机械基础与选型复习PPT

1、 复 习 第1章工程力学基础确定研究对象确定研究对象 1、受力分析与受力图、受力分析与受力图取分离体取分离体画已知力画已知力画约束力画约束力F1F2GN 一、一、 物体的受力分析及平衡条件物体的受力分析及平衡条件 常见的约束：常见的约束：a、柔性约束柔性约束 （柔索）（柔索）特点：特点：只受拉，不受压，不能抗拒弯曲，限只受拉，不受压，不能抗拒弯曲，限制物体沿柔性体伸长的方向运动。制物体沿柔性体伸长的方向运动。 一、一、 物体的受力分析及平衡条件物体的受力分析及平衡条件b、光滑面约束、光滑面约束 常见的约束：常见的约束：忽略摩擦，理想光滑。忽略摩擦，理想光滑。 常见的约束：常见的约束：c 、铰链

2、约束（光滑圆柱铰链）、铰链约束（光滑圆柱铰链） 铰链铰链 常见的约束：常见的约束： Nxc 、铰链约束（光滑圆柱铰链）、铰链约束（光滑圆柱铰链） NNxNy 常见的约束：常见的约束：NyNx 常见的约束：常见的约束：N的实际方向也可以向下的实际方向也可以向下 常见的约束：常见的约束：NxNyNx 常见的约束：常见的约束：d、固定端约束、固定端约束 常见的约束：常见的约束：e、二力体约束、二力体约束 常见的约束：常见的约束：二力体二力体：只受两个力的作用而保持平衡的刚体：只受两个力的作用而保持平衡的刚体二力体对被约束物的约束力：二力体对被约束物的约束力：作用线与二力体受两作用线与二力体受两力作用

3、点的连线重合力作用点的连线重合，指向视二力体所受力的性质，指向视二力体所受力的性质而定，而定，拉杆的约束力是拉力拉杆的约束力是拉力，压杆的约束力是压力压杆的约束力是压力。 A B NAx NAy FB 受力分析的关键受力分析的关键分析约束力分析约束力注意注意： 区分内力与外力，内力不画在受力图上；区分内力与外力，内力不画在受力图上； 作用力与反作用力的方向相反。作用力与反作用力的方向相反。不要漏画力，不要多画力不要漏画力，不要多画力 一、一、 物体的受力分析及平衡条件物体的受力分析及平衡条件例例 画出下列各构件的受力图画出下列各构件的受力图 二矩式二矩式 三矩式三矩式 一矩式一矩式0AM0AM

4、0CM0 xF0yF0)(FMO0 xF0BM0BM2 2、平面一般力系的平衡方程、平面一般力系的平衡方程 一、一、 物体的受力分析及平衡条件物体的受力分析及平衡条件 用平衡方程解题的主要步骤用平衡方程解题的主要步骤注意注意： 例例解解BCDABRBxRBx横截面上的内力横截面上的内力N N沿杆的沿杆的轴线，称为轴线，称为轴力。轴力。0NP 由平衡方程由平衡方程得：得：NP ( (拉拉) )轴力的符号规定轴力的符号规定: : 拉为正，压为负。拉为正，压为负。求内力的方法求内力的方法-截面法截面法 一截为二，弃一留一；一截为二，弃一留一； 内力代替，平衡求力。内力代替，平衡求力。PPmmmNPm

5、 二、二、 直杆的拉伸和压缩直杆的拉伸和压缩 1、用截面法求轴力、轴力图、用截面法求轴力、轴力图kNNkNNkNN5020304010203020321轴力图轴力图-轴力沿轴线方轴力沿轴线方向变化的图线。向变化的图线。 例例 求截面求截面1-11-1，2-22-2，3-33-3上的轴力，并画轴力图。上的轴力，并画轴力图。 二、二、 直杆的拉伸和压缩直杆的拉伸和压缩 2、拉伸和压缩时材料的力学性能拉伸和压缩时材料的力学性能 低碳钢低碳钢静拉伸实验：静拉伸实验：弹性阶段屈服阶段强(硬)化阶段局部变形阶段低碳钢低碳钢的应力的应力-应变曲线应变曲线 二、二、 直杆的拉伸和压缩直杆的拉伸和压缩 2、拉伸

