机械设计》复习课件

机械设计机械设计总复习总复习复习策略复习策略题型：选择、填空、分析、计算、结构改错题型：选择、填空、分析、计算、结构改错猜题：否定绝对，缩小范围；做题：调整心态，猜题：否定绝对，缩小范围；做题：调整心态，先易后难；读懂题意，争小抢大。先易后难；读懂题意，争小抢大。复线运筹法复线运筹法交错运筹法交错运筹法重点运筹法重点运筹法顺序运筹法顺序运筹法冲刺成功秘笈：冲刺成功秘笈：计划，方法，努力。计划，方法，努力。复习技法复习技法应试内容重组法应试内容重组法应试重点复习法应试重点复习法应试小贴士应试小贴士应试内容重组法应试内容重组法1、明确零件的类型和结构特点、明确零件的类型和结构特点2、领会零件的工作原理、工作条件、领会零件的工作原理、工作条件3、掌握工作情况分析：运动分析和动力分析、掌握工作情况分析：运动分析和动力分析4、判断失效形式、确立设计准则、判断失效形式、确立设计准则6、理解零件设计方法、主要参数、理解零件设计方法、主要参数7、掌握结构设计方法：材料及热处理和结构改错、掌握结构设计方法：材料及热处理和结构改错5、推导公式、设计步骤、推导公式、设计步骤1.零件的类型和结构特点零件的类型和结构特点齿轮传动齿轮传动类型：圆柱（直、斜、人），圆锥，齿轮齿条类型：圆柱（直、斜、人），圆锥，齿轮齿条装置和齿面：开与闭，硬与软装置和齿面：开与闭，硬与软几何特点：平行与相交，端、法、大端几何特点：平行与相交，端、法、大端蜗杆传动蜗杆传动类型：类型：圆柱圆柱（ZAZA阿氏，阿氏，ZIZI渐开，渐开，ZNZN延渐开，延渐开，ZKZK锥包络），锥包络），圆锥、圆锥、环面；环面；普通普通 。布置：上置、下置布置：上置、下置带带传动：原理（摩擦传动：原理（摩擦:平带传动、平带传动、V带、多楔带、圆带；啮合：带、多楔带、圆带；啮合：同步带）同步带）几何特点：变位特点和直径系数几何特点：变位特点和直径系数V V带：普通、窄、宽、大楔角、齿形、联组带：普通、窄、宽、大楔角、齿形、联组V V带等带等链传动：链传动：滚子链、齿形链滚子链、齿形链普通普通V带带Y、Z、A、B、C、D、E窄窄V带：带：SPZ，SPA，SPB，SPC摩擦带特点摩擦带特点优点：弹性吸振、过载保护、低成本、中心距大优点：弹性吸振、过载保护、低成本、中心距大缺点：传动比不准，轴力大，尺寸大，寿命短，效率低。缺点：传动比不准，轴力大，尺寸大，寿命短，效率低。传动装置：齿轮传动，蜗杆齿轮，带齿轮，锥齿轮传动装置：齿轮传动，蜗杆齿轮，带齿轮，锥齿轮轴：转轴，心轴、传动轴轴：转轴，心轴、传动轴滚动轴承：滚动轴承：7类类,3类类,6类。滚动体类。滚动体选择（载荷，选择（载荷，nlim，刚性及调心，成本，刚性及调心，成本）；基本代号）；基本代号滑动轴承：液体摩擦（动压和静压）；非液体摩擦滑动轴承：液体摩擦（动压和静压）；非液体摩擦结构特点：整体与剖分，轴瓦（油孔槽位置，瓦衬固定）结构特点：整体与剖分，轴瓦（油孔槽位置，瓦衬固定）螺纹连接：螺纹连接：键和花键键和花键螺栓连接螺栓连接-普通螺栓连接，铰制孔用螺栓连接普通螺栓连接，铰制孔用螺栓连接双头双头螺柱连接，螺柱连接，螺钉连接，螺钉连接，紧定螺钉连接。紧定螺钉连接。键键-平键（普通，导、滑键）、半圆键、楔平键（普通，导、滑键）、半圆键、楔键、切向键键、切向键花键：矩形，渐开线；对中方法花键：矩形，渐开线；对中方法2 领会零件的工作原理和工作条件领会零件的工作原理和工作条件齿轮传动：啮合（推压），正确啮合，重合度，旋向齿轮传动：啮合（推压），正确啮合，重合度，旋向带带传动：摩擦，不打滑条件传动：摩擦，不打滑条件螺栓组、螺栓连接螺栓组、螺栓连接螺纹（粗、细牙，牙型，旋向，制度）螺纹（粗、细牙，牙型，旋向，制度）横向外载荷（普通螺栓连接靠摩擦传递，铰制孔用螺栓连横向外载荷（普通螺栓连接靠摩擦传递，铰制孔用螺栓连接靠剪切和挤压传力）接靠剪切和挤压传力）螺栓组受力状态（拉、压、剪、弯、复杂）螺栓组受力状态（拉、压、剪、弯、复杂）不滑移条件，不开缝条件，不压溃条件。