《机械设计重点冲刺》PPT课件.ppt

机械设计,复习重点冲刺,第1章 机械设计概述,复习重点 1. 机械零件常见的失效形式 2. 机械设计中，主要的设计准则 1.机械零件常见的失效形式有哪些？ 答： 断裂、塑性变形、表面失效、破坏正常工作 2.机械设计中，避免零件失效的基本要求 答： 1）强度、2）刚度、 3）寿命,第2章 润滑与密封概述,复习重点 1. 摩擦的四种状态 ：干摩擦、流体摩擦、 边界摩擦、混合摩擦 2. 常用润滑剂的性能,第3章 平面机构的结构分析,复习重点 1、机构及运动副的概念 2、自由度计算 机构在机器中起着转变运动形式、改变速度大小或改变运动方向的作用。 从结构上说，机构分别由构件和运动副组成。,运动副：构件间的可动联接。（既保持直接接触，又能产生一定的相对运动）,平面机构自由度的计算 一个作平面运动的自由构件具有三个自由度，若机构中有n个活动件(即不包括机架)，在未通过运动副连接前共有3n个 自由度。当用PL个低副和PH个高副连接组成机构后，每个低副引入两个约束，每个高副引入一个约束，共引入2PL+PH个约束，因此整个机构相对机架的自由度数，即机构的自由度为 F=3n-2PL-PH,习 题 1-1 一个在平面内自由运动的构件有多少个自由度？ 1-2 运动副所产生的约束数与自由度有何关系？ 1-3 机构具有确定运动的条件是什么？ 1-4 计算图1-14所示机构的自由度，指出机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束。,第4章 平面连杆机构,复习重点 四杆机构的基本类型及其演化； 平面四杆机构的基本特性,选择填空 1.铰链四杆机构中的运动副是（ ）。 A）高副 B）移动副 C）转动副 D）点接触的具有一定相对运动的联接 2. 铰链四杆机构ABCD中，已知AB50、BC115、CD120、DA30，若该机构属于双曲柄机构，则机架是（ ）。 A AB杆 B BC杆 C CD杆 D DA杆 3.机构具有确定运动的条件是原动件数（ ）机构的自由度。 A 多于 B 等于 C 少于 正误判断(正确的在题后括号内划“”，错误的划“”.) 1) 处于死点位置的机构是不可能运动的。 （ ） 2) 曲柄摇杆机构中，当摇杆为从动件时，机构才有死点位置出现。（ ） 3）曲柄摇杆机构中死点位置可能出现在曲柄与连杆共线的位置上。（ ）,第5章 凸轮机构 复习重点 1、常用运动规律的特点，刚性冲击，柔性冲击，S-曲线绘制 2、凸轮轮廓设计原理反转法，自锁、压力角与基圆半径的概念,第6章 间歇运动机构 复习重点 了解四种常用间歇机构的工作原理及应用 习题 6-1 什么叫间歇运动机构? 常用的间歇运动机构有哪几种？ 各有何运动特性？,第7章 螺纹连接 复习重点 1. 螺纹的基本知识 2. 螺纹连接,习题 7-1 常用的螺纹牙型有几种？说明各自的特点和应用场合。 7-2 螺纹的公称直径指哪一直径？螺栓强度计算使用哪一直径？ 螺纹几何尺寸计算使用哪一直径？ 7-3 螺纹联接为什么要预紧？常用控制预紧力的方法有哪些？ 7-4 螺纹联接为什么要防松？防松的根本问题是什么？ 按照防松原理，举例说明如何实现防松。,7-1采用螺纹联接时，若被联接件之一较厚，在需要经常装拆的情况宜采用（ ）。 A. 螺栓联接 B.双头螺柱联接 C.螺钉联接 7-2 螺纹的公称直径（管螺纹除外）是指它的（ ）。 A.小径d1 B.中径d2 C.大径d 7-3下列螺纹当中，常用于联接的螺纹是（ ） 。 A 矩形螺纹 B 三角形螺纹 C 梯形螺纹 D 锯齿形螺纹,图所示的联接由一个M20的螺栓联接，螺栓的许用应力为,被联接接合面的摩擦系数 =0.1，可靠系数K1.2。,试计算该螺栓许可传动的最大横向载荷FR(M20的螺栓，d1=17.294)。 解：,从而得：,又根据：,（1）和（2）联立得,该螺栓许可传动的最大横向载荷FR为2528.4N。,第8章 轴毂联接 轮毂联接是实现轴和轴上零件之间的周向定位，主要方式有： 键联接、花键联接和过盈配合。 