机械设计复习提纲.ppt

1、机械设计复习提纲机械设计复习提纲l轴毂联接l螺纹联接l带传动l链传动l齿轮传动l蜗杆传动l轴承l轴l联轴器和离合器及其他一、轴毂联接一、轴毂联接1 键联接的类型、工作面、工作原理、失效形式、强度计算2 花键联接的类型、工作面、工作原理、失效形式、强度计算3 无键、过盈、销l几何参数：小径、中径、大径、螺距、线数、导程、升角、牙型角l联接：普通粗牙三角形螺纹 传动：梯形螺纹l联接类型：螺栓、双头螺柱、螺钉l预紧和防松l失效形式l强度计算二、螺纹联接二、螺纹联接锯齿形螺纹三角形螺纹矩形螺纹梯形螺纹普通螺栓联接铰制孔用螺栓双头螺柱联接螺钉联接联接类型联接类型预紧和防预紧和防松：松：1、预紧目的、预紧

2、目的 预紧应力预紧应力2、防松本质、防松本质 机械防松与摩擦防松失效形式失效形式1、失效形式和原因 受拉螺栓普通螺栓，轴向载荷，疲劳断裂受剪螺栓铰制孔用，横向载荷，栓杆（孔壁）压溃或剪断b）失效原因：应力集中 a）失效形式：工程中螺栓联接多数为疲劳失效 受拉螺栓：保证螺栓的疲劳拉伸强度和静强度受剪螺栓：保证螺栓的挤压强度和剪切强度 应力集中促使疲劳裂纹的发生和发展过程2、设计计算准则：按螺杆小径进行强度校核计算：按螺杆小径进行强度校核计算强度计算强度计算螺纹联接：松联接在装配时不拧紧，只存在外载时才受到力的作用F 紧联接在装配时需拧紧，即在承受工作载荷前，已预先受力，预紧力QP （1）只受预紧

3、力QP1、松联接2、紧联接f=0.2,i=1,z=1,KS=1 则QP=5F（2）既受预紧力QP，又受横向载荷*铰制孔螺栓联接防滑动（3）既受预紧力又受轴向工作载荷变形协调条件 比较普通螺栓强度计算的几种情况：比较普通螺栓强度计算的几种情况：（特点：栓杆截面受拉应力）1、2、3、4、传动件：带、链、齿轮、蜗轮蜗杆传动件：带、链、齿轮、蜗轮蜗杆挠 性 传 动刚 性 传 动三、带传动三、带传动l工作原理：靠摩擦力来传递运动和力工作原理：靠摩擦力来传递运动和力l力分析力分析l应力分析应力分析l打滑与弹性滑动打滑与弹性滑动l失效形式和设计准则失效形式和设计准则 工作前工作前:Fo=Fo力力分析分析工作

4、时工作时:紧边紧边 FoF1；松边松边 FoF2 F1Fo=FoF2 F1F2=Ff =Fe紧边拉力紧边拉力 F1=Fo+Fe/2松边拉力松边拉力 F2=FoFe/2 过载时欧拉公式过载时欧拉公式：带在将打滑的临界：带在将打滑的临界状态时，紧边拉力与松边拉力的关系状态时，紧边拉力与松边拉力的关系此时的有效拉力是带的最大有效拉力此时的有效拉力是带的最大有效拉力Fec=F1-F2，也是带所能传递的最大（极限）圆周力也是带所能传递的最大（极限）圆周力f 摩擦系数摩擦系数包角，通常是小轮包角包角，通常是小轮包角 应力分析应力分析3、弯曲应力、弯曲应力2.拉应力拉应力1 1、离心应力、离心应力应力最大点

5、应力最大点maxmax=1 1+c c+b1b1。带传动的弹性滑动和和打滑带传动的弹性滑动和和打滑滑动率和传动比滑动率和传动比=（V1-V2）/V1 100%i=n1n2dd2dd1(1-)VV2V1dd2dd1设计准则：保证带在不打滑的前提下，设计准则：保证带在不打滑的前提下，具有足够的疲劳强度和寿命具有足够的疲劳强度和寿命 失效形式和设计准则失效形式和设计准则 失效形式：失效形式：1）打滑；）打滑；2）带的疲劳破坏）带的疲劳破坏；四、链传动四、链传动l工作原理：靠啮合来传递运动和力工作原理：靠啮合来传递运动和力l参数选择参数选择l多边形效应多边形效应l失效形式：失效形式：5种种l设计准则：

6、功率曲线图设计准则：功率曲线图l布置原则布置原则参数选择参数选择lZ117 Z2 120lLp取偶数，以免用过度链节；链轮齿数取奇数，取偶数，以免用过度链节；链轮齿数取奇数，磨损均匀磨损均匀li=2-3.5，v=12-15m/s，lP越大，承载能力大，但动载荷与噪声也越大，越大，承载能力大，但动载荷与噪声也越大，故故p应尽量取小应尽量取小la过过大，抖动；大，抖动；a过小，过小，1小，同时啮合齿数少，小，同时啮合齿数少，链条磨损，易脱链，易疲劳。链条磨损，易脱链，易疲劳。多边形效应多边形效应失效形式：失效形式：链条疲劳破坏链条疲劳破坏链条教练磨损链条教练磨损多次冲击破坏多次冲击破坏胶合胶合静力

