机械设计总复习

吕苇白《机械设计》总复习第一章绪论第二章机械设计总论第三章机械零件的强度第四章摩擦、磨损及润滑概述第五章螺纹联接第六章键、花键联接第八章带传动第九章链传动第十章齿轮传动吕苇白《机械设计》总复习第十一章蜗杆传动第十二章滑动轴承第十三章滚动轴承第十四章联轴器和离合器第十五章轴第十六章弹簧吕苇白第一章绪论本课程的内容、性质和任务。主要内容：机器的作用，组成机器的基本要素（零件）；零件分类；零件（局部）与机器（总体）的关系；机械设计的主要内容及处理有关矛盾的原则；吕苇白第二章机械设计总论主要内容：设计机械零件时应满足的基本要求；机器的组成；任何机器都离不开机械设计机器的一般程序；重点：技术设计阶段对机器的主要要求，在很大程度上靠零件满足设计要求来保证机械零件的主要失效形式；机械零件设计中的标准化。机械零件的设计准则；机械零件的设计方法；机械零件设计的一般步骤；机械零件的材料及其选用；吕苇白第三章机械零件的强度强度准则是最重要的设计准则。本章把各种零件强度计算的共性问题集中到一起，略去零件的具体内容，突出强度设计计算的基本理论和方法。目的在于了解各种强度计算方法从本质上来说都是一样的。不同零件的强度计算公式在形式上的不同，仅来源于零件本身的特殊性，以及设计工作中沿用的一些惯例，而不是强度计算方法的原则有什么不同。吕苇白主要内容：⑷学会双向变应力时的强度校核方法。⑴了解疲劳曲线及极限应力曲线的意义及用途，能从材料的几个基本机械性能（σB，σS，σ-1，σ0）及零件的几何特性，绘制零件的极限应力简化线图。⑵掌握单向变应力时的强度计算方法，了解应力等效转化的概念。⑶了解疲劳损伤累积假说的意义及其应用方法。⑸会查用教材本章附录中的有关线图及数表。吕苇白第四章摩擦、磨损及润滑概述对摩擦学的主要对象（即摩擦、磨损和润滑的基本问题）作简单扼要的介绍，阐述摩擦和磨损的分类和机理，形成油膜的动压和静压原理，以及弹性流体动力润滑的基本知识。要求搞清概念，而无需作更深的探讨。吕苇白主要内容：⑷润滑剂重点润滑油，重点了解粘度指标⑴了解摩擦学所包含的主要内容和研究对象，以及摩擦、磨损与润滑之间的有机联系。明确摩擦是引起能量损耗的主要原因；磨损是造成零件失效和材料损耗的主要原因；润滑是减小摩擦和磨损的最有效手段。⑵了解摩擦的机理及其形式：干摩擦、边界摩擦、混合摩擦、流体摩擦。⑶初步认识机件磨损的普遍规律及其分类，力求缩短磨合期，延长稳定磨损期，推迟剧烈磨损期的到来。⑸搞清两滑动表面间动压油膜形成原理。对弹性流体动力润滑只要求建立一个初步的概念。流体静力润滑只需了解其原理与流体动力润滑的本质区别即可吕苇白普通螺纹（三角螺纹）管螺纹第五章螺纹联接大径d、小径d1、中径d2、螺距p、螺旋线数n、导程s=pn、升角ψ、牙型角α等。一、螺纹的参数：二、螺纹的种类：用于联接用于传动锯齿形螺纹矩形螺纹梯形螺纹三、螺纹联接的基本类型、特点、应用：1.螺栓联接2.螺钉联接3.双头螺柱联接4.紧定螺钉联接普通（受拉）螺栓联接铰制孔用（受剪、配合）螺栓联接吕苇白四、预紧和防松：预紧：提高联接的紧密性和可靠性防松：防止螺旋副的相对运动防松原理⑴利用摩擦力：弹性垫圈、双螺母等⑵采用专门防松元件：圆螺母和止退垫片、止动垫片、槽形螺母和开口销等⑶其它方法：焊、铆、胶结等由于螺纹联接中实际产生的预紧力比扳手一端所施加的拧紧力要大许多倍。因此，重要的螺栓联接要采用适当的方法与工具来控制拧紧力矩，使之既能达到预紧的目的，又不致拧断螺栓。机械防松要比摩擦防松更为可靠，但成本较高，因而只宜用于比较重要的或机器内部不容易检查到的地方吕苇白先将总载荷分解，分解后所得到的载荷不外乎轴向力、横向力、扭矩和弯矩等四种基本情况；接着就按这四种情况分别进行载荷分配计算；然后再迭加起来，便得到了总载荷在各螺栓中的分配情况。