西北工大机械设计期末总复习公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx

机机 械械 设设 计计 总总 复复 习习第1页第1页第第2 2章章 机械机械零件强度与耐磨性零件强度与耐磨性变应力变应力静应力静应力塑性材料塑性材料脆性材料脆性材料疲劳极限疲劳极限2-1 2-1 机械零件机械零件疲劳疲劳强度计算强度计算一、机械零件载荷一、机械零件载荷第2页第2页疲劳曲线（疲劳曲线（s srNN）循环基数循环基数N NN N应力应力循环特性循环特性？疲劳疲劳极限极限第3页第3页N NN N当当当当有限寿命有限寿命疲劳疲劳极限极限无限寿命无限寿命疲劳疲劳极限极限N第4页第4页0二、等寿命疲劳曲线二、等寿命疲劳曲线已知材料已知材料极限应力极限应力 、可绘制可绘制材料极限应力图材料极限应力图第5页第5页2-3摩擦、磨损及润滑概述摩擦、磨损及润滑概述一、摩擦分类一、摩擦分类V干摩擦干摩擦V液体摩擦液体摩擦V边界摩擦边界摩擦边界油膜边界油膜V混合摩擦混合摩擦二、磨损二、磨损1 1、磨损曲线（磨损过程）、磨损曲线（磨损过程）早期磨早期磨损阶段损阶段稳定磨损阶段稳定磨损阶段磨损量时间时间猛烈磨损阶段猛烈磨损阶段第6页第6页第二篇第二篇 连连 接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7页第7页第第3 3章章 螺纹螺纹连接连接3-1 3-1 螺螺 纹纹一、螺纹一、螺纹类型和应用类型和应用类型：类型：普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹螺纹、锯齿形螺纹30o60o33o第8页第8页 大径大径 d d 公称直径公称直径小径小径 d d1 1 强度计算直径强度计算直径二、螺纹二、螺纹主要参数主要参数线数线数 n 螺纹螺旋线数目螺纹螺旋线数目螺距螺距 p 螺纹相邻两个牙型螺纹相邻两个牙型 上相应点间轴向距离上相应点间轴向距离第9页第9页三角形三角形三、螺纹特点及应用三、螺纹特点及应用:螺旋副自锁条件螺旋副自锁条件螺旋副效率螺旋副效率矩形矩形=0梯形梯形第10页第10页三角形螺纹和管螺纹三角形螺纹和管螺纹自锁性好自锁性好，用于，用于连接连接。矩形、梯形螺纹矩形、梯形螺纹传动效率高传动效率高，用于，用于传动传动。第11页第11页四、螺纹精度四、螺纹精度:普通螺纹标识普通螺纹标识螺纹代号螺纹代号-公差带代号公差带代号-旋合长度代号旋合长度代号M和公称直径中径和顶径公差带S、N、L M105g6gS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 第12页第12页M101 左6H 螺纹代号（公称直径为10mm，螺距为1mm细牙螺纹，螺纹旋向左旋）中径和顶径（小径）公差带代号 M2025H/5g6g 内螺纹公差带代号 外螺纹公差带代号 第13页第13页3-2 3-2 螺纹螺纹连接连接类型类型及应用及应用1 1、螺栓连接螺栓连接FpFp装拆以便装拆以便螺栓受拉力螺栓受拉力FF预紧力预紧力普通螺栓连接普通螺栓连接一、螺纹一、螺纹连接连接基本基本类型类型第14页第14页铰制孔螺栓连接铰制孔螺栓连接螺栓受剪切、挤压螺栓受剪切、挤压用于横向载荷大用于横向载荷大连接连接FF第15页第15页2 