第九章轮系1.本章的教学目的及教学要求了解轮系及其分类方法，能正确划分轮系；能正确计算定轴轮系、周转轮系，复合轮系的传动比；对轮系的主要功用有较清楚地了解。
2.本章教学内容的重点及难点本章讲授的重点是定轴轮系、周转轮系和复合轮系的传动比计算，及轮系的功用。
3.本章教学工作的组织及学时分配本章理论教学时数为2学时。
1）教学内容轮系及其分类；定轴轮系传动比的计算；周转轮系传动比的计算。
复合轮系传动比的计算；轮系的功用。
而前者是本讲的重点，主要通过例题进行讲解。
后者关于运动的合成和分解问题，也结合例题进行介绍。
2）教学方法首先根据工程实践的需要，提出研究轮系的必要性。
采用多媒体动画给出两个实例。
再定义什么是轮系，以及齿轮系的分类方法。
此处对周转轮系的组成和进一步的细分，可暂不作详细介绍。
轮系传动比的计算包括两方面的任务，一是确定轮系中首、末两构件之间传动比的大小，另一是确定首、末构件之间的转向关系。
推导定轴轮系传动比算式。
至于从动轮的转向推荐用画箭头的方法来确定。
只附带指出对于平行轴传动，也可以用外啮合的次数，即(—1)m来确定。
同时指出，当主，从动轮的轴线平行时，常在传动比前加“±”号来表示两者之间的转向关系。
在作周转轮系传动比的计算之前，应先对周转轮系的组成作一介绍。
如何谓太阳轮行星轮、行星架? 它们的运动特点各如何?以及同心条件。
在作周转轮系传动比的计算时，应先强调指出，因周转轮系中有运动着的行星架，故其传动比的计算不能简单的按定轴轮系来进行。
但进一步分析又会发现周转轮系和定轴轮系的区别仅在于有无运动的行星架，若能将行星架相对固定起来而又不破坏周转轮系的组成结构和轮系中各构件间的相对运动，则周转轮系就转化成了定轴轮系，由此就提出了转化法和转化机构，从而得出计算通式。
即把该周转轮系看作定轴轮系，完全按处理定轴轮系的方法来计算传动比的大小和确定其“±”号，而此“±”号是十分重要的，若漏判或误判都将导致计算结果的错误。
最后再举两个实例分别对差动轮系和行星轮系进行计算。
首先给出一个简单的复合轮系，先分析其为复合轮系，然后提出问题，应如何来计算其传动比呢?再指出把整个轮系当作一个定轴轮系，或当作一个周转轮系来计算，都不能得到正确的结果。
唯一正确的方法是把轮系分解-成为简单的周转轮系和定轴轮系，然后分别写出其相应的计算式，最后联立求解，才可获得所需的结果。
可见复合轮系传动比的计算，关键在于轮系的划分。
轮系划分的步骤如下：先由整个轮系的运动情况，找出行星轮和行星轮的动轴所在的构件，即行星架（应指出行星架不一定呈杆形，它本身可能是一个轮子或其他形式的构件，只要行星轮的动轴装在它身上，它就是行星架）。
然后找出和行星轮相啮合的轴线固定的齿轮就是太阳轮，这一套就构成一个简单的周转轮系。
一个轮系中有几个行星架，就包含了几个简单的周转轮系，其余部分就是定轴轮系。
注意，要交代清楚，有几个简单的周转轮系，就得建立几个方程，然后分别一一计算，最后联立求解。
轮系虽具有众多的功用，作减(增)速、变速、变向、作运动的合成与分解，却是其最基本的功用。
学生较难理解的是作运动的合成与分解，尤其是后者，是应着重讲清的。
3）注意事项周转轮系传动比计算的应结合图和模型讲清转化原理。
提醒同学，在计算由圆锥齿轮组成的周转轮系的传动比时，应特别注意的两件事：(1)其转化机构传动比“±”号的确定，只能用画箭头来确定。
结合举例说明，(2)在计算式中不能包含行星轮的角速度。
