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1、同济机械学院机械设计复习要点、机械设计中的强度问题 1、几种稳定循环变应力(1) 变应力参数maxmin最大压力最小应力应力幅-a 二maxmin平均应力应力比(循环特性)-max(2)对称循环变应力:二 min二m=°、- -1(3)脉动循环变应力:-min=0、二 a(4)静应力2、变应力下的强度条件(1)不同循环次数N时的疲劳极限高周疲劳DNN。循环基数低周疲劳aA当N N°时当N - No时匚n二二(2) 同一循环次数，不同应力比(循环特性) 时的疲劳极限已知材料的机械性能 J、&° ()、s，可作出(材料的极限应力) 門的简图(零件的极限应力图应
2、力比：二C时平均应力：6二C时最小应力：Cmin =C时例:某轴受瓊定变应力作用*工作应力込吨 材料的机械性能6 截面的岛=1.3ff-0.78 RJ1=450ufPa、(Ts 800 MPa t70 = OOMFa 轴上危险(2)用作图法A=iI却IW匚+丄-】M图上标出工作应力点M 丁三玉込三沁倚°葩比m22企亠二竺斗4込c22上量得零件的极限应力4.E-I乐=2 斗 IMF馮 乐=17QMF<?C1)绘制林料的简化应力 求零件的极限应力片及安全系数。 解."l对于材料的极限应力曲钱A (0 Cj即(0? 450)B (<y0/2,(70/2)即(萸血寶0)
3、 G (勺 4)01 (300,0)0.78 '乙对于零件的棣限应力曲找也心/心E 02 讣KQ 即(550,210)5+安全系数匚= = 1.71*° OM 170仏厂耳+%J 叮即(0, 27#)、机械传动A、带传动1、带传动的工作情况分析受力分析：FF2=2F°FiF2=FeFi1ee f e v- -1egFF。2 干F2 二 F。- Fee 2 二 F,Ffi= 2Foe" -1efv： 1兔张紧力/ 用包角/ 所徒传递的圆周加/ /摩 18 系 St/J应力分析：拉应力弯曲应力离心拉应力mi nJ max运动分析：带传动的弹性滑动和打滑张素才丢
4、转速 弹性滑动不可羞免传动比/ = = -A- &随F变化i/2 CQ-打打滑是可以避免的F二与応2、带传动的失效形式及设计准则:失效形式设计准则打滑不打溝g血孜劳破坏不发生馥劳確坏 赛趣二切彳硏严03、带传动的设计:V帯传动的设计胶带：相应帯轮：带的型号V Z A B C D E淆足eJd cr nun 帯的基准长度Ld验算带速V带的根数4、张紧装置：定期张紧装置自动张紧装置张紧轮的布置 例：P164 习题 8-1、8-2B、齿轮传动1、齿轮传动的失效形式：轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨料磨损、齿面塑性变形2、设计准则失效形式设计准则齿面间的劳点烛齿面接融筋劳强度条件%&quo
5、t;曲轮齿的萼曲疲劳折斷轮齿曹曲瘦劳强度条件oF < cP?胶合、JS损、塑性变形等失效运用上述准则P井作相应考虑具休工作条件下，如何运用上述准则工作条件设计准则闭式传动软齿面（襪度 W 350HBS>按齿面接絵瘦劳强度条件设计 按轮齿弯曲痰劳强度条件校核哽齿面（确度 > 350HBS）按轮齿弯曲疲劳强度条件设计 按齿面接総盍劳强度条件校核开式传动按轮齿弯曲栽劳强度条件设计3、齿轮材料及热处理对齿轮材料性能的基本要求：为齿面要硬、齿芯要韧锻钢、铸钢、铸铁、非金属4、直齿圆柱齿轮传动（1） 受力分析：力的大小力的方向（2）计算载荷：K 二 KaKvK：.K :（3）齿轮强度条件
