机械设计基础总复习2

1、一、机械零件设计的思路一、机械零件设计的思路 从失效分析出发从失效分析出发, ,为保证零件正常的为保证零件正常的 工作能力工作能力, ,采取的一系列对策和措施。采取的一系列对策和措施。 控制零件尺寸控制零件尺寸 正确选择材料正确选择材料 确定合理结构确定合理结构 考虑使用维护考虑使用维护 机械零件设计概论机械零件设计概论 分析处理问题的思路分析处理问题的思路： 工作条件分析工作条件分析（受力分析及应力分析） 失效形式失效形式 制定设计准则制定设计准则 强度计算强度计算（选择材料许用应力确定主要参数） 结构设计结构设计（结构特点尺寸及绘图） 明确零件的功能和工作原理 二、通用零部件工作能力计算时

2、应注意的问题二、通用零部件工作能力计算时应注意的问题 1 常用零部件 传动零件传动零件齿轮传动、蜗杆传动、带传动、齿轮传动、蜗杆传动、带传动、 链传动链传动 联接零件联接零件螺纹联接、轴毂联接（键、销、螺纹联接、轴毂联接（键、销、 过盈配合）、联轴器过盈配合）、联轴器 与离合器与离合器 支承零件支承零件轴、滚动轴承、滑动轴承轴、滚动轴承、滑动轴承 储能零件储能零件弹簧弹簧 A 标准件：先选类型再确定型号 螺栓、螺母、垫圈、键、销、螺栓、螺母、垫圈、键、销、V带、滚动带、滚动 轴承、联轴器、离合器、密封圈轴承、联轴器、离合器、密封圈 B 具有标准参数的零件：满足强度、几何、运动条件 齿轮、蜗杆、

3、蜗轮齿轮、蜗杆、蜗轮 C 非标准件：自行设计 轴、滑动轴承、箱体、套筒轴、滑动轴承、箱体、套筒 2 参数尺寸的标准化 1）核验计算 2）设计计算 3）承载能力计算 3 工作能力计算的几种形式 1 4 Q d 2 1 4 d Q 3 若零件有几种计算形式，应同时满足 HH 齿轮的点蚀与折断齿轮的点蚀与折断 铰制孔螺栓受横向载荷铰制孔螺栓受横向载荷 FF 使用要求使用要求 工艺要求工艺要求 经济性经济性 三、常用零件的材料选择三、常用零件的材料选择 轴强度、刚度 45钢、钢、40Cr 闭式齿轮强度、韧性、耐磨性（内韧外硬） 45钢、钢、40Cr、20Cr、ZG45 开式齿轮强度、耐磨 铸铁铸铁HT

4、350、QT500-7 蜗杆与蜗轮强度、减摩耐磨、抗胶合 钢钢青铜（铸铁）青铜（铸铁） 滚动轴承强度、硬度、耐磨 GCr9、GCr15 键强度 Q235、Q275、20钢、钢、45钢钢 螺栓强度 Q235、 35钢、钢、45钢、钢、15Cr、40Cr 第第8 8章章 联接联接 一一 螺纹的类型、参数和应用螺纹的类型、参数和应用 三角形、矩形、梯形、锯齿形螺纹 联接螺纹 三角形螺纹（普通螺纹、管螺纹） 传动螺纹 矩形、梯形、锯齿形螺纹 大径d 公称直径 小径d1强度强度计算直径 中径d2 确定几何参数和配合性质的直径 P、S、 二二 螺旋副的受力分析、效率和自锁螺旋副的受力分析、效率和自锁 2

