机械设计第九版期末总复习资料PPT课件.ppt

第一章绪论 1 1机械工业在现代化建设中的作用 1 2机器的基本组成要素 机械零件 1 3本课程的内容 性质与任务 1 6认识机器 1 4本课程的特点 注意问题 1 5教学安排 1 在如图所示的齿轮 凸轮轴系中 轴4称为 零件 机构 构件 部件 第二章机械设计总论 2 1机器的组成 2 2设计机器的一般程序 2 3对机器的主要要求 2 4机械零件的主要失效形式 2 5设计机械零件时应满足的基本要求 2 6机械零件的计算准则 2 7机械零件的设计方法 2 8机械零件设计的一般步骤 2 9机械零件材料的选用原则 2 10机械零件设计中的标准化 2 11机械现代设计方法简介 1 在图1所示卷扬机传动示意图中 序号5 6所示部分属于 动力部分 传动部分 控制部分 工作部分 轿车组成 1 机器在规定的使用时间 寿命 内和在预定的环境条件下 能够正常工作的概率 称为机器的 2 机械零件由于某些原因不能时称为失效 工作 连续工作 正常工作 负载工作 3 1 机械零件的常规设计方法可概括地分为设计 设计和设计 可靠度 理论 经验 模型实验 三 简答题 1机械零件设计应满足哪些基本的准则 答 机械零件设计应满足的基本的准则有 强度准则 刚度准则 寿命准则 振动稳定性准则 可靠性准则 3 1材料的疲劳特性 3 2机械零件的疲劳强度计算 3 3机械零件的抗断裂强度 3 4机械零件的接触强度 第三章机械零件的强度 3 01机械零件的载荷与应力 3 02机械零件在静应力下的强度计算 3 1材料的疲劳特性 极限应力 sr srN 第三章机械零件的强度 3 01机械零件的载荷与应力 变应力可由静载荷或变载荷产生 稳定性变应力的描述 smax smin sm sa r 循环特性 3 02机械零件在静应力下的强度计算 极限应力 ss sb 安全系数 3 2机械零件的疲劳强度计算 材料及零件的疲劳极限应力线图 直线方程 材料常数 A D 的斜率 综合影响系数 应力变化规律 加载方式 疲劳强度计算图解法和解析法 复合应力安全系数 应力状态 应力类型 单向应力状态 复合应力状态 极限应力 lim 静应力 稳定循环变应力r C 塑性材料 以 为判据 以 为判据 以S为判据 以S为判据 塑性 脆性 以S为判据 疲劳区 屈服区 强度计算公式总结 3 4机械零件的接触强度 1 变应力的循环特性r 1时为 r 0时为为 r 1时为 2 下列公式中是正确的 3 零件受交变应力时 N次循环时的疲劳极限为 其中代号注脚 r 代表 脉动循环变应力 对称循环变应力 静应力 已知某材料的对称循环弯曲疲劳极限s 1 180MPa m 9 循环基数N0 5 106 试求循环次数N分别为7000 620000次的有限寿命弯曲疲劳极限 已知某材料的对称循环弯曲疲劳极限s 1 180MPa m 9 循环基数N0 5 106 试求循环次数N分别为7000 620000次的有限寿命弯曲疲劳极限 解 由式3 3得 MPaMPa 三 简答题 1 线性疲劳损伤累积的主要内容是什么 第四章摩擦 磨损与润滑概述 4 0概述 4 1摩擦 4种摩擦状态干摩擦 边界摩擦 流体摩擦 混合摩擦 4 2磨损 磨损基本类型磨粒磨损 疲劳磨损 粘附磨损 冲蚀磨损 腐蚀磨损 微动磨损 4 3润滑剂 添加剂和润滑方法 润滑油的粘度 运动粘度 动力粘度 及牌号 润滑油的粘温特性 4 4流体润滑原理简介 1 根据摩擦面间存在润滑剂的情况 滑动摩擦可分为摩擦 摩擦 摩擦和摩擦 2 机件磨损过程大致分为三个过程 阶段 阶段 阶段 3 牛顿1687年提出了粘性液的摩擦定律 即在流体中任意点处的与该处流体的成正比 摩擦学中把凡是服从这个粘性定律的流体都叫 4 流体的粘度随温度升高而 在压力不超过20MPa时 压力增加 粘度 5 润滑油的闪点是衡量其的一种尺度 通常应使工作温度比油的闪点30 400C 干 液体 边界 混合 磨合 稳定磨损 剧烈磨损 剪切应力 速度梯度 牛顿流体 降低 基本不变 易燃性 低 1 某机械油50 C时的运动粘度为27 01 32 5mm2 s 40 C时为41 4 50 6mm2 s 表明该油的牌号为 L AN32 L AN68 L AN46 L AN22 2 润滑油粘度受温度影响的程度可用粘度指数VI表示 粘度指数值越大 粘温性能 越差 越好 不变 3 流体的粘度是指流体的 强度 刚度 流动阻力 油性 4 润滑油牌号L AN100中的100是表示这种润滑油的平均值 动力粘度 条件粘度 运动粘度 闪点 5 轴承的工作载荷越大 则选用润滑脂的锥入度应 越大 越小 大小均可 6 温度升高时 润滑油的粘度 降低 升高 先升后降 先降后升 7 压力升高时 润滑油的粘度 降低 