西北工大机械设计期末总复习

1、机 械 设 计 总 复 习,第2章 机械零件的强度与耐磨性,疲劳极限,2-1 机械零件的疲劳强度计算,一、机械零件的载荷,疲劳曲线（srNN）,循环基数,应力循环特性,？,当,当,有限寿命 疲劳极限,无限寿命 疲劳极限,二、等寿命疲劳曲线,2-3摩擦、磨损及润滑概述,一、摩擦的分类,二、磨损,1、磨损曲线（磨损过程）,第二篇 连 接,机械动连接,运动副,机械静连接,焊接、,胶接、,铆接,螺纹连接,、键连接,销连接等,可拆连接,不可拆连接,焊接、,胶接、,铆接,螺纹连接、键连接、销连接等,第3章 螺纹连接,3-1 螺 纹,一、螺纹的类型和应用,类型：,普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形

2、螺纹,大径 d 公称直径,小径 d1 强度计算直径,二、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,三、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。,四、螺纹的精度:,螺纹代号-公差带代号-旋合长度代号,M105g6gS,M101 左6H,M2025H / 5g6g,3-2 螺纹连接的类型及应用,1、螺栓连接,装拆方便,螺栓受拉力,普通螺栓连接,一、螺纹连接的基本类型,铰制孔螺栓连接,螺栓受剪切、挤压,用于横向载荷大的连接,2、双头螺柱连接,用于被连接件较厚，不宜制成通孔， 且经常装拆 的场合,

3、双头螺柱受拉力,3、螺钉连接,用于不经常装拆的场合,螺钉受拉力,3-3 螺纹连接的防松,螺纹升角=1o42 3o2,v= 6.5o 10.5o,防松的根本问题： 防止螺旋副的相对转动,二、螺栓组连接的受力分析,螺栓组受力分析的目的：,分析螺栓组中各螺栓的受力情况，找出 受力最大的螺栓，以便进行强度计算。,螺栓组受的外载荷情况：,3-4 螺栓组连接的设计,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,4、受倾覆力矩M的螺栓组连接,一、受拉螺栓连接的强度计算

4、,3-5 螺纹连接的强度计算,1、 仅受预紧力,1.3系数是考虑扭转切应力的影响,设计式,验算式,2、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接 强度计算,工作拉力,预紧力,螺栓承受的总拉力,？,？,静强度计算,当工作拉力 F 变化时，应验算 疲劳强度安全系数,1.3,强度 条件：,相对刚度,总拉力,二、受剪螺栓连接的强度计算,剪切强度,失效形式：,挤压强度,注意：-螺栓材料； p-螺栓或孔壁较弱的材料,例3：一横板用两个普通螺栓联在立柱上，已知P=4000N，L=200mm，b=100mm, f =0.15, , 试求螺栓小径d1.,解: 1、将外力P 向螺栓组形心简化。,螺栓组受载,横向力： P 转矩

5、： T=PL =800000Nmm,2、分析在各载荷作用下，每个螺栓的受力。,=8000N,3、求合力,4、求螺栓的预紧力,不滑移条件：,5、求螺栓小径d1,功用:实现轴与轴上零件的周向固定,并传递扭矩.,一.键连接类型及应用,第4章 键连接,4-1 键连接,1.平键连接,2.半圆键连接,3.楔键连接,4.切向键连接,(3)采用两个楔键,应相隔 布置.,注意：,(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。,5-1 概 述 一、带传动,第 5 章 带传动,5-3 带传动工作情况分析,一.带传动中的力分析,初拉力,有效拉力,带传递的功率为： kW,欧拉公式,

6、对V带：,最大有效拉力Fec影响因素：,1、初拉力 F0,2、包角 a (120o),3、摩擦系数 f,fv=f / sin(f/2) f,四.带传动的弹性滑动与打滑,由带的弹性变形引起带与带轮的滑动称为弹性滑动,滑动率,弹性滑动使从动轮圆周速度低于主动轮圆周速度:,C,）与带所受的拉力（,）成正比，因为,，所以,弹性滑动与打滑的区别,胶带具有弹性，受拉后将产生弹性伸长，且带的变形量（ ）与带所受的拉力（ ）成正比，因为 ，所以， 带绕过主动轮时，伸长量将逐渐减小并沿轮面滑动，而是带的速度落后于主动轮的圆周速度。绕过从动轮时，带将逐渐伸长，也会沿轮面滑动，不过在这里是带速超前于从动轮的圆周速度

7、。这种由于材料的弹性变形而产生的滑动称为弹性滑动。,弹性滑动是由带的松、紧边拉力差造成弹性伸长量变化产生的带与轮之间的相对滑动，而打滑却是由于过载而产生带与轮之间的相对滑动。,一. 设计准则和单根V带的额定功率,带传动失效形式:,1. 打滑 2. 带的疲劳破坏,带传动设计准则:,保证带传动不打滑,并使胶带具有一定的疲劳强度和寿命,5-5 链传动,齿数应选奇数，与偶数链节相啮合可以使磨损均匀。,链轮转速越高、节距越大时，动载荷越大。,链轮齿数越少，链速波动越大。,节距 p,排数 n,链节数,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,二、滚子链传动的主要失效