2、双头螺柱连接双头螺柱连接用于被连接件较厚，用于被连接件较厚，不宜制成通孔，不宜制成通孔，且经常装拆且经常装拆场合场合双头螺柱双头螺柱受拉力受拉力F预紧力预紧力第16页第16页3、螺钉连接、螺钉连接用于不经常装拆场合用于不经常装拆场合螺钉螺钉受拉力受拉力F预紧力预紧力第17页第17页3-3 3-3 螺纹连接防松螺纹连接防松螺纹升角螺纹升角=1o42 3o2 v=6.5o 10.5o防松主线问题：防松主线问题：预防螺旋副相对转动预防螺旋副相对转动第18页第18页二、螺栓组连接受力分析二、螺栓组连接受力分析螺栓组受力分析目的：螺栓组受力分析目的：分析螺栓组中各螺栓受力情况，找出分析螺栓组中各螺栓受力情况，找出受力最大螺栓，以便进行强度计算。受力最大螺栓，以便进行强度计算。螺栓组受外载荷情况：螺栓组受外载荷情况：3-4 3-4 螺栓组连接设计螺栓组连接设计第19页第19页用普通螺栓连接用普通螺栓连接连接不滑移条件：连接不滑移条件：第20页第20页2 2、受转矩螺栓组连接、受转矩螺栓组连接a.a.用普通螺栓连接用普通螺栓连接连接不转动条件：连接不转动条件：第21页第21页b.采用铰制孔螺栓连接采用铰制孔螺栓连接受载最大螺栓受载最大螺栓所受剪力所受剪力第22页第22页气缸螺栓连接图气缸螺栓连接图3 3、受轴向力紧螺栓组、受轴向力紧螺栓组连接连接工作拉力工作拉力第23页第23页4、受倾覆力矩受倾覆力矩M螺栓组连接螺栓组连接0第24页第24页FF一、受拉螺栓连接强度计算一、受拉螺栓连接强度计算3-5 3-5 螺纹连接强度计算螺纹连接强度计算1 1、仅受预紧力仅受预紧力第25页第25页1.3.3系数是考虑扭转切应力系数是考虑扭转切应力影响影响设计式设计式验算式验算式FF第26页第26页气缸螺栓连接图气缸螺栓连接图2 2、受预紧力和工作拉力紧螺栓、受预紧力和工作拉力紧螺栓连接连接 强度计算强度计算工作拉力工作拉力预紧力预紧力螺栓承螺栓承受总拉力受总拉力？第27页第27页静强度计算静强度计算当工作拉力当工作拉力 F F 改变时，应验算改变时，应验算疲劳强度安全系数疲劳强度安全系数1.3强度条件：相对刚度相对刚度总拉力总拉力第28页第28页二、受剪螺栓连接二、受剪螺栓连接强度计算强度计算剪切强度剪切强度失效形式：失效形式：螺栓剪断螺栓剪断接触表面压溃接触表面压溃挤压强度挤压强度注意：注意：-螺栓材料；螺栓材料；p p-螺栓或孔壁较弱材料螺栓或孔壁较弱材料第29页第29页例例3：一横板用两个普通螺栓联在立柱上，已：一横板用两个普通螺栓联在立柱上，已知知P=4000N，L=200mm，b=100mm,f=0.15,试求螺栓小径试求螺栓小径d1.LbP 解解:1、将外力、将外力P 向螺向螺栓组形心简化。栓组形心简化。P转矩转矩T螺栓组受载螺栓组受载横向力：横向力：P转矩：转矩：T=PL =800000Nmm第30页第30页 2、分析在各载荷作用、分析在各载荷作用下，每个螺栓受力。下，每个螺栓受力。=8000NLdP转矩转矩TPFF3、求合力、求合力第31页第31页4、求螺栓预紧力、求螺栓预紧力不滑移条件：不滑移条件：5、求螺栓小径、求螺栓小径d1第32页第32页功用功用:实现轴与轴上零件实现轴与轴上零件周向周向固定固定,并并传递扭矩传递扭矩.一一一一.键连接类型及应用键连接类型及应用键连接类型及应用键连接类型及应用第第4 4章章 键连接键连接4-1 键连接键连接1.1.平键连接平键连接2.2.