机械工程综合课件

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1、主讲 庞兴华,机械工程综合(6),第六章 机构设计,主要内容与基本要求 重点与难点分析 例题精选与解析 练习题,6-1 主要内容与基本要求,主要内容： 凸轮机构的组成、分类、特点及应用 推杆的运动规律及特性 凸轮廓线的设计 凸轮机构基本尺寸的确定 基本要求 了解凸轮机构的运动规律及选择原则 掌握推杆常用的运动规律的特点及选择试应考虑的问题 能应用反转法对凸轮机构进行运动分析 能根据运动的规律，应用反转法绘制各种从动件盘形凸轮轮廓曲线； 了解轮廓线方程的建立过程，会进行盘形凸轮轮廓设计计算； 掌握压力角与自锁的关系、机缘半径队压力角的影响以及滚子半径选择的原则 能合理确定凸轮机构的基本尺寸,6-

2、2 重点与难点分析,凸轮设计的基本方法 反转法（相对运动原理） 凸轮机构的运动分析方法 反转法,6-2 重点与难点分析,重点内容： 推杆常用的运动规律及选择原则 凸轮机构运动分析 凸轮轮廓曲线设计； 了解轮廓线方程的建立过程，会进行盘形凸轮轮廓设计计算； 压力角与机构基本尺寸的关系,6-2 重点与难点分析,载荷系数的主要影响因素及减小措施 动载系数Kv齿轮副本身啮合误差（基节误差、齿形误差、轮齿受载变形等）所引起啮入、啮出冲击和振动而产生内部附加动载荷影响系数 提高制造精度，轮齿修形；增大轴及轴承刚度 齿向载荷分布Kb 沿齿宽方向载荷不均匀影响系数 提高支撑刚度；对称布置；合理选择齿宽系数yd

3、 ；提高制造及案装精度 齿间载荷分布Ka 同时啮合的各对齿轮齿间载荷分布不均匀影响系数,6-2 重点与难点分析,难点内容 齿轮强度计算中主要参数的选择 齿数的选择 齿宽系数的选择 螺旋角的选择 变位系数的选择,6-2 重点与难点分析,四个公式：,6-3 例题精选与解析,例1. 轮齿的弯曲疲劳裂纹首先发生在哪里，为什么？ 解题要点： 弯曲强度计算中，轮齿为悬臂梁，齿根弯曲应力最大； 齿根过渡圆角处应力集中 变应力对拉应力敏感 结论：疲劳裂纹首先发生在齿根受拉伸侧。 例2.一闭式齿轮传动，满载工作几月后，发现硬度为200240HBS的工作表面上出现小凹坑，试问：（1）这是什么现象？（2）如何判断该

4、齿轮是否可继续使用？（3）应采取什么措施？ 解题要点： 早期疲劳点蚀 若不再发展则可继续使用 再用高粘度润滑油/加极压添加剂于油中可提高抗疲劳点蚀能力,6-3 例题精选与解析,例3.一对齿轮传动，如何判断大小齿轮中那个齿面不易产生疲劳点蚀？那个轮齿不易产生疲劳折断？试简述理由。 解题要点： 大小齿轮材料与热处理硬度及循环次数N不等，通常sHP1 sHP2 ，而 sH1 = sH2 ，故小齿轮不易产生疲劳点蚀； 比较大小齿轮的sFP1 /YFa1 Ysa1与sFP2 / YFa2 Ysa2 ，小则低大则高。 再用高粘度润滑油/加极压添加剂于油中可提高抗疲劳点蚀能力,6-3 例题精选与解析,例4.

5、已知齿轮减速器，试问：（1）低速级齿轮螺旋线的方向如何选择才算合理？ （2）低速级小齿轮螺旋线b2应取多大才能使II轴上轴向力互相抵消？ 解题要点：,6-3 例题精选与解析,解题要点： II轴上齿轮均为左旋 Fa1=Fa2,b2=8.270,6-3 例题精选与解析,例5.图示圆锥斜齿圆柱齿轮减速器。齿轮1主动，转向如图，锥齿轮的参数为：模数m=2.5mm，z1=23，z2 = 69，a=200，齿宽系数 jR=0.3；斜齿轮的参数为：模数mn=3mm，z3=25，z4=99，a=200 。试： (1) 标出各轴的转向； (2) 为使轴所受轴向力较小，合理确定3、4轮的螺旋线方向； (3) 画出

