2017机械设计总复习.ppt
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1、安徽科技大学机械工程学院安徽科技大学机械工程学院 Page Page 1 1*机机 械械 设设 计计教师:陈教师:陈 丰丰邮箱:邮箱:电话:电话:15855052191安徽科技大学机械工程学院安徽科技大学机械工程学院 Page Page 2 2*2017年年机械设计机械设计期末考试期末考试考试题型及分值分配考试题型及分值分配一、填空题(一、填空题(10分):每空分):每空1分共计分共计10分分二、选择题(二、选择题(20分):每题分):每题2分共计分共计20分分三、简答题(三、简答题(30分):分):3题共计题共计30分分 四、计算分析题(四、计算分析题(30分):分):2大题共计大题共计30
2、分分五、结构改错题(五、结构改错题(10分):分):1小题小题安徽科技大学机械工程学院安徽科技大学机械工程学院 Page Page 3 3*知识回顾和问题知识回顾和问题知识回顾知识回顾:1 1、知道了、知道了“学什么,为什么学,如何学学什么,为什么学,如何学”的问题;的问题;2 2、几个名词和概念;、几个名词和概念;3 3、机械设计的总体原则和一般程序;、机械设计的总体原则和一般程序;4 4、零件设计的一般程序。、零件设计的一般程序。问题:问题:1、本课程的研究对象是什么?主要任务是什么?、本课程的研究对象是什么?主要任务是什么?2、从功能方面谈谈机械的组成。、从功能方面谈谈机械的组成。3、什
3、么叫机械零部件的失效?、什么叫机械零部件的失效?安徽科技大学机械工程学院安徽科技大学机械工程学院 Page Page 4 4*知识回顾和问题知识回顾和问题知识回顾知识回顾:1 1 1 1、零件简化极限应力图、零件简化极限应力图、零件简化极限应力图、零件简化极限应力图如图如图 AB曲线上的点曲线上的点对应着不同应力循环对应着不同应力循环特性特性下的材料疲劳下的材料疲劳极限极限安徽科技大学机械工程学院安徽科技大学机械工程学院 Page Page 5 5*知识回顾和问题知识回顾和问题2 2 2 2、单向稳定变应力时的疲劳强度计算:、单向稳定变应力时的疲劳强度计算:、单向稳定变应力时的疲劳强度计算:、
4、单向稳定变应力时的疲劳强度计算:=C=C=C=C、m m m m=C=C=C=C、minminminmin=C=C=C=C的疲劳强度校核。的疲劳强度校核。的疲劳强度校核。的疲劳强度校核。判断零件的应力变化规律判断零件的应力变化规律1计算出计算出 mm和和和和 a a3表示工作应力点表示工作应力点4判断工作应力判断工作应力力点所在区域力点所在区域5计算出极限应力计算出极限应力63、摩擦、磨损及润滑相关知识,特别讨论了其在汽车上的、摩擦、磨损及润滑相关知识,特别讨论了其在汽车上的应用。应用。求出危险截面的求出危险截面的max和和min2安徽科技大学机械工程学院安徽科技大学机械工程学院 Page P
5、age 6 6*知识回顾和问题知识回顾和问题问题问题:1、影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些?、影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些?2、单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度如何计算?、单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度如何计算?3、摩擦、磨损和润滑的定义是什么?摩擦、磨损和润滑的定义是什么?4、论述汽车中的摩擦、磨损现象,如何减少摩擦磨损?、论述汽车中的摩擦、磨损现象,如何减少摩擦磨损?5、奇思妙想:奇思妙想:公共汽车经常要进行刹车,如何把刹车损公共汽车经常要进行刹车,如何把刹车损失的能量收集起来,转化成动力?失的能量收集起来,转化成动力?安徽科技大学机械工程学院安徽科技大学机械工程学院 P
