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文本内容:
机械设计基础1复习要点(机械设计部分)四种考试题型
一、选择题
二、填空题
三、综合题(分析、设计等)
四、结构题考试需带作图工具第9章蜗杆传动
一、基础知识
1、主要组成蜗杆和蜗轮有左旋与右旋之分蜗杆与相啮合的蜗轮旋向相同最常用的是交错角的减速传动为蜗杆的螺旋角,为蜗杆的导程角为蜗轮的螺旋角
2、蜗杆传动的特点优点⑴传动比大,结构紧凑;(动力传动i=5~80;非动力传动i=300~1000)⑵工作平稳、噪声小;⑶在一定条件下具有反行程自锁性缺点⑷传动效率低(具有自锁性时,小于50%);⑸成本较高,蜗轮齿圈需用有色金属制造
3、蜗杆传动的类型圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动锥蜗杆传动
4、普通圆柱蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动又可以分为下列几种类型
1.阿基米德蜗杆(ZA蜗杆)
2.渐开线蜗杆(ZI蜗杆)
3.法向直廓蜗杆(ZN)
4.锥面包络圆柱蜗杆(ZK蜗杆)
二、普通圆柱蜗杆传动的主要参数在中间平面内,蜗杆传动相当于齿轮齿条的啮合传动
(1)模数和压力角在中间平面内,取标准值对于ZA蜗杆,轴向压力角为标准值(20°)对于ZI、ZN和ZK三种蜗杆,法向压力角为标准值(20°)
(2)蜗杆的分度圆直径和蜗杆直径系数于是有m、为标准值,q为导出值
(3)传动比、蜗杆头数和蜗轮齿数传动比为蜗杆头数蜗轮齿数
(4)蜗杆导程角
(5)中心距
三、蜗杆传动的失效形式、材料选择及结构
1、啮合齿面间的相对滑动(图中的为蜗杆齿面相对于蜗轮齿面的速度)蜗轮与蜗杆啮合齿面间的相对滑动速度
2、失效形式及设计准则蜗杆传动的主要失效形式蜗轮齿面胶合、磨损和点蚀通常只对蜗轮齿进行齿面接触疲劳强度计算和齿根弯曲疲劳强度计算对闭式蜗杆传动,先按齿面接触疲劳强度进行设计;然后按齿根弯曲疲劳强度进行校核;还应进行热平衡计算对开式蜗杆传动,只需按齿根弯曲疲劳强度进行设计
3、常用材料及其选择蜗杆材料通常采用__碳素钢或合金钢常用的蜗轮材料铸锡青铜,铸锡锌铅青铜,铸铝铁青铜灰铸铁HT
200、HT300
四、普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算
1、蜗杆传动的受力分析及计算载荷与方向仍为“主反从同”三对作用力与反作用力的方向(蜗杆为主动)
(1)方向与蜗杆转向相反——主反
(2)方向与蜗轮转向相同——从同
(3)与的方向指向各自轴线
2.蜗杆传动的计算载荷K为载荷系数,其中——使用系数——齿向载荷分布系数——动载系数
3、蜗杆传动强度计算
(1)蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算
(2)蜗轮齿面接触疲劳强度计算当蜗杆导程角时,蜗杆传动具有自锁性,此时效率很低,思考题9-3;9-4;9-7第11章带传动
一、带传动的组成及特点
1、组成——两轮一带主动轮、从动轮和传动带(一根或多根)
2、工作原理——摩擦传动
3、优缺点
二、带传动的类型常见带传动有平带传动、V带传动其中V带传动应用最广a.平型带传动——结构简单,制造成本低,传动效率较高,常用于传动中心距较大的场合b.V带传动——应用最广泛的传动形式,功率P≤40kWV≤5~25m/s,常用于高速级传动在各种带传动中,V带传动应用最为广泛
三、V带的结构与规格几个概念节线——当V带弯曲时,带中保持原长度不变的周线称为节线节面——由全部节线构成的面成为节面节宽b——带的节面宽度成为节宽基准长度Ld——节面所在的带的圆周长度称为基准长度,基准长度已经标准化
