機械設(shè)計基礎(chǔ)總復(fù)習(xí)2

1、一、機械零件設(shè)計的思路一、機械零件設(shè)計的思路 從失效分析出發(fā)從失效分析出發(fā), ,為保證零件正常的為保證零件正常的 工作能力工作能力, ,采取的一系列對策和措施。采取的一系列對策和措施。 控制零件尺寸控制零件尺寸 正確選擇材料正確選擇材料 確定合理結(jié)構(gòu)確定合理結(jié)構(gòu) 考慮使用維護考慮使用維護 機械零件設(shè)計概論機械零件設(shè)計概論 分析處理問題的思路分析處理問題的思路： 工作條件分析工作條件分析（受力分析及應(yīng)力分析） 失效形式失效形式 制定設(shè)計準(zhǔn)則制定設(shè)計準(zhǔn)則 強度計算強度計算（選擇材料許用應(yīng)力確定主要參數(shù)） 結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計（結(jié)構(gòu)特點尺寸及繪圖） 明確零件的功能和工作原理 二、通用零部件工作能力計算時

2、應(yīng)注意的問題二、通用零部件工作能力計算時應(yīng)注意的問題 1 常用零部件 傳動零件傳動零件齒輪傳動、蝸桿傳動、帶傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動、帶傳動、 鏈傳動鏈傳動 聯(lián)接零件聯(lián)接零件螺紋聯(lián)接、軸轂聯(lián)接（鍵、銷、螺紋聯(lián)接、軸轂聯(lián)接（鍵、銷、 過盈配合）、聯(lián)軸器過盈配合）、聯(lián)軸器 與離合器與離合器 支承零件支承零件軸、滾動軸承、滑動軸承軸、滾動軸承、滑動軸承 儲能零件儲能零件彈簧彈簧 A 標(biāo)準(zhǔn)件：先選類型再確定型號 螺栓、螺母、墊圈、鍵、銷、螺栓、螺母、墊圈、鍵、銷、V帶、滾動帶、滾動 軸承、聯(lián)軸器、離合器、密封圈軸承、聯(lián)軸器、離合器、密封圈 B 具有標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的零件：滿足強度、幾何、運動條件 齒輪、蝸桿、

3、蝸輪齒輪、蝸桿、蝸輪 C 非標(biāo)準(zhǔn)件：自行設(shè)計 軸、滑動軸承、箱體、套筒軸、滑動軸承、箱體、套筒 2 參數(shù)尺寸的標(biāo)準(zhǔn)化 1）核驗計算 2）設(shè)計計算 3）承載能力計算 3 工作能力計算的幾種形式 1 4 Q d 2 1 4 d Q 3 若零件有幾種計算形式，應(yīng)同時滿足 HH 齒輪的點蝕與折斷齒輪的點蝕與折斷 鉸制孔螺栓受橫向載荷鉸制孔螺栓受橫向載荷 FF 使用要求使用要求 工藝要求工藝要求 經(jīng)濟性經(jīng)濟性 三、常用零件的材料選擇三、常用零件的材料選擇 軸強度、剛度 45鋼、鋼、40Cr 閉式齒輪強度、韌性、耐磨性（內(nèi)韌外硬） 45鋼、鋼、40Cr、20Cr、ZG45 開式齒輪強度、耐磨 鑄鐵鑄鐵HT

4、350、QT500-7 蝸桿與蝸輪強度、減摩耐磨、抗膠合 鋼鋼青銅（鑄鐵）青銅（鑄鐵） 滾動軸承強度、硬度、耐磨 GCr9、GCr15 鍵強度 Q235、Q275、20鋼、鋼、45鋼鋼 螺栓強度 Q235、 35鋼、鋼、45鋼、鋼、15Cr、40Cr 第第8 8章章 聯(lián)接聯(lián)接 一一 螺紋的類型、參數(shù)和應(yīng)用螺紋的類型、參數(shù)和應(yīng)用 三角形、矩形、梯形、鋸齒形螺紋 聯(lián)接螺紋 三角形螺紋（普通螺紋、管螺紋） 傳動螺紋 矩形、梯形、鋸齒形螺紋 大徑d 公稱直徑 小徑d1強度強度計算直徑 中徑d2 確定幾何參數(shù)和配合性質(zhì)的直徑 P、S、 二二 螺旋副的受力分析、效率和自鎖螺旋副的受力分析、效率和自鎖 2

