带与带轮间可发生相对滑动而不损伤其 他零件，起过载保护作用。
(3) 适合于主、 从动轴间中心距较大的传动。
(4) 由于有弹性滑动存在， 故不能保证准确的传动比， 传 动效率较低。
由于滑动率随所传递载荷的大小而变化，不是一个定值，故带
传动的传动比亦不能保持准确值。带传动正常工作时，其滑动
率ε≈1％～2％，在一般情况下可以不予考虑。
7.3.4 打滑现象
带传动是靠摩擦工作的，在初拉力F0一定时，当传递的有 效圆周力F超过带与轮面间的极限摩擦力时，带就会在带轮轮 面上发生明显的全面滑动， 这种现象称为打滑。当传动出现 打滑现象时，虽然主动带轮仍在继续转动，但从动带轮及传动 带有较大的速度损失，使带传动处于不稳定状态，甚至完全不 动。由于大带轮上的包角大于小带轮的包角，由式（7-7）可 知，打滑总是在小带轮上首先开始的。打滑是一种有害现象， 它将使传动失效并加剧带的磨损。因此，在正常工作时，应避 免打滑现象。
拉力的减量， 即
F1 F0 F0 F2 F1 F2 2F0
(7-5)
当带与带轮的摩擦处于即将打滑而尚未打滑的临界状态时，
F1与F2的关系可用著名的欧拉公式表示，即
F1 F2e f
(7-6)
式中：α ——带轮上的包角（图7-5(b)），rad
f——为带与带轮之间的摩擦系数（对V带传动用当量摩擦系 数fV）。
有效圆周力F(N)、带速v(m/s)和带传递功率P(kW)之间的
关系为
P Fv
(7-4)
1000
机械设计基础第7章PPT
传动
7.2.2 螺纹的自锁
F = Q tan（ + ）
λ≤ρ
F = Qtan（ - ）
7.2.3螺旋副的效率
W2 tg W1 tg( )
8
7.3.1螺纹联接的类型
第7章 螺纹联接与螺旋
传动
7.3螺纹联接的类型、拧紧和防松
表7-2 螺纹联接的基本类型、特点 和应用
9
7.3螺纹联接的类型、拧紧和防松
第7章 螺纹联接与螺旋
传动
挤压强度 和抗剪强度
计算
FS
md
2 0
/
4
≤
p
FS
d 0
≤
p
13
7.5 螺栓组联接的结构设计
=
1．螺栓（钉）孔的布置
2．各螺栓受力均匀
第7章
螺纹联接与螺旋 3．便于分度和画线
传动
4．避免承受偏心载荷
5．螺栓排列应有合理的钉距、边距
6．螺栓规格的选择
14
7.6 螺旋传动
(7) 螺纹升角 在的(8)中夹牙径角型圆。角柱即上在，轴螺向旋剖线面切内线ar螺与ct纹g垂牙直dL2型于两螺a侧r纹ct边g轴的n线dP夹2的角平面间
（9）接触高度h 内、外螺纹旋合后的接触面的径向高度。
7
7.2 螺旋副的受力分析、自锁和效率
7.2.1 螺旋副的受力 分析
第7章 螺纹联接与螺旋
7.6.1 螺旋传动机构的组成和类型
第7章 螺纹联接与螺旋
传动
螺旋传动 机构的组 成和类型
(1)传力螺旋 (2)传导螺旋
(3)调整螺旋
15
7.6 螺旋传动
7.6.2螺旋传动的设计计算
第7章 螺纹联接与螺旋
7.2.2 螺纹的自锁
F = Q tan（ + ）
λ≤ρ
F = Qtan（ - ）
7.2.3螺旋副的效率
W2 tg W1 tg( )
8
7.3.1螺纹联接的类型
第7章 螺纹联接与螺旋
传动
7.3螺纹联接的类型、拧紧和防松
表7-2 螺纹联接的基本类型、特点 和应用
9
7.3螺纹联接的类型、拧紧和防松
第7章 螺纹联接与螺旋
传动
挤压强度 和抗剪强度
计算
FS
md
2 0
/
4
≤
p
FS
d 0
≤
p
13
7.5 螺栓组联接的结构设计
=
1．螺栓（钉）孔的布置
2．各螺栓受力均匀
第7章
螺纹联接与螺旋 3．便于分度和画线
传动
4．避免承受偏心载荷
5．螺栓排列应有合理的钉距、边距
6．螺栓规格的选择
14
7.6 螺旋传动
(7) 螺纹升角 在的(8)中夹牙径角型圆。角柱即上在，轴螺向旋剖线面切内线ar螺与ct纹g垂牙直dL2型于两螺a侧r纹ct边g轴的n线dP夹2的角平面间
（9）接触高度h 内、外螺纹旋合后的接触面的径向高度。
7
7.2 螺旋副的受力分析、自锁和效率
7.2.1 螺旋副的受力 分析
第7章 螺纹联接与螺旋
7.6.1 螺旋传动机构的组成和类型
第7章 螺纹联接与螺旋
传动
螺旋传动 机构的组 成和类型
(1)传力螺旋 (2)传导螺旋
(3)调整螺旋
15
7.6 螺旋传动
7.6.2螺旋传动的设计计算
第7章 螺纹联接与螺旋
机械设计基础第7章回转体的平衡
到平衡，以消除附加动压力，尽可能减轻有害的机械振动。 所采取的措施就是回转体的平衡。
§7-2 回转体的平衡计算
一、静平衡和静不平衡
对于轴向尺寸很小的回转体， 其宽径比(B/D)小于0.2，例如 齿轮、盘形凸轮、带轮、链轮 及叶轮等，其质量的分布可以 近似地认为在同一回转面内。
这种回转体的不平衡是因为其质心位置不在回转轴线上，且 其不平衡现象在回转体的轴水平搁置时就能显示出来，故称 为静不平衡。
若使Fb’与Fb”完全代替F，必须满足：
Fb 'Fb" Fb Fb 'l Fb"l
Fb 'Fb" Fb Fb 'l Fb"l