半圆键连接半圆键连接3.3.楔键连接楔键连接4.4.切向键连接切向键连接第33页第33页(3)(3)采用两个楔键采用两个楔键,应相隔应相隔 布置布置.注意：注意：(1)(1)采用两个平键采用两个平键,应相隔应相隔 布置布置.(2)(2)采用两个半圆键，应布置在轴同一母线采用两个半圆键，应布置在轴同一母线 上。上。第34页第34页5-1 5-1 概概 述述一、一、带传动带传动平带传动平带传动第第 5 章章 带传动带传动V带传动带传动第35页第35页5-35-3 带传动工作情况分析带传动工作情况分析一一.带传动中力分析带传动中力分析初初拉拉力力有效拉力有效拉力第36页第36页带传递功率为带传递功率为：kWkW第37页第37页欧拉公式欧拉公式对对V V带：带：第38页第38页最大有效拉力最大有效拉力Fec影响原因：影响原因：1 1、初拉力、初拉力 F F0 02 2、包角、包角 a a(120o o)3 3、摩擦系数、摩擦系数 fffv=f/sin(f/2)f 第39页第39页四四.带传动弹性滑动与打滑带传动弹性滑动与打滑由带弹性变形引起带与带轮滑动称为由带弹性变形引起带与带轮滑动称为弹性滑动弹性滑动第40页第40页滑动率滑动率弹性滑动使从动轮圆周速度低于积极轮弹性滑动使从动轮圆周速度低于积极轮圆周速度圆周速度:第41页第41页CC）与带所受拉力（）成正比，由于，因此第42页第42页 弹性滑动与打滑区别弹性滑动与打滑区别 胶带含有弹性，受拉后将产生弹性伸长，且带变形量（）与带所受拉力（）成正比，由于 ，因此，带绕过积极轮时，伸长量将逐步减小并沿轮面滑动，而是带速度落后于积极轮圆周速度。绕过从动轮时，带将逐步伸长，也会沿轮面滑动，但是在这里是带速超前于从动轮圆周速度。这种由于材料弹性变形而产生滑动称为弹性滑动。弹性滑动是由带松、紧边拉力差造成弹性伸长量改变产生带与轮之间相对滑动，而打滑却是由于过载而产生带与轮之间相对滑动。第43页第43页5-4 V5-4 V带传动设计带传动设计一一.设计准则和单根设计准则和单根V V带额定功率带额定功率带传动失效形式带传动失效形式:1.1.打滑打滑2.2.带疲劳破坏带疲劳破坏带传动设计准则带传动设计准则:确保带传动不打滑确保带传动不打滑,并使胶带含有一定并使胶带含有一定疲劳强度和寿命疲劳强度和寿命第44页第44页5-5 5-5 链传动链传动齿数应选齿数应选奇数奇数，与偶数链节相啮合能，与偶数链节相啮合能够使磨损均匀。够使磨损均匀。链轮转速越高、节距越大时，动载荷越大。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。链轮齿数越少，链速波动越大。第45页第45页p2.2.套筒套筒1.1.滚子滚子3.3.销轴销轴4.4.内链板内链板 5.5.外链板外链板节距节距 p p排数排数 n n链节数链节数链条基本参数链条基本参数第46页第46页二二、滚子链传动主要失效形式滚子链传动主要失效形式1、铰铰链磨损链磨损第47页第47页2 2、链条疲劳破坏、链条疲劳破坏3 3、铰链胶合、铰链胶合二二、滚子链传动主要失效形式滚子链传动主要失效形式第48页第48页 第第6 6章章 齿轮传动齿轮传动开式齿轮传动开式齿轮传动闭式齿轮传动闭式齿轮传动按装置形式分按装置形式分按装置形式分按装置形式分软软齿面齿面齿轮齿轮 HBS 350硬硬齿面齿面齿轮齿轮 HBS 350按齿面硬度分按齿面硬度分6-1 概述概述第49页第49页缺点：不宜用于轴间距离过大传动；精度低时传动噪音较大；高精度齿轮加工成本高。