【正文】 高速帶可達(dá)80米每秒。第八章 帶傳動重點：帶傳動的原理 受力分析 應(yīng)力分析 帶傳動的設(shè)計過程難點：帶傳動的受力分析組成：主動輪，從動輪和環(huán)行帶主要應(yīng)用場合：中小功率傳動系統(tǒng)（目前，國外的帶式輸送機(jī)已有飛速發(fā)展，如：Austrilia某帶式輸送機(jī)的單機(jī)長度已達(dá)34公里；荷蘭鹿特丹多機(jī)（17段），達(dá)206公里）第一節(jié) 概述 帶傳動是通過中間撓性件（帶）傳遞動力和運動的。通常，一般可取二者相等。拉為正?？傻茫骸　t：傳遞載荷所要的最小過盈量為：　　但如果用壓入法裝配，配合表面的不平波峰會被擦平，而使裝配后的實際過盈量減小。即：把高壓油打入配合表面，使孔增大，使軸減小后裝配起來。如：蝸輪的齒圈和輪心之間　　要求結(jié)構(gòu)簡單的場合。銷分為【對照教材簡單講】還有替它特殊結(jié)構(gòu)形式，由于時間關(guān)系不多講。當(dāng)鍵齒側(cè)受力時有徑向分力。依靠工作面的相互擠壓，傳遞轉(zhuǎn)距?？紤]到載荷分布的不均勻性。見《課程設(shè)計指導(dǎo)書》P186（表1425，GB109579）尺寸： 軸和輪轂上鍵槽的尺寸也要按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計， 查《課程設(shè)計指導(dǎo)書》P186或各種《機(jī)械設(shè)計手冊》。由于工作面上的壓力是沿軸的切線方向作用，所以能傳遞很大的轉(zhuǎn)矩。3. 楔鍵（斜鍵） 工作原理：安裝時，楔緊在軸和輪轂的鍵槽中，靠摩擦力和鍵上下面的偏壓傳遞轉(zhuǎn)矩。軸與回轉(zhuǎn)零件（如：齒輪、帶輪等）的輪轂之間用鍵聯(lián)接后，使它們一起轉(zhuǎn)動，并且可以傳遞轉(zhuǎn)矩。重要的聯(lián)接一般要求：用 M12～M16的，或者控制F’。用該圖會分析問題。因此，主要是計算螺母牙的強(qiáng)度。影響磨損的因素很多，到目前為止，對于磨損計算，尚無完善的方法。Ⅲ工具鋼淬火。 當(dāng)受力較大時，也可能會產(chǎn)生此類失效。因此，準(zhǔn)確控制預(yù)緊力，并保持其不減退是很重要的。由螺栓總拉力： 可以看出，當(dāng)工作拉力變化時，只會引起（）這一部分是變化的。］改善措施：（見教材上的圖： ）① 設(shè)計中，普通螺母圈數(shù)不要超過10。工作中螺栓受拉，使螺距增大，而螺母受壓，其螺距減小。 以上是幾種螺栓組基本受力形式，實際中往往是兩種或兩種以上形式同時存在。其中到o－o軸線最遠(yuǎn)的螺栓受工作載荷最大：為 同樣，求出最大工作載荷后，再考慮預(yù)緊力，求出。 假設(shè)：底板為剛體，基座為彈性體。并且與螺栓中心到底板旋轉(zhuǎn)中心o的連線垂直。 假設(shè)（在橫向力R通過螺栓組形心的前提下）各螺栓所受的橫向工作載荷均相等：為。 即： Z——螺栓數(shù)目注：求出F后，再考慮所受的預(yù)緊力，計算→計算螺栓的強(qiáng)度。確定見教材（P88的表） 變應(yīng)力時： P78（5～19） 其中：≈第四節(jié) 螺栓組受力分析 第三節(jié)講的是單個螺栓聯(lián)接中，螺栓的強(qiáng)度問題，主要是螺栓桿的強(qiáng)度。有此例可以看出：三 螺紋聯(lián)接的許用應(yīng)力 螺紋聯(lián)接件（螺栓、螺柱、螺釘、螺母等）都已標(biāo)準(zhǔn)化。 ③所需的最小。若要求容器在工作時保持一定的緊密性（即一定）。如果受的是變載，則還應(yīng)計算“疲勞強(qiáng)度”。通常是根據(jù)的性質(zhì)不同，按經(jīng)驗公式確定。所以得： ＝＋F ①即：螺栓的總拉力＝剩余預(yù)緊力與工作拉力之和。此時，螺栓總變形量為：（＋△δ），此時螺栓的總拉力用表示。 這是為什麼？ 下邊就帶著這個問題，分析它的受力情況。拉伸強(qiáng)度安全條件：→ （按計算值去選標(biāo)準(zhǔn)的螺紋直徑）式中：——螺紋的小徑［σ］—螺栓的許用應(yīng)力F——所受的軸向拉力（二） 緊螺栓聯(lián)接1. 