机械设计复习

机械设计总论机器的组成：原动机部分，执行部分，转动部分，控制部分，辅助系统设计机器的程序：1，计划阶段2 ，方案设计阶段3 ，技术设计阶段4 ，技术文件编制阶段对机器的主要要求：1，使用功能要求2，经济性要求3，劳动和环境保护功能4 ，寿命与可靠性要求5，专用要求零件主要失效形式：1，整体断裂2 ，过大的残余变形3，零件表面破坏4 ，破坏正常工作条件引起的失效设计零件应满足的要求：1 ，避免在预定寿命期内失效的要求2 ，结构工艺性要求3，经济要求 4，质量小的要求5，可靠性要求零件设计准则：1 ，强度准则2 ，刚度准则3，寿命准则4 ，振动稳定性准则5 ，可靠性准则零件设计步骤：1 ，根据零件使用要求，选择类型和结构2 ，根据机器的工作要求，计算作用在零件上的载荷3 ，根据类型，载荷，失效形式，确定设计准则4 ，根据工作条件及特殊要求，选择材料5 ，根据设计准则计算，确定基本尺寸6 ，根据工艺性机标准化等原则进行结构设计7 ，校核计算，判定合理性8 ，画出零件图，写计算说明书材料选用原则：1，根据载荷，应力大小和性质2 ，零件工作情况3，尺寸及质量4，结构复杂程度及材料加工可能性5，材料经济性第三章机械零件的强度精品资料零件强度分：静应力强度（n1000 ）和变应力强度（疲劳强度+峰值静载强度）疲劳特性：最大应力max ，应力循环次数n，应力比r（m in）m axr=-1 对称循环应力r=0 脉动循环应力平均应力m应力幅值am a xmar=mama0nmrnrnr k nk n 寿命系数2100等寿命疲劳曲线试件受循环弯曲应力时材料常数，ag斜率提高疲劳强度的措施：1，降低应力集中的影响2 ，选用疲劳强度高的材料和热处理方法及强化工艺3 ，提高零件表面质量4，减小和消除表面初始裂纹尺寸第四章摩擦：干摩擦，边界摩擦，流体摩擦，混合摩擦磨损：磨合阶段，稳定磨损阶段，剧烈磨损阶段磨损结果分：点蚀磨损，胶合磨损，擦伤磨损磨损机理分：粘附磨损，磨粒磨损，疲劳磨损，流体磨粒磨损，流体侵蚀，机械化学磨损第五章螺纹连接：用作紧固件，要求保证连接强度，有点还要求紧密性螺纹传动：要求螺旋副的传动精度，效率和磨损寿命普通，管螺纹（连接）梯形，矩形，锯齿形螺纹（传动）主要参数：大径d（公称直径）小径d1 （危险截面）中径d 2 （配合）线数n 螺距 p导程 s=np螺纹升角牙型角接触高度 h铰制孔用螺栓与孔采用基孔制过渡配合预紧力：使连接在承受工作载荷前，预先受到力的作用目的：增强连接的可靠性和紧密性，防止受载后被连接件出现缝隙或发生相对滑移防松：摩擦防松，机械防松，破坏螺旋防松】螺栓连接的结果设计：1，接连接合面和几何形状通常设计成轴对称的简单几何形状2，螺栓分布应使对螺栓的受力合理3，螺栓的排列应有合理的间距，边距4，分布在同一圆周上的螺栓数目应为偶数5，避免螺栓承受附加的弯曲载荷螺栓，钉，柱性能等级，如3.6则抗拉强度极限b =300mpa屈服极限s =180 mpa提高螺纹连接强度的措施：1 ，降低影响螺栓疲劳强度的应力幅（减小螺栓刚度，增大被连接件的刚度，适当增大预紧力） 2，改善螺纹牙上载荷分布不均的现象（加厚螺母无效果）3，减小应力集中的影响4，采用合理的制造工艺受拉螺栓主要破坏形式是螺栓杆螺纹部分发生断裂受剪螺栓则是螺栓孔与孔壁贴合面上出现压溃或螺栓杆被剪断传力螺旋，调整螺旋要求自锁，应采用单线螺旋传导螺旋为提高传动效率及直线速度可采用多线螺旋螺栓组受力1 横向载荷普通螺栓ff0 zik s ff铰制孔螺栓fzr2 转矩普通螺栓ff0rik s t铰制孔螺栓fmax2trmaxi3 轴向载荷f普通螺栓fzf铰制孔螺栓fzll224 倾覆力矩普通螺栓fmaximl max铰制孔螺栓fmaximl max地基p maxpp minpp maxpp max0f0 zpamp maxwf螺栓组连接强度计算松螺栓（无预紧力）a紧螺栓（拉伸 +扭曲）仅受预紧力时普通螺栓1.3f 0caa铰制孔螺栓1.3f 0caa紧螺栓受预紧力和工作载荷（拉力）普通螺栓f2f0cbfcbcm铰制孔螺栓f2f0cbfcbcm1.3f2caaf0 预紧力f1 残余预紧力f2 总拉力f 工作拉力紧螺栓受预紧力和工作载荷（剪切力）铰制孔螺栓挤压强度剪切强度fppd 0 lminfa第六章键：周向固定以传递转矩。