齿轮传动特点：齿轮传动特点：长处：结构紧凑、工作可靠；使用寿命长；传动比准确；传动效率高；合用范围广。闭式齿轮设计准则：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。第50页第50页6-5 直齿圆柱齿轮传动强度计算直齿圆柱齿轮传动强度计算一、轮齿受力分析一、轮齿受力分析 各力大小各力大小:FTdFF tanFFtrtnt=211/cos aaN.mm各力方向各力方向:积极轮积极轮圆周力圆周力F Ft t方向与转向方向与转向相反相反;从动轮从动轮圆周力圆周力F Ft t方向与转向方向与转向相同相同;径向力径向力F Fr r指向各自轮心。指向各自轮心。d1=mz1第51页第51页1 1、影响齿面接触强度主要参数是、影响齿面接触强度主要参数是 ；d1 增大，增大，s sH H ，接触强度，接触强度 ；提升提升减小减小对接触强度计算阐明：对接触强度计算阐明：当 d1=mz1不变时，不同m、z1组合对接触强度影响不大。第52页第52页m增大，增大，减小，弯曲强度提升。减小，弯曲强度提升。对齿根弯曲疲劳强度计算阐明：对齿根弯曲疲劳强度计算阐明：2 2、相啮合齿轮、相啮合齿轮,如如 则则 ;SaFatYYbmKF=KT211FSaYFaYmbd=s s应分别验算应分别验算弯曲强度弯曲强度两两齿轮这部分相同齿轮这部分相同1 1、影响齿根弯曲强度主要参数是、影响齿根弯曲强度主要参数是 ；m第53页第53页一、轮齿受力分析轮齿受力分析各力大小各力大小各力大小各力大小:各力方向各力方向各力方向各力方向:方向用方向用“积极轮左、右积极轮左、右手定则手定则”鉴定。鉴定。6-5 6-5 6-5 6-5 斜齿圆柱齿轮强度计算斜齿圆柱齿轮强度计算斜齿圆柱齿轮强度计算斜齿圆柱齿轮强度计算 b b=tanFFta b b=tancosFF ntr、鉴定办法与直齿轮鉴定办法与直齿轮相同。相同。=dT2F11t第54页第54页对积极轮，左对积极轮，左(右右)旋用左旋用左(右右)手手,四指指四指指转向转向,拇指指向为轴向力方向。拇指指向为轴向力方向。第55页第55页积极轮积极轮第56页第56页例：斜齿轮受力分析例：斜齿轮受力分析已知二级斜齿轮传动，已知二级斜齿轮传动，1 轮积极，转向和旋向如图，轮积极，转向和旋向如图，试：试：1、为使、为使轴轴向力小，合理拟定各齿轮旋向；轴轴向力小，合理拟定各齿轮旋向；2、画出各轮齿受力方向。、画出各轮齿受力方向。2134结论结论：轴轴上两斜齿轮上两斜齿轮旋向相同时，旋向相同时，轴总轴向轴总轴向力小。力小。第57页第57页66 直齿锥齿轮传动强度计算直齿锥齿轮传动强度计算一、几何尺寸计算一、几何尺寸计算 直齿锥齿轮以直齿锥齿轮以大端大端模数模数为为原则模数原则模数；m 强度计算强度计算按按齿宽中齿宽中点处当量齿轮点处当量齿轮进行。进行。第58页第58页积极轮1二、轮齿受力分析二、轮齿受力分析各力方向：各力方向：和和 方向鉴定与圆柱齿轮相同；方向鉴定与圆柱齿轮相同；方向由小端指向大端。方向由小端指向大端。第59页第59页1234习题习题62已知直齿锥齿轮已知直齿锥齿轮斜齿圆柱齿轮传动，输出轴斜齿圆柱齿轮传动，输出轴转向如转向如图，试：图，试：1、画出各齿轮受力方向；、画出各齿轮受力方向；2、为使、为使轴轴向力小，合理拟定齿轮轴轴向力小，合理拟定齿轮3、4 旋向。