《机械设计》重点知识结构图.pdf

第第 2 章章 机械设计总论机械设计总论 其他专用要求 可靠性要求 求劳动保护和环境保护要 经济性要求 使用功能要求 主要要求 文件编制技术设计方案设计设计程序 设计要求 组成 机器 现代设计方法 模型设计 经验设计 理论设计 常规设计方法 设计方法 可靠性准则振动稳定性准则 寿命准则刚度准则强度准则 设计准则 可靠性要求 质量小要求 经济性要求 结构工艺要求 寿命要求 刚度要求 强度要求 效的要求避免在预定寿命期内失 基本要求 的失效破坏正常工作条件引起 接触疲劳磨损腐蚀表面破坏 过大的残余变形 整体断裂 主要失效形式 件 零 械 机 书画工作图 写计算说明 校核计算结构设计计算 确定基本尺寸选材 则失效分析 确定计算准载荷计算选择零件的类型和结构 设计步骤 件 零 械 机 制标准 推荐标准按使用的强制性分 强 行业标准 企业标准准按使用范围分 国家标 标准化 济性及供应情况经济性要求 材料的经 杂程度及材料的工艺性工艺性要求 结构的复 尺寸及质量 情况力的大小和性质 工作使用性要求 载荷 应 选材原则 复合材料陶瓷材料高分子材料金属材料常用材料 材料及选用 件 零 械 机 GB 第第 4 章章 摩擦 磨损及润滑概述摩擦 磨损及润滑概述 混合摩擦 流体摩擦 边界摩擦 干摩擦 滑动摩擦 滚动摩擦 动摩擦 静摩擦 动阻碍物体之间的相对运 触面上 外摩擦 发生在物质接 运动部 阻碍分子间的相对内摩擦 发生在物质内 摩擦 腐蚀磨损机械化学磨损 冲蚀磨损蚀磨损流体磨粒磨损和流体侵 疲劳磨损磨粒磨损粘附磨损 机理划分 根据磨损 擦伤磨损磨粒磨损点蚀磨损 按表面外观分 根据磨损结果 磨损的分类 烈磨损阶段的到来 稳定磨损阶段 推迟剧 力求缩短磨合期 延长 使用和设计原则 剧烈磨损阶段 稳定磨损阶段 磨合阶段 磨损的三个阶段 磨损 混合润滑 边界润滑 弹性流体动力润滑 流体静力润滑 楔效应工作原理 流体润滑的流体动力润滑 按润滑状态分 压力循环润滑 飞溅润滑 油环润滑 滴油润滑 油润滑的润滑方式 固体润滑 半固体润滑 液体润滑 气体润滑 按润滑剂分 润滑分类润滑 滴点 或稠度入度针锥 铝基润滑脂 锂基润滑脂 钠基润滑脂 钙基润滑脂 润滑脂 氧化稳定性凝点 闪点极压性 油性润滑性黏度 化学合成油 矿物油 有机油 润滑油 润滑剂简介润滑 评价指标 评价指标 第第 5 章章 螺纹联接和螺旋传动螺纹联接和螺旋传动 h SPn ddd 21 接触高度 牙型角螺纹升角 导程 螺距线数 中径 小径大径 主要参数 梯形螺纹 锯齿形螺纹传动螺纹 矩形螺纹 管螺纹 米制锥螺纹 用螺纹密封的非螺纹密封的管螺纹 联接螺纹 普通螺纹 类型和应用 螺纹 三个精度等级 垫圈螺母 紧定螺钉螺钉 双头螺柱螺栓 标准螺纹联接件 紧定螺钉联接 螺钉联接 双头螺柱联接 铰制孔用螺栓联接 普通螺栓联接 螺栓联接 螺纹联接的基本类型 标准联接件 的类型和 螺纹联接 CBA 受力后的伸长量 矩扳手 测量螺栓使用测力矩扳手 定力控制预紧力的方法 缝隙或发生相对滑移 出现防止受载后被联接件间增强联接的可靠性目的 螺纹联接的预紧 冲点 焊接和胶接等破坏螺纹副关系 动垫圈 串联钢丝等开口销与开槽螺母 止机械防松 自锁螺母等对顶螺母 弹簧垫圈 摩擦防松 