6、齿轮2、3 所受的各个分力。 (4) 为使轴上两轮的轴向力完全抵消，确定斜齿轮3的螺旋角3（忽略摩擦损失）。,6-3 例题精选与解析,(1) 各轮的转向如图;(2) 3、4轮的螺旋线方向如图;(3) 2、3轮分力如图。 (4) 确定斜齿轮3的螺旋角3：若使轴不受轴向力，必须：|Fa2|=|Fa3|,6-3 例题精选与解析,例6. 两级圆柱齿轮传动中，若有一级为斜齿，另一级为直齿，试问斜齿圆柱应放置于低速级还是高速级，为什么？若为直齿锥齿轮和圆柱齿轮所组成的两级传动中，锥齿轮应放置于低速级还是高速级，为什么？,解题要点： 在二级圆柱齿轮传动中，斜齿轮传动放在高速级，直齿轮传动放在低速级。其原因有

7、三点：1）斜齿轮传动工作平稳，在与直齿轮精度等级相同时允许更高的圆周速度，更适于高速。2）将工作平稳的传动放在高速级，对下级的影响较小。如将工作不很平稳的直齿轮传动放在高速级，则斜齿轮传动也不会平稳。3）斜齿轮传动有轴向力，放在高速级轴向力较小，因为高速级的转矩较小。 由锥齿轮和斜齿轮组成的二级减速器，一般应将锥齿轮传动放在高速级。其原因是：低速级的转矩较大，齿轮的尺寸和模数较大。当锥齿轮的锥距R和模数m大时，加工困难，制造成本提高。,6-3 例题精选与解析,例7. 某传动装置采用一对闭式软齿面标准直齿圆柱齿轮，齿轮参数z1=20， z2=54， m=4mm。加工时误将箱体孔距镗大为a=150

8、mm。齿轮尚未加工，应采取何种方法补救？新方案齿轮强度是否满足要求？,解题要点： 方案1：将齿轮改为斜齿轮， 中心距：a=m(z1+z2)/2cosb =4(20+54 )/2cosb =a=150 b =9.3650 方案2：采用正传动变位(x1+x20)，此时sH减少，接触疲劳强度提高。,6-3 例题精选与解析,例8. 一对标准直齿圆柱齿轮传动， 当传动比i=2时，试问： （1）哪一个齿轮受的弯曲应力大，为什么？ （2）若大小齿轮的材料、热处理均相同，小齿轮的应力循环次数N1=106N0，则它们的弯曲应力是否相等，为什么？,解题要点： 因一般YFa1YSa1 YFa2YSa2，固sF1 s

9、F2 。 两齿轮硬度相同，弯曲疲劳极限sFlim1=sFlim2因但由于循环次数N1N2及齿轮的寿命系数YN1YN2，且又由于应力修正系数YST1YST2 ，固小齿轮的许用弯曲应力sFP1sFP2 。,6-3 例题精选与解析,例9. 试求一对啮合的大小齿轮对于弯曲疲劳强度为等强度的条件式，并求大小齿轮弯曲应力间的关系式。 提示：弯曲疲劳强度计算公式为,解题要点： 比较式中后两项，得等强度条件式。,比较式中前两项，得应力关系式。,6-3 例题精选与解析,例10 一对直齿圆锥齿轮传动如图所示，齿轮1主动，n1=960 r/min，转向如图，传递功率P = 3 kW，已知：m = 4mm，z1=28

10、，z2 = 48，b =30mm， jR =0.3，a =20o，试求两轮所受三个分力的大小并在图中标出方向。,6-3 例题精选与解析,6-3 例题精选与解析,例11. 设计一对标准斜齿圆柱齿轮传动，传动比 i = 4.5，已经根据其接触疲劳强度和弯曲疲劳强度条件，确定中心距 a = 180 mm，模数 m =2.5 mm，试合理确定齿轮齿数z1、z2和螺旋角。要求：径向力= 1215，传动比误差小于5%。,2-3 例题精选与解析,2-4 复习与练习题,一、选择题 1对于软齿面的闭式齿轮传动，其主要失效形式为_。 A轮齿疲劳折断 B齿面磨损 C齿面疲劳点蚀 D齿面胶合 2一般开式齿轮传动的主要

