机械设计教案.docx

教材分析
1.教材基本信息
教材名称:机械设计
出版社:高等教育出版社
主 编:濮良贵
出版时间：2013年5月第9版
2。章节内容
第一章绪论
第二章机械设计总论
第三章机械零件的强度
第四章摩擦、磨损及润滑
第五章螺纹连接机螺旋传动
第六章键、花键、物件连接和销联结
第七章铆接、焊接、胶接和过盈连接
第八章带传动
第九章链传动
第十章齿轮传动
第十一章蜗杆传动
第十二章滑动轴承
第十三章滚动轴承
第十四章联轴器和离合器
第十五章轴
第十六章弹簧
第十七章机座和箱体
第十八章减速器和变速器
3。教学手段和方法
教学方法:教师讲授、案例分析、集体讨论、个别回答、师生互动启发
教学手段：课件演示、视频课件
4。实训教学环节
实训一：连接件认知(螺栓、键、销)
实训二：传动部件认知（带、齿轮、蜗杆、链传动）
实训三:轴系部件认知（轴、轴承、联轴器、离合器等）
5。教材优缺点分析
优点：《“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材：机械设计（第9版)》是“十二五"普通高等教育本科国家级规划教材，是在西北工业大学机械原理及机械零件教研室编著，濮良贵、纪名刚主编《机械设计》（第八版)的基础上,根据教育部2011年制订的“机械设计课程教学基本要求"和编者多年来的教学实践经验，考虑加强学生素质教育和能力培养，结合拓宽专业面后的教学改革以及我国机械工业发展的需要修订而成的。内容上能够反映现代机械设计的最新技术,具有较强的针对性和实用性。书后附录有常用量的名称、单位、符号及换算关系.教材覆盖面广，较为权威。
缺点：配套习题略少，没有配套的实验指导类教材
6.参考教材
机械设计指导手册（图书馆）
机械设计课程设计
机械设计习题集
第1次 2学时
单元标题:
第一章 绪论 第二章机械设计总论
课堂类别：理论
教学目标：
1、 了解机器的组成；明确零件的概括分类及零件与机器的关系.
2、 明确本课程的内容、性质和任务;注意本课程与先修课程及后续课程的关系和相应的学习方法.
3、 深刻理解机械零件的失效形式及应满足的基本要求。
4、深刻理解机械零件的设计准则及设计方法。
教学重难点：
重点:机器的主体及其基本组成要素和机械零件的分类,机械零件（局部）和机器（总体)的关系；
难点：机械零件的失效形式及设计步骤
教学方法与手段：
1。教学方法：教师讲授、案例分析、集体讨论、个别回答、师生互动启发
2.教学手段：课件演示、视频课件
主要教学内容及过程
第一章　绪论
(一)内容
1、机器在经济建设中的作用
2、机器的基本组成要素
3、本课程的内容、性质、任务
机械设计是以一般通用零部件的设计为核心的设计性课程，而且是论述它们的基本设计理论与方法,用以培养学生具有设计一般机械的能力的技术基础课程。
本课程的目的与任务在于培养学生:
1、掌握通用机械零部件的工作原理、特点、选用及设计理论与设计计算方法。
2、初步树立正确的设计思想，了解设计的一般规律，具有设计机械传动部件及简单机械的能力，以及培养学生独立解决问题和分析问题的能力。
3、具有运用标准、规范、手册、图表和查阅有关资料的能力。
4、学会典型零件的实验方法,获得实验技能的基本训练。
第二章 机械设计总论
（一）内容
1、机器的组成:原动机、传动部分、执行部分、控制系统及辅助系统等.
2、设计机器的一般程序:计划阶段、方案设计阶段、技术设计阶段、技术文件编制阶段
3、对机器的主要要求：使用功能要求、经济性要求、劳动保护和环境保护要求、寿命和可靠性要求、其他要求。
4、机械零件的主要失效形式：整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏、破坏正常工作条件引起的失效.
