机械设计期末复习资料.doc

强度：在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。 刚度：在外力作用下抵抗弹性变形的能力。疲劳破坏：在多次循环变应力作用下，发生的破坏。零件失效的主要原因为腐蚀、磨损和疲劳。对称循环应力 r1；脉动循环应力 r=0；静应力r=1.应力循环次数时的变应力可以看成静应力，应力循环次数时的疲劳现象叫做低周疲劳，应力循环次数时的疲劳现象为高周疲劳。提高机械零件疲劳强度的措施：1） 尽可能降低零件上的应力集中的影响，是提高零件疲劳强度的首要措施。2） 选用具有高疲劳强度的材料和规定能够提高材料疲劳强度的热处理方法及强化工艺。3） 适当提高零件的表面质量，特别是提高有应力集中部位的表面加工质量，必要时表面作适当的防护处理。4） 尽可能地减少或消除零件表面可能发生的初始裂纹的尺寸，对于延长零件的疲劳寿命有着比提高材料性能更为显著的作用。 低应力脆断：工作应力小于许用应力时所发生的突然断裂。赫兹公式：常用来计算接触应力。摩擦：相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现象；滑动摩擦分为干摩擦、边界摩擦、液体摩擦和混合摩擦。磨损：由于摩擦而造成的物体表面材料的损失或转移；磨损类型 ：按磨损机理分：（1）粘附磨损（2）磨粒磨损（3）疲劳磨损（4）冲蚀磨损（5）腐蚀磨损（6）微动磨损按 按磨损表面外观可分为 ：（1）点蚀磨损（2）胶合磨损 （3）擦伤磨损 润滑：减轻摩擦和磨损所应采取的措施。动力粘度又称为绝对粘度，单位为.螺纹类型牙型和牙型角主要用于普通螺纹等边三角形、联接。）细牙螺纹因螺距小，升角小（升角），因此自锁性好、强度高，但不耐磨、易滑扣。细牙螺纹用于薄壁零件以及受振动载荷的联接、微调机构中。非螺纹密封管螺纹：等腰三角形，用于管接头、阀门的连接；螺纹密封管螺纹等腰三角形，用于管子、管接头、阀门的连接。 矩形螺纹正方形、传动（传动精度低）梯形螺纹等腰梯形、传动（最好的传动螺纹）锯齿形螺纹不等腰梯形，工作面的牙侧角为只能用于单向受力的螺纹连接传动中螺纹的主要几何参数大径d：公称直径。M20d=20mm小径d1：螺纹的最小直径，在强度计算中常作为危险截面的计算直径。中径d2：齿厚=齿槽宽处直径，几何计算用。 一般取：d2=(d+d1)/2螺纹连接的类型：（1） 螺栓联接 1）普通螺栓连接：被联接件的孔不用加工螺纹，装拆方便，用于经常拆装的场合。 2）铰制孔用螺栓连接：只适用于被联接件都较薄的情况。（2） 双头螺柱连接 被联接件之一需加工螺纹孔。用于被联接件之一比较厚，需经常拆装的情况（3） 螺钉连接 被联接件之一需加工螺纹孔，省去了螺母，结构简单。用于被联接件之一比较厚，不宜经常拆装的场合。（4） 紧定螺钉联接 用于固定两零件的相对位置，并传递不大的力或力矩。使联接在承受工作载荷之前预先受到力的作用，这个力称为预紧力。预紧的目的：增加联接的可靠性和紧密性，以防止受载后被连接件间出现间隙或发生相对滑移。螺纹连接的防松 ：摩擦防松、机械防松和破坏螺旋副运动关系防松松螺栓联接强度计算：1、松螺栓连接 2、紧螺栓连接（1）只受预紧力F0的紧联接紧联接时，将拉应力增大30%以考虑拧紧力矩的影响。2） 受预紧力F0和轴向工作载荷F的紧螺栓联接螺栓所受的总拉力F2不等于预紧力F0与工作拉力F之和，即螺栓的总拉力：(F1为残余预紧力) 提高螺栓联接强度的措施：1、 降低影响螺栓疲劳强度的应力幅 二、改善螺纹牙上载荷受力不均的现象3、 减少应力集中 四、采用合理的制造工艺方法平键联接失效形式：1）键与键槽的弱者被压溃（静联接）； 2）键与键槽工作面的磨损（动联接）。 k 当采用单键强度不满足时，应采用双键，考虑到载荷分配不均的问题，双键只能按1.5个键计算。