机械设计总复习

抓住重点，熟练掌握！1、机械零件的等寿命疲劳曲线及r=c时零件的疲劳强度计算；2、螺栓组的受力分析及螺栓的静强度、疲劳强度计算；3、带传动的工作能力分析、齿轮传动的强度分析；4、斜齿轮、锥齿轮及蜗杆蜗轮的受力分析；5、角接触轴承的轴向力计算及滚动轴承的寿命计算；6、动压润滑的形成条件及滑动轴承的承载能力分析；7、轴系结构分析及结构改错等。全面复习，加深理解！1、全面、认真复习教材，加深理解概念、知识点(重点、难点)；2、认真复习、理解听课笔记（电子教案）；3、全面、认真理解、动手做作业集上作业及教材上作业,4、积极答疑（地点：机械原理及设计教研室：2209）5、准备考试（带考试证件、绘图工具、计算器等）,6、考试题类型：1）概念题：判断题、填空题、选择题；2）分析题、简答题；3）计算题；4）结构改错（作图）题。,机械设计不考试内容,1.2-11机械现代设计方法简介2.3-2中：（一）中：2.m=C3.min=C疲劳强度计算式；（二）单向不稳定变应力时的疲劳强度计算3.3-3机械零件的抗断裂强度4.3-5机械零件可靠性设计简介5.4-4中：（二）弹性流体动力润滑6.5-9螺旋传动,7.6-3无键连接8.第七章9.10-1210.11-2中蜗杆传动的变位11.11-412.12-813.13-714.14-314-515.第十六章第十八章,第一章绪论,1.1了解本课程的内容、性质与任务；1.2了解本课程的特点和机械设计的思维和方法特点。,第二章机械设计总论,2.1了解机器的组成（原动部分+传动部分+执行部分+控制部分），如以汽车为例进行分析；2.2了解设计机器的一般程序；2.3了解设计机器应满足的基本要求；2.4理解机械零件的主要失效形式：1.整体断裂，2.过大的残余变形，3.零件的表面破坏，4.破坏工作条件或功能参数降低到许用值以下时的失效:如皮带打滑、螺母松动、齿轮或滚动轴承初始点蚀等，失效并不一定指零件的完全破坏，,2.5了解通用零件（螺栓、齿轮、轴等）、专用零件和部件；2.6了解设计零件应满足的基本要求；2.7机械零件的设计准则：为防止各种失效而制定的设计零件时所依据的基本原则。如：1.强度准则；2.刚度准则；3.寿命准则；4.振动稳定性准则；5.可靠性准则等。2.8了解机械零件的设计方法及设计步骤；2.9理解机械零件的常用材料及选择原则；2.10了解机械零件的标准化及其意义：零件的标准化、产品的系列化、零部件通用化。,第二章机械设计总论,第三章机械零件的强度,3.1载荷及应力1.名义载荷/应力静载荷/应力计算载荷/应力变载荷/应力静载荷如何产生变应力？载荷系数K与那些应因素有关？,2.变应力：稳定循环变应力：（m、a、T均为常数）几种典型的应力变化规律：对称循环:r=-1；脉动循环:r=0；非对称循环:-1r+1举例，,3.应力参数max、min、m、a、r的含义及其关系,3.2疲劳断裂的特征及疲劳断口形状分析,有限寿命疲劳极限rN、无限寿命疲劳极限rD=r,1.疲劳极限rN：,2.N0:人为规定的试验次数，称为循环基数，一般对于钢N0=106107此时的疲劳极限为r,3.KN称为寿命系数，,N1NN0(N0ND)，无限寿命区，取N=N0，KN1，lim=rNrr,循环特性r不同时，材料的疲劳极限不同，疲劳曲线也不同，r，rN;r=-1时,材料的疲劳极限最低。,ND随材料固有性质不同通过试验确定的一个常数，一般各种材料的ND=10625107,4.疲劳断裂具有以下特征：,1)疲劳断裂的最大应力远比静应力下材料的强度极限低，甚至比屈服极限低;,2)疲劳断口均是无明显塑性变形的脆性突然断裂;,3)疲劳断裂是微观损伤积累到一定程度的结果。,疲劳断口的独特性：两个区,疲劳区（光滑区）,脆断区（粗糙区）,ADGC（ADGC）曲线上任一点的横纵坐标之和均近似代表某一种r下材料（零件）的疲劳极限，所以从A（A）至C点的横纵坐标之和代表r=-1+1的疲劳极限。