5、设计机械零件时应满足的基本要求：
1）避免在预定寿命期内失效的要求;
2）结构工艺性要求 3）经济性要求 4）质量小的要求 5）可靠性要求
6、机械零件的计算准则：强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则、可靠性准则
设计方法：理论设计、经验设计、模型试验设计
7、机械零件设计的一般步骤
8、机械零件材料的选用原则
9、机械零件设计中的标准化
(二）基本要求
1、明确机器的组成，了解机器的要求及其设计程序。
2、深刻理解机械零件的失效形式及应满足的基本要求。
3、深刻理解机械零件的设计准则及设计方法.
4、了解机械零件的一般设计方法，重视结构设计及标准化工作。
5、了解一般机械零件的材料及选用原则。
（三）重点、难点及学习注意事项
本章特点在于从机器设计的总要求出发,引出与机械零件设计有关的一些原则性问题。这些问题,例如设计机器的一般程序、机械零件失效形式、零件的设计要求、设计准则、设计方法、设计步骤及材料选择等，始终贯穿在本书以后的各章中。
本章的学习首先要从总体上建立起机器设计，尤其是机械零件设计的总括性的概念，即从机器的总体要求出发,引出对机械零件的要求,根据零件的失效形式，拟定出设计准则，在选择出适用的材料后，按一定的步骤，用理论设计或经验设计的方法,设汁出机械零件来.这个过程的系统性是很严密的。它对以后各章的学习都具有提纲挈领的作用。其次，还要掌握对机器和机械零件的基本要求。这些要求本质上讲有两条：1）提高机器总体效益；2）避免失效。第一条要求是相对的，随着科学技术的发展，对总体效益的要求总是不断变化的.第二条要求却是最基本的,即在达到设计寿命前的任何时候，对机器和零件总是有避免失效的要求的.要求学生在以后各章节的学习中，不断地结合各章的具体分析来逐步加深理解.
4。教学小结及作业
1)机械零件的失效形式有哪些?
第2次 2学时
单元标题：
第三章 机械零件的强度
课堂类别：理论
教学目标：
掌握常用的强度理论，并能正确运用；正确选用强度计算中的极限应力；熟练掌握极限应力线图的绘制与分析;熟练掌握稳定变应力时的疲劳强度计算及等效转化概念；了解单向不稳定变应力的疲劳强度计算.
教学重难点：
重点:常用强度理论的正确运用及强度计算中极限应力的正确选定；极限应力线图的意义、绘制；稳定变应力时的疲劳强度计算.
难点：无.
教学方法与手段：
1。教学方法：教师讲授、案例分析、集体讨论、个别回答、师生互动启发
2。教学手段:课件演示、视频课件
主要教学内容及过程
第三章 机械零件的强度
1.强度问题：
静应力强度：通常认为在机械零件整个工作寿命期间应力变化次数小于103的通用零件,均按静应力强度进行设计。(材料力学范畴）
变应力强度：在变应力作用下，零件产生疲劳破坏。
2。疲劳破坏定义：金属材料试件在交变应力作用下，经过长时间的试验而发生的破坏。
3。疲劳破坏的原因：材料内部的缺陷、加工过程中的刀痕或零件局部的应力集中等导致产生了微观裂纹，称为裂纹源，在交变应力作用下，随着循环次数的增加，裂纹不断扩展，直至零件发生突然断裂。
4。疲劳破坏的特征:
1）零件的最大应力在远小于静应力的强度极限时,就可能发生破坏；
2)即使是塑性材料，在没有明显的塑性变形下就可能发生突然的脆性断裂.
3） 疲劳破坏是一个损伤累积的过程，有发展的过程，需要时间。
4） 疲劳断口分为两个区：疲劳区和脆性断裂区.
§3-1 材料的疲劳特性
一、应力的分类
1、静应力：大小和方向均不随时间改变，或者变化缓慢.
2、变应力:大小或方向随时间而变化.
1）稳定循环变应力： 以下各参数不随时间变化的变应力.
sm─平均应力； sa─应力幅值
smax─最大应力； smin─最小应力
r ─应力比(循环特性）
描述规律性的交变应力可有5个参数，
但其中只有两个参数是独立的.
