机械设计B总复习

绪论,基本要求了解机器的组成及本课程研究的内容、性质和任务。,第1章机械设计概要,基本要求了解机器和机械零件设计的基本要求；机械零件的主要失效形式与计算准则；机械零件的设计方法和设计步骤；机械零件材料的选用原则和标准化。,第2章机械零件的强度与耐磨性,基本要求1、了解机械零件的载荷与应力的分类。2、掌握疲劳曲线方程的应用。3、掌握接触强度的概念；机器的摩擦、磨损现象。,当,当,有限寿命疲劳极限,无限寿命疲劳极限,疲劳曲线（rNN）,机械零件的接触强度,一、摩擦的分类,二、磨损,1、磨损曲线（磨损过程）,第3章螺纹连接,基本要求1、了解螺纹的基本知识基本参数、类型及应用。2、掌握螺纹连接的基本知识螺纹连接的基本类型、结构特点及应用，了解螺纹连接预紧与防松。3、掌握单个螺栓连接的强度计算方法。4、掌握螺栓组连接设计结构设计、受力分析。5、掌握提高螺纹连接强度的措施。,大径d公称直径,小径d1强度计算直径,一、螺纹的主要参数,线数n螺纹的螺旋线数目,螺距p螺纹相邻两个牙型上对应点间的轴向距离（不论是否同一条螺旋线）,二、螺纹特点及应用:,三角形螺纹和管螺纹自锁性好，用于连接。,矩形、梯形螺纹传动效率高，用于传动。,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。,重点1、螺纹连接的类型及应用。2、螺栓组连接的受力分析，螺栓组承受横向载荷、轴向载荷和转矩三种情况。3、普通螺栓连接的强度计算。难点三种载荷情况作用下螺栓组连接的受力分析。,第3章螺纹连接,三、螺栓组受力分析,把螺栓组承受的载荷向螺栓组的形心简化；确定螺栓组所承受的载荷(三种基本受力状态的不同组合)；（横向力，轴向力，转矩）求出在不同受力状态下，每个螺栓承受的工作载荷；对载荷进行叠加，确定每个螺栓的总工作载荷，求单个螺栓的最大载荷，进行强度计算。,用普通螺栓连接,连接的不滑移条件：,2、受转矩的螺栓组连接,a.用普通螺栓连接,连接的不转动条件：,b.采用铰制孔螺栓连接,受载最大的螺栓所受剪力,3、受轴向力的紧螺栓组连接,工作拉力,例:图示气缸盖用6个普通螺栓联接,已知气缸压力p=2MPa，D=80mm,取试求:1、螺栓小径;2、安装时预紧力,总工作拉力,预紧力,讨论如果用普通螺栓联接，求螺栓的预紧力,不滑移条件：,求普通螺栓小径,如果用铰制孔螺栓联接，求螺栓配合面直径,例：联轴器用6个普通螺栓联接。传递的扭矩T=150NM,螺栓材料的许用应力=140MPa,f=0.15,，求螺栓小径。,横向载荷,不滑移条件：,强度条件：,工作载荷计算式,铰制螺栓,普通螺栓,强度表达式,第4章轴与轮毂的连接和其他连接,基本要求1、了解轴毂连接的类型、特点。2、掌握键连接的类型、结构、工作原理及应用；掌握平键连接的尺寸选择和强度计算。3、了解花键连接的类型、工作原理及应用。,定心方式：采用小径定心，定心精度高。,1、矩形花键（参数：大径D，小径d，键宽b,键数（齿数）z）,2.渐开线花键（模数m，齿数z，压力角）,采用齿形定心，有自动定心性,(3)采用两个楔键,应相隔布置；,(1)采用两个平键,应相隔布置，；,(2)采用两个半圆键，应布置在轴的同一母线上；,第5章带传动和链传动,带传动基本要求1、了解带传动的类型、工作原理、特点及应用；普通V带的型号、带轮结构；带传动的张紧。2、掌握带传动的力分析、应力分析、弹性滑动与打滑现象；带传动的失效形式及设计准则；普通V带传动的设计。,第5章带传动和链传动,重点及难点1、最大有效力拉力Fec的物理意义及其影响因素；2、对带传动的工况、弹性滑动和打滑现象的理解。3、设计参数的选择及对传动的影响（D1、v、a、1）。,最大有效拉力Fec影响因素：,1.初拉力F0；,3.包角a(a1120o);,2.摩擦系数f;,措施,题目1：带传动的打滑经常在什么情况下发生？打滑多发生在大轮上还是小轮上？刚开始打滑时，紧边拉力松边拉力有什么关系？,简答题,答：带传动的打滑经常在过载情况下发生；打滑多发生在小轮上；刚开始打滑时，紧边拉力松边拉力存在如下关系：,题目2：为什么带传动通常布置在高速级，但在设计时又要对线速度加以限制？