6、和压缩时材料的力学性能拉伸和压缩时材料的力学性能 力学性能指标：力学性能指标：屈服极限屈服极限( (屈服强度屈服强度) ) s强度极限强度极限( (抗拉强度抗拉强度) ) b （现用（现用RmRm表示）表示） 伸长率伸长率(延伸率延伸率) （现用（现用A表示）表示） 断面收缩率断面收缩率 （现用（现用Z表示）表示） 塑性指标塑性指标强度指标强度指标刚度刚度: 弹性模量弹性模量 E 灰铸铁拉伸实验灰铸铁拉伸实验割线割线b DO 二、二、 直杆的拉伸和压缩直杆的拉伸和压缩 灰铸铁拉伸时的灰铸铁拉伸时的应力应力应变应变关系是一段微弯关系是一段微弯曲线，没有明显的直线曲线，没有明显的直线部分，且在较小

7、的应力部分，且在较小的应力下就被拉断，没有屈服下就被拉断，没有屈服和缩颈现象，拉断前的和缩颈现象，拉断前的应变很小，延伸率也很应变很小，延伸率也很小。灰口铸铁是典型的小。灰口铸铁是典型的脆性材料，强度极限是脆性材料，强度极限是衡量强度的唯一指标。衡量强度的唯一指标。请思考：请思考： 图示三种材图示三种材料的拉伸应力料的拉伸应力应变曲线，试比应变曲线，试比较它们的强度、较它们的强度、刚度和塑性。刚度和塑性。 强度校核 载荷、截面尺寸、材料许用应力全部已知，检查上式是否满足。 截面设计 已知载荷和材料许用应力，根据上式求截面尺寸。 A Nmax / 确定许用载荷 已知截面尺寸、材料许用应力，根据上

8、式求许用载荷。 N A maxmaxNA maxmaxNA 3、拉伸和压缩的强度条件拉伸和压缩的强度条件 二、二、 直杆的拉伸和压缩直杆的拉伸和压缩 三、三、 剪切与挤压剪切与挤压jyjyjyjyAP剪切强度条件剪切强度条件 QA挤压强度条件挤压强度条件A为剪切面面积，为剪切面面积，Ajy为（有效）挤压面面积为（有效）挤压面面积 三、三、 剪切与挤压剪切与挤压PPPPPQ P 2PQ P2P2PPPP2PQ PPPPPQ P 2PQ P2P2PPPP2PQ Q = P1、若挤压接触面是圆柱面，如圆柱形的铆钉、销、若挤压接触面是圆柱面，如圆柱形的铆钉、销钉、螺栓等的联接，则钉、螺栓等的联接，则挤

9、压面（有效挤压面）挤压面（有效挤压面）是是接触面（半个圆柱面）接触面（半个圆柱面）在垂直于总挤压力在垂直于总挤压力Pjy作用作用线的平面上的投影，即过直径的平面。线的平面上的投影，即过直径的平面。Pjy jyjyjyP jyA A jy = dt2、若挤压接触面是平面，如键连接，则、若挤压接触面是平面，如键连接，则挤压面挤压面（有效挤压面）（有效挤压面）就是该就是该接触面接触面。lhbAjybs2hlA jy 用截面法求横截面上的内力扭矩扭矩。得扭矩得扭矩 T = m 扭矩扭矩T 的符号用右手螺旋的符号用右手螺旋法则确定：法则确定：以右手的四指表示以右手的四指表示扭矩的转向，当拇指的指向离扭矩

10、的转向，当拇指的指向离开截面时扭矩为正；当拇指指开截面时扭矩为正；当拇指指向截面时扭矩为负。向截面时扭矩为负。由由 m = 0 ， T m = 0 x x x 四、圆轴的扭转四、圆轴的扭转 1、扭矩和扭矩图扭矩和扭矩图用图线表示各横截面上扭矩沿轴线的用图线表示各横截面上扭矩沿轴线的变化情况，这种图线称为变化情况，这种图线称为。 四、四、 圆轴的扭转圆轴的扭转 2、圆、圆轴轴扭扭转的强度条件转的强度条件等截面圆轴强度条件： maxmaxpTW Wp 抗扭截面模量，实心圆轴抗扭截面模量，实心圆轴316pdW第2章过程设备材料选用 一、一、 材料的性能材料的性能力学性能力学性能:1. 强度强度: 抗