升高 先升后降 先降后升 8 流体的粘度是指流体的 流体的粘度随温度升高而 强度 刚度 流动阻力 油性 降低 不变 增加 第五章螺纹联接与螺旋传动 5 1螺纹 5 2螺纹联接的类型与标准联接件 5 3螺纹联接的预紧 5 4螺纹联接的防松 5 5螺纹联接的强度计算 5 6螺栓组联接的设计 5 7螺纹联接件的材料与许用应力 5 8提高螺纹联接强度的措施 5 9螺旋传动 5 1螺纹 螺纹的主要参数 大径d 小径d1 中径d2 线数n 导程p 螺纹升角 细牙螺纹的特点 细牙螺纹牙形小 螺距小 升角小 自锁性好 小径大 强度高 但牙易磨损 不易经常拆卸 5 2螺纹联接类型及特点 螺栓 螺钉 双头螺栓 紧定螺钉 受拉螺栓连接 普通螺栓 螺钉 双头螺栓 紧定螺钉 受剪螺栓连接 5 3 4螺栓的预紧与放松 5 5螺纹联接的强度计算 联接的失效形式 受拉螺栓 塑性变形 疲劳断裂 受剪螺栓 剪断 压溃 联接失效 滑移 离缝 紧螺栓联接强度计算 受剪螺栓联接强度计算 松螺栓联接强度计算紧螺栓联接强度计算 仅受预紧力的紧螺栓联接受横向载荷的紧螺栓联接受轴向载荷的紧螺栓联接 5 6螺栓组联接的设计 受力分析的类型 普通螺栓 强度条件 联接条件 不滑移 铰制孔螺栓 受横向载荷的螺栓组联接 受转矩的螺栓组联接 普通螺栓 强度条件 联接条件 不滑移 铰制孔螺栓 受轴向载荷的螺栓组联接 每个螺栓所承受的总载荷F2为 F2 F1 F 强度条件 联接条件 不离缝 F1 0 且满足密封要求 受倾覆力矩 翻转力矩 的螺栓组联接 最大工作载荷 强度条件 不压溃条件 不离缝条件 螺栓类别 普通螺栓 受拉螺栓 单个螺栓受力 强度条件 预紧力 F0 0 松螺栓 轴向载荷 轴向力 F 紧螺栓联接 横向载荷 转矩 F0 预紧力 轴向载荷 总拉力 静强度 疲劳强度 倾覆力矩 铰制孔螺栓 受剪螺栓 横向载荷 转矩 被联接件强度 螺栓联接强度计算小结 忽略 受拉螺栓 5 7螺纹联接件的材料与许用应力 螺纹联接件力学性能等级代号 如5 6 螺纹联接件的许用拉应力 受剪螺纹联接许用剪应力和许用挤压应力 5 8提高螺纹联接强度的措施 降低影响螺栓疲劳强度的应力幅 改善螺纹牙上载荷分布不均的现象 减小应力集中 避免或减小附加弯曲应力 采用合理的制造工艺 内螺纹 外螺纹 螺纹联接 螺纹联接的画法及结构改错 1 普通螺纹中同一公称直径按分为粗牙螺纹和细牙螺纹 升角的大小 旋向 牙型角的大小 螺距的大小 2 标注螺纹时 右旋螺纹不必注明 左旋螺纹不必注明 左 右旋螺纹都必须注明 左 右旋螺纹都不必注明 3 我国国家标准中规定普通螺纹的牙形角为 60 45 30 25 4 普通螺纹的公称直径是指其径 大 中 小 5 计算螺杆强度时 应采用的螺纹直径是径 大 中 小 6 当进行螺栓联接的结构设计时 被联接件与螺母和螺栓接触表面处需要加工 这是为了 不致损伤螺栓头和螺母 增大接触面积 不易松脱 防止产生附加载荷 7 在受轴向载荷的紧螺栓强度计算公式中 为 其中1 3是考虑 工作载荷 预紧力 残余预尽紧力 工作载荷 预紧力 工作载荷 残余预紧力 提高安全可靠性 螺纹部分所受拉力的影响 保证联接的紧密性 螺纹部分受转矩的影响 8 在常用的螺纹的联接中 自锁性能最好的螺纹是 三角形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹 矩形螺纹 10 矩形螺纹多用于 三角形螺纹多用于 这是因为矩形螺纹的摩擦三角形螺纹的缘故 动力传递 联接 大于 等于 小于 19 设计螺纹联接防松装置的基本思想是 防止螺旋与螺母的相对转动 提高联接件的强度 提高联接件的刚度 提高被联接件的刚度 20 若被联接件之一厚度较大 材料较软 强度较低 需要经常装拆时 宜采用 螺栓联接 双头螺柱联接 螺钉联接 紧定螺钉联接5 螺纹联接的基本类型有 和 9 螺栓 螺柱 螺钉的性能等级分为级 螺母的性能等级分为级 选用时 须注意所用螺母的性能等级与其相配螺栓的性能等级 螺栓联接 螺钉联接 十 不低于 双头螺柱接 紧定螺钉联接 七 1 图7所示螺栓组联接中 采用两个M20 其螺栓小径为d1 的普通螺栓 其许用应力为 联接件接合面摩擦系数为f 可靠性系数为C 单个螺栓所受的预紧力为F0 试分析该联接所允许传递的载荷F的表达式 1 图7所示螺栓组联接中 采用两个M20 其螺栓小径为d1 的普通螺栓 其许用应力为 联接件接合面摩擦系数为f 可靠性系数为C 单个螺栓所受的预紧力为F0 试分析该联接所允许传递的载荷F的表达式 解 1 接合面之间不滑动 3分 2 螺栓不被拉断 3分 3 2分 2 有一油缸端盖联接螺栓如图所示 已知 轴向总载荷为 的作用线与螺栓轴线平行 并通过螺栓组的对称中心 每个螺栓的预紧力为 