6、age Page 7 7*知识回顾和问题知识回顾和问题知识回顾知识回顾:1 1、单个螺栓连接的强度计算:失效形式、松螺栓连接;、单个螺栓连接的强度计算:失效形式、松螺栓连接;2 2、螺纹连接的预紧与、螺纹连接的预紧与防松防松;3 3、螺纹连接的类型及螺纹连接件;、螺纹连接的类型及螺纹连接件;4 4、螺纹的形成及分类。、螺纹的形成及分类。问题:问题:1、按照牙型,螺纹可以分为哪些类型?如何选用?、按照牙型,螺纹可以分为哪些类型?如何选用?2、螺纹连接的主要类型有哪些?、螺纹连接的主要类型有哪些?3、螺纹连接预紧的目的是什么?如何进行防松?、螺纹连接预紧的目的是什么?如何进行防松?4、单个螺栓连接
7、的失效形式是什么?、单个螺栓连接的失效形式是什么?安徽科技大学机械工程学院安徽科技大学机械工程学院 Page Page 8 8*知识回顾和问题知识回顾和问题1 1、单个螺栓连接的强度计算,单个螺栓连接的强度计算,F F0 0、F F2 2,5 5点讨论;点讨论;2 2、螺栓组连接的设计、螺栓组连接的设计受横向载荷螺栓组连接,受轴向载荷螺栓组连接,受扭矩螺受横向载荷螺栓组连接,受轴向载荷螺栓组连接,受扭矩螺栓组连接;受倾覆力矩螺栓组连接栓组连接;受倾覆力矩螺栓组连接;3 3、提高螺栓连接强度的措施(主要四个方面)、提高螺栓连接强度的措施(主要四个方面);4 4、螺旋传动的特点、分类与应用;滑动螺
8、旋传动的设计。、螺旋传动的特点、分类与应用;滑动螺旋传动的设计。F0F2F15 5、预紧力、预紧力F F0 0=?=?总载荷总载荷F F2 2=?=?FF1F2安徽科技大学机械工程学院安徽科技大学机械工程学院 Page Page 9 9*工程实际应用难题:工程实际应用难题:奇瑞汽车发动机缸盖生产线某装配工位,该工位奇瑞汽车发动机缸盖生产线某装配工位,该工位采用的螺栓规格为采用的螺栓规格为M8M8,强度等级,强度等级9.89.8,原来表面采取,原来表面采取发黑处理发黑处理,后来为提高抗腐蚀能力改成,后来为提高抗腐蚀能力改成表面镀锌表面镀锌,并并换了一家供货厂换了一家供货厂,但在装配工艺完全不变的
9、情况,但在装配工艺完全不变的情况下,发生了下线总成中有少量的螺栓出现断裂的现下,发生了下线总成中有少量的螺栓出现断裂的现象。断裂原因何在?象。断裂原因何在?如何解决?如何解决?知识回顾和问题知识回顾和问题安徽科技大学机械工程学院安徽科技大学机械工程学院 Page Page 1010*指标指标螺栓螺栓抗拉强度抗拉强度(Mpa)(Mpa)硬硬 度度(HV)(HV)金相组织金相组织断口断口分析分析发黑螺栓发黑螺栓1028 1028 10631063HV339 HV339 345345回火马氏体回火马氏体韧性韧性断裂断裂镀锌螺栓镀锌螺栓1010 1010 1096 1096 HV339 HV339 3
