刘红俊老师的机械设计复习.

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1、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 1-6 认识机器 1-4 本课程的特点、注意问题 1-5 教学安排 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 机械零件材料的选用原则 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 机械零件常见的失效形式有： 整体断裂 过大的残余变形 零件的表

2、面破坏 腐蚀、磨损、接触疲劳（点蚀） 失去正常工作条件引起的失效等 。 强度准则强度准则 刚度准则刚度准则 寿命准则寿命准则 振动稳定性准则振动稳定性准则 可靠性准则可靠性准则 避免在预定寿命期内失效的（强度）要求 结构工艺性要求 经济性要求 质量小的要求 可靠性要求 3-1 材料的疲劳特性 3-2 机械零件的疲劳强度计算 *3-3 机械零件的抗断裂强度 3-4 机械零件的接触强度 第三章 机械零件的强度 3-01 机械零件的载荷与应力 3-02机械零件在静应力下的强度计算 3-1 材料的疲劳特性 极限应力： r 、rN 第三章 机械零件的强度 3-01 机械零件的载荷与应力 变应力可由静载荷

3、或变载荷产生 稳定性变应力的描述： max 、min 、m 、a 、r （循环特性） 3-02机械零件在静应力下的强度计算 极限应力： s、 b 安全系数： 注意各系数的含义 3-2 机械零件的疲劳强度计算 材料及零件的疲劳极限应力线图 直线方程 材料常数（AD的斜率） 综合影响系数 应力变化规律（加载方式） 疲劳强度计算图解法和解析法 复合应力安全系数 应力 状态 应力 类型 单向应力状态 复合应力状态 极限 应力 lim 静应力 稳定循 环变应 力r=C (塑性 材料） 以为判据以为判据以S为判据以S为判据塑性 脆性 以S为判据 疲劳区屈服区 强度计算公式总结 1 F B 2 H H F

4、B 1 2 H H 3-4 机械零件的接触强度 第四章 摩擦、磨损与润滑概述 4-0 概 述 4-1 摩 擦 4种摩擦状态 干摩擦、边界摩擦、流体摩擦、混合摩擦 4-2 磨 损 磨损基本类型 磨粒磨损、疲劳磨损（点蚀）、粘附磨损、冲蚀磨损、腐蚀磨损、微动磨损 4-3 润滑剂、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 第五章 螺纹联接与螺旋传动 5-1 螺纹 5-2 螺纹联接的类型与标准联接件 5-3 螺纹联接的预紧 5-4 螺纹联接的防松 5-5 螺纹联接的强度计算 5-6 螺栓组联接的设计 5-7 螺纹联接件的材料与许用应力 5-

5、8 提高螺纹联接强度的措施 *5-9 螺旋传动 5-1 螺纹 螺纹的主要参数： 大径d、小径d1、中径d2、线数n、导程p、螺纹升角 细牙螺纹的特点：细牙螺纹牙形小，螺距小，升角小，自锁 性好；小径大，强度高，但牙易磨损，不易经常拆卸。 5-2 螺纹联接类型及特点及图示结构 受拉螺栓连接：普通螺栓、螺钉、双头螺栓、（紧定螺钉） 受剪螺栓连接 5-34 螺栓的预紧与防松 5-5 螺纹联接的强度计算 联接的失效形式： 受拉螺栓：塑性变形、疲劳断裂 受剪螺栓：剪断、压溃 联接失效：滑移、离缝、压溃 松脱原因： 载荷变化、冲击、振动、温度变化 第五章 螺纹联接与螺旋传动 紧螺栓联接强度计算 受剪螺栓联

6、接强度计算： 松螺栓联接强度计算 仅受预紧力的紧螺栓联接（螺栓不拉断） 受横向载荷的紧螺栓联（不滑移、不拉断） 接受轴向载荷的紧螺栓联接（不离缝、不拉断 ） 铰制孔螺栓 5-6 螺栓组联接的设计 受力分析的类型： 普通螺栓强度条件： 联接条件（不滑移）： 受横向载荷的螺栓组联接 受转矩的螺栓组联接 普通螺栓 强度条件： 联接条件（不滑移）： 铰制孔螺栓 受轴向载荷的螺栓组联接 每个螺栓所承受的总载荷F2为： F2 = F1 + F 强度条件： 联接条件（不离缝）：F10，且满足密封要求。 受倾覆力矩（翻转力矩）的螺栓组联接 Li Lmax O O O M 最大工作载荷： 强度条件： 不压溃条件

