机械设计总结2013

1、重点内容：重点内容： 1，机械零件的疲劳强度计算；，机械零件的疲劳强度计算； 2，螺纹连接，螺纹连接 ； 3，皮带传动，皮带传动 ； 4，齿轮传动，齿轮传动 ； 5，滚动轴承，滚动轴承 ； 6，轴的结构设计，轴的结构设计 ； 7，齿轮、蜗杆转向判断，齿轮、蜗杆转向判断 ； 8，其他：键连接、链传动、滑动轴承、联，其他：键连接、链传动、滑动轴承、联 轴器。轴器。第八章第八章 带传动带传动1 1、带传动的类型与工作原理、带传动的类型与工作原理2 2、带传动的优缺点、带传动的优缺点* *根据什么选择皮带的型号？根据什么选择皮带的型号？练习练习1 1、带传动是靠、带传动是靠来传递运动和动力的。来传递运

2、动和动力的。2 2、与链传动相比，带传动的优点是、与链传动相比，带传动的优点是（工作平稳且（工作平稳且基本无噪声、承载能力大、使用寿命长、传动效率基本无噪声、承载能力大、使用寿命长、传动效率高）。高）。3 3、V V带型号的选取主要取决于带型号的选取主要取决于。4 4、V V带的参数之中，带的参数之中，尚未标准化（截面尺寸、长尚未标准化（截面尺寸、长度、楔角、带厚度与小带轮直径比值）度、楔角、带厚度与小带轮直径比值）3 3、带传动的受力分析、带传动的受力分析12F0F0F0F0工作前工作前 : :两边初拉力两边初拉力（预紧力）（预紧力）Fo=FoFo=Fo F F1 1Fo = FoFFo =

3、 FoF2 2 F F1 1FF2 2 = F = Ff f = Fe = Fe 紧边拉力紧边拉力 F F1 1=Fo + Fe/2=Fo + Fe/2 松边拉力松边拉力 F F2 2=FoFe/2 =FoFe/2 带传递的功率带传递的功率：P= FeP= Fe* *V/1000V/1000工作时工作时: :产生摩擦力，两边拉力变化产生摩擦力，两边拉力变化紧边紧边 FoFFoF1 1；松边松边 FoFFoF2 24、带传动的最大有效拉力带传动的最大有效拉力 当带有打滑趋势时，摩擦力达到极限值，当带有打滑趋势时，摩擦力达到极限值， 带的有效拉力也达到最大值。带的有效拉力也达到最大值。( (5 5

4、7 7. .3 3) )6 60 0a aD DD D1 18 80 01 12 21 1) )e e1 11 1e e1 11 1( (2 2F F) )1 1e e1 1e e( (2 2F FF Ff ff f0 0f ff f0 0e ec c练习练习6 6、带传动时受变应力作用，这是它可能出现疲劳、带传动时受变应力作用，这是它可能出现疲劳破坏的根本原因（对与错）。破坏的根本原因（对与错）。7 7、带传动初拉力不足，则、带传动初拉力不足，则；初拉力过大，；初拉力过大，则则。 8 8、V V带传动中，其他参数不变，包角越大则承载能带传动中，其他参数不变，包角越大则承载能力就越力就越。9

5、9、影响带传动的工作能力的主要因素有哪些？、影响带传动的工作能力的主要因素有哪些？（易跳动和打滑、带的磨损加重且轴向力大）（易跳动和打滑、带的磨损加重且轴向力大）* *打滑：打滑：是由于过载引起的带在带轮上的全面滑动，是由于过载引起的带在带轮上的全面滑动，属于失效，应当避免。属于失效，应当避免。* *弹性滑动：弹性滑动：由于带的弹性变形而引起的带与带轮间由于带的弹性变形而引起的带与带轮间的微量滑动的微量滑动, ,固有属性固有属性使从动轮速度低于主动使从动轮速度低于主动论，引起带的磨损，降低传动效率。论，引起带的磨损，降低传动效率。5 5、弹性滑动与打滑、弹性滑动与打滑6 6、带的应力分析、带的

6、应力分析b1maxc12b221bcdefa主动从动1. 1. 离心应力：离心应力：在带的全长范围内在带的全长范围内/ /A AF F松松边边/ /A AF F紧紧边边2 22 21 11 1A Aq qV V/ /A AF F2 2C CC Ch/Dh/D* *E Eb b 3.3.弯曲应力：弯曲应力：仅在带绕在带轮部分存在仅在带绕在带轮部分存在2. 2. 拉应力拉应力：分紧边与松边：分紧边与松边*应力最大处应力最大处b1maxc12b221bcdefa主动从动练习练习1010、带传动的应力由、带传动的应力由、三部分组成。三部分组成。1111、带传动时带中的最大应力发生在何处？、带传动时带中

7、的最大应力发生在何处？1212、带传动时、带传动时, , 应力是对称循环变应力（对与错）。应力是对称循环变应力（对与错）。1313、弹性滑动是带传动的一种失效形式（对与错）。、弹性滑动是带传动的一种失效形式（对与错）。1414、设计、设计V V带时，为防止带时，为防止而限制小带轮最小直径而限制小带轮最小直径（带的长度过长、弯曲应力过大、离心力过大）（带的长度过长、弯曲应力过大、离心力过大）7、设计准则与单根带传递功率、设计准则与单根带传递功率 失效形式：失效形式：打滑、疲劳破坏。打滑、疲劳破坏。设计准则：设计准则：在保证带不打滑的前提下，具有足够在保证带不打滑的前提下，具有足够的疲劳强度和寿命