被联接件刚度为 螺栓刚度为 螺栓数目为Z 试求 每个螺栓所受总拉力 每个螺栓的残余预紧力 加载后尚补充拧紧 每个螺栓所受的计算应力 注 螺栓的大径为d 小径为d1 中径为d2 2 有一油缸端盖联接螺栓如图所示 已知 轴向总载荷为 的作用线与螺栓轴线平行 并通过螺栓组的对称中心 每个螺栓的预紧力为 被联接件刚度为 螺栓刚度为 螺栓数目为Z 试求 每个螺栓所受总拉力 每个螺栓的残余预紧力 加载后尚补充拧紧 每个螺栓所受的计算应力 注 螺栓的大径为d 小径为d1 中径为d2 5 9受轴向载荷的紧螺栓联接 被联接钢板间采用橡胶垫片 已知螺栓预紧力F0 15000N 当受轴向工作载荷F 10000N时 求螺栓所受的总拉力及被连接件之间的残余预紧力 解 使用的垫片为橡胶垫片 又总拉力为 1 总拉力为 N2 残余预紧力由得 N 5 9 p102 受轴向载荷的紧螺栓联接 被联接钢板间采用橡胶垫片 已知螺栓预紧力F0 15000N 当受轴向工作载荷F 10000N时 求螺栓所受的总拉力及被连接件之间的残余预紧力 四 计算及分析题 解 螺栓组结构如图所示 螺栓数z 4对称布置 将总载荷沿水平和铅垂方向进行分解 可得 由水平拉力引起的工作拉力为 倾覆力矩为 由倾覆力矩引起的上 下面螺栓拉力为 上 下面螺栓的总拉力分别为 第六章键 花键 无键联接和销联接 6 1键联接 键联接分类及特点 平键 半圆键 楔键 切向键等 A B C型普通平键的特点 键的尺寸选择 b h和键的长度L 平键联接的失效 强度校核 6 2花键联接 花键联接的特点 6 3无键联接 6 4销联接 普通平键联接 静联接 工作面的压溃 键的剪断导向平键滑键联接 动联接 工作面的磨损 1 普通平键是 由 中选 其剖面尺寸一般是根据 由 中选 按标准选取的 标准件 非标准件 传递转矩大小 轴的直径 轮毂长度 轴的材料 2 普通平键长度的主要选择依据是 传递转矩的大小 轮毂的宽度 轴的的直径 传递功率的大小 3 平键主要用来实现固定 4 半圆键联接的缺点是轴上键槽较深 对轴的削弱较大 一般只用于联接中 5 花键联接按其齿形不同 可分为花键和花键 轴和轴上零件之间的周向 强度 轻载 矩形 渐开线 4 普通平键联接属于联接 其主要的失效形式是键以及轴与轮毂上的键槽三者中 5 同一轴毂联接 当用单键强度不够而需要采用双键时 键的合理布置方式是 两平键宜 两半圆键应 两楔键应 静 强度较弱的表面被压溃 相隔180度 位于同一直线上 相隔90 120度 第八章带传动 8 1带传动概述 8 2带传动的工作情况分析 8 3 带传动的设计计算 8 4 带轮结构设计 8 5带传动的张紧装置 8 6带传动设计实例 8 1带传动概述 带传动的特点 带轮槽的楔角 小于带的 8 2带传动的工作情况分析 弹性滑动 带传动力分析公式 优点 结构简单 无啮合冲击 传动平稳 适合高速 造价低廉以及缓冲减振 过载保护 适用于大中心距 缺点 摩擦式带传动有弹性滑动和打滑的现象 传动比不稳定 需较大张紧力 寿命短 最大应力发生在带的紧边开始绕上小带轮处 为了不使带所受到的弯曲应力过大 应限制带轮的最小直径 由于拉力差和带的弹性变形而引起的带相对带轮的局部滑动 8 3 带传动的设计计算 带传动的主要失效形式是打滑和传动带的疲劳破坏 带传动的设计准则 在不打滑的条件下 具有一定的疲劳强度和寿命 单根V带所允许传递的功率公式的含义 带的参数选择 8 4 带轮结构设计 8 5带传动的张紧装置 张紧轮的位置及张紧方向 带的型号带轮的基准直径的dd1带的速度v中心距a带的基准长度Ld小带轮上的包角 1带的根数z 1 在一般机械传动中 若需要采用带传动时 应优先选用 圆型带传动 同步带传动 V型带传动 平型带传动 3 正常工作条件下的V带传动 在接触面上带与带轮间 速度完全一致 存在弹性滑动 存在打滑 存在弹性滑动与打滑 5 带传动的主要失效形式是带的 疲劳拉断和打滑 磨损和胶合 胶合和打滑 磨损和疲劳点蚀 6 带传动设计中 应验算小带轮包角不要过小 这是为了 提高传动寿命 减小对轴的压力 减小结构尺寸 提高摩擦力保证有一定承载能力 7 带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为 带存在弹性滑动 带容易变形和磨损 带在带轮上打滑 带的材料不符合虎克定律 8 带传动中 从动轮上发生弹性滑动时 则 带的速度小于从动带轮的圆周速度 带的速度大于从动带轮的圆周速度 带的速度等于从动带轮的圆周速度 9 各种型号的V带 其截面的楔角均为400 为使V带的工作面能与轮槽工作面保持良好接触 必须使带轮槽角 略大于400 略小于400 等于400 3带传动工作时 带中的应力有应力 应力和应力 