复习重点 1. 键连接,8-1 普通平键的长度应（ B ） A稍长于轮毂的长度 B略短于轮毂的长度 C是轮毂长度的三倍 D是轮毂长度的二倍 8-2普通平键联接传递动力是靠（ ）。 A.两侧面的摩擦力 B.两侧面的挤压力 C.上下面的挤压力 D.上下面的摩擦力,选择填空,第9章 带传动 复习重点 1. 带传动的组成、工作原理、传动特点 链传动的组成、工作原理、传动特点,9.1带传动的结构特点： 1、组成：主动轮、从动轮、传动带 2、分类： 按工作原理分：摩擦型、啮合型带传动 按带的截面形状分： a.平型带传动最简单，适合于中心距a较大的情况 b.V 带 传动三角带 c.多楔带传动适于传递功率较大要求结构紧凑场合 d.同步带传动啮合传动，高速、高精度， 适于高精度仪器装置中带比较薄，比较轻。 按带的传动形式分： 开口传动： 两轮转向相同 交叉传动： 两轮转向相反 半交叉传动： 用于交错轴,9.2 工作原理、工作特点、应用 1、工作原理：靠摩擦和靠啮合两种 2、工作特点：适宜布置在高速级 优点：可远距离传动、缓冲吸振、过载保护、结构简单、 维护方便 缺点：传动比不准确、传动效率低、带的寿命短、压轴力大 带=0.920.95 、链=0.950.97、齿轮=0.970.99 3、应用： 功率（P100 KW） 、带速（V=525 m/s）、传动比（i7）,9.3 受力分析,工作前 :两边初拉力Fo=Fo 工作时:两边拉力变化： 紧力 FoF1； 松边FoF2 F1Fo = FoF2 F1F2 = 摩擦力总和Ff = 有效圆周力Fe 所以: 紧边拉力： F1=Fo + Fe/2（应力1） 松边拉力： F2=FoFe/2 （应力2） 另外：带受到的弯曲应力：b1和b2 离心拉力：Fc=qv2 （应力c） 带传动的应力分布图：如下,9.4带的弹性滑动和打滑 弹性滑动：带与轮缘之间会发生不显著的相对滑动称为-。 滑动的结果：V1VV2 打滑：当带传动的有效圆周力超过了带的极限摩擦力时，带 和带轮之间发生显著的相对滑动，称为-。 弹性滑动和打滑的区别： 弹性滑动是不显著的相对滑动，只发生在部分包角范围内； 而打滑是显著的相对滑动，发生在全部包角范围内。 弹性滑动是带工作时的固有特性，是不可避免的； 而打滑是带过载时的一种失效形式，是可以避免的。 问答题 9-1 带传动中的弹性滑动与打滑有何区别？对传动有何影响？ 答：见上面9.4 9-2影响打滑的因素有哪些？如何避免打滑？ 答： 影响打滑的因素由式 可知，最大有效拉力的极限值与初拉力、小轮包角以及带与带轮之间的摩擦系数等因素有关。增大初拉力F0、包角、摩擦系数f都可以提高有效拉力的值，避免打滑。 9-3 带传动的主要失效形式是什么？ 答： 1、带的疲劳破坏 2、打滑,9-4.带传动工作时，带中的应力有哪几部分组成？最大应力发生在哪个位置？ 1)紧边和松边的拉应力、离心拉应力和弯曲应力。 2）最大应力发生在紧边刚饶进主动小带轮的那个截面上。 9-5 带在工作时产生弹性滑动，主要是由于（ C ）。 A.带不是挠性件 B.带与带轮间的摩擦系数偏低 C.带的紧边与松边拉力不等 D.带绕过带轮产生离心力,第10章 链传动 复习重点 链传动的组成、工作原理、传动特点,链传动的组成、工作原理、传动特点 1、组成：主动链轮、从动链轮、传动链 2、工作原理：靠啮合。 （滚子链：靠链节和链轮轮齿的啮合。 齿形链：靠链齿和轮齿的啮合） 3、传动特点： 优点：（和带比）无弹性滑动、打滑现象、i平均=常数 压轴力小 可在恶劣环境（如高温、油污、潮湿）中工作 传动效率比带高 （和齿轮比）易安装、远距离传动轻便。 缺点：i瞬时常数 传动时有振动、冲击、噪声 只能用于两平行轴之间的传动 传动急速反转时性能较差。 4.传动链结构特点： 按链条的结构不同分： 套筒滚子链：（简称滚子链） 齿型链 滚子链：） 结构：由外链板、内链板、套筒、滚子、销轴 五部分组成。 标记 如： 滚子链 20A-260 GB/T/243-1997 表示：A系列、节距P=2025.4/16=31.75 mm 、双排、60节的滚子链。 