机械设计复习资料94329.doc

机械设备由四部分组成:原动机,传动装置,工作机,控制系统主要失效形式:缎类,塑性变形,过量弹性变形,表面失效(磨损,疲劳点蚀,胶合,塑性流动,压溃,腐蚀).工作能力和设计准则:强度准则(拉伸强度,剪切强度,)刚度设计准则(弹性形变量,)摩擦分为:干摩擦,边界摩擦,流体摩擦,混合摩擦(前三者同时存在的情况)磨损三个阶段:跑合磨损阶段,稳定磨损阶段(寿命期),剧烈磨损阶段磨损按机理分为:粘着磨损,磨粒磨损(干摩擦状态主要磨损形式),疲劳磨损,冲蚀磨损,腐蚀磨损螺栓连接计算螺杆强度用:小径,螺纹自锁条件:常见螺纹类型:普通当量摩擦系数大,自锁性能好,常用于连接承受冲击变载荷,牙小相同载荷下磨损快易滑扣矩形螺纹未标准化.用于传动效率高,制造困难螺母螺杆同心度差牙根强度弱,磨损后不易补偿梯形螺纹比矩形效率略低,但牙根强度高,易于制造,对中性好,有补偿能力.用于传动锯齿螺纹单向受力的传动和连接 管螺纹用于密封螺纹连接分为:螺栓连接,螺钉连接,双头螺柱连接,紧定螺钉连接螺纹连接防松的实质:就是防止螺纹副的相对转动.按照防松方法的工作原理可将其分为三类:摩擦防松(双螺母,弹簧垫圈,锁紧螺母),机械防松(开口销,六角开槽螺母,止动垫圈,串联钢丝),永久防松(点焊,点冲,粘结).松螺栓强度条件:=4F/d12 受横向载荷紧螺栓强度条件:e=41.3F/d12受轴向载荷紧螺栓强度条件: ？ ()相对刚度受横向载荷R螺栓组不滑动条件: F=KfRfmz 受旋转力矩T螺栓组不滑动条件: F=KfTfri受倾覆力矩M螺栓组不离开表面条件: 表面不压溃条件:提高螺栓疲劳强度的措施:减小应力幅(减小螺栓刚度/增加被连接件刚度),减小应力集中(倒圆角)螺旋传动螺旋传动按用途分为:调整螺旋,传力螺旋,传动螺旋.螺纹牙剪切强度: =Fdbz 螺纹牙弯曲强度: b=3Fhdzb2轴毂连接键分为:平键(截面矩形,侧面为工作面.简单,方便,对中性好.不能承受轴向力),半圆键(侧面为工作面,对中性好,工艺性好,轴槽深对轴强度削弱较大,故用于轻载和轴端),楔键(上下面是工作面,有斜度靠上下面压力产生摩擦力传递转矩,可传递单向轴向力,但破坏轴毂连接的对中性)平键分为:普通平键(用于静连接,主要失效形式是轴,毂,键中最弱的被压溃)导向平键(用于动连接,可滑动.主要失效形式是磨损)花键特点:齿数多受力均匀承载能力大,齿槽浅应力集中小对轴和毂强度削弱小,对中性导向性好.专用设备刀具加工价高花键分为:矩形花键,渐开线花键.其工作面都是键齿层面.带传动传动装置的作用:1减速, 2调速,3改变运动形式,4增大转矩,5动力和运动的传递和分配.带传动特点:1有弹性可吸收振动冲击2具有过载保护3适合中心距大的场合4有弹性滑动比例不精确效率低5有压轴力寿命低6摩擦易生静电火化不能用于高温易燃易爆场合带传动有效圆周力:F=F1-F2(紧边减松边) 欧拉公式:F1/F2=eua 松/紧边拉应力:=F/A离心应力: 弯曲应力:b=2EbYa/dd E弹性模量,Y外层到中心层距离最大应力:max=1+b1+c 产生在紧边进入小轮 弹性滑动现象:由于带的弹性变形而引起的带与带轮之间的相对滑动现象.这种现象是带传动中不可避免的,因为胶带有弹性,就会产生弹性滑动.