4 已知某V带传动所传递的功率P 4kw 带速V 8m s 紧边拉力F1与松边拉力F2的关系为F1 1 5F2 则其有效圆周力Fe为N 紧边拉力为N 松边拉力为N 拉 弯曲 离心 500 1500 1000 8 2 P164 V带传动传递的功率 带速为 紧边拉力是松边拉力的两倍 即 试求紧边拉力 有效拉力和预紧力 8 2 P164 V带传动传递的功率 带速为 紧边拉力是松边拉力的两倍 即 试求紧边拉力 有效拉力和预紧力 解 由式 8 3 得 由得 且 1 带传动中弹性滑动和打滑有什么区别 打滑对带传动有何影响 2 带传动为什么要限制其最小中心距和最大传动比 答 弹性滑动是由于带的弹性变形而引起的带与带轮的滑动 只要带传动传递功率 带两边就有拉力差 弹性滑动是带传动的固有属性 不可避免 而打滑是当工作载荷大于带传动的最大有效拉力时 带与带轮间就将发生显著的相对滑动 打滑将使带的磨损加剧 从动轮转速急剧下降 甚至使带传动失效 答 1 中心距愈小 带长愈短 在一定速度下 单位时间内带的应力变化次数愈多 会加速带的疲劳破坏 如在传动比一定的条件下 中心距越小 小带轮包角也越小 传动能力下降 所以要限制最小中心距 2 传动比较大且中心距小时 将导致小带轮包角过小 传动能力下降 故要限制最大传动比 答 当工作载荷大于带传动的最大有效拉力时 带与带轮就将发生显著的相对滑动 即打滑 打滑将使带的磨损加剧 从动轮转速急剧下降 甚至使带传动失效 3 带传动为什么会出现打滑现象 打滑对带传动有何影响 第九章链传动 9 2传动链的结构特点 链节数宜取偶数 避免过渡链节 9 1链传动的特点及应用 9 3滚子链链轮的结构和材料 9 4链传动的工作情况分析 链传动的多边形效应造成链条和链轮都做周期性的变速运动 从而引起动载荷 9 5滚子链传动的设计计算 失效形式 链传动的参数选择 9 6链传动的布置 张紧 润滑与防护 链轮的转速越高 节距越大 齿数越少 则传动的动载荷就越大 链轮齿数z1 z2传动比i中心距a链的节距p和排数 5 滚子链的链片制成8字形 主要是为了 提高强度 减轻重量和使链板各截面强度相等 节省材料 加工方便 1 带 链 齿轮组成的多级减速传动中 链传动宜放在上 高速级 低速级 高速级或低速级均可 2 链传动中 限制链轮的最小齿数的目的之一是为了 减小传动的不均匀性和动载荷 防止链节磨损后脱链 使小链轮轮齿受力均匀 防止润滑不良时轮齿加速磨损 3 链传动与带传动相比较 其主要优点是 工作时平稳 无噪声 制造费用低 对环境要求高 能保持准确的平均传动比 6 开式链传动的主要失效形式是 链条的疲劳破坏 链条的过载拉断 链条铰链的磨损 链条铰链的胶合 7 链传动中 限制大链轮的最大齿数的目的之一是为了 减小传动的不均匀性和动载荷 防止链节磨损后脱链 使小链轮轮齿受力均匀 防止润滑不良时轮齿加速磨损 8 套筒滚子链设计时 在满足承载能力要求的前题下 链条节距选得越好 越大 越小 9 链传动中 链的节距增大时 则多边形效应将 减少 加剧 不变 10 链传动中 小链轮齿数Z1增加时 则多边形效应将 减少 加剧 不变 1 滚子链传动设计时 为什么中心距不宜取得过大或过小 答 链传动设计时 中心距过小 链速不变时 单位时间内链条绕转次数增多 链条曲伸次数和循环次数增多 因而加剧了链的磨损和疲劳 小链轮包角变小 包角范围内 每个轮齿所受载荷增大 且易出现跳齿和脱链现象 中心距过大时会引起松边垂度过大 传动时造成松边颤动 第十章齿轮传动 10 1齿轮传动概述 10 2齿轮传动的失效形式及设计准则 10 3齿轮的材料及其选择原则 10 4齿轮传动的计算载荷 10 5标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 10 6齿轮传动设计参数 许用应力与精度选择 10 7标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 10 8标准锥齿轮传动的强度计算 10 9齿轮的结构设计 10 10齿轮传动的润滑 第十章齿轮传动 10 1齿轮传动概述 10 2齿轮传动的失效形式及设计准则 失效形式及措施 齿轮的设计准则 10 3齿轮的材料及其选择原则 对齿轮材料性能的要求 软齿面 硬齿面 轮齿折断 齿面磨损 齿面点蚀 齿面胶合 塑性变形 闭式软齿面齿轮 易发生点蚀 按接触疲劳强度设计 校核弯曲强度闭式硬齿面齿轮 易发生轮齿折断 按弯曲疲劳强度设计 校核接触强度开式齿轮 主要失效是磨损 断齿 不会出现点蚀 只按弯曲疲劳强度设计 然后将计算出的模数m加大10 20 齿轮的齿体应有较高的抗折断能力 齿面应有较强的抗点蚀 抗磨损和较高的抗胶合能力 即要求 齿面硬 