齿形链：（无声链） 是由一组齿形链板由铰链联接而成。 按铰链的形式不同又分 圆销式、轴瓦式、滚柱式等）,问答题 10-1 影响链传动速度不均匀性的主要因素是什么？ 答：由于链条绕在链轮上形成多边形啮合传动而引起传动速度不均匀的现象，称为多边形效应。链轮的节距越大，链轮齿数越少，链速的不均匀性越明显。 10-2链传动中，链条的链节数通常选 A 链节数。 A 偶数 B 奇数 C质数 D整数,第11章 齿轮机构 复习重点 1、齿轮机构的类型 2、渐开线齿廓的啮合特性 3、标准渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算 4. 齿轮传动的失效形式 5. 齿轮传动中的受力分析（齿轮的转向及轮齿旋向分析）,图11-2 齿轮的几何尺寸,11.3 标准渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算 11.3.1 齿轮各部分名称和符号 图11-2为外啮合直齿圆柱齿轮的一部分，其各部分名称和符号如下。 齿顶圆 轮齿顶端所确定的圆，其直径符号为da。 齿根圆 轮齿根部所确定的圆，其直径符号为df。 基圆 产生渐开线的圆，其直径符号为db。 分度圆 为了确定齿轮端面各部分的几何尺寸，在齿轮上选择的一个基准圆。其直径符号为d。 齿顶高 介于分度圆与齿顶圆之间的部分称为齿顶，其径向高度称为齿顶高，符号为ha。 齿根高 介于分度圆与齿根圆之间的部分称为齿根，其径向高度称为齿根高，符号为hf。 全齿高 从齿根到齿顶的径向距离称为全齿高，符号为h，则有,齿厚 在任意直径的圆周上，轮齿两侧间的弧长，齿厚符号为si。 齿槽宽 在任意直径的圆周上，相邻两齿间的弧长，齿槽宽符号为ei。 齿距 在任意直径的圆周上，相邻两齿上同侧齿廓之间的弧长，齿距符号为pi。 同一圆周上，齿距等于齿厚与齿槽宽之和，即,分度圆上的齿厚和齿槽宽分别用s和e表示。对于标准齿轮而言， 分度圆上的齿厚与齿槽宽相等。 齿宽 轮齿的轴向宽度，符号为B。,11.4 齿轮传动的失效形式 对齿轮失效形式的分析有助于准确选择齿轮传动强度设计方法， 以及寻求防止或延缓失效最有效、最经济的对策。 齿轮传动的失效主要是轮齿的失效，其失效形式主要有以下五种： 1. 轮齿折断 2. 齿面点蚀 3. 齿面磨损 4. 齿面胶合 5. 齿面塑性变形,例11-1 已知标准直齿圆柱齿轮的模数m=3 mm和齿数z=20， 试求齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、齿顶高、齿根高、齿厚和齿槽宽。 解：由表4-3所列公式分别计算如下： 分度圆直径,齿顶圆直径,齿根圆直径,齿顶高,齿根高,齿厚和齿间宽,习题 11-1 渐开线具有哪些特性？渐开线齿轮传动具有哪些优点？ 11-2 何谓标准直齿圆柱齿轮 11-3 渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件和连续传动条件是什么? 11-4 什么是斜齿轮的当量齿数？什么是直齿锥齿轮的当量齿数？ 斜齿轮 直齿锥齿轮 11-5节圆和分度圆、啮合角和压力角有什么区别？ 11-6 现有一对标准直齿圆柱齿轮传动。已知齿数z1=21，z2=53，模数m=2.5 mm。 分别求两齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、中心距、 齿距、齿厚、齿槽宽、传动比以及渐开线在分度圆处的曲率半径和齿顶圆上的压力角。 11-7 常见的齿轮失效形式有哪几种？ 轮齿折断 2. 齿面点蚀 3. 齿面磨损 4. 齿面胶合 5. 齿面塑性变形 11-8 圆柱齿轮传动中大、小齿轮的齿宽是否相等？为什么？ 11-9 齿轮传动中两齿轮的齿面接触应力和齿根弯曲应力是否相等？为什么？,11-11图示斜齿圆柱齿轮-圆柱蜗杆传动。已知斜齿轮的转向如图示， 蜗轮的旋向为左旋为使蜗杆轴上的轴向力最小。