机械设计期末总复习(修订版)吉林大学珠海学院

1、机 械 设 计 总 复 习,疲劳曲线（srNN）,循环基数,应力循环特性,？,第2章 机械零件的强度,2-1 材料的疲劳特性,当,当,有限寿命 疲劳极限,无限寿命 疲劳极限,二、等寿命疲劳曲线,2-3摩擦、磨损及润滑概述,一、摩擦的分类,二、磨损,1、磨损曲线（磨损过程）,第二篇 连 接,机械动连接, 运动副,机械静连接, 焊接、,胶接、,铆接,螺纹连接,、键连接,销连接等,可拆连接,不可拆连接, 焊接、,胶接、,铆接,螺纹连接、键连接、销连接等,第3章 螺纹连接,3-1 螺 纹,一、螺纹的类型和应用,类型：,普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹,大径 d 公称直径,小径 d1 强度计算直径,二、螺纹的主要参数,线数 n 螺纹的螺旋线数目,螺距 p 螺纹相邻两个牙型 上对应点间的轴向距离,三、螺纹特点及应用:,三角形螺纹自锁性好，用于连接。,矩形、梯形螺纹传动效率高，用于传动。,四、螺纹的精度:,螺纹代号-公差带代号-旋合长度代号,M105g6gS,M101 左6H,M2025H / 5g6g,3-2 螺纹连接的类型及应用,1、螺栓连接,装拆方便,螺栓受拉力,普通螺栓连接,

2、一、螺纹连接的基本类型,铰制孔螺栓连接,螺栓受剪切、挤压,用于横向载荷大的连接,2、双头螺柱连接,用于被连接件较厚，不宜制成通孔， 且经常装拆 的场合,双头螺柱受拉力,3、螺钉连接,用于不经常装拆的场合,螺钉受拉力,3-3 螺纹连接的防松,螺纹升角=1o42 3o2,v= 6.5o 10.5o,防松的根本问题： 防止螺旋副的相对转动,二、螺栓组连接的受力分析,螺栓组受力分析的目的：,分析螺栓组中各螺栓的受力情况，找出 受力最大的螺栓，以便进行强度计算。,螺栓组受的外载荷情况：,3-4 螺栓组连接的设计,用普通螺栓连接,连接的不滑移条件：,2、受转矩的螺栓组连接,a.用普通螺栓连接,连接的不转动条件：,b.采用铰制孔螺栓连接,受载最大的螺栓 所受剪力,3、受轴向力的紧螺栓组连接,工作拉力,4、受倾覆力矩M的螺栓组连接,一、受拉螺栓连接的强度计算,3-5 螺纹连接的强度计算,1、 仅受预紧力,1.3系数是考虑扭转切应力的影响,设计式,验算式,静强度计算,当工作拉力 F 变化时，应验算 疲劳强度安全系数,1.3,强度 条件：,相对刚度,总拉力,例2:图示气缸盖用6个普通螺栓连接,已知气缸压强

3、p=2MPa，D=80mm,取 试求: 1、螺栓小径d1； （F-工作拉力） 2、安装时预紧力,解：1、求工作拉力F,2、求总拉力FQ,3、求螺栓小径,4、求螺栓的预紧力,功用:实现轴与轴上零件的周向固定,并传递扭矩.,一.键连接类型及应用,第4章 键连接,4-1 键连接,1.平键连接,2.半圆键连接,3.楔键连接,4.切向键连接,(3)采用两个楔键,应相隔 布置.,注意：,(1)采用两个平键,应相隔 布置.,(2)采用两个半圆键，应布置在轴的同一母线 上。,1.平键的尺寸选择,平键的剖面尺寸(bh)按轴的直径d 在标准中选定，键长L根据轮毂宽度选键长系列尺寸。,二.平键的选择和强度计算,5-1 概 述 一、带传动,第 5 章 带传动,5-3 带传动工作情况分析,一.带传动中的力分析,初拉力,有效拉力,带传递的功率为： kW,欧拉公式,对V带：,四.带传动的弹性滑动与打滑,由带的弹性变形引起带与带轮的滑动称为弹性滑动,滑动率,弹性滑动使从动轮圆周速度低于主动轮圆周速度:,C,弹性滑动与打滑的区别,5-5 链传动,齿数应选奇数，与偶数链节相啮合可以使磨损均匀。,链轮转速越高、节距越大时，

