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1、机械：是机器和机构的总称,机器：是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量，物料和信息。机器由若干机构组成。,机构：是由构件以可动联接方式联接起来，用来传递运动和力的构件系统。,构件：是机构中的运动单元。构件可以是单一的整体，也可是由几个零件组成的钢性结构。如内燃机的连杆,零件：是最小的制造单元。如轴系结构中的齿轮，轴等。,机器的基本组成要素是构件和零件,0-1机器、机械与机构有何不同？构件与零件又有何区别？,0-3什么是机械零件的工作能力？常用的计算准则有哪几种？答：零件的工作能力是指在一定的运动、载荷和环境情况下，在预定的使用期限内，不发生失效的安全工作限度。,常用的计算准则有：强度准则性，
2、刚度准则，耐磨性准则，振动和噪声准则,0-6什么叫应力循环特征？=1、=0、=+11+1各表示何种循环的应力？,答：应力循环特征是用来表示应力的变化情况=min/max,题1-6图1-20所示活塞泵机构中，3为扇形齿轮，5为缸体。当轮1回转时，活塞在气缸中往复运动。试绘制该机构的运动简图，并计算其自由度。,图1-20,题解1-6图机构运动简图,第01章作业题解答,机构的自由度：F=3n2PlPh=342511=1,题1-8图示为冲床刀架机构，当偏心轮1绕固定中心A转动时，构件2绕活动中心C摆动，同时带动刀架3上下移动。B点为偏心轮的几何中心，构件4为机架。试绘制该机构的机构运动简图，并计算其自
3、由度。,题18图,题解18图,机构的自由度：F=3n2PlPh=3324=1,题1-9计算图1-23图1-28所示各机构的自由度（若有复合铰链、局部自由度。,F=3n2pLpH=37210=1,图1-23解答：,n=7pL=10pH=0,F=3n2pLpH=37291=2,解答：,n=7pL=9pH=1,图1-24筛料机机构,F=3n2pLpH=3324=1,图1-23解答：,n=3pL=4pH=0,解答：,n=3pL=3pH=1,F=3n2pLpH=33231=2,解答：,n=4pL=5pH=1,自由度：F=3n2pLpH=34251=1,解答：,n=5pL=7pH=0,F=3n2pLpH=
4、3527=1,第2章平面连杆机构设计作业题解答,2-2何谓曲柄？铰链四杆机构具有曲柄的条件是什么？曲柄是否就是最短杆？,答一：曲柄能作整周回转的连架杆称为曲柄,1)最短杆与最长杆的长度和应小于或等于其他两杆的长度之和；杆长条件,2)连架杆和机架中有一杆是最短杆。,答三：曲柄不一定就是最短杆，机架亦可是最短杆（如双曲柄机构）；最短杆也可为连杆（如双摇杆机构）,双摇杆机构最短杆为连杆,曲柄摇杆机构最短杆为连杆架,双曲柄机构最短杆为机架,答二：K=1的铰链四杆机构的结构特点,极位夹角=0，机构无急回特性；A、B1、B2、C1、C2在同一直线上。即：主动曲柄与连杆拉直共线和重叠共线两处位置重合（如2-
5、12题）。,2-5如何判断机构有无急回特性？K=1的铰链四杆机构的结构特征是什么？,答一：判定机构是否有急回运动关键取决于极位夹角，当曲柄摇杆机构在运动过程中出现极位夹角时，机构便具有急回运动特性。角愈大，K值愈大，机构的急回运动性质也愈显著。,题2-6试判别图2-32a所示机构为何种机构？设构件1为原动件，试确定该机构从动件的摆角和机构的最小传动角min。如果分别以构件1、2和3为机架，它们又分别为什么机构（各杆长度见图2-32所示，单位为mm）？,解答：,1.机构类型,曲柄摇杆机构,因为：lmin+lmxa=15+35=5030+25=55且连架杆为最短杆，所以为曲柄摇杆机构。,2.选长度