11、失效形式是_。 A轮齿疲劳折断 B齿面磨损 C齿面疲劳点蚀 D齿面胶合 3高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式为_。 A轮齿疲劳折断 B齿面磨损 C齿面疲劳点蚀 D齿面胶合 4齿轮的齿面疲劳点蚀经常发生在_。 A靠近齿顶处 B靠近齿根处 C节线附近的齿顶一侧 D节线附近的齿根一侧 5一对45钢调质齿轮，过早的发生了齿面点蚀，更换时可用_的齿轮代替。 A40Cr调质 B适当增大模数m C45钢齿面高频淬火 D铸钢ZG310-570,2-4 复习与练习题,6设计一对软齿面减速齿轮传动，从等强度要求出发，选择硬度时应使_。 A大、小齿轮的硬度相等 B小齿轮硬度高于大齿轮硬度 C大齿轮

12、硬度高于小齿轮硬度 D小齿轮用硬齿面，大齿轮用软齿面 7一对齿轮传动，小轮材为40Cr；大轮材料为45钢，则它们的接触应力_。 AsH1 = sH2 B. sH1 sH2 C sH1 sH2 D sH1 sH2 8其他条件不变，将齿轮传动的载荷增为原来的4倍，其齿面接触应力_。 A不变 B增为原应力的2倍 C增为原应力的4倍 D增为原应力的16倍 9一对标准直齿圆柱齿轮，zl = 21，z2 = 63，则这对齿轮的弯曲应力_。 A. sF1 sF2 B sF1. sF2 C sF1 = sF2 D. sF1 sF2 10对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般_。 A先按接触强度设计，再校核弯曲强

13、度 B只需按接触强度设计 C先按弯曲强度设计，再校核接触强度 D只需按弯曲强度设计。,2-4 复习与练习题,11设计闭式软齿面直齿轮传动时，选择小齿轮齿数z1的原则是_。 Az1 越多越好 Bz1 越少越好 Cz1 17，不产生根切即可 D在保证弯曲强度的前提下选多一些 12设计硬齿面齿轮传动，当直径一定，常取较少的齿数，较大的模数以_。 A提高轮齿的弯曲疲劳强度 B提高齿面的接触疲劳强度 C减少加工切削量，提高生产率 D提高轮齿抗塑性变形能力 13. 一对减速齿轮传动中，若保持分度圆直径d1不变，而减少齿数并增大模数，其齿面接触应力将_。 A增大 B减小 C保持不变 D略有减小 14设计齿轮

14、传动时，若保持传动比i和齿数和z = z1 + z2不变，而增大模数m，则齿轮的_。 A弯曲强度提高，接触强度提高 B弯曲强度不变，接触强度提高 C弯曲强度与接触强度均不变 D弯曲强度提高，接触强度不变 15在下面的各种方法中，_不能提高齿轮传动的齿面接触疲劳强度。 A直径d不变而增大模数 B改善材料 C增大齿宽b D增大齿数以增大d,2-4 复习与练习题,16在下面的各种方法中，_不能增加齿轮轮齿的弯曲疲劳强度。 A直径不变增大模数 B齿轮负变位 C由调质改为淬火 D适当增加齿宽 17在圆柱齿轮传动中，轮齿的齿面接触疲劳强度主要取决于_。 A模数 B齿数 C中心距 D压力角 18. 为提高齿

15、轮传动的接触疲劳强度，可采取的方法是：_。 A采用闭式传动 B增大传动的中心距 C模数不变，减少齿数 D中心距不变，增大模数 19保持直齿圆柱齿轮传动的中心距不变，增大模数m，则_。 A轮齿的弯曲疲劳强度提高 B齿面的接触强度提高 C弯曲与接触强度均可提高 D弯曲与接触强度均不变 20圆柱齿轮传动的中心距不变，减小模数、增加齿数，可以_ A提高齿轮的弯曲强度 B提高齿面的接触强度 C改善齿轮传动的平稳性 D减少齿轮的塑性变形,2-4 复习与练习题,21在计算标准直齿圆柱齿轮的弯曲强度时，齿形系数YFa取决于_。 A模数m B齿数z C分度圆直径d D重合度 22轮齿弯曲强度计算中的齿形系数YFa与_无关。 A齿数z B变位系数x C模数m D斜齿轮的螺旋角 23现有两个标准直齿圆柱齿轮，齿轮1：m1=3 mm、z1 =25，齿轮2：m2 = 4 mm、z2=48，则它们的齿形系数_。 AYFa1 YFa2 BYFa1 YFa2 CYFa1 = YFa2 DYFa1 YFa2 24设计一对闭式软齿面齿轮传动。在中心距a和传动比i不变的条件下，提高齿面接触疲劳强度最有效的方法是_。 A增大模数，相应减少齿数 B提高主、从动轮的齿面硬度 C提高加工精度 D增大齿根圆角半径 25一对齿轮传动的接触强度已够，而弯曲强度不