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1、機械設(shè)計基礎(chǔ)復(fù)習(xí)綱要,必備的基礎(chǔ)知識 必要的基本理論 必有的基本技能,必備的基礎(chǔ)知識,機械零件的常用材料 機械零件的基本變形及應(yīng)力 常用機構(gòu)的特點及應(yīng)用 通用機械零件的特點及應(yīng)用,,常用材料,1）鋼是一種含碳量低于2的鐵碳合金。 2）鑄鐵含碳量高于2的鐵碳合金為鑄鐵。 3）有色金屬有色金屬 是相對于黑色金屬而言 4）非金屬,,,,問題：在材料Q235,45,40Cr,ZG45,HT200中，為( )鑄鐵，為( )優(yōu)質(zhì)碳素鋼,常用機構(gòu)的特點及應(yīng)用,運動形式的轉(zhuǎn)換 1、旋轉(zhuǎn) 直線 2、直線 旋轉(zhuǎn) 速度的變換 1、減速傳動 2、變速傳動3、間歇運動,,問題1：在一外接單圓銷槽輪機構(gòu)中，槽
2、數(shù)Z=5，則該機構(gòu)的運動系數(shù)= 。,問題2：設(shè)計一傳動系統(tǒng)方案，已知電動機的轉(zhuǎn)速為1440 r/min，要求工作機的轉(zhuǎn)速為140 r/min，試確定傳動系統(tǒng)中的傳動機構(gòu)，畫出傳動簡圖。,,碳素鋼、低合金鋼 合金鋼。,普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 合金結(jié)構(gòu)鋼,鑄鋼,鋼的分類,結(jié)構(gòu)鋼 工具鋼 特殊鋼,,,,鑄 鐵,鑄鐵其性脆，不適于鍛壓和焊接，但其熔點較低，流動性好，可以鑄造形狀復(fù)雜的大小鑄件。常用的鑄鐵有：灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵和合金鑄鐵等?；诣F應(yīng)用最多，其牌號由“灰鐵”二字漢語拼音字首和材料的抗拉強度的平均值。如：HT200,,有色金屬,銅合金有一定的強度和硬度，導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、減
3、摩耐磨性和耐蝕性良好，是制造電工器件和耐磨蝕零件的重要材料。 鋁及鋁合金是應(yīng)用最廣的輕金屬，純鋁有良好的塑性、耐蝕性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和焊接性，但強度、硬度較低。在鋁中加人合金元素硅、銅、鎂、錳、鋅等，可以獲得質(zhì)量輕、強度高的零件。,,工程塑料,工程塑料是在工程中用來作結(jié)構(gòu)或傳動件材料的塑料，它有較高的強度，質(zhì)量輕，具有絕緣性、減摩耐磨性、耐蝕性、耐熱性等。,,機械零件的基本變形及應(yīng)力,機械零件變形的基本形式,拉壓,剪切,彎曲,扭轉(zhuǎn),,,,,,,問題：在靜應(yīng)力下，塑性材料的極限應(yīng)力為 ，脆性材料的極限應(yīng)力為 。,強度條件：,旋轉(zhuǎn)變直線,連桿機構(gòu) 凸輪機構(gòu) 齒輪機構(gòu) 螺旋機構(gòu),,速度的變