又： l l l
则：
Fb
'
l l
Fb
Fb "
l l
Fb
mb rb
l l
mb rb
mbrb
l l
mb rb
体可以在任何位置保持静止，而不会自行转动，因此这种 平衡称为静平衡(单面平衡)。 综上所述，静平衡的条件是：分布于该回转体上各个质量 的离心力(或质径积)的向量和等于零，即回转体的质心与 回转轴线重合。
通常尽可能将rb的值选大些，以便使mb小些。
有些结构在所需平衡的回转面上不能安装平衡质量， 可选另两个回转面分别安装平衡质量使回转体达到平衡。
如图所示的转子中，设不平衡
质量m1、m2分布于相距l的两个 回转面内，且m1=m2 ，rl=-r2。
该回转体的质心虽落在回转轴
上，而且m1 rl+ m2r2 = 0，满足
静平衡条件。
但因m1和m2不在同一回转面内，当 回转体转动时，在包含m1、m2 和
§7-2 回转体的平衡计算
一、静平衡和静不平衡
对于轴向尺寸很小的回转体， 其宽径比(B/D)小于0.2，例如 齿轮、盘形凸轮、带轮、链轮 及叶轮等，其质量的分布可以 近似地认为在同一回转面内。
这种回转体的不平衡是因为其质心位置不在回转轴线上，且 其不平衡现象在回转体的轴水平搁置时就能显示出来，故称 为静不平衡。
若使Fb’与Fb”完全代替F，必须满足：
Fb 'Fb" Fb Fb 'l Fb"l
Fb 'Fb" Fb Fb 'l Fb"l
又： l l l
则：
Fb
'
l l
Fb
Fb "
l l
Fb
mb rb
l l
mb rb
mbrb
l l
mb rb
体可以在任何位置保持静止，而不会自行转动，因此这种 平衡称为静平衡(单面平衡)。 综上所述，静平衡的条件是：分布于该回转体上各个质量 的离心力(或质径积)的向量和等于零，即回转体的质心与 回转轴线重合。
通常尽可能将rb的值选大些，以便使mb小些。
有些结构在所需平衡的回转面上不能安装平衡质量， 可选另两个回转面分别安装平衡质量使回转体达到平衡。
如图所示的转子中，设不平衡
质量m1、m2分布于相距l的两个 回转面内，且m1=m2 ，rl=-r2。
该回转体的质心虽落在回转轴
上，而且m1 rl+ m2r2 = 0，满足
静平衡条件。
但因m1和m2不在同一回转面内，当 回转体转动时，在包含m1、m2 和
机械设计基础 第3版 教学课件 ppt 作者 王大康 第七章：连接
b)
a) 矩形螺纹
b) 非矩形螺纹
矩形螺纹相当于平滑块与平斜面的作用，非矩形螺纹相 当于楔形滑块与楔形斜面的作用。可将摩擦力的增大视为摩 擦因数和摩擦角的增大。此摩擦角称为当量摩擦角。 f f arctan fv arctan fv v cos cos 2 2
二、螺纹参数（以圆柱螺纹为例）
1．d— 大径、螺纹的公称直径。
2．d1—小径、螺纹的危险剖面直径。
3． d2—中径、是确定螺纹的几何 参数及配合性质的直径。 4．n—线数、 单线螺纹 n=1，有自锁性，用于连接。 多线螺纹 n≥2，效率高，用于传动。为便于加工，n≤4。 5．P—螺距、螺纹相邻两牙在中径线上对应点之间的轴 向距离。
2．螺旋副的效率 拧紧螺母使其旋转一周的输入功：
W 2 T d F tan( ) 1 2Q
有效功：（相当于将重物FQ升举一个导程S）
W F S d F tan 2 Q 2 Q
效率：
W ta n 2 W ta n ( ) 1
当摩擦角ρ一定时，螺旋副的效率只取决于螺纹升角 ψ的大小。但过大的升角会造成加工困难，故ψ一般应不 大于20º ～25º 。
6．S—导程 螺纹上任一点沿螺旋线旋转一周所 移动的轴向距离。 单线螺纹: S=P 多线螺纹：S=nP 7．ψ—螺纹升角
螺旋线的切线与垂直螺 纹轴线平面间的夹角。各直 径处的ψ不同，ψ指螺纹中径 处的升角。 S arctan （7-1） d2
8．α—牙形角
s ψ
πd1 πd2 πd
通过螺纹轴线的平面内螺纹牙两侧边的夹角。
常用螺纹 1．三角螺纹 （1） 普通螺纹 普通螺纹是公制螺纹，α＝60o，自锁性好，牙根厚，强 度高，多用于连接。根据螺距大小可分为普通粗牙螺纹和普 通细牙螺纹。 1）粗牙螺纹： 一般连接多采用粗牙螺纹。 2）细牙螺纹： 螺距小，自锁性好，强度高； 但不耐磨，易滑扣，不宜经常装 拆。多用于仪器中的调整螺旋， 薄壁零件连接，受冲击及变载荷 的连接。
机械设计基础 07轴承
●7.3
滚动轴承的承载能力计算 ● 7.3.1 滚动轴承的失效形式 ● 7.3.2 6个基本概念 ● 7.3.3 三个基本计算 ● 7.3.4 两个设计准则 ● 7.4 滚动轴承的组合设计 ● 7.4.1 轴系的固定 ● 7.4.2 滚动轴承的配合 ● 7.4.3 滚动轴承组合结构的调整 ● 7.4.4 滚动轴承的装拆 ● 7.4.5 滚动轴承的润滑 ● 7.4.6 滚动轴承的密封 ●习 题
F ≤[p] MPa p bd 式中：
(7.1)
F——轴承承受的径向载荷(N)； b——轴承宽度(mm)； d——轴颈直径(mm)； [p]——轴承材料的许用平均压强(MPa)，见表7-1 。