8、的疲劳强度和寿命。由疲劳强度条件得：由疲劳强度条件得：c cb b1 11 1 传递最大有效拉力传递最大有效拉力： ) )e e1 1A A( (1 1) )e e1 1( (1 1F FF Ff fv v1 1f fv v1 1e ec c传递的临界功率传递的临界功率： ( (k kw w) )1 10 00 00 0V V) )e e1 1A A( (1 11 10 00 00 0V VF FP Pf fv v1 1e ec c1 10 00 00 0V V) )e e1 1) )A A( (1 1( ( P Pf fv vc cb b1 10 0单根三角带所能传递的功率（在不打滑的前提下

9、）：单根三角带所能传递的功率（在不打滑的前提下）： 8 8、带传动的设计准则与参数选择、带传动的设计准则与参数选择（1 1）设计准则：在保证带不打滑的前提下，具有足）设计准则：在保证带不打滑的前提下，具有足够的疲劳强度和寿命。够的疲劳强度和寿命。（2 2）已知：）已知：P P，n n1 1，n n2 2 或或i ,i ,传动布置要求（中心传动布置要求（中心距距a a等）等）, ,工作条件要求。工作条件要求。（3 3）确定：带型号、长度、根数、带轮直径、中心）确定：带型号、长度、根数、带轮直径、中心距、轴压力距、轴压力Q Q等。等。 (4)(4)设计步骤与方法设计步骤与方法确定计算功率确定计算功

10、率P Pcaca选择带型号选择带型号 确定带轮直径，并验算带速确定带轮直径，并验算带速V V求中心距求中心距a a和带的基准长度和带的基准长度Ld Ld 验算小轮包角验算小轮包角 计算带的根数计算带的根数Z Z 练习练习1515、带传动的离心应力大小取决于、带传动的离心应力大小取决于哪些哪些因素？因素？1616、说明皮带传动的打滑与弹性滑动现象。、说明皮带传动的打滑与弹性滑动现象。1717、带传动时带中的最大应力发生在何处？、带传动时带中的最大应力发生在何处？1818、所需传递的圆周力超过极限有效拉力时产生的、所需传递的圆周力超过极限有效拉力时产生的带传动失效现象是弹性滑动。（带传动失效现象是

11、弹性滑动。（ 对与错对与错 ）1919、带传动的设计准则是什么？、带传动的设计准则是什么？2020、计算分析题、计算分析题 V V型带传动所能传递的功率型带传动所能传递的功率P=2.2KWP=2.2KW，平，平均带速均带速V=8m/sV=8m/s，小轮转速，小轮转速n=1500rpm,n=1500rpm,紧边拉紧边拉力是松边拉力的两倍，即力是松边拉力的两倍，即F F1 1=2F=2F2 2，求：，求：（1 1）有效圆周拉力，紧边拉力）有效圆周拉力，紧边拉力, ,松边拉力，初松边拉力，初拉力；拉力；（2 2）若工作情况系数）若工作情况系数K KA A=1.2=1.2，电机额定功率，电机额定功率1

12、.5KW1.5KW，问该，问该V V型带传动能否满足传动要求？型带传动能否满足传动要求？练习：练习：1 1、下列零件的失效形式中，、下列零件的失效形式中，不属于疲劳不属于疲劳强度问题（螺栓断裂、齿面点蚀、轴过大强度问题（螺栓断裂、齿面点蚀、轴过大的弯曲变形、蜗杆胶合）。的弯曲变形、蜗杆胶合）。2 2、机械零件的设计准则是什么？、机械零件的设计准则是什么？3 3、如果一个零件的应力循环特性是、如果一个零件的应力循环特性是0.60.6，应力，应力幅是幅是80Mpa80Mpa。则此时平均应力。则此时平均应力、最大应、最大应力力以及最小应力以及最小应力。第五章第五章 螺纹联接螺纹联接 1 1、螺纹的主

13、要参数、螺纹的主要参数1 1）外径（大径）外径（大径）dd公称直径公称直径2 2）内径（小径）内径（小径）d d1 1危险截面直径危险截面直径3 3）中径）中径 d d2 2 计算直径计算直径4 4）其他：略）其他：略2 2、螺纹联接主要类型、螺纹联接主要类型重点：普通螺栓、铰制孔螺重点：普通螺栓、铰制孔螺栓栓dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b)dl1d0a(a)(b) （1 1）预紧目的）预紧目的 （2 2）预紧力大小、施加过程以及控制）预紧力大小、施加过程以及

14、控制 （3 3）防松实质）防松实质 （4 4）防松原理与方法）防松原理与方法3、螺纹联接的预紧和防松、螺纹联接的预紧和防松 练习：练习：1 1、常用的连接螺纹的旋向是、常用的连接螺纹的旋向是旋。旋。2 2、螺纹的主要参数有哪些？、螺纹的主要参数有哪些？3 3、普通螺栓的公称直径为螺纹、普通螺栓的公称直径为螺纹径；径；危险截面直径为危险截面直径为径。径。 4 4、螺纹连接防松的实质是什么？常用螺、螺纹连接防松的实质是什么？常用螺纹连接防松有哪几种方法？纹连接防松有哪几种方法？5 5、无对中凸肩（凹槽）的刚性凸缘联轴、无对中凸肩（凹槽）的刚性凸缘联轴器用的是器用的是螺栓？螺栓？4、螺纹连接强度计算

