台州学院机械设计期末必考PPT学习教案

1、会计学1 台州学院机械设计期末必考台州学院机械设计期末必考 螺纹连接螺纹连接 螺纹类型 螺纹的基本参数（螺距、导程、线数） 螺旋升角、螺纹的自锁性能 螺纹连接的类型、特点、应用场合 提高螺栓强度的措施（相对刚度） 螺纹连接预紧的目的 螺纹连接的防松（目的或实质、原理、方法措施） 螺纹连接的强度计算 第1页/共32页 螺纹连接强度计算螺纹连接强度计算 fzi FK FFKzifF s s 00 或受力平衡条件： 单个螺栓受力单个螺栓受力 0 F 螺栓组受力螺栓组受力 F d F d d F ca 0 1 2 1 0 3 . 14 4/ 3 . 1 或 （1）普通螺栓组连接）普通螺栓组连接 3 .

2、 11 . 1_ _ _ 可靠性系数，取可靠性系数，取 接合面数目；接合面数目； 接合面间的摩擦系数，接合面间的摩擦系数， s K i f 第2页/共32页 F0 z F F F CC C FFFF mb b 002 d F d d F ca 2 12 1 2 3 . 14 4/ 3 . 1 或 0 01 mb m CC C FFF 对于有紧密性要求的连接，对于有紧密性要求的连接，FF8 .15 .1 1 第3页/共32页 1、设螺栓刚度Cb为被连接件刚度Cm的1/3，螺栓的预紧力F0为 60kN，轴向工作载荷在40kN至10kN之间变化。 （1）计算螺栓所受载荷的最大值与最小值。 （2）当轴

3、向工作载荷为多大时，被连接件间出现间隙。 2max0max 1 604070 4 b bm C FFFKN CC 2min0min 1 601062.5 4 b bm C FFFKN CC 01 3 (1) 4 b bm C FFFF CC 0 4 80 3 FFKN 当被接件间出现间隙时，残余预紧力F1=0，则有： （1 ） （2 ） 第4页/共32页 2、图示为一压力容器盖螺栓组连接，已知容器内径D=250mm ，内装有一定压强的气体，沿凸缘圆周均匀分布12个M16（ d1=13.835mm）普通螺栓，螺栓材料的许用拉应力=80MPa ，螺栓的相对刚度为0.5，按紧密性要求残余预紧力F1为

4、螺栓轴 向工作载荷F的1.8倍。试计算该螺栓组连接允许的容器内气体 的最大压强pmax=？此时螺栓所需的预紧力F0=？ 第5页/共32页 3、如图所示，一牵引钩用2个M10（d1=8.376mm）的 普通螺栓固定于机体上，已知接合面间摩擦系数f=0.15 ，可靠性系数Ks=1.2，螺栓材料强度级别为6.6级，安 全系数S=3，试计算该螺栓组连接允许的最大牵引力 Rmax。 第6页/共32页 4 3 . 1 2 1 0 d F ca 360 120 3 s MPa S 22 1 0 8.376120 5083.7 4 1.34 1.3 d FN 0S fF ziK R 0 0.15 5083.7

5、2 1 1270.9 1.2 S fF zi RN K 螺栓的拉伸强度条件为 式中，螺栓的许用拉应力 接合面不滑移的条件为 由图可见，接合面数i=1 第7页/共32页 键连接键连接 类型、特点、作用 工作原理（工作面） 键连接的主要作用 强度、失效形式 平键的类型、应用场合 普通平键的尺寸的选择依据 多个键的布置（平键、切向键、楔键） 键连接设计的内容、一般顺序 花键的分类（按齿形） 花键的定心方式 销的主要用途 销的分类（按形状） 第8页/共32页 带传动带传动 特点、适用场合 类型、工作原理 V带传动和平带传动的区别 受力分析、应力类型、最大应力 有效拉力、影响有效拉力的因素（初拉力、包角

6、、 摩擦系数） 提高带传动的传递功率的措施 带传动的速度差 弹性滑动（原因、后果）、打滑（原因、部位、后 果），区别 带传动的设计准则 单根V所能传递的功率、功率增量 带传动设计中限制带速、小带轮直径与小带轮包角 带传动中带的根数 带传动的张紧（目的、方法措施） 第9页/共32页 链传动链传动 链传动的特点（与带传动比、与齿轮传动比） 链条的磨损（部位、后果） 链的节数（避免过度链节）、链轮的齿数 链的排数 基本参数（p、z） 多边形效应（传运动的不均匀性、动载荷） 失效形式 链传动的布置 链传动的张紧（目的、方法措施） 第10页/共32页 齿轮传动齿轮传动 失效形式（轮齿折断、疲劳点蚀、齿面