2）非稳定循环变应力： 参数随时间变化的变应力。
（1)规律性非稳定变应力:参数按一定规律周期性变化的称为。
（2）随机变应力:随机变化的。
二、疲劳曲线
1、-N曲线：应力比r一定时，表示疲劳极限(最大应力)与循环次数N之间关系的曲线。
大多数零件失效在C点右侧区域,称高周疲劳区N〉104
高周疲劳区以N0为界分为两个区:
有限寿命区（CD）： N＜N0,循环次数N,对应的极限应力。
——条件疲劳极限.
曲线方程为
无限寿命区:N≥N0时,曲线为水平直线,对应的疲劳极限是一个定值,用 表示.当材料受到的应力不超过时,则可以经受无限次的应力循环而不疲劳破坏。 即寿命是无限的。
—-疲劳极限(）
因为
所以
2、等寿命疲劳曲线（极限应力线图）
定义:循环次数一定时，应力幅与平均应力间的关系曲线.
理论疲劳曲线:
经过试验得二次曲线如下图。
即在曲线 （寿命为循环基数N0）
在曲线内为无限寿命.曲线外为有限寿命。
实际疲劳曲线:
r = -1　对称循环应力
r=0　脉动循环应力
r=1　静应力

在直线CG,上任何一点均有
A，G,线 —— 疲劳强度线。其上的点表示疲劳极限应力
由A，、G,两点坐标可得A,G，线直线方程
其中 (试件受循环弯曲应力时的材料常数)
碳钢
合金钢
CG,线 -— 屈服强度线.其上的点表示屈服极限
由C点坐标和直线斜角可得CG,线方程
§3—2 机械零件的疲劳强度计算
一、零件的极限应力线图
引入 Ｋσ—弯曲疲劳极限的综合影响系数
则
σ-1—材料对称循环弯曲疲劳极限
σ-1e—零件对称循环弯曲疲劳极限
将材料的极限应力线图中直线A,D,G，按比例Ｋσ向下移，CG，，部分按静强度考虑,故不作修正.即得零件的极限应力线图，如下
故各点坐标为
，C点坐标不变
采用同样方法，可得AG直线方程：
直线CG方程为:
弯曲疲劳极限综合影响系数
-零件的有效应力集中系数。（在正应力作用下)
—零件的尺寸系数。（在正应力作用下）
—零件的表面质量系数。（在正应力作用下)
—零件的强化系数.(在正应力作用下)
二、单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算
所以：
计算安全系数及疲劳强度条件为：
　　机械零件可能发生的典型的应力变化规律有以下三种:
应力比为常数：r=C
平均应力为常数σm=C
最小应力为常数σmin=C
1、r=C
r=C时,应该有
联解OM、AG直线方程可得M，坐标（、)，相加即为M点零件的疲劳极限：
由上式得
如果极限应力点为N’，极限应力为屈服极限,所以强度条件为:
其它加载方式相同。
2、
联解直线MM2’与直线AG方程,求出M2’点横纵坐标值，并相加:
3、
即 为与横轴夹角450的斜直线，故可过M作斜线LM’,M3’点即为极限应力点.
同样的方法可得:
三、双向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算
当零件上同时作用有同相位的稳定对称循环变应力sa 和ta时,由实验得出的极限应力关系式为:
式中 ta′及sa′为同时作用的切向及法向应力
幅的极限值。
由于是对称循环变应力，故应力幅即为最大应力。弧线 AM'B 上任何一个点即代表一对极限应力σa′及τa′
若作用于零件上的应力幅sa及ta如图中M点表示，则由于此工作应力点在
极限以内，未达到极限条件，因而是安全的.