15、、螺纹连接强度计算工作前不拧紧，无工作前不拧紧，无Q QP P（F0 ），只有工作载荷，只有工作载荷F F起拉伸作用。起拉伸作用。强度条件为：强度条件为： d d4 4F F2 21 1 4 4F Fd d1 1验算用验算用 设计用设计用 （1 1）松螺栓联接）松螺栓联接(2)(2)仅承受预紧力的紧螺栓连接仅承受预紧力的紧螺栓连接 d d4 41 1. .3 3Q Q2 21 1P Pc ca a 练习练习6 6：对紧螺栓联接进行强度校核时，系数：对紧螺栓联接进行强度校核时，系数1.31.3是考虑是考虑（防止松脱、保证足够的预紧力、计（防止松脱、保证足够的预紧力、计入扭转剪应力影响、安全系数）

16、入扭转剪应力影响、安全系数）（3 3）承受横向载荷的普通螺栓联接）承受横向载荷的普通螺栓联接( (紧螺栓联接紧螺栓联接) )QpQpRRRRLmind0特点：杆孔间有间隙，靠拧紧的正压特点：杆孔间有间隙，靠拧紧的正压力力( (预紧力预紧力Q QP P) )产生的摩擦力来传递产生的摩擦力来传递外载荷。外载荷。R RK KQ Qf fi iS SP Pi if fR RK KQ QS SP Pf f 接缝面间的摩擦系数接缝面间的摩擦系数 ii接缝界面数目接缝界面数目 K KS S防滑系数（可靠性系数）防滑系数（可靠性系数）验算公式：验算公式： 1 1/ /4 4d d1 1. .3 3Q Q2 2

17、1 1P Pc ca a设计公式：设计公式： 4 4Q Q1 1. .3 3d dP P1 1当当f=0.2,i=1,Kf=0.2,i=1,KS S=1=1则则Q QP P=5R=5R，说明这种联接螺栓直径大，且在，说明这种联接螺栓直径大，且在冲击振动变载下工作极不可靠。冲击振动变载下工作极不可靠。 减载装置：减载装置： a)a)减载销减载销 b)b)减载套筒减载套筒 c)c)减载键减载键 练习练习7 7：图示为紧螺：图示为紧螺栓连接，受横向外栓连接，受横向外载荷作用。载荷作用。（1 1）分析螺栓的受力）分析螺栓的受力状态；状态；（2 2）如何确定螺栓的）如何确定螺栓的危险截面直径？危险截面直

18、径？ 练习练习8 8：被连接件受横向外载荷作用时，如果用：被连接件受横向外载荷作用时，如果用普通螺栓，则螺栓最可能的失效形式为普通螺栓，则螺栓最可能的失效形式为（剪（剪切或挤压破坏、拉断、拉与扭联合作用下的塑性切或挤压破坏、拉断、拉与扭联合作用下的塑性变形或者断裂）。变形或者断裂）。QpQpRRRRLmind0（2 2）铰制孔螺栓联接）铰制孔螺栓联接特点：螺杆与孔间紧密配合、无间隙。特点：螺杆与孔间紧密配合、无间隙。 d d4 4R R2 20 0剪切强度：剪切强度：挤压强度：挤压强度： P P0 0P P l lm mi in nd dR R（4 4）承受横向载荷的铰制孔螺栓联接）承受横向载

19、荷的铰制孔螺栓联接 练习练习9 9：承受横向外载荷的铰制孔螺栓联接，以：承受横向外载荷的铰制孔螺栓联接，以下公式是否正确？下公式是否正确？ d d4 41 1. .3 3Q Q2 21 1P Pc ca a d d4 4R R2 21 13.1（5 5）承受轴向载荷的紧螺栓联接（一般普通螺栓）承受轴向载荷的紧螺栓联接（一般普通螺栓）（承受预紧力与工作拉力）（承受预紧力与工作拉力）总载荷总载荷F F2 2不是预紧力不是预紧力F F0 0与工作载荷与工作载荷F F之和之和F FC CC CC CF FF FF FF FF Fm mb bb b0 00 02 21FF F1 1：残余预紧力：残余预紧

20、力 ；C Cb b,Cm,Cm分别是螺栓与被连接件的刚度。分别是螺栓与被连接件的刚度。说明：说明： * *加载后预紧力加载后预紧力F F0 0变成残余预紧力变成残余预紧力F F1 1； * *总载荷总载荷= =残余预紧力残余预紧力+ +工作载荷工作载荷 （本质）；（本质）； * *但实际计算时，但实际计算时，总载荷总载荷= =预紧力预紧力+ +部分工作载荷。部分工作载荷。F FC CC CC CF FF FF FF FF Fm mb bb b0 00 02 21F练习练习1010：分析螺栓刚度以及被连接件刚度对总载荷：分析螺栓刚度以及被连接件刚度对总载荷的影响。的影响。F FF FF FF F

