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1、2018/8/28,机械设计基础,1,机械设计基础复习纲要,必备的基础知识 必要的基本理论 必有的基本技能,2018/8/28,机械设计基础,2,必备的基础知识,机械零件的常用材料 机械零件的基本变形及应力 常用机构的特点及应用 通用机械零件的特点及应用,2018/8/28,机械设计基础,3,常用材料,1）钢是一种含碳量低于2的铁碳合金。 2）铸铁含碳量高于2的铁碳合金为铸铁。 3）有色金属有色金属 是相对于黑色金属而言 4）非金属,问题：在材料A3,45,40Cr,ZG45,HT200中，为( )铸铁，为( )优质碳素钢,2018/8/28,机械设计基础,4,碳素钢、低合金钢 合金钢。,普通
2、碳素结构钢 优质碳素结构钢 合金结构钢,铸钢,钢的分类,结构钢 工具钢 特殊钢,2018/8/28,机械设计基础,5,铸 铁,铸铁其性脆，不适于锻压和焊接，但其熔点较低，流动性好，可以铸造形状复杂的大小铸件。常用的铸铁有：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和合金铸铁等。灰铁应用最多，其牌号由“灰铁”二字汉语拼音字首和材料的抗拉强度的平均值。如：HT200,2018/8/28,机械设计基础,6,有色金属,铜合金有一定的强度和硬度，导电性、导热性、减摩耐磨性和耐蚀性良好，是制造电工器件和耐磨蚀零件的重要材料。铝及铝合金是应用最广的轻金属，纯铝有良好的塑性、耐蚀性、导电性、导热性和焊接性，但强度、硬度较低。
3、在铝中加人合金元素硅、铜、镁、锰、锌等，可以获得质量轻、强度高的零件。,2018/8/28,机械设计基础,7,工程塑料,工程塑料是在工程中用来作结构或传动件材料的塑料，它有较高的强度，质量轻，具有绝缘性、减摩耐磨性、耐蚀性、耐热性等。,2018/8/28,机械设计基础,8,机械零件的基本变形及应力,机械零件变形的基本形式,拉压,剪切,弯曲,扭转,问题：在静应力下，塑性材料的极限应力为 ，脆性材料的极限应力为 。,强度条件：,2018/8/28,机械设计基础,9,常用机构的特点及应用,运动形式的转换 1、旋转 直线 2、直线 旋转 速度的变换 1、减速传动 2、变速传动3、间歇运动,问题1：在一
4、外接单圆销槽轮机构中，槽数Z=5，则该机构的运动系数= 。,问题2：设计一传动系统方案，已知电动机的转速为1440 r/min，要求工作机的转速为140 r/min，试确定传动系统中的传动机构，画出传动简图。,2018/8/28,机械设计基础,10,旋转变直线,连杆机构 凸轮机构 齿轮机构 螺旋机构,2018/8/28,机械设计基础,11,速度的变换,1、减速传动，2、变速传动,2018/8/28,机械设计基础,12,通用机械零件的特点及应用,联接件,传动件,轴系部件,其它,弹簧,2018/8/28,机械设计基础,13,必要的基本理论,机构的组成及机构具有确定运动的条件 螺旋副的摩擦、效率和自
5、锁条件 铰链四杆的特性及其演化 凸轮推杆的常用运动规律 渐开线齿轮的啮合传动及其设计 带传动的工作原理和工作能力分析 链传动的设计,2018/8/28,机械设计基础,14,必要的基本理论,螺纹联接的计算 非液体摩擦滑动轴承的设计 滚动轴承的设计 轴的分类其强度计算,2018/8/28,机械设计基础,15,机构的组成及机构具有 确定运动的条件,机构的自由度F=原动件的数目,问题：具有自锁性的机构与不能动的机构有何本质上的区别？,2018/8/28,机械设计基础,16,螺旋副的摩擦、效率和自锁条件,2018/8/28,机械设计基础,17,铰链四杆的特性及其演化,2018/8/28,机械设计基础,1