,【答】由可知，为避免过大的离心应力，带速不宜太高；,紧边拉力,为避免紧边过大的拉应力，带速不宜太低。,第5章带传动和链传动,链传动基本要求1、了解链传动的类型、特点及其应用；滚子链条与链轮的结构、规格、主要尺寸和参数。2、掌握链传动的运动特性及参数（p、z1、z2、a）选择。,重点与难点链传动的运动特性、多边形效应和参数对链传动的影响。,节距p,排数n,链节数,链传动结构,链轮齿数z越少，链速变动越大。,链轮转速越高、节距p越大(质量大)，链轮齿数越少，动载荷越大。链节和链轮啮合瞬间的相对速度，也将引起冲击和动载荷。,链传动的多边形效应影响？,不准确的瞬时传动比使从动轮具有角加速度，产生动载荷。,二、滚子链传动的主要失效形式,1、铰链的磨损,2、链条的疲劳破坏,3、铰链的胶合,齿数应选奇数，与偶数链节相啮合可以使磨损均匀。,三、参数选择,1、链轮齿数z1,z2,齿数范围：太少链速变动大，运动不均匀性和动载荷增大，铰链和齿面磨损加剧；太多导致z2过多，啮合圆外移量d（爬高）越大，越容易出现脱链或者跳齿；同时增加传动尺寸和质量。,齿数应尽量多选，但应使,齿数应选奇数，与偶数链节相啮合可以使磨损均匀。,通常限制链传动的传动比i6，推荐的传动比i23.5。,第6章齿轮传动,基本要求1、了解齿轮常用材料及热处理；齿轮的结构；齿轮传动的润滑。2、掌握齿轮传动的失效形式和设计准则；齿轮传动的计算载荷。3、掌握齿轮传动的受力分析（各力大小的计算和方向判定）。4、掌握直齿圆柱齿轮传动齿面接触强度和齿根弯曲强度计算的力学模型、应力循环特性、强度计算公式中主要参数的意义及对应力（或强度）的影响、强度式的应用。5、掌握斜齿圆柱齿轮传动强度计算的特点；螺旋角的选择。6、掌握直齿锥齿轮传动强度计算的特点。7、掌握齿轮传动基本参数（z1、d、）的选择；许用应力的确定。,一、传动类型选择与布置,应考虑因素：效率,功率，圆周速度，尺寸，重量，使用环境等。V带传动：传动平稳，噪声小，具有过载保护能力，但尺寸较大。通常布置在高速级。链传动：承载能力大，效率高，压轴力小，但有较大冲击。通常布置在低速级。锥齿轮传动：尺寸大时加工困难。通常布置在次高速级。蜗杆传动：高速时效率较高，传动比大。通常布置在次高速级。但是在考虑到整体尺寸要求紧凑的时候，不适宜布置在高速级。圆柱斜齿轮传动：通常布置在次高速级.可设计成单级或多级。圆柱直齿轮传动：通常布置在低速级.可设计成单级,两级或多级。,二、齿轮传动的设计准则(designcriteria),主要失效：疲劳点蚀,1、闭式软齿面,总体原则：保证齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度,先按sHsH算出齿轮主要尺寸，再校核sFsF,按接触疲劳强度设计，校核弯曲疲劳强度,主要失效：轮齿折断,2、闭式硬齿面,按弯曲疲劳强度设计，校核接触疲劳强度,先按sFsF算出齿轮的主要尺寸，再校核sHsH,主要失效：齿面磨损、轮齿折断,3、开式齿轮,按弯曲疲劳强度设计，不需校核接触疲劳强度，把模数增大10%左右考虑磨损的影响,重点与难点1、载荷系数中各系数（KA、KV、K、K）的意义、影响因素。2、齿轮传动的受力分析，主要是斜齿轮各分力的方向判定和大小计算、锥齿轮受力方向判定；双级齿轮传动的受力分析。3、强度公式中主要系数（Z、Z、YFa、YSa、Y、Y）的意义及对齿轮强度的影响；基本参数（z1、d、）的选择。4、强度公式的应用（齿轮传动强度的分析与比较、传动尺寸的设计与圆整）。,第6章齿轮传动,对接触强度计算的说明：,1、相啮合齿轮接触应力相等（H1=H2）,如H1H2，H小的齿轮接触强度；,低,设计时应代入小的求。,当d1=mz1不变时，不同的m、z1组合对接触强度影响不大。,减小,提高,m增大，减小，弯曲强度提高。,对齿根弯曲疲劳强度计算的说明：,2、相啮合齿轮,如则;,m,值大的齿轮弯曲强度高；,设计时应代入小的求m。,例：一对标准直齿圆柱齿轮传动，参数见表，试分析哪个齿轮接触强度高；哪个齿轮弯曲强度高。,相啮合齿轮接触应力相等，所以大的接触强度高，既齿轮1接触强度高。,相啮合齿轮值不相等，值大的弯曲强度高,所以齿轮2弯曲强度高。