机械设计期末复习.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,机械工业在现代化建设中的作用,机器的基本组成要素,本课程的内容、性质与任务,认识机器,本课程的特点、注意问题,教学安排,第二章 机械设计总论,机器的组成,设计机器的一般程序,对机器的主要要求,机械零件的主要失效形式,设计机械零件时应满足的基本要求,机械零件的计算准则,机械零件的设计方法,机械零件设计的一般步骤,机械零件材料的选用原则,机械零件设计中的标准化,机械现代设计方法简介,材料的疲劳特性,机械零件的疲劳强度计算,*,机械零件的抗断裂强度,机械零件的接触强度,第三章 机械零件的强度,机械零件的载荷与应力,机械零件在静应力下的强度计算,材料的疲劳特性,极限应力：、,第三章 机械零件的强度,机械零件的载荷与应力,变应力可由静载荷或变载荷产生,稳定性变应力的描述：、（循环特性）,机械零件在静应力下的强度计算,极限应力：、,安全系数：,机械零件的疲劳强度计算,材料及零件的疲劳极限应力线图,直线方程,材料常数（的斜率）,综合影响系数,应力变化规律（加载方式）,疲劳强度计算图解法和解析法,复合应力安全系数,应力状态,应力类型,单向应力状态,复合应力状态,极限应力,静应力,稳定循环变应力,(,塑性材料）,以,为判据,以,为判据,以为判据,以为判据,塑性,脆性,以为判据,疲劳区,屈服区,？,？,强度计算公式总结,1,F,B,2,H,H,F,B,1,2,H,H,机械零件的接触强度,第四章 摩擦、磨损与润滑概述,概述,摩擦,种摩擦状态,干摩擦、边界摩擦、流体摩擦、混合摩擦,磨损,磨损基本类型,磨粒磨损、疲劳磨损、粘附磨损、冲蚀磨损、腐蚀磨损、微动磨损,润滑剂、添加剂和润滑方法,润滑油的粘度（运动粘度、动力粘度）及牌号,润滑油的粘温特性,流体润滑原理简介,第五章 螺纹联接与螺旋传动,螺纹,螺纹联接的类型与标准联接件,螺纹联接的预紧,螺纹联接的防松,螺纹联接的强度计算,螺栓组联接的设计,螺纹联接件的材料与许用应力,提高螺纹联接强度的措施,*,螺旋传动,螺纹,螺纹的主要参数：,大径、小径、中径、线数、导程、螺纹升角,细牙螺纹的特点：细牙螺纹牙形小，螺距小，升角小，自锁性好；小径大，强度高，但牙易磨损，不易经常拆卸。,螺纹联接类型及特点,受拉螺栓连接：普通螺栓、螺钉、双头螺栓、（紧定螺钉）,受剪螺栓连接,螺栓的预紧与放松,螺纹联接的强度计算,联接的失效形式：,受拉螺栓：塑性变形、疲劳断裂,受剪螺栓：剪断、压溃,联接失效：滑移、离缝,紧螺栓联接强度计算：,受剪螺栓联接强度计算：,松螺栓联接强度计算,紧螺栓联接强度计算：,仅受预紧力的紧螺栓联接 受横向载荷的紧螺栓联接受轴向载荷的紧螺栓联接,螺栓组联接的设计,受力分析的类型：,F,F,F,F,普通螺栓,强度条件：,联接条件（不滑移）：,铰制孔螺栓,受横向载荷的螺栓组联接,受转矩的螺栓组联接,普通螺栓,强度条件：,联接条件（不滑移）：,铰制孔螺栓,T,O,r,i,F,i,r,max,F,max,受轴向载荷的螺栓组联接,每个螺栓所承受的总载荷为：,强度条件：,联接条件（不离缝）：,，且满足密封要求。,受倾覆力矩（翻转力矩）的螺栓组联接,L,i,L,max,O,O,O,M,最大工作载荷：,强度条件：,不压溃条件：,不离缝条件：,螺栓类别,普通螺栓（受拉螺栓）,单个螺栓受力,强度条件,预紧力,松螺栓,轴向载荷,轴向力,紧螺栓联接,横向载荷,转 矩,预紧力,轴向载荷,总拉力,静强度,疲劳强度,倾覆力矩,铰制孔螺栓（受剪螺栓）,横向载荷,转 矩,被联接件强度,螺栓联接强度计算小结,忽略,T,M,M,T,M,受拉螺栓,螺纹联接件的材料与许用应力,螺纹联接件力学性能等级代号：如,螺纹联接件的许用拉应力,受剪螺纹联接许用剪应力和许用挤压应力,提高螺纹联接强度的措施,降低影响螺栓疲劳强度的应力幅,改善螺纹牙上载荷分布不均的现象,减小应力集中,避免或减小附加弯曲应力,采用合理的制造工艺,内螺纹,外螺纹,螺纹联接,螺纹联接的画法及结构改错,第六章 键、花键、无键联接和销联接,键联接,键联接分类及特点：平键、半圆键、楔键、切向键等。