5、() () 2 tg tg() FQtg d TQtg 三、螺栓联接的强度计算 1 螺栓的失效形式 螺栓杆拉断、剪断，螺栓杆和被联接 件孔壁的压溃，经常装拆时发生滑扣 设计准则 在联接不滑脱的前提下不滑脱的前提下, 螺栓杆或孔壁不破坏螺栓杆或孔壁不破坏 普通螺栓联接普通螺栓联接 铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接 紧联接紧联接 轴向载荷轴向载荷 横向载荷横向载荷 松联接松联接 螺栓联接类型 松联接松联接:装配时: 工作时: 不预紧不受力 受轴向载荷Q 紧联接紧联接: 拧拧螺栓 紧紧被联接件 (拉) (压) 拉拉Q扭扭T1 普通螺栓联接强度计算普通螺栓联接强度计算 1 松螺栓受轴向载荷 2 铰制孔

6、螺栓受横向载荷 4 紧螺栓受轴向载荷 螺栓总拉力Q=Qr+Qe 3 紧螺栓受横向载荷 横向载荷横向载荷R: 轴向载荷轴向载荷Q0 （预紧力） 1)不滑动不滑动压力压力 Q0 2)不拉断不拧断不拉断不拧断 Q0CR/mf 复合应力复合应力 四、四、 螺纹联接的预紧和防松 TT1T20.2Q0 d Nmm A 摩擦防松摩擦防松 B 机械防松机械防松 C 铆冲防松铆冲防松 预紧： 防松： 五、提高螺栓联接强度的措施 (一)降低螺栓总拉伸载荷Q的变化范围 (二)改善螺纹牙间的载荷分布 (三)减小应力集中 (四) 采用提高强度的工艺措施 键联接 1、类型 平键联接 半圆键联接 楔键联接 切向键联接 类型

7、选择类型选择 根据使用要求和场合选取根据使用要求和场合选取 尺寸选择尺寸选择 装键处轴的直径装键处轴的直径d和轮毂的宽度和轮毂的宽度B在相在相 应的标准中选取键的尺寸应的标准中选取键的尺寸 键的主要尺寸：键的主要尺寸： （bhL) 截面尺寸和长度 2、键的选择及平键联接的强度计算 键的选择 主要 失效 形式 键或被联接件键或被联接件 的工作的工作面的压溃面的压溃 严重过载时键的剪断严重过载时键的剪断 键或被联接件的键或被联接件的 工作面压强过大工作面压强过大 普通平键（静联接）普通平键（静联接） 导向平键（动联接）导向平键（动联接） 保证联接具有足保证联接具有足 够的挤压强度够的挤压强度 保证

8、联接工作面保证联接工作面 不发生过度磨损不发生过度磨损 计算 准则 4 pP dhl T 4 p dhl T p 轴、键、毂三者 之弱见表（8-8） 键的强度核验 第第1010章章 齿轮传动齿轮传动 一、齿轮传动的失效形式及设计准则一、齿轮传动的失效形式及设计准则 失效形式： （一）（一）轮齿折断轮齿折断 （二）齿面点蚀（二）齿面点蚀 （三）齿面磨损（三）齿面磨损 （四）齿面胶合（四）齿面胶合 （五）塑性变形（五）塑性变形 1、闭式齿轮传动 硬齿面 (HBS350 ) 以保证齿根弯曲疲劳 强度为主 软齿面 (HBS350) 以保证齿面接触疲劳 强度为主 2、开式和半开式齿轮传动 则保证齿根弯曲

9、疲劳强度 设计准则：设计准则： 3 1 2 (1) 335 HH uKT uba H1= H2 1 2 1 2 F FF KTY bm z 12FF 直齿轮强度条件 二、受力分析 1 2 12 () () : t t rr F F FF 主 ：与其转向相反 从 ：与其转向相同 、分别指向各自轮心 Fr1 Fr2 Ft1 Ft2 Ft2 Fr2 Ft1 Fr1 Fa2 Fa1 tr a FF F 、与直齿相同 主动轮左右手定则 Fr1 Fa1 Fa2 Fr2 轴向力指向大端 Fa2 Fa1 Ft1 Fr2 Fr1 Ft2 n1 输出轴 图 4 1）确定并画出各齿轮的转动方向； 2）欲使中间轴所受