§3—4 机械零件的接触强度
接触应力：当两零件以点、线相接处时，其接触的局部会引起较大的应力.这局部的应力称为接触应力。
赫兹公式：
其中: 综合曲率
4.作业
3—1、3—2
第3次 2学时
单元标题:
第五章螺纹联接及螺旋传动5.1螺纹 5。2螺纹连接类型和标准连接件
5。3螺纹连接的预紧 5.4螺纹连接的防松
课堂类别:理论
教学目标：
通过本次教学,让学生掌握螺纹联接类型及防松方法
教学重难点:
重点：螺纹联接类型及防松原理
难点:无
教学方法与手段：
1。教学方法：教师讲授、案例分析、集体讨论、个别回答、师生互动启发
2。教学手段：课件演示、视频课件
主要教学内容及过程
一、螺纹的形成
二、螺纹的类型
三角形（普通螺纹）、管螺纹—-联接螺纹（精密传动）
按牙型 矩形螺纹，梯形螺纹，锯齿形螺纹—-传动螺纹
三、螺纹的主要参数（图4-3)
1）外径d(大径)（D) 2）内径（小径)d1（D1)
3)中径d2 4）螺距P 5）导程(S） 6）线数n
7）螺旋升角ψ
8)牙型角α 9）牙型斜角β
螺旋副的自锁条件为:
螺旋副的传动效率为：
四、常用螺纹的种类、特点与应用比较
螺纹联接的类型及螺纹联接件
一、螺纹联接主要类型
1、螺栓联接
2、双头螺栓联接
3、螺钉联接
4、紧定螺钉联接
螺纹联接件
螺纹联接的预紧与防松
一、预紧
螺纹联接 松联接——在装配时不拧紧，只存受外载时才受到力的作用
紧联接——在装配时需拧紧，即已预先受力，预紧力QP
预紧目的:保持正常工作。如汽缸螺栓联接，有紧密性要求。
∴ ） 一般K=0。1~0。3
二、防松:
1、防松目的
实际工作中，外载荷有振动、有变化、材料高温需变等会造成摩擦力减少,螺纹副中正压力在某一瞬间消失、摩擦力为零，从而使螺纹联接松动，因此，必须进行防松。
2、防松原理-—消除(或限制）螺纹副之间的相对运动，或增大相对运动的难度。
3、防松办法及措施
1）摩擦防松——双螺母、弹簧垫圈、尼龙垫圈、自锁螺母等
2）机械防松:开槽螺母与开口销，圆螺母与止动垫圈,弹簧垫片,轴用带翅垫片，止动垫片，串联钢丝等.
3）永久防松：端铆、冲点（破坏螺纹)、点焊
4）化学防松--粘合
讨论：双头螺栓联接，旋入端如何防松？
①利用螺尾旋紧产生横向扩张；②利用过盈配合达到横向扩张；③利用杆端预紧，产生轴向预紧作用
5.课后作业
5—1、5—2
第4次 2学时
单元标题：
5。5螺纹组连接的设计
课堂类别：理论
教学目标:
通过本次课的学习,使学生掌握螺栓组连接的设计及强度计算
教学重难点：
重点:螺栓受横向载荷、转矩、倾覆力矩时的受力（普通螺栓和绞制孔螺栓两种）
难点:无
教学方法与手段：
1。教学方法:教师讲授、案例分析、集体讨论、个别回答、师生互动启发
2.教学手段:课件演示、视频课件
主要教学内容及过程
1 螺栓组连接的结构设计
1) 要设计成轴对称的几何形状.
