西北工业大学机械设计期末复习材料.pptx
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1、5、闭式蜗杆传动的功率损耗主要包括哪三部分?6、简述闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算?闭式蜗杆传动的功率损耗包括三部分:轮齿啮合的功率损耗,轴承中摩擦损耗和搅动箱体内润滑油的油阻损耗。由于蜗杆传动的传动效率低,工作时发热量大,在闭式蜗杆传动中,如果产生的热量不能及时散逸,油温将不断升高,使润滑油稀释,从而导致齿面磨损加剧,甚至发生胶合。所以对闭式蜗杆传动,要根据单位时间内的发热量1等于同时间内的散热量2的条件,进行热平衡计算,以保证油温在规定的范围内。因为在开式齿轮传动中,磨粒磨损的速度比产生点蚀的速度还快,在点蚀形成之前,齿面的材料已经被磨掉,故而一般不会出现点蚀现象。第1页/共100页7
2、、解释轴承代号6208、7210AC深沟球轴承,内径40mm,正常宽,直径系列2,0级公差,0组游隙。角接触球轴承,内径50mm,正常宽,直径系列2,公称接触角25,0级公差,0组游隙。8、简述形形成液体动压润滑有哪三个条件?、相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙;、被油膜分开的两表面间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,从小口流出;、润滑油必须有一定的粘度,供油要充分。第2页/共100页第一章绪论1-1机械工业在现代化建设中的作用1-2机器的基本组成要素1-3本课程的内容、性质与任务1、机器的基本组成要素是。机械零件3、下列八种机械零件:汽车发动机的阀门弹簧;起重
3、机的抓斗;汽轮机的轮叶;车床变速箱中的齿轮;纺织机的织梭;飞机的螺旋桨;柴油机的曲轴;自行车的链条。其中有(C)是专用零件而不是通用零件。A、三种B、四种C、五种D、六种第3页/共100页第二章 机械设计总论2-1机器的组成2-2设计机器的一般程序2-3对机器的主要要求2-4机械零件的主要失效形式2-5设计机械零件时应满足的基本要求2-6机械零件的计算准则2-7机械零件的设计方法2-8机械零件设计的一般步骤2-9机械零件材料及其选用2-10机械零件设计中的标准化2-11机械现代设计方法简介第4页/共100页2、在湿热环境工作的零件应选用()。A、45钢或20钢B、不锈钢或铜合金C、灰铸铁或球墨
4、铸铁D、粉末冶金材料B3-1材料的疲劳特性第三章机械零件的强度极限应力:sr、srN寿命系数:第5页/共100页工程上通常采用简易画法将等寿命曲线以直线来近似替代第6页/共100页3-2机械零件的疲劳强度计算零件的极限应力图第7页/共100页疲劳安全区屈服安全区第8页/共100页4、零件的工作安全系数为()。A、零件的极限应力比工作应力B、零件的极限应力比许用应力C、零件的工作应力比极限应力D、零件的工作应力比许用应力A6、当 一 零 件 受 脉 动 循 环 变 应 力 时,其 平 均 应 力 是 它 的 最 大 应 力 的。50%第9页/共100页3-4机械零件的接触强度两圆柱体接触线接触5
5、、机械传动中,两零件接触位置连续改变,在做接触疲劳计算时,极限应力应是一()。A、对称循环的极限接触应力B、脉动循环的极限接触应力C、不变的极限接触应力D、对称循环的疲劳极限应力B第10页/共100页第四章摩擦、磨损及润滑概述第11页/共100页 干摩擦状态:边界摩擦摩擦状态:按摩擦界面间的润滑剂情况分类 混合摩擦 流体摩擦油膜第12页/共100页零件的磨损过程大致可分为三个阶段。4-2磨损磨损基本类型 粘附磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、冲蚀磨损、腐蚀磨损、微动磨损。第13页/共100页4-3润滑剂和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4-4流体润滑原理简介10
