最新12章蜗杆传动(机械设计基础)解析课件PPT.ppt 81页

'12章蜗杆传动(机械设计基础)解析 §12—5圆柱蜗杆传动的强度计算§12—6圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算§12—4圆柱蜗杆传动的受力分析 概述蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮组成。用于空间交错轴之间的传动，通常两轴交错角Σ=90°。传动中一般蜗杆是主动件，蜗轮是从动件。蜗杆传动广泛应用于各种机器和仪器中。 端面齿廓形状为：切削刃的平面通过蜗杆轴线N－N法向剖面I－I轴向剖面车刀切削刃夹角20＝40º 切削刃的平面与基圆或上或下相切。 圆柱蜗杆传动 环面蜗杆 锥蜗杆 §12—2圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸一、圆柱蜗杆传动的主要参数二、圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算 在中间平面内一、圆柱蜗杆传动的主要参数1、模数m和压力角α蜗轮加工—滚刀滚制，滚刀几何参数同相配蜗杆正确啮合条件：ma1=mt2=mαa1=αt2=α=20°中间（主）平面—通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面。 ●蜗杆导程角γ与蜗轮螺旋角β之关系Σ=90°时：γ=β且旋向相同γβz1=1、2、42、蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2及传动比ii=n1/n2=z2/z1=d2/d1?≠d2/d1但z1少，效率低要得到大传动比时取：z1=1z1过多,制造困难z2=iz1=26~80常取z2=32~63为提高效率可取：z1>1 3、蜗杆直径系数q及导程角d1—标准系列值限制蜗轮滚刀数量，便于刀具标准化。→d1=mqq与导程角γ之关系：q=d1/m蜗杆直径系数：螺旋线导程轴向齿距 4、齿面间相对滑动速度vs由此可见，vs>v1、v2所以蜗杆传动摩擦损失大，效率低。在节点C处，蜗杆速度为v1，蜗轮速度为v2，则齿面间沿蜗杆螺旋线方向的相对滑动速度为vs，有： 在中间平面内相当于齿条与齿轮的啮合蜗杆传动设计计算都以中间平面的参数和几何关系为准。 二、几何尺寸计算中心距a=(d1+d2)/2=m(q+z2)/2其他尺寸计算见表12-3普通圆柱蜗杆传动与斜齿轮传动的区别：传动比i—齿轮传动蜗杆传动i=d2/d1i≠d2/d1m、α—法面为标准值中间平面为标准值β—β1=-β2γ=β,旋向相同d1—d1=mnz1/cosβd1=mq,且为标准值 §12-3蜗杆传动的失效形式、材料和结构一、蜗杆传动的失效形式及材料选择二、蜗杆和蜗轮结构 一、蜗杆传动的失效形式及材料选择1、失效形式齿面点蚀齿面胶合齿面磨损和轮齿断裂等由于蜗轮材料强度低，失效通常发生在蜗轮轮齿上。材料要求：不仅有足够的强度，减摩、耐磨和抗胶合能力良好。碳素钢—45号钢调质或淬火蜗杆合金钢—20Cr、20CrMnTi、40Cr铸锡青铜ZCuSn10P1—适合高速蜗轮铸铝青铜ZCuAl9Fe3—低速重载灰铸铁HT200—低速轻载减摩性好2、材料选择 二、蜗杆和蜗轮结构蜗杆结构蜗轮结构蜗杆绝大多数和轴制成一体，称为蜗杆轴。轮齿部分——青铜轮毂部分——钢 §12-4圆柱蜗杆传动的受力分析1、确定蜗轮的旋转方向2、蜗杆与蜗轮作用力判断 1、确定蜗轮的旋转方向蜗轮的转向与蜗杆的旋向和蜗杆的旋转方向有关。方法： 12图示，蜗杆1主动，其旋向、转向已知。试确定1）蜗轮的转向、旋向；2）在图中标出蜗杆和蜗轮上作用力的方向。n2Fr2xFa2Fr1Fa1⊙Ft1Ft2 2、蜗杆与蜗轮受力分析圆周力Ft1蜗杆传动的受力分析同斜齿轮相似。