6、8,四杆机构有曲柄的条件： 1、各杆长度需满足杆长条件； 2、其最短杆为连架杆或机架。,铰链四杆机构中相邻两构件形成整转副的条件： 1)最短杆长度十最长杆长度其他两杆长度之和(杆长条件)。2)组成整转副的两杆中必有一个杆为四杆中的最短杆。,问题：图示铰链四杆机构AB=100、BC=200、CD=300，若要获得曲柄摇杆机构，试确定机架长度AD的范围是多少？,2018/8/28,机械设计基础,19,死点、急回运动和行程速比系数,从动摇杆左、右极限位置,摇杆的摆角,极位夹角,曲柄与连杆BC共线,问题2：具有急回作用的四杆机构，行程速比系数越大，极位夹角 。,2018/8/28,机械设计基础,20,
7、直线变旋转,齿条-齿轮机构 螺旋机构 连杆机构,问题：螺旋机构可将 运动变为 运动。,2018/8/28,机械设计基础,21,压力角与传动角,=900-,连杆与从动件之间所夹的锐角,2018/8/28,机械设计基础,22,曲柄摇杆机构中的死点位置,死点,问题1：在曲柄摇杆机构中，当以 为原动件时，从动件会出现卡死或运动不确定的现象，机构的这种位置称为 。,2018/8/28,机械设计基础,23,变换机架获得不同机构型式,整转副,曲柄,摇杆,机构演化,2018/8/28,机械设计基础,24,曲柄滑块机构,机构演化,2018/8/28,机械设计基础,25,偏心轮机构,机构演化,2018/8/28,
8、机械设计基础,26,凸轮推杆的常用运动规律,2018/8/28,机械设计基础,27,常用的推杆运动规律,等速运动,等加速等减速,简谐运动,摆线运动,改进型等速,改进型梯形加速度,问题：在常用推杆运动规律中，存在柔性冲击的有：,2018/8/28,机械设计基础,28,凸轮廓线设计方法的基本原理,反转法,问题2：凸轮机构推程的运动规律为等加速等减速运动，试画出从动件的位移线图，并在下图中作出凸轮推程的轮廓曲线。,问题1：分析并在图中作出该凸轮机构的理论廓线、基圆和A点的压力角。,2018/8/28,机械设计基础,29,渐开线齿轮的啮合传动及其设计,2018/8/28,机械设计基础,30,渐开线的形
9、成,一直线L沿一圆周作纯滚动时，直线上任意点K的轨迹AK即为该圆的渐开线。这个圆称为渐开线的基圆，基圆的半径用rb表示。而该直线L称为渐开线的发生线。,动画,2018/8/28,机械设计基础,31,渐开线的特性,1)发生线在基因上滚过的一段长度等于基因上被滚过的弧长；,2）渐开线上任一点的法线必与基因相切；,3)渐开线上各点的压力角不等，向径rk越大，其压力角也越大;基圆上的压力角为零 ;,4)渐开线的形状取决于基因的大小 ,随着基因半径增大，渐开线上对应点的曲率半径也增大，当基圆半径无穷大时，渐开线则成为直线 ;,5)基圆以内无渐开线。,2018/8/28,机械设计基础,32,标准齿轮,具有
10、标准模数、标准压力角、标准齿顶高系数、标准顶隙系数，且分度圆上齿厚等于齿槽宽的齿轮称为标准齿轮。,问题1：什么样的齿轮称为标准齿轮？,问题2：在齿轮传动中，模数m、压力角、齿顶高系数ha*、顶隙系数c*、齿厚s、齿槽宽e、螺旋角等参数，哪些参数为标准值？,2018/8/28,机械设计基础,33,节点、节圆、啮合线和啮合角,啮合角,节圆,啮合线,节圆和啮合角是一对齿轮啮合传动时才具有的参数，单个齿轮没有节圆和啮合角。,节点,2018/8/28,机械设计基础,34,渐开线齿廓的啮合特性,1能满足定传动比传动要求,2具有传动的可分性,两轮的实际中心距与设计中心距略有偏差，也不会影响两轮的传动比。,2