,、型普通平键的特点,键的尺寸选择：,和键的长度,平键联接的失效,强度校核：,花键联接,花键联接的特点,*,无键联接、销联接,普通平键联接,(,静联接,),：,工作面的压溃、键的剪断,导向平键滑键联接,(,动联接,),：,工作面的磨损,第八章 带传动,带传动概述,带传动的工作情况分析,带传动的设计计算,带轮结构设计,带传动的张紧装置,带传动设计实例,带传动概述,带传动的特点,带轮槽的楔角,小于带的。,带传动的工作情况分析,弹性滑动,带传动力分析公式,优点：结构简单、无啮合冲击，传动平稳、适合高速、造价低廉以及缓冲减振，过载保护，适用于大中心距；,缺点：摩擦式带传动有弹性滑动和打滑的现象，传动比不稳定，需较大张紧力，寿命短。,最大应力发生在带的紧边开始绕上小带轮处。,为了不使带所受到的弯曲应力过大，应限制带轮的最小直径。,由于拉力差和带的弹性变形而引起的带相对带轮的局部滑动。,带传动的设计计算,带传动的主要失效形式是打滑和传动带的疲劳破坏。,带传动的设计准则：在不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。,单根带所允许传递的功率公式的含义：,带的参数选择：,带轮结构设计,带传动的张紧装置,张紧轮的位置及张紧方向,带的型号,带轮的基准直径的,带的速度,中心距,带的基准长度,小带轮上的包角,带的根数,第九章 链传动,传动链的结构特点,链节数宜取偶数，避免过渡链节,链传动的特点及应用,滚子链链轮的结构和材料,链传动的工作情况分析,链传动的多边形效应造成链条和链轮都做周期性的变速运动，从而引起动载荷。,滚子链传动的设计计算,失效形式,链传动的参数选择,链传动的布置、张紧、润滑与防护,链轮的转速越高、节距越大、齿数越少，则传动的动载荷就越大。,链轮齿数、,传动比,中心距,链的节距和排数,第十章 齿轮传动,齿轮传动概述,齿轮传动的失效形式及设计准则,齿轮的材料及其选择原则,齿轮传动的计算载荷,标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算,齿轮传动设计参数、许用应力与精度选择,标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算,标准锥齿轮传动的强度计算,齿轮的结构设计,齿轮传动的润滑,第十章 齿轮传动,齿轮传动概述,齿轮传动的失效形式及设计准则,失效形式及措施,齿轮的设计准则,齿轮的材料及其选择原则,对齿轮材料性能的要求,软齿面、硬齿面,轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、塑性变形。,闭式软齿面齿轮：易发生点蚀，按接触疲劳强度设计，校核,弯曲强度,闭式硬齿面齿轮：易发生轮齿折断，按弯曲疲劳强度设计，,校核接触强度,开式齿轮：主要失效是磨损、断齿，不会出现点蚀，只按弯曲,疲劳强度设计，然后将计算出的模数加大,齿轮的齿体应有较高的抗折断能力，齿面应有较强的抗点蚀、抗磨损和较高的抗胶合能力，即要求：齿面硬、齿芯韧。