6、：齿面接触疲劳强度条件、齿根弯曲疲劳强度条件（4）讨论：1）接触应力与接触强度2）弯曲应力与弯曲强度3） 齿形系数Z r Yf 24）提高齿轮接触疲劳强度的措施：几何参数 d、b、材料h 15）提高齿根弯曲疲劳强度的措施：几何参数 m、b、材料匕f 15、斜齿圆柱齿轮传动（1） 斜齿轮强度计算的特点：当量齿轮计算特点（2） 受力分析：力的分解力的大小力的方向（3）斜齿轮的强度条件尺寸相同时：斜齿轮承载能力大于直齿轮外载和材料相同时：斜齿轮尺寸小于直齿轮6、直齿圆锥齿轮传动（1） 直齿圆锥齿轮强度计算的特点：当量齿轮计算特点（2） 受力分析： 力的大小 主、从动轮上力的关系力的方向7、齿轮设计中
7、有关参数的选择原则（1）材料与热处理方式(2) 精度等级(3) 齿数(4) 齿宽系数(5) 模数(6) 分度圆螺旋角例：P236 习题 10-1、10-7&蜗杆传动蜗杆传动的类型及其特点：I普通圜柱蜗杆传动圆弧圆柱蝎杆怯动从运动关系看，蜗杆传动相当于螺母与螺杆传动(1) 传动比大I = lfr-8»卩)传动平稳(3) 有自锁性(覗杆升角久u当量摩擦角仇M)摩擦发热大、传动效率低在中间平面内.相当于斜齿条与斜齿轮的啮合(1) 正确啮合条件(2) 惘杆传动参数及几何尺寸计算与齿轮传动相同(1) 模数加和压力角a(2) 蜗杆分度圆直径G)闵杆分度園柱导程街/(4) 传动比i帼杆头数
8、二1冇二；(5) 相对滑动速度认主要参数直径系数my/n/倍动比l2 二 12. 4要求效率1 实现大传动比或要求自锁齿间的I；/摩擦发热/(6)变位系数勺配凑中心距符合标准值凑彼动比符合推荐值(中心距保持不变蜗杆传动的失效形式和设计准则失效形式(发生在竭轮上设计准则闭式佚动和胶合SI控制点蚀和胶合：齿面接触强度条件%"曲控制折斷(Z. 80)：轮齿弯曲强度条件帀6控制温升热平衡计算开式 传动轮齿 折断控制折斷S轮齿弯血强度条杵 t帀p弁iR杆主娶是拎制轴的变形材料及热处理娱杆期轮材料爼合蝦杆蜗轮2减摩时磨抗胶合碳素钢合金钢 调质碎火灰铸铁铝铁青铜铸锡廨青铜普通圆柱蜗杆传动(1受力分
9、析力的分解力的关系力的方向力的大小2)齿面接触疲劳强度条件利用赫兹公式、考虑蜗杆传动特点Q)弯曲疲劳强度条件借用料齿轮弯曲强度公式、考虑蜗杆传动特点蜗杆传动的效率和热平衡计算(1) 效率q=(09"(2) 提高效率的途径0.96）一堡 绘（？ + Py）佃)热平衡计算例：P272习题11-1三、轴系零、部件 1、滑动轴承（1）不完全液体润滑滑动轴承的失效形式及计算准则失效形式设计准则磨损防止过度磨损发热引起1S合防止胶合pv< p（2）液体动力润滑径向滑动轴承的基本理论1）压力油膜形成的原理2）流体动力润滑的基本方程一维雷诺方程弊6 v鞘讨论一：形成流体动力润滑（形成动压油膜）
10、的必要条件:h - hoh31）两工作表面必须形成收敛的楔形间隙若h =帕，则虫=0dx2） 两工作表面必须有一定的相对运动，且V方向是从大口到小口3）间隙中必须连续充满具有一定粘度的润滑油无粘度-各油层无速度-两板间油无流动-不能形成油膜压力讨论二：径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程tr(1)停车?/=0(2)启动(3) fift着訂/口”丿为工作转速油膜压力将轴 颈宪全托起 其合力与井裁 平衝金属直接摩擦力使接Ml轴颈若移油嶷压力/AS血距o油膜压力将轴 颈托起 其合力将轴颈 左推(3)承载能力计算公式2 vB' 2Cp1) 当轴承结构(d,B,® ,x ,n ,v)确定