4、动载荷越大。,链轮齿数越少，链速波动越大。,节距 p,排数 n,链节数,第6章 齿轮传动,齿轮传动的特点：,优点：结构紧凑、工作可靠；使用寿命长;传 动比准确;传动效率高；适用范围广. 缺点：不宜用于轴间距离过大的传动;精度低 时传动噪音较大；高精度齿轮加工成本高。,开式齿轮传动,闭式齿轮传动,按装置形式分,软齿面齿轮 HBS 350,硬齿面齿轮 HBS 350,按齿面硬度分,6-1 概述,一、齿轮传动的失效形式,1.轮齿折断,增大齿轮模数,增大齿根圆角半径,合理提高精度,提高轮齿抗弯强度 的措施：,sF ； sF ,6-2 齿轮传动的失效形式和设计准则,2、齿面磨损,减轻磨损措施：,采用闭式齿轮传动； 提高齿面硬度、降低粗糙度； 保持润滑油清洁。,3、齿面点蚀,防止措施：,增大齿轮直径或中心距； 提高齿面硬度； 采用合适的润滑油等。,开式齿轮传动一般不出现点蚀,开式齿轮传动的主要失效形式,sH sH ,4、齿面胶合,5、齿面塑性变形,在高速、重载条件下产生,主动,从动,防止措施：,加强润滑、散热 提高齿面硬度。,加强润滑、提高齿面硬度。,防止措施：,二、设计准则,1.闭式软齿面齿轮:

5、 按接触疲劳强度设计, （齿面硬度350HBS） 验算弯曲疲劳强度。,2.闭式硬齿面齿轮: 按弯曲强度设计, （齿面硬度350HBS） 验算接触强度。,3.开式齿轮传动: 按弯曲强度设计，增大 (1015)%模数考虑磨损的影响。,对中、低速齿轮传动：,6-5 直齿圆柱齿轮传动的强度计算,一、轮齿的受力分析,各力的大小:,N.mm,各力的方向:,主动轮圆周力Ft方向与转向相反;,d1=mz1,对接触强度计算的说明：,当 d1=mz1不变时，不同的m、z1组合对 接触强度影响不大。,m增大， 减小，弯曲强度提高。,对齿根弯曲疲劳强度计算的说明：,2、相啮合齿轮,如 则 ;,m,一、轮齿的受力分析,各力的大小:,各力的方向:,方向用“主动轮左、右 手定则”判定。,6-5 斜齿圆柱齿轮的强度计算,、 判定方法与直齿轮相同。,对主动轮，左(右)旋用左(右)手,四指指转向,拇指指向为轴向力的方向。,例：斜齿轮受力分析,已知二级斜齿轮传动，1 轮主动，转向和旋向如图，试：1、为使轴轴向力小，合理确定各齿轮旋向； 2、画出各轮齿受力方向。,结论：轴上两斜齿轮旋向相同时，轴总轴向力小。,66 直齿锥齿轮