旋向。注意：当注意：当 n 反向时，反向时，轴轴向力大。轴轴向力大。第60页第60页第第7 7章章 蜗杆传动蜗杆传动7-1 蜗杆传动类型及特点蜗杆传动类型及特点蜗杆传动特点蜗杆传动特点1.1.传动比大，结构紧凑；传动比大，结构紧凑；2.2.传动平稳；传动平稳；4.4.传动效率低。传动效率低。3.3.能够设计成含有自锁性；能够设计成含有自锁性；不宜于大功率连续运转条件下工作，多不宜于大功率连续运转条件下工作，多用于中小功率、不连续运转工况下用于中小功率、不连续运转工况下.第61页第61页3.3.蜗杆分度圆直径蜗杆分度圆直径和直径系数和直径系数正确啮合条件：正确啮合条件：（旋向一致）（旋向一致）=为减少为减少蜗轮滚刀蜗轮滚刀数目，要求数目，要求d d1 1为原则值。为原则值。第62页第62页少，少，角小，效率低，但能够有自锁性角小，效率低，但能够有自锁性 ；多，多，角大，效率高，但加工困难。角大，效率高，但加工困难。自锁条件自锁条件：z2=i z1，过多，过多，d2 大，大，使蜗杆跨度大，刚度低，使蜗杆跨度大，刚度低，普通普通z2 28080。4.4.蜗杆头数蜗杆头数 、传动比传动比 、蜗轮齿数、蜗轮齿数第63页第63页 881 1 概述概述一一.轴功用和类型轴功用和类型分类分类:按受载情况分为按受载情况分为转轴转轴:工作中既受弯矩又受扭矩工作中既受弯矩又受扭矩;功用功用:支承传动件并传递运动和动力支承传动件并传递运动和动力第第8 8章章 轴轴心轴心轴:只承受弯矩只承受弯矩;传动轴传动轴:只承受扭矩只承受扭矩.第64页第64页二二、轴上零件轴向定位、轴上零件轴向定位1 1、轴肩定位、轴肩定位3 3、套筒定位、套筒定位2 2、圆螺母固定、圆螺母固定为能拆卸轴承，为能拆卸轴承，应使应使h。为确保零件定位可靠，应使为确保零件定位可靠，应使l B。BlhBl第65页第65页5 5、锥形轴孔与、锥形轴孔与 轴端挡圈定位轴端挡圈定位4 4、弹簧挡圈定位、弹簧挡圈定位第66页第66页9-19-1滚动轴承结构、类型、代号及其选择滚动轴承结构、类型、代号及其选择一一.滚动轴承结构滚动轴承结构第第9 9章章 滚动轴承滚动轴承内圈内圈外圈外圈滚动体滚动体保持架保持架第67页第67页三三.滚动轴承代号滚动轴承代号前置代号前置代号 基本代号基本代号 后置代号后置代号 轴轴承分部件承分部件代号代号对轴承技术性能对轴承技术性能特殊要求特殊要求代号代号公差等级公差等级代号代号内部结构代号（字母）内部结构代号（字母）游隙游隙代号代号内径内径代号代号 宽度系列宽度系列代号代号 类型类型代号代号1 2 3 5轴承代号分三段，轴承代号分三段，基本代号在中间，基本代号在中间，前前段表示段表示分部件，分部件，结构、精度在结构、精度在后边。后边。直径系列直径系列代号代号/P/C第68页第68页滚动轴承代号举例滚动轴承代号举例6 2 3 1 2-深沟球轴承深沟球轴承-无无特殊特殊结构结构-内径内径60mm60mm-公差等级代号略公差等级代号略-游隙代号略游隙代号略/P0/C07 2 0 8 AC/P5-内径40mm-角接触球轴承-公差等级5级-接触角=25度第69页第69页 滚动轴承尺寸选择滚动轴承尺寸选择出现点蚀前转数或工作小时数。出现点蚀前转数或工作小时数。