11、B由d = Cp，则可计算承受多大的径向载荷 F ZJ屮22) 计算 CP=7；BFB一由d =，则可计算承受径向外载荷F时，要多大的hmin二L 1Cp I3) 主要参数的选择相对间隙二匸1、宽径比旦、偏心率 、rdR -r最小油膜厚度hmin二L 1 -4) 热平衡计算 2、滚动轴承（1）滚动轴承的主要类型：向心轴承、推力轴承、向心推力轴承（2）滚动轴承的代号：基本代号12 0 6J ： I I丨I I 内径代号般为,内径三5直径系列衣号二内径有不同的直径类型代号宽度系列代号内处径相同时有不同的宽痔（3）滚动轴承的类型选择1）载荷的大小、方向和性质2）其它：转速、旋转精度、调心性能、装拆方
12、便、价格（4）滚动轴承的尺寸选择轴承内径与轴颈直径相等載荷很小趙轻豉特轻系列宜径系51董荷很大重汞艮般情况轻或中系列寛度系列一般巻正常系列代号叭124代号0125 6直径特轻轻中重覽度窄正St（5）滚动轴承的组合设计1）轴系支承的结构形式：双支点各单向固定一支点双向固定、另一支点游动两端游动支承 2）轴系支承设计的两个特殊问题角接Ml球轴承 圆锥瀋子轴眾的排列正装“面对 面聲反装背”（6）滚动轴承的疲劳寿命计算1）寿命计算公式校核抽承寿命竺(吗丹(5fl« P已知轴承型号（即<?辅承寿命厶疔去预期寿命迭释辑章型号 < 即心）已知罷足预期萼停时辅承的C' I所选轴事
13、的2）轴承的当量动载荷：考虑实际工况，弓|入载荷系数fp对只承受£的向心辑承：5迟 戸二对只承壹坊的推力辑承：徉同时李受E复合载荷的向亡報議：用口+ F£）IF*3）角接触球轴承和圆锥滚子轴承轴向载荷 Fa的计算釣轴角義荷的计算对轴承h岛=£厂叫稱者取较犬值对轴承“巧?F 韵者型较大值4）轴承寿命计算步骤瀝生轴向力E 轴向载荷丘一 当量动载荷二兀理氏十瓯）计算厶校核计算C选择例:P338 例 13-1、13-23、轴（1）轴的类型（2）轴的强度计算1)按扭转强度计算（初估轴径）2)按弯扭合成强度计算（一般轴）将T产生的扭剪应力转化为对称循环变化来考虑Mca M 2
14、 ： T 23)按安全系数校核计算（重要轴）Sca"-a考虑应力集中、绝对尺寸、表面质量及强化措施对轴疲劳强度的影响（3）轴系结构设计例：P383 习题 15-4、15-6四、机械连接 1、螺纹连接(1)螺纹副的受力tan'-"螺纹副的效率:tan：三角形螺纹效率低、用于连接，矩形、梯形、锯齿形螺纹用于传动。2)螺纹的自锁条件：J三角形螺纹；v最大，自锁性好，用于连接细牙螺纹螺距p小，升角t小，易满足自锁条件(2)螺纹连接的基本类型螺栓连接双头螺柱连接螺钉连接紧定螺钉连接(3) 单个螺栓连接的强度计算 1)松螺栓连接：二 F2)受横向载荷的紧螺栓连接:普通螺栓连接：
15、FKFcaJ二di 4铰制孔用螺栓连接螺栓杆受剪：，活4杆与壁受挤压：二-pld°h3) 受轴向载荷的紧螺栓连接: 螺栓和被连接件的受力与变形螺栓所受总拉力F2二工作拉力F+剩余预紧力FiCb总拉力"FF剩余预紧力Fi二FCmCb Cm F减小总拉力变化幅度若工作拉力变化：C0F ；则总拉力变化：F°F。.b FCbCm减小Cb ；增大Cm强度条件：=节2-Jid-4保证连接的紧密性：剩余预紧力 R 0(4) 螺栓组连接设计受力分析：例：P92例题，P101习题5-5(5) 防松措施防松的根本问题：防止螺旋副在受载时发生相对转动摩擦防松机械防松破坏螺旋副运动关系防松2、键连接(1)平键连接键的剖面尺寸b、h按轴径d从标准中选取键的长度I根据轮廓宽度确定主聲失效形式设计唯则静耽接fill面压槪挤振应力动联搂 工柞面廳損比压(2)花键连接 特点3、联轴器、离合器和制动器1.联轴器的分类(1) 刚性联轴器(2) 挠性联轴器2 联轴器的选用(1) 选类型養荷大小与性质 同心条件(2) 选型号3.离合器(1) 外力操纵式离合番工作原理单片式园盘摩整离合器 多片式圆盘摩撩离合器(2) 自动离合器工作原理滚柱式超越离合器转矩转速抽径