齿芯韧 10 4齿轮传动的计算载荷 载荷系数K KAKvK K 10 5标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 受力分析 强度计算公式 齿形系数对齿形的影响 齿轮强度的比较 10 6齿轮参数及许用应力 齿轮传动设计参数的选择 Z1 m 在保证弯曲疲劳强度的前提下 齿数选得多一些好 齿宽系数 d及齿宽的选择 为什么小齿轮比大齿轮宽 齿轮的许用应力 10 7标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 10 8标准锥齿轮传动的强度计算 几何尺寸关系tan 1 r1 r2 10 9齿轮的结构设计 10 10齿轮传动的润滑 斜齿轮 锥齿轮受力分析 1 影响渐开线圆柱齿轮齿形系数的参数是 齿宽系数 模数 齿数 2 一般圆柱齿轮传动的接触强度是按啮合时的情况进行计算的 单齿对啮合的最高点 齿顶 齿根 节点 啮合极限点 3 一般圆柱齿轮传动的弯曲强度是按载荷作用于时的情况进行计算的 单齿对啮合的最高点 齿顶 齿根 节点 啮合极限点 4 齿轮传动中 材料与齿宽系数 齿数比 工作情况等一定情况下 齿轮的接触强主要取决于 而弯曲强度主要取决于 模数 齿数 分度圆直径或中心距 压力角 5 一对齿轮传动 已知Z1HBS2 则轮齿的接触应力 大于 等于 小于 6 对于开式齿轮传动的承载能力计算 目前采取的方法是 按接触疲劳强度计算 然后将计算结果增大 按每小时齿面磨损量计算齿厚 按闭式齿轮传动设计 按轮齿弯曲疲劳强度计算 将所得模数加大 第十一章蜗杆传动 11 1蜗杆传动概述 11 2蜗杆传动的类型 11 3普通蜗杆传动的参数与尺寸 蜗杆的分度圆直径d1 d1 q m 11 4普通蜗杆传动的承载能力计算 失效形式 蜗轮磨损 胶合 点蚀 蜗杆刚度不足 蜗杆传动的设计准则 11 5蜗杆传动的效率 润滑与热平衡 1 规定蜗杆直径系数q为标准值 是为了 保证蜗杆有足够的刚度 提高蜗杆传动效率 限制蜗轮滚刀的数目及便于滚刀的标准化 有利于蜗杆传动中心距标准化 3 已知阿基米德蜗杆标准传动的中心距a 78mm 蜗轮分度圆直径d2 120mm 模数m 3mm 蜗杆头数Z1 2 则传动比i 蜗杆特性系数q 20 12 12 1滑动轴承概述 12 2滑动轴承的典型结构 12 3滑动轴承的失效形式及常用材料 12 4滑动轴承轴瓦结构 12 5滑动轴承润滑剂的选择 12 6不完全液体润滑滑动轴承的设计计算 12 7液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算 12 8其它形式滑动轴承简介 第十二章滑动轴承 磨粒磨损 刮伤 咬粘 胶合 疲劳剥落和腐蚀 12 1滑动轴承概述 滑动轴承的特点及应用 12 2滑动轴承的典型结构 12 3滑动轴承的失效形式及常用材料 滑动轴承失效形式 对滑动轴承材料的要求 12 4滑动轴承轴瓦结构 轴瓦的形式和结构 油槽的设置及对轴承承载能力的影响 12 5滑动轴承润滑剂的选择 润滑油的粘度 运动粘度 动力粘度 及牌号 润滑油的粘温特性 第十二章滑动轴承 减摩性 耐磨性 抗咬粘性 摩擦顺应性 嵌入性 磨合性 12 6不完全液体润滑滑动轴承的设计计算 失效形式 磨损 胶合 设计准则 保证边界膜不破裂 校核内容 p p pv pv v v p p 限制过度磨损 pv pv 限制温升 避免胶合 v v 防止滑动速度过高而加速磨损 12 7液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算 流体动压润滑的必要条件 雷诺方程的意义 径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程 工作能力计算 流体动力润滑的必要条件是 相对运动的两表面间构成收敛楔形 两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大口流进 小口流出 润滑油必须有一定的粘度 供油要充分 承载量系数Cp与偏心率 最小油膜厚度hmin r 1 h 轴承的热平衡计算 轴承参数对承载能力及温升的影响 参数选择 宽径比B d 相对间隙 粘度 参数 B d d tm 1 液体摩擦径向滑动轴承在所受外载荷不变的条件下 当轴颈的转速增加时 最小油膜厚度hmin 减小 增加 不变 不能确定 2 柴油机曲轴中部的轴承应采用 整体式滑动轴承 部分式滑动轴承 深沟球轴承 圆锥滚子轴承 3 高速 重载下工作的重要滑动轴承 其轴瓦材料宜选用 锡基轴承合金 铸锡青铜 铸铝铁青铜 耐磨铸铁 4 径向滑动轴承中 若在轴瓦上开设油沟 为避免过大地降低轴承的承载能力 