10、41 341 回火马氏体回火马氏体韧性韧性断裂断裂性能分析表:性能分析表:强度等级:强度等级:性能等级分为:性能等级分为:3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等等10个等级,个等级,8.8级以上为高强度等级螺栓。级以上为高强度等级螺栓。9.8级级:抗拉抗拉强度强度900MPa,屈强比,屈强比0.8,屈服强度,屈服强度9000.8=720MPa知识回顾和问题知识回顾和问题安徽科技大学机械工程学院安徽科技大学机械工程学院 Page Page 1111*知识回顾和问题知识回顾和问题知识回顾知识回顾:1 1、键连接的类型和构造键连接的类型和构造;2 2、键连接的强
11、度校核,键的选择;、键连接的强度校核,键的选择;3 3、花键连接、无键连接和销连接、花键连接、无键连接和销连接 ;4 4、键连接的失效形式。、键连接的失效形式。安徽科技大学机械工程学院安徽科技大学机械工程学院 Page Page 1212*知识回顾和问题知识回顾和问题问题问题:1 1、平键联接的失效形式是什么?经校核若强度不够时,应、平键联接的失效形式是什么?经校核若强度不够时,应采取哪些措施?采取哪些措施?2 2、按齿形分,花键分为哪几类?如何选择应用?、按齿形分,花键分为哪几类?如何选择应用?3、普通平键的工作面是什么?、普通平键的工作面是什么?安徽科技大学机械工程学院安徽科技大学机械工程
12、学院 Page Page 1313*1 1)带传动的类型、工作原理、特点、应用及目前汽车传动)带传动的类型、工作原理、特点、应用及目前汽车传动带最新技术进展。带最新技术进展。2 2)带传动的受力分析、应力分析与应力分布图、弹性滑动和)带传动的受力分析、应力分析与应力分布图、弹性滑动和打滑的基本理论。打滑的基本理论。3 3)带传动的失效形式、设计准则、普通)带传动的失效形式、设计准则、普通 V V 带传动的设计计带传动的设计计算方法和参数选择原则,带的张紧。算方法和参数选择原则,带的张紧。问题:问题:3 3)带传动的设计步骤与方法是什么?)带传动的设计步骤与方法是什么?1 1)弹性打滑与打滑有何
13、区别?)弹性打滑与打滑有何区别?2 2)带传动的主要失效形式是什么?)带传动的主要失效形式是什么?4 4)V V带传动设计的评价指标是什么?带传动设计的评价指标是什么?知识回顾和问题知识回顾和问题安徽科技大学机械工程学院安徽科技大学机械工程学院 Page Page 1414*三、设计数据及内容三、设计数据及内容设计数据设计数据 设计内容设计内容四、设计步骤与方法四、设计步骤与方法 根据根据Pca、n1选择带型号选择带型号 确定计算功率确定计算功率Pca:P、n1、n2(i)传动位置要求(中心距传动位置要求(中心距a)工作条件等工作条件等 带:型号、根数、长度带:型号、根数、长度轮:直径、结构尺
14、寸轮:直径、结构尺寸 轴压力轴压力Q等等小轮直径小轮直径D1min ,要求,要求D1D1min验算带速验算带速V 定带轮直径定带轮直径D1和和D2工作情况系数见工作情况系数见表表8-7 根据计算根据计算功率查表功率查表安徽科技大学机械工程学院安徽科技大学机械工程学院 Page Page 1515*要求要求:最佳带速最佳带速V=2025m/s V太小太小:由由P=FeV可知,传递同样功率可知,传递同样功率P时,圆周力时,圆周力Fe太大,寿命太大,寿命 V太大太大:离心力太大,带与轮的正压力减小,摩擦力离心力太大,带与轮的正压力减小,摩擦力,承载能力,承载能力知识回顾和问题知识回顾和问题安徽科技大