6、、微动磨损是一种甚为隐蔽的复合磨损,它发生在名义上相对静止,实际上 存在循环的微幅相对滑动 的两个紧密接触表面。举例如:轴与孔的过盈配合面、滚动轴承外圈的配合面等。第14页/共100页第五章 螺纹连接和螺旋传动5-1螺纹螺纹设计计算题计算螺栓小径时,精确到小数点后第三位,即使是零也要圈上!不允许取3.14!第15页/共100页普通螺纹分粗牙和细牙,一般用粗牙。1、普通螺纹普通螺纹(三角形螺纹)2、矩形螺纹3、梯形螺纹4、锯齿形螺纹5、圆柱管螺纹以管的内径为公称直径。6、圆锥螺纹第16页/共100页、外径(大径)d在标准中称公称直径。、内径(小径)d1在强度计算中,作为危险截面的计算直径)。二、
7、螺纹的主要参数、中径d2、螺距P、导程S、线数nS=nP第17页/共100页5-2螺纹连接的基本类型及标准连接件一、螺纹连接的基本类型1、螺栓连接2、双头螺柱连接3、螺钉连接4、紧定螺钉连接应用场合?第18页/共100页螺纹连接在装配时必须预先拧紧,称为紧连接。5-3螺纹连接的预紧5-4螺纹连接的防松防松的方法很多,就其工作原理,可分为三类:摩擦防松、机械防松、破坏螺纹副关系的永久防松。螺纹连接防松的实质是防止螺纹副的相对转动。第19页/共100页5-5螺栓组连接的设计一、螺栓组连接的结构设计、连接接合面的几何形状常设计成轴对称的简单几何形状。第20页/共100页当螺栓连接承受弯矩和扭矩时,应
8、使螺栓的位置靠近连接接合面的边缘,以减少螺栓的受力。、螺栓的布置应使各螺栓的受力合理。受力合理受力不合理铰制孔螺栓,在平行于载荷方向不要成排地布置8个以上的螺栓,以免载荷分布过于不均。第21页/共100页、螺栓的排列应有合理的间距和边距。布置螺栓时,各螺栓轴线间及螺栓轴线和机体壁间的最小距离,应按扳手所需的活动空间的大小来决定。第22页/共100页对压力容器等紧密性要求较高的重要连接,螺栓的间距不得大于推荐的数值。、分布在同一圆周上的螺栓数目,应取4、6、8等偶数;同一螺栓组中各螺栓的材料、尺寸均应相同,以便于互换、加工、拆装,且经济。、避免螺栓承受偏心载荷。第23页/共100页、横向载荷用普
9、通螺栓连接连接靠接合面间的摩擦力平衡外载荷,螺栓只受预紧力。每个螺栓所需的预紧力为F0,根据力平衡有由此得预紧力F0为:(5-9)二、螺栓组连接的受力分析、横向载荷用铰制孔螺栓连接第24页/共100页2、受旋转力矩T的螺栓组连接、受旋转力矩用普通螺栓组连接fF0fF0、受旋转力矩用铰制孔螺栓组连接第25页/共100页3、受轴向载荷F 的螺栓组连接设螺栓数目为z,则作用在单个螺栓上的轴向载荷F即为:(5-14)第26页/共100页4、受倾覆力矩M的螺栓组连接第27页/共100页1、仅承受预紧力的紧螺栓连接二、紧螺栓连接的强度计算设计式为:14、仅受预紧力作用的紧螺栓连接,在计算时可只按拉伸强度计
10、算,并将预紧力增大30%,其原因是考虑(拉伸和扭转的联合作用)。13、对于普通螺栓连接,在拧紧螺母时,螺栓所受的载荷是(拉力和扭矩)。第28页/共100页2、承受预紧力和工作拉力(轴向载荷)紧螺栓连接汽缸盖的螺栓连接拉伸强度条件(5-33)设计式:第29页/共100页受横向工作载荷时,常采用铰制孔用螺栓连接。螺栓杆与孔壁间无间隙。3、承受工作剪力的紧螺栓连接螺栓杆的剪切强度条件为:螺栓杆的挤压力度条件为:5-7螺栓连接件的材料及其许用应力螺纹连接件的许用拉应力:sS(5-37)第30页/共100页1、如图示,卷筒与齿轮用普通螺栓连接在一起(螺栓个数),轴不旋转,卷筒与齿轮在轴上旋转。已知卷筒所