21、F FF F 2 22 210计算时可根据已知条件选择其一进行计算计算时可根据已知条件选择其一进行计算 强度条件：强度条件： d d4 41 1. .3 3F F2 21 12 2c ca a* *当工作载荷当工作载荷F=0F=0时，时，F F2 2最小最小=F=F0 0，* *当工作载荷当工作载荷F=F=最大时，最大时，F F2 2最大，最大，2 21 12 2m ma ax xd d4 4F F1 1. .3 3 2 21 10 0minmind d4F4F1.31.3练习：练习：1 1、拧紧螺母时，螺栓的横截面产生、拧紧螺母时，螺栓的横截面产生应力和应力和应力。应力。2 2、受轴向载荷的

22、紧螺栓连接，其他条件不变，仅缩短螺、受轴向载荷的紧螺栓连接，其他条件不变，仅缩短螺栓的长度，其连接强度将栓的长度，其连接强度将、螺栓的应力幅将、螺栓的应力幅将。3 3、采用螺纹连接时，当被连接件很厚并经常拆卸时，宜、采用螺纹连接时，当被连接件很厚并经常拆卸时，宜采用采用（螺栓、螺钉、双头螺柱）。（螺栓、螺钉、双头螺柱）。4 4、受轴向载荷的紧螺栓连接，为保证被连接件不出现缝、受轴向载荷的紧螺栓连接，为保证被连接件不出现缝隙，则隙，则（预紧力小于（预紧力小于0 0、残余预紧力小于、残余预紧力小于0 0、预紧、预紧力大于力大于0 0，残余预紧力大于，残余预紧力大于0)0)。5 5、受轴向载荷的紧螺

23、栓连接，要求受载后结合面不分离，、受轴向载荷的紧螺栓连接，要求受载后结合面不分离，如果被连接件的刚度是螺栓的如果被连接件的刚度是螺栓的3 3倍，外载荷等于预紧力。倍，外载荷等于预紧力。则则（ 连接不可靠、连接可靠、难以确定）连接不可靠、连接可靠、难以确定）（拉、剪；降低、增加；（拉、剪；降低、增加；C;DC;D；B(1/4FB(1/4F0 0）) )5 5、 螺栓组连接的设计螺栓组连接的设计结构设计原则结构设计原则略略 螺栓组受力分析螺栓组受力分析 1、受轴向载荷螺栓组联接、受轴向载荷螺栓组联接将轴向载荷平均处理将轴向载荷平均处理即可。即可。典型：油缸、气缸。典型：油缸、气缸。FDDp2 2、

24、受横向载荷的螺栓组联接、受横向载荷的螺栓组联接 (1)(1)普通螺栓普通螺栓 受拉伸作用受拉伸作用, ,靠摩擦力承受外靠摩擦力承受外载；载；( (预紧力一般是载荷的预紧力一般是载荷的5 5倍，注意减载装置）倍，注意减载装置） (2)(2)铰制孔螺栓铰制孔螺栓受剪切、挤压作用；单个螺受剪切、挤压作用；单个螺栓所承受的横向载荷相等栓所承受的横向载荷相等 F=R/ZF=R/Z；F0F0FFFFd0Lmin3 3、受旋转力矩螺栓组接（对整体是力矩，对单个螺栓是横载）、受旋转力矩螺栓组接（对整体是力矩，对单个螺栓是横载）（1）普通螺栓联接：普通螺栓联接：靠摩靠摩擦抵抗力矩擦抵抗力矩 OfQpTrifQp

25、TOFmaxrmaxriFiT TK Kr rf fF Fr rf fF Fr rf fF FS SZ Z0 02 20 00 01Z Z1 1i ii iS SZ Z2 21 1S S0 0r rf fT TK K) )r rr rf f( (r rT TK KF F则各个螺栓的预紧力则各个螺栓的预紧力:然后按预紧力大小进行校核或设计。然后按预紧力大小进行校核或设计。OfQpTrifQpTOFmaxrmaxriFi（2 2）铰制孔螺栓联接）铰制孔螺栓联接：靠剪：靠剪切抵抗外载切抵抗外载 。T Tr rF Fr rF Fr rF Fr rF FZ Z1 1i ii ii iZ ZZ Z2 22

26、 21 11 1力平衡条件：力平衡条件：T Tr rF Fr rF Fr rF FZ ZZ Z2 22 21 11 1Z Z1 1i i2 2i im ma ax xm ma ax xr rr rT TF F因此受力最大的螺栓：因此受力最大的螺栓：然后按剪切与挤压分别校核。然后按剪切与挤压分别校核。4 4、受倾覆（纵向）力矩螺栓组联接、受倾覆（纵向）力矩螺栓组联接 （单个螺栓受轴向外载）（单个螺栓受轴向外载）Lm a xLiQpQppQ1p2Q2MMp1OOOxx只能用普通螺栓只能用普通螺栓M ML LF FL LF FL LF FZ ZZ Z2 22 21 11 1m ma ax xm ma

27、 ax xi ii i1 11 1L LF Fc co on ns st tL LF FL LF Ft t1 1i i2 2i im ma ax xm ma ax xL LM ML LF F 然后按受轴向载荷螺栓进行计算然后按受轴向载荷螺栓进行计算 总设计思路：总设计思路： 1 1、螺栓组结构设计（布局、数目）、螺栓组结构设计（布局、数目） 2 2、螺栓组受力分析（整体载荷类型、螺栓载荷类型）、螺栓组受力分析（整体载荷类型、螺栓载荷类型） 3 3、求单个螺栓的最大工作载荷（判断哪个最大）、求单个螺栓的最大工作载荷（判断哪个最大） 4 4、按最大载荷的单个螺栓设计（求、按最大载荷的单个螺栓设计（

