西北工大机械设计期末总复习

机械设计总复习第2章机械零件的强度与耐磨性lim｛变应力静应力｛lim塑性材料lim脆性材料Sb疲劳极限rNlim§2-1机械零件的疲劳强度计算一、机械零件的载荷疲劳曲线（rN—N）0N循环基数······rNr0NDNN0NrN1maxminr应力循环特性ttrN？r疲劳极限｛1r0rt1rCNNrDNNrN·r0NCNmrN0mrNm0rrNNN当DCNNNm0rrNlimNN当DNNrmD0rrNlimNN有限寿命疲劳极限无限寿命疲劳极限Nam0二、等寿命疲劳曲线2020B1450St10tt450已知材料的极限应力、、0s1可绘制材料的极限应力图§2-3摩擦、磨损及润滑概述一、摩擦的分类V干摩擦V液体摩擦V边界摩擦边界油膜V混合摩擦二、磨损1、磨损曲线（磨损过程）初期磨损阶段稳定磨损阶段磨损量时间剧烈磨损阶段第二篇连接机械动连接→运动副机械静连接→焊接、胶接、铆接螺纹连接、键连接销连接等可拆连接→不可拆连接→焊接、胶接、铆接螺纹连接、键连接、销连接等第3章螺纹连接§3-1螺纹一、螺纹的类型和应用类型：普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹30o60o33od2d1d2dS大径d—公称直径小径d1—强度计算直径2dPP2dnptan二、螺纹的主要参数线数n—螺纹的螺旋线数目螺距p—螺纹相邻两个牙型上对应点间的轴向距离三角形030β三、螺纹特点及应用:v螺旋副自锁条件螺旋副效率)(vtantanvvfarctanβvcosff矩形=0梯形015β三角形螺纹和管螺纹自锁性好，用于连接。矩形、梯形螺纹传动效率高，用于传动。四、螺纹的精度:普通螺纹的标记螺纹代号---公差带代号--旋合长度代号M和公称直径中径和顶径公差带S、N、LM10—5g6g—S螺纹代号（普通螺纹，公称直径为10mm）中径公差带代号顶径（大径）公差带代号旋合长度代号M10×1左—6H螺纹代号（公称直径为10mm，螺距为1mm的细牙螺纹，螺纹旋向左旋）中径和顶径（小径）公差带代号M20×2—5H/5g6g内螺纹公差带代号外螺纹公差带代号§3-2螺纹连接的类型及应用1、螺栓连接FpFp装拆方便螺栓受拉力FFpF预紧力普通螺栓连接一、螺纹连接的基本类型铰制孔螺栓连接螺栓受剪切、挤压用于横向载荷大的连接FF2、双头螺柱连接用于被连接件较厚，不宜制成通孔，且经常装拆的场合双头螺柱受拉力FpF预紧力3、螺钉连接用于不经常装拆的场合螺钉受拉力FpF预紧力§3-3螺纹连接的防松螺纹升角ψ=1o42’~3o2’v=6.5o~10.5o防松的根本问题：防止螺旋副的相对转动二、螺栓组连接的受力分析螺栓组受力分析的目的：分析螺栓组中各螺栓的受力情况，找出受力最大的螺栓，以便进行强度计算。螺栓组受的外载荷情况：§3-4螺栓组连接的设计用普通螺栓连接FFFKiZfFSP连接的不滑移条件：iZfFKFSP1i2iPFPFfFP2、受转矩的螺栓组连接Ta.用普通螺栓连接TKrfFSiziP1连接的不转动条件：ziiSPrfTKF1fFPfFPirb.采用铰制孔螺栓连接iirFrFmaxmaxziiiTrF1ziirTrF12maxmax受载最大的螺栓所受剪力TmaxrmaxFiriFrzTFFmaxmaxrri气缸螺栓连接图D3、受轴向力的紧螺栓组连接pFzDpF4/2工作拉力4、受倾覆力矩M的螺栓组连接iiLFLFmaxmaxziiiMLF1ziiLMLF12maxmax0MiFmaxFmaxLiLpPpWMAzFmax0minWMAzFPpAzFPFF421dFp16/311dT一、受拉螺栓连接的强度计算16/)tan(2312dFdvP42)tan(2112dFddpv5.0§3-5螺纹连接的强度计算pFpF1、仅受预紧力1.3系数是考虑扭转切应力的影响pFd43.11设计式3.1322ca][43.121dFp验算式FFpFpF气缸螺栓连接图D2、受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接强度计算pFzDpF4/2工作拉力预紧力pFFFFpQ螺栓承受的总拉力？