油沟应开设在 随意 承载区 非承载区 5 下列机械中只采用滑动轴承 普通齿轮减速器 电动机转子 火车轴承 汽车内燃机曲轴轴承 6 膜厚比 可以用来大致估计两滑动表面所处的摩擦状态 当 3时 相应的滑动表面所处的摩擦状态是 干摩擦状态 边界摩擦状态 混合摩擦状态 流体摩擦状态 1 在不完全液体润滑滑动轴承的设计计算中 为了维持边界油膜不遭破裂 应主要限制和以进行间接的 条件性计算 2 为了使润滑油均布在滑动轴承的整个轴颈上 应在轴瓦内表面制出 3 径向滑动轴承中 若在轴瓦上开设油沟 为避免过大地降低轴承的承载能力 油沟应开设在 4 液体润滑滑动轴承按承载机理的不同 可分为滑动轴承和滑动轴承 5 非液体摩擦滑动轴承设计中 验算压力p主要是为了控制 验算pV值主要是为了控制 p p pv pv 油槽 或油沟 非承载区 液体动压 液体静压 磨损 发热和温升 四 简答下列问题 共10分 1 简述径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程 5分 2 简述径向滑动轴承形成流体动力润滑 即形成动压油膜 的必要条件 5分 答 a 当轴颈静止时 轴颈处于轴承的最低位置 并与轴互相接触 两表面之间形成了一收敛的楔形空间 b 当轴颈顺时针转动时 在轴瓦对轴颈的磨擦力作用下 轴颈沿孔壁向右爬升 c 随着转速增大 楔形油膜产生的动压力将轴颈向右浮起 d 当轴颈达到稳定运转时 轴颈便在一定的偏心位置上 e 当轴承处于流体动压润滑状态时 油膜产生的压力与外载荷相平衡 答 a 相对滑动的两表面间必需形成收敛的楔形空间 b 被油膜分开的两表面必须有相对滑动速度 其运动方向必须保证润滑油从大截面流进 从小截面流出 c 润滑油必须有一定的粘度 供油应充分 第十三章滚动轴承 13 1概述 13 2滚动轴承的主要类型和代号 13 3滚动轴承的类型选择 13 4滚动轴承的工作情况 13 5滚动轴承尺寸的选择 13 6轴承装置的设计 13 7滚动轴承与滑动轴承性能对照 13 8滚动轴承例题分析 第十三章滚动轴承 13 1概述 13 2滚动轴承的主要类型和代号 滚动轴承的类型及特点 滚动轴承的代号 13 3滚动轴承的类型选择 13 4滚动轴承的工作情况 轴向载荷对载荷分布的影响 派生 附加 内部 轴向力Fd 13 5滚动轴承尺寸的选择 滚动轴承的失效形式 滚动轴承的设计准则 滚动轴承基本额定寿命 L10的意义 基本额定动载荷C 当量动载荷 判断系数e的意义 滚动轴承的轴向力计算 三句话 滚动轴承寿命计算公式 13 6轴承装置的设计 支承方式及特点 轴承游隙及轴上零件位置的调整 滚动轴承的润滑与密封 轴系结构改错 滚动轴承的设计准则 对于回转的滚动轴承 接触疲劳寿命计算和静强度计算 对于摆动或转速很低的滚动轴承 只需作静强度计算 对于高速轴承 除进行疲劳寿命计算外 还需校核极限转速nlim 疲劳点蚀 塑性变形 磨损 烧伤 断裂 1 当轴的转速较低 且只承受较大的径向载荷时 宜选用 深沟球轴承 推力球轴承 圆柱滚子轴承 圆锥滚子轴承 2 一般转速的滚动轴承计算准则为 进行静强度计算 进行极限转速计算 进行疲劳寿命计算 进行热平衡计算 3 在下面的滚动轴承型号中允许极限转速最高的轴承是 N307 P4 6207 P2 30207 51307 P6 4 一般选择滚动轴承类型的主要依据是 轴承的极限转速nlim的大小 轴承的承载能力 轴承所受载荷的大小 方向和性质 轴承的调心性能 5 下列滚动轴承中 极限转速最高的是 推力轴承 特轻系列深沟球轴承 重系列深沟球轴承 特轻系列圆柱滚子轴承 重系列圆柱滚子轴承 6 滚动轴承的基本额定寿命是指同一批轴承 在同一条件下 其中的轴承产生疲劳点蚀时 轴承所转的总转数 10 85 15 7 调心滚子轴承外圈滚道为 球面 圆柱面 鼓形 球面滚子 圆锥形 1 代号为7207的滚动轴承 其类型为轴承 内径大小为mm 直径系列为系列 3 在同一轴上两个滚动轴承支点组合设计时 温度变化不大的短轴常采用的固定结构 温度变化较大的长轴常采用的固定结构 角接触球 35 轻 一端固定 一端游动 单支点双向 两端固定 双支点单向 第十四章联轴器和离合器 14 0联轴器和离合器概述 14 1联轴器的种类和特性 14 2联轴器的选择计算转矩Tc KA 工况系数 T 名义转矩 应使Tc T 14 3离合器 14 4安全联轴器及安全离合器 14 5特殊功用及特殊结构的联轴器及离合器 1 挠性联轴器根据内部是否具有弹性元件 可分为联轴器和联轴器2 联轴器只有在机器时才能接合和断开两轴的联接 在机器运行中要进行轴的离合 需要采用 3 有弹性元件的挠性联轴器的主要优点是 又能 4 离合器按传力原理分为式离合器和式离合器 