28、求d d1 1） 5 5、全组采用同样尺寸螺栓（互换的目的）、全组采用同样尺寸螺栓（互换的目的） 6 6， 提高螺纹连接强度的措施（自己复习）提高螺纹连接强度的措施（自己复习）1111、计算螺栓抗拉强度时用、计算螺栓抗拉强度时用 直径，计算其螺纹升角直径，计算其螺纹升角时用时用 直径。直径。1212、螺栓工作仅受预紧力作用时，其强度计算公式中系数、螺栓工作仅受预紧力作用时，其强度计算公式中系数1.31.3的引入是考虑的引入是考虑 。1313、螺纹联接防松的实质是什么？常用螺纹联接防松有哪几、螺纹联接防松的实质是什么？常用螺纹联接防松有哪几种方法？种方法？1414、下列零件的失效形式中，、下列零

29、件的失效形式中， 属于强度问题。属于强度问题。 A. A. 螺栓工作即断裂螺栓工作即断裂 B. B. 齿轮齿面点蚀齿轮齿面点蚀 C. C. 蜗蜗杆轴产生过大的弯曲变形杆轴产生过大的弯曲变形 1515、属于摩擦防松措施的螺纹联接是、属于摩擦防松措施的螺纹联接是 。 A. A. 对顶螺母对顶螺母 B. B. 槽形螺母和开口销槽形螺母和开口销 C. C. 圆圆螺母和带翅垫圈螺母和带翅垫圈1 1、在承受横向载荷或者旋转力矩的普通螺栓组连接、在承受横向载荷或者旋转力矩的普通螺栓组连接之中，螺栓杆之中，螺栓杆应力作用。（受切、受拉、受应力作用。（受切、受拉、受切和拉、受弯曲和拉）切和拉、受弯曲和拉）2 2

30、、不论采用何种类型的螺栓连接，在承受横向载荷、不论采用何种类型的螺栓连接，在承受横向载荷时，螺栓杆时，螺栓杆作用（作用（ 不受剪力；不一定受剪不受剪力；不一定受剪力，但有拉力；一定受剪力；不受拉力）力，但有拉力；一定受剪力；不受拉力）3 3、 一螺栓连接预紧力一螺栓连接预紧力900900，轴向工作载荷，轴向工作载荷500500，螺栓，螺栓与被连接件刚度相等。试计算：与被连接件刚度相等。试计算：（1 1）总拉力、残余预紧力；）总拉力、残余预紧力；（2 2）在预紧力不变情况下，如果为保证被连接件不）在预紧力不变情况下，如果为保证被连接件不出现缝隙，则该螺栓所能承受的最大轴向工作载出现缝隙，则该螺栓

31、所能承受的最大轴向工作载荷。荷。1616、图示（书上图、图示（书上图5-185-18）油缸内径）油缸内径D D2 2=150mm=150mm，油压力油压力P=3MPaP=3MPa，在法兰，在法兰D D1 1上有上有8 8个螺栓。若个螺栓。若其预紧力其预紧力FoFo为为11000N11000N，相对刚度为，相对刚度为0.80.8，螺，螺栓材料的许用应力为栓材料的许用应力为 （1 1）试确定单个螺栓所受的最大总拉力）试确定单个螺栓所受的最大总拉力F F以以及被联接件的残余予紧力及被联接件的残余予紧力F F1 1。 （2 2）如果螺栓的最小直径）如果螺栓的最小直径为为d d1 1= =13.835m

32、m13.835mm，校核该螺栓的强度是否足够。校核该螺栓的强度是否足够。 MPa1804 44 41 17 7. .8 87 72 21 15 50 08 84 44 4Z Zp pD DF F2 22 2 1 14 45 53 34 4. .3 34 44 41 17 7. .8 87 70 0. .8 81 11 10 00 00 0C CC CC CF FF FF Fb bm mb b0 02 21 10 01 11 16 6. .4 42 24 4N N4 44 47 71 1. .8 87 71 14 45 53 34 4. .3 3F FF FF F2 21 11 12 25 5.

33、 .6 69 9M MP Pa a1 13 3. .8 83 35 53 3. .1 14 41 15 59 94 41 14 45 53 34 4. .3 31 1. .3 3/ /4 4d d1 1. .3 3F F2 22 21 12 2c ca a1 18 80 0M MP Pa a （1）单个螺栓工作拉力：单个螺栓最大总拉力：残余予紧力：（2）校核螺栓强度 因此强度足够1717、图示汽缸内径、图示汽缸内径D=500mm,D=500mm,气压气压P=1.2MPa,DP=1.2MPa,D0 0=640mm,=640mm,要求螺栓间距不大于要求螺栓间距不大于150mm,150mm,残余预紧

34、力是工作载荷的残余预紧力是工作载荷的1.51.5倍。试确定螺栓数目和所受的最大轴向拉力倍。试确定螺栓数目和所受的最大轴向拉力 4.131506400tDzN1 16 6. .8 82 2K K1 14 41 1. .2 2/ /4 45 50 00 0z zP P/ /4 4D DF F2 22 2解：设解：设z z个螺栓，则个螺栓，则 ： 取14个螺栓。则最大轴向拉力： 2 2. .5 5F FF FF FF F1 12 2所以，所以，F2=42.0518,18,一薄板用两个普通螺栓联接在厚机架上。已知薄一薄板用两个普通螺栓联接在厚机架上。已知薄板上受横向力板上受横向力R=600NR=600