方法 生相对转动防止螺旋副在受载时发实质 螺纹联接的防松 螺纹联接的设计及计算 螺栓组联接的结构设计 合理地确定联接结合面的几何形状 螺栓的数目和布置形式 使用 各螺栓组和联接结合面的受力均匀 便于加工和装配 2 1 0 min 2 1 a mina min1tc 2 1 2 1 2 max max 0 min 0 max 02 2 1 0 1 0 0 4 d 2F S 2 K K2 Sca 4 3 1 z F F F 0 4 3 1 d F CC C d F l ML F W M A zF W M A zF M F CC C FF d F rf TK FT fzi FK FF mb b ca z i i P pP mb b ca z i i S S 轴向载荷 矩 力 覆 倾 转矩 横向载荷 组 栓 螺 通 普 P in0 P 2 0 1 2 i max max Ld F m 4 r m z i d F r T FT z F FF 转矩 横向载荷 螺栓组 铰制孔用 100 1 1247 10 100 1 9 126 3 10 的保证能承受的最小应力 数字粗略表示螺母到七 从螺母的性能等级分为 倍 度比值的 拉强表材料的屈服极限与抗 小数点后面的数字代 表材料的抗拉强度极限 小数字前面的数字代到自 级 分为螺柱 螺钉的性能等级国家标准规定 螺栓 及许用应力 螺纹联接件的材料 制造工艺等加弯曲应力 采用合理减轻应力集中 减小附 的现象善螺纹牙载荷分布不均降低螺栓的应力幅 改 强度的措施 提高螺纹联接 算计算 螺杆的稳定性计螺母外径与凸缘的强度 度计算度计算 螺母螺纹的强耐磨性计算 螺杆的强 设计计算 结构和材料 调整螺旋 传导螺旋 传力螺旋 类型 按其用途分 螺旋传动 第第 6 章章 键 花键 无键联接和销联接键 花键 无键联接和销联接 径大转矩对轴削弱大 用于大轴 压强度校核 面工作 压溃失效 挤切向键 静联接 上下 用于低速大转矩对中性差 可轴向定位 强度校核 工作 压溃失效 挤压楔键 静联接 上下面 用于轻载对轴削弱大 自位功能 压强度校核 面工作 压溃失效 挤半圆键 静联接 两侧 用于轴向移距大的场合 强度校核 工作 磨损失效 压力滑键 动联接 两侧面 合用于轴向移距不大的场 压力强度校核 侧面工作 磨损失效 导向平键 动联接 两 用于薄壁结构 挤压强度校核 侧面工作 压溃失效 薄型平键 静联接 两 用对中性好 承载大 常 挤压强度校核 侧面工作 压溃失效 普通平键 静联接 两 平键 接 联 键 个键进行强度校核按照 向相隔两切向键 布置在沿周 相隔两楔键 布置在沿周向 母线上两半圆键 布置在同一 相隔两平键 布置在沿周向 双键联接5 1 130 120 120 90 180 花键用于重载 的渐开线压力角为 花键用于小径轻载 的渐开线压力角为 传递转矩大齿形定心 定心精度高 接磨损失效静联接压溃失效 动联 花键 渐开线 中系列 中等载荷 轻系列 静联接或轻载 常用内径定心 定心精度高 接磨损失效静联接压溃失效 动联 花键 矩形 花键联接 30 45 但加工要求高和轴向力 有过载保护 大扭矩 对中性好 可传递较传递扭矩 无应力集中 轴时产生的摩擦力撑紧毂 内环缩小箍紧胀紧联接 靠外环胀大 便 但加工不方便 承载能力强 