轴向固定，滑动导向连接类型：平键连接，半圆连接，楔键连接，切向键连接平键用途分：普通平键，薄型平键，导向平键，滑键普通平键构造分：圆头（a 型），平头（ b 型），单圆头（ c 型）不能承受轴向力平键失效形式：主要是工作面被压溃，可能被剪断。按工作面上的挤压应力进行强度校核导向平键失效：工作面的过度磨损。按工作面上的压力进行条件性的强度校核普通平键连接的强度条件为2t10 3ppkld导向平键和滑键连接强度为p2t103pkld两个平键最好布置在沿周向相隔180 ；两个半圆键应布置在轴的同一条母线上；两个楔键应布置在沿周向相隔90 120强度校核中只按1.5 个键计算平键的两侧面是工作平面，楔键的上下平面是工作平面，切向键的工作平面是平行两个窄面矩形花键的定心方式是小径定心，渐开线花键则是齿形定心传动原因： 1 速度不匹配2 速度调整3 一带多的需要4 其他原因传动分类：机械传动（机械能未转化为其他能量）电传动（机械能与电能发生转换） 机械传动为：摩擦传动，啮合传动，液压传动，气力传动摩擦传动分：摩擦轮传动（直接），带传动（间接）啮合传动分：齿轮，蜗杆，螺旋传动（直接），同步带传动（间接） 按传动比分：定传动比，变传动比（有级变速，无级变速）选择传动类型依据：效率高，外轮廓尺寸小，质量小，运动性能良好，符合生产条件第八章带传动带传动类型：啮合性，摩擦型（平带，圆带，v 带，多楔）不出现整体打滑：带轮的初拉力f0 必须大于带传动正常工作所需的最小的初拉力f0 min2带的应力分析：1 拉应力f2 弯曲应力bae h3 离心应力q dac最大应力处：带的紧边绕上小带轮处max1b1c弹性滑动总是存在，打滑可以避免初拉力不足，可能出现整体打滑；初拉力过大，则使传动带过度磨损增大摩擦系数和带轮的包角有利于增大临界摩擦力张紧轮： 1 一般放在松边内侧，使带只受单向弯曲2 尽量靠近大带轮，减少小带轮上包角的减小3 轮槽尺寸与带轮的相同，直径小于小带轮4 中心距国小，放在松边外侧接近小带轮第十章齿轮传动特点： 1 效率高 2 结构紧凑3 工作可靠寿命长4 传动比稳定失效形式：轮齿折断，齿面磨损，齿面点蚀，齿面胶合，塑性变形提高轮齿抗折断能力：1，增大齿根过渡圆角半径及消除加工刀痕减小齿根应力集中2，增大轴及支承的刚度，使轮齿接触线上受载较均匀3，采用热处理方法使齿芯材料具有足够的韧性4，采用喷丸，滚压等工艺措施对齿根表面进行强化处理开式齿轮传动主要失效形式是磨粒磨损，润滑好的闭式则是点蚀点蚀首先出现在靠近节线的齿根面上设计准则：保证齿根弯曲疲劳强度（开式）及齿面接触疲劳强度（闭式两个） 齿根接触疲劳强度计算齿根弯曲疲劳强度计算kf t yfa ysafbm2 ktyfa ysadm3 z2f齿轮传动的强度计算yfa1ysa1将yfa 2ysa2和中较大者带入计算f 1f2齿轮材料性能的基本要求是：齿面要硬，齿心要韧适当增大模数可以延长开式齿轮传动寿命增大齿数能增大重合度，改善传动的平稳性，模数减小，齿厚减小，弯曲强度降低齿根所收的最大弯曲发生在轮齿啮合点位于单对齿啮合区最高点第十一章蜗杆传动主要失效形式：一般在涡轮轮齿上，有点蚀，齿根折断，齿面胶合，过度磨损对蜗杆传动进行热平衡计算是防止发生胶合增加蜗杆头数，可以提高效率，单头蜗杆可以实现很大传动比蜗轮齿数一般应大于28第十二章滑动轴承轴承摩擦性质分：滑动摩擦轴承，滚动摩擦轴承滑动轴承： 用在工作转数高，冲击与振动大， 