不滑移条件，不开缝条件，不压溃条件。键联接键联接普通平键、半圆键：工作面靠键的剪切和键、轴、毂普通平键、半圆键：工作面靠键的剪切和键、轴、毂挤压挤压滑动轴承滑动轴承-形成动压条件：收敛楔形间隙；一定相形成动压条件：收敛楔形间隙；一定相对速度且大口进小口出；两板充满一定粘度的润滑油对速度且大口进小口出；两板充满一定粘度的润滑油 楔健：工作面，靠摩擦力传力。楔健：工作面，靠摩擦力传力。切向健：工作面，靠摩擦力和挤压传力切向健：工作面，靠摩擦力和挤压传力3 掌握工作情况分析：运动分析和动力分析掌握工作情况分析：运动分析和动力分析直、斜齿轮：直、斜齿轮：锥齿轮：锥齿轮：蜗杆传动：蜗杆传动：带传动：带传动：3.1运动分析运动分析o传传动动比比链传动：链传动：总总传动比传动比i=i1i2齿数比、增减速齿数比、增减速o相对滑动（优点、缺点）相对滑动（优点、缺点）齿轮：节点相对滑动为零易点蚀，摩擦力（塑变：主凹从齿轮：节点相对滑动为零易点蚀，摩擦力（塑变：主凹从凸）凸）蜗杆传动：沿齿高同时又沿齿长滑动，故效率低蜗杆传动：沿齿高同时又沿齿长滑动，故效率低带传动：带传动：过载保护，弹性滑动和打滑（现象、本质、后果）过载保护，弹性滑动和打滑（现象、本质、后果）o速度速度齿轮圆周速度齿轮圆周速度带传动带传动链传动链传动3.2 力分析力分析力分析力分析直齿直齿斜齿斜齿锥齿锥齿蜗杆蜗杆Ft圆周力“主反从同主反从同”Fr径向力“各指轮心各指轮心”Fa轴向力：斜齿、蜗杆主动轮左右手法则斜齿、蜗杆主动轮左右手法则锥齿小端指向大端锥齿小端指向大端注意点：注意点：1 各轮转动方向：箭头同时指向节点或背离节点各轮转动方向：箭头同时指向节点或背离节点2 螺旋线方向：外斜齿等值反向，蜗轮蜗杆等值同向螺旋线方向：外斜齿等值反向，蜗轮蜗杆等值同向3 作用力与反作用力：锥作用力与反作用力：锥Fr与与Fa、蜗、蜗Ft与与Fa对应对应o效率、总效率，自锁效率、总效率，自锁（螺旋副：粗牙和细牙（螺旋副：粗牙和细牙；蜗杆：蜗杆：与头数有关）与头数有关）3.2带的带的内力内力紧边拉力和松边拉力关系最大有效拉力与F1、F2或F0关系注意：1 积或积或Fec特指将滑未滑特指将滑未滑2 是小轮包角，弧度值是小轮包角，弧度值有效拉力Fec与传递功率P关系滚动轴承：滚动轴承：C基本额定动载荷：寿命，基本额定动载荷：寿命，R易易错：错：1 7类、类、3类派生轴力方向类派生轴力方向2 压紧轴承和放松轴承的轴向力压紧轴承和放松轴承的轴向力派生轴力方向：派生轴力方向：内外圈相分离。内外圈相分离。FaFa的计算方法：的计算方法：（1）压紧轴承和放松轴承判别法；（2）轴承力平衡法；（3）公式计算法：12FaeFd1Fd2F类型类型作用在螺栓上的工作作用在螺栓上的工作载荷载荷设计计算设计计算受受轴向力的螺栓组连轴向力的螺栓组连接接FE=FA/z求得螺栓总拉力求得螺栓总拉力F2=F+F1后按承受轴向后按承受轴向工作载荷的螺栓连接计工作载荷的螺栓连接计算算受受横向力的螺栓组连横向力的螺栓组连接接受拉螺栓受拉螺栓F0=CF/fzm按只受预按只受预紧力的螺栓连紧力的螺栓连接计算接计算受剪螺栓受剪螺栓F=F/z按受剪螺栓计算按受剪螺栓计算受转矩的螺栓组连接受转矩的螺栓组连接按受拉螺栓计算按受拉螺栓计算按受剪螺栓计算按受剪螺栓计算受倾覆力矩的螺栓组受倾覆力矩的螺栓组连接连接按受拉螺栓计算按受拉螺栓计算螺螺栓栓组组受受力力分分析析功用功用1 推导公式:F,F0,F1,F2间关系；2 提高螺栓连接强度的措施。