FFFpQQF？PFSs静强度计算当工作拉力F变化时，应验算疲劳强度安全系数][4/21dFQ1.3强度条件：相对刚度mbbCCC总拉力FFFCCCFFpmbbpQminL0d二、受剪螺栓连接的强度计算ppLdFmin04/20dF剪切强度失效形式：螺栓剪断接触表面压溃挤压强度注意：[τ]-螺栓材料；[σp]-螺栓或孔壁较弱的材料例3：一横板用两个普通螺栓联在立柱上，已知P=4000N，L=200mm，b=100mm,f=0.15,,试求螺栓小径d1.2.1SK,300MPaLbP解:1、将外力P向螺栓组形心简化。P转矩T螺栓组受载横向力：P转矩：T=P×L=800000Nmm2、分析在各载荷作用下，每个螺栓的受力。NFPP2000:21502800000:2rzTFT8000NLdP转矩TP1F1F2F2FFFNFFF8246800020002222213、求合力PF4、求螺栓的预紧力FKfFSP不滑移条件：NfFKFSP6596815.082462.15、求螺栓小径d1mmFdP08.193006596843.143.11功用:实现轴与轴上零件的周向固定,并传递扭矩.一.键连接类型及应用第4章键连接§4-1键连接1.平键连接2.半圆键连接3.楔键连接4.切向键连接(3)采用两个楔键,应相隔布置.0012090注意：180o(1)采用两个平键,应相隔布置.(2)采用两个半圆键，应布置在轴的同一母线上。0120§5-1概述一、带传动平带传动第5章带传动V带传动12§5-3带传动工作情况分析一.带传动中的力分析0F0F0F0F1221FFFffFfF初拉力1F2F2102FFFeF有效拉力d2d2d1F2F带传递的功率为：kW1000vFPeFNFdNFfdFFd2dsin)d(2dsindFFFFN2dcos)d(2dcosdFFFFfNFFfFFNNddddddfFF0dd12fFFFFfeFF21欧拉公式对V带：vfeFF211F2F02121212FFFeFFFFFfe1120ffeceeFF最大有效拉力Fec影响因素：｝1、初拉力F02、包角0o)3、摩擦系数fffv=f/sin(f/)＞f四.带传动的弹性滑动与打滑1F2n2v1v2F2v1v1n由带的弹性变形引起带与带轮的滑动称为弹性滑动滑动率%100121vvv弹性滑动使从动轮圆周速度低于主动轮圆周速度:12vv1F2n2v1v2F2v1v1nDvn100060)11221DDnni≠C2n2v1v1v1n2v121vvvεF12FF12）与带所受的拉力（）成正比，因为，所以弹性滑动与打滑的区别胶带具有弹性，受拉后将产生弹性伸长，且带的变形量（）与带所受的拉力（）成正比，因为，所以，带绕过主动轮时，伸长量将逐渐减小并沿轮面滑动，而是带的速度落后于主动轮的圆周速度。绕过从动轮时，带将逐渐伸长，也会沿轮面滑动，不过在这里是带速超前于从动轮的圆周速度。这种由于材料的弹性变形而产生的滑动称为弹性滑动。F12FF12弹性滑动是由带的松、紧边拉力差造成弹性伸长量变化产生的带与轮之间的相对滑动，而打滑却是由于过载而产生带与轮之间的相对滑动。§5-4V带传动的设计一.设计准则和单根V带的额定功率带传动失效形式:1.打滑2.