精密机械设计复习ppt

IndexUpFirst第1页说明：这是助教整理过的ppt，精简版，用于复习。李老师出题不偏，都是他上课讲到的部分，布置的作业也是有针对性的。故复习的重点还是要回归到书本，看李老师讲过的，再好好的消化作业，PPT里的部分例题也很典型的。助教说答疑的时候会说一些重点，但不可能全部说，也不可能透露题目，仅仅是大概提提。机械这么课学分挺重，每年也有挂科的人。故希望大家考前这段时间还是要好好复习，不要寄全部希望于最后一节答疑课。祝好。——冯翰信UniversityofScienceandTechnologyofChina2019年12月18日星期三机械设计复习UniversityofScienceandTechnologyofChina2019年12月18日星期三第一章机械设计基础知识IndexUpFirst第4页零件的工作能力零件的工作能力：–强度：□强度是零件抵抗外载荷作用的能力。强度不足时，零件将发生断裂或产生塑性变形，使零件丧失工作能力而失效。–刚度：□刚度是反映零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。–稳定性：□在变载荷作用下，零件将产生机械振动，如果零件的固有频率与载荷的频率相同时，将发生共振。一般情况下，共振将使零件丧失工作能力而失效。IndexUpFirst第5页名义载荷、计算载荷•在稳定和理想的工作条件下，作用在零件上的载荷称为名义载荷。•为了提高零件的工作可靠性，必须考虑影响零件强度的各种因素，如零件的变形、工作阻力的变动、工作状态的不稳定等。为计入上述因素，将名义载荷乘以某些系数，作为计算时采用的载荷，此载荷称为计算载荷。•Fj=k·FIndexUpFirst第6页变应力下的强度•疲劳破坏–在变应力作用下，零件的一种失效形式将是疲劳断裂，这种失效形式不仅与变应力的大小有关，也与应力循环的次数有关。表面无缺陷的金属材料的疲劳断裂过程可分为两个阶段，第一阶段是在变应力的作用下，零件材料表面开始滑移而形成初始裂纹；第二阶段是在变应力作用下初始裂纹扩展以致断裂。实际上，由于材料具有晶界夹渣、微孔以及机械加工造成的表面划伤、裂纹等缺陷，材料的疲劳断裂过程只经过第二阶段。零件上的圆角、凹槽、缺口等造成的应力集中也会促使零件表面裂纹的生成和扩展。IndexUpFirst第7页疲劳点蚀•在循环接触应力作用下，接触表面产生疲劳裂纹，裂纹扩展导致表层小块金属剥落，这种失效形式称为疲劳点蚀。点蚀将使零件表面失去正确的形状，降低工作精度，引起附加动载荷，产生噪声和振动，并降低零件的使用寿命。IndexUpFirst第8页•从零件开始工作到磨损量Δ超过允许值而失效的整个工作期间，可以分为三个阶段（图1-6）。机械零件的耐磨性UniversityofScienceandTechnologyofChina2019年12月18日星期三第三章零件的几何精度IndexUpFirst第10页互换性的基本概念•互换性是指在同一规格的一批零件或部件中，任取其一，不需任何挑选、调整或修配，就能装在仪器上，达到规定的功能要求，这样的一批零件或部件称为具有互换性。•完全互换：从同一规格的一批零件中任取一件，不经任何修配就能装到部件或机器上，而且能满足规定的性能要求。这种互换性称为完全互换。•不完全互换：如果把一批两种互相配合的零件按尺寸大小分成若干组，在一个组内的零件才有互换性；或者虽不分组，但需做少量修配和调整工作，才具有互换性，这种互换性称不完全互换。IndexUpFirst第11页互换性的作用1)有利于组织专业化生产；2)产品设计标准化，缩短设计周期；3)维修时易更换配件，减少修理时间和费用，保证设备原有的性能。•问题？何为互换性？互换性在机械制造业中的作用是什么？