2) 螺栓的布置应使螺栓的受力合理
3) 螺栓的布置应有合理的间距、边距
4) 同一组螺栓连接中各螺栓的直径和材料均应相同
5) 避免螺栓承受偏心载荷
2、螺栓组连接的受力分析
螺栓组受力分析的目的:根据螺栓组连接的结构和受载情况，求出受载最大的螺栓及其受力。受力分析是在作如下假设条件下进行的，即：
a. 同组中的各螺栓都受相同的预紧力
b. 螺栓组的对称中心与被连接结合面的形心重合
c. 被连接件为刚体,连接结合面为刚性平面。
d. 螺栓的变形在弹性范围内。
1）受轴向载荷螺栓组连接
单个螺栓工作载荷为F=P/Z
P——轴向外载
Z—-螺栓个数
2）受横向载荷的螺栓组连接
特点：普通螺栓，铰制孔用螺栓皆可用,外载垂直于螺栓轴线、防滑
普 通 螺 栓 --受拉伸作用
铰制孔螺栓—-受横向载荷剪切、挤压作用。
单个螺栓所承受的横向载荷相等 FR=RΣ/Z
3）受横向扭矩螺栓组连接
（1）圆形接合面：单个螺栓所受横向载荷
（2）矩形接合面
a）普通螺栓连接
由静平衡条件
∴连接件不产生相对滑动的条件为：
则各个螺栓所需的预紧力为
b)铰制孔螺栓连接组
由变形协调条件可知，各个螺栓的变形量和受力大小与其中心到接合面形心的距离成正比
由假设——板为刚体不变形,工作后仍保持平面，则剪应变与半径成正比。在材料弹性范围内,应力与应变成正比
由静平衡条件
4、受翻转力矩螺栓组连接
特点：M在铅直平面内,绕O—O回转，只能用普通螺栓，取板为受力对象，由静平衡条件
设单个螺栓工作载荷为Fi
7。作业
5-3、5-4
第5次 2学时
单元标题:
5。6螺纹连接的强度计算 5。7螺纹连接件的材料和许用应力 5。8提高螺纹连接强度的措施
课堂类别:理论
教学目标:
通过本次课的学习,使学生掌握螺栓受轴向载荷的受力分析。
教学重难点：
重点：紧螺栓强度连接。
难点：紧螺栓强度连接。
教学方法与手段：
1.教学方法:教师讲授、案例分析、集体讨论、个别回答、师生互动启发
2。教学手段：课件演示、视频课件
主要教学内容及过程
单个螺栓联接的强度计算
1、失效形式和原因
a）形式：多数为抗拉疲劳失效，静态失效较少，但严重过载拉断，螺牙剪断，螺纹压溃等可出现。
b)失效原因：应力集中
应力集中促使疲劳裂纹的发生和发展过程
2、设计计算准则与思路
受拉螺栓:设计准则为保证螺栓的疲劳拉伸强度和静强度
受剪螺栓：设计准则为保证螺栓的挤压强度和剪切强度
一、松螺栓联接如吊钩螺栓,工作前不拧紧，无QP，只有工作载荷F起拉伸作用，防断。
强度条件为： MPa -—验算用
或 （mm) （设计用)→定公称直径d
式中:d1——螺杆危险截面直径(mm)
［σ］—-许用拉应力 N/mm2 （MPa）
二、紧螺栓联接--工作前有预紧力QP
工作前拧紧，在拧紧力矩T作用下:
预紧力QP→产生拉伸应力σ 复合应力状态
螺纹摩擦力矩T1→产生剪应力τ
a）
b)
接第四强度理论：
∴强度条件为: 式中：QP——预紧力（N）
T1—-螺纹摩擦力矩，起扭剪作用,又称螺纹扭矩,N。mm
1.3——系数将外载荷提高30％，以考虑螺纹力矩对螺栓联接强度的影响，这样把拉扭的复合应力状态简化为纯拉伸来处理，大大简化了计算手续。
1、横向载荷的紧螺栓联接计算—-主要防止被联接件错动
普通螺栓联接——防滑
特点：杆孔间有间隙，靠拧紧后正压力由（QP)产生摩擦力来传递外载荷,保证联接可靠(不产生相对滑移）的条件为：设所须的预紧力为QP
——工作前后不变,式中：f—-接缝面间的摩擦系数， i-—拉缝界面数目 KS—-防滑系数(可靠性系数） KS=1。1～1。3
强度条件验算公式：为式：
设计公式为：
铰制孔螺栓联接-—防滑动
特点:螺杆与孔间紧密配合，无间隙，由光杆直接承受挤压和剪切来传递外载荷R进行工作螺栓的剪切强度条件为： MPa
螺栓与孔壁接触表面的挤压强度条件为：
R-—横向载荷(N）；d0—-螺杆或孔的直径（mm)
lmin—-被联接件中受挤压孔壁的最小长度(mm)，
［τ]—-螺栓许用剪应力,MPa,（钢，—安全系数,
——螺栓或被联接件中较弱者的许用挤压应力，MPa
2、轴向载荷紧螺栓联接强度计算
特点：加载前有预紧力QP、轴向工作载荷F
只适于普通螺栓—-防断,受QP与F联合作用，如汽缸盖螺栓
工作特点：工作前拧紧，有QP；工作后加上工作载荷F
工作前、工作中载荷变化，求工作时总载荷Q=?