试确定： （1）斜齿轮1、2的螺旋线方向。 （2）确定蜗轮4的转动方向。 （3）标出斜齿轮2和蜗杆3的各分力。,11-10图示为二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器，已知主动轮1的转向和旋向， 为使轴上两齿轮的轴向力相互抵消。试确定： （1）斜齿轮2、3、4的螺旋线方向； （2）各轴的转向； （3）画出中间轴上的2齿轮受力图 （即标出Ft2、Fr2、Fx2的方向）。,第12章 蜗杆传动 复习重点 蜗杆传动的结构、特点 蜗杆传动受力分析 12.1蜗杆传动的结构、特点： 1. 组成：蜗杆和蜗轮。 2. 形成：斜齿轮演化而成。,第13章 齿轮系 复习重点 1、掌握定轴轮系传动比的计算 2、转化轮系法求解周转轮系传动比方法 3、熟练掌握复合轮系传动比的计算方法及轮系的组成分析,13.1 定轴轮系及其传动比计算 一、传动比 A输入轴 B输出轴,二、定轴轮系的传动比计算,定轴轮系,（13-1）,解：这是一个含有锥齿轮的定轴轮系，首、末两轮的轴线不平行。因此，它们的 转向关系只能用箭头来表示。 由式(13-1)可知轮系的传动比为 则轮4的转速 (方向如图所示),13.2 周转轮系传动比的计算,例题13-1在图示轮系中，已知各轮的齿数为；Z1=24 ,Z2=30 ,Z3=80 ，Z4=40 , Z5=20。 齿轮1的转速为 1450r/min。试求齿轮5的转速 （大小和方向）。,解：此为混合轮系： 1、2、3、H组成周转轮系,4、5组成定轴轮系,又因为,可得,则得,5的转向与1相反,第14章 机械传动设计 复习重点 1、机械传动的组成 2、机械传动的类型,第15章 机械的调速与平衡 复习重点 1、机器运转速度波动调节的目的 2、速度波动调节的方法 3、 回转件平衡的目的 4、 刚性回转件的平衡,15.1调节机器速度波动的目的 1、周期性速度波动 危害：引起动压力，和可靠性。可能在机器中引起振动，影响寿命、强度。影响工艺，产品质量。 2、非周期性速度波动 危害：机器因速度过高而毁坏，或被迫停车。 通过相应的手段对两类速度波动进行调节，将上述不良影响限制在容许范围之内。 15.2机器周期性速度波动的调节方法 机器中某一回转轴上加飞轮 飞轮：能量存储器 15.3 机器非周期性速度波动的调节方法 采用调速器,15.4平衡的目的 平衡的目的：尽量减小惯性力所引起的附加动压力。 附加的动压力：附加载荷；振动（源） 15.5 刚性回转件的平衡 质量分布在同一回转面内 静平衡：各质量块的质径积的矢量和为零，或 =0,质量分布不在同一回转面内 各部分质量的惯性力组成空间力系 空间力系：主矢,主矩,平衡原理：,措施：（将每个平面的惯性力平衡力） 动平衡：主矢,主矩,比较：静平衡：,（经过动平衡的回转件一定是静平衡的，反之，静平衡的回转件不一定是动平衡的。）,第16章 轴 复习重点 1. 轴的分类 2. 轴的结构设计,16.1轴的分类 按承载分： 心轴（只受弯）又分为固定心轴和转动心轴。 传动轴：（只受扭矩） 转轴：（既受弯又受扭矩） 按轴的形状分： 直轴：应用最广。 曲轴：常用于专用机械。 挠形轴：（或称钢丝软轴）可自由弯曲。,16.2 轴的结构设计 1.含义：就是要确定轴的各段直径及长度。以及一些细小结构尺寸 2.要求：除满足强度、刚度等设计外，还要保证轴上零件的定位 （轴向、和周向定位）、固定及装拆方便，并具有良好的加工工艺性。,例题16-1. 指出图中轴的结构设计不合理及不完善的地方，并说明原因。 应加调整垫片； 联轴器和轴之间没有周向定位,应加键定位; 该轴段太长，不便于轴承的装拆，应设有台阶 轴承端盖和轴不能直接接触，应有间隙；并且应加密封圈； 轴承右侧定位套筒高度过高，应低于轴承内圈高度。 套筒与轴联接不用键联接； 和齿轮配合轴段长度应比轮毂长度略短，以便于定位； 齿轮与轴需有周向定位，用键联接； 轴承左侧定位轴肩高度过高，应低于轴承内圈高度,16-3 指出图示中轴的结构有哪些不合理和不完善的地方，提出改进意见， 并画出改进后的结构图。