机械设计辅导班讲义XXXX、12、25

第二章机械设计总论机器的组成2011.10.25第五章螺纹连接与螺旋传动1、常用螺纹的类型主要有哪些？螺纹的主要参数。2、哪些螺纹主要用于连接？哪些螺纹主要用于传动？3、螺纹连接的基本类型有哪些？各类连接的特点。4、螺纹连接预紧的目的是什么？5、螺纹连接设计时均已满足自锁条件，为什么设计时还必须采取有效的防松措施？螺纹连接防松的方法按工作原理可分为哪几种？能举例。6、螺栓的主要失效形式是什么？（受拉、受剪）7、螺栓的材料、性能等级、屈服极限、许用应力。8、提高螺栓的疲劳强度的措施。9、连接螺纹、螺旋传动的自锁条件。F∑F∑F∑F∑b)a)1、仅受预紧力的紧螺栓连接（1）受横向载荷的普通螺栓组连接FKzifFS0fziFKFS0210ca43.13.1dF螺纹连接的强度计算（紧螺栓连接）图示螺栓联接中，采用两个M16（，）的普通螺栓，螺栓材料为45钢，8.8级，，联接时不严格控制预紧力（取安全系数），被联接件接合面间的摩擦系数=0.2。若考虑摩擦传力的可靠性系数（防滑系数），试计算该联接允许传递的静载荷FR（取计算直径d1）。d113835.mmSMPa640d214701.mmSS4Kf12.SSMPaS6404160Rf0iFKzF≥00f0R322.122.02iFFKzFF≤N850213.14160835.133.142210dF≤FRN≤2318502123347.许用拉应力设每个螺栓所需预紧力为F0，则由强度条件，知（2）受转矩的普通螺栓组连接TKrfFrfFrfFsz02010ziirfTKF1S0fzrTKFS0210ca43.13.1dFTKrzfFs0例：起重卷筒与大齿轮用8个普通螺栓连接在一起，如图所示。已知卷筒直径D＝400mm，螺栓分布圆直径D0=500mm，接合面间摩擦系数f=0.12，可靠性系数Ks＝1.2，起重钢索拉力FQ=50000N，螺栓材料的许用拉伸应力[Ϭ]=100MPa。试设计该螺栓组的螺栓直径。解:1、计算旋转力矩2、计算螺栓所需要的预紧力3、确定螺栓直径NmmfDTKDzfTKF50000420S0S0TKDzfFs200mmFd768.28][3.1401取M362、受轴向载荷的紧螺栓连接FDDpFFF12FCCCFFFFmbb0024/3.13.1212cadFp3MPa150MPa图示油缸油压，缸径D=160 mm，螺栓数量z=8，,取剩余预紧力为工作拉力的1.5倍，螺栓材料许用应力试计算螺栓直径。解：螺栓工作拉力FpDz2243160327540N/()/残余预紧力FF5.11螺栓总拉力N0188575405.25.25.112FFFFFF螺栓小径mm.414)]150/()3.14[(2/121Fd≥第六章键、花键连接1、键连接的功能是什么？2、键连接的主要类型有些？4、半圆键连接与普通平键连接相比，有什么优缺点？5、普通平键连接的主要失效形式是什么？6、导向平键连接和滑键连接的主要失效形式是什么？7、按齿形不同，花键连接有哪些类型？松连接紧连接半圆键连接平键连接切向键连接楔键连接键的两侧面是工作面，工作前，连接中没有预紧力的作用。工作时靠其两侧面与轴及轮毂上键槽侧壁的挤压来传递转矩。键的上表面制成1：100的斜度，键的上下面是工作面，装配时，将键楔紧，形成紧联接，工作前连接中已有预紧力的作用。平键连接的强度计算][102p3pkldTklF[σp]为键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用应力和压力。2bLlbLlLl（圆头平键）（平头平键）（单圆头平键）第八章带传动1、带传动常用的类型有哪些？（摩擦传动、啮合传动）3、带传动工作时，带中的应力有几种？最大应力发生在何处？