齿面上的法向力Fn分解成三个相互垂直的分力，分别为：轴向力Fa1径向力Fr1蜗杆蜗轮圆周力Ft2轴向力Fa2径向力Fr2 各力方向：1、蜗杆上的圆周力Ft1起阻力作用，其方向与蜗杆回转方向相反。蜗轮上的圆周力Ft2起驱动作用，其方向与蜗轮回转方向相同。2、径向力Fr分别指向各自的圆心。3、蜗杆轴向力Fa1，按“左、右手定则”来判断。蜗轮轴向力Fa2与蜗杆圆周力Ft1方向相反。 各力关系：各力大小： 闭式传动圆柱蜗杆传动的计算开式传动 §12—5圆柱蜗杆传动的强度计算 一、齿面接触疲劳强度计算1）强度计算主要针对蜗轮轮齿（材料原因）2）中间平面内相当于齿条与齿轮啮合，蜗轮类似斜齿轮特点：因此，蜗轮轮齿的强度计算与斜齿轮相似，其强度公式可仿照斜齿轮的计算方法推导 设计公式—说明：m、d1相互关联，故设计时计算m2d1，m2d1求出后，查表6-1选择合适的m、d1如：m2d1≥4800，则m＝8、d1＝80由于齿形的原因，通常蜗轮轮齿的弯曲强度比接触强度大得多，所以只是在受强烈冲击、z2特多或开式传动中计算弯曲强度才有意义。二、轮齿的弯曲强度 §12-6圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算一、圆柱蜗杆传动的效率二、圆柱蜗杆传动的润滑三、圆柱蜗杆传动的热平衡计算 一、圆柱蜗杆传动的效率η=η1η2η3与齿轮传动类似：η2η3≈0.95~0.97——轮齿啮合的功率损耗——轴承中摩擦损耗——搅动箱体内润滑油的油阻损耗啮合效率类似于螺旋副：故： 设计之初，η未知，可按z1初选：由上式可知，z1↑→γ↑→η↑z1=1时，η=0.7~0.75z2=2时，η=0.75~0.82z2=4时，η=0.87~0.92当≤时，蜗杆传动具有自锁性，但效率很低η<0.5。闭式传动： 二、圆柱蜗杆传动的润滑一般情况下，采用浸油润滑vs很大时，采用喷油润滑v1小时，蜗杆下置v1>4m/s时蜗杆上置有利于润滑避免过大的搅油损失蜗杆下置蜗杆上置三、圆柱蜗杆传动的热平衡计算对象—连续工作的闭式蜗杆传动目的—控制油温，防止胶合 闭式传动中，热量是通过箱壳散热，要求箱体内的油温t（ºC）和周围空气温度t0（ºC）之差不超过允许值：℃如果超过温差允许值，可采用下述冷却措施： 医学科研设计入门 医学研究设计内容医学研究的基本类型实验研究的基本要素与设计的基本原则常用的实验性研究设计类型常用的观察性研究设计类型临床诊断试验常见的随机抽样方法和随机分组方法 医学研究设计的意义（一）——什么叫科研设计在科学研究实施前，应用医学专业知识和研究设计的原理、原则和方法，对将要进行的研究项目的目的意义、目标与内容、对象与观察指标、研究方法与设计路线等有一个全面的计划和安排，并制定出一个具体的方案。专业设计：根据研究问题和背景，提出研究对象的入选标准和排除标准确定合适的研究对象，选择主要观察指标和次要观察指标，研究因素等。统计设计：根据研究问题和专业背景转化为统计问题，基于统计学原理，解决与统计相关的问题，使研究执行按照预定的路线进行，得到预期的可能结果，由此推断可信的结论。 医学科研设计的意义（二）良好的研究设计可用较少的人力、物力和财力获得针对研究所需要并且可靠的资料；能较好地控制试验误差和混杂，并作出估计，保证结果的可靠、可重复；良好的设计是实现良好科研的基础。 医学科学研究的类型实验研究按照预定控制实验条件下，根据随机分组的结果将研究因素中的不同处理给予对应的受试对象。其特点是在随机分组前，所有受试者都是来自同一群体，随机分组后根据研究因素不同处理，使受试者两个或多个群体。调查研究（观察性研究）研究因素不是人为的干预，只是研究者根据研究问题通过选择合适的暴露人群实现不同人群的不同暴露水平，通过比较不同的暴露，评价不同暴露水平的强度对研究对象观察指标的影响。临床诊断试验：考察某个评价指标在患病人群的水平和非发病人群的水平，由此评价该指标能否用于诊断该疾病。 二、实验设计实验性研究的三个基本要素实验设计的三个基本原则样本大小的估计常见的实验性研究设计类型 实验研究的三个基本要素研究因素（处理因素）受试对象（研究对象）实验效应（研究观察指标） 研究因素（处理因素）在实验性研究中，研究因素就是干预措施，亦称处理措施。