—-—-残余预紧力
强度条件:
验算公式： （MPa）
设计公式: （mm）→（公称直径)
5。作业
5—8、5-9
第6次 2学时
单元标题：
第六章 键、花键、无键连接和销连接
课堂类别：理论
教学目标：
通过本次课的学习，使学生掌握平键、花键联接设计计算方法，了解其它联接的类型与特点
教学重难点：
重点：平键、花键联接强度计算
难点:无
教学方法与手段：
1。教学方法：教师讲授、案例分析、集体讨论、个别回答、师生互动启发
2.教学手段:课件演示、视频课件
主要教学内容及过程
一、键联接的类型与构造
松键联接——靠侧面挤压,圆用方向剪切承载,工作前不打紧
1）平键；2)半圆键；3)花键
平键——普通平键；导键与滑键。 普通平键：A型、B型、C型
紧键联接：1)楔键联接；2)切向键联接
1、平键
普通平键——用于静联接—即轴与轮毂间无相对轴向移动，
构造：两侧面为工作面,靠键与槽的挤压和键的剪切传递扭矩
轴上的槽用盘铣刀或指状铣刀加工
轮毂槽用拉刀或插刀加工。
3）导向平键与滑键—-用于动联接，即轴与轮毂之间有相对轴向移动的联接
导向——键不动，轮毂轴向移动
动联接—-键随轮毂移动，滑移距离大时采用滑键
由（轴径）d 查手册 b（宽）×h（高)×L（长）→强度验算
2、半圆键-—-—用于静联接（松联接)
轴槽用与半圆键形状相同的铣刀加工,键能在槽中绕几何中心摆动，键的侧面为工作面，工作时靠其侧面的挤压来传递扭矩。
特点：工艺性好，装配方便，尤其适用于锥形轴与轮毂的联接
缺点：轴槽对轴的强度削弱较大.只适宜轻载联接。
3、楔键联接——紧联接
普通楔键:上、下面为工作表面，有1:100斜度(侧面有间隙），
4、切向键-—两个斜度为1：100的楔键联接，上、下两面为工作面(打入)布置在圆周的切向。
工作原理；靠工作面与轴及轮毂相挤压来传递扭矩。
二、键联接的强度校核
失效形式: 压溃（键、轴、毂中较弱者--静联接）
磨损（动联接）
键的剪断（较少)
1、平键联接的强度校核。
普通平键:
a） 则其挤压强度条件为:
Mpa
——许用挤压应力 Mpa T--扭矩(Nmm）k—-工作高度 k=oh/2
l——工作长度 d——轴径(mm)
b)剪切强度条件：
导向平键、滑键（动联接）
Mpa
[P]——许用比压
—-键的许用剪应力(N/mm2）
花键联接:花键联接是由多个键齿与键槽在轴和轮毂孔的周向均布而成
花键齿侧面为工作面——适用于动、静联接
类型、特点和应用
1、特点:
2、花键类型 ①矩形花键 ③渐开线花键 ③三角形花键
二、花键联接的设计计算
无键联接:用非圆剖面的轴与毂孔构成的联接——称成型联接
型面联接 轴和毂孔有柱形的和圆锥形的。
二、胀紧联接
销联接
作用：①主要用于零件间位置定位（定位销必须多于2个）；②传递不大的载荷（均有标准）;③安全保护装置中作剪断元件
类型：按用途 定位销、联接销、安全
作业：
习题6-1、6—4、6—5
第7次 2学时
单元标题：
连接件认知
课堂类别:实训
教学目标:
通过本次课的学习，使学生认知常见联接的类型与特点，熟悉螺栓、键、销连接的应用
教学重难点：
重点:联接件的合理选用及计算
难点:无
教学方法与手段：
1.教学方法：教师讲授、学生分组实训、集体讨论、个别回答、师生互动启发
2.教学手段：讲授、实训相结合
主要教学内容及过程
1、 分组：每组学生20人，共分为三组进行。
2、 理论讲授:教师分别讲解常见的螺栓种类及应用，普通键联接、花键联接、销联接等,并带领学生观摩实物及常见联接在汽车上的应用。
发动机上螺栓连接、汽车变速箱输入轴及输出轴上的花键联接、销联接
3、 学生分组实操：
螺纹：拧紧力矩25N/M
4、 总结提问阶段：
第8次 2学时
单元标题：
第八章带传动 8。1概述 8。2带传动工作情况分析
课堂类别：理论
教学目标：
通过本次课的学习，使学生了解弹性滑动的概念，，掌握带传动受力分析和欧拉公式
教学重难点:
重点：受力分析 欧拉公式 弹性滑动的概念
难点：掌握带应力分布规律
教学方法与手段：
1。教学方法：教师讲授、案例分析、集体讨论、个别回答、师生互动启发
2。教学手段：课件演示、视频课件
主要教学内容及过程
一、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
四、带传动的工作情况分析
1、带传动的受力分析：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:①紧力 F0→F1；②松边F0→F2
仅以主动轮边带为对象(隔离体）分析：
根据平衡条件:
——=传递的有效圆周力。
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：
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）
∴
Fe——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）