5、() () 2 tg tg() FQtg d TQtg 三、螺栓聯(lián)接的強度計算 1 螺栓的失效形式 螺栓桿拉斷、剪斷，螺栓桿和被聯(lián)接 件孔壁的壓潰，經(jīng)常裝拆時發(fā)生滑扣 設(shè)計準(zhǔn)則 在聯(lián)接不滑脫的前提下不滑脫的前提下, 螺栓桿或孔壁不破壞螺栓桿或孔壁不破壞 普通螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接 鉸制孔用螺栓聯(lián)接鉸制孔用螺栓聯(lián)接 緊聯(lián)接緊聯(lián)接 軸向載荷軸向載荷 橫向載荷橫向載荷 松聯(lián)接松聯(lián)接 螺栓聯(lián)接類型 松聯(lián)接松聯(lián)接:裝配時: 工作時: 不預(yù)緊不受力 受軸向載荷Q 緊聯(lián)接緊聯(lián)接: 擰擰螺栓 緊緊被聯(lián)接件 (拉) (壓) 拉拉Q扭扭T1 普通螺栓聯(lián)接強度計算普通螺栓聯(lián)接強度計算 1 松螺栓受軸向載荷 2 鉸制孔

6、螺栓受橫向載荷 4 緊螺栓受軸向載荷 螺栓總拉力Q=Qr+Qe 3 緊螺栓受橫向載荷 橫向載荷橫向載荷R: 軸向載荷軸向載荷Q0 （預(yù)緊力） 1)不滑動不滑動壓力壓力 Q0 2)不拉斷不擰斷不拉斷不擰斷 Q0CR/mf 復(fù)合應(yīng)力復(fù)合應(yīng)力 四、四、 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松 TT1T20.2Q0 d Nmm A 摩擦防松摩擦防松 B 機械防松機械防松 C 鉚沖防松鉚沖防松 預(yù)緊： 防松： 五、提高螺栓聯(lián)接強度的措施 (一)降低螺栓總拉伸載荷Q的變化范圍 (二)改善螺紋牙間的載荷分布 (三)減小應(yīng)力集中 (四) 采用提高強度的工藝措施 鍵聯(lián)接 1、類型 平鍵聯(lián)接 半圓鍵聯(lián)接 楔鍵聯(lián)接 切向鍵聯(lián)接 類型

7、選擇類型選擇 根據(jù)使用要求和場合選取根據(jù)使用要求和場合選取 尺寸選擇尺寸選擇 裝鍵處軸的直徑裝鍵處軸的直徑d和輪轂的寬度和輪轂的寬度B在相在相 應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)中選取鍵的尺寸應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)中選取鍵的尺寸 鍵的主要尺寸：鍵的主要尺寸： （bhL) 截面尺寸和長度 2、鍵的選擇及平鍵聯(lián)接的強度計算 鍵的選擇 主要 失效 形式 鍵或被聯(lián)接件鍵或被聯(lián)接件 的工作的工作面的壓潰面的壓潰 嚴(yán)重過載時鍵的剪斷嚴(yán)重過載時鍵的剪斷 鍵或被聯(lián)接件的鍵或被聯(lián)接件的 工作面壓強過大工作面壓強過大 普通平鍵（靜聯(lián)接）普通平鍵（靜聯(lián)接） 導(dǎo)向平鍵（動聯(lián)接）導(dǎo)向平鍵（動聯(lián)接） 保證聯(lián)接具有足保證聯(lián)接具有足 夠的擠壓強度夠的擠壓強度 保證

8、聯(lián)接工作面保證聯(lián)接工作面 不發(fā)生過度磨損不發(fā)生過度磨損 計算 準(zhǔn)則 4 pP dhl T 4 p dhl T p 軸、鍵、轂三者 之弱見表（8-8） 鍵的強度核驗 第第1010章章 齒輪傳動齒輪傳動 一、齒輪傳動的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則一、齒輪傳動的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則 失效形式： （一）（一）輪齒折斷輪齒折斷 （二）齒面點蝕（二）齒面點蝕 （三）齒面磨損（三）齒面磨損 （四）齒面膠合（四）齒面膠合 （五）塑性變形（五）塑性變形 1、閉式齒輪傳動 硬齒面 (HBS350 ) 以保證齒根彎曲疲勞 強度為主 軟齒面 (HBS350) 以保證齒面接觸疲勞 強度為主 2、開式和半開式齒輪傳動 則保證齒根彎曲

9、疲勞強度 設(shè)計準(zhǔn)則：設(shè)計準(zhǔn)則： 3 1 2 (1) 335 HH uKT uba H1= H2 1 2 1 2 F FF KTY bm z 12FF 直齒輪強度條件 二、受力分析 1 2 12 () () : t t rr F F FF 主 ：與其轉(zhuǎn)向相反 從 ：與其轉(zhuǎn)向相同 、分別指向各自輪心 Fr1 Fr2 Ft1 Ft2 Ft2 Fr2 Ft1 Fr1 Fa2 Fa1 tr a FF F 、與直齒相同 主動輪左右手定則 Fr1 Fa1 Fa2 Fr2 軸向力指向大端 Fa2 Fa1 Ft1 Fr2 Fr1 Ft2 n1 輸出軸 圖 4 1）確定并畫出各齒輪的轉(zhuǎn)動方向； 2）欲使中間軸所受