7、磨损、胶合 、塑性变形） 设计准则（开式、闭式、硬齿面、软齿面） 受力分析 载荷系数（使用系数、动载系数、齿间载荷分配系 数、齿向载荷分布系数），因素 许用应力 齿面接触强度、齿根弯曲强度，提高的措施（影响 齿轮弯曲强度和接触强度的主要参数） 齿宽系数、齿形系数 小齿轮与大齿轮齿面硬度 当量齿数 齿轮的结构设计 齿轮传动的润滑方式 齿轮传动、链传动、带传动的布置 第11页/共32页 齿轮传动受力分析齿轮传动受力分析 圆周力：圆周力： 径向力：径向力：和和 指向各自的轮心指向各自的轮心 1r F 2r F 主动轮主动轮上上与转向相反与转向相反 1t F 2t F 与转向相同与转向相同从动轮从动轮

8、上上同直同直 齿轮齿轮 轴向力：轴向力： 左旋齿轮用左手法则左旋齿轮用左手法则 右旋齿轮用右手法则右旋齿轮用右手法则 弯曲四指为转动方向、大指为弯曲四指为转动方向、大指为方向方向 1a F 用用左右手法左右手法则判定：则判定： 1a F主动轮主动轮上上 主、从动轮主、从动轮 上各对应力大小上各对应力大小 相等、方向相反相等、方向相反 主动 Fa1Fa1 Fa2Fa2 从动轮从动轮的的Fa2与与从动轮从动轮的的Fa1反反 向向 （1）斜齿圆柱齿轮传动受力分析）斜齿圆柱齿轮传动受力分析 第12页/共32页 n n1 1n n1 1 例：圆柱齿轮的受力分析例：圆柱齿轮的受力分析 1 1 2 2 n3

9、 3 3 4 4 n n2 2 n n1 1 F Fr1 r1 F Fr2 r2 F Ft1 t1 F Ft2 t2F Fa2 a2 F Fa1 a1 F Fr1 r1 F Fr2 r2 F Fa1 a1 F Fa2 a2 F Ft2 t2 F Ft1 t1 齿轮齿轮1 1、2 2 ： 齿轮齿轮3 3 ： Ft4 Fr3 Fa3 齿轮齿轮4 4 ： Ft3 Fr4 Fa4 第13页/共32页 F 方向方向径向力：径向力：指向圆心；指向圆心； 轴向力：轴向力：指向大端。指向大端。 圆周力：圆周力： 主动轮上主动轮上与转向相反与转向相反 1t F 2t F与转向相同与转向相同从动轮上从动轮上 （2

10、）圆锥齿轮传动受力分析）圆锥齿轮传动受力分析 第14页/共32页 例：判断力的方向 2 1 n1 F Fr1 r1 Fa1 Ft1 Ft2 Fa2 F Fr2 r2 n2 第15页/共32页 蜗杆传动蜗杆传动 蜗杆的自锁性 蜗杆直径系数q 受力分析 蜗轮、蜗杆的螺旋角方向 蜗杆传动的主要失效形式、失效部位 蜗轮材料 提高蜗杆传动效率的主要措施 热平衡问题（油温的限制、改善的方法措施） 闭式蜗杆传动的功率损耗 第16页/共32页 切向力切向力 主动轮：主动轮：与啮合点线速度 方向相反 从动轮：从动轮：与啮合点线速度 方向相同 径向力：径向力：啮合点指向轴线 轴向力：轴向力： 轴向指向工作齿 廓侧

11、 轴向力轴向力亦可视亦可视主动轮主动轮的螺旋线旋向采用左手或右手定则：的螺旋线旋向采用左手或右手定则： 左旋齿轮用左手法则 右旋齿轮用右手法则 弯曲四指为转动方向、大指为 方向 1a F 蜗杆传动受力分析蜗杆传动受力分析 第17页/共32页 注意：注意： 一对啮合的蜗杆蜗轮的旋向相同一对啮合的蜗杆蜗轮的旋向相同 例：力的方向判断例：力的方向判断 Fa1 Ft2 Fr2 Fr1 Ft1 Fa2 第18页/共32页 图示为蜗杆、齿轮传动装置。右旋蜗杆I为主动件，为使轴 、上传动件的轴向力能相抵消，试确定： （1）一对斜齿轮3、4轮齿的旋向； （2）用图表示各轴上传动件的受力（用各分力表示）情况 。

12、 第19页/共32页 Fr5 Ft1 Fr6 Fa6 Ft2 x Fa1 n2 n3 n1 Fa2 Fa3 Fa4 Ft3 x Ft4 Fa5 Ft5x Ft6 Fr1 Fr2 Fr3 Fr4 第20页/共32页 轴承轴承 滑动轴承、滚动轴承的特点、应用场合 滚动轴承的组成 滚动轴承的代号（类型、内径） 滚动轴承的类型（承载、接触角） 滚动轴承的失效形式 滚动轴承的基本额定寿命 当量动载荷 滚动轴承的公差配合 滚动轴承预紧的目的 滚动轴承密封的作用、密封方法 第21页/共32页 ）标明各个轴向力（内、外的方向）。）标明各个轴向力（内、外的方向）。 ）根据合力，判断轴承）根据合力，判断轴承“放松