11、受旋转力矩螺栓分布直径,卷筒与齿轮接合面间摩擦系数,防滑系数,螺栓材料的屈服极限,安全系数S=3。试设计该螺栓组的螺栓小径。解:设螺栓受预紧力、计算螺栓所需预紧力、计算许用应力:、计算螺栓小径第31页/共100页2、如图所示,拉杆螺纹连接,已知拉杆所受载荷F=56kN,拉杆材料Q235的许用应力,试设计该拉杆螺纹的小径。解:拉杆螺纹连接为松连接,则螺纹小径第32页/共100页5-8提高螺栓连接的措施从各方面采取提高螺栓连接的措施,是螺纹连接设计和正确使用螺栓所必需的。平键的两侧面是工作面,上表面与轮毂键槽底面间有间隙,工作时靠轴槽、键及毂槽的侧面受挤压来传递转矩。、平键连接第六章 键、花键、无
12、键连接和销连接6-1键连接第33页/共100页、半圆键连接键的侧面为工作面,键的上表面与毂槽底面间有间隙,工作时靠其侧面的挤压来传递扭矩。第34页/共100页楔键的上下面为工作面。、楔键连接 第35页/共100页、切向键连接 两个楔键沿斜面拼合后相互平行的上、下两面为工作面。第36页/共100页1、键的选择二、键的选择和键连接的强度计算尺寸选择:键的主要尺寸为键的剖面尺寸(键的宽度b键高h表示)与长度。键的剖面尺(b及高度h)按轴径d从标准中查得,长度L按轮毂长度从标准中查得,但应比轮毂长略短些。2、平键连接的强度计算平键连接(静连接):主要失效形式是键、轴槽、和毂槽三者中强度最弱的工作面被压
13、溃。极个别情况也有键被剪断。一般键的强度最弱。第37页/共100页17、普通平键连接的承载能力,通常取决于()。A、轴的挤压强度B、键的剪切强度C、键的弯曲强度D、键工作表面的挤压强度D20、普通平键连接强度校核的内容主要是()。A、校核键侧面的挤压强度B、校核键的剪切强度C、AB两者均需校核D、校核磨损。A导向平键滑键连接(动连接):工作面的磨损16、当轮毂轴向移动距离较小时,可以采用()连接。A、导向平键B、平键C、半圆键D、滑键A原题中:A、连接件中较弱材料的挤压强度改正:A、轴的挤压强度第38页/共100页三、铆缝的受力及破坏形式、设计计算要点第七章铆接、焊接、胶接和过盈连接71铆接电
14、弧焊缝的基本形式、特性及应用示例72焊接73胶接74过盈连接22、过盈连接的强度计算是校核包容件和被包容件的强度。第39页/共100页第八章 带传动8-1概述 带传动常用于中心距大,传动比要求不高,功率不大的高速级传动。第40页/共100页8-2带传动工作情况分析一、带传动的受力分析而带的紧、松边拉力之差就是带传递的有效圆周力Fe。、由紧边和松边拉力产生的应力三、带传动的应力分析、由带弯曲产生的应力带轮直径越小,带越厚,弯曲应力愈大。、由离心力产生的应力离心力引起的拉应力作用在带的全长上,且各处大小相等。第41页/共100页带中各截面上的应力大小,如用自该处所作的径向线(即把应力相位转90)长
15、短可画成如图所示的应力分布图。可见,带在工作中所受的应力是变化的,最大应力由紧边进入小带轮处。第42页/共100页最大应力由紧边进入小带轮处,其值为max=1+c+b1在一般情况下,弯曲应力最大,离心应力较小。离心应力随带速的增加而增加。显然处于变应力状态下工作的传动带,当应力循环次数达到某一值后,带将发生疲劳破坏。(8-11)最大应力点:紧边进入小带轮处。第43页/共100页带传动的弹性滑动和打滑现象8-3普通V带传动的设计计算 带传动的主要失效形式是打滑和带的疲劳破坏。因此,带传动的设计准则是:在保证带工作时不打滑的条件下,具有一定的疲劳强度和寿命。带传动的设计计算8-4V带轮的设计第44