,闭式软齿面齿轮，在保证弯曲强度的条件下，采用较多的齿数，即较小的模数。一般工业用齿轮z1=2040。对速度和噪声有严格要求的齿轮传动，建议取zl25。闭式硬齿面齿轮、开式齿轮和铸铁齿轮，因齿根弯曲强度是薄弱环节，应取较少齿数以保证齿轮具较大的模数，以提高轮齿抗弯能力。一般取zl=1725。为避免出现轮齿根切现象，对标准直齿圆柱齿轮，应取zl17。,齿轮的齿数如何选择？,已知二级斜齿轮传动，1轮主动，转向和旋向如图，试：1、为使轴轴向力小，合理确定各齿轮旋向；2、画出各齿轮受力方向。,3、计算：,作业616,已知直齿锥齿轮斜齿圆柱齿轮传动，输出轴转向如图，试：1、画出各齿轮受力方向；2、为使轴轴向力小，合理确定齿轮3、4的旋向。,617,题710,第7章蜗杆传动,基本要求1、了解蜗杆传动的特点及应用。2、掌握圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择，了解蜗杆传动变位的特点。3、了解蜗杆传动的失效形式、设计准则和蜗轮常用材料。4、掌握蜗杆传动的受力分析。5、掌握蜗杆传动的效率计算和热平衡的概念，了解热平衡计算方法和提高散热能力的措施。,二、正确啮合条件：,（旋向一致）,=,为减少蜗轮滚刀数目，规定d1为标准值。,自锁条件：,z2=iz1，过多，d2大，使蜗杆跨度大，刚度低，一般z280。,四、蜗杆头数、传动比、蜗轮齿数,五、如热平衡条件不满足时，可采取以下措施：,1、增大散热面积，加散热片；,2、蜗杆轴端加装风扇；,4、加冷却水管。,3、油池内安装蛇形冷却水管,第7章蜗杆传动,重点1、蜗杆传动的运动特点（vs大）及对失效形式、蜗轮材料和传动效率与热平衡的影响。2、蜗杆传动的受力分析（力的方向）。3、蜗杆传动的主要参数（z1、z2、d1、i）的选择；提高蜗杆传动效率和散热能力的措施。,第8章轴,基本要求1、了解轴的功用、分类和常用材料。2、掌握轴的结构设计的基本要求和方法，设计轴的结构。3、掌握轴的扭转强度和弯扭合成强度计算方法。4、了解轴的刚度计算和振动稳定性概念。,重点与难点轴的结构设计，提高轴的强度常用的措施。,第9章滚动轴承,基本要求1、了解滚动轴承的结构。2、掌握滚动轴承的主要类型、特点及选择；滚动轴承的代号。3、掌握滚动轴承的失效形式、计算方法；滚动轴承的基本额定寿命、基本额定动载荷的定义、额定寿命计算。4、掌握滚动轴承部件的组合设计（支承方式的选择与结构设计、安装和调整、润滑和密封等）,重点1、滚动轴承主要类型（调心轴承、3类、6类、7类、N类）的选择与应用。2、角接触球轴承和圆锥滚子轴承额定寿命计算。3、滚动轴承部件的组合设计。难点1、角接触球轴承、圆锥滚子轴承轴向力及当量动载荷的计算。2、滚动轴承部件的组合设计（轴系结构设计）。,第9章滚动轴承,滚动轴承轴向力计算、当量动载荷计算、寿命计算,3、求P,4、求,1、求,2、求,求P,求,第10章滑动轴承,基本要求1、了解滑动轴承的类型、结构、特点及轴瓦材料与结构。2、了解滑动轴承的润滑剂与润滑装置。3、掌握非液体摩擦滑动轴承的失效形式、计算方法。4、掌握液体动压润滑基本方程和油楔承载机理；形成液体动压润滑的必要条件。,重点非液体摩擦滑动轴承的设计。,滑动轴承的失效形式是什么？磨损、胶合。,径向滑动轴承的主要结构形式有哪些？整体式、剖分式。,滑动轴承的常用材料有哪些？常用材料有：1）金属材料，如：轴承合金，铜合金，铝基轴承合金，铸铁等。2）多孔质金属材料（含油轴承）。3）非金属材料，如：工程塑料、尼龙、炭-石墨。,验算轴承压强,避免轴瓦过度磨损；,验算轴承,避免轴瓦胶合；,验算轴承,避免轴瓦局部磨损、胶合。,非液体摩擦向心滑动轴承的设计计算,形成液体动压油膜的必要条件：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。充分条件最小油膜厚度hmin=r(1-)hmin,启动阶段：转速n很低，边界摩擦状态，摩擦系数较大；,提速阶段1：转速n升高，形成一定厚度的油膜，混合摩擦状态，摩擦系数降低；,提速阶段2：转速n继续升高，油膜厚度增加，液体摩擦状态，摩擦系数很小；,提速阶段3：液体内部粘滞阻力增大，摩擦系数略有提高；,滑动轴承工作特性曲