6、比例l=0.625画机构运动简图，确定1构件为从动件的摆角和机构的最小传动角min的图示位置,从动件的摆角:,=C1DC2=ADC2-ADC1,30）,min=min（1、2）=15.36,机构的最小传动角min,min发生在：曲柄与机架拉直和重共线处，即：AB、AB,因90，所以2=75.522,分别以构件1、2和3为机架时机构机构类型：,以构件1为机架时机架为最短杆，为双曲柄机构,以构件2为机架时最短杆为连架杆，机构为曲柄摇杆机构,以构件3为机架时最短杆为连杆，机构为双摇杆机构。,2-8图2-34所示为偏置曲柄滑块机构。已知a=150mm，b=400mm，e=50mm，试求滑块行程H、机构
7、的行程速比系数K和最小传动角min。,1.选长度比例尺画偏置曲柄滑块机构运动简图,解答：,2.画出滑块左右极限位置,求滑块的行程H：,3.求偏置曲柄滑块机构的行程速比系数K,1)求机构的极位夹角,2)求行程速比系数K:,4.求偏置曲柄滑块机构的最小传动角min,曲柄为主动件时，最小传动角min发生在曲柄AB与滑块导路垂直且曲柄和铰链A位于导路同侧的位置，,最小传动角min的大小:,最小传动角min发生的位置:,啮合角过节点所作的两节圆的内公切线(tt)与两齿廓接触点的公法线所夹的锐角。用表示。,一对齿廓啮合过程中，啮合角始终为常数。当中心距加大时，啮合角随中心距的变化而改变。,分度圆是齿轮几何
8、尺寸计算的基准圆,是具有标准模数和压力角的圆。,习题5-2,分度圆和压力角是单独一个齿轮的几何参数节圆和啮合角是两齿轮啮合传动时才出现的啮合参数只有在标准齿轮、标准安装时才存在节圆与分度圆重合、啮合角与压力角相等现象，否则节圆与分度圆不重合，啮合角不等于压力角。,节圆与分度圆、压力角与啮合角的区别,标准齿轮：，标准齿轮标准安装；使两轮分度圆相切，此时两轮的节圆和分度圆重合。,a）标准安装（无侧隙）,齿轮的分度圆与节圆重合即：，,标准齿轮标准安装时的中心距:（）,标准齿轮标准安装特点：,齿轮的压力角与啮合角相等：o,齿轮传动的失效形式及计算准则,一齿轮传动的失效形式,1轮齿折断有过载折断（短时突
9、然过载引起）、疲劳折断（循环弯应力作用引起）两种情况,断齿原因齿根弯曲应力过大，即：FFP（许用弯曲应力），齿根有应力集中。,习题5-8,2齿面点蚀齿面金属脱落而形成麻点状小坑，称为齿面疲劳点蚀。,疲劳点蚀原因循环变化的接触应力H过大，即：HHP（许用接触应力）,3齿面磨损轮齿接触表面上材料因摩擦而发生损耗的现象。其后果，使轮齿磨薄导致轮齿断裂。,4齿面胶合是一种严重的粘着磨损现象。,5齿面塑性变形轮齿材料因屈服产生塑性流动而形成齿面的塑性变形。其后果，使齿面失去正确的齿形，在齿面节线处产生凸棱。,二.齿轮传动的计算准则1.闭式齿轮传动软齿面齿轮（350HBS）（一对或一个齿轮轮齿为软齿面）设
10、计：齿面接触疲劳强度校核：轮齿弯曲疲劳强度硬齿面齿轮（350HBS）（一对齿轮轮齿均为硬齿面）设计：轮齿弯曲疲劳强度校核：齿面接触疲劳强度2.开式齿轮传动设计：轮齿弯曲疲劳强度,适当降低许用应力考虑磨损的影响,习题5-11,习题5-12,习题8-2.带的应力分析,一）带传动工作时，带截面上的应力种类,紧边拉应力：1=F1/AMPa,松边拉应力：2=F2/AMPa,带绕过小带轮时：,式中:E带的当量弯曲弹性模量；y带的最外层到中性层的距离；dd2、dd1大小带轮节圆直径。,1.离心拉应力：c=Fc/A=qv2/AMPa离心拉应力作用于带的全长。,带绕过大带轮时：,习题8-2带中应力分布情况,带中
11、的最大应力产生在带的紧边开始绕上小带轮处,习题8-5带传动的运动分析,带传动的运动特性存在弹性滑动和打滑,一）弹性滑动及其特性,1.弹性滑动:是带的弹性变形量的变化而引起带在带轮接触面上局部的微量相对滑动的现象，称为弹性滑动。,二）带传动打滑,打滑当传递的有效拉力达到极限值Fflim时，过载引起的带与小带轮接面间将发生显著的相对滑动。,三）弹性滑动与打滑的本质区别,发生在带和带轮的全部接触弧上。,是带传动正常工作时不可避免的固有特性；,是带传动的失效形式，设计时必须避免；,只发生在带离开带轮前的那部分接触弧上；,弹性滑动,打滑,习题8-6提高单根V带传动承载能力的措施,2.增大摩擦系数fv铸铁