,对称循环点A、A，r=-1,脉动循环点D、D，r=0,屈服极限点C，r=+1,3.3等寿命疲劳曲线（极限应力线图）,过C点45线,已知条件：-1、0、s、()、K要求会做出材料和零件的极限应力图,A直线的方程为：,AG方程：,2.材料(光滑小试件)与实际零件的区别？综合影响系数K与那些因素有关？,1.绘制极限应力线图,3.4单向稳定变应力时的疲劳强度计算,1、r=C,图解法,最大应力的安全系数Sca,应力幅的安全系数Sa,平均应力的安全系数Sm,疲劳安全系数,解析法,AD方程：,OM方程：,联立解得：,屈服安全系数,图解法,解析法,3.4单向稳定变应力时的疲劳强度计算,在图示某零件的许用极限应力图中，AES为疲劳极限曲线，M为零件的工作应力点，下列三种情况下的极限应力点分别为：a)应力循环特性r=常数时点；b)平均应力m=常数时_点；c)最小应力min=常数时点；d)r=常数时为疲劳安全区。,M3,M1,M2,OEA,3.4单向稳定变应力时的疲劳强度计算,3.5双向稳定变应力时的疲劳强度计算,利用单向应力的实验数据-1、-1可求出双向应力状态下的安全系数Sca,3.6提高机械零件疲劳强度的措施,尽可能降低零件上的应力集中的影响，是提高零件疲劳强度的首要措施。,在不可避免地要产生较大应力集中的结构处，可采用减载槽来降低应力集中的作用。,在综合考虑零件的性能要求和经济性后，采用具有高疲劳强度的材料，并配以适当的热处理和各种表面强化处理。,适当提高零件的表面质量，特别是提高有应力集中部位的表面加工质量，必要时表面作适当的防护处理。,尽可能地减少或消除零件表面可能发生的初始裂纹的尺寸，对于延长零件的疲劳寿命有着比提高材料性能更为显著的作用。,3.7机械零件的接触强度,赫兹（Hertz）应力公式,各参数的含义及对接触强度的影响,第四章摩擦、磨损与润滑概述,4.1了解各种摩擦状态及其区别,干摩擦；2.边界摩擦；3.流体摩擦；4.混合摩擦,4.2了解磨损的几个阶段?各种磨损状态、特点及发生场合？,2.磨粒磨损:开始齿轮、生产中的犁铧、球磨机衬板与磨球，破碎式滚筒的磨损,3.疲劳磨损(也称点蚀):闭式齿轮和滚动轴承发生的疲劳点蚀,4.粘附磨损(也称胶合):蜗杆蜗轮、高速重载齿轮发生的冷热胶合和滑动轴承烧瓦,5.腐蚀磨损:氧化磨损（生锈）是最常见的腐蚀磨损之一。,4.3润滑油及其性能1.润滑油粘度的物理意义？2.我国润滑油的牌号如何规定？3.温度与粘度的关系？压力与粘度的关系？4.牛顿流体及粘性定律?5.什么叫油性？什么叫极压性？,四、流体润滑的的种类及流体动力润滑的承载机理,1.磨损曲线：磨合阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段,第五章螺纹连接,5.1螺纹连接的基本类型及其应用,1.普通螺栓连接（受拉螺栓连接）与铰制孔螺栓连接（受剪螺栓连接）在结构上受力上的区别；2.了解各种标准螺纹连接件,5.2螺纹连接的预紧与防松,1.预紧的目的？预紧力的确定原则和控制方法？,2.防松的原理和方法,5.3螺纹连接的强度计算,1.松螺栓连接强度计算,2.紧螺栓连接强度计算,仅受预紧力的紧螺栓连接(靠摩擦力承受横向载荷）,或,受轴向载荷的紧螺栓连接,这时螺栓的总拉力为：,3承受工作剪力的紧螺栓连接,螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为：,螺栓杆的剪切强度条件为：,式中：F每个螺栓所受的工作剪力，单位为N；d0螺栓剪切面的直径（可取螺栓孔直径），单位为mm；Lmin螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度，单位为mm；设计应使Lmin1.25d0p螺栓或孔壁材料的许用挤压应力，单位为MPa，取两者中小值；螺栓材料的许用切应力，单位为MPa；i螺栓杆受剪切面的数目。