4、带传动中的弹性滑动是如何发生的？弹性滑动引起什么后果？带传动的打滑是如何发生的？它与弹性滑动有何区别？打滑对带传动会产生什么影响？5、带传动的主要失效形式是什么？6、带传动的设计准则是什么？2、影响最大（临界）有效拉力的Fec因素。7、V带传动的张紧。1120fffceceeFFF（1）应放在松边的内侧，使带只受单向弯曲（避免反向弯曲降低带的寿命）；（2）张紧轮应尽量靠近大轮，以免过分影响在小带轮上的包角；中心距过小，张紧轮也可以放在松边的外侧，应尽量靠近小轮，增大在小带轮上的包角。第九章链传动1、与带传动相比，链传动有何优缺点？3、链传动的多边形效应。2、滚子链的接头型式有哪些？链节数为什么取偶数？而链轮齿数择取奇数？为什么小链轮齿数不宜过多或过少？4、链传动在工作时引起动载荷的主要原因是什么？5、链传动在布置。图示链传动（两轮轴线在同一铅垂面内）有何缺点？为保证其传动能力，应采用哪些措施？两轮轴线在同一铅垂面内的缺点：使下垂量增大，会减少下方链轮的有效啮合齿数，降低传动能力。为保证其传动能力，应采取如下措施：1）使中心距可调；2）设张紧装置；3）上、下两轮偏置，使两轮的轴线不在同一铅垂面内。链传动尽量放在低速级；选用小p，多z的链传动。*链轮转速越高，链的节距越大，齿数越少，运动越不均匀，惯性力越大，动载荷越大，冲击越严重。链传动的运动不均匀性和动载荷是链传动的固有特性。带传递的功率为P=Fev/1000kW，当P一定时，v越大，Fe越小，越不易打滑，所以带传动通常布置在高速级上。第十章齿轮传动1、常见的齿轮传动失效有哪些形式？2、为什么齿面点蚀一般首先发生在靠近节线的齿根面上？3、齿轮传动的设计准则。4、硬齿面与软齿面如何划分？其热处理方式有何不同？5、在进行齿轮强度计算时，为什么要引入载荷系数K？动载荷系数的影响因素。6、齿形系数与模数有关吗？有哪些因素影响齿形系数的大小？7、齿轮传动的强度计算说明。1112dTFttan11trFF从动轮：Ft2=-Ft1，Fr2=-Fr1方向：圆周力FtFt1与ω1反向（阻力）Ft2与ω2同向（动力）径向力Fr：指向各自轮心Ft2Ft1Fr2Fr1×○Ft2⊙Ft1n1n2n1n2Fr1Fr2左旋β右旋β外啮合时，β1=-β2标准斜齿圆柱齿轮螺旋线方向法向力Fn11112dTFt径向力costan11ntrFF轴向力tan11taFF方向：Ft、Fr与直齿轮相同主动轮：圆周力Fa1：用左、右手定则：四指为ω1方向，拇指为Fa1方向。：左旋用左手，右旋用右手Fa2：与Fa1反向，不能对从动轮运用左右手定则。注意：各力画在作用点——齿宽中点从动轮：12ttFF12aaFF12rrFFFaFr主动FnβαnFtFa1Fr2Ft1Fa2Fr1Ft2从动αtFtω受力分析两级斜齿圆柱齿轮减速器，其布置方式如图，问：1）低速级斜齿轮的螺旋方向如何选才能使中间轴Ⅱ上两齿轮所受的轴向力方向相反？（在图上画出）2）低速级小齿轮β2应取多大值，才能使中间轴Ⅱ上轴向力相互抵消？3)画出各轮的受力分析图。Ft1Ft2Fr1Fr2Fa1Fa2Fa3解：32aaFF2312tantanttFF2312tantanttFF233122tan2tan2dTdT32TT11211222331232tancos159cos85tancoscostantanzmzmddnn13836.0sin22375722r11m11sintan2FdTFa2a11m11costan2FdTFr1m1t2dTF方向Fr：指向各自轮心Ft：主动轮与n相反从动轮与n相同Fa：小端指向大端第十一章蜗杆传动1、蜗杆传动的主要特点。2、为什么蜗杆的分度圆直径取标准值？直径系数、导程角。3、蜗杆传动的效率(具有自锁性，效率小于50%)。