只承受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接 例如：工作中只承受橫向力。 ②考慮到各零件的材料和受壓高度不同，應(yīng)取乘積最小者為計算對象。 通常采用的防松措施很多（見教材上的表，對照表講解）?？刂祁A(yù)緊力的更精確的方法：通過測量擰緊時螺栓的伸長量來控制。 預(yù)緊力的大小會影響聯(lián)接的可靠性，強(qiáng)度和密封性。不易高不易低梯形螺紋15176。）第五章 螺紋聯(lián)接及螺旋傳動 由于使用、結(jié)構(gòu)、制造、裝配、運輸?shù)仍?，機(jī)器中有相當(dāng)多的零件需要彼此聯(lián)接。 滴點，決定工作溫度。 1）動力粘度 用表示。第三節(jié) 潤滑 潤滑――是指在作相對運動的兩個摩擦表面之間加入潤滑劑，以減小摩擦和磨損。三、減小磨損的主要方法（1）潤滑是減小摩擦、減小磨損的最有效的方法。但是，磨損以后表面的微觀凸峰降低，接觸面積增大，壓強(qiáng)減小，磨損的速度逐漸減慢。能生成反應(yīng)膜的潤滑油稱為極壓油。邊界摩擦和混合摩擦在工程實際中很難區(qū)分，常統(tǒng)稱為混合摩擦（或邊界摩擦）。 滑動摩擦：物體表面間的運動形式是相對滑動。另外，機(jī)械產(chǎn)品的易損零件大部分是由于磨損超過限度而報廢和更換的，如果能控制和減少磨損，則既減少設(shè)備維修次數(shù)和費用，又能節(jié)省制造零件及其所需材料的費用。 —— 接近 2）循環(huán)次數(shù)少。則等效穩(wěn)定變應(yīng)力的大小用表示，其循環(huán)次數(shù) —— 即等效循環(huán)次數(shù)，用表示，的疲勞壽命用表示。有時大于1，有時小于1，～。、 為各應(yīng)力的累積循環(huán)次數(shù)。第五節(jié) 受非穩(wěn)定變應(yīng)力時零件的疲勞強(qiáng)度這是只介紹受規(guī)律性非穩(wěn)定變應(yīng)力作用時零件的疲勞強(qiáng)度問題。為：式中、 —— 為A′D′上任意點的坐標(biāo)。進(jìn)行零件的疲勞設(shè)計（計算安全系數(shù)）時，應(yīng)首先求出零件危險剖面上的和。＊綜合影響系數(shù)試驗證明：應(yīng)力集中、尺寸和表面質(zhì)量都只對應(yīng)力幅有影響，而對平均應(yīng)力沒有明顯的影響。從而使疲勞強(qiáng)度降低。因此實際機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度與用試件測出的必然有所不同。 注：“等效”可理解為，對材料造成的損傷是相當(dāng)?shù)摹GD直線上：]AD線稱為 —— 疲勞強(qiáng)度線。除此之外還有其他表示形式。對 350HBS的鋼 ，鑄鐵及有色金屬，通常取。也記為。（注：不同應(yīng)力比г時的疲勞曲線具有相似的形狀。則N0 —— 稱為循環(huán)基數(shù)。2. 疲勞壽命： —— 材料疲勞失效前所經(jīng)歷的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。二、變應(yīng)力的類型變應(yīng)力可用應(yīng)力比 、最大應(yīng)力、最小應(yīng)力、平均應(yīng)力和應(yīng)力幅這五個參數(shù)中的任意兩個表示。 ——是變應(yīng)力作用下零件的主要失效形式。影響磨損的因素很多而且比較復(fù)雜，因此，到目前為止對于磨損失效還沒有一個完善的計算方法。許用變形量是保證正常工作所允許的變形量。點蝕的危害：1） 破壞零件的光滑表面，引起振動和噪音。注意：1）對于塑性材料和組織不均勻的材料（如灰鑄鐵），在計算其靜強(qiáng)度時可不考慮應(yīng)力集中的影響。當(dāng)許用應(yīng)力相同時，越大，則越安全。2． 