,齿轮传动的计算载荷,载荷系数 ,标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算,受力分析,强度计算公式,齿形系数对齿形的影响,齿轮强度的比较,齿轮参数及许用应力,齿轮传动设计参数的选择（、）,在保证弯曲疲劳强度的前提下，齿数选得多一些好,齿宽系数,及齿宽的选择（为什么小齿轮比大齿轮宽）,齿轮的许用应力,标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算,标准锥齿轮传动的强度计算,几何尺寸关系,齿轮的结构设计,齿轮传动的润滑,斜齿轮、锥齿轮受力分析,第十一章 蜗杆传动,蜗杆传动概述,蜗杆传动的类型,普通蜗杆传动的参数与尺寸,蜗杆的分度圆直径（,）,普通蜗杆传动的承载能力计算,失效形式：蜗轮磨损、胶合、点蚀；蜗杆刚度不足。,蜗杆传动的设计准则,蜗杆传动的效率、润滑与热平衡,滑动轴承概述,滑动轴承的典型结构,滑动轴承的失效形式及常用材料,滑动轴承轴瓦结构,滑动轴承润滑剂的选择,不完全液体润滑滑动轴承的设计计算,液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算,*,其它形式滑动轴承简介,第十二章 滑动轴承,磨粒磨损、刮伤、咬粘,(,胶合,),、疲劳剥落和腐蚀,滑动轴承概述,滑动轴承的特点及应用,滑动轴承的典型结构,滑动轴承的失效形式及常用材料,滑动轴承失效形式,对滑动轴承材料的要求,滑动轴承轴瓦结构,轴瓦的形式和结构,油槽的设置及对轴承承载能力的影响,滑动轴承润滑剂的选择,润滑油的粘度（运动粘度、动力粘度）及牌号,润滑油的粘温特性,第十二章 滑动轴承,减摩性、耐磨性、抗咬粘性、摩擦顺应性、嵌入性、磨合性,不完全液体润滑滑动轴承的设计计算,失效形式：磨损、胶合,设计准则：保证边界膜不破裂。,校核内容：,、,、,：限制过度磨损。,：限制温升，避免胶合。,：防止滑动速度过高而加速磨损。,液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算,流体动压润滑的必要条件,雷诺方程的意义,径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程,工作能力计算,流体动力润滑的必要条件是：,相对运动的两表面间构成收敛楔形。,两表面必须有足够的相对滑动速度，其运动方向必须使润滑油由大口流进，小口流出。,润滑油必须有一定的粘度，供油要充分。,承载量系数与偏心率,最小油膜厚度,(),轴承的热平衡计算,轴承参数对承载能力及温升的影响,参数选择：宽径比、相对间隙,、粘度,参数,、,、,、,第十三章 滚动轴承,概 述,滚动轴承的主要类型和代号,滚动轴承的类型选择,滚动轴承的工作情况,滚动轴承尺寸的选择,轴承装置的设计,滚动轴承与滑动轴承性能对照,滚动轴承例题分析,第十三章 滚动轴承,概 述,滚动轴承的主要类型和代号,滚动轴承的类型及特点,滚动轴承的代号,滚动轴承的类型选择,滚动轴承的工作情况,轴向载荷对载荷分布的影响,派生,(,附加、内部,),轴向力,滚动轴承尺寸的选择,滚动轴承的失效形式：,滚动轴承的设计准则,滚动轴承基本额定寿命，的意义。,基本额定动载荷,当量动载荷,判断系数的意义,滚动轴承的轴向力计算（三句话）,滚动轴承寿命计算公式,轴承装置的设计,支承方式及特点,轴承游隙及轴上零件位置的调整,滚动轴承的润滑与密封,轴系结构改错,滚动轴承的设计准则：,对于回转的滚动轴承：接触疲劳,寿命计算和静强度计算。,对于摆动或转速很低的滚动轴承：,只需作静强度计算。,对于高速轴承：除进行疲劳寿命,计算外，还需校核极限转速。,疲劳点蚀、塑性变形、磨损、烧伤、断裂。,第十四章 联轴器和离合器,联轴器和离合器概述,联轴器的种类和特性,联轴器的选择,计算转矩（工况系数）,（名义转矩）,应使,离合器,安全联轴器及安全离合器,特殊功用及特殊结构的联轴器及离合器,第十五章 轴,工程实际中的轴,轴的概述,轴的结构设计,轴系结构改错题,轴的计算,试指出图示小锥齿轮轴系中的错误结构，并画出正确的结构图。,试指出图示斜齿圆柱齿轮轴系中的错误结构，并画出正确结构图。