,16-2对图示轴系结构， 请指出其中存在的问题。,第17章 滚动轴承 复习重点 1. 滚动轴承的基本类型 2. 结构特点 17.1 滚动轴承的结构特点： 1.结构： 内外圈：一般内圈随轴转动，外圈固定不动。 滚动体的形状多样：有球形、圆柱滚子、圆锥滚子、鼓形、滚针等。 保持架：使滚动体均匀隔开。,2.结构： 按滚动体的形状分类： 按滚动体承载的方向分： 径向接触轴承：主要承受径向载荷。 向心角接触轴承：既承受径向又承受轴向载荷。 轴向接触轴承：主要承受轴向载荷。 3.滚动轴承的代号： 它的组成为三部分： 前置代号、基本代号、后置代号。 它的格式及排列顺序下面分别介绍：,基本代号：用以表示滚动轴承的类型、结构、尺寸，是轴承的代号的基础。 它的一般格式如下： 分述如下： 内径代号：表示方法有三种： 内径d10mm或d=10、12、15、17mm或d500mm时，（查轴承手册） 如下： 内径d=22、28、32mm时，可直接用此值来表示， 在其与尺寸系列代号之间用“/”分开。如： / 28 （表示d=28mm） 尺寸系列代号： （包括宽度或高度系列代号和直径系列代号）,简答题 1解释名词: 滚动轴承的基本额定寿命； 滚动轴承的基本额定动载荷。 1）滚动轴承的基本额定寿命：一批相同的轴承,在同样条件下工作,其中有10的轴承产生疲劳点蚀时转过的总转数,以L10表示 2）基本额定动载荷即基本额定寿命为106转时，轴承所能承受的最大载荷。,例题 如图所示为采用一对角接触球轴承支撑的轴,设外载荷为： Fr1=400 N ， Fr2=1200 N ,Fa=800 N；试分别求出两轴承所受的径向载荷Fr1、Fr2 和轴向载荷Fa1、Fa2。（注：轴承派生轴力Fd=0.68 Fr）,解： 两轴承派生轴力：Fd1=0.68 Fr1=0.68400=272（N）； Fd2=0.68 Fr2=0.681200=816（N） 分析松紧端：Fa + Fd2 = 800+816=1616（N） Fd1 1为紧端，轴向载荷Fa1 = Fa + Fd2 = 800+816=1616（N） 2为松端，轴向载荷Fa2= Fd2= 816（N）,第18 章 滑动轴承 复习重点 滑动轴承的主要类型 2. 形成动压油膜的必要条件,第19章 联轴器和离合器 复习重点 1. 联轴器的类型 2. 离合器的类型及功能,2010年专接本选拔考试 机械设计基础试卷参考答案,一、名词解释 1. 三心定理 做平面运动的三个构件共有三个瞬心，它们位于同一直线上。 2. 疲劳点蚀 在变化的表面接触应力作用下，点接触或线接触的表面累计产生的麻点形状的损伤现象。 3. 根切现象用展成法加工齿轮，当被加工齿轮的齿数少于17时，刀具会把齿轮根部已加工好的渐开线齿廓切去一部分。这种现象就称为根切想象。 4. 运动副 构件之间的可动连接。 5.滚动轴承的可靠度一批同型号轴承，在相同的条件下运转，在一定寿命下（106 转为单位）， 有90%的轴承不发生疲劳点蚀。,二、填空题 1.机构具有确定运动的条件：机构的原动件数与机构的自由度相等。 2. 解：根据公式,可得：,3.摩托车的前轴为心轴。摩托车的后轴为心轴。 4.螺旋传动分为：传力螺旋， 传动螺旋，调整螺旋， 梯形，矩形。 5.对称循环变应力和脉动循环变应力的循环特征分别为-1；0（ ） . 6 7. Kz=1 Kp=1 8. 1） 2）,三、问答题,1.答： 标准齿轮是指m、ha*、c*均为标准值，并且s=e的齿轮 。 它与变位齿轮相比的缺点是：1）最小齿数为17，否则会发生根切； 2）中心距是不能变； 3）齿轮的承载能力不能像正变位齿轮那样有效的增大。,2. 答： (1) 发生线沿基圆滚过的长BK度等于基圆上被滚过的圆弧长度，即 (2) 发生线BK沿基圆作纯滚动时，它与基圆的切点B即为速度瞬心，故发生线BK即为渐开线在点K的法线。又因发生线恒切于基圆，所以渐开线上任意点的法线必与基圆相切。 (3) 渐开线的形状