1）螺纹牙载荷分配；2）减少螺栓应力幅；3）降低应力集中；4）避免附加弯曲应力；5）合理制造工艺。齿轮传动齿轮传动KA使用系数（外载，工作机、原动机类型）KV动载系数（制造误差，齿的变形；提高精度，修缘）K齿间载荷分配系数K齿向载荷分布系数（刚度，传动位置；提高刚度，合理位置，适当齿宽，提高制造及安装精度，鼓形齿）额定载荷，计算载荷，实际载荷额定载荷，计算载荷，实际载荷3.3 3.3 应力分析应力分析带：变应力，带：变应力，max=1+b1+c ，位置位置,min=2+c,齿轮齿轮齿根弯曲应力齿根弯曲应力注意：注意：2 2 大小轮齿根弯曲应力不等，因与齿数（当量齿数）有关；大小轮齿根弯曲应力不等，因与齿数（当量齿数）有关；3 b3 b是设计齿宽，是设计齿宽，B B1 1=B=B2 2+（5 51010）mmmm1 1 应力循环特性：单向转动应力循环特性：单向转动r=0;r=0;双向转动，惰轮，行星轮为双向转动，惰轮，行星轮为r=-1r=-1（极限应力值中考虑（极限应力值中考虑:0.7:0.7FlimFlim）力学模型（悬臂梁，力大小，作用点，危险截面）齿面接触应力齿面接触应力力学模型（单对齿在节点处一对节圆柱啮合）螺栓连接螺栓连接普通螺栓连接：轴轴弯扭合成的含义两轮接触应力相等两轮接触应力相等应力循环特性应力循环特性r=0静载下应力静载下应力变载下应力（变载下应力（min=C）弯曲应力r=1；转轴转轴扭转切应力-单向转动r=0，双向转动r=1心轴心轴固定：弯曲应力r=1，0；转动：弯曲应力r=1传动轴传动轴单转：r=0扭剪应力，双转：r=1扭剪应力机械零件的强度机械零件的强度疲劳强度疲劳强度平键连接平键连接静静强度强度第四强度理论拉、扭复合应力，如螺栓第三强度理论弯、扭复合应力，如转轴1）工作应力：五参数三方程工作应力：五参数三方程2）极限应力极限应力3）-N疲劳曲线（疲劳曲线（NN0，r一定）一定）用途：用途：1）已知N0，m，-1，求一定N时-1N2）已知N0，m，-1，求一定-1N时NB，s；-1，0，r（NN0）；）；rN（103NN0)3）曲线值因r，材料而异材料的极限应力线图的绘制材料的极限应力线图的绘制1）已知-1，0，S；2）已知-1，S。4）等寿命疲劳曲线等寿命疲劳曲线零件的极限应力线图的绘制零件的极限应力线图的绘制1）已知-1，0，S，K；2）已知-1，S，K。注意：公式中影响疲劳强度三因素。滚动轴承滚动轴承：滚动体和转动套圈H周期变化，固定脉动不变。4 4判断失效形式，确定设计准则判断失效形式，确定设计准则齿轮：弯折、点蚀、磨损、塑变、胶合齿轮：弯折、点蚀、磨损、塑变、胶合HH，FF注意：开式齿轮设计准则蜗杆：与齿轮相比，失效在蜗轮轮齿上、无塑变蜗杆：与齿轮相比，失效在蜗轮轮齿上、无塑变HH，FF，yy，t0t0带和链：带（打滑和带的疲劳破坏带和链：带（打滑和带的疲劳破坏P=Ftv/1000P）；）；链链（链板疲劳等，功率曲线）（链板疲劳等，功率曲线）滑动轴承滑动轴承不完全液体润滑滑动轴承失效：边界油膜破裂pp防过度磨损pvpv限制温升点蚀点蚀原因（节线Hmax大，相对速度小，裂纹扩展），防止或减轻措施（提高硬度，减小粗糙度，变位，高粘度油）轮齿折断轮齿折断防止或减轻措施（正变位，增大齿根圆角，减低粗糙度，表面强化）vv，局部p小pv大滚动轴承：点蚀、塑变、磨损滚动轴承：点蚀、塑变、磨损CC或LhLhC0C0键键静联接（普通平键）：压溃，剪断动联接（导键、滑键）：磨损轴：强度、刚度、振动稳定性轴：强度、刚度、振动稳定性螺栓连接：铰制孔用螺栓（压溃、剪断）；普通螺栓螺栓连接：铰制孔用螺栓（压溃、剪断）；普通螺栓（静、疲劳强度失效）（静、疲劳强度失效）45 