4、換,,1、減速傳動，2、變速傳動,通用機械零件的特點及應(yīng)用,,聯(lián)接件,傳動件,軸系部件,其它,彈簧,,,,,,必要的基本理論,機構(gòu)的組成及機構(gòu)具有確定運動的條件 螺旋副的摩擦、效率和自鎖條件 鉸鏈四桿的特性及其演化 凸輪推桿的常用運動規(guī)律 漸開線齒輪的嚙合傳動及其設(shè)計 帶傳動的工作原理和工作能力分析 鏈傳動的設(shè)計,,必要的基本理論,螺紋聯(lián)接的計算 非液體摩擦滑動軸承的設(shè)計 滾動軸承的設(shè)計 軸的分類其強度計算,,機構(gòu)的組成及機構(gòu)具有確定運動的條件,機構(gòu)的自由度F=原動件的數(shù)目,,問題：具有自鎖性的機構(gòu)與不能動的機構(gòu)有何本質(zhì)上的區(qū)別？,,螺旋副的摩擦、效率和自鎖條件,,,,,鉸鏈四桿的特性及其演化
5、,,四桿機構(gòu)有曲柄的條件：1、各桿長度需滿足桿長條件；2、其最短桿為連架桿或機架。,鉸鏈四桿機構(gòu)中相鄰兩構(gòu)件形成整轉(zhuǎn)副的條件： 1)最短桿長度十最長桿長度<其他兩桿長度之和(桿長條件)。 2)組成整轉(zhuǎn)副的兩桿中必有一個桿為四桿中的最短桿。,,問題：圖示鉸鏈四桿機構(gòu)AB=100、BC=200、CD=300，若要獲得曲柄搖桿機構(gòu)，試確定機架長度AD的范圍是多少？,,死點、急回運動和行程速比系數(shù),從動搖桿左、右極限位置,搖桿的擺角,,,,極位夾角,,曲柄與連桿BC共線,,,,問題2：具有急回作用的四桿機構(gòu)，行程速比系數(shù)越大，極位夾角 。,直線變旋轉(zhuǎn),齒條-齒輪機構(gòu) 螺旋機構(gòu) 連桿機構(gòu),,問題：螺
6、旋機構(gòu)可將 運動變?yōu)? 運動。,壓力角與傳動角,=900-,,連桿與從動件之間所夾的銳角,,曲柄搖桿機構(gòu)中的死點位置,死點,,,,問題1：在曲柄搖桿機構(gòu)中，當(dāng)以 為原動件時，從動件會出現(xiàn)卡死或運動不確定的現(xiàn)象，機構(gòu)的這種位置稱為 。,變換機架獲得不同機構(gòu)型式,,整轉(zhuǎn)副,,,曲柄,搖桿,,,,,,,,,機構(gòu)演化,,凸輪推桿的常用運動規(guī)律,,常用的推桿運動規(guī)律,等速運動,等加速等減速,簡諧運動,擺線運動,改進型等速,改進型梯形加速度,,問題：在常用推桿運動規(guī)律中，存在柔性沖擊的有：,凸輪廓線設(shè)計方法的基本原理,反轉(zhuǎn)法,,問題2：凸輪機構(gòu)推程的運動規(guī)律為等加速等減速運動，試畫出從動件的位
7、移線圖，并在下圖中作出凸輪推程的輪廓曲線。,問題1：分析并在圖中作出該凸輪機構(gòu)的理論廓線、基圓和A點的壓力角。,,漸開線齒輪的嚙合傳動及其設(shè)計,,漸開線的形成,一直線L沿一圓周作純滾動時，直線上任意點K的軌跡AK即為該圓的漸開線。這個圓稱為漸開線的基圓，基圓的半徑用rb表示。而該直線L稱為漸開線的發(fā)生線。,,動畫,漸開線的特性,1)發(fā)生線在基因上滾過的一段長度等于基因上被滾過的弧長；,2）漸開線上任一點的法線必與基因相切；,3)漸開線上各點的壓力角不等，向徑rk越大，其壓力角也越大;基圓上的壓力角為零 ;,4)漸開線的形狀取決于基因的大小 ,隨著基因半徑增大，漸開線上對應(yīng)點的曲率半徑也增大，當(dāng)