16、页/共100页在自由状态下,普通V带两侧面间的夹角是40,而带在带轮上弯曲时,由于截面形状的变化使带的楔角变小(如右图所示),为使带与槽接触良好,轮槽角必须与之相适应,就规定:普通V带轮槽角为32、34、36、38。8-5V带的张紧、安装与防护第45页/共100页滚子链接头形式第九章 链传动9-1链传动的特点及应用9-2传动链的结构特点第46页/共100页过渡链节过渡链节连接当链节数为奇数时,需用一个过渡链节,如图所示。由于过渡链节的弯链板工作时受到附加弯曲应力,其强度仅为通常链节的80%左右,故设计时应尽量避免奇数链节。第47页/共100页3、链与轮啮合的基本参数链的节距p,滚子外径d1,内
17、链节宽度b1,排距pt(多排)。链条上相邻销轴的中心距称为节距p,它是链传动的主要参数。滚子链的标记为链号排数链节数标准代号例如:A系列滚子链,链节距p=25.4mm,双排,链节数88,则其标记方法为:16A-288GB/T124320064、滚子链的标准链节距p等于链号乘以25.4mm/16第48页/共100页9-4链传动的工作情况分析9-3滚子链轮的结构和材料第49页/共100页链传动的瞬时传动比特殊情况:只有在z1=z2(D1=D2)、a=np时(=),i恒等于1。链传动的传动比与链条绕在链轮上的多边形特征有关,故将这种瞬时传动比的变化等现象称为链传动多边形效应。换言之,只有在i=1,且
18、传动的中心距恰为链节数的整数倍时,传动比才能在全部啮合过程中保持不变。第50页/共100页链传动的动载荷链传动的传动比与链条绕在链轮上的多边形特征有关,故将这种瞬时传动比的变化等现象称为链传动多边形效应。9-5链传动的失效形式、计算准则和设计计算9-6链传动的布置、张紧、润滑与防护30、链传动中的节距越大,链条中各零件尺寸越大,链传动的运动不均匀性越大。31、链传动瞬时传动比是变量,其平均传动比是常数。第51页/共100页10-1概述一、齿轮传动的主要特点第十章齿轮传动二、分类1、按齿轮传动的工作条件分:开式、半开式和闭式传动。2、按齿面硬度分:软齿面(硬度350HBS)和硬齿面(硬度350H
19、BS)齿轮传动。10-2齿轮传动的失效形式和设计准则一、齿轮传动的主要失效形式轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、塑性变形。第52页/共100页34、圆柱齿轮传动,当齿轮分度圆直径不变,而减小模数时,可以(改善传动的平稳性)。二、齿轮传动的设计准则1、闭式软齿面齿轮(350HBS)传动易发生齿面点蚀而失效。故通常先按齿面接触疲劳强度进行设计,然后校核齿根弯曲疲劳强度。2、闭式硬齿面齿轮(350HBS)传动36、齿轮传动中,轮齿的齿面疲劳点蚀通常首先发生在(靠近节线的齿根部分)。37、直齿圆柱齿轮传动,当齿轮分度圆直径不变,而减小模数增加齿数时,则(降低了轮齿的弯曲强度)。第53页/共100
20、页3、开式(半开式)齿轮传动 开式(半开式)齿轮传动的主要失效形式是齿面磨损,而且在轮齿磨薄后往往会发生轮齿折断。故目前多是按齿根弯曲疲劳强度进行设计,并考虑磨损的影响将模数适当增大。10-3齿轮的材料及其选择原则对齿轮材料性能的基本要求齿面应有较强的抗点蚀、抗磨损和较高的抗胶合能力,而齿轮的齿根应有较高的抗折断能力,即要求:齿面硬、齿芯韧。金属软齿面齿轮,在确定大小齿轮硬度时应注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高30一50HBS或更多。易发生轮齿折断而失效,故通常先按齿根弯曲疲劳强度进行设计,然后校核齿面接触疲劳强度。第54页/共100页 这是因为小齿轮受载荷次数比大齿轮多,且小齿轮齿
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