四、带传动的受力分析__时带在带轮两侧承受相等的拉力F0工作前:两边初拉力F0=F0工作时:带绕上主动带轮的一边被拉紧,称为紧边,F0→F1;另一边则放松,称为松边,F0→F2带与带轮之间的总摩擦力有效拉力Fe,于是有带传动所能传递的功率
五、带传动的最大有效拉力在带传动处于即将打滑的临界状态时,带和带轮之间所产生的摩擦力与带传动的有效拉力均达到最大值,此时,带的紧边拉力与松边拉力之间的关系——欧拉公式通过整理以上各式可得到
六、带的应力分析
(一)拉应力紧边拉应力松边拉应力
(二)弯曲应力
(三)离心拉应力总应力的最大值
七、带传动的弹性滑动和打滑
(1)带的弹性滑动——正常带的弹性滑动产生的原因紧边拉力与松边拉力不相等带的弹性滑动引起的结果
(2)带的打滑指整体打滑——失效带传动的失效形式
1.打滑;
2.疲劳
八、V带传动的设计计算
(一)已知条件和设计内容一般给定的数据有1.传动场合,工作情况及特殊要求(如__尺寸、传动位置等);2.所要传递的功率P;3.带轮转速n
1、n2或传动比i等;4.原动机的种类等;设计内容1.确定V带的型号、基准长度Ld及根数Z;2.确定带轮的直径dd
1、dd2及带轮结构、尺寸、材料等;3.确定中心距a、初拉力F
0、以及压轴力Q、张紧装置等思考题11-2;11-4;11-5第14章 机械系统动力学设计
1、作用在机械上的力驱动力、工作阻力、等效构件、等效力矩、等效转动惯量、等效力、等效质量、等效动力学模型等效原则等效力矩、等效力功或功率相等等效转动惯量、等效质量动能相等等效方程
二、机器运动的三个阶段周期性速度波动的原因、调节周期性速度波动的目的(限制速度波动幅值)和方法(转动惯量)平均角速度、不均匀系数;
三、能量指示图、最大盈亏功、最大速度位置、最小速度位置求得飞轮转动惯量JF为
四、静平衡和动平衡
1、静平衡的力学条件;——一个面对于宽径B/D≤1/5的转子,如齿轮、带轮、盘形凸轮等,可近似认为其全部质量都分布在同一转动平面内转子的各不平衡质量产生的离心惯性力形成__面力系转子静平衡的条件为所加(或减)平衡质量和原不平衡质量所产生的离心惯性力之和为零
2、动平衡的力学条件、——两个面对于宽径比B/D1/5的转子,如电动机转子,机床主轴,曲轴等,这类转子可以是静平衡而动不平衡,也可以是既静不平衡又动不平衡,但动平衡后必然是静平衡的思考题14—1;14—3;14—4;14—5;14—8第15章螺纹联接
一、螺纹的类型螺纹外螺纹在圆柱体的外表面上内螺纹在圆柱孔的内壁上按螺纹轴向剖面内牙的形状,可分为普通螺纹(三角形螺纹)主要用于联接矩形螺纹梯形螺纹主要用于传动锯齿形螺纹管螺纹主要用于管件联接
二、螺纹的主要参数1)外径(大径)d——与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱面直径,亦称公称直径2)内径(小径)d1——与外螺纹牙底相重合的假想圆柱面直径3)中径d2——在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆柱面的直径,d2≈
0.5d+d14)螺距P——相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间的轴向距离5)导程S——同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面的母线上的对应两点间的轴向距离6)线数n——螺纹螺旋线数目,一般为便于制造n≤4导程、线数、螺距三者之间的关系L=nP7)螺旋升角ψ——中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋线轴线的平面的夹角8)牙型角α——螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角