是正常工作时的固有特性.弹性滑动现象的后果:1.从动轮的圆周速度总是落后于主动轮的圆周速度,并随载荷变化而变化,导致此传动的传动比不准确.2.损失一部分能量,减低了传动效率,会使带的温度升高,并引起传动带磨损.带传动主要失效形式:打滑,带的疲劳破坏带轮有三部分组成:轮缘,轮毂,轮辐或腹板. 带轮案结构可分为:实心,腹板,孔板,轮辐 普通V带两侧面间夹角(40)在弯曲时楔角变小(32,34,36,38)为什么张紧力不可过大或过小:张紧力越大,则带传动的承载能力就越大,但同时带中所受的拉应力也越大,从而 降低带的寿命.张紧力越小,虽可减小带中的拉应力,提高带的寿命,但带传动的承载能力会降低齿轮传动齿轮按工作条件不同分为:开式,半开式,闭式 齿轮按齿面硬度可分为:软齿面,中硬齿面,硬齿面齿轮失效形式:最严重的齿轮折断,软齿面闭式齿轮疲劳点蚀,开式齿轮齿面磨损,高速重载齿面胶合,齿面软,低速重载频繁启动轮齿塑性变形.齿轮传动的设计准则:1.对于软齿面闭式齿轮,常因齿面点蚀而失效,故通常先按齿面接触疲劳强度进行设计,然后校核齿根弯曲疲劳强度.2.对于硬齿面闭式齿轮,其齿面接触承载能力较高,故通常先按齿根弯曲疲劳强度进行设计,然后胶合齿面接触疲劳强度.3.对于高速重载齿轮,可能出现齿面胶合,故还需校核齿面胶合强度.4.对于开式齿轮,其主要失效形式是齿面磨损,而且在轮齿磨薄后往往会发生轮齿折断.故目前多是按齿根弯曲疲劳强度进行设计,并考虑磨损的影响将模数适当放大.为什么疲劳点蚀往往首先出现在齿面节线附近的齿根部分?1.同时啮合齿对数少,对直齿轮往往只有一对轮齿接触,接触应力大.2.相对滑动速度小,润滑油膜不易形成,摩擦力大.3.齿根部分的切向分速度都较低,将产生很高的油压,从而加快裂纹的扩展.使用系数KA:考虑齿轮啮合外部因素引起附加动载荷影响的系数.主要影响因素是原动机和工作机的工作特性. 动载系数KV:考虑齿轮制造精度,运转速度等齿轮内部因素引起的附加动载荷影响的系数.主要影响因素是由基节和齿形误差产生的传动误差,节线速度和齿轮啮合刚度等. 齿向载荷分布系数K:考虑沿齿宽方向载荷分布不均匀对齿轮应力影响的系数.主要影响因素:齿轮的制造和安装误差,轮齿,轴系及机体的刚度,齿轮在轴上相对于轴承的位置,齿轮宽度,齿面硬度. 齿间载荷分配系数K:考虑同时啮合的各对轮齿间载荷分配不均匀对齿轮应力的影响的系数.主要影响因素:轮齿制造误差,特别是基节偏差,轮齿的啮合刚度,重合度和跑合情况.如何提高齿轮齿的抗折断能力?1适当增大齿根远郊半径防止应力集中.2.合力提高齿轮制造精度安全精度3.正确选择材料和热处理方式.4.对齿根部位进行喷丸,碾压等强化处理直齿轮受力: 圆周力 Ft=2T1/d1 径向力 Fr=Ft tana 法向力(前两者合力)Fn=Ft/cosa斜齿轮受力: 圆周力Ft=2T1/d1 径向力 轴向力 法向力(前三者合力) Fn=Ft/cosncos=齿轮根据尺寸大小结构形式从小到大:齿轮轴,实心式,腹板式,轮辐式,镶套式,焊接式齿轮润滑可采用:浸油润滑,喷油润滑(10m/s)改善齿向载荷分布不均匀状况的措施有哪些？