10、轴向力最小，斜齿轮3、4轮齿的 旋向如何。 3）画图标出各齿轮所受径向力及轴向力的方向 1 特点： 挠性传动靠摩擦，缓冲吸振能打滑； 弹性滑动不可免，速比不稳有“丢转”； 制造简单成本低，远距传动体积大。 第第1212章章 带传动带传动 2 受力分析 ) 1 1 : 1 2 1 f e f e FF e F F ff （ 后可得代替以 )( 1 1 2) 1 1 ( )( 2 1 lim01 210 2 1 21 f f f f ec f e F e e F e FF FFF e F F FFF 可得：最大有效拉力联解： 初拉力初拉力 有效拉力有效拉力 带传递的功率带传递的功率 1000 e

11、F v P 带将打滑带将打滑时时 Fe=F1F2 4 运动分析 3 应力分析 处）位于紧边与小轮的接触 带中的最大应力 ( : 11max max bc 21 12 VVV VV 带 、：主从动带轮的圆周速度 传动比传动比 5 带传动的失效形式和设计准则 打滑、疲劳拉断、磨损 设计准则：设计准则： 在不发生打滑的条件下，使带具有一定 的疲劳强度和使用寿命 普通V带的型号：Y Z A B C D E 七种 V带的楔角为40 V带轮的轮槽角小于40 打滑首先发生在小带轮上 一、轴的类型一、轴的类型 第第1414章章 轴轴 心轴：心轴：只承受弯矩，不传递转矩只承受弯矩，不传递转矩 传动轴：传动轴：主

12、要传递转矩主要传递转矩 转轴：转轴：既承受弯矩，又传递转矩既承受弯矩，又传递转矩 二、轴的结构设计二、轴的结构设计 1. 制造工艺性要求制造工艺性要求 3.定位和固定要求定位和固定要求 2. 装拆要求装拆要求 4. 尽量减少应力集中尽量减少应力集中 注：轴上零件的轴向与周向固定方法、结构改错注：轴上零件的轴向与周向固定方法、结构改错 三、轴的强度计算三、轴的强度计算 为扭为扭-弯应力性质折合系数弯应力性质折合系数 强度条件强度条件 设计公式设计公式 不变的转矩不变的转矩=0.3 脉动的转矩脉动的转矩=0.6 频繁正反转频繁正反转=1 第第1515章章 滚动轴承滚动轴承 一、滚动轴承的代号一、滚

13、动轴承的代号 6208轴承的内径、类型、公差等级、轴承的内径、类型、公差等级、 能承受何种形式载荷能承受何种形式载荷 6类、7类、3类、N类轴承 失效形式与设计准则：失效形式与设计准则： 疲劳点蚀疲劳点蚀 进行寿命进行寿命(额定动载荷额定动载荷)计算计算 塑性变形塑性变形 静强度静强度(额定静载荷额定静载荷)计算计算 对于磨损对于磨损限制工作转速限制工作转速 加强润滑和密封加强润滑和密封 Lh Lh n nlim 二、滚动轴承的二、滚动轴承的失效形式及计算准则失效形式及计算准则 三、滚动轴承的寿命计算三、滚动轴承的寿命计算 寿命、基本额定寿命；基本额定动载荷的概念寿命、基本额定寿命；基本额定动载荷的概念 r P C L 6 10 10 四、角接触轴承轴向载荷四、角接触轴承轴向载荷 FaFa 的计算的计算 1 内部轴向力内部轴向力S 2 角接触轴承的安装方式角接触轴承的安装方式 3 3 角接触轴承的轴向载荷角接触轴承的轴向载荷F Fa a计算计算 五、滚动轴承的组合设计五、滚动轴承的组合设计 固定、调整、预紧、配合、润滑、密封固定、调整、预紧、配合、润滑、密封 例：如图所示在轴的两端反装一对型号为7208B轴承。已知 两轴承的径向载荷Fr1= 6000N, Fr2= 4000N，轴上的轴向载荷