11a2t12dTFF22t2a12dTFFtant2r2r1FFF12TiT4、蜗杆传动的热平衡计算。)tan(tan1v方向判定：1）蜗轮转向已知：n1、旋向→n2左、右手定则：四指n1、拇指反向：啮合点v2→n22）各分力方向Fr：指向各自轮心Ft蜗杆与n1反向蜗轮与n2同向12atFFFa蜗杆：左、右手定则蜗轮：12taFF※n2n13）旋向判定∵蜗轮与蜗杆旋向相同。v2图示传动系统：1）为使II轴上的轴承所受轴向力最小，定出斜齿圆柱齿轮的螺旋线方向（画于图上）；2）在图上标出蜗轮转向和受力方向（用三个分力表示），蜗轮是________旋。起重卷筒用蜗杆传动，测得中心距为125mm，模数为5mm，z1＝1，z2＝40，D＝140mm，L=100mm，当量摩擦系数fv=0.18，手推力F＝200N（忽略轴承摩擦）问：1）在图中画出起吊重物时手柄转向、蜗轮所受三个分力方向，以及蜗轮齿旋向。2）此机构能否自锁？为什么？1）右旋，如图示。dad122212554050mmarctanarctan.mzd1151505712.1018.0arctanarctanvvfv故具有自锁性。2）从传递的功率、传动比、效率等方面比较带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动。带传动链传动齿轮传动蜗杆传动传动比不准确平均准确瞬时不准确瞬时准确功率不大较大大不大效率较低较高高低压轴力大1、滚动轴承的组成。第十三章滚动轴承2、滚动轴承的代号（3、5、6、7、N、NA）。3、滚动轴承类型选择。61036─深沟球轴承，尺寸系列─01，03─内径d=17mm，0级公差，0组游隙；7214AC/P47─角接触球轴承，尺寸系列─02，14─内径d=70mm，接触角α=25°，4级公差，0组游隙；承载能力：球轴承＜滚子轴承耐冲击：球轴承＜滚子轴承nlim：球轴承＞滚子轴承9、滚动轴承的润滑与密封的作用。8、滚动轴承预紧的目的。7、滚动轴承的配合。6、滚动轴承的当量动载荷。4、滚动轴承的基本额定寿命。5、滚动轴承的基本额定动载荷。)(arPYFXFfP)(60106hPCnLh滚动轴承内孔与轴的配合采用基孔制，外径与外壳孔的配合采用基轴制。正装：面对面反装：背对背正安装时：“×”型反安装时：“○”型Fd1、Fd2、Fae如何作用到轴承上（方向）？ⅠⅡFd1Fd2FaeFd1Fd2Fd1Fd21）根据轴承安装方式和Fx、Fd1、Fd2合力指向，判定“压紧端”和“放松端”。2）放松端：Fa等于本身Fd。3）压紧端：Fa等于除本身Fd外，其它轴向力的代数和。Fd1Fd2Fd1Fd2例：某转轴由一对代号为30312的轴承支承。轴上斜齿轮的轴向分力为Fx=5000N，方向如图。已知两轴承处的径向支反力Fr1=13600N，Fr2=22100N,轴转速n=1460r/min，冲击载荷系数fd=1.2，轴承额定动载荷C=170kN，求轴承的轴向力Fa及危险轴承寿命。解：Fd1Fd2)2/(rdYFFeFa/Fr≤eFa/Fre0.35X=1，Y=0X=0.4，Y=1.7（1）求轴承的内部轴向力N40007.12136002r1d1YFFN65007.12221002r2d2YFF（2）求轴承的轴向力N900050000004=+d1XFFN5006d2FFd1Fd2Ⅰ轴承放松，Ⅱ轴承压紧N4000d1a1FF000N9=+d1a2XFFF（3）求危险轴承的寿命eFa/Fr≤eFa/Fre0.35X=1，Y=0X=0.4，Y=1.7eFF294.0136004000r1a1eFF407.0221009000r2a2N16320)40000136001(2.1)(a11r11d1FYFXfPN28968)90007.1221004.0(2.1)(a22r22d2FYFX