径向空间尺寸受到限制及在腐蚀性介质中工作滑动轴承受载分：径向轴承，止推轴承滑动轴承主要结构形式分：整体式径向滑动轴承，对开式径向滑动轴承，止推滑动轴承主要失效形式：磨粒磨损，刮伤，胶合，疲劳剥蚀，磨蚀适合做轴承衬的材料是轴承合金（巴式合金或白合金）不完全液体润滑滑动轴承可靠的工作条件是：边界膜不遭破坏，维持粗糙表面微腔内有液体润滑存在需验算：轴承平均压力p， pv（防止温升） ， v形成液体动力润滑（动压油膜）的必要条件：1， 相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙2， 被油膜分开的两表面必须有足够的相对滑动速度，运动方向须使润滑油由大口进小口出3， 润滑油必须有一定的粘度，供油充分最小油膜厚度：hmine(1)r(1)偏心距越小，轴承承载能力越大，最小油膜厚度越小第十三章滚动轴承滚动体分：球，圆柱滚子，圆锥滚子，球面滚子，非对称球面滚子，滚针滚动轴承分：向心轴承，推力轴承，向心推力轴承轴承内孔与轴的配合采用基孔制，轴承外径与外壳空的配合采用基轴制第十四章联轴器和离合器联轴器分：刚性联轴器（无补偿能力），挠性联轴器（有补偿能力）要求偏移量大时用齿式联轴器；正反转时用弹性套柱销联轴器；一定轴位移少量径向位移， 角位移时用弹性柱销两周器第十五章轴轴分：转轴（承受弯矩和扭矩），心轴（只承受弯矩） ，转动轴（只承受扭矩） 提高轴强度措施：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计算题解普通螺栓组受轴向载荷最大螺栓上所受的总拉力问题1， 计算总载荷轴向分力fzongzhou ，横向分力fzongheng和倾覆力矩m2， 计算总载荷轴向分力fzongzhou 作用在每个螺栓上的工作拉力fzongzhoufgezhou（ f gezhou）z3， 计算倾覆力矩m 派生的最大轴向拉力f juzhou （f juzhoufmaxml maxl2）i4， 轴向载荷最大的螺栓所受轴向工作载荷ff gezhouf juzhou5， 计算预紧力，由f zf0 i(1cbcbcm)fzongzhou k s fzongheng得： f01k s fzonghengzif(1cbcbcm)fzongzhou 6， 受轴向载荷最大的螺栓所受总拉力f2f 0cbfcbcm1.3f27，a轴承寿命问题1， 有fdfrtan算出 fd 1 和 fd 22， 假设与外加轴向载荷fae 同向的派生轴向力fd 2 （1 ）或是fd 1(2)3， fa1maxfd 2fae , fd 1f a2maxfd1fae , fd 2 （ 1 ）fa 2maxfd 1fae , fd 2 fa1maxfd 2f ae , fd1 （ 2 ）4， 由 pf p ( xfryfa )计算当量载荷（x 径向， y 轴向）106f clh5， 由t60np带传动问题1， 由 f1f2f12 f0 和f 2e f算出f11f1 和 f22， 由fecf fcfec2( f0 ) mine 11e fdn3， p1000kw6010004， 画图单向稳定变应力机械零件的疲劳强度计算等寿命疲劳曲线1， 判断类型：rc ，应力比不变（绝大多数转轴中的应力状态）mminc ，平均应力不变（振动着的受载弹簧的应力状态）c ，最小应力不变 （紧螺栓连接中的螺栓受轴向变载荷时的应力状态）2， 标疲劳极限应力点：rmminc ，引过原点，工作应力点的射线与疲劳极限应力曲线的交点c ，过工作应力点做x 轴垂线与疲劳极限应力曲线的交点c ，过工作应力点做45 角斜线与疲劳极限应力曲线的交点3， 交点在 135 线上发生塑性破坏，其他则发生疲劳破坏计 算 说 明 图 所 示 安 装 在 某 轴 上 的 一 对7306ac轴承是否合用。已知工作温度t=125 (ft=0.95)， 载 荷 有 轻 微 冲 击(fp=1.1) ，转速n=1250rpm，预期寿命lh