拆装方无应力集中 对中性好 非圆形锥面剖面为非圆形的柱面或型面联接 轴毂联接段 无键联接 位销 安全销按功能分 联接销 定 普通圆锥销按形状分 普通圆柱销 销联接 第第 7 章章 铆接 焊接 胶接和过盈联接铆接 焊接 胶接和过盈联接 缝的强度系数时的强度之比 称为铆 的强度与完整被铆件遭到钉也削弱后 强度系数 等强度分析 静强度分析 设计计算 钉孔被拉断纪壁压溃 板沿 被剪坏或被撕裂铆钉被剪断 板边 失效形式 切和孔壁挤压传力受力 主要靠铆钉的剪 受力失效 条件差 噪音大 笨重 劳动被铆件的强度削弱较大 击 牢固可靠 设备简单 抗震 耐冲 特性 紧密铆缝 强密铆缝 强固铆缝 根据铆缝性能 多排双排单排根据铆钉排数 双盖板对接 单盖板对接 对接 搭接 根据接头情况 类型 铆接 提高焊接强度的措施 身的强度之比提高焊缝的强度与被焊件本焊接强度系数 强度计算 条件性计算 设计计算 剪切面破坏 正常破坏是由于 承受拉力或弯矩侧面角及混合角焊缝 拉力正面角焊缝 通常只受 沿焊缝断裂 坏形式力或弯矩 其正常的破压对接焊缝 主要承受拉 受力失效 降低成本以焊代铸可节约金属 劳动条件较好等优点 加质量小 强度高 工艺简单 附与铆接相比 焊接具有 特性 钎焊 电渣焊 电孤焊 电阻焊 电焊 气焊 熔融焊 压力焊 类型 焊接 较胶接与铆接 焊接的比 设计要点 离能力弱伸能力强 抗扯离和剥受力状况 抗剪切和拉 结构形式 结构设计 差抗剥离和抗冲击能力较 拉强度其次胶接抗剪强度较高 抗 特性 胶接 直径变化量 联接零件的强度 最小有效过盈量 径向压力及传递的载荷 联接强度 设计计算 度包容件和被包容件的温温差法 最大压力力 压出力压入法 装配方法 拆不便配合面加工精度高 装 大 对轴削弱少承载能力结构简单 对中性好 特性 过盈联接 第第 8 章章 带传动带传动 有张紧装置配合工作动比 寿命较短 需要 能保持准确的传象 降低使用效率 不缺点 存在弹性滑动现 高 利于生产和应用制造精度和安装精度不 保护作用 滑 对其他零件可起到过载时带将在带轮上打 缓和冲击载荷 小 能够吸收振动能量优点 运行平稳 噪声 优缺点 圆带传动 多楔带传动 带带 宽带 大楔角带 齿形联组 带窄 带普通 带传动 平带传动 按带型分 摩擦传动 啮合传动 同步齿形带 类型 概述 VVVV V V V SPCSPBSPASPZ EDCBAZY 带轮处发生在紧边开始绕上小 最大变应力 带在变应力状态下工作 离心应力 弯曲应力 松边应力 紧边应力 析 分 力 应 打滑时 临界状态 时 作 工 常 正 最大有效拉力有效拉力 摩擦力 松边拉力 紧边拉力预紧力 力分析 动和动力之间的摩擦力来传递运工作原理 靠带与带轮 析 分 况 情 作 工 cb1max 2 4 3 22 11 aefmax21 f 21 f 21 e02 e01 21fe 210 aee f210 Aqv h dd E AF AF FFF F e FF eFF 2F FF 2FFF F FFF FF2F FF FFFF 种失效形式 必须避免无法继续工作 它是一 重磨损 严重时对滑动 可引起带的严带轮面上发生显著的相 大摩擦力所引起 整个传递的有效拉力超过最打滑 由于过载 需要 料减小弹性滑动可选用大弹性模量的材 可避免 