机械设计总结

《机械设计》课程要点总结一、机械设计中的强度问题1、几种稳定循环变应力（1）变应力参数最大压力max最小应力min应力幅2minmaxa平均应力2minmaxm应力比（循环特性）maxmin（2）对称循环变应力：maxmin、maxa、0m、1（3）脉动循环变应力：0min、2maxa、2maxm、0（4）静应力2、变应力下的强度条件（1）不同循环次数N时的疲劳极限当0NN时NmNKNN0当0NN时N（2）同一循环次数，不同应力比（循环特性）时的疲劳极限已知材料的机械性能1、0（）、s，可作出（材料的极限应力）的简图（K）零件的极限应力图应力比：C时平均应力：Cm时最小应力：Cmin时例：二、机械传动A、带传动1、带传动的工作情况分析受力分析：0212FFFeFFF21vfeFF211201vvffececeeFFFF11202vfececeFFFF1120limvvffecfeeFFF应力分析：拉应力弯曲应力离心拉应力2minc11maxbc运动分析：2、带传动的失效形式及设计准则：3、带传动的设计：4、张紧装置：定期张紧装置自动张紧装置张紧轮的布置例：P164习题8-1、8-2B、齿轮传动1、齿轮传动的失效形式：轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨料磨损、齿面塑性变形2、设计准则3、齿轮材料及热处理对齿轮材料性能的基本要求：为齿面要硬、齿芯要韧锻钢、铸钢、铸铁、非金属4、直齿圆柱齿轮传动（1）受力分析：力的大小力的方向（2）计算载荷：KKKKKVA（3）齿轮强度条件：齿面接触疲劳强度条件、齿根弯曲疲劳强度条件（4）讨论：1）接触应力与接触强度2）弯曲应力与弯曲强度3）齿形系数FYz4）提高齿轮接触疲劳强度的措施：几何参数d、b、材料H5）提高齿根弯曲疲劳强度的措施：几何参数m、b、材料F5、斜齿圆柱齿轮传动（1）斜齿轮强度计算的特点：当量齿轮计算特点（2）受力分析：力的分解力的大小力的方向（3）斜齿轮的强度条件尺寸相同时：斜齿轮承载能力大于直齿轮外载和材料相同时：斜齿轮尺寸小于直齿轮6、直齿圆锥齿轮传动（1）直齿圆锥齿轮强度计算的特点：当量齿轮计算特点（2）受力分析：力的大小主、从动轮上力的关系力的方向7、齿轮设计中有关参数的选择原则（1）材料与热处理方式（2）精度等级（3）齿数（4）齿宽系数（5）模数（6）分度圆螺旋角例：P236习题10-1、10-78、蜗杆传动蜗杆传动的类型及其特点：主要参数蜗杆传动的失效形式和设计准则材料及热处理普通圆柱蜗杆传动蜗杆传动的效率和热平衡计算例：P269习题11-1三、轴系零、部件1、滑动轴承（1）不完全液体润滑滑动轴承的失效形式及计算准则（2）液体动力润滑径向滑动轴承的基本理论1）压力油膜形成的原理2）流体动力润滑的基本方程一维雷诺方程306hhhvdxdp讨论一：形成流体动力润滑（形成动压油膜）的必要条件：由306hhhvdxdp1）两工作表面必须形成收敛的楔形间隙若0hh，则0dxdp2）两工作表面必须有一定的相对运动，且V方向是从大口到小口3）间隙中必须连续充满具有一定粘度的润滑油无粘度→各油层无速度→两板间油无流动→不能形成油膜压力讨论二：径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程（3）承载能力计算公式PCvBF22的应用1）当轴承结构（d,B,ψ,χ,η,v）确定时由PCdB，则可计算承受多大的径向载荷F2）判断是否液体摩擦：计算FvBCP22由PCdB，则可计算承受径向外载荷F时，要多大的1minrh3）主要参数的选择相对间隙rrR、宽径比dB、偏心率rRe、最小油膜厚度1minrh≥[h]=4S（Ra1+Ra2）4）热平衡计算2、滚动轴承（1）滚动轴承的主要类型：向心轴承、推力轴承、向心推力轴承（2）滚动轴承的代号：基本代号（3）滚动轴承的类型选择1）载荷的大小、方向和性质2）其它：转速、旋转精度、调心性能、装拆方便、价格（4）滚动轴承的尺寸选择（5）滚动轴承的组合设计1）轴系支承的结构形式：双支点各单向固定一支点双向固定、另一支点游动两端游动支承2）轴系支承设计的两个特殊问题（6）滚动轴承的疲劳寿命计算1）寿命计算公式2）轴承的当量动载荷：考虑实际工况，引入载荷系数Pf3）角接触球轴承和圆锥滚子轴承轴向载荷aF的计算4）轴承寿命计算步骤例：P338例13-1、13-53、轴（1）轴的类型（2）轴的强度计算1）按扭转强度计算（初估轴径）30nPAd2）按弯扭合成强度计算（一般轴）将T产生的扭剪应力转化为对称循环变化来考虑22TMMca1WMcaca3）按安全系数校核计算（重要轴）SSSSSSca22SKSma1SKSma1考虑应力集中、绝对尺寸、表面质量及强化措施对轴疲劳强度的影响（3）轴系结构设计例：P379习题15-4、15-6四、机械连接1、螺纹连接（1）螺纹副的受力1）螺纹副的效率：vtantan三角形螺纹效率低、用于连接，矩形、梯形、锯齿形螺纹用于传动。2）螺纹的自锁条件：v三角形螺纹v最大，自锁性好，用于连接细牙螺纹螺距p小，升角小，易满足自锁条件（2）螺纹连接的基本类型螺栓连接双头螺柱连接螺钉连接紧定螺钉连接（3）单个螺栓连接的强度计算1）松螺栓连接：421dF2）受横向载荷的紧螺栓连接：普通螺栓连接：fFKFs043.1210dFca铰制孔用螺栓连接螺栓杆受剪：420dF杆与壁受挤压：pphdF03）受轴向载荷的紧螺栓连接：螺栓和被连接件的受力与变形螺栓所受总拉力2F=工作拉力F+剩余预紧力1F总拉力FCCCFFmbb02剩余预紧力FCCCFFmbm01减小总拉力变化幅度若工作拉力变化：0~F；则总拉力变化：0F~FCCCFmbb0减小bC；增大mC强度条件：43.1212dFca保证连接的紧密性：剩余预紧力01F（4）螺栓组连接设计受力分析：例：P92例题，P101习题5-6（5）防松措施防松的根本问题：防止螺旋副在受载时发生相对转动摩擦防松机械防松破坏螺旋副运动关系防松2、键连接（1）平键连接键的剖面尺寸b、h按轴径d从标准中选取键的长度l根据轮廓宽度确定（2）花键连接特点3、联轴器、离合器和制动器