,试指出图示斜齿圆柱齿轮轴系中的错误结构，并画出正确结构图。,试指出图示斜齿圆柱齿轮轴系中的错误结构及视图表达错误，并画出正确结构图及视图。,图示为采用一对反装圆锥滚子轴承的小锥齿轮轴承组合结构。指出结构中的错误，加以改正并画出轴向力的传递路线。,图示为采用一对反装圆锥滚子轴承的小锥齿轮轴承组合结构。指出结构中的错误，加以改正并画出轴向力的传递路线。,试分析图示轴系结构的错误，并加以改正。齿轮用油润滑、轴承用脂润滑。,机械设计模拟试题,一、单项选择题（分，每题只有一个正确答案）,、当螺栓联接的被联接件是铸件时，应在安装螺栓处加工凸台或沉孔，其目的是。,易拧紧 避免偏心载荷,外观好 增大接触面积，提高承载能力,、当温度升高时，润滑油的粘度。,随之升高 随之降低,升高或降低视润滑油的性质而定 保持不变,、键的长度一般根据来选择。,传递转矩的大小 轮毂的长度,轴的长度 轴的转速,机械设计模拟试题,、带传动工作时产生弹性滑动是因为。,带的预紧力不够 带的弹性和拉力差,带绕过带轮时有离心力 带和带轮间摩擦力不够,、链传动张紧的主要目的是。,同带传动一样 提高链传动的工作能力,避免松边垂度过大而引起啮合不良和链条振动 增大包角,、斜齿圆柱齿轮的齿形系数与有关。,齿轮制造精度 法面模数,齿轮齿数 齿轮齿数及分度圆柱螺旋角,、动压润滑的径向滑动轴承的相对间隙是根据选择。,载荷和轴颈直径 润滑油粘度和轴的转速,载荷和润滑油粘度 载荷和轴颈的圆周速度,机械设计模拟试题,、设计动压润滑径向滑动轴承，验算最小油膜厚度的目的是。,确定轴承是否能获得液体摩擦 控制轴承的压强,控制轴承的发热量 计算轴承内部的摩擦阻力,、内燃机曲轴中部的轴承应采用。,圆锥滚子轴承 深沟球轴承,剖分式滑动轴承 整体式滑动轴承,、某零件用合金钢制造，该材料力学性能为：,，,，综合影响系数,，则该零件受脉动循环变应力时（），其极限应力为。,机械设计模拟试题,二、多项选择题（分，每题有一个以上正确答案，多选、少选均不给分）,、当采用受剪螺栓（铰制孔螺栓）联接承受横向载荷时，螺栓杆受到作用。,弯曲 扭转 挤压 拉伸 剪切,、在主动轮转速不变的前提下，提高带传动所传递的功率，可采取的措施。,减小初拉力 增大小带轮的直径,增加带的根数 增大传动比,增加带轮表面粗糙度 用截面积较大的带,、减小齿向载荷分布系数,的措施有。,采用鼓形齿 增大齿宽 轮齿修缘,提高支承刚度 齿轮悬臂布置 提高制造、安装精度,机械设计模拟试题,、齿轮传动中，提高齿面接触疲劳强度可采取的措施有。,减小齿宽,增大齿根圆角半径,增大中心距,增大轮齿表面硬度,降低轮齿表面的粗糙度,、提高液体动压润滑径向滑动轴承的承载能力，可采取的措施有。,提高轴径的转速,增大轴承孔表面的粗糙度,增大相对间隙,适当增大宽径比,提高润滑油粘度,机械设计模拟试题,三、填空题（分）,、带传动的设计准则是。,、减速带传动的打滑首先发生在。,、一般参数闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是，开式齿轮传动的失效形式是。,、蜗杆蜗轮传动中强度计算的对象是，其原因是：、。,、设计不完全（混合）液体润滑径向滑动轴承，常采用条件性计算，这些限制条件是、。,、套筒滚子链传动中，当主动链轮的直径和转速不变的条件下，对和的链条，均能满足强度要求，那么选用较合理，理由是。,机械设计模拟试题,四、（分）某轴受弯曲稳定变应力作用，,，,，已知轴的材料为合金钢，该材料的,，,，,，综合影响系数,，,试：,、绘制该零件的简化疲劳极限应力图，并标出工作应力点的位置；,、用图解法计算此轴的安全系数。,m,a,机械设计模拟试题,五、（分）有一支座，用四个受拉螺栓（普通螺栓）固定在水泥地基上，如图所示。