比不稳定 弹性滑动不磨损 温度上升 传动 降 引起带度低于主动轮 效率下滑动 使从动轮圆周速 微小相对带在局部轮面上发生的的相对滑动 它是局部 差 而引起带与轮面弹性 在传动中有拉力弹性滑动 由于带具有 和打滑 弹性滑动 包角 验算带速带根数 预紧力 验算 中心距 带长 定带轮基准直径 传动计算内容 选带型 确 的疲劳强度和寿命滑的条件下 具有一定设计准则 在保证不打 断裂失效形式 打滑及疲劳 设计计算 的轮槽尺寸根据带的截型确定带轮 以及椭圆轮辐式等 腹板式 孔板式构形式 主要有实心式根据直径确定带轮的结 用铸铝或塑料后焊接而成 小功率时宜用铸钢或用钢板冲压 材料为铸件 高速场合率确定带轮材料 常用根据带速和所传递的功 带轮设计 用张紧轮自动张紧 用张紧轮定期张紧 用张紧轮张紧 自动张紧 定期改变中心距 改变中心距的张紧 带的张紧 第第 9 章章 链传动链传动 齿形链 滚子链 按结构 输送链 起重链 传动链 按用途分类 合 平均传动比准确的场应用 要求中心距较大 较 达 具有准确的平均传动比 特点 工作原理 非共轭啮合 概述 工作中有噪音 传 传 传 传 传 瞬传 传 传 传 传 传 传 传 作 可在传 传 传 传 传 传 传小 作用在传 传 传 传 传 98 传 传 传 传 传 传 传 传 标准编号链节数链号 排号标记 名称 要用过渡板连接之分 多用奇数 否则滚子链链节数 有奇偶 不超过四排链的排数 单排 多排 销轴 套筒和滚子组成 内链板 外链板 的结构 滚子链 标准编号链节数链号 排号标记 名称 要用过渡板连接之分 多用奇数 否则滚子链链节数 有奇偶 配用参数 节距链轮基本参数 与链轮 最小齿槽链轮实际的最大齿槽和链轮齿形 国标规定了 链轮 滚子链 多边形效应越严重形效应 链节距越大 故有特性 称为多边 噪音 这是链传动的都会引起冲击 振动和 齿瞬间的相对速度 波动 同时链节与轮和瞬时传动比周期性的多边形效应 链条速度 呈周期性变化瞬时链速 瞬时传动比 为常数平均链速 平均传动比 特性 运动 力 悬垂拉力松边拉力 包括离心拉 周力力 悬垂拉力 有效圆紧边拉力 包括离心拉 受力分析 磨损 链条的过载拉断 链条铰链的 合 破坏 销轴与套筒的胶失效形式 链条的疲劳 计的低速传动按静强度设 对于 定功率曲线设计计算 计算准则 中高速按额 0 6m s v 设计流程图设计计算 参见链传动 布置 张紧 润滑 链节数 中心距 传动比齿数主要参数的选择 链轮 p Laiz 第第 10 章章 齿轮传动齿轮传动 度低时有噪声 无过载保护 精 距不过 高 使用费用高 中心缺点 制造 安装要求 传动 结构紧凑 空间任意轴间的 围广 传动比恒定 速度范优点 效率高 功率大 的特点 齿轮传动 锤击塑变 冲击载荷 滚压塑变 重载 齿面塑变 扩展性点蚀 闭式 收敛性点蚀 闭式 齿面点蚀 磨损 开式 齿面磨损 主要为磨粒 冷胶合 低速重载 热胶合 闭式高速重载 齿面胶合 过载折断 开式 闭式 闭式 弯曲疲劳折断 开式 齿轮折断 主要失效形式 齿轮传动的 数以及磨损影响强度计算 适量增大模开式齿轮 只进行弯曲 算满足外 需散热能力计接触强度和弯曲强度都闭式大功率传动 除按 核强度设计 接触强度校闭式硬齿面齿轮 弯曲 核强度设计 弯曲强度校闭式软齿面齿轮 