机械设计复习

《机械设计基础》2021/5/91第一章机械零件设计概论一、稳定循环变应力◆对称循环变应力◆主要参数最大应力最小应力应力幅平均应力循环特征◆脉动循环变应力◆静应力二、变应力作用下的极限应力与循环次数N有关r=-1r=0r=+1循环基数N0、持久极限sr2021/5/92第二章挠性传动设计一、带的受力分析初拉力、紧边、松边极限摩擦力：发生位置：紧边绕上小带轮处摩擦系数包角初拉力如何提高带的承载能力？二、带的应力分析拉应力s、离心拉应力sc、弯曲应力sb最大应力：smax=s1+sc+sb12021/5/93三、带的弹性滑动和打滑弹性滑动产生的原因：打滑是可以避免的弹性滑动不可避免四、带传动的失效形式和设计准则五、带传动设计时一些问题参数选择原则：dd1、v、a、a、i、F0、z带两边拉力不等弹有弹性打滑产生的原因：带过载，F>Flim失效形式：打滑和疲劳断裂设计准则：保证带有一定的寿命且不打滑带的型号确定(功率和转速)2021/5/94六、链传动工作情况分析◆链传动的传动比◆链传动运动的不均匀性（多边形效应）链轮转速n越高节距p越大齿数z越少链传动的动载荷越大平均传动比为常数瞬时传动比不为常数，周期性变化◆链传动时参数选择原则z1不能太少z1

≥9z2不能太多，z2≤120高速重载小节距多排链;低速重载大节距单排链2021/5/95第三章齿轮传动设计一、失效形式和设计准则二、齿轮材料及热处理轮齿折断、齿面点蚀、胶合、磨损、塑性变形闭式软齿面：按接触疲劳强度设计，校核弯曲疲劳强度闭式硬齿面：按弯曲疲劳强度设计，校核接触疲劳强度开式齿轮：按弯曲疲劳强度设计，模数增大10%~20%锻钢、铸钢、铸铁、有色金属、非金属材料硬齿面：淬火软齿面：小轮调质大轮正火HBS1=HBS2+（30~50）2021/5/96三、直齿圆柱、斜齿圆柱及锥齿轮的受力分析四、圆柱齿轮的强度计算◆接触应力与接触强度◆弯曲应力与弯曲强度◆齿形系数YFa◆如何提高齿面接触疲劳强度？◆如何提高轮齿弯曲疲劳强度？径向力Fr、圆周力Ft、轴向力Fa方向的判断注意：下标要写出来；力的作用点在啮合点

与模数m无关，与齿数z与变位系数x有关2021/5/97五、齿轮设计中有关参数的选择原则◆齿数

z◆齿宽系数yd、yR◆分度圆螺旋角b闭式软齿面z1=20~40闭式硬齿面、开式、铸铁z2=17~25与齿面硬度、齿轮布置方式有关斜齿圆柱齿轮：b=10°~25°人字圆柱齿轮：b=25°~40°◆圆柱齿轮：b1=b2+(5~10)mm2021/5/98第四章蜗杆传动设计一、蜗杆传动的特点从运动关系看，蜗杆传动相当于螺母与螺杆传动在中间平面内，相当于斜齿条与斜齿轮的啮合传动比大、传动平稳、噪声低、能自锁、发热大、效率低、用有色金属作材料，成本高二、蜗杆传动正确啮合条件蜗杆轴向模数、压力角=蜗轮端面模数、压力角蜗杆导程角=蜗轮螺旋角，且旋向一致2021/5/99三、蜗杆传动的主要参数◆模数m和压力角a◆蜗杆分度圆直径d1和直径系数q直径系数◆蜗杆分度圆柱导程角g蜗杆头数1实现大传动比或要求自锁z1=2、4要求效率◆传动比i传动比蜗杆分度圆直径d1为什么为标准值？便于刀具的标准化，减少刀具数量2021/5/9105、相对滑动速度齿间的摩擦发热6、变位系数凑中心距符合标准值凑传动比符合推荐值(中心距保持不变)胶合、疲劳点蚀，齿数多时容易发生轮齿折断四、蜗杆传动的失效形式和设计准则失效通常发生在蜗轮上，因其材料强度通常较弱一般情况下，按接触疲劳强度设计，z2>80时才校核弯曲强度，连续工作时还应进行热平衡计算2021/5/911五、材料及热处理碳素钢合金钢调质蜗杆：淬火蜗轮：灰铸铁铝铁青铜铸锡磷青铜六、普通圆柱蜗杆传动受力分析七、蜗杆传动的效率和热平衡计算

◆提高效率的途径◆效率◆热平衡计算的目的2021/5/912一、平键连接静连接侧面压溃挤压应力动连接工作面磨损压强主要失效形式设计准则键的剖面尺寸b、h按轴直径d从标准中选取键的长度l根据轮毂宽度确定第五章连接设计类型：普通平键（A型、B型、C型）、导键和滑键二、平键连接的失效形式和设计准则2021/5/913三、螺纹副的受力、效率和自锁◆螺纹副的效率三角形螺纹效率低、用于连接其余三种用于传动◆螺纹的自锁条件三角形螺纹最大，自锁性好用于连接细牙螺纹螺距小，升角小易满足自锁条件2021/5/914四、紧螺栓连接的强度计算◆受横向载荷的普通螺栓联接◆受横向载荷的铰制孔螺栓连接mfcF′RKf≥杆受剪：杆与壁受挤压：2021/5/915◆受轴向载荷的普通螺栓连接由螺栓和被连接件的受力与变形得：总拉力F0=工作拉力F+F”总拉力：剩余预紧力：◆强度条件◆保证联接的紧密性剩余预紧力F’’>0力变形d1d2△dF′F0FF″ABCD△F2021/5/916第六章轴的设计二、轴的结构设计准则轴上零件的定位和固定加工和装配的工艺性提高轴强度的结构措施三、轴系结构设计改错一、轴的类型转轴、心轴、传动轴2021/5/917四、轴的强度计算◆按扭转强度计算(初算轴径)◆按弯扭合成强度计算(一般轴)将T转化为对称循环变化来考虑T大小和方向不变T大小经常变化T大小和方向经常变化静应力脉动循环变应力对称循环变应力2021/5/918第七章滚动轴承设计6深沟球轴承7角接触球轴承3圆锥滚子5推力球一、滚动轴承类型向心轴承推力轴承按公称接触角a分类二、滚动轴承的代号基本代号三、滚动轴承的类型和型号选择N

圆柱滚子7112(0)C2021/5/919四、滚动轴承的疲劳寿命计算◆寿命计算公式◆轴承的当量动载荷考虑实际工况，引入载荷系数fp对只承受的向心轴承：对只承受的推力轴承：同时承受复合载荷的向心轴承：◆角接触球轴承和圆锥滚子轴承轴向载荷Fa的计算要考虑轴承的排列方式和派生轴向力S的问题哪边轴承压紧、哪边轴承放松2021/5/920五、滚动轴承的组合设计◆轴承支承的结构形式两端固定一端固定、一端游动两端游动◆轴承支承设计的轴承排列问题角接触球轴承圆锥滚子轴承正排、反排决定了派生轴向力的方向和轴承的固定方式2021/5/921一、非液体摩擦滑动轴承的失效形式及计算准则

设计准则失效形式磨损防止过度磨损胶合防止胶合第八章滑动轴承设计三、液体摩擦动压向心滑动轴承的基本理论压力油膜形成的原理二、轴瓦材料轴