應(yīng)力 靜應(yīng)力 對稱循環(huán)應(yīng)力 r＝－1 恒幅循環(huán)變應(yīng)力 脈動循環(huán)應(yīng)力 r=0 循環(huán)變應(yīng)力 非對稱循環(huán)應(yīng)力 變應(yīng)力 變幅循環(huán)變應(yīng)力 隨機(jī)變應(yīng)力需注意：變應(yīng)力由變載荷產(chǎn)生，也可由靜載荷產(chǎn)生。常用的計算方法有兩種：1．設(shè)計計算：――先分析零件的可能失效形式，根據(jù)該失效形式的計算準(zhǔn)則通過計算確定零件的機(jī)構(gòu)尺寸。2．工作能力：――機(jī)械零件不發(fā)生失效的安全工作限度。3）性能要求與經(jīng)濟(jì)性──永遠(yuǎn)是一對矛盾，應(yīng)學(xué)會合理地解決這一對矛盾。 門類多――各類零件，各有特點，設(shè)計方法各異。介紹的是機(jī)械零件的基本設(shè)計方法。要想生產(chǎn)出好的產(chǎn)品，首先要有好的設(shè)計，設(shè)計是保證具有良好性能的首要環(huán)節(jié)。有些零件是在各種機(jī)器中常用的，稱之為通用零件；有些零件只有在特定的機(jī)器中才用到，稱之為專用零件。3．部件――為完成同一使命在結(jié)構(gòu)上組合在一起并協(xié)調(diào)工作的零件。如果設(shè)計水平不高，即使有再好的加工制造能力也不可能生產(chǎn)出好的機(jī)械產(chǎn)品，可見機(jī)械設(shè)計在機(jī)械工程中的地位是非常重要的。而近些年發(fā)展起來的如CAD、優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計等現(xiàn)代設(shè)計方法大多是建立在這些基本設(shè)計方法之上的，是對這些基本設(shè)計方法的發(fā)展和提高。 公式多――計算多，有解析式、半解析式、經(jīng)驗的、半經(jīng)驗的及定義式。4）經(jīng)驗設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計──二者均重要，前者是后者的基礎(chǔ)。3．承載能力：――對載荷而言的工作能力。 2．校核計算：――先根據(jù)經(jīng)驗確定零件的結(jié)構(gòu)尺寸，然后在驗算零件是否滿足計算準(zhǔn)則。名義應(yīng)力： 根據(jù)名義載荷求得的應(yīng)力。2． 靜應(yīng)力下的強(qiáng)度在靜應(yīng)力下工作的零件，其可能的失效形式是塑性變形或斷裂。2）對于組織均勻的低塑性材料（如淬火鋼），在計算其靜強(qiáng)度時應(yīng)考慮應(yīng)力集中的影響。2） 減小零件的有效工作面積。注意：1）零件材料的彈性模量E越大，則其剛度越大。通常只進(jìn)行條件性計算，通過限制影響磨損的主要條件防止產(chǎn)生過大的磨損量。疲勞破壞的特點a) 疲勞斷裂時：受到的低于，甚至低于?！?各參數(shù)不隨時間變化的變應(yīng)力稱為穩(wěn)定變應(yīng)力。г不同或N不同時，疲勞極限不同。以N0為界分為兩個區(qū)：1. 無限壽命區(qū)：當(dāng)N≥N0時，曲線為水平直線，對應(yīng)的疲勞極限是一個定值，用表示。但г越大，越大）。無限壽命設(shè)計：它要求零件壽命時的設(shè)計。注意：1）上式只適用于高周循環(huán)疲勞。由于時間關(guān)系，這里只介紹這種 圖。其上的點表示疲勞極限應(yīng)力DG線稱為 —— 屈服強(qiáng)度線。、 —— 分別為AD上任意點的橫縱坐標(biāo)碳 鋼合 金 鋼 ～ ～ ～ ～表中數(shù)值表明：平均應(yīng)力對疲勞強(qiáng)度的影響，合金鋼比碳鋼大。影響零件疲勞強(qiáng)度的主要因素有以下三個：一、 應(yīng)力集中的影響零件幾何形狀突然變化的部位，會產(chǎn)生應(yīng)力集中。用尺寸系數(shù)、計入尺寸的影響。（即對靜應(yīng)力沒影響）因此，在計算中，上述三個系數(shù)都只計在應(yīng)力幅上，故可將三個系數(shù)組成一個綜合影響系數(shù)： 通常、的值1，但有時也可能1.