有弹性元件的挠性 无弹性元件的挠性 停车 离合器 可缓冲减振 补偿两轴间的偏移 牙嵌 摩擦 5 当需联接的两轴有径向位移 但载荷不大且转速较低时 最好是采用联轴器 而在转速高且经常正反转时 则应采用 7 下面的联轴器中在工作时具有缓冲减振作用的联轴器是 刚性联轴器 十字滑块联轴器 齿式联轴器 弹性柱销联轴器 8 在下列联轴器中 属于刚性联轴器的是 万向联轴器 齿式联轴器 弹性柱销联轴器 凸缘联轴器 十字滑块 弹性套柱销联轴器 第十五章轴 15 0工程实际中的轴 15 1轴的概述 15 2轴的结构设计 轴系结构改错题 15 3轴的计算 1 在实际应用中 轴多做成阶梯形 这主要为了 减轻轴的重量 制造省工且便于热处理 便于轴上零件的装配和定位 2 火车车厢的车轮轴是 转轴 心轴 传动轴 3 自行车的前轴是 转轴 传动轴 心轴 4 在常温下工作的轴采用45 钢且经调质处理 当计算表明其刚度不够时 应采取的正确措施是 改用合金钢 改变表面粗糙度 增大轴的直径 提高轴的表面硬度 5 轴的强度计算公式中折合系数是考虑 计算公式不准确 弯矩和转矩的循环特性不同 材料抗弯与抗扭的性能不同 强度理论的要求不同 6 工作中只承受弯矩不承受转矩的轴叫轴 只承受转矩不承受弯矩的轴叫轴 同时承受弯矩和转矩的轴叫轴 心 传动 转 15 37试指出图示小锥齿轮轴系中的错误结构 并画出正确的结构图 15 38试指出图示斜齿圆柱齿轮轴系中的错误结构 并画出正确结构图 15 39试指出图示斜齿圆柱齿轮轴系中的错误结构 并画出正确结构图 15 40试指出图示斜齿圆柱齿轮轴系中的错误结构及视图表达错误 并画出正确结构图及视图 13 47图示为采用一对反装圆锥滚子轴承的小锥齿轮轴承组合结构 指出结构中的错误 加以改正并画出轴向力的传递路线 13 47图示为采用一对反装圆锥滚子轴承的小锥齿轮轴承组合结构 指出结构中的错误 加以改正并画出轴向力的传递路线 13 48试分析图示轴系结构的错误 并加以改正 齿轮用油润滑 轴承用脂润滑 机械设计模拟试题1 一 单项选择题 20分 每题只有一个正确答案 1 当螺栓联接的被联接件是铸件时 应在安装螺栓处加工凸台或沉孔 其目的是 D A易拧紧B避免偏心载荷C外观好D增大接触面积 提高承载能力2 当温度升高时 润滑油的粘度 B A随之升高B随之降低C升高或降低视润滑油的性质而定D保持不变3 键的长度一般根据 B 来选择 A传递转矩的大小B轮毂的长度C轴的长度D轴的转速 机械设计模拟试题1 4 带传动工作时产生弹性滑动是因为 B A带的预紧力不够B带的弹性和拉力差C带绕过带轮时有离心力D带和带轮间摩擦力不够5 链传动张紧的主要目的是 C A同带传动一样B提高链传动的工作能力C避免松边垂度过大而引起啮合不良和链条振动D增大包角6 斜齿圆柱齿轮的齿形系数YFa与 C 有关 A齿轮制造精度B法面模数C齿轮齿数D齿轮齿数及分度圆柱螺旋角7 动压润滑的径向滑动轴承的相对间隙是根据 D 选择 A载荷和轴颈直径B润滑油粘度和轴的转速C载荷和润滑油粘度D载荷和轴颈的圆周速度 机械设计模拟试题1 8 设计动压润滑径向滑动轴承 验算最小油膜厚度hmin的目的是 A A确定轴承是否能获得液体摩擦B控制轴承的压强C控制轴承的发热量D计算轴承内部的摩擦阻力9 内燃机曲轴中部的轴承应采用 A A圆锥滚子轴承B深沟球轴承C剖分式滑动轴承D整体式滑动轴承10 某零件用合金钢制造 该材料力学性能为 1 410MPa 0 25 综合影响系数K 1 47 则该零件受脉动循环变应力时 KN 1 其极限应力为 MPa A223B328C551D656 机械设计模拟试题1 二 多项选择题 10分 每题有一个以上正确答案 多选 少选均不给分 1 当采用受剪螺栓 铰制孔螺栓 联接承受横向载荷时 螺栓杆受到 作用 A弯曲B扭转C挤压D拉伸E剪切2 在主动轮转速不变的前提下 提高V带传动所传递的功率 可采取 的措施 A减小初拉力B增大小带轮的直径C增加带的根数D增大传动比E增加带轮表面粗糙度F用截面积较大的带3 减小齿向载荷分布系数K 的措施有 A采用鼓形齿B增大齿宽C轮齿修缘D提高支承刚度E齿轮悬臂布置F提高制造 安装精度 机械设计模拟试题1 4 齿轮传动中 提高齿面接触疲劳强度可采取的措施有 A减小齿宽B增大齿根圆角半径C增大中心距D增大轮齿表面硬度E降低轮齿表面的粗糙度5 提高液体动压润滑径向滑动轴承的承载能力 可采取的措施有 A提高轴径的转速B增大轴承孔表面的粗糙度C增大相对间隙D适当增大宽径比E提高润滑油粘度 机械设计模拟试题1 三 填空题 12分 带传动的设计准则是 减速带传动的打滑首先发生在 3 一般参数闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是 