7、： 不离缝条件： 组合受力时 为不包括M的残 余预紧力F1 螺 栓 类 别 普通螺栓（受拉螺栓） 单个螺栓受力 强度条件 预紧力 F0=0 松螺栓 轴向载荷 轴向力 F 紧螺栓联接 横向载荷转 矩 F0-预紧力 轴向载荷 总拉力 静强度 疲劳强度 倾覆力矩 铰制孔螺栓（受剪螺栓） 横向载荷转 矩 被联 接件 强度 螺栓联接强度计算小结 忽略 T M M T M 受拉螺栓受力分析（电子讲义末页） 失效形式分析 在F0、Qx、M的作用下， 接合面上部离缝，因此要求 : Pmin0 在F0、Qx、M的作用下，接合 面下部压溃，因此要求： PmaxP 在横向载荷Qy（ F0、Qx）作用下，托架下滑，因

8、此要求： 在F2 （F0、Qx、M）的作用下，螺栓被拉断或塑性变形，要求 ： Q O D r l 45 Qx Qy M 例题 首先将外载荷向接合面形心简化！ 注意其它受载荷及转动滑移情况！ 确定单个螺栓的预紧力F0 按不离缝确定F0 ，要求：Pmin0 按不压溃确定F0 ，要求: PmaxP 按不下滑确定F0 ，要求： 注意：为仅考虑Qx的 残余预紧力 综合， 可取： Q O D r l 45 Qx Qy M 例题 注意W的算法！ 5-7 螺纹联接件的材料与许用应力 螺纹联接件力学性能等级代号：如5.6 螺纹联接件的许用拉应力 受剪螺纹联接许用剪应力和许用挤压应力 5-8 提高螺纹联接强度的措

9、施 降低影响螺栓疲劳强度的应力幅 改善螺纹牙上载荷分布不均的现象 减小应力集中 避免或减小附加弯曲应力 采用合理的制造工艺 减小螺栓刚度Cb 增大被联接件刚度Cm 适当增大预紧力F0 凸台、沉头坑的作用 内螺纹 外螺纹 螺纹联接 螺纹联接的画法及结构改错 第六章 键、花键、无键联接和销联接 6-1 键联接 键联接分类及特点：平键、半圆键、楔键、切向键等。 A、B、C型普通平键的特点 键的尺寸选择：bh和键的长度L 平键联接的失效 强度校核： 6-2 花键联接 花键联接的特点 *6-3 无键联接、6-4 销联接 普通平键联接(静联接)： 工作面的压溃、键的剪断 导向平键滑键联接(动联接)： 工作

10、面的磨损 注意工作面 bh根据轴径d由标准中查得， 键的长度L参考轮毂的长度确定 ，应略短于轮毂长，并符合标 准中规定的尺寸系列。 键分布均匀，各齿受力均匀；因槽较 浅，齿根处应力集中较小；齿数较多 ，总接触面积大，承载能力强；轴和 轴上零件对中性好；导向性好；齿根 仍有应力集中，加工成本较高。 A型用指状铣刀加工，固定良好，轴槽 应力集中大。B型用盘铣刀加工，轴的应 力集中小。C型用于轴端，便于安装。 第八章 带传动 8-1 带传动概述 8-2 带传动的工作情况分析 8-3 带传动的设计计算 8-4 带轮结构设计 8-5 带传动的张紧装置 8-6 带传动设计实例 8-1 带传动概述 带传动的

