清华大学机械设计讲义4

第七章蜗杆传动§7－3蜗杆传动失效形式、材料和结构第七章蜗杆传动§7－4蜗杆传动受力分析和效率计算7.4.1蜗杆传动的受力分析21112atFdTF12222atFdTFtgFFFtrr221nanFFcoscos1iTT12第七章蜗杆传动§7－4蜗杆传动受力分析和效率计算7.4.1蜗杆传动的受力分析第七章蜗杆传动§7－5圆柱蜗杆传动的设计计算（一）蜗轮齿面接触疲劳强度计算0LKFZnEHcos21min0dLacos2sin22dnnandTFFcoscos2coscos221sincoscos422120naEnEHddKTZLKFZ第七章蜗杆传动§7－5圆柱蜗杆传动的设计计算7.5.1蜗轮齿面接触疲劳强度计算sincoscos422120naEnEHddKTZLKFZ)(11adad)2(2112adadad3221132)2(sincoscos4aKTZZadadaKTZEnaEH第七章蜗杆传动§7－5圆柱蜗杆传动的设计计算7.5.1蜗轮齿面接触疲劳强度计算HEHaKTZZ][32接触强度校核公式：第七章蜗杆传动§7－5圆柱蜗杆传动的设计计算7.5.2蜗轮的许用接触应力[σ]H钢材铜合金第七章蜗杆传动§7－5圆柱蜗杆传动的设计计算7.5.2蜗轮的许用接触应力[σ]H,105.2,105.2,106.2,106.210][][30088557'8＝取当＝取当的锡青铜，对强度极限NNNNNKKMPaHNHNHHB第七章蜗杆传动§7－5圆柱蜗杆传动的设计计算7.5.3蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算YYYYmdbKTSaFanF22222ˆ2cos2ˆ12db667.0Y重合度系数：cosmmn中考虑，并入齿根应力校正系数FSaY][,2FFaFYYmddKT][cos53.12212第七章蜗杆传动§7－5圆柱蜗杆传动的设计计算7.5.3蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算FFaFYYmddKT][cos53.12212校核公式：96'10][][NKKFNFNFFYYzKTdmFaF22212][cos53.1设计公式：第七章蜗杆传动§7－5圆柱蜗杆传动的设计计算7.5.4蜗杆轴的刚度计算][4832121yLEIFFyrt6441dI蜗杆轴支点跨距，:L许用最大挠度:][y第七章蜗杆传动§7－5圆柱蜗杆传动的设计计算7.5.5蜗杆传动的散热计算321＝蜗杆传动的总效率：)(1vtgtg啮合效率：2轴承效率：3搅油效率：96.0~95.033一般取：)()96.0~95.0(vtgtg第七章蜗杆传动§7－5圆柱蜗杆传动的设计计算7.5.5蜗杆传动的散热计算)()96.0~95.0(vtgtg蜗杆导程角:87:－查表速度当量摩擦角，根据滑动svvcos100060:11ndvs滑动速度第七章蜗杆传动§7－5圆柱蜗杆传动的设计计算7.5.5蜗杆传动的散热计算)1(10001pH单位时间内的发热量：)(012ttSHd单位时间内的散热量：21HHSpttd)1(100001箱体内的工作温度：)()1(100001ttpSd所需散热面积：第七章蜗杆传动§7－5圆柱蜗杆传动的设计计算7.5.5蜗杆传动的散热计算提高散热能力方法第七章蜗杆传动第七章蜗杆传动第七章蜗杆传动比较：体积、成本、效率、传动精度机械设计第五章带传动和链传动第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.1概述1.带传动的特点第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.1概述2.带传动的类型按照带的形状分类：第五章带传动和链传动•§5-1带传动•5.1.1概述•2.带传动的类型•按照带的形状分类：第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.1概述2.带传动的类型按照带的形状分类：第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.1概述2.带传动的类型按照带的形状分类：第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.1概述2.带传动的类型按照带的形状分类：第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.1概述2.带传动的类型按照带的形状分类：第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.1概述2.带传动的类型按照带的形状分类：第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.1概述概述2.带传动的类型按照传动比分类：第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.1概述概述2.带传动的类型按照轴的位置和转向分类：第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.1概述概述2.带传动的类型按照传动轮的数量分类：第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.2概述V带的类型、特点和结构第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.2V带的类型、特点和结构第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.3带传动的工作原理1.带传动的受力分析第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.3带传动的工作原理1.带传动的受力分析轮作用于带的力轮作用于带的力第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.3带传动的工作原理1.带传动的受力分析根据力平衡关系：带轮所受力矩：02120012FFFFFFF有效拉力）(22)(22212121ediedididiiFFFFdFdFFdFdFT第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.2带传动的工作原理1.