机械设计基础复习纲要

1、机械设计基础复习纲要 必备的基础知识 必要的基本理论 必有的基本技能测试必备的基础知识 机械零件的常用材料 机械零件的强度理论 常用机构的特点及应用 通用机械零件的特点及应用 液压传动与气压传动的知识机械零件的常用材料1）钢是一种含碳量低于2的铁碳合金。 2）铸铁含碳量高于2的铁碳合金为铸铁。 3）有色金属有色金属有色金属 ，是相对于黑色金属而言4）非金属钢的分类结构钢工具钢特殊钢碳素钢合金钢普通碳素结构钢(如：Q235)优质碳素结构钢(如：45钢)铸铁铸铁其性脆，不适于锻压和焊接，但其熔点较低，流动性好，可以铸造形状复杂的大小铸件。常用的铸铁有：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和合金铸铁等。灰铁应

2、用最多，其牌号由“灰铁”二字汉语拼音字首和材料的抗拉强度的平均值。如： HT200有色金属铜合金有一定的强度和硬度，导热性、减摩耐磨性和耐蚀性良好，是制造电工器件和耐磨蚀零件的重要材料。 铝及铝合金是应用最广的轻金属，纯铝有良好的塑性、耐蚀性、导电性、导热性和焊接性，但强度、硬度较低。在铝中加人合金元素硅、铜、镁、锰、锌等，可以获得质量轻、强度高的零件。 工程塑料工程塑料是在工程中用来作结构或传动件材料的塑料，它有较高的强度，质量轻，具有绝缘性、减摩耐磨性、耐蚀性、耐热性等。问题：在材料Q235、45、40Cr、ZG45、HT200中，为( )铸铁，为( )优质碳素钢 强度概述1机械零件的强度

3、理论强度：在外载荷的作用下，零件抵抗断裂破坏或塑性变形的能力；为了保证零件有足够的强度，应该确保零件的工作应力s小于材料的极限应力slim，即s slim 。但为了考虑一定的安全裕度，工程设计中通常要引入一个安全系数S。即： s slim /S=s ，s 称为许用应力。零件的强度条件可以表示为：SlimsssSlim强度概述2sssbseses应力，单位：MPa；e应变，无量纲；se弹性极限；ss屈服极限；sb强度极限；应力应变线图SlimsssSlim问题：问题：下式中的极限应力是什么？机械零件的强度理论强度概述3Slimsss问题问题：若一个零件的某一截面上，同时受到正应力s和切应力作用，

4、其强度条件时应如何表示？ 是用 、 吗？Slim 应该是： 或： 那么，式中slim的应该是什么？Slim22ca4ssssSlim22ca3ssss机械零件的强度理论强度条件的一般表达式：Slimsss确定强度条件的基本原则：工作应力工作应力s s与极限应力与极限应力s slimlim必须对等！必须对等！强度概述3各零件具体的强度问题：齿轮：齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度螺栓：拉、扭复合强度平键：挤压强度滚动轴承：接触疲劳寿命（强度）轴 ：弯、扭复合疲劳强度传动带：疲劳强度机械零件的强度理论常用机构的特点及应用首先应明确机构的用途：运动形式的转换1、旋转运动 直线运动2、直线运动 旋转运

5、动3、旋转运动 旋转运动速度的变换减速传动增速传动变速传动间歇传动问题：设计一传动系统方案，已知电动机的转速为1440 r/min，要求工作机的转速为140 r/min，试确定传动系统中的传动机构，画出传动简图。旋转变直线曲柄滑块机构凸轮机构齿轮齿条机构螺旋机构直线变旋转齿条-齿轮机构螺旋机构曲柄滑块机构速度的变换1、减速传动2、变速传动通用机械零件的特点及应用联接件传动件轴系部件其它螺纹联接轴毂联接铆、焊、胶齿轮传动带传动链传动轴滚动与滑动轴承联轴器、离合器弹簧必要的基本理论机构的组成及机构具有确定运动的条件螺旋副的摩擦、效率和自锁条件铰链四杆的特性及其演化凸轮推杆的常用运动规律 渐开线齿轮

6、的啮合传动及其设计带传动的工作原理和工作能力分析链传动的设计螺纹联接的计算非液体摩擦滑动轴承的设计滚动轴承的设计轴的分类其强度计算机构的组成及机构具有确定运动的条件机构的自由度F=原动件的数目HL23PPnF1111283FvWdTtan22驱动力矩tan)tan(v下行程vtantan上行程vvvfarctancossinfffv螺旋副的摩擦、效率和自锁条件铰链四杆机构中有曲柄的条件：1)最短杆长度十最长杆长度其他两杆长度之和(杆长条件)。2)最短杆为连架杆或机架(机架条件)。铰链四杆的特性及其演化急回运动、行程速比系数和死点 压力角与传动角 传动角 g=90-a压力角是指受力点的运动方向与