(1)在作轮系的划分时，有少数同学总是掌握不住，不是把不属简单周转轮系的齿轮划入了该周转轮系，就是把一个简单周转轮系又分成了几个轮系，所以一定要讲清划分轮系的方法。
(2)在讲复合轮系传动比的计算时，几种基本型式都应讲到，至于更复杂的装载式复合轮系等则可以不讲。
4.教学手段本章采用多媒体讲授。
在介绍轮系定义及其分类时，用动画和模型演示。
用此模型，固定不同构件，可以获得定轴轮系、差动轮系、行星轮系。
讲周转轮系的组成，以及周转轮系转化机构的概念和计算结果的演示，都可用这同一模型。
轮系的正确划分既是本章的重点，又是本章的难点。
为了讲清轮系的划分，应多举两例。
板书设计：作为对多媒体的补充，应先画好以节省临时画图的时间。
并给出一些重要概念，公式。
5. 思考题、作业P168页，4，5，6第十章联接1.本章的教学目的及教学要求本章的教学目的在于使学生学习和了解螺纹的形成、类型、应用，螺纹的主要参数；螺旋副的受力分析、自锁和效率；螺纹联接的类型，熟悉常用螺纹标准件；螺纹联接的预紧和防松；螺纹联接的强度计算；了解螺旋传动；键联接；销联接。
2.本章教学内容的重点及难点螺纹的主要参数；螺旋副的受力分析、自锁和效率；螺纹联接的预紧和防松；螺纹联接的强度计算。
3.本章教学工作的组织及学时分配本章理论教学安排2个学时。
学生课外自学2课时。
1）教学内容螺纹的形成、类型、应用，螺纹的主要参数；螺旋副的受力分析、自锁和效率；螺纹联接的类型，熟悉常用螺纹标准件；螺纹联接的预紧和防松；螺纹联接的强度计算；了解螺旋传动；键联接；销联接。
2）教学方法10.1 概述在机器的设计和制造中，为了减少制造、安装、维修和运输费用，以及尽可能减轻机器重量、节约贵重金属、降低生产成本和提高劳动生产率，在一部机器中我们经常可以看到使用了不同的材料来制造不同的零件，然后通过一定的方式和联接手段把这些零件联接成一个整体，来实现预期的性能要求。
因此，作为一个工程技术人员，无论从事那一个行业的工作，都必须了解机械中常用的各种联接方法、特点和应用情况，掌握一定的常用联接的设计准则和方法，熟悉各种常用联接零件的类型、结构与使用条件。
顾名思义，螺纹联接是采用螺纹和螺纹联接件来实现的联接。
这类联接具有结构简单、拆装方便、工作可靠等特点，在各个行业及日常生活中都得到了广泛的使用。
同时，螺纹和螺纹紧固件绝大多数已经标准化了。
这种联接的设计，其主要任务就是正确的选用。
在重要的场合进行强度计算。
当然在工程上，为了满足一些特殊的工程要求，有时也需要自制一些特殊的螺纹紧固件。
为了全面了解和研究螺纹联接，我们首先需要了解螺纹。
在机械制图中，我们已经接触过螺纹和螺纹联接件。
现在我们就以图来说明螺纹的主要几何参数，该图是GB192-81标准化的螺纹牙型图。
用多媒体说明各参数。
（1）大径d （D ）：螺纹的最大直径，在标准中也作公称直径。
（2）中径2d （2D ）：通过螺纹轴向剖面内牙型上的沟槽和凸起宽度相等处的假想圆柱面的直径，近似等于螺纹的平均直径，是确定螺纹几何参数的直径。
（3）小径1d （1D ）：即螺纹的最小直径，在强度计算中常作为危险剖面的计算直径。
（4）螺距p ：螺纹相邻两牙在中径上对应两点的轴向距离。
（5）线数n ：螺纹的螺旋线数量，也称螺纹头数。
（6）导程s ：同一螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。
对于单线螺纹s=p ；对于多线螺纹s=np 。
（7）升角ψ：中径2d 圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角。