接触 计准则 动的设 齿轮传 非金属 塑胶 尼龙 击 抗胶合 抗点蚀 性脆 耐磨 耐冲铸铁 灰铁 球墨铸铁 磨性好 强度较高或调质 主要性能 耐铸钢 退火及常化处理 质钢 硬齿面 淬火钢 软齿面 正火钢 调锻钢 碳钢 合金钢 料选择 动的材 齿轮传 工艺 经济性造 制造工艺 热处理件 尺寸大小 毛坯制材料选择原则 工作条 轮 沿轴线指向大端线指向工作齿面 锥齿轴向力 斜齿轮 沿轴 动中心齿 沿径线方向背向转方向指向转动中心 内径向力 外齿 沿径线 向相同反 从动轮上与运动方主动轮上与运动方向相圆周力 相切于节圆 力分析 动的受 齿轮传 VAnca KKKKK LKFP 齿轮传动的计算载荷 H2H1H2H1 30 一般情况 切向 齿根截面齿啮合 力作用于齿顶简化模型 悬臂梁 单 弯曲应力变化变化 斜齿 故齿根 啮合线长度 合点变化 大 啮合齿对变化 啮理论依据 齿根弯矩最 强度计算 弯曲疲劳 H2H1H2H1 一般情况 触 弹性力学赫兹公式 的圆柱体接 半径齿轮轮廓的曲率半径为简化模型 节点处以两 故接触应力变 啮合点变 对变 圆柱体的接触 啮合齿理论依据 轴线平行的 强度计算 接触疲劳 FlimFNFHlimHNH SK SK 许用应力 20 8 350 25 0 4 1 4 0 20 1740 20 2520 R 螺旋角 齿宽系数 开式 小齿数 闭式 航空齿轮 压力角 标准压力角 主要参数的选择 d 板式 轮辐式 组合式齿轮轴式 实心式 腹齿轮的主要结构形式 9876121 级最低 常用 级最高 二级 齿轮的精度等级 分十 油润滑剂 润滑脂 润滑 滑滑 浸油润滑 喷油润润滑方式 人工定期润 齿轮传动的润滑 第第 11 章章 蜗杆传动蜗杆传动 的运动和动力传动应用 空间交错两轴间 青铜和灰铸铁等 造铝蜗轮用铸造锡青铜 铸 钢蜗杆一般用碳钢或合金 材料 性好的 用减磨 效率低 大滑动速度大 摩擦磨损 旋向相同 自锁条件类似螺旋 传动比大 点 特 tan tan 96 0 95 0 cos 80 5 6 1z 80 28z i 1 121 1 2 v s v v v 2 1 2 1 2 1 i tanq 21221 1 2 1 2 2 1 11 zzmzqmdda d d u z z n n q z m d q 蜗杆主动时 限制滚动数量 引入 关系 参数 主要 度设计 齿根弯曲疲劳强弯曲挂断 度校核 齿根弯曲疲劳强 度设计 齿面接触疲劳强 点蚀 胶合 强度条件 失效分析 大小 用左右手法则确定方向 据据蜗杆旋向 受力分析 计算 强度 传动 蜗杆 圆柱 普通 tan 22 221 2 2 21 1 1 21trrtaat FFF d T FF d T FF 估算箱体散热面积结果 计算润滑温度或 热量热量等于同时间内的散条件 单位时间内的发 传动场合 连续工作 闭式 目的 防止胶合失效 热量大速度较大 效率低 发原因 蜗杆传动的滑动 算 衡计 热平 度的安全系数校核 齿根弯曲疲劳强 度的安全系数校核 齿面接触疲劳强 强度计算 效率高 中心距难调整 传动比大 润滑性好 特点 传动 蜗杆 圆柱 圆弧 动 传 杆 蜗 第第 12 章章 滑动轴承滑动轴承 液体静压润滑轴承 液体动力润滑轴承 按液体润滑承载机理分 无润滑轴承 不完全液体润滑轴承 