三、螺纹联接的基本类型
(1)螺栓联接
(2)螺钉联接
(3)双头螺柱联接
(4)紧定螺钉联接
四、螺纹联接的预紧
五、螺纹联接的防松
(一)摩擦防松1.对顶螺母2.弹簧垫圈3.自锁螺母
(二)机械防松1.槽型螺母和开口销2.圆螺母和带翘垫圈3.止动垫圈4.串联钢丝
六、螺栓连接的主要失效形式主要失效形式螺栓杆的塑性变形和断裂设计准则保证螺栓的静力(或疲劳)抗拉强度铰制孔用螺栓受横向载荷主要失效形式螺栓杆和孔壁间压溃或螺栓杆被剪断设计准则保证联接的抗压强度和螺栓杆的抗剪强度
七、螺纹联接件的材料普通碳素结构钢Q
215、Q235__碳素结构钢
25、45合金钢15Cr、20Cr、40Cr、15MnVB、30CrMnSi特殊场合下,其他材料
八、普通螺栓连接的强度计算
(一)松螺栓连接的强度计算
(二)紧螺栓连接的强度计算
九、铰制孔用螺栓连接的强度计算
十、螺栓组联接的受力分析
十一、提高螺纹联接强度的措施
1.改善螺纹牙间载荷分配
2.减少螺栓的应力幅
3.减少应力集中1)加大过渡处圆角;2)改用退刀槽;3)卸载槽;4)卸载过渡结构思考题15-1;15-3;15-7;15-8;15-11;15-13第16章轴
一、轴的功用及分类按轴所承受的载荷,可分为三类1.心轴只承受弯矩M心轴又可分为转动心轴和固定心轴2.传动轴只承受转矩T3.转轴既承受弯矩M又承受转矩T按轴线形状,可分为两类1.直轴2.曲轴
二、轴的常用材料(是碳钢和合金钢)a 碳钢b 合金钢c 球墨铸铁
三、轴的结构设计的原则一般原则轴及轴上零件要有准确可靠的工作位置;轴应便于__;轴上零件要便于装拆和调整;轴的受力合理,尽量减少应力集中,有利于提高轴的强度
四、轴的结构设计中应考虑的主要问题
(一)轴上零件的装配方案
(二)轴上零件的定位1.轴上零件的轴向定位
(1)轴肩和轴环
(2)套筒
(3)圆锥面
(4)圆螺母
(5)轴端挡圈
(6)弹性挡圈
(7)紧定螺钉和锁紧挡圈2.轴上零件的周向定位键联接、花键联接、紧定螺钉联接、销联接及过盈配合联接等
(三)轴的结构工艺性1.__工艺性2.装配工艺性
(四)提高轴的强度的措施
五、轴的主要失效形式及设计准则
1、轴的失效形式
1.疲劳断裂疲劳强度不足
2.塑性变形或脆性断裂静强度不足
3.过大的弹性变形刚度不足
4.失稳(高速下发生共振、振动等)稳定性不足
2、轴的设计准则
二、轴的强度计算
(一)按扭转强度条件计算对于主要承受转矩的轴——对于传动轴轴的扭转强度条件为由上式可得轴的直径
(二)按弯扭合成强度条件计算步骤如下1)作轴的计算简图,将作用在轴上的力分解到水平平面和垂直平面2)分别计算水平平面和垂直平面的弯矩,画出弯矩图3)计算合成弯矩4)作扭矩图5)校核轴的强度,按第三强度理论校核危险截面的强度
(三)轴的安全系数校核计算思考题16-3;16-4;16-6;16-7第17章支撑零件
一、滑动轴承的类型、结构及材料按工作表面间滑动摩擦的状态分为流体动压滑动轴承液体摩擦滑动轴承流体静压滑动轴承非液体摩擦滑动轴承非液体摩擦滑动轴承(工业中常见,作重点介绍)
一、滑动轴承的结构形式
(一)径向滑动轴承1.整体式径向滑动轴承2.剖分式径向滑动轴承
(二)推力滑动轴承推力滑动轴承只能承受轴向载荷,与径向轴承联合使用可同时承受轴向和径向载荷
1、实心式
2、空心式
3、单环式
4、多环式
二、轴瓦的结构 轴瓦是滑动轴承中最重要的零件,常用的轴瓦分为整体式和剖分式两种结构
三、轴承的材料
(一)轴承盖和轴承座的材料常用灰铸铁,载荷较大和有冲击载荷时,用铸钢
(二)轴瓦和轴承衬的材料常用的轴瓦和轴承衬材料有金属材料
1、轴承合金——中高速、重载场合 又称巴氏合金或白合金
