南京工业大学 机械设计考研内部资料ppt课件

机械设计复习提纲 轴毂联接螺纹联接带传动链传动齿轮传动蜗杆传动轴承轴联轴器和离合器及其他 一 轴毂联接 1键联接的类型 工作面 工作原理 失效形式 强度计算2花键联接的类型 工作面 工作原理 失效形式 强度计算3无键 过盈 销 几何参数 小径 中径 大径 螺距 线数 导程 升角 牙型角联接 普通粗牙三角形螺纹传动 梯形螺纹联接类型 螺栓 双头螺柱 螺钉预紧和防松失效形式强度计算 二 螺纹联接 锯齿形螺纹 三角形螺纹 矩形螺纹 梯形螺纹 普通螺栓联接 铰制孔用螺栓 双头螺柱联接 螺钉联接 联接类型 预紧和防松 1 预紧目的预紧应力2 防松本质机械防松与摩擦防松 失效形式 1 失效形式和原因 受拉螺栓 普通螺栓 轴向载荷 疲劳断裂受剪螺栓 铰制孔用 横向载荷 栓杆 孔壁 压溃或剪断 b 失效原因 应力集中 a 失效形式 工程中螺栓联接多数为疲劳失效 受拉螺栓 保证螺栓的疲劳拉伸强度和静强度受剪螺栓 保证螺栓的挤压强度和剪切强度 应力集中促使疲劳裂纹的发生和发展过程 2 设计计算准则 按螺杆小径进行强度校核计算 强度计算 螺纹联接 松联接 在装配时不拧紧 只存在外载时才受到力的作用F紧联接 在装配时需拧紧 即在承受工作载荷前 已预先受力 预紧力QP 1 只受预紧力QP 1 松联接 2 紧联接 f 0 2 i 1 z 1 KS 1则QP 5F 2 既受预紧力QP 又受横向载荷 铰制孔螺栓联接 防滑动 3 既受预紧力又受轴向工作载荷 变形协调条件 比较普通螺栓强度计算的几种情况 特点 栓杆截面受拉应力 1 2 3 4 传动件 带 链 齿轮 蜗轮蜗杆 挠性传动 刚性传动 三 带传动 工作原理 靠摩擦力来传递运动和力力分析应力分析打滑与弹性滑动失效形式和设计准则 工作前 Fo Fo 力分析 工作时 紧边Fo F1 松边Fo F2F1 Fo Fo F2F1 F2 Ff Fe紧边拉力F1 Fo Fe 2松边拉力F2 Fo Fe 2 过载时欧拉公式 带在将打滑的临界状态时 紧边拉力与松边拉力的关系 此时的有效拉力是带的最大有效拉力Fec F1 F2 也是带所能传递的最大 极限 圆周力 f 摩擦系数 包角 通常是小轮包角 应力分析 3 弯曲应力 2 拉应力 1 离心应力 应力最大点 max 1 c b1 带传动的弹性滑动和和打滑 滑动率和传动比 V1 V2 V1 100 i n1 n2 dd2 dd1 1 V V2 V1 dd2 dd1 设计准则 保证带在不打滑的前提下 具有足够的疲劳强度和寿命 失效形式和设计准则 失效形式 1 打滑 2 带的疲劳破坏 四 链传动 工作原理 靠啮合来传递运动和力参数选择多边形效应失效形式 5种设计准则 功率曲线图布置原则 参数选择 Z1 17Z2 120Lp取偶数 以免用过度链节 链轮齿数取奇数 磨损均匀i 2 3 5 v 12 15m s P越大 承载能力大 但动载荷与噪声也越大 故p应尽量取小a过大 抖动 a过小 1小 同时啮合齿数少 链条磨损 易脱链 易疲劳 多边形效应 失效形式 链条疲劳破坏链条教练磨损多次冲击破坏胶合静力拉断 v 0 6m s 功率曲线图 注意额定功率曲线的实验条件 五 齿轮传动 失效形式和设计准则力分析 轴向力 圆周力 径向力大小力分析 轴向力 圆周力 径向力方向接触强度计算理论依据弯曲强度计算理论依据润滑油选择 黏度 失效形式 轮齿折断齿面疲劳点蚀齿面磨损齿面胶合齿面塑性变形 设计准则 闭式软齿面 齿面疲劳点蚀先按齿面接触疲劳强度设计 8 11 后校核齿根弯曲疲劳强度 8 13 闭式硬齿面 齿根弯曲疲劳折断先按齿根弯曲疲劳强度准则设计 8 15 后校核齿面接触疲劳强度 8 9 开式齿轮传动 齿面磨损齿根弯曲疲劳折断按齿根弯曲疲劳强度准则设计 不校核齿根弯曲疲劳强度 力分析 直齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮直齿锥齿轮 关于齿轮及蜗杆传动的载荷方向的分析 1 直齿圆柱齿轮作用力分析 法向载荷Fn Ft主反从同 Fr指向轴线 圆周力Ft Fn cos 2T1 d1 径向力Fr Fn sin Fttg Ft1 Ft2Fr1 Fr2 力的大小 力的方向 力的关系 Fa 主动轮左右手法则 2 斜齿圆柱齿轮作用力分析 法向载荷Fn Ft 主反从同 Fr 指向各自的轴线 圆周力Ft Fn cos tcos b 2T1 d1 径向力Fr Ft tg n cos Ft1 Ft2Fr1 Fr2Fa1 Fa2 力的大小 力的方向 力的关系 轴向力Fa Ft tg 1 2 1 2反向 Fa 指向大端 3 直齿锥齿轮作用力分析 法向载荷Fn Ft 主反从同 Fr 指向各自的轴线 圆周力Ft Fn cos 2T1 dm1 径向力Fr1 Ft tg cos 1 Ft1 Ft2Fr1 Fa2Fa1 Fr2 力的大小 力的方向 力的关系 轴向力Fa1 Ft tg sin 1 轮1径向力与轮2轴向力大小相等 方向相反 Fa 主动轮左右手法则 4 蜗杆蜗轮作用力分析 法向载荷Fn Ft 主反从同 Fr 指向各自的轴线 圆周力Ft1 Fa2 2T1 d1 径向力Fr1 Ft2 tg Fa1 tg Ft1 Fa2Fr1 Fr2Fa1 Ft2 力的大小 力的方向 力的关系 轴向力Fa1 Ft2 2T2 d2 Ft1 tg 轮1圆周力与轮2轴向力大小相等 方向相反 2 1 2 900 1 2同向 接触强度计算理论依据 两圆柱体的接触应力 H1 H2 弯曲强度计算理论依据 悬臂梁应力 F1 F2 六 蜗杆传动 中间平面 齿轮齿条传动正确啮合条件 ma1 mt2 a1 t2 2 几何参数失效形式与设计准则效率分析 中间平面及正确啮合条件 几何参数 i n1 n2 z2 z1 d2 d1d1 qmd2 z2mtg z1 q 失效形式与设计准则 蜗轮 齿面磨损齿面胶合疲劳点蚀闭式传动 按齿面接触疲劳强度设计 按齿根弯曲疲劳强度校核 热平衡计算开式传动 按齿根弯曲疲劳强度校核 效率分析 轴承的效率 蜗杆或蜗轮搅油引起的效率 由啮合摩擦损耗所决定的效率 七 轴承 滚动轴承的结构 代号 分类失效形式与设计准则基本额定动载荷 基本额定寿命 当量动载荷向心推力轴承当量动载荷计算装置设计 润滑与密封 滑动轴承润滑状态滑动轴承失效形式与设计准则 滚动轴承的结构 代号 分类 内圈 外圈 滚动体 保持架 常用滚动轴承的类型 深沟球轴承 向心球轴承 6型 角接触球轴承 7型 圆锥滚子轴承 3型 失效形式与设计准则 动载荷 疲劳寿命计算 疲劳点蚀 静载荷 静强度计算 塑性凹坑 基本额定动载荷 基本额定寿命 当量动载荷 当量动载荷计算 P fPRP fPAP fP X R Y A R由支点平衡条件求出A由外加轴向载荷Fa与R产生的附加轴向力S之间的平衡条件求出 正装 反装 轴承轴向力A的计算方法 1 分析轴上派生轴向力和外加轴向载荷 判定被 压紧 和 放松 的轴承 2 压紧 端轴承的轴向力等于除本身派生轴向力外 轴上其他所有轴向力代数和 3 放松 端轴承的轴向力等于本身的派生轴向力 装置设计 双支承单向固定 单支承双向固定 装置设计 滑动轴承润滑状态 1 流体润滑 油膜 两工作表面完全隔开 f 0 001 0 008 2 边界润滑 边界膜 两工作表面部分隔开 f 0 1 3 混合润滑 油膜 边界膜 直接接触均有 流体动压润滑状态形成条件 滑动轴承失效形式与设计准则 失效形式 磨损 胶合设计准则 保证摩擦表面间吸附的油膜不破裂非全液体润滑轴承计算 避免在载荷作用下润滑油被完全挤出控制轴承温升避免边界膜破裂当p较小时 避免由于v过高而引起轴瓦加速磨损 八 轴 分类 转轴 心