例如：为了研究某中药治疗过敏性鼻炎的疗效。收治200名过敏性鼻炎的患者，随机分成两组：试验组和对照组。并采用双盲研究。试验组服用该中药，对照组服用安慰剂，通过一个疗程的资料，评价两组对象的过敏性鼻炎症状评分的差异。 受试对象（研究对象）研究对象可以是人，也可以是动物或细胞等。受试对象选择一般要考虑干预措施的承受程度，是否有临床意义。一般要制定入选标准和排除标准在动物研究对象时，往往要制作患某种疾病的动物模型，动物模型存在是否找某成功，如果评价造模是否成功的问题。 实验效应（观察指标）实验效应是研究因素作用于受试对象的客观反应与结果，通过观察指标来表达；指标能反映原始研究问题的。指标可以分为客观指标和主观指标，一般而言，尽可能选用客观指标。指标能够较好反映研究因素对观察指标的反应指标至少要满足必要的精确性和正确性。 二、实验设计的三个基本原则重复原则随机化原则对照原则 实验设计的三个基本原则重复原则对照原则随机化原则 对照原则（一）对照的意义没有对照，没有比较，没有鉴别；设立合理的对照组1、鉴别处理因素与非处理因素的作用2、控制和减少试验误差3、对比作用与实验条件监控作用合理对照的原则：各组例数相等各组间均衡可比组间均衡性（齐同可比性）1、什么叫组间均衡性 对照原则（二）组间均衡性：比较各组间除研究因素外，对试验有影响的非研究因素和试验条件均应相同或相近。2、在研究设计和试验过程中应从下列四个方面考虑组间均衡性：(1)研究对象性质相同(2)试验条件要一致实验环境仪器试剂(3)研究者或操作者要一致交叉随机分配 对照原则（三）(4)时间或试验次序要一致同时交叉进行3、实现均衡可比的手段或方法：(1)随机化研究对象、操作者、试验次序要随机分配(2)配对与分层配对、配伍组设计、分层随机(3)双盲盲法的意义和概念单盲双盲安慰剂揭盲(4)交叉均衡 对照原则（四）4、组间均衡性测定（检验）是指在获得资料后通过主要非处理因素（混杂因素）进行组间假设检验以考察各比较组间的均衡可比性。⑴均衡性检验方法：首先要考察样本例数，再对各项混杂因素在组间分布或构成进行检验，数值变量既要检验平均水平又要检验离散趋势，分类资料检验其构成。 对照原则（五）⑵不均衡的处理：应用多因素统计方法对不均衡因素进行调整基础上再进行组间比较。（混杂因素两段调整）⑶例：在对某滴眼液治疗角膜炎的Ⅱ期临床试验中需对“就诊时已发病天数”进行均衡性检验。试验组对照组P值均数3.776.70<0.05标准差5.6757.66<0.01 对照原则（六）：对照种类空白对照对照组不施加任何处理措施标准对照公认有效的药物、现有的标准方法或常规方法相互对照各比较组互为对照实验对照在对实验组实施处理因素时必须伴随一个对试验有影响的因素，此因素称为实验因素，对照组必须施加实验因素。举例说明 对照原则（七）：对照种类自身对照对照与实验措施在同一实验对象身上实施安慰剂对照对照组施加安慰剂阳性对照采用已肯定疗效的药物为对照，如标准对照、弱阳性对照阴性对照不含研究中处理因素的对照，如空白对照、安慰剂对照、（实验对照）历史对照不能实验研究中的对照 随机化原则保证各组间均衡可比的重要手段在实验研究中，研究对象有同等的可能被分到比较各组中去在调查研究中，总体中每个个体有同等的可能被抽到样本中来随机数字表、随机排列表和计算机产生的随机数 重复原则（样本含量）意义样本含量少，抽样误差大，样本含量大，非抽样误差也可能大；组间均衡性、实验结果的可靠性和重现性；概念保证研究结论具有一定可靠性的前提条件下，所确定的最少样本含量；考虑因素应用范围与人力、物力和财力；方法查表法或计算法前提条件允许误差、α、β、总体变异、资料类型与设计类型。 