一、失效形式一、失效形式和基本额定寿命和基本额定寿命1 1、疲劳点蚀、疲劳点蚀2 2、塑性变形（低速轴承）、塑性变形（低速轴承）寿命计算寿命计算静载荷计算静载荷计算寿命：寿命：基本额定寿命：基本额定寿命：一个一个轴承达到轴承达到基本额定寿命概率是基本额定寿命概率是%。9090一组轴承中，一组轴承中，90%90%轴承出现点蚀前轴承出现点蚀前工作转数或工作小时数。（工作转数或工作小时数。（或或 ）第70页第70页Fr内部轴向力内部轴向力计算时计算时 Fs=Fr 式给出式给出FrFr5.5.角接触角接触轴承（轴承（3 3、7 7类）类）轴向载荷轴向载荷Fa计算计算第71页第71页 表表9-9 约有半数滚动体接触时约有半数滚动体接触时内部轴向力内部轴向力Fs计算公式计算公式圆 锥 滚 子 轴 承角 接 触 球 轴 承70000C(a15)70000AC(a25)70000B(a40)Fs=Fr/(2Y)Fs=e FrFs=0.68 FrFs=1.14Fr第72页第72页12正装（面对面）正装（面对面）第73页第73页假如假如 ，12轴上合力方向轴上合力方向轴承轴承1被压紧，有被压紧，有 ，轴承轴承2被放松，无被放松，无 ，第74页第74页12假如假如 ，轴上合力方向轴上合力方向轴承轴承2被压紧，有被压紧，有 ，轴承轴承1被放松，无被放松，无 ，第75页第75页12 3,73,7类轴承类轴承Fa求法：求法：1.1.依据轴向合力方向鉴定依据轴向合力方向鉴定“压紧压紧”和和“放松放松”轴轴承；承；2.松轴承松轴承轴向力轴向力Fa=本身本身内部轴向力内部轴向力Fs；3.紧轴承紧轴承轴向力轴向力Fa=除去本身内部轴向力后除去本身内部轴向力后其它其它轴向力代数和轴向力代数和。总而言之：总而言之：假如假如 轴承轴承2 2压紧压紧轴承轴承1 1放松放松轴承轴承1 1压紧压紧轴承轴承2 2放松放松假如假如第76页第76页轴承轴承 被压紧，被压紧，轴承轴承 被压紧，被压紧，假如假如假如假如轴承轴承 被放松被放松;轴承轴承 被放松，被放松，1212 12反装（背对背）反装（背对背）第77页第77页例9-212已知轴系用一对圆锥滚子轴承支承，载荷如图，已知轴系用一对圆锥滚子轴承支承，载荷如图，轴承轴承内部轴向力内部轴向力 Fs=Fr/(2Y)，Y=1.5，求，求 Fa1、Fa2=?=?第78页第78页1 1、求、求F Fs s2 2、求、求Fa 画出画出FS方向方向1 轴承轴承 ，2 2 轴承轴承 。压紧压紧放松放松12第79页第79页第第1010章章滑动轴滑动轴承承滑动轴承类型和应用滑动轴承类型和应用应用场合：应用场合：1 1、高转速；、高转速；2 2、高精度；、高精度；3 3、重载荷；、重载荷；4 4、剖分结构；、剖分结构；5 5、径向尺寸小。、径向尺寸小。推力滑动轴承推力滑动轴承向心（径向）滑动轴承向心（径向）滑动轴承非液体摩擦滑动轴承非液体摩擦滑动轴承液体摩擦滑动轴承液体摩擦滑动轴承动压动压静压静压依据摩擦状态依据摩擦状态依据承载方向依据承载方向类类型型1010-1 1 概述概述第80页第80页一、轴瓦结构一、轴瓦结构轴瓦分为轴瓦分为剖分式剖分式 用于剖分式滑动轴承用于剖分式滑动轴承整体式整体式 用于整体式滑动轴承用于整体式滑动轴承油孔油孔油槽油槽油槽油槽10-2 轴瓦结构和惯用材料轴瓦结构和惯用材料第81页第81页油槽形状要便于导油油槽位置要放在非承载区第82页第82页