机械设计总结

1、机械设计课程要点总结一、机械设计中的强度问题1、几种稳定循环变应力1）变应力参数最大压力最小应力maxmin应力幅max min a max 2 min平均应力max min应力比（循环特性）minmax2）对称循环变应力：minmax 、 a max3）脉动循环变应力：min0 、 a max 、2max 、 024）静应力2、变应力下的强度条件（ 1）不同循环次数 N 时的疲劳极限当 N N0时Nm N0K N0NN N当 N N0 时N（ 2）同一循环次数，不同应力比（循环特性）时的疲劳极限已知材料的机械性能 1、 0 （ ）、 s，可作出（材料的极限 应力） 的简图 （ K ）零件的极

2、限应力图应力比： C 时平均应力： m C 时 最小应力： min C 时 例：二、机械传动A、带传动1、带传动的工作情况分析受力分析： F1 F2 2 F0F1 F2 FeF1F2eF1 F0efve fv 1F 2 F0Fec 2 Fece1fv1Ffl i mFec2F0e fv1e fv1应力分析：拉应力 弯曲应力离心拉应力min2maxc 1 b1运动分析：2、带传动的失效形式及设计准则：3、带传动的设计：4、张紧装置：定期张紧装置自动张紧装置 张紧轮的布置 例： P164习题 8-1、8-2B、齿轮传动1、齿轮传动的失效形式：轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨料磨损、齿面塑性变形

3、2、设计准则3、齿轮材料及热处理 对齿轮材料性能的基本要求：为齿面要硬、齿芯要韧 锻钢、铸钢、铸铁、非金属4、直齿圆柱齿轮传动（ 1）受力分析：力的大小力的方向（2）计算载荷： K K AKVK K（3）齿轮强度条件： 齿面接触疲劳强度条件、齿根弯曲疲劳强度条件（4）讨论：1）接触应力与接触强度2）弯曲应力与弯曲强度3）齿形系数z YF4）提高齿轮接触疲劳强度的措施： 几何参数 d、b、材料 H5）提高齿根弯曲疲劳强度的措施： 几何参数 m、b、材料 F5、斜齿圆柱齿轮传动（ 1）斜齿轮强度计算的特点：当量齿轮计算特点力的大小 力的方向斜齿轮承载能力大于直齿轮斜齿轮尺寸小于直齿轮（2）受力分析

4、：力的分解（3）斜齿轮的强度条件 尺寸相同时： 外载和材料相同时：6、直齿圆锥齿轮传动（1）直齿圆锥齿轮强度计算的特点：当量齿轮计算特点（ 2）受力分析： 力的大小 主、从动轮上力的关系 力的方向7、齿轮设计中有关参数的选择原则（1）材料与热处理方式（2）精度等级（3）齿数（ 4）齿宽系数（5）模数（6）分度圆螺旋角例： P236习题 10-1、10-7 8、蜗杆传动蜗杆传动的类型及其特点：主要参数蜗杆传动的失效形式和设计准则材料及热处理普通圆柱蜗杆传动蜗杆传动的效率和热平衡计算例： P269习题 11-1三、轴系零、部件1、滑动轴承1）不完全液体润滑滑动轴承的失效形式及计算准则（2）液体动力

5、润滑径向滑动轴承的基本理论1）压力油膜形成的原理2）流体动力润滑的基本方程一维雷诺方程 dp 6 v h 3h0 dxh3讨论一：形成流体动力润滑（形成动压油膜）的必要条件：由 dp 6 v h 3h0dxh31）两工作表面必须形成收敛的楔形间隙若 h h0 ，则 dp 0dx2）两工作表面必须有一定的相对运动，且 V 方向是从大口到小口3）间隙中必须连续充满具有一定粘度的润滑油无粘度各油层无速度两板间油无流动不能形成油膜压力讨论二：径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程3）承载能力计算公式2 vB2CP 的应用1）当轴承结构（ d,B,v）确定时B由 dCP ，则可计算承受多大的径向载荷 F22

6、）判断是否液体摩擦：计算 CP 2 vB FB由 d， 则 可 计 算 承 受 径 向 外 载荷 F 时 ， 要多 大 的CPhmin r 13）主要参数的选择相对间隙 R r 、宽径比 B 、偏心率 e 、r d R r最小油膜厚度 hmin r 1 h=4S（ Ra1+R a2）4）热平衡计算2、滚动轴承1）滚动轴承的主要类型：向心轴承、推力轴承、向心推力轴承2）滚动轴承的代号：基本代号3）滚动轴承的类型选择 1）载荷的大小、方向和性质2）其它：转速、旋转精度、调心性能、装拆方便、价格（4）滚动轴承的尺寸选择（5）滚动轴承的组合设计1）轴系支承的结构形式：双支点各单向固定一支点双向固定、另

7、一支点游动2）轴承的当量动载荷：考虑实际工况，引入载荷系数f P3）角接触球轴承和圆锥滚子轴承轴向载荷 Fa 的计算两端游动支承2）轴系支承设计的两个特殊问题6）滚动轴承的疲劳寿命计算1）寿命计算公式4）轴承寿命计算步骤例： P338例 13-1、13-53、轴（1）轴的类型（2）轴的强度计算1）按扭转强度计算（初估轴径）d A03 P0n2）按弯扭合成强度计算（一般轴）将 T 产 生 的 扭 剪 应 力 转 化 为 对 称 循 环 变 化 来 考 虑Mca M 2 T 2cacaScaSS3）按安全系数校核计算（重要轴）S K a 1 m Sam考虑应力集中、 绝对尺寸、 表面质量及强化措施

8、对轴疲劳强度的影响3）轴系结构设计例： P379习题 15-4、15-6四、机械连接1、螺纹连接（1）螺纹副的受力1）螺纹副的效率：tantan v三角形螺纹效率低、 用于连接， 矩形、梯形、锯齿形螺纹用于传动2）螺纹的自锁条件：v三角形螺纹 v 最大，自锁性好，用于连接细牙螺纹螺距 p 小，升角 小，易满足自锁条件 （2）螺纹连接的基本类型螺栓连接 双头螺柱连接 螺钉连接 紧定螺钉连接（3）单个螺栓连接的强度计算 1）松螺栓连接：F2d12 4 2）受横向载荷的紧螺栓连接：普通螺栓连接： F0 K sFca 1.32F00fca d12 4铰制孔用螺栓连接螺栓杆受剪：F2d 02 43）受轴向载荷的紧螺栓连接： 螺栓和被连接件的受力与变形杆与壁受挤压： p F pd0h螺栓所受总拉力 F2 =工作拉力 F +剩余预紧力 F1总拉力 F2 F0Cb F 剩余预紧力 F1 F0 Cm F2 0 Cb Cm1 0 Cb Cm减小总拉力变化幅度若工作拉力变化： 0 F ；则总拉力变化： F0 F0Cb FCb Cm减小 Cb ；增大 Cm强度条件： ca 1.32F2d1 4保证连接的紧密性：剩余预紧力 F1 0（4）螺栓组连接设计受力分析：例：