② 验算轴承的pv值 轴承温度对边界膜的影响很大。而轴承内各点的温度 不同，目前尚无适用的温度计算公式。但轴承温度的升高 是由摩擦功耗引起的，设平均压强为，线速度为，摩擦系 数为，则单位时间内单位面积上的摩擦功可视为，因此， 在摩擦系数一定的情况下可以用限制表征摩擦功的特征值 来限制摩擦功耗。
常用的轴承材料有以下几种： 1) 轴承合金(巴氏合金)
轴承合金有锡锑轴承合金和铅锑轴承合金两类。这两 类合金分别以锡、铅作为基体，加入适量的锑、铜制成。 基体较软，使材料获得塑性，硬的锑、铜晶粒起抗磨作用。 因此，这两类材料减摩性、跑合性好，抗胶合能力强，适 用于高速和重载轴承。但合金的机械强度较低，价格较贵， 故只用于作轴承衬材料。
图7.5所示为调心式滑动轴承，它利用轴瓦与轴承座 间的球面配合使轴瓦可在一定角度范围内摆动，以适应轴 受力后产生的弯曲变形，避免图7.6所示轴与轴承两端局 部接触和局部磨损。但球面不易加工，故只用于轴承宽径 比b/d＞1.5～1.75的轴承。
2) 推力滑动轴承的结构 工作时主要承受轴向载荷的滑动轴承称为推 力滑动轴承。 轴颈端面与止推轴瓦组成摩擦副。由于工作 面上相对滑动速度不等，靠近边缘处，相对滑动 速度大，磨损严重，易造成工作面上压强分布不 均。所以常设计成如图7.7(a)所示的空心轴颈或图 7.7(b)所示的单环轴颈。当载荷较大时，可采用多 环轴颈，如图7.5(c)，这种结构的轴承能承受双向 载荷。轴向接触环数目不宜过多，一般为2～5个， 否则载荷分布不均现象更为严重。 上述结构形式的轴向接触轴承不易形成液体 动力润滑，通常处在非液体摩擦状态。故多用于 低速、轻载的场合。
机械设计基础第7章 轮系
22
作业
• P140 • 题7-10（定轴轮系） • 题7-11（周转轮系） • 题7-12 （周转轮系） • 题7-13 （复合轮系）
23
课堂练习
1.z图2=2示5，轮z系2’=中15，，z1z=3=1350，， zz若35’==n6110=5，5，0z05zr’4/==m32i00n，，，(z求m4’=齿=42m条(右m６旋)，)， 线速度v的大小和方向。
17
例z2’=题20，在z图3=7所5。示齿的轮差1动的轮转系速中为，21已0r知/m各in轮(蓝的箭齿头数向为上：)，z1 齿=3轮0，3的z2 转=2速5，为 54r/min(蓝箭头向下)，求系杆转速 的大小和方向。 解：将系杆视为固定，画出转化轮系中各轮的转向，如图中红 线箭头所示(红线箭头不是齿轮真实转向，只表示假想的转 化轮系中的齿轮转向，二者不可混淆)。因1、3两轮红线箭 头相反，因此 应取符号“-”，根据公式得：
i15
1 5
(1
z5 z3'
)
z2z3
z1z
' 2
1 28.24
§5-4 复合轮系传动比计算
21
例2：轮系也是一个复合轮系。 其成中一：个齿 基轮 本1周、转2轮、系3、，4齿和轮H1构5、 6轮、系7，和第H2构2个成周另转一轮个系基中本的周齿转轮 7就是第一个周转轮系的行星架， 齿轮4、5相连使两个基本周转 轮系的运动中心轮具有相同的 运动。
i17 i12 i2' 3 i3' 4 i45 i5' 6 i6' 7
n1 n2' n3' n4 n5' n6' n1
n2 n3 n4 n5 n6 n7 n7
作业
• P140 • 题7-10（定轴轮系） • 题7-11（周转轮系） • 题7-12 （周转轮系） • 题7-13 （复合轮系）
23
课堂练习
1.z图2=2示5，轮z系2’=中15，，z1z=3=1350，， zz若35’==n6110=5，5，0z05zr’4/==m32i00n，，，(z求m4’=齿=42m条(右m６旋)，)， 线速度v的大小和方向。
17
例z2’=题20，在z图3=7所5。示齿的轮差1动的轮转系速中为，21已0r知/m各in轮(蓝的箭齿头数向为上：)，z1 齿=3轮0，3的z2 转=2速5，为 54r/min(蓝箭头向下)，求系杆转速 的大小和方向。 解：将系杆视为固定，画出转化轮系中各轮的转向，如图中红 线箭头所示(红线箭头不是齿轮真实转向，只表示假想的转 化轮系中的齿轮转向，二者不可混淆)。因1、3两轮红线箭 头相反，因此 应取符号“-”，根据公式得：
i15
1 5
(1
z5 z3'
)
z2z3
z1z
' 2
1 28.24
§5-4 复合轮系传动比计算
21
例2：轮系也是一个复合轮系。 其成中一：个齿 基轮 本1周、转2轮、系3、，4齿和轮H1构5、 6轮、系7，和第H2构2个成周另转一轮个系基中本的周齿转轮 7就是第一个周转轮系的行星架， 齿轮4、5相连使两个基本周转 轮系的运动中心轮具有相同的 运动。
i17 i12 i2' 3 i3' 4 i45 i5' 6 i6' 7
n1 n2' n3' n4 n5' n6' n1
n2 n3 n4 n5 n6 n7 n7
机械设计基础第7章 带传动与链传动
20