带传动的受力分析带传动功率：带所受拉力关系：kWvFPe1000021212FFFFFFe220201eeFFFFFF第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.3带传动的工作原理1.带传动的受力分析2)2(dFFdddFF2)2(dFFdddFF－－第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.3带传动的工作原理1.带传动的受力分析2)2(dFFdddFF2)2(dFFdddFF2cos)2(2cos)2(ddFFdqrddFF水平方向：2sin)2(2sin)2(ddFFddFFdqr垂直方向：2cos)2(2cos)2(ddFFdqrddFF水平方向：2sin)2(2sin)2(ddFFddFFdqr垂直方向：12cos22sin0dddd令：22dFFdqrdFF水平方向：qrddFFqr垂直方向：2121AeFAeFAeFFddF代入：00212121)(21eFFeeAeAeFF)(021欧拉公式eFF)1)(2()1(022221eFFeFFeFFFFee1120eeFFe整理后得到：1.欧拉公式成立的条件2.轮槽楔角对带传动承载能力的影响3.带轮包角对带传动承载能力的影响4.初拉力对带传动承载能力的影响增大小轮包角的结构措施1.合理安排松边、紧边的位置增大小轮包角的结构措施2.合理张紧初拉力对承载能力的影响1120eeFFe0FFTPe第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.3带传动的工作原理2.带传动中的应力n1n2松边拉应力紧边拉应力AF22松边拉应力：AF11紧边拉应力：第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.3带传动的工作原理2.带传动中的应力AqvAFcC2离心应力：222sin2qvFrvqrddFdFCCC第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.3带传动的工作原理2.带传动中的应力n1n2离心应力第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.3带传动的工作原理2.带传动中的应力n1n2弯曲应力第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.3带传动的工作原理2.带传动中的应力dammwdhERyERdRdyRdELLEE2)(0第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.3带传动的工作原理2.带传动中的应力n1n2cw1max第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.3带传动的工作原理3.带的弹性滑动和打滑第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.3带传动的工作原理3.带的弹性滑动和打滑n1静弧动弧n1静弧动弧第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.3带传动的工作原理3.带的弹性滑动和打滑几点结论：1.动弧是接触弧的一部分2.动弧位于主动轮的出口边3.欧拉公式适用于动弧4.当动弧扩展到整个接触弧时发生打滑5.弹性滑动不可避免，打滑可以避免6.弹性滑动造成传动比不稳定第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.3带传动的工作原理3.带的弹性滑动和打滑弹性滑动的好处与坏处好处：过载保护坏处：1.传动比不稳定，不准确2.降低带传动的传动效率3.加剧带磨损4.引起温度升高第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.3带传动的工作原理3.带的弹性滑动和打滑100060v111ndd紧边带速：100060v222ndd松边带速：121vvv弹性滑动率：21)1(vv422411106106)1(ndnddd2211)1(ndnddd）（传动比：%2~%1)1(1221ddddnni第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.4V带传动的设计计算1.带传动的失效形式和设计准则带传动的主要失效形式：1.打滑2.带的疲劳折断带传动的设计准则：在保证带传动不打滑的前提下，具有一定的疲劳强度和寿命。第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.4V带传动的设计计算2.单根V带的基本额定功率][11maxcbkWveAveAveFveFFvFFvFPcbec)11(1000)]([)11(10001000)11(1000)(1000)(100011111210第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.4V带传动的设计计算2.单根V带的基本额定功率kWAvevFPcbe1000)11)(]([100010MPajtvCL1.1103600][有关参数：带类型C,A,q,ha带速v带轮直径dd1,带材料q,C,E,μ,包角a带长L0预期寿命t带轮数j1000)11)(23600(1000211.1100AveAqvdhEjtvCLvFPdae第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.4V带传动的设计计算3.设计数据和设计方法功率P主动轮转速n1被动轮转速n2工作条件带型号带轮直径dd1,dd2带根数z中心距a带长L初拉力F0压轴力Q带轮结构第五章带传动和链传动§5-1带传动5.1.4V带传动的设计计算3.设计数据和设计方法(1)确定计算功率PcPc=KAPkW每天工作小使数（h）1610~16101610~16101.41.31.21.31.21.1带式输送机（不均匀负）,旋转式水泵和压缩机(非离心式),通风机7.5kW）,发电机,金属切削机床,印刷机,旋转筛,锯木机和木工机械载荷变动小1.81.61.51.51.41.3破碎机(旋转式,颚式等),磨碎机(球磨,棒磨,管磨)载荷变动很大1.61.31.41.1负载启动1.31.11.51.41.2制砖机,斗式提升机,往复式水泵和压缩机,起重机,磨粉机,冲剪机床,橡胶机械,振动筛,纺织机械,重载输送机载荷变动较大1.21.21.0液体搅拌机,通风机及鼓风机（≤7.5kW）,离心式水泵和压缩机,轻负荷输送机载荷变动最小软启动KA工况•完