7、拉断（静力拉断（v0.6m/s）功率曲线图功率曲线图:注意额定功率曲线的实验条件注意额定功率曲线的实验条件五、齿轮传动五、齿轮传动l失效形式和设计准则l力分析：轴向力、圆周力、径向力大小l力分析：轴向力、圆周力、径向力方向l接触强度计算理论依据l弯曲强度计算理论依据l润滑油选择：黏度失效形式失效形式l轮齿折断轮齿折断l齿面疲劳点蚀齿面疲劳点蚀l齿面磨损齿面磨损 l齿面胶合齿面胶合l齿面塑性变形齿面塑性变形设计准则设计准则闭式软齿面：齿面疲劳点蚀闭式软齿面：齿面疲劳点蚀 先按齿面接触疲劳强度设计（先按齿面接触疲劳强度设计（8-11），），后校核齿根弯曲疲劳强度后校核齿根弯曲疲劳强度（8-13）闭

8、式硬齿面：齿根弯曲疲劳折断闭式硬齿面：齿根弯曲疲劳折断 先按齿根弯曲疲劳强度准则设计（先按齿根弯曲疲劳强度准则设计（8-15），后校核齿面接触疲劳强度（后校核齿面接触疲劳强度（8-9）开式齿轮传动开式齿轮传动：齿面磨损：齿面磨损 齿根弯曲疲劳折断齿根弯曲疲劳折断 按齿根弯曲疲劳强度准则设计，按齿根弯曲疲劳强度准则设计，不校核齿根弯曲疲劳强度不校核齿根弯曲疲劳强度力力分析分析直齿圆柱齿轮直齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮 直齿锥齿轮直齿锥齿轮关于齿轮及蜗杆传动的载荷方向的分析关于齿轮及蜗杆传动的载荷方向的分析1、直齿圆柱齿轮作用力分析法向载荷FnF Ft t 主反从同主反从同F Fr r 指向

9、轴线指向轴线圆周力圆周力 Ft=Fn cos=2T1/d1径向力径向力 Fr=Fn sin=Ft tgFt1=-Ft2Fr1=-Fr2力的大小力的大小 力的方向力的方向 力的关系力的关系 FaFa 主动轮左右手法则主动轮左右手法则 2、斜齿圆柱齿轮作用力分析法向载荷FnF Ft t 主反从同主反从同F Fr r 指向各自的轴线指向各自的轴线圆周力圆周力 Ft=Fn cost cosb=2T1/d1径向力径向力 Fr=Ft tgn/cosFt1=-Ft2Fr1=-Fr2Fa1=-Fa2力的大小力的大小 力的方向力的方向 力的关系力的关系 轴向力轴向力 Fa=Ft tg 1 1=-=-2 2 1

10、1 ，2 2 反向 FaFa 指向大端指向大端3、直齿锥齿轮作用力分析法向载荷FnF Ft t 主反从同主反从同F Fr r 指向各自的轴线指向各自的轴线圆周力圆周力 Ft=Fn cos=2T1/dm1径向力径向力 Fr1=Ft tgcos1Ft1=-Ft2Fr1=-Fa2Fa1=-Fr2力的大小力的大小 力的方向力的方向 力的关系力的关系 轴向力轴向力 Fa1=Ft tgsin1轮1径向力与轮2轴向力大小相等，方向相反 FaFa 主动轮左右手法则主动轮左右手法则4、蜗杆蜗轮作用力分析法向载荷FnF Ft t 主反从同主反从同F Fr r 指向各自的轴线指向各自的轴线圆周力圆周力 Ft 1=F

11、a2=2T1/d1径向力径向力 Fr1=Ft2 tg=Fa1 tgFt1=-Fa2Fr1=-Fr2Fa1=-Ft2力的大小力的大小 力的方向力的方向 力的关系力的关系 轴向力轴向力 Fa1=Ft2=2T2/d2=Ft1/tg轮1圆周力与轮2轴向力大小相等，方向相反2 2=1 1+2 2 =90=900 01 1 ，2 2 同向接触强度计算理论依据接触强度计算理论依据l两圆柱体的接触应力两圆柱体的接触应力H1=H2弯曲强度计算理论依据弯曲强度计算理论依据l悬臂梁应力悬臂梁应力F1=F2六、蜗杆传动六、蜗杆传动l中间平面：齿轮齿条传动中间平面：齿轮齿条传动l正确啮合条件：正确啮合条件：ma1=mt

