西工大机械设计基础复习大纲

机械设计基础复习纲要必备的基础知识必要的基本理论必有的基本技能必备的基础知识机械零件的常用材料机械零件的基本变形及应力常用机构的特点及应用通用机械零件的特点及应用液压传动的概念与特点常用材料1）钢是一种含碳量低于2％的铁碳合金。2）铸铁含碳量高于2％的铁碳合金为铸铁。3）有色金属有色金属，是相对于黑色金属而言4）非金属钢的分类•结构钢•工具钢•特殊钢碳素钢合金钢普通碳素结构钢(如：Q235)优质碳素结构钢(如：45钢)铸铁铸铁其性脆，不适于锻压和焊接，但其熔点较低，流动性好，可以铸造形状复杂的大小铸件。常用的铸铁有：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和合金铸铁等。灰铁应用最多，其牌号由“灰铁”二字汉语拼音字首和材料的抗拉强度的平均值。如：HT200有色金属铜合金有一定的强度和硬度，导电性、导热性、减摩耐磨性和耐蚀性良好，是制造电工器件和耐磨蚀零件的重要材料。铝及铝合金是应用最广的轻金属，纯铝有良好的塑性、耐蚀性、导电性、导热性和焊接性，但强度、硬度较低。在铝中加人合金元素硅、铜、镁、锰、锌等，可以获得质量轻、强度高的零件。工程塑料工程塑料是在工程中用来作结构或传动件材料的塑料，它有较高的强度，质量轻，具有绝缘性、减摩耐磨性、耐蚀性、耐热性等。问题：在材料A3、45、40Cr、ZG45、HT200中，为()铸铁，为()优质碳素钢机械零件的基本变形及应力机械零件变形的基本形式拉压剪切弯曲扭转AFAFTTWTWM问题：在静应力下，塑性材料的极限应力为，脆性材料的极限应力为。强度条件式：常用机构的特点及应用首先应明确机构的用途：运动形式的转换1、旋转运动→直线运动2、直线运动→旋转运动3、旋转运动→旋转运动速度的变换减速传动增速传动变速传动间歇传动问题：设计一传动系统方案，已知电动机的转速为1440r/min，要求工作机的转速为140r/min，试确定传动系统中的传动机构，画出传动简图。旋转变直线•曲柄滑块机构•凸轮机构•齿轮齿条机构•螺旋机构直线变旋转•齿条-齿轮机构•螺旋机构•曲柄滑块机构速度的变换1、减速传动2、变速传动通用机械零件的特点及应用联接件传动件轴系部件其它螺纹联接轴毂联接铆、焊、胶齿轮传动带传动链传动轴轴承联轴器、离合器弹簧液体传动——用液体作为工作介质进行能量传递与控制的传动方式液体传动包括液压传动和液力传动。液压传动——以液体压力能进行工作。液力传动——以液体动能进行工作。气压传动——以压缩空气作为工作介质进行能量传递与控制的传动方式。与常规机械传动相比，液压与其压传动具有易于控制、动作快、可以无级调速、工作平稳等优点。液压传动的概念与特点液压液压传动的主要优点：①液压传动能方便地实现无级调速，调速范围大。②在相同功率情况下，液压传动装置的体积较小，重量较轻，结构紧凑。③液压传动工作比较平稳，反应快，换向冲击小，能快速启动、制动和频繁换向。④便于实现过载保护，而且工作油液能使传动零件实现自润滑，故使用寿命较长。⑤操纵简单，易实现自动化。当与电气控制联合使用时，易于实现复杂的自动工作循环。⑥液压元件已实现系列化、标准化和通用化，故制造、使用和维修都比较方便。液压传动的概念与特点液压传动的主要缺点：①液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使传动无法保证严格的传动比。②液压传动的能量损失(泄漏损失、摩擦损失等)较大，传动效率不高，不宜作远距离传动。③液压传动对油温的变化比较敏感，不宜在很高和很低的温度下工作。④液压传动出现故障时不易找出原因。液压传动的概念与特点必要的基本理论机构的组成及机构具有确定运动的条件螺旋副的摩擦、效率和自锁条件铰链四杆的特性及其演化凸轮推杆的常用运动规律渐开线齿轮的啮合传动及其设计带传动的工作原理和工作能力分析链传动的设计螺纹联接的计算非液体摩擦滑动轴承的设计滚动轴承的设计轴的分类其强度计算液压传动原理机构的组成及机构具有确定运动的条件机构的自由度F=原动件的数目HL23PPnF1111283FvWdTtan22驱动力矩　tan)tan(v下行程　vtantan上行程　vvvfarctancossinfffv螺旋副的摩擦、效率和自锁条件铰链四杆机构中有曲柄的条件：1)最短杆长度十最长杆长度其他两杆长度之和(杆长条件)。2)最短杆为连架杆或机架(机架条件)。铰链四杆的特性及其演化急回运动、行程速比系数和死点压力角与传动角传动角g=90º-a压力角是指受力点的运动方向与受力方向之间的夹角。