机械创新设计机械系统工作能力设计

第5章机械系统工作能力设计肖丽英清华大学精密仪器与机械学系机械系统的工作能力设计•工作能力设计的目的•机械系统的工作能力设计的步骤•机械系统的工作能力设计内容机械系统的工作能力设计•工作能力设计的目的：–在进行机械结构的最小化设计时，保证零部件的强度/刚度/寿命等机械性能机械系统的工作能力设计•机械系统的工作能力设计的步骤–材料选择–受力分析和失效分析–根据设计准则，进行工作能力设计或校核机械系统的工作能力设计•机械系统的工作能力设计内容–传动零件的工作能力设计•带传动/链传动、齿轮传动、蜗杆传动、螺旋传动（先做箱体外传动零件的设计计算）–支撑零件的工作能力设计•轴、轴承–连接的设计•螺纹连接•轴毂连接（键连接）•连轴器的选择–其他零件的工作能力设计传动零件的工作能力设计•带传动/链传动：–注意实际空间尺寸对设计结果的要求，合理调整带/链的型号、大小轮直径和中心距，使设计结果满足实际要求–注意强度计算中带轮尺寸和其他机件的装配活协调关系（例如小轮直径与电动机中心高是否相称，大带轮是否与基座相干涉）–计算出压轴力，为轴、轴承的设计准备传动零件的工作能力设计mmm5.1•齿轮传动：–多级齿轮传动时，合理分配传动比–小齿轮齿数的合理选择•开式传动：z1=17～20；•闭式传动：z1=20（25）～40；–对功率传动：模数–中心距越大，传递功率就越大。为方便制造和测量，注意中心距的圆整–一对齿轮传动，小齿轮比大齿轮宽5-10mm传动零件的工作能力设计•齿轮传动：–闭式齿轮多级传动中，润滑油应该浸入高速级大齿轮的1-2个齿高，但不小于10mm，但低速级大齿轮的浸油不超过齿顶圆直径的1/3–强度计算完成后用表格的形式将齿轮的齿数、模数、螺旋角、旋向、分度圆直径，齿顶圆直径、齿宽、中心距等传动零件的工作能力设计•蜗杆传动：–模数是标准值，中心距要圆整。–蜗杆传动确定后要校核其相对滑动速度和传动的效率，并修整系统的效率–蜗杆传动的刚度在装配图设计完成支点距离后进行，热平衡在箱体设计完成后进行。支撑零件的工作能力设计•轴：–根据按扭转强度条件计算（许用切应力）进行轴径初估–注意初估的轴径为轴端部的最小轴径–轴上有键槽时应该将计算轴径放大3%–动力很小时，计算得到的轴径小于10mm,一般取10mm以上支撑零件的工作能力设计轴：–如果轴端是输出端（与连轴器相连），注意输出端的直径与连轴器的标准相匹配（连轴器的直径有标准）––弯扭合成的强度计算要在轴系结构完全确定后进行，如果校核时发现轴的强度不够，要修改轴的结构，重新校核强度支撑零件的工作能力设计•轴承的工作能力设计：–在完成装配图后进行–注意合理选择轴承的类型–按轴承的寿命设计进行校核：成对安装的滚动轴承按双列轴承进行校核支撑零件的工作能力设计•轴承：成对安装的滚动轴承按双列轴承进行校核连接零件的工作能力设计•连轴器：◦连轴器类型选择：根据实际工作情况进行选择。中小型减速器输入、输出均可采用弹性套柱销连轴器（成本低，装拆方便，缓冲冲击）◦注意连轴器孔径与轴径的配合；半连轴器可以采用同一系列的不同直径，与电机相连的连轴器的轴径与电机匹配◦◦型号选择：根据传递的扭矩计算，进行合理选择连接零件的工作能力设计•键连接：–强度计算后若强度有富裕，不必缩小键尺寸。–如果强度不满足要求，适当增长键长或改用双键或花键–装连轴器处轴上的普通平键不必校核强度，因为连轴器给出的键的尺寸已经考虑了键的强度其他零件的强度设计(按强度准则进行设计)•提升重物时绳子的强度•卷筒的设计•薄弱机架的支撑强度、刚度1、刘向锋.机械设计教程.北京:清华大学出版社,20082、吴宗泽.罗圣国.机械设计课程设计（第3版）.北京高等教育出版社，20063、黄珊秋.机械设计课程设计.机械工业出版社，2002参考文献谢谢！