第三节样本大小的估计样本大小估计的前提条件（决定参数）允许误差：δ研究者提出的希望发现或允许控制的样本与总体或两样本间差别大小;如=|X1-X2|,=|X-|,=|p-|;α和β大小已知σ或π单双侧、设计类型、指标类型 样本大小的估计方法凭经验估计（约定俗成）正常值范围估计（100人以上）肿瘤调查（万人以上，几千人）人口普查（10%，5%）样本量估计的要素横断面调查的样本量估计观察性研究的样本量估计 常见研究设计类型（1）完全随机设计（最常用）配对设计（最常用）配伍组设计（最常用）交叉试验设计析因试验设计正交试验设计 第四节常见研究设计类型（2）横断面研究设计病例对照研究设计前瞻性研究设计医学随访研究设计医学诊断试验设计与评价 完全随机试验设计（1）1、设计方法⑴确定研究因素与水平(单因素两组或多组）⑵确定研究对象（入选与排除标准）⑶将研究对象随机分到各组，或从不同的总体中随机抽取样本进行比较⑷试验或测定 完全随机试验设计（2）2、随机化分组3、优缺点：(1)设计与分析简单,易于实施；(2)只能安排单因素；(3)随机误差相对较大；(4)个体变异较大，有些混杂因素难以控制或需要探索时，可采用分层随机设计 完全随机试验设计（3）完全随机化分组例：试将18个病人随机分成3组：1）编号；2）产生随机数，3）按随机数排队，最小的6个随机数对应为第一组，其次为第二组，最大的6个随机数对应为第3组。 完全随机试验设计（4）预选对象实验组对照组随机化受试者按纳入标准 完全随机试验设计（5）实验组对照组实验组实验组第一层第二层受试者预选对象按纳入标准按特征分层随机化随机化 配对试验设计（1）1、设计方法⑴确定一个因素和两个水平(实验组与对照组）⑵确定研究对象和配对条件，将对象按配对条件相同的原则配成对子⑶随机将每对对象分到两组中去⑷一个试验由若干对组成(5)配对条件：主要非处理因素（研究对象的特征、实验环境或条件），动物试验中条件可严些，临床上条件不可过多 配对试验设计（2）(6)配对设计变型治疗前后的比较，同一批标本分别用两种方法检测，同一批病人分别用两种方法诊断，局部试验中人体左右侧的对比；2、随机分组3、优缺点(1)组间可比性好，节省样本大小，试验效率高；(2)对研究对象有一定的要求，临床上有一定难度，并且代表性差。 随机区组（配伍组）设计（1）1、设计方法(1)确定研究因素和水平（多个处理组）；(2)确定研究对象和匹配条件，将研究对象按匹配条件一致的原则配成区组（配伍组）；(3)每一区组内的个体随机分到各处理组；(4)一个试验由若干个区组组成。 随机区组（配伍组）设计（2）(5)区组的定义：实验条件相同，实验对象性质相近的组称为区组（配伍组）。(6)随机区组设计的三个条件：a一个试验由若干个区组组成b区组内研究对象的个数等于处理组数c区组内对象随机分到各处理组(7)随机区组设计的变型：治疗前后不同时间的比较，同一批样品不同方法或不同实验室检测进行比较。 随机区组（配伍组）设计（3）2、随机化分组(例)已按动物特征配成6区组,每个区组4个体,现进行随机化分组。对每个区分别进行简单随机分组，对应得到随机区组的随机分组。 随机区组（配伍组）设计（4）3、优缺点(1)可安排一个因素，也可安排两个因素；(2)误差小、均衡性好、节省样本含量，统计效率高；(3)不能分析交互作用(4)区组内的对象在试验中易发生意外，影响整个试验。 观察性研究横断面调查病例对照研究队列研究 横断面调查研究 病例对照研究 观察性研究的优缺点横断面研究：优点：可以估计患病率，可以得到多个研究结果；缺点：患病率较低时，不适合用横断面调查，不能估计发病率。病例对照设计：优点：使用面广，可以得到多个研究结果，患病率较低时，也能适用；缺点：不能估计发病率和患病率，容易产生选择性偏倚和回顾性偏倚。 研究设计评价要点研究问题是什么？选用何种类型的设计主要评价指标是什么？主要研究因素是什么？这类设计是否有可能得到足够的样本量（包括样本的采集能力和实验的成本）入选标准和排除标准主要评价指标的重复性如何？ 研究设计评价要点主要研究因素与主要评价指标的关系能否回答要研究问题可行性如何样本量是否估计？统计学方法选用是否正确？结果是否合理？结果解释是否正确？同类型研究结果的比较 谢谢'