Fe-—有效圆周力(N) V--带速（m/s）
由式（6—1）和（6-2）得：
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
式中：f-摩擦系数（对V型带→f→fV代)
—包角(rad）一般为主动轮（小轮包角)
e-自然对数的底（e=2.718……)
联立
4、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）
5、影响因素分析——①F0：
②与:大接触弧长，Fec大，传递Fec大→传递扭矩T越大
③f: 三角带fv〉f，∴V带承载能力大。
弹性滑动与打滑
1、弹性滑动——不可避免
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。
V1〉V——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。V2〈V
∴V-V2=VS——带对轮的相对滑动速度，这种现象称弹性滑动
结论：弹性滑动是在外力作用下通过摩擦力引发拉力差而使得带的弹性变形量改变而引起的带在轮面上的局部相对滑动现象（使带与轮的速度有变化，使从动轮速度低于主动轮）。
弹性滑动后果:
①从动轮速度V2小于主动轮速度V1,使传动比不恒定。
②传动效率η↓。
③带的磨损加剧.
2、打滑:—-正常工作时必须避免
打滑总是首先产生在小带轮上,（因为小轮上包角小）
③当P↑↑↑ Fe↑↑↑，Fe>Ffc时,开始全面打滑
弹性滑动与打滑的区别:
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:影响传动比i，使i不稳定，常发热、磨损.
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ε
二、工作应力分析
1、 拉应力— （Mpa)
A——带的横截面积
2、离心应力— —(N）--离心拉力
离心拉应力： （Mpa） 式中：q—-单位带比质量（N），g——重力加速度 g=9.8m/s2 V-—带的线速度（m/s) （在整个带长上相同）
3、弯曲应力-—,作用在带轮段
V： （Mpa)
D越小，越大；h越大，越大，∴
带中应力分布情况—-
∵，从紧边→松边
-—只在弯曲部分有 -—带全长存在
∴在A1点最大应力：
位置产生在紧边与小带轮相切处
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。
思考：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?）
第9次 2学时
单元标题：
8。3普通V带传动的设计计算 8.4带轮设计 8。5 V带传动的张紧、安装与维护课堂类别：理论
教学目标：
通过本次课的学习，使学生掌握带传动设计计算及带轮的设计，熟悉带传动的张紧、安装与维护
教学重难点：
重点：带传动设计计算
难点：无
教学方法与手段：
1.教学方法:教师讲授、案例分析、集体讨论、个别回答、师生互动启发
2。教学手段：课件演示、视频课件
主要教学内容及过程
一、失效形式与设计计算
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
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）
由疲劳强度条件：
——与传递功率有关(即与打滑有关)-—许用拉应力
∵传递极限圆周力:
又
∴传递的临界功率：
单根三角带在不打滑的前提下所能传递的功率为:
（KW)
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
设计数据及内容
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
设计步骤与方法（步—主要参数的选择方法）
①确定计算功率Pca : KA—工况系数，
②选择带型号:Pca，n1
③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)，
b) 验算带速V
要求：，最佳带速V=20~25m/s
如V太小，由P=FV可知，传递同样功率<P时，圆周力F太大,带的根数太多，且P1太小,弯曲↑,寿命↓，措施:应D1↑且轴承尺寸↑)
V太大,则离心力太大，带与轮的正压力减小,摩擦力↓，传递载荷能力↓，传递同样载荷时所需张紧力增加，带的疲劳寿命下降,这时措施D1应↓,否则寿命太短。
如V不合适，则应重选D1
4) 求中心距a和带的基准长度Ld
a） 初选a0 或按结构尺寸要求定
b) 由a0定计算长度（开口传动)
c) 按表7—3定相近的基础长度Ld
d） 由节线长度Ld求实际中心距-—对V
5）验算小轮包角
，
不满足措施：1）a↑ （i一定时）；2）加张紧轮∴一般i=3～5(V带）
6)计算带的根数Z
〈10
-—包角系数；KL——长度系数 考虑带的长度不同的影响因素.
