机电工程学院教案用纸课程章节名称第 0 章 绪论第 1 章 机械设计概述；教学目的、要求了解机械设计一般步骤和方法，掌握机械零件常见失效形 式和计算准则重、难点及解决方 法失效形式和计算准则教学环节时间分配2 学时教学手段、教学方 法和实施步骤多媒体授课内容：一、一、本课程的研究对象本课程的研究对象 机械设计：是为了机器的某些特定功能要求而进行的创造性工作。 本课程的研究对象：为一般参数的通用零件的设计理论与设计方法 本课程的性质：是以一般通用零件的设计计算为核心的设计性课程，是一门设计 性、综合性和实践性都很强的技术基础课。 本课程的任务：1）掌握通用机械零部件的设计原理、方法和一般规律。 2）掌握一定的设计技能（查阅资料，运用标准、规范。 ） 3）掌握典型机械零件的实验方法，获得基本的实验技能。 二机械零件设计的一般步骤二机械零件设计的一般步骤1）建立零件的受力模型，确定零件的计算载荷名义载荷（公称载荷、KPPca额定载荷） K载荷系数 2）选择零件的类型与结构 3）选择零件的材料 4）按可能的失效形式确定零件的计算准则，并确定零件的基本尺寸，并加于 标准化和圆整 5）零件的结构设计 6）绘制零件的工作图，并编写计算说明书。设计计算 机械零件计算 交替进行校核计算1三 机械零件的主要失效形式和设计计算准则一） 、机械零件的失效形式 失效：（定义）零件丧失正常工作能力或达不到设计要求的性能时，称为失 效 失效形式 强度失效 整体强度刚度失效 表面强度磨损失效振动、噪声失效精度失效可靠性 二） 、机械零件的计算准则 工作能力：零件不发生失效时的安全工作限度称为 计算准则：以防止产生各种可能失效为目的而拟定的零件工作能力计算依据 的基本原则，称为计算准则1、强度准则强度准则 tlinlinSS 极限应力 计算安全系数 静强度linSSa、)()(SSBB、2、刚度准则刚度准则 刚度：零件在载荷作用下抵抗变形的能力yy 变形量 许用变形量y可以是挠度、偏转角或扭转角 3、耐磨性准则耐磨性准则 耐磨性是指作相对运动的零件其工作表面抵抗磨损的能力准则： vpvppp.,4、热平衡准则热平衡准则 温升过度润滑失效磨损、胶合失效准则： 温升 ttt不满足时措施：1）改进润滑；2）冷却四 机械零件常用的材料及其选择原则一、机械零件的常用材料21、黑色金属：2、有色金属 3、非金属材料 4、复合材料 二、机械零件材料选用的原则课堂讨论机械设计的最新进展课外思考、练习 及作业题机电工程学院教案用纸课程章节名称第 2 章 带传动 带传动的类型与特点教学目的、要求了解弹性滑动的概念， ，掌握带传动受力分析和欧拉公式重、难点及解决方 法受力分析 欧拉公式 弹性滑动的概念 掌握带应力分布规律教学环节时间分配2 学时教学手段、教学方 法和实施步骤多媒体教学 实物教学5授课内容： 带传动的工作原理及特点带传动的工作原理及特点 1、传动原理以张紧在至少两轮上带作为中间挠性件，靠带与轮接触面间 产生摩擦力来传递运动与动力 2、特点： 二、带传动的主要类型与应用 a.平型带传动 b.V 带传动三角带三角带传动 c.多楔带 d.同步带传动 三、V 带及其标准，三带胶带构造及标准 V 带构造：帘布芯结构；绳芯结构 V 型带标准，三角胶带规格、尺寸、使用等要求已有国家标准 按截面尺寸从小到大共有如下类型 Y Z A B C D E 带传动的工作情况分析带传动的工作情况分析1、带传动的受力分析 1） 工作前（预紧）两边初拉力 F0=F0 2）工作时（传递扭矩 T）两边拉力变化：紧力 F0F1；松边F0F2 仅以主动轮边带为对象（隔离体）分析：根据平衡条件： 00T02221 11 21DFDFDFf=传递的有效圆周力。拉力差FFFFf21工作中，紧边伸长，松边缩短，总长不变，但总带长不变。这个关系反应在 力关系上即拉力差相等（增量=减量）即： 02120012FFFFFFF由于拉力差即为接触弧上产生的摩擦力的总和，必与传递有效圆周力平衡： （取带轮为隔离体即得） FFFFFfe21Fe有效圆周力 Ff摩擦力的总和 又根据：周向力与功率的关系带传递的功率： （KW）1000VFePFe有效圆周力（N） V带速（m/s）6由式（6-1）和（6-2）得： 220201 FeFFFeFF讨论：F1与 F2与 F0和 Fe有关，Fe又与 P 有关，当 P时，Fe，即 Ff， 但对一定的带传动其摩擦力 Ff有一个极限值 Ffmax由 Ffmax决定了带传动的传动 能力。 带传动的最大有效圆周拉力及其影响带传动的最大有效圆周拉力及其影响式中：f摩擦系数（对 V 型带ffV代）ffeFFeFF21 21包角（rad）一般为主动轮（小轮包角）)3 .57(6018012 1aDDe自然对数的底（e=2.718）联立 feeeeFFFFFFFFFFF21210201224、临界圆周力 Fec 带传动的最大有效圆周力（临界值（不打滑时） ）（推导 P0功率时要用） )11 (1fecfceFFF)1111 (2)11(200ffffeceeFeeFF 5、影响因素分析F0： 与：大接触弧长，Fec大，传递 Fec大传递扭矩 T 越大f： 三角带 fvf，V 带承载能力大。 