1) 齿轮的制造和安装精度2) 轴、轴承及机体的刚度3) 齿轮在轴上的布置合理选择4) 轮齿的宽度设计时合理选择5) 采用软齿面通过跑合使载荷均匀6) 硬齿面齿轮将齿端修薄、或做成鼓形齿7) 齿轮要布置在远离转矩输入端的位置涡轮蜗杆传动涡轮蜗杆正确啮合的条件:模数m相等,标准压力角相等,蜗杆分度圆柱上导程角与涡轮分度圆柱上螺旋角相等.涡轮蜗杆传动的特点:1.单级传动比大,结构紧凑.2.传动平稳,噪声小.3.可以实现自锁.4.摩擦损失大,传动效率较低.一般0.70.9,自锁蜗杆0.5 5.需用贵重减摩材料,成本高 适用于传动比大且要求结构紧凑或自锁的中小功率传动场合.蜗杆传动主要失效形式:齿面胶合,齿面点蚀,齿面磨损,而且失效常发生在涡轮轮齿上.蜗杆传动受力分析: 2T2/d2coscos蜗杆传动为什么要进行热平衡计算?由于蜗杆传动效率较低,工作时发热量大,在闭式蜗杆传动中,如果产生的热量不能及时散逸,油温将不断升高,使润滑油黏度降低,润滑条件恶化.从而导致磨损加剧甚至发生胶合.所以必须对闭式蜗杆传动进行热平衡计算.热平衡计算: 轴轴根据承载情况可分为:心轴仅受弯矩,转轴受到弯矩和转矩,传动轴仅受转矩轴的主要失效形式:疲劳断裂 轴径估算:经验公式d(0.81.2)D d(0.30.4)a 提高轴强度的措施:1.合力布置轴上传动零件的位置,将输入轮布置在两个输出轮之间.2.合力设计轴上零件结构.3.减小应力集中,阶梯边缘采用远郊过渡.4.提高轴表面质量,可以显著增加轴的疲劳强度滚动轴承滚动轴承一般由四部分构成:外圈,内圈,滚动体,保持架 滚动体种类有:球,圆柱滚子,圆锥滚子,滚针滚动轴承特点:由于轴承为滚动摩擦,因而摩擦系数小,效率高,起动灵活,宽度小,润滑简单.标准化大批生产,成本低,互换性好,使用维护方便.抗筹集载荷能力差,高速时有噪声,工作寿命有限,径向尺寸比滑动轴承大.滚动轴承主要失效形式:疲劳点蚀,低速摆动-塑性变形,多尘磨粒磨损,高速重载胶合滚动轴承代号:类型代号1.调心球2.调心滚子2.推力调心5.推力球6.深沟球7.角接触球N.圆柱滚子NA.滚针 尺寸系列代号 第一位 0.窄(省略)1.正常2.宽 第二位 2.轻 3.中 4.重 内径代号 00.10 01.12 02.15 03.17 代号X5为内径 22.28.32.及大于500直接表示 内部结构代号 C.公称接触角15 AC. =25 B. =40 配置代号 /DB背对背 /DF面对面 /DT串联当量静载荷:是一个假想载荷,其作用方向与基本额定静负荷相同,而在当量静载荷作用下,轴承的受载最大滚动体与滚道接触处的塑性变形总量与实际载荷作用下的塑性变形总量相同.滚动轴承寿命计算公式:自己找 ft温度系数 fp载荷系数 P当量动载荷 C基本额定动载荷 寿命指数,球3滚子10/3滑动轴承滑动轴承按在和分:径向,推力按摩擦状态分:液体,非液体液体摩擦轴承又分为:液体动压润滑,液体静压润滑滑动轴承特点:1.告诉重载下能正常工作,寿命长.2.精度高.3.可做成剖分式应用于特殊结构.4.液体摩擦轴承具有很好的缓冲和阻尼作用,可以吸振,缓和冲击5.径向尺寸比滚动轴承小.6.起动摩擦阻力较大.在起动时和将要停止时常处于非液体摩擦状态.7.非液体摩擦滑动轴承,结构简单实用方便,适于转速不高不重要的轴.液体动压润滑形成条件:书上找 1.流