12、2 a1=t2 2=l几何参数几何参数l失效形式与设计准则失效形式与设计准则l效率分析效率分析中间平面及正确啮合条件中间平面及正确啮合条件几何参数几何参数li=n1/n2=z2/z1d2/d1ld1=qm d2=z2mltg=z1/q失效形式与设计准则失效形式与设计准则l蜗轮：齿面磨损蜗轮：齿面磨损 齿面胶合齿面胶合 疲劳点蚀疲劳点蚀闭式传动：闭式传动：按齿面接触疲劳强度设计，按齿面接触疲劳强度设计，按齿根弯曲疲劳强度校核，按齿根弯曲疲劳强度校核，热平衡计算热平衡计算开式传动：开式传动：按齿根弯曲疲劳强度校核按齿根弯曲疲劳强度校核效率分析效率分析轴承的效率轴承的效率 蜗杆或蜗轮搅油引起的效率蜗

13、杆或蜗轮搅油引起的效率 由啮合摩擦损耗所决定的效率由啮合摩擦损耗所决定的效率 七、轴承七、轴承l滚动轴承的结构、代号、分类滚动轴承的结构、代号、分类l失效形式与设计准则失效形式与设计准则l基本额定动载荷、基本额定寿命、当量动载荷基本额定动载荷、基本额定寿命、当量动载荷l向心推力轴承当量动载荷计算向心推力轴承当量动载荷计算l装置设计（润滑与密封）装置设计（润滑与密封）l滑动轴承润滑状态滑动轴承润滑状态l滑动轴承失效形式与设计准则滑动轴承失效形式与设计准则滚动轴承的结构、代号、分类滚动轴承的结构、代号、分类内圈、外圈、滚动体、保持架内圈、外圈、滚动体、保持架 常用滚动轴承的类型常用滚动轴承的类型深

14、沟球轴承（向心球轴承）深沟球轴承（向心球轴承）6型型 角接触球轴承角接触球轴承7型型 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承3型型失效形式与设计准则失效形式与设计准则动载荷：疲劳寿命计算（疲劳点蚀）动载荷：疲劳寿命计算（疲劳点蚀）静载荷：静强度计算（塑性凹坑）静载荷：静强度计算（塑性凹坑）基本额定动载荷、基本额定寿命、当量动载荷基本额定动载荷、基本额定寿命、当量动载荷或当量动载荷计算当量动载荷计算lP=fP RlP=fP AlP=fP（X R+Y A）lR由支点平衡条件求出lA由外加轴向载荷Fa与R产生的附加轴向力S之间的平衡条件求出正装正装反装反装轴承轴向力轴承轴向力A的计算方法的计算方法1）分析轴上派生

15、轴向力和外加轴向载荷，判定被分析轴上派生轴向力和外加轴向载荷，判定被“压紧压紧”和和“放松放松”的轴承。的轴承。2）“压紧压紧”端轴承的轴向力等于除本身派生轴向力外，轴端轴承的轴向力等于除本身派生轴向力外，轴上其他所有轴向力代数和。上其他所有轴向力代数和。3）“放松放松”端轴承的轴向力等于本身的派生轴向力端轴承的轴向力等于本身的派生轴向力装置设计装置设计l双双支承单向固定支承单向固定l单支承双向固定单支承双向固定装置设计装置设计滑动轴承润滑状态滑动轴承润滑状态1、流体润滑：油膜，两工作表面完全隔开，流体润滑：油膜，两工作表面完全隔开，f=0.001-0.008；2、边界润滑：边界膜，两工作表面

16、部分隔开，边界润滑：边界膜，两工作表面部分隔开，f=0.1；3、混合润滑：油膜，边界膜，直接接触均有混合润滑：油膜，边界膜，直接接触均有流体动压润滑状态形成条件流体动压润滑状态形成条件滑动轴承失效形式与设计准则滑动轴承失效形式与设计准则l失效形式：磨损、胶合失效形式：磨损、胶合l设计准则：保证摩擦表面间吸附的油膜不破裂设计准则：保证摩擦表面间吸附的油膜不破裂l非全液体润滑轴承计算：非全液体润滑轴承计算：避免在载荷作用下润滑油被完全挤出避免在载荷作用下润滑油被完全挤出 控制轴承温升避免边界膜破裂控制轴承温升避免边界膜破裂 当当p较小时，避免由于较小时，避免由于v过高而引起轴瓦加速磨损过高而引起轴瓦加速磨损八、轴八、轴l分类：转轴、心轴、传动轴分类：转轴、心轴、传动轴l结构设计结构设计l扭转强度计算：初估轴径扭转强度计算：初估轴径l弯扭合成强度计算：校核计算弯扭合成强度计算：校核计算结构设计：结构设计：零件的轴向定位和周向定位零件的轴向定位和周向定位 轴系结构改错四处错误正确答案三处错误正确答案两处错误1.左侧键太长，套筒无法装入2.多个键应位于同一母线上弯扭合成强度计算弯扭合成强度计算l