在这四种基本情况中，承受倾覆力矩的底板螺栓组联接的载荷分配计算是一个难点。五、螺栓组的受力分析：吕苇白(1)普通螺栓联接：F0×f×i×z≥KsR(2)铰制孔用螺栓联接：Fs＝R/z⒈受横向载荷R作用：⒉受扭矩T作用：(1)普通螺栓联接：Σ(F0×f×i×ri)≥KsT(2)铰制孔用螺栓联接：Fsmax＝(T×rmax)/Σ(ri2)⒊受轴向载荷FΣ作用：单个螺栓受到的轴向工作载荷：F＝FΣ/z螺栓受到总拉力：F2＝F1+F＝F0+cbF/(cb+cm)(螺栓受力图)吕苇白⒋受倾覆力矩M作用：螺栓受到的轴向工作载荷：2maxmaxiLMLFPpWMAzF0max00minWMAzFp吕苇白六、失效形式、设计准则、强度计算：失效形式设计准则强度计算普通螺栓联接拉断松联接紧联接σ≤［σ］铰制孔用螺栓联接剪切挤压τ≤［τ］σp≤［σp］4210dF43.1212dF420dFspsldFmin0七、提高螺栓联接强度措施：从以下几方面考虑：①降低总拉伸载荷的变化范围；②改善螺纹牙的力分布；③减少应力集中；④避免产生附加应力等。吕苇白一、键的分类、特点、应用切向键圆头平键平键单圆头平键方头平键导向平键普通平键键楔键半圆键滑键花键(180°)(180°)(同一母线上)(120°)第六章键、花键联接吕苇白二、平键的强度计算：圆头平键：l＝L－b半圆头平键：l＝L－b/2方头平键：l＝L其中：计算长度l［mm］：⑴普通平键的失效形式：剪切、挤压pplhdT04⑵导向平键及滑键的失效形式：磨损plhdTp04轴径d［mm］；扭矩T［Nmm］。键高h［mm］；吕苇白三、平键的设计步骤：进行强度校核根据轮毂的宽度B定键的长度L选类型根据d选键的剖面尺寸b×h四、花键吕苇白第八章带传动紧边F1、松边F2；有效拉力F=F1-F2；P=Fv/1000；欧拉公式F1/F2=efα；包角α≥120°一、受力分析：二、应力、应力分布、最大应力：紧边拉应力：σ1＝F1/A、松边拉应力：σ2＝F2/A；离心拉应力：σc＝qv2/A；弯曲应力：σb=Eh/y；最大应力：σmax＝σ1+σc+σb1；最大应力出现在紧边与小带轮的接触处。三、弹性滑动和打滑：由于带是弹性体和带的拉力差引起的弹性滑动，它是不可避免的。带和带轮之间发生显著的相对应的称为打滑，要避免的吕苇白带传动的主要失效形式：打滑、疲劳破坏四、失效形式和设计准则：设计准则：在不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。五、V带传动的设计方法和步骤：已知：工作机，原动机，传递的功率P，转速n，传动比i，工作条件等吕苇白第九章链传动⑴链传动的特点及应用：一、本章重点及学习注意事项：⑵链传动的多边形效应及其动载荷变化：由于刚性链节在链轮上呈多边形分布，在链条每转过一个链节时，链条前进的瞬时速度周期性地由小到大，再由大到小。链条沿垂直于运动方向的分速度也在作周期性变化，从而导致运动的不均匀性。传动链的结构特点：吕苇白⑶了解确定滚子链传动的承载能力的主要依据是什么。确定滚子链传动的承载能力通常以抗疲劳强度为中心的多种失效形式的功率曲线图为依据链传动运动不均匀及刚性链节啮入链轮齿间时引起的冲击，必然要引起动载荷。当链节不断啮入链轮齿间时，就会形成连续不断的冲击、振动和噪声，这种现象通常称为“多边形效应”。链的节距越大，链轮转速越高，齿数越少，“多边形效应”越严重。吕苇白⑷了解链传动主要参数对传动性能的影响，学会合理地选择参数，并掌握链传动的设计步骤。