此外，采用双键时，布置是有讲究的：平键应间隔180，半圆键应位于同一母线上，楔键则应该布置在沿轴向相隔V带：横截面呈等腰梯形，应最广的带传动，在同样的张紧力下，带传动较平带传动能产生更大的摩擦力. 类型：Y、Z、A、B、C、D、E带所受的应力：拉应力、弯曲应力和离心拉应力最大应力发生在带的紧边开始绕上小带轮处弹性滑动由于带的弹性变形和紧边、松边的拉力差而引起的带与带轮之间的滑动 弹性滑动是带传动不可避免的固有特性 弹性滑动只在带离开带轮前的一部分接触弧上发生。打滑产生原因：外载荷增加，使得，过载，就产生打滑现象了。 造成的后果：带的磨损急剧增加、从动轮的转速急剧下降，直至传动失效。 打滑的特点：可以避免的，也必须避免带传动的主要失效形式：打滑和疲劳破坏。 普通V带是根据什么什么来选的。 答：根据计算功率和小带轮转速。V带传动张紧的目的：调节初拉力 Fe是由功率P（外载)决定的多边形效应链传动的传动比变化与链条绕在链轮上的多边形特征有关，故称。偶数链节,奇数链节需用过度链节，产生附加弯矩,承载，避免采用奇数链节奇数链轮齿数主要用来减磨速度高、功率大，可选用多排链齿轮传动齿轮传动的失效发生在轮齿，其它部分很少失效。失效形式：疲劳折断过载折断(1) 轮齿折断 (2)齿面磨损【开式传动】(3)齿面点蚀【常出现在润滑良好的闭式软齿面传动中】(4)齿面胶合【高速重载传动】(5)塑性变形【主要出现在低速重载、频繁启动和过载场合。】 软齿面：齿面点蚀（根据齿面接触疲劳强度进行设计，按齿根弯曲 闭式传动 疲劳强度进行校核） 硬齿面：轮齿折断（根据齿根弯曲疲劳强度进行设计，齿面接触疲 劳强度进行校核）开式传动主要失效形式：轮齿折断（主），磨粒磨损【只需按齿根弯曲疲劳强度 进行设计即可】为什么齿轮B1=B2+(510)？一般是小齿轮齿宽大，大齿轮齿宽小，二者啮合的有效齿宽是大齿轮的齿宽。这样做的原因有二：一个提高小齿轮的强度，二是方便装配，若二者相等则要求二者必须安装得当，否则就出现干涉。 对齿轮材料性能的基本要求为齿面要硬、齿芯要韧。对于齿轮材料相同而热处理方式不一样的齿轮，小齿轮主要采用调至，而大齿轮为正火。使用系数KA 动载系数KV 齿间载荷分配系数a齿向载荷分布系数b力的方向：主动轮上Ft1与v1反向；从动轮上Ft2与v2同向齿形系数与应力修正系数仅与齿数z有关提高齿轮齿面接触疲劳强度的主要措施：（a）接触强度 （b）接触强度 (高强度材料、高热处理硬度)(c）接触强度 （1）弯曲强度 提高轮齿抗弯疲劳强度的措施有：（2）弯曲强度 （3)(高强度材料、高热处理硬度)弯曲强度 （4） 增大齿根过渡圆角半径，消除加工刀痕，可降低齿根应力集中蜗杆传动的失效形式：疲劳点蚀、齿面胶合、齿面磨损和轮齿折断为什么失效经常发生在蜗轮？蜗杆传动的相对滑动速度较大，摩擦力也较大，为了减少摩擦力，蜗轮常用青铜或铸铁制造，质地较软；蜗杆常用碳钢或合金钢并进行热处理，硬度高。这样可以降低蜗轮蜗杆的摩擦系数，增加润滑性能，减少发热量。蜗杆 20Cr渗碳淬火 40Cr、45淬火 45调质 锡青铜 铝铁青铜蜗轮 （ZCuSn10Pb1 ） ZCuAl10Fe3 HT150 VS3 重要传动 VS 4 m/s VS 2 m/s 耐磨性好、抗胶合 价格便宜 经济、低速闭式蜗杆传动的功率损耗：即啮合摩擦损耗、轴承摩擦损耗及溅油损耗蜗杆传动的热平衡计算目的：控制油温，防止胶合(热平衡计算自己看书) 原理：单位时间内因摩擦产生的热量等于相同时间内散发出去的热量。不完全液体润滑滑动轴承设计计算（径向滑动轴承）1、 限制平均压强 是避免压强过大使边界膜破裂从而导致金属直接接触产生的剧烈磨损。对于转速很低或间歇转动的轴，只需进行这项计算。2、限制 pv 值也就是限制轴承的温升，从而避免温度过高使润滑失效。对于连续运转轴承，通常都应进行这项计算。3、 限制速度当v 过大，即使 p 和pv 值都在允许的范围内，轴承也可能很快磨损，故还必须限制滑动速度。