8、形式,第6章 齿轮传动,开式齿轮传动,闭式齿轮传动,按装置形式分,软齿面齿轮 HBS 350,硬齿面齿轮 HBS 350,按齿面硬度分,6-1 概述,缺点：不宜用于轴间距离过大的传动；精度低时传动噪音较大；高精度齿轮加工成本高。,齿轮传动的特点：,优点：结构紧凑、工作可靠；使用寿命长； 传动比准确；传动效率高；适用范围广。,闭式齿轮的设计准则： 闭式硬齿面齿轮按照弯曲疲劳强度设计，按接触强度校核； 闭式软齿面齿轮按照接触疲劳强度设计，按弯曲强度校核。,6-5 直齿圆柱齿轮传动的强度计算,一、轮齿的受力分析,各力的大小:,N.mm,各力的方向:,主动轮圆周力Ft方向与转向相反;,d1=mz1,对

9、接触强度计算的说明：,当 d1=mz1不变时，不同的m、z1组合对 接触强度影响不大。,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,一、轮齿的受力分析,各力的大小:,各力的方向:,方向用“主动轮左、右 手定则”判定。,6-5 斜齿圆柱齿轮的强度计算,、 判定方法与直齿轮相同。,对主动轮，左(右)旋用左(右)手,四指指转向,拇指指向为轴向力的方向。,例：斜齿轮受力分析,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、画出各轮齿受力方向。,结论：轴上两斜齿轮旋向相同时，轴总轴向力小。,66 直齿锥

10、齿轮传动的强度计算,一、几何尺寸计算,直齿锥齿轮以大端模数为标准模数；,强度计算按齿宽中点处当量齿轮进行。,二、轮齿的受力分析,各力方向： 和 方向的判定与圆柱齿轮相同； 的方向由小端指向大端。,习题62,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。,注意：当 n 反向时，轴轴向力大。,7-1 蜗杆传动类型及特点,蜗杆传动特点,1.传动比大，结构紧凑；,2.传动平稳；,4.传动效率低。,3.可以设计成具有自锁性；,不宜于大功率连续运转条件下工作，多用于中小功率、不连续运转的工况下.,正确啮合条件：,（旋向一致）,

11、 = ,为减少蜗轮滚刀数目，规定d1为标准值。,自锁条件：,z2=i z1，过多，d2 大， 使蜗杆跨度大，刚度低，一般z280。,4.蜗杆头数 、传动比 、蜗轮齿数,81 概述,一.轴的功用和类型,分类:按受载情况分为,转轴:工作中既受弯矩又受扭矩;,功用:支承传动件并传递运动和动力,第8章 轴,心轴:只承受弯矩;,传动轴:只承受扭矩.,1、轴肩定位,3、套筒定位,2、圆螺母固定,为能拆卸轴承， 应使h 。,为保证零件定位可靠，应使l B。,5、锥形轴孔与 轴端挡圈定位,4、弹簧挡圈定位,9-1滚动轴承的结构、类型、代号及其选择,一.滚动轴承的结构,第9章 滚动轴承,三.滚动轴承的代号,前置

12、代号 基本代号 后置代号, ,轴承分部件代号,对轴承技术性能 的特殊要求代号,公差等级代号,内部结构代号（字母）,游隙代号,内径代号 ,宽度系列代号 ,类型代号1 2 3 5,轴承代号分三段，基本代号在中间， 前段表示分部件，结构、精度在后边。,直径系列代号,/ P,/ C,滚动轴承代号举例,6 2 3 1 2,- 深沟球轴承,- 无特殊结构,- 公差等级代号略,- 游隙代号略,/P0,/C0,7 2 0 8 AC /P5,- 角接触球轴承,滚动轴承尺寸的选择,出现点蚀前的转数或工作小时数。,一、失效形式和基本额定寿命,1、疲劳点蚀,2、塑性变形（低速轴承）,寿命：,基本额定寿命：,一个轴承达

13、到基本额定寿命的概率是 %。,90,一组轴承中，90%的轴承出现点蚀前 工作的转数或工作小时数。（ 或 ）,内部轴向力,计算时 Fs = Fr 式给出,5.角接触轴承（3、7类）轴向载荷Fa的计算,正装（面对面）,如果 ，,轴承1被压紧，有 ，,轴承2被放松，无 ，,如果 ，,轴承2被压紧，有 ，,轴承1被放松，无 ，,3,7类轴承Fa的求法：,1.根据轴向合力方向判定“压紧”和“放松” 轴承；,2. 松轴承的轴向力Fa= 自身的内部轴向力Fs；,3. 紧轴承的轴向力Fa= 除去自身的内部轴向力后其它轴向力的代数和。,综上所述：,轴承 被压紧，,轴承 被压紧，,如果,轴承 被放松;,轴承 被放松，,1,2,1,2,反装（背对背）,例9-2,已知轴系用一对圆锥滚子轴承支承，载荷如图，轴承的内部轴向力 Fs = Fr /(2Y) ，Y=1.5，求 Fa1、Fa2 = ?,1