1. 机械设计基础知识【机械的组成】:主体{原动部分(驱动机械完成预定功能的动力源),传动部分,执行部分(用来完成预定功能的组成部分)};基本组成要素:机械零件【机械应满足的基本要求】:1、使用功能要求2、经济性要求3、劳动保护和环境保护要求4、寿命和可靠性要求5、其它专用要求【机械零件应满足的基本要求】:1、避免在预定寿命期内失效2、结构工艺性要求3、经济性要求4、质量小的要求5、可靠性要求2. 轴毂连接的设计知识【键联接】平键(普通平键,导向平键)工作原理:靠键同键槽面的挤压来传递扭矩失效形式:工作面被压溃半圆键,靠侧面来传递扭矩,工作面被压溃楔键:键的楔紧作用来传递扭矩,还可以承受单向轴向载荷,发生转动时还可以像平键一样工作切向键:由一对斜度为1:100的楔键组成,靠工作面上的挤压力和轴与轮毂之间的摩擦力来传递扭矩花键联接】矩形键小径定心,渐开线齿形定心无键连接】型面连接:装拆方便,能保证良好的对中性,连接面上没有键槽及尖角,从而减少了应力集中,可以传递比较大的扭矩但加工复杂胀紧连接:定心性好,装拆方便,引起的应力集中小,承载能力高,并有安全保护作用过盈连接】主要应用于轴与毂的连接,轮圈于轮芯的连接以及滚动轴承与轴或座孔的连接。
结构简单,对中性好,承载能力大承受冲击性能好,对轴的削弱少,但加工精度要求高,装拆不变3. 螺纹连接知识【螺纹的几何参数】大径d小径d1中径d2线数n{螺纹的螺旋线数}螺距P{相邻两个牙型上对应点间的轴向距离}导程S{任意一点西安同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离}螺纹升角ѱ{螺旋线切线于垂直于螺纹轴线的平面间的夹角}【螺纹的类型】连接螺纹{三角螺纹}传动螺纹{非三角螺纹}【螺纹的预紧和防松】预紧:目的:增强连接的可靠性和紧密性,以防止受载荷后被连接件间出现缝隙或发生相对滑移防松,防止螺旋副在受载时发生相对转动;原理:摩擦、机械、破坏螺旋副运动关系提高螺纹连接强度的措施】1、降低影响螺栓疲劳强度的应力幅{减小螺栓刚度Cb或增大被连接件刚度Cm,都可以减小总拉力F2即减小应力幅σa的目的;于此同时适当增大预紧力F0,也可达到同样效果}2、改善螺纹牙上的应力分布不均的现象{悬置螺母、减小螺栓旋合段本来受力较大的几圈螺纹牙的受力面、采用钢丝螺套}3、减少应力集中的影响{大圆角、卸载结构螺纹收尾改为退刀槽}4、采用合理的制造工艺{冷锻螺栓头部和滚压螺纹}4. 传动部分基础知识【带传动】特点:结构简单,传动平稳,价格低廉,缓冲吸振;应用广泛;失效形式:打滑和疲劳破坏。
设计准则,保证在不打滑的情况下,具有一定的疲劳强度和寿命弹性滑动:传动带受拉力作用时会发生弹性变形,带的拉力从紧边拉力逐渐降为松边拉力,因此在小带轮上向后退缩,使得带的速度低于小带轮速度;带的弹性变形量逐渐增加,松边拉力上升,大带轮上带相对于大带轮向前伸长,使得带的速度高于大带轮线速度打滑:在带传动速度不变的情况下,随着带随传递的功率增大,带与带轮之间的总摩擦力也随之增加,弹性滑动所发生的区域也相应扩大当总摩擦力达到临界值时,弹性滑动区域也就扩大到了整个接触弧,此时如果再增大传动功率,就会发生整体打滑链传动】特点:无弹性滑动和整体打滑现象,能保持准确的平均传动比,传动效率高作用在轴上的