UniversityofScienceandTechnologyofChina2019年12月18日星期三第四章平面机构的结构分析IndexUpFirst第13页运动副•运动副：高副：约束1个自由度，点、线接触。低副：约束2个自由度，面接触。IndexUpFirst第14页平面机构的自由度•F＝3n－2PL－PH•机构具有确定运动的条件：只有当原动件数等于机构自由度时，机构才具有确定的运动。–F7=3n-2pL-pH=3x3-2x4-0=1有确定运动–F8=3n-2pL-pH=3x4-2x5-0=2无确定运动IndexUpFirst第15页复合铰链、虚约束、局部自由度F9=3n-2pL-pH=3x5-2x7-0=1F14=3n-2pL-pH=3x3-2x4-0=1F12=3n-2pL-pH=3x7-2x10-0=1F13=3n-2pL-pH=3x2-2x2-1=1IndexUpFirst第16页平面机构的组成原理•平面机构的高副低代–机构的运动保持不变，代替机构和原机构的自由度、瞬时速度和瞬时加速度必须完全相同。•高副低代的最简单方法是用两个转动副和一个构件来代替一个高副。IndexUpFirst第17页平面机构组成原理----杆组•设杆组由n个构件和pL个平面低副所组成，那么它们之间必满足下述条件：F=3n-2PL=0或2PL=3n•由于构件数n和运动副pL数必须是整数，故满足上述条件的最简单杆组为：•n=2，PL=3。Ⅱ级杆组。•n=4，pL=6。Ⅲ级杆组。•n=6，pL=9。Ⅳ级杆组。IndexUpFirst第18页UniversityofScienceandTechnologyofChina2019年12月18日星期三第五章平面连杆机构IndexUpFirst第20页铰链四杆机构的三种基本型式•曲柄摇杆机构a)•双曲柄机构b)•双摇杆机构c)IndexUpFirst第21页曲柄存在条件1）最长杆与最短杆的长度之和应≤其他两杆长度之和称为杆长条件。2）连架杆或机架之一为最短杆。abcd该机构中构件a最短，构件a能否整周回转？IndexUpFirst第22页压力角与传动角•力F与Vc之间的夹角称为压力角•连杆与从动件轴线之间所夹锐角γ来判断四杆机构的传动性能的好坏，γ角称为传动角IndexUpFirst第23页行程速度变化系数1.极位夹角当机构从动件处于两极限位置时，主动件曲柄在两相应位置所夹的角θ。曲柄摇杆机构的极位夹角ADabdBBCCIndexUpFirst第24页当曲柄等速回转的情况下，通常把从动件往复运动速度快慢不同的运动称为急回运动。Dabd1B2B1C2Cccab12A2.急回运动IndexUpFirst第25页3.行程速比系数1801802112K11180KKK--机构从动杆行程速度变化系数；θ--极位夹角，即曲柄在两极限位置时所夹锐角，也等于导杆的摆角Ψ。IndexUpFirst第26页4、死点位置•所谓死点位置就是指从动件的传动角等于零或者压力角等于90°时机构所处的位置。Dabd1B2B1C2CccabABCIndexUpFirst第27页例题1．在偏置曲柄滑块机构中，要求滑块的行程为50毫米，其行程速度变化系数为1.5，导路的偏置量为20毫米。设计这一机构。图6—54UniversityofScienceandTechnologyofChina2019年12月18日星期三第六章凸轮机构IndexUpFirst第29页rbhssssDD0B0BsO,t360º基圆基圆半径rb推程推程角升距h远停远停角s回程回程角近停近停角sB位移曲线凸轮机构中的名词解释IndexUpFirst第30页Os1357860º120º90º90ºA911131513578911131214101.对心尖顶移动从动件盘形凸轮廓线的设计已知凸轮的基圆半径rb，凸轮角速度和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。①选比例尺l，作位移曲线和基圆rb。