7、受力方向之间的夹角。等速运动等加速等减速简谐运动摆线运动改进型等速 改进型梯形加速度 问题：在常用推杆运动规律中，存在刚性冲击的有： 。 凸轮推杆的常用运动规律凸轮廓线设计方法的基本原理反转法 问题：分析并在图中作出该凸轮机构的理论廓线、基圆和A点的压力角。 渐开线齿轮的啮合传动及其设计 渐开线的形成与特性分度圆直径d， dmz，齿顶高hah*a m= m齿根高hf(h*a +c* ) m = 1.25m齿全高h=ha +hf(2h*a +c* ) m =2.25m齿顶圆直径dad+2hazm +2h*am齿根圆直径dfd2hfzm (h*a +c* ) m 齿距ppd/zpzm/z= pm基

8、圆直径dbdcosamzcosa 直齿圆柱齿轮的尺寸计算直齿圆柱齿轮的基本参数：模数m、齿数z、压力角a(20)、齿顶高系数h*a (1)、顶隙系数c* (0.25) 正确啮合条件 202121aaammm对于直齿圆柱齿轮21212120aaammm对于斜齿圆柱齿轮21212120gaaammm对于蜗轮蜗杆1rF2n1n2rF1tF2tF轮齿的受力分析啮合传动中，轮齿的受力分析齿面接触疲劳强度计算 齿根弯曲疲劳强度计算 校核式：125 .474H211HssuubdKT设计式：32Hd1116 .76uuKTds2F1FS1FssmbdYKT校核式： 3F21dFS126. 1sZYKTm 设

9、计式：参数的选择齿数 z1的选择齿宽系数d的选择 带传动的工作原理和工作能力分析带传动中的力分析0212FFF21FFFFfe1120aaffeceeFFecFF0ecFaecFf0FF1F00F02尚未工作状态 nFfF1F1F1F1222n2工作状态 带的应力分析 11maxbcssss紧边拉应力s1 、松边拉应力s2、离心拉应力sc 、带的弯曲应力sb 带的弹性滑动 带中应力的变化带的弹性变形变化带在带轮上弹性滑动%100112vvvee1122112DDnni滑动率约在1%2%之间变化，通常近似计算传动比122112DDnni问题：带传动的打滑与弹性滑动有何区别？各对带传动有何影响？

10、打滑时，滑动率为100%，这是带的一种失效形式。链传动的设计 链传动的特点 滚子链的结构与工作原理 运动不均匀性问题1：在链传动中，链条的节距越大，其承载能力 。 问题2：链传动的齿数过大或过小对传动有何影响？ 螺纹联接的计算联接类型与结构受拉螺栓与受剪减螺栓失效与强度计算非液体摩擦滑动轴承的设计轴瓦材料及其结构失效形式与设计准则 pp vv pvpv 设计方法与步骤问题：滑动轴承中的润滑可分为边界润滑、润滑、润滑等。 )m/s(60000)MPa(dnvdBPpp滚动轴承轴承的结构、类型与代号轴承的寿命计算轴承的装置设计u 基本额定寿命基本额定寿命：具有90可靠度时轴承的寿命，用L10表示。

11、u 基本额定动载荷基本额定动载荷：使轴承的基本额定寿命恰好为106转时，轴承所能承受的载荷值，用字母C表示。u 基本额定寿命计算式基本额定寿命计算式)10(610rPCLe)(60106hPCnLh或e 一、轴的分类与强度计算 根据轴所承受的载荷不同，轴可分为心轴、转轴、传动轴三类。问题：既受弯矩又受扭矩的轴称为 轴，而自行车前轮的轴是 轴。 心轴的强度计算方法 ssWMca31 . 0 dW 传动轴的强度计算方法 TTWT32 . 0 dWTmmNnPT61055. 9转轴的强度计算方法 ssWMcaca22caTMMa3.06.01a静应力脉动循环应力对称循环应力101rrr必需掌握的基本

12、技能 机构自由度的计算 凸轮机构的图解法设计 轮系传动比的计算 轮齿受力分析 带传动的受力分析 螺纹联接的强度计算 平键的强度校核 非液体滑动轴承计算 滚动轴承寿命计算如图所示的行星轮系中， z1= z2=30 、 z2= 40、 z3= 45 ，求传动比i1H =?mmmzmzmz120)45230(23 24H 212H1iii3430401221zzi530120111 24H42H 2)(zzii320534H 212H1iii复合轮系的传动比计算受横向载荷的紧螺栓联接 结合面的摩擦力传递外力FFKfziFsP sps21Pca43 . 1dF 螺栓的计算应力F0F0FFFpFp铰制孔用螺栓 靠螺栓杆的剪切和螺栓杆与被联接件的挤压来传递外载荷。螺栓杆可能因受到剪切和挤压而破坏。 p2s4dF bssbsssdFFFds 受轴向载荷的紧螺栓联接压力容器盖螺栓联接是受轴向载荷紧螺