,5.3螺栓组连接的受力分析,1受横向载荷的螺栓组连接,2受旋转力矩T的螺栓组连接,（1）普通螺栓（受拉螺栓图a)）,(2)铰制孔用螺栓(受剪螺栓图b)）,3受轴向载荷的螺栓组连接,F2=F1+F,4受倾覆力矩（翻转力矩）M的螺栓组连接,Li-第i个螺栓的中心到翻转轴线(点到线)的距离。,Lmax-受力最大螺栓的中心到翻转轴线(点到线)的距离。,螺栓不拉断的强度条件：,-不压溃的条件,-不离缝的条件,5.4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a,减小Cb，增大Cm，适当增大预紧力F0均可减小总拉力F2的变化范围，减小应力幅。,降低螺栓刚度Cb,1）采用柔性结构的螺栓；,2）适当增加螺栓长度；,3）在螺母下安装弹性元件,提高被联件刚度Cm,1）不宜采用刚度小的垫片,2）增加被连件的厚度,2.降低螺栓刚度Cb、提高被联件刚度Cm、适当增大预紧力F0力变形图,6.1键、花键连接的类型、特点、工作面应用场合?1.如何选择平键的尺寸bxhxL？2.渐开线花键与渐开线齿轮的区别？3.各种键的布置形式？4.普通平键和导向键、滑键的区别？5.平键和楔键的区别？6.2平键连接的强度条件;1.普通平键和导向键、滑键计算上有何区别？2.如何校核花键连接的强度;6.3.花键连接的优点;各适应什么工况;?矩形及渐开线花键的定心方式;6.4销连接有那几种?作用是什么?,第六章,第八章带传动,8.1带传动、链传动、齿轮传动和蜗杆传动的特点及应用,8.2四种传动的失效形式和设计准则,8.3带传动设计中的问题,1提高与降低带速的方法,2增大包角的措施,3为什么对限制？,4如何满足1v3v4；载荷F4F3F2F1，平板之间充满润滑油其粘度1=2=3=4。试分析,1.哪种情况可以形成动压油膜？2.哪种情况的油膜厚度最大？哪种情况的油膜压力最大？3.在图C)中若降低v3，其他条件不变，则油膜压力和油膜厚度将发生什么变化？4.在图C)中若减小F3，其他条件不变，则油膜压力和油膜厚度将发生什么变化？,C、D两种情况：符合形成动压油膜的必要条件,C种情况油膜厚度最大：v3v4,D种情况油膜压力最大:F4F3,若降低v3，其他条件不变，油膜厚度减小，则油膜压力增大，hminCPF,若降低F3，其他条件不变，油膜厚度增大，则油膜压力降低，hminCPF,解：(1)两表面间必须形成收敛的楔形空间；(2)相对运动必须使油从大端流进小端流出；(3)两相对运动表面间必须充满具有一定粘度的润滑油。,08级B卷(考试卷),四、形成液体动压润滑的必要条件是什么？并根据此条件判定下列各情况中两平板间能否建立压力油膜。（6分）,2分,A满足形成液体动压润滑的必要条件，能建立压力油膜；1分B不满足形成液体动压润滑的必要条件(2)，不能建立压力油膜；1分C没有相对运动，不能建立压油膜；1分D不满足形成液体动压润滑的必要条件(1),不能建立压力油膜。1分,13.7.滚动轴承装置的设计1.滚动轴承的固定形式?配合原则？预紧目的？游戏的调整？2.密封形式？润滑方式？装拆？,13.1.滚动轴承优缺点;,13.2.常用滚动轴承的特点、代号,有哪几类?如何选取?1.游隙、接触角、载荷角、偏位角、极限转速、载荷作用中心。2.主要类型有：6、7、3、N、5、1,13.3.轴承代号的各段表示什么意思?,13.4.滚动轴承的受力及应力特点？失效形式有哪几类?与之对应的计算准则?,13.5.什么叫滚动轴承的寿命?基本额定寿命？基本额定动载荷C、当量动载荷P、基本额定静载荷C0、当量静载荷Po以及寿命和静强度怎么计算?,13.6.角接触轴承的轴向力如何计算?,第十三章滚动轴承,14.1联轴器和离合器的功用、区别、