②等分位移曲线及反向等分各运动角，确定反转后对应于各等分点的从动件的位置。11③确定反转后从动件尖顶在各等分点占据的位置。设计步骤④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。IndexUpFirst第31页凸轮机构压力角的确定凸轮机构基本尺寸的确定IndexUpFirst第32页基圆半径的确定•基圆半径rb减小时，将使压力角α变大；反之，压力角α减小。IndexUpFirst第33页例题•一个偏心尖顶直动从动件盘形凸轮机构，凸轮机构的基圆半径为100mm，偏心距为100mm。凸轮的推程阶段轮廓线为渐开线（渐开线的基圆半径为100mm，基圆圆心位于凸轮的回转中心）。当凸轮以角速度10rad/s匀速转动时，从动件上升到行程一半时从动件速度为多少？从动件上升过程中速度如何变化？（v=ωR）IndexUpFirst第34页例题•在图示偏置滚子直动从动件盘形凸轮机构中，凸轮1的工作轮廓为圆，其圆心和半径分别为C和R，凸轮1沿逆时针方向转动，推动从动件往复移动。已知：R=100mm，OC=20mm，偏距e=10mm，滚子半径=10mm，试问：–凸轮基圆半径r0=?，从动件行程h=?–推程运动角0=?，回程运动角0=?，远休止角s=?，近休止角s=?–凸轮机构的最大压力角αmax=?，最小压力角αmin=?，又分别在工作轮廓上哪点出现？UniversityofScienceandTechnologyofChina2019年12月18日星期三第七章摩擦传动和带传动IndexUpFirst第36页特点1传动带具有挠性和弹性，可吸收振动和缓和冲击，使传动平稳噪音小；2当过载时,传动带与带轮之间可发生相对滑动而不损伤其它零件,起过载保护作用；3适合于主、从动轴间中心距较大的传动；4结构简单，制造、安装和维护都较方便；5传动比不稳定、效率较低，传动功率一般P≤50kW、线速度v=5~25(40)m/s、传动比3~5(10)；IndexUpFirst第37页三、带传动的几何关系•带传动的主要几何参数：带轮直径D1和D2，中心距a，带长度L，包角α。各参数间的关系如图7-12所示。其近似几何关系为IndexUpFirst第38页四、带传动的受力分析•静止时，带两边的拉力相等且等于张紧力F0（见图a）;传动时，由于带与轮面间摩擦力的作用，带两边的拉力就不再相等（图7-13）。即将绕进主动轮的一边，拉力由F0增到F1，称为紧边拉力，而另一边带的拉力由F0减为F2,称为松边拉力。两边拉力之差为F1-F2=Ft•Ft即为带传动所能传递的有效圆周力，称为有效拉力。其值等于沿任一个带轮的接触弧上摩擦力的总和。IndexUpFirst第39页最大有效拉力的影响因素•预紧力F0：•小轮包角：•摩擦系数f：0FmaxtFF0越大越好吗？越小呢？f摩擦系数取值橡胶钢橡胶铸铁4.0f8.0fmaxtFmaxtFIndexUpFirst第40页五、带传动的应力分析•带传动工作时的应力有：由紧边和松边拉力所产生的应力；由离心力产生的应力以及由于带在带轮上弯曲产生的应力。IndexUpFirst第41页带传动的应力分析•带工作时所受总应力即为上述三种应力之和。•带中的应力为变应力，其最大应力为：σmax=σ1+σb1+σc•此最大应力发生在带紧边进人小带轮处。•带工作时，如果最大应力超过带的许用应力，带将产生疲劳破坏。•三种应力中以弯曲应力σb1对传动带的寿命影响最大。为控制弯曲应力σb1不致过大，则小带轮直径不宜过小带传动失效形式1：带的疲劳破坏IndexUpFirst第42页1）定义：带工作时，随着有效拉力增加，滑动角增加，静角减小。滑动角增加到整个包角时，带的有效拉力达到最大值，带开始沿着带轮滑动，此时称为带的打滑。2）产生的原因：外载荷增加，使得Fe=FecFfmax3）特点：可以避免的。4）后果：带的磨损急剧增加、噪声和严重发热，从动轮的转速