链传动的设计计算通常是根据所传递的功率P、工作条件、链轮转速n1、n2等，选定链轮齿数z1、z2，确定链的节距、列数、传动中心距、链轮结构、材料、润滑方式等。吕苇白设计准则软齿面(HB≤350)：按齿面接触强度计算第十章齿轮传动齿根折断一、轮齿的失效形式及设计准则：闭式齿轮传动按齿根弯曲强度校核硬齿面(HB＞350)：按齿根弯曲强度计算按齿面接触强度校核开式齿轮传动按齿根弯曲强度计算疲劳点蚀胶合磨损塑性变形轮齿失效齿面失效吕苇白直齿：Fa＝0径向力Fr——由啮合点指向圆心，Fr1=－Fr2。二、受力分析：锥齿：小端指向大端圆周力Ft——Ft主与n主方向相反，Ft从与n从方向相同，Ft1=－Ft2。轴向力Fa——Fa1=－Fa2斜齿：Fa按主动轮的左、右手定则来确定三、载荷系数：K=KAKVKαKβKA——工况系数KV——动载系数Kα——齿间载荷分配不均匀系数Kβ——齿向载荷分布不均匀系数吕苇白五、齿面接触强度和齿根弯曲强度的设计和校核公式的应用：分度圆直径d决定了齿面接触强度的大小式中各符号的物理意义、其值的确定（包括：计算、查图、查表等）、单位的确定。六、齿轮的结构设计、齿轮传动的润滑和效率模数m决定了齿根弯曲强度的大小四、材料选择：基本原则：齿面要硬，齿芯要韧。软齿面齿轮：HBS1－HBS2≈30～50硬齿面齿轮：HBS1≈HBS2吕苇白蜗杆分度圆直径：d1=mq第十一章蜗杆传动模数m、齿数z、直径系数q、升角γ：tgγ=z1/q。一、特点、主要参数：传动比：i=n1/n2=z2/z1≠d2/d1.ma1=mt2正确啮合条件：中间平面上γ1=β2αa1=αt2=20°二、失效形式、材料、结构蜗杆传动主要失效形式为：齿面胶合、点蚀、磨损材料及结构蜗杆：钢、合金钢；蜗杆轴（整体式）蜗轮：青铜；蜗轮常采用组合式组合式吕苇白径向力Fr——由啮合点指向圆心，Fr1=－Fr2。三、受力分析：圆周力Ft——Ft主与n主方向相反，Ft从与n从方向相同，Ft1=－Fa2。轴向力Fa——按主动轮的左、右手定则来确定Fa1=－Ft2。四、热平衡计算、措施：1000P1(1－η)≤αtA(t2－t1)若工作温度太高，可采取以下措施：增加散热片、采用电风扇、安装冷却水管等吕苇白形成动压油膜(流体动力润滑)的必要条件：1.两工件之间的间隙必须有楔形间隙；2.两工件表面之间必须连续充满润滑油或其它液体；3.两工件表面必须有相对滑动速度。其运动方向必须保证润滑油从大截面流进，从小截面出来。动压油膜——因运动而产生的压力油膜。第十二章滑动轴承吕苇白第十三章滚动轴承一、主要类型代号、结构特点、受力情况、特点及应用：二、轴承的基本代号：疲劳点蚀三、轴承的失效形式：永久塑性变形参见表13－1四、名词：内径系列×××××直径系列宽高系列类型代号寿命；基本额定寿命；基本额定动载荷Cr；当量动载荷P=XR+YA吕苇白五、寿命计算：七、轴承的轴向力A的计算：六、内部轴向力Fs的大小和方向寿命指数ε：八、滚动轴承的组合设计：若为球轴承，ε＝3特别是圆锥滚子轴承和角接触球轴承的安装方式及其轴向力的求解。PfCfnLPrTh16667若为滚子轴承，ε＝10/3吕苇白第十四章联轴器和离合器圆盘式离合器一、定义：二、联轴器摩擦式牙嵌式离合器三、离合器圆锥式离合器单片式圆盘离合器多片式圆盘离合器齿式联轴器可移式刚性联轴器(挠性联轴器)固定式刚性联轴器联轴器滑块联轴器套筒式联轴器凸缘式联轴器万向联轴器弹性联轴器弹性套柱销联轴器弹性柱销联轴器吕苇白第十五章轴光轴一、分类：二、轴的结构设计：⑴按扭转强度计算（估算轴径）；阶梯轴直轴曲轴实心轴空心轴转轴：受M+T作用的轴心轴：主要承受弯矩M传动轴：主要承受扭矩T三、轴的强度设计：⑵按弯扭合成强度计算估算轴径四、轴的设计步骤：按弯扭合成强度校核结构设计