8、基圓半徑無窮大時，漸開線則成為直線 ;,5)基圓以內(nèi)無漸開線。,,標(biāo)準(zhǔn)齒輪,具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)壓力角、標(biāo)準(zhǔn)齒頂高系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)頂隙系數(shù)，且分度圓上齒厚等于齒槽寬的齒輪稱為標(biāo)準(zhǔn)齒輪。,,問題1：什么樣的齒輪稱為標(biāo)準(zhǔn)齒輪？,問題2：在齒輪傳動中，模數(shù)m、壓力角、齒頂高系數(shù)ha*、頂隙系數(shù)c*、齒厚s、齒槽寬e、螺旋角等參數(shù)，哪些參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值？,,節(jié)點、節(jié)圓、嚙合線和嚙合角,嚙合角,,節(jié)圓,,,嚙合線,,節(jié)圓和嚙合角是一對齒輪嚙合傳動時才具有的參數(shù)，單個齒輪沒有節(jié)圓和嚙合角。,節(jié)點,,,,漸開線齒廓的嚙合特性,1能滿足定傳動比傳動要求,2具有傳動的可分性,兩輪的實際中心距與設(shè)計中心距略有偏差，也不會影響
9、兩輪的傳動比。,,正確嚙合條件,,,問題：斜齒圓柱齒輪傳動的正確嚙合條件是 。,連續(xù)傳動條件,重合度,,,標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動的中心距,,標(biāo)準(zhǔn)齒輪按標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝,,變位齒輪,問題：一對直齒圓柱齒輪的參數(shù)為： Z1=24, Z2=76,m=3mm,=200,ha*=1,c*=0.25.試計算,大齒輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑、基圓直徑、齒距以及齒輪傳動的中心距。（10分）,輪齒的受力分析和計算載荷,1輪齒的受力分析,,,阻力,,,,,指向各輪輪心,方向與受力點的圓周速度方向相反,,齒面接觸疲勞強度計算,計算位置 節(jié)點處接觸應(yīng)力,基本理論赫茲公式,齒數(shù)比,齒寬系數(shù),許用應(yīng)力,,齒根彎曲疲勞強度計算,計算
10、理論輪齒視為懸臂梁,計算位置全部載荷作用在齒頂,,,,,五、參數(shù)的選擇,1齒數(shù) Z1,在滿足齒根彎曲疲勞強度的條件下，以齒數(shù)Z1多一些為好。,Z1=,,2齒寬系數(shù),,按表74合理地選擇齒寬系數(shù),,3齒數(shù)比 u,一對齒輪的齒數(shù)比不宜選得過大，否則不僅大齒輪直徑太大，而且整個齒輪傳動的外廓尺寸也會增大。,直齒圓柱齒輪傳動,斜齒圓柱齒輪傳動,開式齒輪傳動或手動齒輪傳動,大傳動比需采用輪系,,六、設(shè)計中的注意事項,2、 小者接觸強度弱；,4、 大者彎曲強度弱；,1、,,3、,5、接觸強度主要取決于 ；,6、彎曲強度主要取決于 ；,7、齒寬,,帶傳動的工作原理和工作能力分
11、析,,問題1：帶傳動的失效形式主要有： 。,問題2：有一帶傳動的設(shè)計結(jié)果為：B型、帶的根數(shù)Z=10、小輪直徑D1=100、大輪直徑D2=300、中心距a=280、帶速v=5.67 m/s；試分析欲減少Z的途徑有哪些？,帶傳動中的力分析,帶傳動不工作時，傳動帶兩邊的拉力相等,帶傳動工作時,緊邊,松邊,打滑,打滑,,,失效,,歐拉公式,帶在出現(xiàn)打滑趨勢而未打滑的臨界狀態(tài)時，帶的緊邊拉力Fl與松邊拉力 F2的關(guān)系,帶所能傳遞的最大有效拉力,,帶的應(yīng)力分析,緊邊拉應(yīng)力,離心應(yīng)力,小帶輪的彎曲應(yīng)力,,問題：帶所能傳遞的功率隨小帶輪直徑增大而 ；隨帶速降低而 。,帶的彈性滑動,帶的彈性滑動 de原因