零件的疲勞極限為：零件的工作應(yīng)力幅： 、不考慮三個因素時的應(yīng)力幅，而平均應(yīng)力不變。據(jù)此，在極限應(yīng)力圖中標(biāo)出一個點N（，），可稱之為工作應(yīng)力點。即零件的極限應(yīng)力。一、Miner法則 —— 疲勞損傷線性累積假說疲勞破壞，是在變應(yīng)力的反復(fù)作用下，損傷累積到一定程度時發(fā)生的。把 —— 稱為壽命損傷率在的單獨作用下，顯然，當(dāng)=時，將會發(fā)生疲勞破壞。其值與各應(yīng)力作用順序（先大后小或先小后大）以及表面殘余應(yīng)力的性質(zhì)（壓應(yīng)力還是拉應(yīng)力）等因素有關(guān)。在此“損傷等效“可以認(rèn)為是：的壽命損傷率=各應(yīng)力的累積損傷率之和。 3）應(yīng)變在疲勞破壞中起主要作用例如：飛機(jī)起落架的疲勞問題，鍋爐每年的點火和熄火引起的疲勞問題等。潤滑是減小摩擦、減小磨損、提高機(jī)械效率的最常用最有效的方法。 滾動摩擦：物體表面間的運動形式是相對滾動。二、摩擦的機(jī)理 1．干摩擦： 研究干摩擦的理論主要有以下幾種：“機(jī)械理論”　認(rèn)為產(chǎn)生摩擦的原因是表面微凸體的相互阻礙作用；“分子理論”認(rèn)為　產(chǎn)生摩擦的原因是表面材料分子間的吸力作用；“機(jī)械－分子理論”　認(rèn)為兩種作用均有。第二節(jié) 磨損磨損是運動副之間的摩擦導(dǎo)致的零件表面材料的逐漸喪失或遷移。2）穩(wěn)定磨損階段　屬于零件正常工作階段，磨損率穩(wěn)定且較低。合理選擇潤滑劑及添加劑，適當(dāng)選用高粘度的潤滑油、在潤滑油中使用極壓添加劑或采用固體潤滑劑，可以提高耐疲勞磨損的能力。此外，潤滑還可起到散熱降溫，防銹防塵，緩沖吸振等作用。動力粘度的單位是：（） 2）運動粘度 即動力粘度與同溫度下該流體密度的比值。 3．固體潤滑劑： 石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯等。 聯(lián)接分為： 本課程所講“聯(lián)接”通常主要是指“靜聯(lián)接”。較易較高較易較高矩齒形螺紋3176。所以對重要的聯(lián)接應(yīng)控制預(yù)緊力。由于摩擦系數(shù)不穩(wěn)定，和加在扳手上的力難于準(zhǔn)確控制。按工作原理分為注：前述內(nèi)容比較零散，但是都不可缺少。（普通螺栓）的強(qiáng)度計算 受拉螺栓 受拉螺栓的強(qiáng)度計算主要是：確定或驗算螺紋危險剖面的尺寸，以保證螺栓桿不破環(huán)（即不失效）?？拷Y(jié)合面間的摩擦力承受。 用三個圖表示螺栓預(yù)緊后又受F的過程：(a)圖是螺母沒預(yù)緊，各件沒受任何力的狀態(tài)。 同時，隨螺栓的伸長，被聯(lián)接件的壓縮變形量會相應(yīng)減小。（又由于：，所以 ＝＋F ＋F）下邊用載荷變形圖分析各力之間的關(guān)系： 在預(yù)緊狀態(tài)下；只受。（可以見教材P76）問題：如果由 計算的為負(fù)值，說明神麼哪？（答：說明結(jié)合面出現(xiàn)了間隙。因為，影響疲勞強(qiáng)度的主要因素是應(yīng)力幅。分析（墊片）對螺栓疲勞強(qiáng)度和預(yù)緊力的影響。 （2）由于中，只有 部分是變化的，此部分越小，則，對提高螺栓的疲勞強(qiáng)度有利。有專門的廠家生產(chǎn)，機(jī)械設(shè)計中，我們只要按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用合適的尺寸規(guī)格即可。其中載荷是單個螺栓受到的軸向力或橫向力。當(dāng)所受軸向力Q不通過形心時，應(yīng)向形心簡化后，在計算。 則 （條件R通過螺栓組形心）注意：考慮到由于板是彈性體，所以沿受力（R）方向上，各螺栓所受剪力不均勻。則根據(jù)靜力平衡條件得： ＋＋…＋＝所需要的預(yù)緊力： → 式中：和（可靠性系數(shù)）見前述。 所受翻轉(zhuǎn)力矩M的軸線用o－o表示。進(jìn)行強(qiáng)度計算。吳宗澤：習(xí)題集（P59）例題