2023年中南大学机械设计考研专业课复习指导。
一、蜗杆传动的失效形式和设计准则。
蜗杆传动的失效形式与齿轮传动的失效形式相同，但由于齿面滑动摩擦大，所以主要失效形式是胶合和磨损，也可能产生齿面疲劳点蚀和轮齿折断。因为胶合和磨损到目前为止还没有比较成熟的计算方法，因此仍然采用齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度的理论进行设计；而为了防止胶合，对闭式传动还要进行热平衡计算；此外，还要进行蜗杆轴的刚度计算。
二、蜗杆传动的受力分析及强度计算。
受力分析方法与斜齿圆柱齿轮类似。蜗杆传动不允许忽略啮合摩擦损失，可通过效率计入。蜗轮的扭矩等于蜗杆的扭矩乘以传动比，再乘以效率，这就等于考虑了摩擦损失，即，即在受力分析中已经计入了齿面摩擦力。
重点进行闭式蜗杆传动的强度计算，闭式蜗杆传动按照接触疲劳强度计算出m、d1，确定具体几何参数后，验算接触强度和弯曲强度，并进行热平衡计算。理解公式中各种系数的物理意义，并指出其对蜗杆强度计算的影响规律。
三、轴的结构设计。
轴的结构设计主要是确定轴的各部分的合理外形和尺寸。轴的结构设计应满足：（1）轴和轴上的零件应有准确的周向和轴向应为和可靠的固定；（2）轴上的零件应该便于装拆和调整；（2）轴应该具有良好的制造和装配工艺性；（4）轴的结构和外形有利于节约材料和减轻重量。
四、轴的强度计算和刚度计算。
轴的强度计算方法有三种：（1）按许用切应力计算：适用于传动轴的计算，也常用于初步估算转轴的最小直径，以便进行结构草图设计，为进一步计算准备必要的尺寸数据；（2）对于一般用途的轴，可以在第一种强度计算方法的基础上，采用按许用弯曲应力计算的方法完成轴的设计或校核计算；（3）对于重要用途的轴，必须进行轴的细部结构设计，可以采用危险截面安全系数方法进行校核计算。
轴的刚度计算，是计算出轴在工作时的变形量（如挠度、转角及扭转角），并判断这些变形量是否在允许的范围内。轴的刚度计算方法有：按扭转刚度计算和按弯曲刚度计算。
五、齿轮传动的失效形式及设计准则。
齿轮传动常见的失效形式有：轮齿折断及齿面损伤。齿面损伤又包括：
齿面接触疲劳（点蚀）、齿面胶合、齿面磨损及齿面塑性变形等。轮齿折断的原因是由于齿根处的弯曲应力较大，而且有应力集中，折断一般发生在轮齿根部；而齿轮在传动过程中齿根承受的是变化的弯曲应力，因而齿根会产生疲劳裂纹，裂纹扩展导致轮齿的弯曲疲劳折断。为了避免轮齿折断，设计时要进行齿轮弯曲疲劳强度计算和静弯曲强度计算。
采用正变位齿轮，加大齿根圆角半径，采用强化方法等，都可以提高轮齿的弯曲强度。齿面点蚀又称为鳞剥。它是润滑良好的闭式齿轮传动的主要失效形式。
在变化的接触应力、齿面摩擦力和润滑剂的综合作用下，轮齿表层下一定深度产生裂纹，裂纹逐渐发展导致齿轮表面小片脱落，形成凹坑。软齿面（齿面硬度小于350hb）齿轮在开始出现少量点蚀后，如继续工作时载荷适当，点蚀可能不继续发展，称为收敛性点蚀。硬齿面（齿面硬度大于350hb）齿轮，不可能出现收敛性点蚀，点蚀一旦发生就会继续扩展，称为扩展性点蚀。
开始齿轮传动，由于磨损严重，接触疲劳裂纹发生后，即被迅速磨去，因而不会发生点蚀。为避免点蚀失效，应进行齿面接触疲劳强度计算。
设计准则：一般齿轮传动按照齿面接触疲劳强度及齿根弯曲疲劳强度两准则计算。对于闭式软齿面齿轮传动，应该采用接触疲劳强度进行强度设计，然后校核弯曲疲劳强度；开始齿轮传动采用弯曲疲劳强度进行强度计算。
六、齿轮传动的受力分析。
齿轮传动的受力分析是进行强度计算的基础，包括直齿圆柱齿轮的受力分析、斜齿圆柱齿轮的受力分析以及直齿锥齿轮的受力分析，重点是直齿圆柱齿轮的受力分析。在进行受力分析时，为了分析问题方便略去摩擦力，将沿齿宽均布的载荷视为作用在齿宽终点的集中载荷，并将其分解为几个分力。一般已知小齿轮的功率p1、转速n1，利用公式，可以求得t1，其中，t-扭矩n·mm；p-功率kw；n-转速r/min，从而求得小齿轮的圆周力；径向力fr、轴向力fa都是圆周力的函数，即。
载荷分析时要将力的作用点取在两齿轮齿宽终点的节圆节点上；分清楚主、从动轮；轴向力fa的方向取决于转向和旋向（斜齿方向），主动轮的轴向力可用“左”、“右”手规则，直齿轮可以视为斜齿轮的特例，即。
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