带的疲劳破坏带传动设计准则:保证带传动不打滑,并使胶带具有一定的疲劳强度和寿命§5-5链传动齿数应选奇数，与偶数链节相啮合可以使磨损均匀。链轮转速越高、节距越大时，动载荷越大。链轮齿数越少，链速波动越大。p2.套筒1.滚子3.销轴4.内链板5.外链板节距p排数n链节数PL链条的基本参数﹛二、滚子链传动的主要失效形式1、铰链的磨损2、链条的疲劳破坏3、铰链的胶合二、滚子链传动的主要失效形式第6章齿轮传动开式齿轮传动闭式齿轮传动按装置形式分软齿面齿轮HBS350硬齿面齿轮HBS350按齿面硬度分§6-1概述缺点：不宜用于轴间距离过大的传动；精度低时传动噪音较大；高精度齿轮加工成本高。齿轮传动的特点：优点：结构紧凑、工作可靠；使用寿命长；传动比准确；传动效率高；适用范围广。闭式齿轮的设计准则：闭式硬齿面齿轮按照弯曲疲劳强度设计，按接触强度校核；闭式软齿面齿轮按照接触疲劳强度设计，按弯曲强度校核。1d§6-5直齿圆柱齿轮传动的强度计算一、轮齿的受力分析1n2nnFrFtF各力的大小:FTdFFtanFFtrtnt211//cos1T1611055.9nPTN.mm各力的方向:主动轮圆周力Ft方向与转向相反;从动轮圆周力Ft方向与转向相同;径向力Fr指向各自的轮心。d1=mz11、影响齿面接触强度的主要参数是；d1增大，H，接触强度；提高减小对接触强度计算的说明：d当d1=mz1不变时，不同的m、z1组合对接触强度影响不大。uubdKTZZHEH12211Fm增大，减小，弯曲强度提高。对齿根弯曲疲劳强度计算的说明：2、相啮合齿轮,如则;21zz21FFSaFatYYbmKFKT211FSaYFaYmbd应分别验算弯曲强度﹛两齿轮这部分相同1FmbdKT1121F1Sa1FaYY2F2Sa2FaYY2F111SaFaFYY1、影响齿根弯曲强度的主要参数是；mc1d1T1n一、轮齿的受力分析nF各力的大小:各力的方向:aF方向用“主动轮左、右手定则”判定。§6-5斜齿圆柱齿轮的强度计算nαtFrFaFtanFFtatancosFFntr、判定方法与直齿轮相同。tFrFdT2F11tcos11zmdn对主动轮，左(右)旋用左(右)手,四指指转向,拇指指向为轴向力的方向。1n1aF1n2n1rF1tF2tF2rF2aF2rF2aF1rF1tF1aF1n2n主动轮1n1aF2tF例：斜齿轮受力分析已知二级斜齿轮传动，1轮主动，转向和旋向如图，试：1、为使Ⅱ轴轴向力小，合理确定各齿轮旋向；2、画出各轮齿受力方向。nⅡnⅢ2Ⅱ1341aF2tF2aF2rF1rF3tF3aF4rF4aF3rF1n结论：Ⅱ轴上两斜齿轮旋向相同时，Ⅱ轴总轴向力小。1tF·4tF§6－6直齿锥齿轮传动的强度计算一、几何尺寸计算直齿锥齿轮以大端模数为标准模数；1mmzmdmmm1mzdmd强度计算按齿宽中点处当量齿轮进行。2n1n主动轮1二、轮齿的受力分析'F1nnF2n1n2rF1aF1rF各力方向：和方向的判定与圆柱齿轮相同；的方向由小端指向大端。tFrFaF'F1tF1tF·1aF1rF2aF1tF·2tFⅡⅢⅠ12344rF习题6－21aF3tF4aF已知直齿锥齿轮—斜齿圆柱齿轮传动，输出轴Ⅲ转向如图，试：1、画出各齿轮受力方向；2、为使Ⅱ轴轴向力小，合理确定齿轮3、4的旋向。nⅢnⅡn1rF2tF2rF2aF3aF3rF注意：当n反向时，Ⅱ轴轴向力大。4tF··1tF第7章蜗杆传动§7-1蜗杆传动类型及特点蜗杆传动特点1.传动比大，结构紧凑；2.传动平稳；4.传动效率低。3.可以设计成具有自锁性；不宜于大功率连续运转条件下工作，多用于中小功率、不连续运转的工况下.3.蜗杆分度圆直径d1和直径系数q正确啮合条件：（旋向一致）γ=β