11、018/8/28,机械设计基础,35,正确啮合条件,问题：斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件是 。,2018/8/28,机械设计基础,36,连续传动条件,重合度,2018/8/28,机械设计基础,37,标准齿轮传动的中心距,标准齿轮按标准中心距安装,变位齿轮,问题：一对直齿圆柱齿轮的参数为： Z1=24, Z2=76,m=3mm,=200,ha*=1,c*=0.25.试计算,大齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、基圆直径、齿距以及齿轮传动的中心距。,2018/8/28,机械设计基础,38,轮齿的受力分析和计算载荷,1轮齿的受力分析,阻力,2018/8/28,机械设计基础,39,指向各轮轮心,方向与受力点
12、的圆周速度方向相反,2018/8/28,机械设计基础,40,齿面接触疲劳强度计算,计算位置 节点处接触应力,基本理论赫兹公式,齿数比,齿宽系数,许用应力,2018/8/28,机械设计基础,41,齿根弯曲疲劳强度计算,计算理论轮齿视为悬臂梁,计算位置全部载荷作用在齿顶,2018/8/28,机械设计基础,42,五、参数的选择,1齿数 Z1,在满足齿根弯曲疲劳强度的条件下，以齿数Z1多一些为好。,Z1=,2齿宽系数,按表74合理地选择齿宽系数,2018/8/28,机械设计基础,43,3齿数比 u,一对齿轮的齿数比不宜选得过大，否则不仅大齿轮直径太大，而且整个齿轮传动的外廓尺寸也会增大。,直齿圆柱齿轮
13、传动,斜齿圆柱齿轮传动,开式齿轮传动或手动齿轮传动,大传动比需采用轮系,2018/8/28,机械设计基础,44,六、设计中的注意事项,2、 小者接触强度弱；,4、 大者弯曲强度弱；,1、,3、,5、接触强度主要取决于 ；,6、弯曲强度主要取决于 ；,7、齿宽,2018/8/28,机械设计基础,45,带传动的工作原理和工作能力分析,问题1：带传动的失效形式主要有： 。,问题2：有一带传动的设计结果为：B型、带的根数Z=10、小轮直径D1=100、大轮直径D2=300、中心距a=280、带速v=5.67 m/s；试分析欲减少Z的途径有哪些？,2018/8/28,机械设计基础,46,带传动中的力分析
14、,带传动不工作时，传动带两边的拉力相等,带传动工作时,紧边,松边,打滑,打滑,失效,2018/8/28,机械设计基础,47,欧拉公式,带在出现打滑趋势而未打滑的临界状态时，带的紧边拉力Fl与松边拉力 F2的关系,带所能传递的最大有效拉力,2018/8/28,机械设计基础,48,带的应力分析,紧边拉应力,离心应力,小带轮的弯曲应力,问题：带所能传递的功率随小带轮直径增大而 ；随带速降低而 。,2018/8/28,机械设计基础,49,带的弹性滑动,带的弹性滑动 de原因及结果,滑动率约在12之间变化,不考虑弹性滑动时，带的传动比,问题：带传动的打滑与弹性滑动有何区别？各对带传动有何影响？,2018
15、/8/28,机械设计基础,50,链传动的设计,失效分析与设计准则 设计方法和步骤 运动不均匀性,问题2：在链传动中，链条的节距越大，其承载能力 。,问题1：传动链可分为 和 两种。,问题3：链传动的中心距过大或过小对传动有何影响？,2018/8/28,机械设计基础,51,螺纹联接的计算,联接类型与结构 受拉螺栓与受剪减螺栓 失效与强度计算,问题1：与矩形螺纹相比，三角螺纹的传动效率 ，自锁性 。,问题2:试指出下列图中的错误，并画出正确的结构图。,问题3：三角形螺纹的牙型角 于矩形螺纹的牙型角，联接螺纹一般采用 形螺纹。,2018/8/28,机械设计基础,52,非液体摩擦滑动轴承的设计,轴瓦材料及其结构 失效形式与设计准则 设计方法与步骤,问题：滑动轴承中的摩擦可分为干摩擦， ， 等。,2018/8/28,机械设计基础,53,滚动轴承的设计,轴承的结构与类型 寿命计算 组合设计,2018/8/28,机械设计基础,54,一、轴的分类,根据轴所承受的载荷不同，轴可分为心轴、转轴、传动轴三类。 根据轴线的形状不同，轴可以分为直轴和曲轴两类,问题：既承受弯矩又受承扭矩的轴称为 轴，而自行车前轮的轴是 轴。,2018/8/28,机械设计基础,55,心轴的强度计算方法,F,R1,R2,