K——材质系数: —-单根胶带考虑传动比i影响的功率增量
7）确定带的初拉力F0（单根带)
(N)
8）求带作用于轴的压力Q
带轮结构设计及带的张紧与维护
1)实心式 D≤(2。5~3)d
2） 胶板式 D≤300mm
3)孔板式 D≤300(D1-D1≥100mm时）
4）轮辐式 D〉300
课后作业：8—2、8—3
第10次 2学时
单元标题：
第九章 链传动
课堂类别:理论
教学目标：
通过本次课的学习,使学生了解套筒滚子链结构、掌握链运动的不均匀性
教学重难点:
重点：链运动不均匀性和动载荷
难点：掌握链传动的受力分析
教学方法与手段：
1.教学方法：教师讲授、案例分析、集体讨论、个别回答、师生互动启发
2。教学手段：课件演示、视频课件
主要教学内容及过程
一、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:①平均速比im准确,无滑动;②结构紧凑，轴上压力Q小;③传动效率高η=98%；④承载能力高P=100KW；⑤可传递远距离传动amax=8mm；⑥成本低。
缺点：①瞬时传动比不恒定i;②传动不平衡；③传动时有噪音、冲击；④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:i≤8（I=2～4），P≤100KW,V≤12—15m/s。
二、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)
链接头型式:
链节数为偶数（常用）-—内链板与外链板相接——弹性锁片(称弹簧卡)或大节距（称开口销）——受力较好
链节数为奇数-—用过渡链节固联,受力不利，尽量不用。
套筒滚子链链轮齿形及特点
端面齿形——是三圆弧一直线，弧、、和一直线
优点:接触应力小、冲击小、磨损少，不易跳齿与脱链
轴面齿形:两侧呈圆弧状,以利链节的进入和退出啮合
加工方法：标准刀具加工，一般为成型铣刀（只要P相同，Z不同的所有链轮均能加工）
三、链轮的主要参数
1、链轮的主要参数，
节距P,齿数Z，分度圆直径（公称直径）
链轮的材料
要求：1）强度；2)耐磨;3）耐冲击（在冲击载荷时）
具体有普通碳素钢,优质碳素钢和合金钢,
2、链传动的几何计算
1）、链节数LP（节线长度)
2)、中心距a
四、链传动的运动特性
链传动与挠在正多边形轮子上的带传动极其相似
正多边形边数～（Z）（齿数）
正多边形边长～(P）（节距）
当链轮转过一周，链移动距离--ZP
当链轮转速为n1、n2时
（m/s）——平均速度
平均传动比
瞬时传动比：
∴即使W1恒定，而W2随（）而变化，∴it不恒定。
只有当Z1=Z2（d1=d2）,，a（中心距）为P的整数倍时，，因为此情况下、变化处处相同。
结论：链节在运动中,作忽上忽下、忽快忽慢的速度变化。这就造成链运动速度的不均匀，不恒定作有规律的周期性的波动。
动载冲击—-链传动的动载荷
结论：链轮转速(n1）越高，节距(力)越大，（即齿数Z