11、拉强度、屈服强度等抗拉强度、屈服强度等2. 塑性：塑性：伸长率伸长率(延伸率延伸率) （现用（现用A表示）表示） 断面收缩率断面收缩率 （现用（现用Z表示）表示）3. 韧性韧性: ak (冲击韧性冲击韧性)4. 硬硬 度度 a. 布氏硬度布氏硬度 HBS HBW b. 洛氏硬度洛氏硬度 HRA HRB HRC c. 维氏硬度维氏硬度 Hv5. 刚度刚度: 弹性模量弹性模量 E 二、二、 常用材料分类与编号常用材料分类与编号1 1、普通碳素、普通碳素结构结构钢钢: :Q235-A Q215-B Q235-A.FQ235-A Q215-B Q235-A.F等等 2 2、优质优质碳素碳素结构结构钢钢

12、: :20 45 20 45 等等 3 3、普通低合金结构普通低合金结构钢钢: :4 4、合金结构合金结构钢钢: :16Mn 15MnV 16Mn 15MnV 等等 35CrMo 40Cr 60Si2Mn 35CrMo 40Cr 60Si2Mn 等等 5 5、不锈钢不锈钢: :2Cr13 1Cr17 0Cr18Ni10Ti 2Cr13 1Cr17 0Cr18Ni10Ti 等等 6 6、专业用钢专业用钢: :16MnR 20g 16MnDR 15MnVHP16MnR 20g 16MnDR 15MnVHP等等 三、三、 钢中杂质元素的影响钢中杂质元素的影响 钢中的杂质主要有钢中的杂质主要有: S、

13、 P 、Mn、Si等等 。S、 P 有害有害Mn、Si 有益有益 四、四、 钢的热处理钢的热处理退火、正火、淬火、回火退火、正火、淬火、回火表面淬火、化学热处理（渗碳、渗氮）表面淬火、化学热处理（渗碳、渗氮）调质调质 = 淬火淬火+高温回火高温回火第4章机械传动 一、一、 带传动带传动1、带传动靠摩擦力传递运动和动力、带传动靠摩擦力传递运动和动力2、弹性滑动与打滑、弹性滑动与打滑3、带传动的失效形式、带传动的失效形式4、带传动的受力分析、带传动的受力分析5、带传动工作时的应力、带传动工作时的应力6、带的型号：、带的型号：Y、Z、A、B、C、D、E最大应力发生在紧最大应力发生在紧边与小带轮接触处

14、边与小带轮接触处带的拉力产生的应力带的拉力产生的应力离心力引起的应力离心力引起的应力带弯曲引起的弯曲应力带弯曲引起的弯曲应力打滑、带的疲劳破坏打滑、带的疲劳破坏型号选择：根据计算功率与小带轮转速型号选择：根据计算功率与小带轮转速紧边拉力紧边拉力 F1 松边拉力松边拉力 F2有效拉力有效拉力 F = F1F2 二、二、 齿轮传动齿轮传动1、正确啮合的条件、正确啮合的条件2、齿轮失效形式、齿轮失效形式3、齿轮几何尺寸计算、齿轮几何尺寸计算模数相等、压力角相等模数相等、压力角相等轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性变形齿面磨损、齿面塑性变形第3章压力容器设计

15、基础 一、压力容器的基本结构一、压力容器的基本结构基本承压部件基本承压部件1.1.筒体筒体2.2.封头封头3.3.密封装置（法兰、密封元件、紧固件）密封装置（法兰、密封元件、紧固件）4.4.开孔（人开孔（人/ /手孔）与接管手孔）与接管5.5.支座支座附件附件6.6.安全附件（安全阀、爆破片）安全附件（安全阀、爆破片）7.7.测量与控制仪表测量与控制仪表二、压力容器零部件的标准化二、压力容器零部件的标准化标准化的基本参数：标准化的基本参数：公称直径公称直径DN公称压力公称压力PN 三、回转薄壳应力分析三、回转薄壳应力分析（1）圆柱形壳体）圆柱形壳体4pD2pD经向应力：经向应力：环向应力：环向应力：（2）球形壳体）球形壳体4pD1、各种厚度间的关系、各种厚度间的关系计算厚度计算厚度 d n 2C设计厚度设计厚度1C圆整值圆整值名义厚度名义厚度有效厚度有效厚度e 21CCC 毛坯厚度毛坯厚度加工减薄量加工减薄量+圆整值圆整值四、内压力薄壁圆筒的强度设计四、内压力薄壁圆筒的强度设计2、压力试验、目的、压力试验、目的液压试验液压试验气压试验气压试验气密性试验气密性试验耐压试验耐压试验 压力试验压力试验四、内压力薄壁圆筒的强度设计四、内压力薄壁圆筒的强度设计 五、封头设计五、封头设计 容器封头容器封头（端盖）（端盖）凸形封头凸形封头锥形封头锥形封头平板