机械设计总结

机械设计 课程要点总结 一 机械设计中的强度问题 1 几种稳定循环变应力 1 变应力参数 最大压力 max 最小应力 min 应力幅 2 minmax a 平均应力 2 minmax m 应力比 循环特性 max min 2 对称循环变应力 maxmin max a 0 m 1 3 脉动循环变应力 0 min 2 max a 2 max m 0 4 静应力 2 变应力下的强度条件 1 不同循环次数 N 时的疲劳极限 2 当时 0 NN N m N K N N 0 当时 0 NN N 2 同一循环次数 不同应力比 循环特性 时的疲劳极限 已知材料的机械性能 可作出 材料的极限 1 0 s 应力 的简图 零件的极限应力图 K 应力比 时 C 平均应力 时 C m 最小应力 时 C min 例 3 二 机械传动 A 带传动 1 带传动的工作情况分析 受力分析 021 2FFF e FFF 21 v f e F F 2 1 1 2 01 v v f f ecec e e FFFF 1 1 2 02 v f ecec e FFFF 1 1 2 0lim v v f f ecf e e FFF 应力分析 拉应力 弯曲应力 离心拉应力 2min c11maxbc 运动分析 2 带传动的失效形式及设计准则 4 3 带传动的设计 4 张紧装置 定期张紧装置 自动张紧装置 张紧轮的布置 例 P164 习题 8 1 8 2 B 齿轮传动 1 齿轮传动的失效形式 轮齿折断 齿面点蚀 齿面胶合 齿面磨料磨损 齿面塑性变 形 2 设计准则 5 3 齿轮材料及热处理 对齿轮材料性能的基本要求 为齿面要硬 齿芯要韧 锻钢 铸钢 铸铁 非金属 4 直齿圆柱齿轮传动 1 受力分析 力的大小 力的方向 2 计算载荷 K KKKK VA 3 齿轮强度条件 齿面接触疲劳强度条件 齿根弯曲疲劳强度条件 4 讨论 1 接触应力与接触强度 2 弯曲应力与弯曲强度 3 齿形系数 F Yz 4 提高齿轮接触疲劳强度的措施 几何参数 d b 材料 H 5 提高齿根弯曲疲劳强度的措施 几何参数 m b 材料 F 5 斜齿圆柱齿轮传动 1 斜齿轮强度计算的特点 当量齿轮 计算特点 2 受力分析 力的分解 力的大小 力的方向 3 斜齿轮的强度条件 尺寸相同时 斜齿轮承载能力大于直齿轮 6 外载和材料相同时 斜齿轮尺寸小于直齿轮 6 直齿圆锥齿轮传动 1 直齿圆锥齿轮强度计算的特点 当量齿轮 计算特点 2 受力分析 力的大小 主 从动轮上力的关系 力的方向 7 齿轮设计中有关参数的选择原则 1 材料与热处理方式 2 精度等级 3 齿数 4 齿宽系数 5 模数 6 分度圆螺旋角 例 P236 习题 10 1 10 7 8 蜗杆传动 蜗杆传动的类型及其特点 7 主要参数 8 蜗杆传动的失效形式和设计准则 材料及热处理 9 普通圆柱蜗杆传动 蜗杆传动的效率和热平衡计算 例 P269 习题 11 1 三 轴系零 部件 10 1 滑动轴承 1 不完全液体润滑滑动轴承的失效形式及计算准则 2 液体动力润滑径向滑动轴承的基本理论 1 压力油膜形成的原理 2 流体动力润滑的基本方程 一维雷诺方程 3 0 6 h hh v dx dp 讨论一 形成流体动力润滑 形成动压油膜 的必要条件 由 3 0 6 h hh v dx dp 1 两工作表面必须形成收敛的楔形间隙 若 则 0 hh 0 dx dp 2 两工作表面必须有一定的相对运动 且 V 方向是从大口到小口 3 间隙中必须连续充满具有一定粘度的润滑油 无粘度 各油层无速度 两板间油无流动 不能形成油膜压力 讨论二 径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程 11 3 承载能力计算公式的应用 P C vB F 2 2 1 当轴承结构 d B v 确定时 由 则可计算承受多大的径向载荷 F P C d B 2 判断是否液体摩擦 计算F vB CP 2 2 由 则可计算承受径向外载荷 F 时 要多大的 P C d B 1 min rh 3 主要参数的选择 相对间隙 宽径比 偏心率 r rR d B rR e 最小油膜厚度 h 4S Ra1 Ra2 1 min rh 4 热平衡计算 12 2 滚动轴承 1 滚动轴承的主要类型 向心轴承 推力轴承 向心推力轴承 2 滚动轴承的代号 基本代号 3 滚动轴承的类型选择 1 载荷的大小 方向和性质 2 其它 转速 旋转精度 调心性能 装拆方便 价格 4 滚动轴承的尺寸选择 5 滚动轴承的组合设计 1 轴系支承的结构形式 双支点各单向固定 一支点双向固定 另一支点游动 13 两端游动支承 2 轴系支承设计的两个特殊问题 6 滚动轴承的疲劳寿命计算 1 寿命计算公式 2 轴承的当量动载荷 考虑实际工况 引入载荷系数 P f 3 角接触球轴承和圆锥滚子轴承轴向载荷的计算 a F 14 4 轴承寿命计算步骤 例 P338 例 13 1 13 5 3 轴 1 轴的类型 2 轴的强度计算 1 按扭转强度计算 初估轴径 3 0 n P Ad 2 按弯扭合成强度计算 一般轴 将 T 产生的扭剪应力转化为对称循环变化来考虑 2 2 TMMca 1 W Mca ca 3 按安全系数校核计算 重要轴 S SS SS Sca 22 S K S ma 1 S K S ma 1 考虑应力集中 绝对尺寸 表面质量及强化措施对轴疲劳强度的影 响 3 轴系结构设计 例 P379 习题 15 4 15 6 15 四 机械连接 1 螺纹连接 1 螺纹副的受力 1 螺纹副的效率 v tan tan 三角形螺纹效率低 用于连接 矩形 梯形 锯齿形螺纹用于传 动 2 螺纹的自锁条件 v 三角形螺纹最大 自锁性好 用于连接 v 细牙螺纹螺距 p 小 升角小 易满足自锁条件 2 螺纹连接的基本类型 螺栓连接 双头螺柱连接 螺钉连接 紧定螺钉连接 3 单个螺栓连接的强度计算 1 松螺栓连接 4 2 1 d F 2 受横向载荷的紧螺栓连接 普通螺栓连接 f FK F s 0 4 3 1 2 1 0 d F ca 铰制孔用螺栓连接 螺栓杆受剪 杆与壁受挤压 4 2 0 d F pp hd F 0 3 受轴向载荷的紧螺栓连接 16 螺栓和被连接件的受力与变形 螺栓所受总拉力 工作拉力 剩余预紧力 2 FF 1 F 总拉力 剩余预紧力F CC C FF mb b 02 F CC C FF mb m 01 减小总拉力变化幅度 若工作拉力变化 0 则总拉力变化 F 0 FF CC C F mb b 0 减小 增大 b C m C 强度条件 4 3 1 2 1 2 d F ca 保证连接的紧密性 剩余预紧力0 1 F 4 螺栓组连接设计 受力分析 例 P92