15、学机械工程学院安徽科技大学机械工程学院 Page Page 1616*求中心距求中心距a和带的基准长度和带的基准长度Ld b)由由a0定计算长度定计算长度:c)按相关表定相近的基准长度按相关表定相近的基准长度Ld a)初选初选a0:d)由由Ld求实际中心距求实际中心距:e)考虑到中心距调整、补偿考虑到中心距调整、补偿F0,中心距,中心距a应有一个范围。应有一个范围。验算小轮包角验算小轮包角:不满足则采取措施:不满足则采取措施:1)a(i一定一定)2)加张紧轮)加张紧轮 计算带的根数计算带的根数Z:安徽科技大学机械工程学院安徽科技大学机械工程学院 Page Page 1717*求带作用于轴的压力
16、求带作用于轴的压力Q 确定带的初拉力确定带的初拉力F0(单根带)(单根带)qq单位带长单位带长的质量的质量知识回顾和问题知识回顾和问题安徽科技大学机械工程学院安徽科技大学机械工程学院 Page Page 1818*评价评价ZVFQF0a小小241020小小适当适当适当适当120120知识回顾和问题知识回顾和问题安徽科技大学机械工程学院安徽科技大学机械工程学院 Page Page 1919*1 1)齿轮传动的设计准则。)齿轮传动的设计准则。2 2)齿轮传动的计算载荷。)齿轮传动的计算载荷。3 3)直齿圆柱齿轮轮齿受力分析和齿根弯曲疲劳强度计算。)直齿圆柱齿轮轮齿受力分析和齿根弯曲疲劳强度计算。问
17、题:问题:3 3)如何进行直齿圆柱齿轮受力分析?)如何进行直齿圆柱齿轮受力分析?1 1)齿轮传动的设计准则是什么?)齿轮传动的设计准则是什么?2 2)载荷系数)载荷系数K K代表的意义是什么?代表的意义是什么?4 4)齿根弯曲疲劳强度计算的校核公式中有哪些影响参数?)齿根弯曲疲劳强度计算的校核公式中有哪些影响参数?Fnc=K Fn载荷系数:载荷系数:知识回顾和问题知识回顾和问题安徽科技大学机械工程学院安徽科技大学机械工程学院 Page Page 2020*1 1、直齿圆柱齿轮传动的强度计算:轮齿的受力分析,齿根弯、直齿圆柱齿轮传动的强度计算:轮齿的受力分析,齿根弯曲疲劳强度计算和齿面接触疲劳强
18、度计算。曲疲劳强度计算和齿面接触疲劳强度计算。2 2、强度计算的计算说明,设计参数的选择,齿轮精度等级、强度计算的计算说明,设计参数的选择,齿轮精度等级;3 3、标准斜齿轮和标准锥齿轮的强度计算;、标准斜齿轮和标准锥齿轮的强度计算;1 1、齿向载荷分布系数、齿向载荷分布系数K K的主要影响因素是什么?的主要影响因素是什么?2、在齿根弯曲疲劳强度计算在齿根弯曲疲劳强度计算的设计公式中相关参数如何的设计公式中相关参数如何取?取?K K、Z Z1 1、d d、Y YFaFaY YSaSa/F F123 3、如图所示一对标准斜齿圆柱齿轮传动,分析、如图所示一对标准斜齿圆柱齿轮传动,分析主动轮(右旋)主
19、动轮(右旋)1 1的轴向力?的轴向力?1知识回顾和问题知识回顾和问题安徽科技大学机械工程学院安徽科技大学机械工程学院 Page Page 2121*1 1、齿轮传动的失效形式;、齿轮传动的失效形式;1 1)轮齿折断)轮齿折断闭式硬齿面闭式硬齿面齿轮的主要失效形式齿轮的主要失效形式 2 2)齿面疲劳点蚀)齿面疲劳点蚀闭式软齿面闭式软齿面齿轮的主要失效形式齿轮的主要失效形式 3)齿面磨损)齿面磨损开式开式齿轮的主要失效形式齿轮的主要失效形式 4)齿面胶合)齿面胶合高速重载高速重载齿轮的主要失效形式齿轮的主要失效形式 5)齿面塑性变形)齿面塑性变形低速重载低速重载齿轮的主要失效形式齿轮的主要失效形式
20、齿轮失效案例:齿轮失效案例:高速双面印刷机中一过桥斜齿轮,材高速双面印刷机中一过桥斜齿轮,材质系质系40Cr钢,经热处理。工作转速为钢,经热处理。工作转速为10000rpm。在运行中发生失效,组。在运行中发生失效,组件窜出,部分齿小块折裂。经化学分件窜出,部分齿小块折裂。经化学分析,材质符合析,材质符合40Cr钢的技术条件。钢的技术条件。知识回顾和问题知识回顾和问题安徽科技大学机械工程学院安徽科技大学机械工程学院 Page Page 2222*齿面接触疲劳强度准则齿面接触疲劳强度准则 齿根弯曲疲劳强度准则齿根弯曲疲劳强度准则 软齿面齿轮软齿面齿轮(HBS350)硬齿面齿轮硬齿面齿轮(HBS35