（8）牙型角α：螺纹牙型两侧边的夹角。
（9）螺纹的工作高度h ：表示内外螺纹沿径向的接触高度。
对于这些几何参数值的规定，国际上和国内都已经标准化。
规定的值不同，就会形成不同的螺纹，需要时可以查阅相关的手册和国家标准。
然后说明常用螺纹的特点和应用。
10.2 螺旋副的受力分析、效率和自锁为了便于分析，我们根据牙型角不同常把螺纹分为矩形螺纹和非矩形螺纹两种情况。
1、矩形螺纹螺旋副是由外螺纹（螺杆）和内螺纹组成的运动副，经过简化可以看作推动滑块（重物）沿螺纹表面运动（如图所示）。
将矩形螺纹沿中径d 2处展开，得一倾斜角为λ（即螺纹升角）的斜面，斜面上的滑块代表螺母，螺母和螺杆的相对运动可以看作滑块在斜面上的运动。
图b 所示为滑块在斜面上高速上升时的受力图。
Q F 为轴向载荷，F 相当于螺转螺母时作用在螺纹中径上的水平推力，N F 为法向反力，摩擦力N f F f F ⋅=，f 为摩擦系数，R F 为N F 与f F 的合力，ρ为R F 与N F 的夹角，称为摩擦角，f arctan =ρ。
根据平衡条件作力封闭图得：)tan(ρλ+=Q F F 所以，转动螺纹所需的转矩为：)tan(22221ρλ+==d F d FT Q当滑块沿斜面等速下降时，摩擦力向上，轴向载荷Q F 变成驱动滑块等速下滑的驱动力，F 为阻碍滑块下降的支持力，由如图所示的力封闭图可知：)tan(ρλ-=Q F F螺母旋转一周所需的输入功为：112T W π=；此时螺母上升一个导程s ，其有效功为：s F W Q ⋅=2。
因此螺旋副的效率为：)tan(tan )tan(22tan 222112ρλλρλπλππη+=+=⋅==d F d F T s F W W Q Q Q当放松转动一周时，输入功率为s F W Q ⋅=1，输出功率为22d F W π=，此时螺旋副的效率为：λρληtan )tan('-=由公式可知，若λ≤ρ，则'η≤0，说明此时无论轴向载荷Q F 有多大，滑块（即螺母）都不能沿斜面运动，这种现象称为自锁。
'η＝0表明螺旋副处于临界自锁状态。
'η<0时，其值越小，自锁性越强，需要有足够大的驱动力F 才能使螺旋副产生相对运动。
所以螺旋副的自锁条件是：λ≤ρ。
2.非矩形螺纹非矩形螺纹是指牙型角β≠0º的三角形螺纹、梯形螺纹和锯齿型螺纹等。
如果忽略螺纹升角的影响，在相同的轴向载荷Q F 的作用下，非矩形螺旋副中的中的法向力比较大，如图所示。
非矩形螺旋副中的摩擦力比矩形螺旋副大βcos 1倍，如果把法向力的增加想象成摩擦系数的增加，则非矩形螺旋副的摩擦力为：Q V Q N f F f F fF f F ==⋅=βcos ''其中V f 称为当量摩擦系数，V V f f ρβtan cos ==。
V ρ称为当量摩擦角。
同样我们可以得到以下的关系式：螺纹力矩 )tan(221V Q d F T ρλ+=螺旋副效率 )tan(tan V ρλλη+=螺旋副自锁条件 λ≤V ρ由此可知：在其它条件相同的情况下，牙型角越大螺旋副的效率就越低，自锁性能就越好。
所以三角螺纹多用于紧固联接（利用其自锁性），其它螺纹用于传动以提高传动效率。
10.3 螺纹联接1.螺纹联接的基本类型、特点和应用根据所用紧固件和联接方式的不同，螺纹联接可以分为四种基本类型。
1）螺栓联接如多媒体图所示的螺栓连接。
其主要特点是被联接件上制有通孔，孔与螺栓杆之间可以留有间隙（普通螺栓连接），也可以将螺栓杆上的没有螺纹部分作成与孔的过渡配合联接形式。