液体润滑轴承 分按滑动表面间润滑状态 止推轴承 对开式径向滑动轴承 整体式径向滑动轴承 径向轴承 按承载方向分 分类 疲劳剥落 腐蚀刮伤 咬粘 胶合 失效形式 磨粒磨损 不完全液体润滑 轴承设计计算 径向滑动轴承 上推滑动轴承 防止轴承发生过 度的磨料磨损 p dB F p p ddz F p a 4 2 1 2 2 防止轴承温度过 高而发生胶合 pv B Fn pv 19100 pv ddz nF pv 30000 12 1 防止由于速度过 快而加速磨损 v dn v 100060 v dddn v 100060 21 式 整体式 对开式径向滑动轴承的结构形 料 非金属材料属材料 多孔质金属材滑动轴承常用材料 金 开式轴瓦结构 整体式 对 B d vvBd q pf ttt RRSh hrh C dB F hh h v x p p 数 参 要 重 润滑油的温升计算 许用油膜厚度 最小油膜厚度 总承载能力 计算 相关 液体润滑阶段 起动阶段 起动前阶段 动力润滑过程 径向滑动轴承形成流体 供油要充分润滑油必须有一定粘度 空间的大口流向小口 带着粘性流体从楔形 对滑动速度 并能两表面应有一定的 相 成收敛的楔形间隙相动滑动的两表面必须 条件 的必要 压油膜 形成动 一维雷诺方程 基本方程 轴承 滑动 径向 润滑 动力 液体 见上表不完全液体润滑轴承 算 计 计 设 s 10 z2z1 min 2 0 3 c 1 6 第第 13 章章 滚动轴承滚动轴承 向心推力轴承 推力轴承 向心轴承 按所受载荷方向分 多列双列单列按滚动体的列数分 形滚子 调心滚子轴承 球面鼓 圆锥滚子轴承 滚针轴承 圆柱滚子轴承 滚子轴承 球轴承 按滚动体的形状分 类 分 的 承 轴 动 滚 等公差及材料的特殊要求用于表示轴承的结构 后置代号 内径代号内径内径代号一二 直径系列代号三 滚针轴承 圆柱滚子轴承角接触球轴承 深沟球轴承推力球轴承 子轴承调心滚子和推力调心滚 圆锥滚子轴承调心球轴承 宽度系列代号四 类型代号五 基本代号 用于表示轴承的分部件前置代号 号 代 的 承 轴 动 滚 5d 480d20 NA N 7 6 5 2 3 1 000 6 t t 6 h t 10 arP aeidiai draere PSC 10 60 f P C P Cf 60n 10 L P Cf L YF XFfP F max FF FFF F 滚动轴承的静强度计算 力分析 载荷额定寿命 基本额定动基本概念 寿命 基本 寿命计算 载能力计算 滚动轴承的承 h nL 度 轴承的配置支承部分的刚度与同轴 承的预紧轴承的润滑与密封 轴 的配合承的装拆和调整 轴承轴承的固定和锁紧 轴 的设计 轴承装置 第第 14 章章 联轴器和离合器联轴器和离合器 膜片联轴器 轮胎式联轴器 弹性柱销联轴器 弹性套柱销联轴器 挠性联轴器 有弹性元件的 滚子链联轴器 齿式联轴器 十字轴万向器 滑块联轴器 十字滑联轴器向心轴承 挠性联轴器 无弹性元件的 挠性联轴器 凸缘式 夹壳式 套筒式 刚性联轴器 类 分 的 器 轴 联 b 1 3 ca bP 1 ca P max Aca Dzd L10T W M zdsD 2T nn TTKT 5 4 3 2 1 柱销的弯曲应力 应力和性套与孔孔壁间的