径向压力小,整体尺寸小,结构紧凑;制造与安装精度低,成本低缺点:只能实现平行轴之间链轮的同向传动,不能保持恒定的瞬时传动比,磨损后易发生跳齿,工作时噪声较大失效形式:1、链的疲劳破坏2、链条铰链的磨损3、链条铰链的胶合4、链条的静力破坏标记:链号-排数-整链链节数-标准编号【齿轮传动】特点:效率高,结构紧凑,工作可靠,寿命长,传动比稳定制造及安装精度高,价格较贵失效形式:1、轮齿折断2、齿面磨损3、齿面点蚀4、齿面胶合5、塑性变形。
设计准则:保证齿根弯曲疲劳强度及保证齿面接触疲劳强度蜗杆传动】特点:1、传动比大,零件数目小,结构紧凑2、冲击载荷小,传动平稳,噪声低3、当蜗杆的螺旋线夹角小于啮合面当量摩擦角时,有自锁性4、摩擦发热量大,效率低通常用于减速装置失效形式:点蚀(齿面接触疲劳破坏)、齿根折断、齿面胶合、过度磨损带传动参数选择】1、中心距a,大可增加带轮包角,减少单位时间内带的循环次数,提高寿命但同时会加剧波动降低平稳性增大尺寸2、传动比i,大会减小包角,包角小到一定程度会打滑,i《7,一般为2-5.3、带轮基准直径,不能过小4、带速v,提高带速可以降低传动的有效拉力,可以减少带传动尺寸;不利于提高带的疲劳强度和寿命一般推荐5~25m/s小于30【链传动】1、链轮齿数,min9,一般大于17max150,一般不大于114,奇数2、传动比i,过大包角小加速磨损;一般i《6常取2~2.5;3、中心距a,30-50p,不能过小4、链节距和排数,a小i大时,小节距多排,反之齿轮】1、压力角@增大有利于提高弯曲强度和接触强度,一般20;2、齿数z,尽量多,想啮合的互为质数,3、齿宽系数适度增加5. 轴承基础知识【类型及特点】滑动{整体式径向,对开式径向,止推;液体,不完全液体,自润滑},滚动{向心,推力,向心推力}【滚动轴承的代号】【失效】滑动{磨粒磨损、刮伤、胶合、疲劳剥落、腐蚀}滚动{内外圈滚道或滚动体上的点蚀}【滑动材料】1、良好的减摩性,耐磨性和抗咬粘性,2、良好的摩擦顺应性、嵌入性和耐磨性,3、良好的强度和抗腐蚀能力4、良好的工艺性和导热性、经济性。
金属材料{轴承合金、铜合金、铝基合金、灰铸铁及耐磨铸铁},非金属{工程塑料,碳-石墨},多空质金属6. 轴的基础知识【轴的功用】支撑回转零件及传递运动和动力【分类】转轴{弯矩扭矩}心轴{弯矩}传动轴{扭矩};曲轴,直轴{光轴(形状简单,加工容易心轴和传动)阶梯轴(转轴)}【设计准则】1、结构设计,根据轴上零件的安装、定位及轴的制造工艺方面的要求,合理的制定轴的结构形状及尺寸2、工作能力计算,轴的强度、刚度和振动稳定性方面的计算材料】碳钢合金钢7. 联轴器和离合器【异同】1、联轴器用来把两轴连接在一起,机械运转时两轴不能分离;只有在机械停车并将连接拆开后,两轴才能分离2、离合器在机械运转的过程中,可是两轴随时结合和分离的一种装置,他可以用来操纵机械传动系统的断续,以便进行变速及转向联轴器的种类及特性】刚性联轴器{套筒式,夹克式,凸缘式}挠性联轴器{无弹性元件的挠性联轴器(十字滑块联轴器,滑块联轴器,十字轴万向联轴器,齿式联轴器,滚子链联轴器)有弹性元件(弹性套柱销联轴器,弹性柱销联轴器,梅花形弹性联轴器,轮胎式联轴器,膜片联轴器)}【离合器的种类及特性】牙嵌离合器,圆盘摩擦离合器{单盘多盘}。