7.3.3 单根V带的额定功率 在载荷平稳、特定带长、传动比为1、包角为180° 的条件下，单根普通V带的基本额定功率P0见表7.3.3。 当实际使用条件与特定条件不同时，须加以修正，从而 得出许用的单根普通V带的额定功率 [P0]，即
21
22
23
24
7.3.4 V带传动的设计步骤和参数选择 （1）V带传动的参数选择 在V带传动设计中，通常已知条件为：传动的用途， 载荷性质，需传递的功率，主、从动轮转速或传动比， 对外廓尺寸要求等。 （2）V带传动的设计计算方法
第7章 带传动与链传动
7.1 带传动的主要类型、特点和应用
带传动是一种常用的机械传动装置，通常是由主动 轮1、从动轮2和张紧在两轮上的挠性环形带3所组成， 如图7.1.1所示。安装时，带被张紧在带轮上，当主动轮 1转动时，依靠带与带轮接触面间的摩擦力或啮合驱动 从动轮2一起回转，从而传递一定的运动和动力。
25
26
图7.3.2 普通V带选型图
27
28
29
图7.3.3 作用在轴上的力
30
31
7.4 V带轮的材料和结构设计
7.4.1 V带轮的材料 V带轮常用铸铁制造（HT150或HT200），允许最 大圆周速度v≤25 m/s。当转速高或直径大时，应采用铸 钢或钢板焊接成的带轮；在小功率带传动中，也可采用 铸铝或塑料带轮。
13
滑动率ε的值与弹性变形的大小有关，即与带的材料 和受力大小有关，不是准确的恒定值，因此，摩擦传动 即使在正常使用条件下，也不能获得准确的传动比。通 常，带传动的滑动率为ε=0.01~0.02，在一般传动计算 中，可不予以考虑。
14
图7.2.3 带传动的相对滑动
15
《机械设计基础》第7章 机械的运转及其速度波动的调节
对于不同类型的机械，其允许速度波动的程度是不同的。几种 常用机械的速度不均匀系数[δ]见P99表7-1 ，供设计时参考。
二、飞轮设计的基本原理
飞轮设计的基本问题是：已知作用在主轴上的驱动力 矩M′和阻力矩M″的变化规律，要求在机械的速度不均匀 系数δ的容许范围内，确定安装在主轴上的飞轮的转动惯 量J。
2、非周期性速度波动 机械运转中随机的、不规则的、没有一定周期的速
度变化称为非周期性速度波动。 这种速度波动不能依靠飞轮来进行调节，需要采用
专用装置——调速器来进行调节。
§7—2 飞轮设计的近似方法 一、平均角速度ωm和速度不均匀系数δ
图7-1所示为机械主轴角速度 随时间的变化规律ω=f (t)。
Aab= 400（Nm） （-） Abc=750（Nm） （+） Acd= 450（Nm） （-） Ade= 400（Nm）（+） Aea ′ =300（Nm） （-）
取比例尺μA=20Nm/mm，作能量指示图。 Amax =Lmax μA=37.5 ×20= 750（Nm）
J =900Amax/(π2n2 δ) =900 × 750/(π2× 1202 ×0.06) =79.2（kgm 2 ）
在一般机械中，其他构件所具有的动能与飞轮相比， 其值甚小，因此，近似设计中可以认为飞轮的动能就是整 个机械的动能，即其他构件的转动惯量可忽略不计。
如图所示为作用在某机械主轴 上的驱动力矩M′和阻力矩M″的变 化曲线及机械功能E的变化情况。 由图可见：
当E=Emax时，即c点处，ω=ωmax； 当E=Emin时，即b 点处，ω=ωmin。
二、速度波动调节的目的
由于速度波动会导致在运动副中产生附加的作用力， 从而降低机械效率和工作可靠性；并引起机械的振动，影 响零件的强度和寿命；还会降低机械的精度和工艺性能， 使产品质量下降。因此，对机械运转速度的波动必须进行 调节，以便使波动程度限制在许可的范围内，从而来减轻 所产生的上述不良影响。 三、速度波动调节的方法
二、飞轮设计的基本原理
飞轮设计的基本问题是：已知作用在主轴上的驱动力 矩M′和阻力矩M″的变化规律，要求在机械的速度不均匀 系数δ的容许范围内，确定安装在主轴上的飞轮的转动惯 量J。
2、非周期性速度波动 机械运转中随机的、不规则的、没有一定周期的速
度变化称为非周期性速度波动。 这种速度波动不能依靠飞轮来进行调节，需要采用
专用装置——调速器来进行调节。
§7—2 飞轮设计的近似方法 一、平均角速度ωm和速度不均匀系数δ
图7-1所示为机械主轴角速度 随时间的变化规律ω=f (t)。
Aab= 400（Nm） （-） Abc=750（Nm） （+） Acd= 450（Nm） （-） Ade= 400（Nm）（+） Aea ′ =300（Nm） （-）
取比例尺μA=20Nm/mm，作能量指示图。 Amax =Lmax μA=37.5 ×20= 750（Nm）
J =900Amax/(π2n2 δ) =900 × 750/(π2× 1202 ×0.06) =79.2（kgm 2 ）
在一般机械中，其他构件所具有的动能与飞轮相比， 其值甚小，因此，近似设计中可以认为飞轮的动能就是整 个机械的动能，即其他构件的转动惯量可忽略不计。
如图所示为作用在某机械主轴 上的驱动力矩M′和阻力矩M″的变 化曲线及机械功能E的变化情况。 由图可见：