等速运动等加速等减速简谐运动摆线运动改进型等速改进型梯形加速度问题：在常用推杆运动规律中，存在刚性冲击的有：。凸轮推杆的常用运动规律凸轮廓线设计方法的基本原理反转法问题：分析并在图中作出该凸轮机构的理论廓线、基圆和A点的压力角。渐开线齿轮的啮合传动及其设计渐开线的形成与特性分度圆直径——d，d＝mz，齿顶高——ha＝h*am=m齿根高——hf＝(h*a+c*)m=1.25m齿全高——h=ha+hf＝(2h*a+c*)m=2.25m齿顶圆直径da＝d+2ha＝zm+2h*am齿根圆直径df＝d－2hf＝zm－(h*a+c*)m齿距p＝pd/z＝pzm/z=pm基圆直径db＝dcosa＝mzcosa直齿圆柱齿轮的尺寸计算直齿圆柱齿轮的基本参数：模数m、齿数z、压力角a(20°)、齿顶高系数h*a(1)、顶隙系数c*(0.25)正确啮合条件202121aaammm对于直齿圆柱齿轮21212120aaammm对于斜齿圆柱齿轮21212120gaaammm对于蜗轮蜗杆1rF2n1n2rF1tF2tF轮齿的受力分析啮合传动中，轮齿的受力分析齿面接触疲劳强度计算齿根弯曲疲劳强度计算校核式：][125.474H211HuubdKT设计式：32Hd111][6.76uuKTd][2F1FS1FmbdYKT校核式：3F21dFS1][26.1ZYKTm设计式：参数的选择齿数z1的选择齿宽系数d的选择带传动的工作原理和工作能力分析带传动中的力分析0212FFF21FFFFfe1120aaffeceeFFecFF0ecFaecFf0FF1F00F02尚未工作状态nFfF1F1F1F1222n2工作状态带的应力分析11maxbc紧边拉应力1、松边拉应力2、离心拉应力c、带的弯曲应力b带的弹性滑动带中应力的变化→带的弹性变形变化→带在带轮上弹性滑动%100112vvv1122112DDnni滑动率ε约在1%~2%之间变化，通常近似计算传动比122112DDnni问题：带传动的打滑与弹性滑动有何区别？各对带传动有何影响？打滑时，滑动率ε为100%，这是带的一种失效形式。链传动的设计链传动的特点滚子链的结构与工作原理运动不均匀性问题1：在链传动中，链条的节距越大，其承载能力。问题2：链传动的中心距过大或过小对传动有何影响？螺纹联接的计算联接类型与结构受拉螺栓与受剪减螺栓失效与强度计算非液体摩擦滑动轴承的设计轴瓦材料及其结构失效形式与设计准则p≤[p]v≤[v]pv≤[pv]设计方法与步骤问题：滑动轴承中的摩擦可分为边界摩擦、、等。)m/s(60000)MPa(dnvdBPpp　　滚动轴承轴承的结构、类型与代号寿命计算组合设计基本额定寿命：具有90％可靠度时轴承的寿命，用L10表示。基本额定动载荷：使轴承的基本额定寿命恰好为106转时，轴承所能承受的载荷值，用字母C表示。基本额定寿命计算式)10(610rPCL　　)(60106hPCnLh　　　或一、轴的分类与强度计算根据轴所承受的载荷不同，轴可分为心轴、转轴、传动轴三类。问题：既受弯矩又受扭矩的轴称为轴，而自行车前轮的轴是轴。心轴的强度计算方法WMca31.0dW传动轴的强度计算方法TTWT32.0dWTmmNnPT61055.9转轴的强度计算方法WMcaca22caTMMa3.06.01a　静应力　脉动循环应力　对称循环应力101rrr必需掌握的基本技能机构自由度的计算凸轮机构的图解法设计轮系传动比的计算轮齿受力分析带传动的受力分析螺纹联接的强度计算平键的强度校核非液体滑动轴承计算滚动轴承寿命计算如图所示的行星轮系中，z1=z2’=30、z2=40、z3=45，求传动比i1H=?mmmzmzmz120)45230(23'24H'212H1iii3430401221zzi530120111'24H'42H'2)(zzii320534H'212H1iii复合轮系的传动比计算受横向载荷的紧螺栓联接结合面的摩擦力传递外力FFKfziFsPp21Pca43.1dF螺栓的计算应力F0F0FFFpFp铰制孔用螺栓靠螺栓杆的剪切和螺栓杆与被联接件的挤压来传递外载荷。螺栓杆可能因受到剪切和挤压而破坏。p2s4dFbssbsdFFFds受轴向载荷的紧螺栓联接压力容器盖螺栓联接是受轴向载荷紧螺栓联接的典型实例。总拉力为FFFFFFpQ'pQp21Qca43.1dF螺栓的计算应力FDDp平键的强度校核bsbs][4hldTklF2bLlbLlLl（圆头平键）（平头平键）（单圆头平键）滚动轴承的寿命计算)(arPYFXFfP},max{A1S2S2aFFFF3103　滚子轴承球轴承)h(60106h　　PCnL)r(10610　　PCL},max{2SA1S1aFFFF