已知：，若接合面摩擦系数,螺栓许用应力,防滑系数,螺栓相对刚度,按底板不滑移条件确定预紧力；,求螺栓危险剖面直径；,试说明螺栓布置是否合理？若不合理，应如何改进？,机械设计模拟试题,六、（分）如图所示传动系统，已知电机转动方向。,、说明为什么带传动布置在高速级，而链传动布置在低速级？,、说明为什么斜齿圆柱齿轮、的齿宽不相等？,、使轴向力抵消一部分，在图中标出斜齿轮、螺旋线方向；,、在图中标出所有齿轮轴向力的方向。,机械设计模拟试题,七、（分）图示的轴用轴承支承，根据受力分析，已求出径向载荷，斜齿轮的轴向力，锥齿轮的轴向力，取载荷系数，试计算说明哪个轴承的寿命较短？,派生轴向力,机械设计模拟试题,八、（分）按图示例,所示，指出图中轴系结构的其它错误（注：找出处错误即可，不考虑轴承的润滑方式，倒角和圆角忽略不计）。,机械设计模拟试题,九、（分）有一对闭式钢制齿轮传动，已知,，弹性系数，载荷系数；,齿轮编号,齿数,模数,(),齿宽,(),齿形,系数,应力修正,系数,许用接触,应力（）,许用弯曲,应力（）,、试分析该对齿轮传动，哪个齿轮的接触疲劳强度较低？哪个齿轮的弯曲疲劳强度较低？为什么？,、预测当出现失效时，将是齿面疲劳点蚀还是齿根疲劳折断？为什么？,提示：,机械设计模拟试题,、单项选择题,(,每小题分，共分,),.,键的剖面尺寸,通常是根据从标准中选取。,.,传递的转矩,.,传递的功率,.,轮毂的长度,.,轴的直径,.,工作时仅受预紧力作用的紧螺栓联接，其强度校核公式为：,.,可靠性系数,.,螺杆受拉扭联合作用,.,螺纹中的应力集中,.,载荷变化与冲击,.,在螺栓联接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是。,.,提高联接强度,.,提高联接刚度,.,防松,.,减小每圈螺牙上的受力,，式中的是考虑。,.,一定型号的普通带传动，当小带轮转速一定时，其所能 传递的功率增量,机械设计模拟试题,.,小带轮上的包角,.,大带轮上的包角,.,传动比,.,带的线速度,取决于。,.,带传动在工作中产生弹性滑动的原因是。,.,传递的功率过大,.,带的弹性,.,紧边与松边的拉力差,.,和,.,带传动正常工作时，紧边拉力与松边拉力应满足的关系是。,.,F,F,),),机械设计模拟试题,（分）图示为一起升机构传动简图。已知：电机轴转向（图中），重物的运行方向（图中）。试确定：,.,蜗杆螺旋线的旋向（绘入图中）；,.,分别画出锥齿轮、蜗杆蜗轮在啮合点处圆周力、轴向力的方向。,机械设计模拟试题,四、计算题（共分）,.(,分,),某轴受弯曲稳定变应力作用,、,。已知轴的材料为合金钢，该材料的,、,、,，综合影响系数,，寿命系数,试,:,）绘制该零件的简化疲劳极限应力图,;,）分别用图解法和解析法计算此轴的安全系数。,m,a,机械设计模拟试题,.(,分,),图示为一压力容器盖螺栓组联接，已知容器内径，内装具有一定压强的液体，沿凸缘圆周均匀布置个（）的普通螺栓，螺栓材料的许用应力,，螺栓的相对刚度,(),。按紧密性要求，残余预紧力，为螺栓的轴向工作载荷。,.,试计算该螺栓组联接允许容器内液体的最大压强？此时螺栓所需的预紧力？,.,试用螺栓受力变形图定性说明若保持预紧力，载荷和被联接件的刚度不变，将螺栓刚度减小后，此螺栓联接静强度和紧密性的变化。,机械设计模拟试题,.(,分,),某轴选用一对型圆锥滚子轴承支承如图示。已知两支承上的径向力、，斜齿轮与锥齿轮作用在轴上的轴向力为、，方向如图示。轴的转速，载荷系数，温度系数。试计算轴承的寿命？,注：轴承、,；当,时、；当,时、。,机械设计模拟试题,2,五、,结构改错题（,10,分）,指出图中的结构错误及不合理之处，并简述其理由（可在结构错误及不合理之处标上序号，然后按序号加以说明；找出,10,处错误即可）。,