当E=Emax时，即c点处，ω=ωmax； 当E=Emin时，即b 点处，ω=ωmin。
二、速度波动调节的目的
由于速度波动会导致在运动副中产生附加的作用力， 从而降低机械效率和工作可靠性；并引起机械的振动，影 响零件的强度和寿命；还会降低机械的精度和工艺性能， 使产品质量下降。因此，对机械运转速度的波动必须进行 调节，以便使波动程度限制在许可的范围内，从而来减轻 所产生的上述不良影响。 三、速度波动调节的方法
机械设计基础课件第7章齿轮系与减速器
自由度F＝1
简单行星轮系
自由度F＝2
差动轮系
行星轮系动画演示(3D)
行星轮系动画
行星轮系动画演示(3D)
3.混合轮系 轮系中既含有定轴轮系又含有行星轮系的复杂轮系。 或含有两个以上的基本行星轮系的复杂轮系。
混合轮系动画演示(3D)
7.2
定轴轮系传动比及其计算
所谓轮系的传动比，是指轮系中输入轴A的角速度（或转速） 与输出轴B的角速度（或转速）之比，即 a na iab b nb 计算轮系传动比时，既要确定传动比的大小，又要确定首 末两构件的转向关系。 一、传动比大小的计算 1 n1 z2 定义 i 2 n2 z1
i16 n1 z2 z4 z6 42 31 38 34.64 n6 z1 z3 z5 34 21 2
故蜗轮的转速为
n1 1 n6 940 27.14 r min i16 34.64
蜗轮的转向用画箭头的方式决定，如图所示。
车床变速箱动画
7.3
行星轮系传动比及其计算
定轴轮系与行星轮系比较。 显然，不能将定轴轮系传动比的计算公式直接用于行星轮系 一、行星轮系的转化轮系 根据相对运动原理，若给整个轮系加上一个公共的角速度 -ωH ，各构件之间的相对运动关系并不改变，但此时系杆Ｈ静止 不动。于是周转轮系就转化为一假想的定轴轮系—转化轮系。 -ωH
行星轮系
转化轮系
行星轮系动画
H3 3 H
H H H H 0
二、行星轮系传动比的计算
转化轮系中1、3两轮的传动比 可以根据定轴轮系传动比的计算方 法得出 H 1H 1 H z i13 H 3 3 3 H z1 推广到一般情况，可得：
H iGK
《机械设计基础》教学课件第7章轮系
定义
轮系效率是指轮系传动中 输出功与输入功之比，反 映了轮系传动的能量损失 情况。
影响因素
轮系效率受多种因素影响， 如齿轮精度、润滑条件、 轴承摩擦等。
提高方法
提高齿轮精度、改善润滑 条件、选用低摩擦轴承等， 可有效提高轮系效率。
轮系的功率
定义
轮系功率是指轮系传动中输入或 输出的功率，反映了轮系传动的
使用注意事项
定期检查
为确保轮系的正常运行，应定期对其进行检查， 包括齿轮磨损、轴承间隙、油封密封性等。
润滑保养
轮系的正常运转离不开良好的润滑，应根据使用 条件选择合适的润滑剂，并定期更换。
避免过载
长时间过载运行会导致轮系损坏，因此在使用过 程中应避免过载现象的发生。
维护与保养
清洗
定期清洗轮系及其周围环境，去 除油污、杂质等，保持清洁。
学性能和耐磨性。
装配方法
1 2
清洗与检查 在装配前，对轮系的各个零件进行清洗，去除油 污和杂质，并进行外观和尺寸检查，确保零件符 合设计要求。
装配顺序 按照轮系的结构和工作原理，确定合理的装配顺 序，避免零件之间的相互干涉和损坏。
3
装配方法
采用压装、热装等装配方法，将轮系的各个零件 组装在一起，确保装配精度和紧固力符合要求。
调试与检测
空载调试
在轮系装配完成后，进行空载调试，检查轮系的运转是否平稳、 有无异常响声和振动等现象。
负载调试
在空载调试合格后，进行负载调试，逐渐增加负载，观察轮系的 运转情况和性能指标是否满足设计要求。
检测与验收
采用专业的检测设备和工具，对轮系的各项性能指标进行检测和 验收，确保轮系的质量和使用安全。
在轮系设计中，应综合考虑效率 和功率的要求，进行优化设计以
机械设计基础ch07
条螺旋线。 当取平面图形为三角形、矩形、梯形和锯齿形等，使其保持与圆柱体 轴线共面状态，沿螺旋线运动，则该平面图形在圆柱体上所划过的形 体称为螺纹。 螺纹按牙型可分为三角形、矩形、梯形和锯齿形等(如图7-3所示)， 三角形螺纹常用作连接螺纹，其他几种螺纹用作传动螺纹。 螺纹有左、右旋之分，常用的是右旋螺纹，如图7-4所示。
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7.1.4 螺纹连接应用中注意的几个问题
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(a) 对顶螺母防松 图7-21 摩擦防松
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7.1.4 螺纹连接应用中注意的几个问题
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7.1.4 螺纹连接应用中注意的几个问题