35、N，板间摩擦系数，板间摩擦系数f=0.2f=0.2，防滑，防滑系数系数K KS S=1.2=1.2，螺栓许用应力，螺栓许用应力 （尺寸如图）。（尺寸如图）。试求此螺栓最小直径试求此螺栓最小直径d d1 1。 MPa10840 R60解解 将将R R移至中心处，分解为移至中心处，分解为F=RF=R和力矩和力矩T=40RT=40R，单个，单个螺栓的受力为：螺栓的受力为： 6 6. .7 78 8m mm m 1 1. .3 3Q Q4 4d d3 30 00 00 0N N0 0. .2 25 50 00 01 1. .2 2f fF FK KQ Q横横向向 5 50 00 0N N，F FF F

36、F F横横向向 4 40 00 0N N，6 60 04 40 06 60 00 0F F横横向向, , 3 30 00 0N NR R/ /2 2F Fp p1 11 1s sp p2 2T T2 2p p1 1T Tp p重点内容：重点内容： 1，机械零件的疲劳强度计算；，机械零件的疲劳强度计算； 2，螺纹连接，螺纹连接 ； 3，皮带传动，皮带传动 ； 4，齿轮传动，齿轮传动(含齿轮、蜗杆转向判断含齿轮、蜗杆转向判断 ） ； 5，滚动轴承，滚动轴承 ； 6，轴的结构设计，轴的结构设计 ； 7，其他：键连接、链传动、滑动轴承、联，其他：键连接、链传动、滑动轴承、联 轴器。轴器。1 1、失效形

37、式、失效形式 第十章第十章 齿轮传动齿轮传动 2 2、设计准则、设计准则闭式软齿面闭式软齿面闭式硬齿面闭式硬齿面( (* *硬度界线）硬度界线）开式齿轮传动开式齿轮传动1 1、轮齿折断、轮齿折断 2 2、齿面疲劳点蚀、齿面疲劳点蚀 3 3、齿面磨损、齿面磨损 4 4、齿面胶合、齿面胶合 5 5、齿面塑性变形、齿面塑性变形1 1、闭式软齿面（齿面硬度小于、闭式软齿面（齿面硬度小于350HBS350HBS或或38HRC)38HRC) 主要失效形式主要失效形式: :齿面疲劳点蚀齿面疲劳点蚀 设计准则设计准则: :按齿面接触疲劳强度设计按齿面接触疲劳强度设计2 2、闭式硬齿面、闭式硬齿面 主要失效形式

38、主要失效形式: :齿根弯曲疲劳折断齿根弯曲疲劳折断 设计准则设计准则: :按齿根弯曲疲劳强度设计按齿根弯曲疲劳强度设计 3 3、开式齿轮传动、开式齿轮传动 主要失效形式主要失效形式: :齿根弯曲疲劳折断与磨损齿根弯曲疲劳折断与磨损 设计准则设计准则: :按齿根弯曲疲劳强度设计（磨损按齿根弯曲疲劳强度设计（磨损- -目前目前无完善的计算方法）无完善的计算方法）3 3、常用的齿轮材料（硬度差）、常用的齿轮材料（硬度差） * * *4 4、标准直齿圆柱齿轮传动强度计算、标准直齿圆柱齿轮传动强度计算 （1 1）轮齿的受力分析（大小与方向）轮齿的受力分析（大小与方向） （2 2）齿根弯曲疲劳强度计算）齿

39、根弯曲疲劳强度计算 （3 3）齿面接触疲劳强度计算）齿面接触疲劳强度计算 * * *要求：熟悉公式；掌握公式中各参数的物理意要求：熟悉公式；掌握公式中各参数的物理意义义 ；参数对齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度；参数对齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度的影响（提高齿根弯曲疲劳强度或齿面接触疲劳强的影响（提高齿根弯曲疲劳强度或齿面接触疲劳强度的措施）度的措施）会判断计算时以哪个齿轮为准；会判断计算时以哪个齿轮为准； 。（1 1）受力分析（大小与方向），有轴向力存在；）受力分析（大小与方向），有轴向力存在；（2 2）计算公式中相关系数按当量齿数选取；）计算公式中相关系数按当量齿数选取；（3)3)

40、许用接触应力取二者平均值，但最大为大齿轮的许用接触应力取二者平均值，但最大为大齿轮的1.231.23倍倍; ; (4) (4)其他要求同直齿轮。其他要求同直齿轮。5 5、斜齿圆柱齿轮传动相关问题、斜齿圆柱齿轮传动相关问题（1 1）受力分析（大小与方向，尤其对于轴向力的）受力分析（大小与方向，尤其对于轴向力的要求）；要求）；（2 2）蜗杆需要热平衡计算；）蜗杆需要热平衡计算； （3)3)变位齿轮传动强度变化。变位齿轮传动强度变化。6 6、圆锥齿轮、蜗杆及变位齿轮传动相关问题、圆锥齿轮、蜗杆及变位齿轮传动相关问题1,1,对闭式蜗杆传动进行热平衡计算的目的是对闭式蜗杆传动进行热平衡计算的目的是 。