弹性滑动与打滑弹性滑动与打滑1、弹性滑动、弹性滑动不可避免 分析分析：主动轮上，带边走边收缩（力越来越小） ，由此带的变形逐步下降， 带在开始进入轮时与轮贴紧，而出轮时则落后于轮，带速落后于轮速。7V1V带相对于轮的相对滑动速度；， 从动轮上，恰恰相反，带边走边伸长，带连高于轮速。V2Ffc时，开始全面打滑 弹性滑动与打滑的区别：区别： 弹性滑动是由于带是挠性件，摩擦力引发的拉力差使带产生弹性变形不同而 引起，是带传动所固有的，是不可避免的，是正常工作中允许的。 而打滑是过载引起的，是失效形式之一，是正常工作所不允许的。是可以避 免也是应该避免的。 弹性滑动的影响弹性滑动的影响：影响传动比 i，使 i 不稳定，常发热、磨损。 打滑的影响打滑的影响：使带剧烈磨损，转速急剧下降，不能传递 T，不能正常工作。 3、滑差率、滑差率 课堂讨论打滑是失效形式之一，不允许的，应当避免的，但又有过 载保护作用，是否矛盾？（过载保护作用与打滑是否矛盾？ ）课外思考、练习及 作业题课后习题 2-1机电工程学院教案用纸课程章节名称普通V带设计教学目的、要求掌握带传动的理论基础掌握带传动的理论基础重、难点及解决方 法应力分析8教学环节时间分配2 学时教学手段、教学方 法和实施步骤多媒体教学 实物教学授课内容： 二、工作应力分析、工作应力分析1、 拉应力拉应力 （Mpa） AFAF/2211 松边紧边A带的横截面积212、离心应力离心应力 （N）离心拉力C2VgqFC离心拉应力： （Mpa） 式中：q单位带比质量gAqVAFCC2 /（N） ，g重力加速度 g=9.8m/s2 V带的线速度（m/s） （在整个带C长上相同）3、弯曲应力弯曲应力，作用在带轮段bV： （Mpa） DhEWMbD 越小，越大；h 越大，越大，bb21bb1、 带中应力分布情况带中应力分布情况2、 ，从紧边松边2112只在弯曲部分有 带全长存在21bbC在 A1点最大应力： cb11max位置产生在紧边与小带轮相切处max工作时带中的应力是周期性变化的，随着位置的不同，应力大小在不断地变化， 带容易产生疲劳破坏。 一、失效形式与设计计算 1、 失效形式（主要） 1）打滑；2）带的疲劳破坏 2、设计准则：保证带在不打滑的前提下，具有足够的疲劳强度和寿命9二） 、单根三角胶带的功率P0不打滑条件：临界摩擦状态（静不动下）feFF21由疲劳强度条件： 11maxcb与传递功率有关（即与打滑有关）许用拉应力1cb11传递极限圆周力： )11 ()11 (11fvfveceAeFF又 PVPFec1000传递的临界功率： 1000)11 (10001V eAVFPfvec单根三角带在不打滑的前提下所能传递的功率为：（KW） 1000)11 ()(10V eAPfvcb式中：P0单根带带传递的临界功率（KW）V带速（m/s）Fec临界圆周力（N）一定条件下（材料）由疲劳强度决定的许用拉应力课堂讨论课外思考、练习及作业题机电工程学院教案用纸课程章节名称 V V 带传动的设计带传动的设计教学目的、要求掌握带传动设计和了解带的张紧与维护特点掌握带齿轮传动的设计方法10重、难点及解决方 法教学环节时间分配2 学时教学手段、教学方 法和实施步骤多媒体教学 实物教学授课内容： 设计数据及内容设计数据及内容 已知已知：P，n1，n2或 i 传动布置要求（中心距 a）工作条件 要求是： 带：型号，把数，长度轮：Dmin，结构，尺寸 中心距（a） 轴压力 Q 等 设计步骤设计步骤与方法（步主要参数的选择方法）确定计算功率确定计算功率 Pca ： KA工况系数，PKPAca选择带型号选择带型号：Pca，n1 定带轮直径定带轮直径（验算带速 V） a) 由表定小轮直径 D1min（与带的型号有关） （计算直径）或圆整（也可不圆整） ，12iDD )1 (1 21 2DnnD02. 0b) 验算带速 V 100060/11nDV要求：，最佳带速 V=2025m/s smVm/255 如 V 太小，由 P=FV 可知，传递同样功率300课堂讨论课外思考、练习及作业题机电工程学院教案用纸课程章节名称第 3 章 链传动 教学目的、要求了解套筒滚子链结构、掌握链运动的不均匀性 链传动的受力分析12重、难点及解决方 法链运动不均匀性和动载荷教学环节时间分配2 学时教学手段、教学方 法和实施步骤多媒体教学 实物教学授课内容： 链传动工作原理与特点链传动工作原理与特点 1、工作原理：两轮间以链条为中间挠性元件的啮合来传递动力和运动。 2、组成；主、从动链轮、链条和张紧装置等。 3、特点 优点：平均速比 im准确，无滑动；结构紧凑，轴上压力 Q 小；传动效 率高 =98%；承载能力高 P=100KW；可传递远距离传动 amax=8mm；成 本低。缺点：瞬时传动比不恒定 i；传动不平衡；传动时有噪音、冲击； 对安装粗度要求较高。 4、应用： 适于两轴相距较远，工作条件恶劣等，如农业机械。中低速传动：i8(I=24)，P100KW，V12-15m/s。 ， 链传动的主要类型链传动的主要类型 套筒链；（套筒）滚子链属标准件选用、合理确定链轮与链条尺寸 套筒滚子链（结构与特点） 链接