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7.1.2 常用螺纹的种类、特点和应用
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图7-10 锯齿形螺纹
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7.1.3 螺纹连接类型、特点和应用
螺纹连接的种类很多，基本类型有螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接和紧定螺钉连接。 1. 螺栓连接 如图7-11(a)所示，用螺栓穿过被连接件的孔，在螺栓的另一端拧上螺母，把被连接件连 接在一起。这种连接方法被连接件上的通孔和螺杆间留有间隙，通孔加工简便，成本低， 装拆方便，应用最为广泛。这种连接方法主要用于被连接件不太厚并能从两端装拆的场合。 如图7-11(b)所示，当螺栓承受横向载荷时，可选用铰制孔用螺栓连接。其通孔与螺栓杆 多采用基孔制过渡配合(如H7/m6、H7/n6)。这种连接既能承受横向载荷，又能精确固定被 连接件的相对位置，起定位作用，但孔的加工精度要求较高。 2. 双头螺柱连接 如图7-12(a)所示，螺柱两端均有螺纹，一端拧紧在被连接件螺纹孔中，另一端穿过另一 被连接件的通孔，套上垫圈，与螺母旋合。这种连接适用于被连接件之一太厚不宜制成通 孔，且需要经常拆装时的场合。 3. 螺钉连接 如图7-12(b)所示，这种连接的特点是螺栓(或螺钉)穿过被连接件的孔后，直接拧入另一 被连接件的螺纹孔中，在结构上比双头螺柱连接简单、紧凑。其用途和双头螺柱连接相似， 但若经常拆装时，易使被连接件螺纹孔磨损失效，故多用于不需要经常拆装的场合。螺纹 拧入深度取决于被连接件的材料。
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7.1.4 螺纹连接应用中注意的几个问题
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(a) 对顶螺母防松 图7-21 摩擦防松
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7.1.4 螺纹连接应用中注意的几个问题
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7.1.2 常用螺纹的种类、特点和应用
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图7-10 锯齿形螺纹
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7.1.3 螺纹连接类型、特点和应用
螺纹连接的种类很多，基本类型有螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接和紧定螺钉连接。 1. 螺栓连接 如图7-11(a)所示，用螺栓穿过被连接件的孔，在螺栓的另一端拧上螺母，把被连接件连 接在一起。这种连接方法被连接件上的通孔和螺杆间留有间隙，通孔加工简便，成本低， 装拆方便，应用最为广泛。这种连接方法主要用于被连接件不太厚并能从两端装拆的场合。 如图7-11(b)所示，当螺栓承受横向载荷时，可选用铰制孔用螺栓连接。其通孔与螺栓杆 多采用基孔制过渡配合(如H7/m6、H7/n6)。这种连接既能承受横向载荷，又能精确固定被 连接件的相对位置，起定位作用，但孔的加工精度要求较高。 2. 双头螺柱连接 如图7-12(a)所示，螺柱两端均有螺纹，一端拧紧在被连接件螺纹孔中，另一端穿过另一 被连接件的通孔，套上垫圈，与螺母旋合。这种连接适用于被连接件之一太厚不宜制成通 孔，且需要经常拆装时的场合。 3. 螺钉连接 如图7-12(b)所示，这种连接的特点是螺栓(或螺钉)穿过被连接件的孔后，直接拧入另一 被连接件的螺纹孔中，在结构上比双头螺柱连接简单、紧凑。其用途和双头螺柱连接相似， 但若经常拆装时，易使被连接件螺纹孔磨损失效，故多用于不需要经常拆装的场合。螺纹 拧入深度取决于被连接件的材料。
机械设计基础 完整课件 第7章 挠性传动设计
4.链传动的运动分析
链传动为啮合传动，且为部分挠性传动，因而产生运动不均匀性，是不可避 免的特有性质。
5. 参数选择 1）带传动。在满足工作条件下，其参数选择应综合考虑。应尽可能使带轮 包角α 增大，以增加可传递的圆周力；在 d ≥ d min 的前提下 d 应尽量小，以减小
结构；中心距满足 0.7(dd1 + dd2 ) ≤ a ≤ 2(dd1 + dd2 ) 。
（1）弹性滑动存在；
（2）打滑存在；
（3）打滑和弹性滑动同时存在； （4）强烈的振动与噪声。
7．链传动中，合理的链条长度与节距间的关系为______。
（1）LP 应等于奇数倍链节距；
7-4
机械设计基础（近机类）学习指导