形成流体动力润滑（即形成动压油膜）的必要条件（1） 相对运动的两工作表面必须形成收敛的楔形间隙；（2） 被油膜分开的两工作表面必须有足够的相对滑动速度，其运动方向必须使润滑油由从大口流进，从小口流出；（3） 润滑油必须有一定的粘度，供油要充分。向心轴承：主要承受径向载荷 推力轴承：只能承受轴向载荷 类型代号 1、调心球轴承 3、圆锥滚子轴承（可以同时承受径向和轴向载荷） 6、深沟球轴承 7、角接触球轴承内径代号0001020304内径（mm）10121517代号5直径、宽度系列代号：一般正常宽度为“0”，通常不标注。但对圆锥滚子轴承(3类)和调心滚子轴承(2类)不能省略“0”轴承的代号：6305 表示内径为25mm的深沟球轴承，尺寸系列03,0级公差，0组游隙。 7210C/P5表示内径为50mm的角接触球轴承，尺寸系列02，接触角，5级公差，0组游隙。 滚动轴承类型的选择：主要根据轴承的载荷，转速和转矩滚动轴承的正常失效形式：内外圈滚道或滚动体上的点蚀破坏滚动轴承的基本额定寿命（）：一组在相同条件下运转的近于相同的轴承，将其可靠度为90%时的寿命作为标准寿命，即按一组轴承中10%的轴承发生点蚀破坏，而90%的轴承不发生点蚀破坏前的转数或工作小时数作为轴承的寿命。基本额定动载荷：额定寿命为106转时轴承所能承受的载荷。常用字母C（Cr、Ca）表示。提高轴的强度的常用措施:(1) 合理布置轴上零件以减小轴的载荷；（2）改进轴上零件的结构以减小轴的载荷（3） 改进轴的结构以减小应力集中的影响；（4）改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度。1、如图4-1为圆柱齿轮蜗杆传动。已知斜齿轮1的转动方向和斜齿轮2的轮齿旋向。 (1)在图中啮合处标出齿轮1和齿轮2所受轴向力Fa1和Fa2的方向。(2)为使蜗杆轴上的齿轮2与蜗杆3所产生的轴向力相互抵消一部分，试确定并标出蜗杆3轮齿的螺旋线方向，并指出蜗轮4轮齿的螺旋线方向及其转动方向。图4-1(3) 在图中啮合处标出蜗杆和蜗轮所受各分力的方向。2、要求轴、上的轴向力抵消一部分，试确定： 1)蜗轮6的转向； 2)斜齿轮3、4和蜗杆5、蜗轮6的旋向； 3)分别画出蜗杆5，蜗轮6啮合点的受力方向。3、一普通V带传动传递功率为P = 7.5 kW，带速= 10 m/s，紧边拉力是松边拉力的两倍，即F1=2F2，试求紧边拉力、松边拉力和有效拉力。解: （2 分） （2 分） 由 = （2 分） 得 （2 分） 所以 =2x750=1500N （2 分）4、有一受预紧力F0和轴向工作载荷作用的紧螺栓连接，已知预紧力F01000 N，螺栓的刚度Cb与连接件的刚度Cm相等，轴向工作载荷F=1000N，试计算该螺栓所受的总拉力F2?剩余预紧力F1?在预紧力F0不变的条件下，若保证被连接件间不出现缝隙，该螺栓的最大轴向工作载荷Fmax为多少?4、某减速器轴上装有一对30312轴承，已查出C=101000N，判断系数e=0.30，x=0.4，y=2，轴的转速n=10000rpm，受力如图，已求出两轴承的径向支反力Fr1=6000N，Fr2=8000N，齿轮的轴向力FA=1000N，载荷系数fP=1，试求轴承寿命为多小时？5、一根轴用两个角接触球轴承支承，如图所示。Ll=40mm，L2=200mm，轴端作用有轴向力Fae=820N，径向力Fre=1640N。试分别求出两轴承所受的径向载荷Fr1、Fr2和轴向载荷Fal、Fa2(注：轴承派生轴向力Fd=0.68Fr)。6、 凸缘联轴器用一圆头普通平键与轴相联接，已知键的尺寸为bhL=10850(单位均为mm)，轴的直径d=35mm，键联接的许用挤压应力p=100MPa，试求该联接所允许传递的转矩。11111611112111181111711113111151111411119111110结构题：.无垫片；无间隙、无密封键太长无定位轴肩无轴肩 套筒高于内圈高度轴和轮毂一样长，起不到定位作用；无定位；无垫片采