12、带轮皮革带=0.595，fv铸铁带轮胶带=0.51；,习题8-7带传动的失效形式和计算准则,2）疲劳破坏（脱层和疲劳断裂）max引起失效,1）过载打滑由F实传Flim引起的失效,二）带传动的计算准则带传动的计算准则是：保证带传动不打滑的前提下，充分发挥带的传动能力，并使传动带具有足够的疲劳强度和寿命。即应满足：,不打滑条件：F实传,疲劳强度条件：,平键联接,工作原理键的上表面和轮毂槽底之间留有间隙，两侧面为工作，依靠侧面受挤压传递运动和转矩。,优点:结构简单，装拆方便，易加工，对中性好,缺点：不能实现轴上零件的轴向固定。,应用：广泛,楔键联接,工作原理键的上下两面为工作面，其上表面和轮毂槽底均
13、有1：100的斜度。装配时，将键沿轴向打入轴和轮槽内，工作表面上产生很大的正压力，工作时，依靠工作面上正压力产生摩擦力传递转矩T.,优点:能承受单方向的轴向力，对轮毂起到单向轴向固定作用。,缺点：楔紧后会使轴与轮毂产生偏心，且在受到冲击、变载荷时易松脱，,应用楔键联接仅适用于定心要求不高、载荷平稳的低速场合。,键宽b,键高h,普通平键根据被联接处轮毂长度确定，键长L轮毂长度B，一般可取L=B-（510）mm，并按标准长度系列确定。,键的尺寸选择,导向平键根据被联接处轮毂长度及其滑动距离来确定。,2失效形式及计算准则,静联接较弱零件（通常是轮毂）被压溃。,动联接较弱零件（通常是轮毂）过度磨损。,
14、键被剪断,对于静联接(普通平键联接）：进行较弱零件工作面挤压强度计算；,对于动联接(导向平键联接）：进行较弱零件工作面耐磨性计算。,即：,即：,花键联接的特点及应用,1）齿槽浅，齿根应力集中小，对轴和轮毂的强度削弱小；,2）键齿对称布置，齿多接触面积大，承载能力高；,3）定心精度高，对中性和导向性好。,缺点需要专门加工设备和工具，制造成本高。,应用用于定心精度要求高，载荷大的动、静联接。,螺栓联接的失效形式及计算准则,2.受剪螺栓（受横向载荷的铰制孔螺栓）主要破坏形式为螺栓杆与孔壁间压溃或螺栓杆被剪断，计算准则应是保证联接的挤压强度和螺栓的剪切强度，其中联接的挤压强度对联接的可靠性起决定性的作
15、用。,1.受拉螺栓（受轴向载荷或横向载荷的普通螺栓）主要破坏形式为螺栓杆和螺纹部分可能发生塑性变形或断裂，其计算准则是：保证螺栓的静力（或疲劳）拉伸强度。,普通螺栓联接,铰制孔用螺栓联接,螺纹联接防松,防松的根本目的在于防止螺纹副间的相对转动。防松的措施很多，按工作原理可分为如下三类。,1摩擦防松这类防松措施是使拧紧的螺纹之间不因外载荷变化而失去压力，即始终有摩擦阻力防止联接松脱。这种方法不十分可靠，故多用于冲击和振动不剧烈场合。常用的有如下几种：,弹簧垫圈,双螺母,2.机械防松,机械防松的措施是，利用各种止动零件，以阻止拧紧的螺纹零件产生相对转动。这类防松方法相当可靠，应用很广。常用的方法有
16、：,槽形螺母和开口销,止动垫圈,3.粘合防松,将粘合剂涂于螺纹旋合表面，拧紧螺母后，粘合剂能自行固化，防松效果良好。,矩形螺纹副,非矩形螺纹副,矩形螺纹：FRn=FQFf=FRnf=FQf摩擦角=arctanf,非矩形螺纹：FRn=FQ/cosFf=FRnf=FQf/cos=FQfv摩擦角v=arctanfv,效率：,非矩形螺旋副的自锁条件：v,（习题12-13）指出图示结构设计的错误，并绘出正确的结构图。,错误分析图,正确结构图,1缺少键联接，齿轮未周向固定；,错误原因：,2轴头配合长度等于齿轮轮毂宽度，齿轮固定不可靠；,3轴端无倒角，轴承不便安装。,正确结构图,错误分析图,b）,1连轴齿轮两端无倒角轮廓线；,错误原因：,2齿轮左右两端均未轴向固定；,3缺少键联接，齿轮未周向固定。,61805,32207E,解答：,习题14-2试说明轴承代号61805、32207E、7310C及52411的含义。,7（0）310C,52411,习题14-2试说明轴承代号61805、32207E、7310C及52