10、軸向力最小，斜齒輪3、4輪齒的 旋向如何。 3）畫圖標(biāo)出各齒輪所受徑向力及軸向力的方向 1 特點： 撓性傳動靠摩擦，緩沖吸振能打滑； 彈性滑動不可免，速比不穩(wěn)有“丟轉(zhuǎn)”； 制造簡單成本低，遠(yuǎn)距傳動體積大。 第第1212章章 帶傳動帶傳動 2 受力分析 ) 1 1 : 1 2 1 f e f e FF e F F ff （ 后可得代替以 )( 1 1 2) 1 1 ( )( 2 1 lim01 210 2 1 21 f f f f ec f e F e e F e FF FFF e F F FFF 可得：最大有效拉力聯(lián)解： 初拉力初拉力 有效拉力有效拉力 帶傳遞的功率帶傳遞的功率 1000 e

11、F v P 帶將打滑帶將打滑時時 Fe=F1F2 4 運動分析 3 應(yīng)力分析 處）位于緊邊與小輪的接觸 帶中的最大應(yīng)力 ( : 11max max bc 21 12 VVV VV 帶 、：主從動帶輪的圓周速度 傳動比傳動比 5 帶傳動的失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則 打滑、疲勞拉斷、磨損 設(shè)計準(zhǔn)則：設(shè)計準(zhǔn)則： 在不發(fā)生打滑的條件下，使帶具有一定 的疲勞強度和使用壽命 普通V帶的型號：Y Z A B C D E 七種 V帶的楔角為40 V帶輪的輪槽角小于40 打滑首先發(fā)生在小帶輪上 一、軸的類型一、軸的類型 第第1414章章 軸軸 心軸：心軸：只承受彎矩，不傳遞轉(zhuǎn)矩只承受彎矩，不傳遞轉(zhuǎn)矩 傳動軸：傳動軸：主

12、要傳遞轉(zhuǎn)矩主要傳遞轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)軸：轉(zhuǎn)軸：既承受彎矩，又傳遞轉(zhuǎn)矩既承受彎矩，又傳遞轉(zhuǎn)矩 二、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計二、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1. 制造工藝性要求制造工藝性要求 3.定位和固定要求定位和固定要求 2. 裝拆要求裝拆要求 4. 盡量減少應(yīng)力集中盡量減少應(yīng)力集中 注：軸上零件的軸向與周向固定方法、結(jié)構(gòu)改錯注：軸上零件的軸向與周向固定方法、結(jié)構(gòu)改錯 三、軸的強度計算三、軸的強度計算 為扭為扭-彎應(yīng)力性質(zhì)折合系數(shù)彎應(yīng)力性質(zhì)折合系數(shù) 強度條件強度條件 設(shè)計公式設(shè)計公式 不變的轉(zhuǎn)矩不變的轉(zhuǎn)矩=0.3 脈動的轉(zhuǎn)矩脈動的轉(zhuǎn)矩=0.6 頻繁正反轉(zhuǎn)頻繁正反轉(zhuǎn)=1 第第1515章章 滾動軸承滾動軸承 一、滾動軸承的代號一、滾

13、動軸承的代號 6208軸承的內(nèi)徑、類型、公差等級、軸承的內(nèi)徑、類型、公差等級、 能承受何種形式載荷能承受何種形式載荷 6類、7類、3類、N類軸承 失效形式與設(shè)計準(zhǔn)則：失效形式與設(shè)計準(zhǔn)則： 疲勞點蝕疲勞點蝕 進行壽命進行壽命(額定動載荷額定動載荷)計算計算 塑性變形塑性變形 靜強度靜強度(額定靜載荷額定靜載荷)計算計算 對于磨損對于磨損限制工作轉(zhuǎn)速限制工作轉(zhuǎn)速 加強潤滑和密封加強潤滑和密封 Lh Lh n nlim 二、滾動軸承的二、滾動軸承的失效形式及計算準(zhǔn)則失效形式及計算準(zhǔn)則 三、滾動軸承的壽命計算三、滾動軸承的壽命計算 壽命、基本額定壽命；基本額定動載荷的概念壽命、基本額定壽命；基本額定動載荷的概念 r P C L 6 10 10 四、角接觸軸承軸向載荷四、角接觸軸承軸向載荷 FaFa 的計算的計算 1 內(nèi)部軸向力內(nèi)部軸向力S 2 角接觸軸承的安裝方式角接觸軸承的安裝方式 3 3 角接觸軸承的軸向載荷角接觸軸承的軸向載荷F Fa a計算計算 五、滾動軸承的組合設(shè)計五、滾動軸承的組合設(shè)計 固定、調(diào)整、預(yù)緊、配合、潤滑、密封固定、調(diào)整、預(yù)緊、配合、潤滑、密封 例：如圖所示在軸的兩端反裝一對型號為7208B軸承。已知 兩軸承的徑向載荷Fr1= 6000N, Fr2= 4000N，軸上的軸向載荷