12、及結(jié)果,滑動率約在12之間變化,不考慮彈性滑動時，帶的傳動比,,問題：帶傳動的打滑與彈性滑動有何區(qū)別？各對帶傳動有何影響？,鏈傳動的設(shè)計,失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則 設(shè)計方法和步驟 運動不均勻性,,問題2：在鏈傳動中，鏈條的節(jié)距越大，其承載能力 。,問題1：傳動鏈可分為 和 兩種。,問題3：鏈傳動的中心距過大或過小對傳動有何影響？,螺紋聯(lián)接的計算,聯(lián)接類型與結(jié)構(gòu) 受拉螺栓與受剪減螺栓 失效與強度計算,,問題1：與矩形螺紋相比，三角螺紋的傳動效率 ，自鎖性 。,問題2:試指出下列圖中的錯誤，并畫出正確的結(jié)構(gòu)圖。,,問題3：三角形螺紋的牙型角 于矩形螺紋的牙型角，聯(lián)接螺紋一般采用 形螺紋。,非液體
13、摩擦滑動軸承的設(shè)計,軸瓦材料及其結(jié)構(gòu) 失效形式與設(shè)計準(zhǔn)則 設(shè)計方法與步驟,,問題：滑動軸承中的摩擦可分為干摩擦， ， 等。,滾動軸承的設(shè)計,軸承的結(jié)構(gòu)與類型 壽命計算 組合設(shè)計,,一、軸的分類,根據(jù)軸所承受的載荷不同，軸可分為心軸、轉(zhuǎn)軸、傳動軸三類。 根據(jù)軸線的形狀不同，軸可以分為直軸和曲軸兩類,,問題：既承受彎矩又受承扭矩的軸稱為 軸，而自行車前輪的軸是 軸。,心軸的強度計算方法,,,,,,F,R1,R2,,傳動軸的強度計算方法,轉(zhuǎn)軸可用于計算最小直徑,,,,轉(zhuǎn)軸的強度計算方法,1、按彎扭合成強度條件校核軸徑,2、軸的強度精確計算,,必有的基本技能,機構(gòu)自由度的計算 平面連桿機構(gòu)的圖解
14、法設(shè)計 凸輪機構(gòu)的圖解法設(shè)計 輪系傳動比的計算 輪齒受力分析 帶傳動的受力分析 螺紋聯(lián)接的強度計算 平鍵的強度校核 非液體滑動軸承計算 滾動軸承壽命計算,,不能出錯,！?。?,,機構(gòu)自由度的計算,F=3n-2Pl-Ph,,問題1：兩運動副元素為 接觸的稱為低副，兩運動副元素為 接觸的稱為高副。,問題2：機構(gòu)具有確定運動的條件是 。,問題3：根據(jù)運動副來分，連桿機構(gòu)又 機構(gòu)，齒輪機構(gòu)和凸輪機構(gòu)是 機構(gòu)。,問題4：圖示為一沖壓機構(gòu)，是分析該機構(gòu)是否能動，為什么？如果是一個不能動的機構(gòu)，如何改進？,,問題5：計算圖示機構(gòu)的自由度。,1、按給定的行程速比系數(shù)進行設(shè)計,,,,,,,r,已
15、知：CD、、K,求：A點,無數(shù)解,平面連桿機構(gòu)的圖解法設(shè)計,,按連桿預(yù)定二個位置設(shè)計四桿機構(gòu),,,,,,,無數(shù)解,,按連桿預(yù)定三個位置設(shè)計四扦機構(gòu),唯一解,,問題：已知連桿的三位置如圖所示，試用作圖法設(shè)計各桿的長度。,,輪系傳動比的計算,,,定軸輪系中首輪A與末輪N間的傳動比大小為,輪系中所有主動輪齒數(shù)的連乘積,輪系中所有從動輪齒數(shù)的連乘積,,,問題：圖示一手動提升機構(gòu)。已知Z1=20、Z2=60、Z3=2、Z4=40，與蝸輪固聯(lián)的鼓輪的直徑D=120 mm，手柄A的半徑R=100 mm，當(dāng)提升物體的重量W=666 N時，是計算作用在手柄上的力F(提升機構(gòu)的效率=0.75)。,,轉(zhuǎn)化輪系de傳