开式齿轮传动的失效形式是 4 蜗杆蜗轮传动中强度计算的对象是 其原因是 5 设计不完全 混合 液体润滑径向滑动轴承 常采用条件性计算 这些限制条件是 P PV V 6 套筒滚子链传动中 当主动链轮的直径和转速不变的条件下 对16A和32A的链条 均能满足强度要求 那么选用 较合理 理由是 机械设计模拟试题1 四 分 某轴受弯曲稳定变应力作用 max 250MPa min 50MPa 已知轴的材料为合金钢 该材料的 1 450MPa 0 700MPa s 800MPa 综合影响系数K 2 0 KN 1 试 1 绘制该零件的简化疲劳极限应力图 并标出工作应力点A的位置 2 用图解法计算此轴的安全系数 机械设计模拟试题1 五 12分 有一支座 用四个受拉螺栓 普通螺栓 固定在水泥地基上 如图所示 已知 F 3500N L 200mm D 220mm 若接合面摩擦系数f 0 35 螺栓许用应力 120MPa 防滑系数Ks 1 2 螺栓相对刚度 按底板不滑移条件确定预紧力F0 求螺栓危险剖面直径d1 试说明螺栓布置是否合理 若不合理 应如何改进 机械设计模拟试题1 六 10分 如图所示传动系统 已知电机转动方向 1 说明为什么带传动布置在高速级 而链传动布置在低速级 2 说明为什么斜齿圆柱齿轮3 4的齿宽不相等 3 使轴向力抵消一部分 在图中标出斜齿轮3 4螺旋线方向 4 在图中标出所有齿轮轴向力的方向 机械设计模拟试题1 七 10分 图示的轴用30307轴承支承 根据受力分析 已求出径向载荷Fr1 2000N Fr2 4000 斜齿轮的轴向力FA1 1000N 锥齿轮的轴向力FA2 700N 取载荷系数fP 1 1 试计算说明哪个轴承的寿命较短 机械设计模拟试题1 八 8分 按图示例 所示 指出图中轴系结构的其它错误 注 找出8处错误即可 不考虑轴承的润滑方式 倒角和圆角忽略不计 机械设计模拟试题1 九 10分 有一对闭式钢制齿轮传动 已知T1 120 103Nmm 弹性系数ZE 189 8 载荷系数K 1 2 试分析该对齿轮传动 哪个齿轮的接触疲劳强度较低 哪个齿轮的弯曲疲劳强度较低 为什么 预测当出现失效时 将是齿面疲劳点蚀还是齿根疲劳折断 为什么 提示 机械设计模拟试题2 单项选择题 每小题1分 共15分 1 键的剖面尺寸b h通常是根据 D 从标准中选取 A 传递的转矩B 传递的功率C 轮毂的长度D 轴的直径d2 工作时仅受预紧力F0作用的紧螺栓联接 其强度校核公式为 A 可靠性系数B 螺杆受拉扭联合作用C 螺纹中的应力集中D 载荷变化与冲击3 在螺栓联接中 有时在一个螺栓上采用双螺母 其目的是 C A 提高联接强度B 提高联接刚度C 防松D 减小每圈螺牙上的受力 式中的1 3是考虑 B 4 一定型号的普通V带传动 当小带轮转速一定时 其所能传递的功率增量 机械设计模拟试题2 A 小带轮上的包角B 大带轮上的包角C 传动比D 带的线速度 取决于 C 5 带传动在工作中产生弹性滑动的原因是 D A 传递的功率过大B 带的弹性C 紧边与松边的拉力差D B和C6 带传动正常工作时 紧边拉力F1与松边拉力F2应满足的关系是 C A F1 F2B F1 F2 FeC D F1 F2 F0 机械设计模拟试题2 7 普通V带传动张紧轮安装的最合适位置是 C A 紧边靠近小带轮外则B 松边靠近小带轮外则C 松边靠近大带轮内则D 松边靠近小带轮内则8 在一定转速下 要减轻链传动的运动不均匀性和动载荷 应 D A 增大链节距和链轮齿数B 减小链节距和链轮齿数C 增大链节距和减小链轮齿数D 减小链节距和增大链轮齿数 9 大链轮齿数不能取得过多的原因是 C A 齿数越多 链条的磨损就越大B 齿数越多 链条的动载荷与冲击就越大C 齿数越多 链条磨损后 就越容易发生脱链现象D 齿数越多 链传动的噪声就越大 机械设计模拟试题2 10 一对直 斜 齿圆柱齿轮设计中 通常把小轮的齿宽做的比大轮宽一些 其主要原因是 A A 为了便于安装 保证接触线长B 为使传动平稳C 为了提高齿面接触疲劳强度D 为了提高传动效率 11 在直齿圆柱齿轮设计中 若中心距不变 而增大模数m 则可以 A A 提高轮齿的弯曲疲劳强度B 提高轮齿的接触疲劳强度C 弯曲与接触疲劳强度均可提高D 弯曲与接触疲劳强度均不变12 下列 a 的措施可以降低齿向载荷分布系数K A 把一个轮齿作成鼓形B 轮齿进行修缘C 增加轮齿的宽度D 增大重合度 机械设计模拟试题2 13 按基本额定动载荷通过计算选用的滚动轴承 在预定的使用期限内 其工作的可靠度为 B A 50 B 90 C 95 D 99 14 D 不是滚动轴承预紧的目的 A 增大支承刚度B 提