41、A. A. 减轻齿面磨损减轻齿面磨损 B.B.避免齿面胶合避免齿面胶合 C. C. 防止齿面点蚀防止齿面点蚀 2,2,齿轮抗弯曲强度计算公式中的齿形系数齿轮抗弯曲强度计算公式中的齿形系数YfaYfa反映了反映了 对对轮齿抗弯强度的影响。轮齿抗弯强度的影响。 A. A. 轮齿的形状轮齿的形状 B.B.齿轮模数齿轮模数 C. C. 齿面硬度齿面硬度3,3,在直齿圆柱齿轮设计中，若分度圆直径等参数保持不变，仅在直齿圆柱齿轮设计中，若分度圆直径等参数保持不变，仅模数增大，则可以模数增大，则可以 。 A. A. 提高齿面接触强度提高齿面接触强度 B.B.提高轮齿弯曲强度提高轮齿弯曲强度 C. C. 弯曲

42、强度与接触强度均提高弯曲强度与接触强度均提高4, 4, 一对齿轮传动，如何判断大、小齿轮中哪个齿面不易产生一对齿轮传动，如何判断大、小齿轮中哪个齿面不易产生疲劳点蚀？哪个齿面不易产生弯曲疲劳折断？疲劳点蚀？哪个齿面不易产生弯曲疲劳折断？5 5、高速重载齿轮传动，当首要问题是润滑不良时，最、高速重载齿轮传动，当首要问题是润滑不良时，最可能出现的失效形式是可能出现的失效形式是；6 6、一对齿轮啮合时，其大、小齿轮的接触应力、一对齿轮啮合时，其大、小齿轮的接触应力；而许用接触应力而许用接触应力-(-(相等、不相等相等、不相等) )； 7 7、一对直齿圆锥齿轮传动，小齿轮的轴向力应等于大、一对直齿圆锥

43、齿轮传动，小齿轮的轴向力应等于大齿轮的齿轮的力，二者方向力，二者方向。8 8、一般参数的闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式、一般参数的闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是是 。9 9、齿轮传动的设计准则是什么？、齿轮传动的设计准则是什么？1010、下图所示为斜齿轮、下图所示为斜齿轮-蜗杆传动，要求：蜗杆传动，要求：（1 1）使）使轴上齿轮轴上齿轮2 2和蜗杆和蜗杆3 3的轴向力相抵，请标出蜗杆的轴向力相抵，请标出蜗杆3 3的旋的旋向；向；（2 2）绘出）绘出1 1、2 2与与3 3、4 4啮合点所受各力的方向；啮合点所受各力的方向；（3 3）若已知小齿轮的齿数为）若已知小齿轮的齿数为2929，大齿

44、轮的齿数为，大齿轮的齿数为5151，齿轮模数，齿轮模数5 5，两齿轮均为软齿面齿轮；小齿轮的许用弯曲应力为，两齿轮均为软齿面齿轮；小齿轮的许用弯曲应力为360360，大齿轮的许用弯曲应力为大齿轮的许用弯曲应力为310310。试问：哪一个齿轮的弯曲疲劳。试问：哪一个齿轮的弯曲疲劳强度高？强度高？1 1， 滚动轴承的基本代号滚动轴承的基本代号 类型代号：类型代号：3 3：圆锥滚子轴承：圆锥滚子轴承6 6：深沟球轴承：深沟球轴承7 7：角接触球轴承：角接触球轴承内径代号：内径代号：一般：一般：d=d=代号代号5(mm) 5(mm) 特殊：特殊：练习：练习：6110961109，6096092 2、滚

45、动轴承的失效形式和计算准则、滚动轴承的失效形式和计算准则 （1 1）主要失效形式：疲劳点蚀、塑性变形、磨损。）主要失效形式：疲劳点蚀、塑性变形、磨损。（2 2）计算准则）计算准则a,a,一般轴承：疲劳寿命计算（点蚀），静强度计算；一般轴承：疲劳寿命计算（点蚀），静强度计算；b,b,低速、轻载轴承：只进行静强度计算；低速、轻载轴承：只进行静强度计算；C,C,高速轴承：在一般轴承基础上还要校核极限转速。高速轴承：在一般轴承基础上还要校核极限转速。 归纳：疲劳寿命计算归纳：疲劳寿命计算基本额定动载基本额定动载C 静强度计算静强度计算 基本额定静载基本额定静载C0 校核极限转速校核极限转速轴承极限转速

46、轴承极限转速n n3 3，滚动轴承的动载荷和寿命计算（尺寸选择），滚动轴承的动载荷和寿命计算（尺寸选择） （1 1）基本额定寿命）基本额定寿命L L10 10 （2 2）基本额定动载荷）基本额定动载荷C C 即：在基本额定动载荷即：在基本额定动载荷C C作用下，轴承可以工作一百作用下，轴承可以工作一百万转而不发生点蚀失效，其可靠度为万转而不发生点蚀失效，其可靠度为90%90%。（3 3）轴承的正装与反装；）轴承的正装与反装；（4 4）派生轴向力大小、方向（紧、松端轴承）；）派生轴向力大小、方向（紧、松端轴承）；（5 5）实际轴向载荷的确定（关键）；）实际轴向载荷的确定（关键）； （6 6）径向