（2）LP 应等于偶数倍链节距； （3）可为任意值； （4）按链轮齿数来决定。
8．根据滚子链传动的瞬时传动比i = ω 1 = d2 cosλ （γ、β分别为链节铰链在 ω 2 d1 cos β
( ) z =
pc p0 + ∆p0
kα kL
中，
p0 代 表
_______________。
7-3
机械设计基础（近机类）学习指导
9．带传动的传动比不准确，是因为带传动中存在着不可避免的 ________________现象。
10．链传动和带传动相比较，链传动作用在轴和轴承上的压轴力_________。
机械设计基础（近机类）学习指导
第 7 章 挠性传动设计
7.1 教学基本要求
1.熟练掌握挠性传动的特点、类型和应用场合； 2.熟练掌握传动带的受力分析、应力分析、失效形式； 3.掌握传动带弹性滑动的性质； 4.熟练掌握传动链的运动分析、失效形式； 5.了解挠性传动中各参数对设计的影响及其选择方法； 6.能够熟练进行挠性传动设计计算。
链传动为啮合传动，且为部分挠性传动，因而产生运动不均匀性，是不可避 免的特有性质。
5. 参数选择 1）带传动。在满足工作条件下，其参数选择应综合考虑。应尽可能使带轮 包角α 增大，以增加可传递的圆周力；在 d ≥ d min 的前提下 d 应尽量小，以减小
结构；中心距满足 0.7(dd1 + dd2 ) ≤ a ≤ 2(dd1 + dd2 ) 。
（1）弹性滑动存在；
（2）打滑存在；
（3）打滑和弹性滑动同时存在； （4）强烈的振动与噪声。
7．链传动中，合理的链条长度与节距间的关系为______。
（1）LP 应等于奇数倍链节距；
7-4
机械设计基础（近机类）学习指导
（2）LP 应等于偶数倍链节距； （3）可为任意值； （4）按链轮齿数来决定。
8．根据滚子链传动的瞬时传动比i = ω 1 = d2 cosλ （γ、β分别为链节铰链在 ω 2 d1 cos β
( ) z =
pc p0 + ∆p0
kα kL
中，
p0 代 表
_______________。
7-3
机械设计基础（近机类）学习指导
9．带传动的传动比不准确，是因为带传动中存在着不可避免的 ________________现象。
10．链传动和带传动相比较，链传动作用在轴和轴承上的压轴力_________。
机械设计基础（近机类）学习指导
第 7 章 挠性传动设计
7.1 教学基本要求
1.熟练掌握挠性传动的特点、类型和应用场合； 2.熟练掌握传动带的受力分析、应力分析、失效形式； 3.掌握传动带弹性滑动的性质； 4.熟练掌握传动链的运动分析、失效形式； 5.了解挠性传动中各参数对设计的影响及其选择方法； 6.能够熟练进行挠性传动设计计算。
最新机械设计基础第7章课件
模块化设计
仿生设计
将机械产品划分为若干个具有独立功能的 模块，通过模块的组合和变型，实现产品 的多样化和系列化。
借鉴生物界的结构、形态、功能等特征，将 其应用于机械设计中，创造出具有优异性能 和独特风格的产品。
计算机辅助设计在机械设计中的应用
二维绘图 三维建模 有限元分析 优化设计
利用CAD软件绘制机械零件的二维图纸，提高绘图效率和准确 性。
机械设计的重要性
机械设计是机械制造的第一步，是决定机械产品 性能的关键因素。
优秀的机械设计可以提高机械产品的性能、降低 制造成本、提高生产效率。
机械设计涉及到多个学科领域的知识，需要设计 师具备广泛的专业素养和实践经验。
02
机械设计的基本原理
机械设计的基本要求
满足使用功能要求
机械产品必须能够完成预定的 使用功能，如传递动力、实现
经济性原则
在满足使用要求的前提下，尽可 能选择价格低廉、来源广泛的材 料，以降低机械制造成本。
新材料在机械设计中的应用
纳米材料
01
具有优异的力学性能和独特的物理化学性质，可用于制造高精
度、高性能的机械零件。
智能材料
02
能够感知外界环境变化并作出相应响应的材料，如形状记忆合
金、压电材料等，可用于实现机械零件的智能化设计。
可行性原则
所选择的制造工艺必须是企业现有生产条件下能够实现的，同时 要考虑到工人的技术水平和设备能力等因素。
先进制造技术在机械设计中的应用
数控技术
数控技术是实现机械制造自动化的关键技术之一，它可以 提高加工精度和效率，减少人工干预，降低生产成本。
机器人技术
机器人技术可以实现高效、精确的自动化生产，提高生产 效率和产品质量，同时减轻工人的劳动强度。
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7
当螺杆1转过角φ时，螺母2的位移为两个螺旋副位移量之差，
s(lA lB)2
螺母2的位置为
s
(lA
lB)
2
㈡螺旋机构的特点和应用
结构简单，制造方便，运动准确性高，降速 比大，可传递很大的轴向转，工作平稳、无 噪声，有自锁作用，但效率低，磨损较严重
7
三、万向铰链机构——万向联轴节
㈠单万向联轴节
7
7
三、机构组合中的注意事项
1、应对工艺方法作认真分析 2、传动路线应尽量短，机构