13、端放松端”和和“压紧端压紧端” 。 ）放松端轴承的轴向力）放松端轴承的轴向力F Fa a= =它自身的附加轴向力； 压紧端轴承的轴向力压紧端轴承的轴向力F Fa a= =除去它自身的附加轴向力外， 其余轴向力的矢量合力。 ）（ arp YFXFfPe F F r a YX, CLh, 4 4） hL P Cf n L h t h 6 60 10 NL n f P C h t 1 6 10 60 滚动轴承计算滚动轴承计算 第22页/共32页 FeaFd1 Fd 2 22 2112111 da eadddeadda FF FFFFFFFWF 112 WFFF dead 121dead FFFW 1

14、 12dead FFF 时时 V W 1 V W2 压压 紧紧 放松放松 放松放松压紧压紧 12dead FFF 122dead FWFF eadd FFFW 212 eadddeadda da FFFFFFFWF FF 1221222 11 2 12dead FFF时时 3 12dead FFF时 1. “放松放松”轴承的轴向力等于其派生轴向力；轴承的轴向力等于其派生轴向力； 2. “压紧压紧”轴承的轴向力等于外部轴向力的代数和。轴承的轴向力等于外部轴向力的代数和。 结论结论 讨论讨论 第23页/共32页 1、图示轴上装有一对角接触球轴承，已知轴承的基本 额定动载荷C=33400N，轴的转速

15、n=288r/min，轴上作用 的轴向力为FA=2000N，轴上作用的径向力分别为 F1=2000N，F2=2000N，常温工作，动载荷系数fp=1.1。 试求危险轴承的寿命是多少小时？（已知：e=0.68， Fd=0.68Fr；Fa/Fre时，X=1，Y=0；Fa/Fre时，X=0.41 ，Y=0.87；=3） 第24页/共32页 （1）计算轴承上的径向载荷 1212rr FFFF 122 15020050 r FFF Fr1Fr2 1 5000 r FN 2 1000 r FN （2）计算派生轴向力 11 0.680.68 50003400 dr FFN 22 0.680.68 10006

16、80 dr FFN Fd1Fd2 （3）计算轴承上的轴向载荷 12 340020005400 dAd FFNF 轴承2压紧 11 3400 ad FFN 21 5400 adA FFFN 第25页/共32页 （4）计算当量动载荷 对轴承1 1 1 3400 0.68 5000 a r F e F 对轴承2 2 2 5400 5.4 1000 a r F e F X=1，Y=0 X=0.41，Y=0.87 11 1.11.1 50005500 r PFN 222 1.11.10.41 10000.87 54005618.8 ra PXFYFN 21 PP故轴承2为危险轴承 （5）计算危险轴承寿命

17、 3 66 101033400 12155.28 6060 2885618.8 t h f C Lh nP 第26页/共32页 轴轴 轴的类型（按承载分） 轴直径初步确定的方法 轴的设计计算准则 轴设计的工艺性 轴的结构设计 第27页/共32页 轴系结构轴系结构 轴的结构改错问题通常从以下几个方面考虑轴的结构改错问题通常从以下几个方面考虑: : 1.1.轴与轴上零件是否用键作周向固定轴与轴上零件是否用键作周向固定, ,若轴上有多个零件时，若轴上有多个零件时， 其键槽是否在同一母线。其键槽是否在同一母线。 2.2.轮毂长度是否略大于安装轴段的长度。轮毂长度是否略大于安装轴段的长度。 3.3.轴上

18、零件的两端轴上定位如何？轴上零件的两端轴上定位如何？ 4.4.轴承的类型选择和组合是否合理？特别是采用角接触球轴轴承的类型选择和组合是否合理？特别是采用角接触球轴 承或圆锥滚子轴承时，应检查是否为成对使用，其内外圈承或圆锥滚子轴承时，应检查是否为成对使用，其内外圈 传力点处是否设置有传力件。传力点处是否设置有传力件。 5.5.轴承的内、外圈厚度是否高出与之相接触的定位轴肩或定轴承的内、外圈厚度是否高出与之相接触的定位轴肩或定 位套筒的高度。位套筒的高度。 6.6.轴承端盖处有无密封及间隙。轴承端盖处有无密封及间隙。 7.7.整个轴系相对于箱体轴向位置是否可调整个轴系相对于箱体轴向位置是否可调? ? 第28页/共32页 试指出图示斜齿圆柱齿轮轴系中的错误结试指出图示斜齿圆柱齿轮轴系中的错误结 构，并画出正确的结构图。构，并画出正确的结构图。 例题：例题： 第29页/共32页 两轴承应当正装；两轴承应当正装；正装省空间，有利于机