机械设计总结.doc

《机械设计》课程要点总结
一、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
最大压力
最小应力
应力幅
平均应力
应力比（循环特性)
（2)对称循环变应力：、、、
（3）脉动循环变应力:、、、
（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
当时
当时
（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、(）、,可作出(材料的极限应力)的简图 （）零件的极限应力图
应力比：时
平均应力：时
最小应力:时
例：
二、机械传动
A、带传动
1、带传动的工作情况分析
受力分析：
应力分析：拉应力 弯曲应力 离心拉应力
运动分析：
2、带传动的失效形式及设计准则:
3、带传动的设计：
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、8-2
B、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
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：
（3)齿轮强度条件:
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
4)提高齿轮接触疲劳强度的措施：几何参数d、b、材料
5）提高齿根弯曲疲劳强度的措施：几何参数m、b、材料
5、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
8、蜗杆传动
蜗杆传动的类型及其特点:
主要参数
蜗杆传动的失效形式和设计准则
材料及热处理
普通圆柱蜗杆传动
蜗杆传动的效率和热平衡计算
例:P269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
(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
讨论一:形成流体动力润滑(形成动压油膜）的必要条件：
由
1）两工作表面必须形成收敛的楔形间隙
若，则
2)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
（3）承载能力计算公式的应用
1）当轴承结构（d，B，ψ，χ,η，v）确定时
由，则可计算承受多大的径向载荷F
2）判断是否液体摩擦:计算
由，则可计算承受径向外载荷F时，要多大的
3)主要参数的选择
相对间隙、宽径比、偏心率、
最小油膜厚度≥［h]=4S（Ra1+Ra2）
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
（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、装拆方便、价格
（4）滚动轴承的尺寸选择
（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
（6）滚动轴承的疲劳寿命计算
1)寿命计算公式
2)轴承的当量动载荷:考虑实际工况，引入载荷系数
3）角接触球轴承和圆锥滚子轴承轴向载荷的计算
4）轴承寿命计算步骤
例：P338例13—1、13—5
3、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
3)按安全系数校核计算（重要轴)
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:P379习题15—4、15—6
四、机械连接
1、螺纹连接
（1)螺纹副的受力
1）螺纹副的效率:
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：
三角形螺纹最大，自锁性好，用于连接
细牙螺纹螺距p小，升角小，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:
2）受横向载荷的紧螺栓连接：
普通螺栓连接:
铰制孔用螺栓连接
螺栓杆受剪: 杆与壁受挤压:
3）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=工作拉力+剩余预紧力
总拉力 剩余预紧力
减小总拉力变化幅度
若工作拉力变化:0～;则总拉力变化:～
减小；增大
强度条件:
保证连接的紧密性：剩余预紧力
(4）螺栓组连接设计
受力分析： 例:P92例题，P101习题5—6
（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l根据轮廓宽度确定
(2）花键连接 特点
3、联轴器、离合器和制动器