要尽可能简单 3、尽量减小机构尺寸 4、注意运动参数的可调节性 5、有利的传力条件
7
四、机器运动循环图
常用的机器运动循环图有两种：
①矩形循环图
7
②圆形循环图
7
五、组合设计实例分析 一般说来，机器整机设计的内容和步骤如下：
②中间轴2两端的叉面应位 于同一平面内。
7
㈢万向联轴节的特点
结构紧凑 对制造和安装的精度要求不高 能适应较恶劣的工作条件 当轴间的夹角在工作过程中有变化时仍可继续工作
7
第二节 机构的组合设计
一、结合设计的目的与内容
机构的组合设计一般说来应包括下列几个内容： 1)合理选择能够实现各执行构件所需运动的机构； 2)完成各个基本机构的运动学设计和动力学设计； 3)为了保证各执行机构运动开始及运动终止的时间及动作的
协调，需要编制机器的运动循环图。
7
二、机构组合的基本方式及其效用 ㈠串联式组合及效用
机构串联组合后可以获得各基本机构位移关系的复合函 数。输出位移可表示为：
7
7
㈡并联式组合及效用 若干单自由度基本机构并列，共同拥有一个输出构件或
一个多自由度的输出机构输出运动。
7
7
7
㈢复合式组合
若干基本机构的排列，既有顺序串接又有并列布置特征的组 合方式称为机构的复合式组合。
1)根据生产任务拟定机器的工作原理，再进行工艺动作分析， 确定其工艺运动方案。
2)根据运动方案，合理选择能够实现该运动动作要求的机构。 3)编制运动循环图，确定各执行构件动作的协调关系。 4)进行整体综合，完成各基本机构的运动学设计和动力学设
计，绘制组合起来的机构运动简图。 5)进行零件、部件的动力计算，强度设计，结构设计，绘制装
You Know, The More Powerful You Will Be
Thank You
在别人的演说中思考，在自己的故事里成长
Thinking In Other People‘S Speeches，Growing Up In Your Own Story
讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
7
⑵棘轮、棘爪的几何尺寸计算 棘轮、棘爪的主要尺寸可按下列公式计算：
顶圆直径
D mz
齿高
h 0 . 75 m
齿顶厚
am
齿槽夹角 棘爪长度
60 或 55 L 2m
⒊棘轮机构的特点
结构简单，制造方便，运动可靠，转角大小可以调 节，但转动平移性较差，且会产生噪声和齿顶磨损
Байду номын сангаас 7
㈡槽轮机构
⒈槽轮机构的工作原理和类型
配图和零件工作图。
7
㈠冷镦带孔螺母的工艺分析
7
㈡各机构的选择
1)冷镦工序机构 2)进料机构 3)断料机构 4)工位转移机构 5)顶料机构
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
机械设计基础
第七章 平面连杆机构
第一节 其它常用机构简介 第二节 机构的组合设计
7
第一节 其它常用机构简介
一、间歇运动机构
㈠棘轮机构
⒈棘轮机构的工作原理、类型
棘轮通常还有齿式和磨擦 式之分。
7
7
7
7
⒉棘轮机构的尺寸计算
⑴棘轮与棘爪的轴心位置及棘轮齿面倾角φ的确定
式中，ρ为棘齿与棘爪之间的 磨擦角，齿面倾角大于磨擦角 是棘爪落入齿槽底部的必要条 件。
7
⒉槽轮机构的运动特性和运动设计
设z为径向槽数，则槽轮2转过2φ2弧度时，销轮1的转角
将为
21222z
对于单销槽轮机构，其运动系数τ为
ttm2 21 22z1 21 zz2z2
⒊槽轮机构的特点
槽轮机构结构简单，可作可靠，在进入和退出啮合 时槽轮的运动要比棘轮的运动较为平稳。但要想改 变转角的大小，必须更换具有相应槽数的槽轮。
万向铰链机构又称万向联轴节，用在两相交轴之间传递运动和 动力的一种空间低副机构。
7
分析其角速度比为
i21 1 2 1sic2nocso2s1
右图中 1在180度范围内， 传动比随α和 1 变化的曲线。
7
㈡双万向联轴节 双万向联轴节必须满足
以下两个条件： ①主动轴1与中间轴2的夹角
必轴须2的等夹于角从，动即轴31与中间3 ；
7
㈢不完全齿轮机构
⒈不完全齿轮机构的工作原理
7
⒉不完全齿轮机构的特点及应用
不完全齿轮的有齿部分与从动轮啮合传动时，其从动轮 的运动较为平稳，具承载能力较高。
对于转速较高的不完全齿轮机构，可以在两轮的端面分 别装上瞬心线附加装置来改善每次转动的起始与停止阶段的 动力性能。
从动轮的动与停取决于主动轮上不完全齿数的分布，在 主动轮转动一周的过程中，从动轮可以作一次或多次不同时 间的停歇，但不能随意调整。
7
二、螺旋机构 ㈠螺旋机构的工作原理和类型
由螺旋副联接相邻构件而成的机构称为螺旋机构。
螺母2的位移s为
s
lB
2
7
若设螺杆1的转速为n，螺母的移动速度为
v nl B 60
螺旋传动从运动形式来看，有下列四种类型：
①螺杆原位回转，螺母沿杆作直线运动。 ②螺母原位回转，螺杆作往复直线移动。 ③螺母不动，螺杆自身回转的同时作直线移动。 ④螺杆不动，螺母绕螺杆旋转的同时沿螺杆移动。