5 推导公式、设计步骤推导公式、设计步骤轴轴材料、热处理，结构草图设计，轴的计算（强度，刚度）平键联接平键联接键类型，键剖面尺寸，键长键剖面尺寸，键长，强度校核带传动带传动带型号，带轮直径，初选中心距，计算带长，实际中心距，根数，轴上压力。滚动轴承滚动轴承型号选择型号选择C0FdCFa/C0Fa aX，YMaxP1，P2Lh齿轮传动齿轮传动注1 公式用途2 校核、设计方法（如开式传动）3 提高强度的措施试推导齿根弯曲等强度条件试推导齿轮齿条传动齿面接触强度6 理解零件设计方法及其主要参数理解零件设计方法及其主要参数齿轮：齿轮：直齿：齿根应力（悬臂梁，单对齿，全部载荷作用在齿顶，危险截面：与轮齿中线成30且与齿根圆角相切，切点的连线）齿面接触应力（Hertz公式：使变直径接触实用化-单对齿在节点处的接触应力）斜齿：当量齿轮锥齿：当量齿轮，齿宽中点主要参数：主要参数：接触接触d（a），），弯曲弯曲m（提高齿轮强度的措施）（提高齿轮强度的措施）齿数齿数-闭多开少闭多开少齿宽系数：锥、直斜不同齿宽系数：锥、直斜不同a=z1（1+i）m/2 螺栓联接：受横向载荷的紧联接，螺栓联接：受横向载荷的紧联接，1.3蜗杆传动：蜗杆传动：q,变位特点及方法变位特点及方法带带键键滚动轴承滚动轴承 P=Fev/1000主要参数dd1提高带传动能力为何限制ddmin，v，a，1校核、条件性计算理由尺寸选择：bhL取键为分离体，力不平衡选择性计算注意：1 寿命系数 2 当量动载荷计算链：链：p7 熟悉结构设计方法：材料及热处理和结构改错熟悉结构设计方法：材料及热处理和结构改错传动零件在方案中的配置传动零件在方案中的配置1）带传动承载小，传同T时尺寸较其他传动形式大，能缓冲吸震，应放在高速级；2）蜗杆传动能实现大传动比，但低适用于中小功率或间隙运转场合；当它与齿轮同时应用时，蜗杆布置在高速级尺寸小，省料，高，在低速级应齿轮T小传动装置尺寸小；3）锥齿轮因加工困难（尤其大模数）尽量布置在高速级和限制传动比；4）斜齿轮传动平稳性较直齿好，常用在高速级或要求平稳的场合。材料、热处理，结构材料、热处理，结构p齿轮齿轮：一般原则-齿面硬、齿芯韧；软齿面HBS1=HBS2+（3050）蜗杆（碳钢或合金钢）；蜗轮（铸锡青铜、铸铝锡青铜、铸铁）轴承合金、铜合金、铝基合金、灰铁、球铁、多孔金属材料7工艺路线硬硬齿面：切齿，调质，滚齿，表淬；切齿，滚齿，淬火，磨齿。齿面：切齿，调质，滚齿，表淬；切齿，滚齿，淬火，磨齿。软软齿面：切齿，正火或调质，滚齿。齿面：切齿，正火或调质，滚齿。p蜗杆传动蜗杆传动p滑动轴承滑动轴承材料与热处理：低碳、合金钢渗碳，中碳、合金钢调质后淬火蜗杆传动散热方法：风扇，冷却管，散热片结构:径向轴承（整体、剖分）；推力轴承（普通、液体动压斜面或顷瓦）；轴瓦结构（油孔、沟、固定）结构改错结构改错：1）转动与固定件接触？）转动与固定件接触？2）轴上零件轴向、周向固定）轴上零件轴向、周向固定？3）工艺不合理：加工面、安装、调整）工艺不合理：加工面、安装、调整4）润滑与密封）润滑与密封5）制图错误）制图错误p带带胶带和铸铁带轮；张紧轮位置：松边，内侧，靠大带轮；张紧方法；换带；带楔角和槽角差异。