21、0)闭式齿轮传动闭式齿轮传动齿面疲劳点蚀齿面疲劳点蚀齿根弯曲疲劳折断齿根弯曲疲劳折断开式齿轮传动开式齿轮传动齿面磨损齿面磨损增大增大m和降低许用弯曲应力和降低许用弯曲应力2 2、齿轮传动的设计准则;、齿轮传动的设计准则;知识回顾和问题知识回顾和问题安徽科技大学机械工程学院安徽科技大学机械工程学院 Page Page 2323*3 3、齿轮传动的载荷计算;、齿轮传动的载荷计算;载荷系数:载荷系数:工作情况系数工作情况系数 动载荷系数动载荷系数 齿向载荷分布系数齿向载荷分布系数 齿间载荷分配系数齿间载荷分配系数 知识回顾和问题知识回顾和问题安徽科技大学机械工程学院安徽科技大学机械工程学院 Page
22、 Page 2424*1 1)齿向载荷分布系数)齿向载荷分布系数K K的主要影响因素是什么?的主要影响因素是什么?影影响响因因素素(1)支承情况支承情况 对称布置对称布置好好 非对称布置非对称布置差差 悬臂布置悬臂布置差差(2)齿轮宽度齿轮宽度 齿向载荷分布系数齿向载荷分布系数(3)齿面硬度越高,越易偏载,齿面硬度越高,越易偏载,齿面较软时有变形退让。齿面较软时有变形退让。(4)制造、安装精度越高,制造、安装精度越高,齿向载荷分布系数越小。齿向载荷分布系数越小。知识回顾和问题知识回顾和问题安徽科技大学机械工程学院安徽科技大学机械工程学院 Page Page 2525*1 1)在齿根弯曲疲劳强度
23、计算的设计公在齿根弯曲疲劳强度计算的设计公式中相关参数如何取?式中相关参数如何取?K K、Z Z1 1、Y YFaFaY YSaSa/F F4 4、齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度计算公式参数、齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度计算公式参数表示的意义;表示的意义;知识回顾和问题知识回顾和问题安徽科技大学机械工程学院安徽科技大学机械工程学院 Page Page 2626*2)2)接触疲劳强度的设计公式:接触疲劳强度的设计公式:知识回顾和问题知识回顾和问题安徽科技大学机械工程学院安徽科技大学机械工程学院 Page Page 2727*1 1)如图所示一对标准斜齿圆柱齿轮传动,分析主动轮(右旋)如
24、图所示一对标准斜齿圆柱齿轮传动,分析主动轮(右旋)1 1的轴向力?的轴向力?121Ft1=Ft2Fr1=Fr2Fa1=Fa2主从动轮受力大小相等、方向相反。主从动轮受力大小相等、方向相反。Fn1=Fn25 5、斜齿圆柱齿轮传动轮齿的受力分析;、斜齿圆柱齿轮传动轮齿的受力分析;径向力:径向力:圆周力:圆周力:轴向力:轴向力:法向力:法向力:知识回顾和问题知识回顾和问题安徽科技大学机械工程学院安徽科技大学机械工程学院 Page Page 2828*1、蜗杆传动类型,、蜗杆传动类型,特点特点及应用;及应用;2、普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算、普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算;3、蜗
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