2、铜合金——高、中、低速不同重载场合a锡青铜——中速、重载场合(减磨性和耐磨性最好)b铝青铜——低速、重载场合(减磨性和耐磨性较差)c铅青铜——高速、重载场合(抗粘附能力强)3.铸铁——低速、轻载,载荷平稳场合4.粉末冶金——载荷平稳、低速、加油不方便的场合5.非金属材料——温度不高、载荷不大的场合
四、滑动轴承的润滑剂选择
1、润滑油
2、润滑脂
3、固体润滑剂——石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等
五、非液体摩擦径向滑动轴承的计算
六、非液体摩擦推力滑动轴承的计算
七、滚动轴承的基本结构及材料
1.内圈;
2.外圈;
3.滚动体;
4.保持架滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架(隔离器)组成
八、滚动轴承的主要类型、性能和特点滚动轴承按照所能承受外载荷的方向可分为向心(径向)轴承主要或只能承受径向载荷Fr推力轴承只能承受轴向载荷Fa向心推力轴承可同时承受径向载荷和轴向载荷
九、滚动轴承的代号滚动轴承代号的组成前置代号基本代号
①后置代号成套轴承分部件五四三二一内部结构密封与防尘套圈变型保持架及其材料轴承材料公差等级游隙
②配置其他类型代号尺寸系列代号内径代号宽度或高度系列代号直径系列代号
十、滚动轴承的失效形式
1、疲劳点蚀
2、塑性变形
3、磨粒磨损、粘着磨损
十一、滚动轴承的当量动载荷一般公式对于承受纯径向载荷的轴承(圆柱滚子轴承、滚针轴承)P=Fr对于承受纯轴向载荷的轴承(推力轴承)P=Fa再引入载荷系数fp考虑载荷的不平稳性,即修正后的当量动载荷计算公式为对于承受纯径向载荷的轴承(圆柱滚子轴承、滚针轴承)P=fpFr对于承受纯轴向载荷的轴承(推力轴承)P=fpFa
十二、滚动轴承的寿命计算——→106转实际计算时,常用小时数表示轴承寿命为 h基本额定动载荷
十三、角接触球轴承和圆锥滚子轴承的轴向载荷计算1)派生轴向力大小方向a正装(面对面)b反装(背靠背)适合于传动零件位于两支承之间适合于传动零件处于外伸端2)实际轴向载荷Fa的确定结论——实际轴向力Fa的计算方法1)分析轴上派生轴向力和外加轴向载荷,判定被“压紧”和“放松”的轴承;2)“压紧”端轴承的轴向力等于除本身派生轴向力外,轴上其他所有轴向力代数和;3)“放松”端轴承的轴向力等于本身的派生轴向力
十四、滚动轴承的支承(轴系)结构中的配置,常用的有三种
(一)两端单向固定
(二)一端双向固定,另一端游动
(三)两端游动
十五、滚动轴承的轴向固定1.内圈轴向固定1)轴肩;2)轴用弹性挡圈;3)轴端档圈+紧固螺钉;4)圆螺母+止动垫圈;5)开口圆锥紧定套+圆螺母和止动垫圈2.外圈轴向固定1)孔用弹性挡圈;2)轴承外圈止动槽内嵌入止动环固定;3)轴承端盖;4)轴承座孔凸肩;5)螺纹环;6)轴承套杯
十六、轴承间隙和轴上零件位置的调整1)轴承游隙的调整——通过带螺纹的零件或端盖下的垫片来调节2)轴系轴向位置的调整——调整套杯端面与轴承座端面间垫片厚度
十七、轴承的配合与装配轴承内圈与轴——基孔制松————→紧js6,j6,k6,m6,n6轴承外圈与轴承座孔——基轴制松————→紧G7,H7,JS7,J7滚动轴承的装拆要求1)压力应直接加于配合较紧的套圈上2)不允许通过滚动体传递装拆力3)要均匀施加装拆力拉杆拆卸器(拉马)
十八、轴承部件的润滑和密封
一、滑动轴承的润滑
二、滚动轴承的润滑
1.润滑目的减少摩擦和磨损,延长轴承使用寿命
2.润滑方式1脂润滑2油润滑a.滴油润滑——中速小轴承b.浸油润滑——n≤7000r/minc.喷油润滑——高速重载,大型设备d.油雾润滑——高速轴承
四、支承部件的密封
(一)毡圈密封
(二)密封圈
(三)唇型密封
(四)迷宫密封思考题17-6;18-7FrFR1FR2Fs1Fs2Fx1265876565655656665ghjsjkmnpr141。