16、動比,轉(zhuǎn)化輪系中所有主動輪齒數(shù)的連乘積,轉(zhuǎn)化輪系中所有從動輪齒數(shù)的連乘積,,=,,例83 在圖示輪系中，已知各輪齒數(shù)，n1300 r/min。試求行星架H的轉(zhuǎn)速nH的大小和轉(zhuǎn)向。,,這是什么輪系？,復(fù)合輪系！,,問題：在圖示周轉(zhuǎn)輪系中，已知齒數(shù)Z1=15, Z2=30，Z2，=20, Z3=80，n1=200r/min, n3=100r/min.試求當(dāng)n1,n3轉(zhuǎn)向相同時和n1,n3轉(zhuǎn)向相反時轉(zhuǎn)臂的轉(zhuǎn)速nH.,,,,,,凸輪機構(gòu)的圖解法設(shè)計,,螺紋聯(lián)接的強度計算,,1受橫向載荷的緊螺栓聯(lián)接,結(jié)合面的摩擦力傳遞外力F,,,螺栓的計算應(yīng)力,,問題：習(xí)題1113,鉸制孔用螺栓,靠螺栓桿的剪切和螺栓桿
17、與被聯(lián)接件的擠壓來傳遞外裁荷。 螺栓桿受到剪切和擠壓。,,問題：習(xí)題1114,2受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接,壓力容器蓋螺栓聯(lián)接是受軸向載荷緊螺栓聯(lián)接的典型實例 。,總拉力為,螺栓的計算應(yīng)力,?,,平鍵的強度校核,,問題：某帶輪與軸用單個A型平鍵聯(lián)接，已知鍵的尺寸bhL= 2214110（單位均為mm）,軸的直徑d=90mm,許用擠壓應(yīng)力p=80N/mm2，試求該聯(lián)接所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩。,fig22,,表11-9,,非液體滑動軸承計算,,,1徑向滑動軸承的設(shè)計,控制表面壓強,,抗磨損,控制摩擦功耗,,抗膠合,,,抗過渡磨損,,問題：一向心滑動軸承所受徑向載荷F=240 KN, 軸承寬度b=150mm
18、,軸頸的直徑d=120mm,轉(zhuǎn)速n=300r/min，軸承材料為ZQSn10-1, 材料的許用值為p=15N/mm2,pv=20 N/mm2.m/s,試驗算該滑動軸承是否能滿足工作要求。,滾動軸承壽命計算,滾動軸承de代號,深溝球軸承,角接觸軸承,圓錐滾子軸承,推力軸承,,的代號,,類型 內(nèi)徑 精度,,問題1：說明軸承代號E7107的含義。,問題2：滾動軸承6310/P4的內(nèi)徑d= ，公差等級為 。,2壽命計算,當(dāng)作用在軸承上的載荷P剛好等于其基本額定動載荷C時，軸承的壽命剛好就是106 r。如果載荷 P不等于 C時，軸承的壽命是多少呢?,,問題：滾動軸承組的受力如圖所示，外加徑向載荷Fr=3000N,軸向載荷Fa=1000N,試確定兩軸承上的徑向載荷Fr1,Fr2和軸向載荷Fa1,Fa2。,,3.當(dāng)量動載荷,Fr=0，Y=1，X=0 50000型軸承,Fa=0，Y=0，X=1 60000型軸承、N0000型軸承,Fa0，F(xiàn)r0，Y0，X0 30000型軸承、70000型軸承,,例題1,,,,單擊鼠標(biāo),例題2,1、畫出各輪的軸向力？ 2、確定輪3、輪4的旋向？,,,,,,,,單擊鼠標(biāo),問題：輪齒受力分析：圖示為一雙級齒輪傳動。齒輪1的轉(zhuǎn)向如圖所示，為了是軸II上兩齒輪的軸向力方向相反，試確定齒輪、齒輪的螺旋線旋向，并在嚙合點出畫出齒輪各分力的方向。,,
機械設(shè)計基礎(chǔ)復(fù)習(xí)綱要