6、传动的强度计算,一、几何尺寸计算,直齿锥齿轮以大端模数为标准模数；,强度计算按齿宽中点处当量齿轮进行。,二、轮齿的受力分析,各力方向： 和 方向的判定与圆柱齿轮相同； 的方向由小端指向大端。,习题62,已知直齿锥齿轮斜齿圆柱齿轮传动，输出轴转向如图，试：1、画出各齿轮受力方向； 2、为使轴轴向力小，合理确定齿轮3、4 的旋向。,注意：当 n 反向时，轴轴向力大。,81 概述,一.轴的功用和类型,分类:按受载情况分为,转轴:工作中既受弯矩又受扭矩;,功用:支承传动件并传递运动和动力,第8章 轴,心轴:只承受弯矩;,传动轴:只承受扭矩.,1、轴肩定位,3、套筒定位,2、圆螺母固定,为能拆卸轴承， 应使h 。,为保证零件定位可靠，应使l B。,5、锥形轴孔与 轴端挡圈定位,4、弹簧挡圈定位,9-1滚动轴承的结构、类型、代号及其选择,一.滚动轴承的结构,第9章 滚动轴承,三.滚动轴承的代号,前置代号 基本代号 后置代号, ,轴承分部件代号,对轴承技术性能 的特殊要求代号,公差等级代号,内部结构代号（字母）,游隙代号,内径代号 ,宽度系列代号 ,类型代号1 2 3 5,轴承代号分三段，基本代号在

7、中间， 前段表示分部件，结构、精度在后边。,直径系列代号,/ P,/ C,滚动轴承代号举例,6 2 3 1 2,- 深沟球轴承,- 无特殊结构,- 公差等级代号略,- 游隙代号略,/P0,/C0,7 2 0 8 AC /P5,- 角接触球轴承,9-2 滚动轴承的计算,滚动轴承尺寸的选择,出现点蚀前的转数或工作小时数。,一、失效形式和基本额定寿命,1、疲劳点蚀,2、塑性变形（低速轴承）,寿命：,基本额定寿命：,一个轴承达到基本额定寿命的概率是 %。,90,一组轴承中，90%的轴承出现点蚀前 工作的转数或工作小时数。（ 或 ）,当量动载荷是与实际载荷等效的假想载荷。,对于只承受径向力的向心轴承,对于只能承受轴向力的推力轴承,对于同时承受径向和轴向力的轴承,4.滚动轴承当量动载荷P,表示轴向力较大，计算P时应考虑Fa 。,表示轴向力较小，计算P 时可忽略Fa 。,e判断系数, e 值大的轴承，承受轴向载荷的能力高。,对单列 3、6、7 类 轴承：X、Y=?,当 时，X=1,Y=0 P=fp Fr,当 时，,内部轴向力,计算时 Fs = Fr 式给出,5.角接触轴承（3、7类）轴向载荷Fa的计

8、算,正装（面对面）,如果 ，,轴承1被压紧，有 ，,轴承2被放松，无 ，,如果 ，,轴承2被压紧，有 ，,轴承1被放松，无 ，,3,7类轴承Fa的求法：,1.根据轴向合力方向判定“压紧”和“放松” 轴承；,2. 松轴承的轴向力Fa= 自身的内部轴向力Fs；,3. 紧轴承的轴向力Fa= 除去自身的内部轴向力后其它轴向力的代数和。,综上所述：,轴承 被压紧，,轴承 被压紧，,如果,轴承 被放松;,轴承 被放松，,1,2,1,2,反装（背对背）,例9-2,已知轴系用一对圆锥滚子轴承支承，载荷如图，轴承的内部轴向力 Fs = Fr /(2Y) ，Y=1.5，求 Fa1、Fa2 = ?,1、求Fs,2、求Fa, 画出FS方向,1 轴承 ，2 轴承 。,压紧,放松,应用场合：1、高转速；,2、高精度；,3、重载荷；,4、剖分结构；,5、径向尺寸小。,推力滑动轴承,向心滑动轴承,非液体摩擦滑动轴承,10-4 非液体摩擦滑动轴承的设计计算,二、设计准则 :维持边界油膜不破坏 （维持边界润滑状态）,三、条件性计算内容：,，避免轴瓦过度磨损；,验算轴承比压,验算轴承,，避免轴瓦胶合；,验算轴承,，避免轴瓦局部磨损、胶合。,

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