11、特点 带轮槽的楔角小于带的。 8-2 带传动的工作情况分析 弹性滑动 带传动力分析公式 优点：结构简单、无啮合冲击，传动平 稳、适合高速、造价低廉以及缓冲减振 ，过载保护，适用于大中心距； 缺点：摩擦式带传动有弹性滑动和打滑 的现象，传动比不稳定，需较大张紧力 ，寿命短。 最大应力发生在带的紧边开始绕上小带轮处。 为了不使带所受到的弯曲应力过大，应限制小带轮直径。 由于拉力差和带的弹 性变形而引起的带相 对带轮的局部滑动。 8-3 带传动的设计计算 带传动的主要失效形式 带传动的设计准则 单根V带所允许传递的功率公式的含义： 带的参数选择 8-5 带传动的张紧装置 张紧轮的位置及张紧方向 带的

12、型号 小带轮直径dd1 带的速度v 中心距a 传动比i 带的基准长度Ld 小带轮上的包角1 带的根数z 打滑、带的疲劳破坏 在不打滑的条件下，具 有一定的疲劳强度和寿命。 注意：各参数对 弯曲应力、圆周 力、离心力、小 轮包角、打滑、 寿命、承载能力 等传动性能的影 响 8-4 带轮结构设计 松边在上，有利于加大包角。 张紧轮放在松边，受力小。 靠近大轮向外张紧，带受单向变应力。 3000 5000 2000 1600 4000 200 800 500 100 400 300 1000 小带轮的转速 n1 ( r / min) 1250 2500 0.8 1 1.25 2 3.15 4 5 8

13、 10 16 20 30 40 50 63 80 100 200 250 普通V带选型图 Z A B C D E d1=5071 d1=80100 d1=112140 d1=125140 d1=160200 d1=200315 d1=355400 d1=450500 d1=80100 计算功率Pca（KW） 第九章 链传动 9-2 传动链的结构特点 链节数宜取偶数，避免过渡链节 链轮齿数宜取奇数，避免不均匀磨损 9-1 链传动的特点及应用 9-3 滚子链链轮的结构和材料 9-4 链传动的工作情况分析 链传动的多边形效应造成链条和链轮都做周期性的变速运动， 从而引起动载荷。 9-5 滚子链传动的

14、设计计算 失效形式（帐篷曲线） 链传动的参数选择及对传动性能的影响 9-6 链传动的布置、张紧、润滑与防护 链轮齿数z1、z2 传动比i 中心距a 链的节距p和排数 链轮的齿数越少、 节距越大、转速越 高，则传动的动载 荷就越大。 主要缺点是：因多边形效 应，动载荷大，传动不平 稳，瞬时传动比不恒定。 张紧主要是为了避免链条垂 度过大时产生啮合不良和链 条的振动；同时也增加链条 与链轮的啮合包角。 松边在下。否则松边下垂，链条与链 轮容易卡死，且易上下链相碰。 滚子链传动的设计计算 1 5 10 36 50 100 500 1000 5000 主动链轮转速n1(r/min) 单排链额定功率Pc

15、a(KW) 0.1 0.35 0.5 1 5 10 50 100 500 28A 40A 32A 48A 24A 20A 16A 12A 10A 08A A系列单排滚子链额定功率曲线（教材图9-11） 第十章 齿轮传动 10-1 齿轮传动概述 10-2 齿轮传动的失效形式及设计准则 10-3 齿轮的材料及其选择原则 10-4 齿轮传动的计算载荷 10-5 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 10-6 齿轮传动设计参数、许用应力与精度选择 10-7 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 10-8 标准锥齿轮传动的强度计算 10-9 齿轮的结构设计 10-10 齿轮传动的润滑 第十章 齿轮传动 10-1 齿轮传动概述 10-2 齿轮传动的失效形式及设计准则 失效形式及措施 齿轮的设计准则 10-3 齿轮的材料及其选择原则 对齿轮材料性能的要求 软齿面、硬齿面 闭式软齿面齿轮：易发生点蚀，按接触疲劳强度设计，校核 弯曲强度 n 闭式硬齿面齿轮：易发生轮齿折断，按弯曲疲劳强度设计， 校核接触强度 n 开式齿轮：主要失效是磨损、断齿，不会出现点蚀，只按弯曲 疲劳强度设计，然后将计