47、载荷的确定）径向载荷的确定 （一般给定）；（一般给定）；（7 7）轴承的当量动载荷；）轴承的当量动载荷；（8 8）危险轴承的寿命计算；）危险轴承的寿命计算；（9 9）不同可靠度时危险轴承的寿命计算。）不同可靠度时危险轴承的寿命计算。4 4，轴承的装、拆、密封、游隙调整、配合等问，轴承的装、拆、密封、游隙调整、配合等问题题轴的设计（改错中体现）轴的设计（改错中体现）实际轴向力实际轴向力FaFa的计算方法的计算方法* * *1 1）分析轴上派生轴向力（大小与方向）和外加）分析轴上派生轴向力（大小与方向）和外加轴向载荷大小与方向（齿轮部分解决）轴向载荷大小与方向（齿轮部分解决） ；2 2）根据上面三

48、个力之间的关系，判断被）根据上面三个力之间的关系，判断被“压紧压紧”和和“放松放松”的轴承（紧端与松端轴承）的轴承（紧端与松端轴承）; ;3 3）“松松”端轴承的轴向力（载荷）等于自身的端轴承的轴向力（载荷）等于自身的派生轴向力；派生轴向力；4 4）“紧紧”端轴承的轴向力（载荷）等于除自身端轴承的轴向力（载荷）等于除自身派生轴向力外，轴上其他派生轴向力外，轴上其他2 2个力矢量和。个力矢量和。练习：练习：1 1，滚动轴承的额定寿命是指可靠性为，滚动轴承的额定寿命是指可靠性为 的寿命。的寿命。2 2，62106210轴承的类型是轴承的类型是 ， 内径是内径是 。3 3，各类滚动轴承的润滑方式，通

49、常可以根据，各类滚动轴承的润滑方式，通常可以根据轴承的轴承的来选择。来选择。4 4，转速一定的深沟球轴承，当量动载荷由，转速一定的深沟球轴承，当量动载荷由P P增增加到加到2P2P时，其寿命是原来的时，其寿命是原来的。90%90%，5050，dn,1/8dn,1/85 5、某轴由。支承，轴上斜齿轮的轴向分力、某轴由。支承，轴上斜齿轮的轴向分力Fa= Fa= ，方向如，方向如图所示。已知两轴承的径向支反力图所示。已知两轴承的径向支反力FrFr1 1= =，FrFr2 2= =；轴的转速；轴的转速n=n=，运转平稳，基本额定动载运转平稳，基本额定动载C=C=，试求：，试求：（1 1）判断该对轴承是

50、正装还是反装；）判断该对轴承是正装还是反装；（2 2）判断该对轴承的松端轴承与紧端轴承；）判断该对轴承的松端轴承与紧端轴承；（3 3）计算两个轴承当量动载荷；）计算两个轴承当量动载荷；（4 4）计算危险轴承的寿命）计算危险轴承的寿命LhLh；（5 5）当可靠度为）当可靠度为 时，求危险轴承的实际寿命。时，求危险轴承的实际寿命。第第3 3章章 机械零件的强度机械零件的强度 1 1， 应力表述应力表述 应力循环特性应力循环特性maxmin2minmaxm2minmaxamaxmin最大应力最大应力最小应力最小应力平均应力平均应力应力幅应力幅112 2，稳定循环变应力种类，稳定循环变应力种类* *

51、*会判断会判断 =+1 =+1 静应力静应力 = 1 = 1 对称循环变应力对称循环变应力 = 0 = 0 脉动循环变应力脉动循环变应力1 1、机器由于某些原因不能、机器由于某些原因不能（工作、连续工作、正（工作、连续工作、正常工作、负载工作）时称为失效。常工作、负载工作）时称为失效。2 2、下列叙述中、下列叙述中是正确的。（变应力只能由变载荷是正确的。（变应力只能由变载荷产生；变应力可以由变载荷产生、也可以由静载荷产产生；变应力可以由变载荷产生、也可以由静载荷产生；变应力由静载荷产生）生；变应力由静载荷产生） 3 3、有、有4 4个结构以及性能相同的零件，承受最大的应力也个结构以及性能相同的

52、零件，承受最大的应力也相同，而应力循环特性分别是相同，而应力循环特性分别是1 1、0 0、-1-1、-0.5-0.5。则其。则其中最容易失效的是中最容易失效的是。4 4、作用在转轴上的各种载荷中，能够产生对称弯曲应、作用在转轴上的各种载荷中，能够产生对称弯曲应力的是力的是（轴向力、径向力、扭矩、各种力）。（轴向力、径向力、扭矩、各种力）。5 5、图示为各零件受静载荷作用的示意图，试判断零件、图示为各零件受静载荷作用的示意图，试判断零件上上A A点的应力是静应力还是变应力？并确定应力循环点的应力是静应力还是变应力？并确定应力循环特性的大小或者范围。特性的大小或者范围。ONN0NN有 限 寿 命 区N无 限 寿 命 区疲劳曲线方程疲劳曲线方程0 04 43 3N NN N) )( (1 10 01 10 0C CN NN N0 0m mm mN N3 3，材料的疲劳特性，材料的疲劳特性曲线曲线应用：折线应用：折线A DA DC C以内为疲劳和塑性安全区，折线以内为疲劳和塑性安全区，折线以外为疲劳和塑性失效区。以外为疲劳和塑性失效区。* * *4 4，材料、零件的，材料、零件的简化极限应力线图简化极限应力线图（等寿命疲劳曲线）（等寿命疲劳曲线）45OBs45CmBG AD a5，单向稳定变应力时的疲劳强度计算，单向稳定