合金钢和碳钢（刚度接近）；合金钢应力集中敏感p轴轴轴向固定:轴肩、环、套筒、档圈、圆螺母、圆锥形轴头等；周向固定:平键、花键、过盈连接、成形、销、弹性连接等；轴的直径和长度（dmin、轴毂长）p滚动轴承滚动轴承固定与锁紧；装拆和调整；配合；润滑与密封V带结构图p螺纹连接螺纹连接结构图，预紧方法，防松措施。齿轮力分析Fa3Fa2Fa1Fa4Fa5Ft6左旋结构改错机械设计复习1 1强度强度失效形式和设计准则 =lim/SSca=lim/S工作应力静应力ca：螺栓（4），轴（3）稳定变应力：类型，3方程5参数极限应力静强度：脆性材料B,塑性材料s疲劳强度有限、无限寿命：有限、无限寿命：一定一定r下的下的rN,r无限寿命：无限寿命：任意任意r下的下的r考点考点绘制材料、零件极限应力线图：绘制材料、零件极限应力线图：条件、条件、单向稳定变应力强度计算单向稳定变应力强度计算（r=cost,r=cost,作图法和解析法作图法和解析法)双向稳定变应力强度计算2螺纹联接螺纹联接键联接键联接基本知识螺纹：细牙与粗牙，联接与传动，效率与自锁螺纹联接类型、画法；普通与铰制孔用螺栓标准件强度级别、材料预紧目的、控制方法防松目的、防松方法防松目的、防松方法螺栓联接设计螺栓联接设计结构设计原则螺栓组力分析螺栓组力分析力分析目的、假设条件力分析目的、假设条件螺栓组受力与单个螺栓螺栓组受力与单个螺栓4种种受力状态：拉压、剪、扭、弯受力状态：拉压、剪、扭、弯复杂受力状态下力分析复杂受力状态下力分析单个螺栓联接强度计算单个螺栓联接强度计算受受拉螺栓、受剪螺栓拉螺栓、受剪螺栓1.3的物理意义的物理意义提高螺纹联接强度的措施键键联接联接失效形式平键尺寸的确定平键尺寸的确定变形协调图变形协调图3带传动带传动类型，特点和应用类型，特点和应用：带型、带长、型号（中心距，包角、楔角）带型、带长、型号（中心距，包角、楔角）工作情况分析：工作情况分析：力分析力分析F1+F2=2 F0F1-F2=Fe应力分析应力分析1（2），），b，c，max运动分析运动分析带速、传动比、弹滑与打滑带速、传动比、弹滑与打滑失效形式和设计准则失效形式和设计准则参数选择和设计计算4齿轮传动齿轮传动主要类型及特点主要类型及特点开式、闭式；硬齿面、软齿面开式、闭式；硬齿面、软齿面齿轮参数：齿轮参数：m,a(d1)i(u),b(d).失效形式和设计准则失效形式和设计准则轮齿折断轮齿折断点蚀点蚀磨损磨损胶合胶合塑性变形塑性变形原因原因措施措施准准则则闭式闭式开式开式计算顺序、条件性计算计算顺序、条件性计算材料及选择原则材料及选择原则力力分析与载荷系数分析与载荷系数齿轮转向齿轮转向螺旋线方向螺旋线方向各力各力方向方向强度计算强度计算模型模型应力循环特性应力循环特性提高承载能力措施提高承载能力措施斜齿轮、锥齿轮计算特点斜齿轮、锥齿轮计算特点5蜗杆传动蜗杆传动类型、特点、应用类型、特点、应用参数和几何计算：参数和几何计算：q,变位目的、变位方式变位目的、变位方式失效形式、设计准则及常用失效形式、设计准则及常用材料材料力分析：转向、旋向、各轮受力方向。力分析：转向、旋向、各轮受力方向。效率、润滑及热平衡效率、润滑及热平衡6滑动轴承滑动轴承形成动压原理形成动压原理不完全液体润滑轴承失效形式和计算准则不完全液体润滑轴承失效形式和计算准则滑动轴承主要参数：滑动轴承主要参数：B/d,，结构设计：材料及油孔、槽布置结构设计：材料及油孔、槽布置7滚动轴承滚动轴承类型、代号类型、代号滚动轴承寿命计算滚动轴承寿命计算滚动轴承组合设计滚动轴承组合设计基本概念：寿命，额定寿命，额定动载荷，基本概念：寿命，额定寿命，额定动载荷，当量动载荷当量动载荷寿命公式寿命公式附加轴向力附加轴向力8轴轴轴的轴的结构设计结构设计轴的轴的计算计算轴的轴的类型类型方法方法意义意义