同济大学机械设计总复习资料重点
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同济机械学院《机械设计》复习要点
一、机械设计中的强度问题
1、几种稳定循环变应力
(1)变应力参数
最大压力 m ax σ
最小应力 min σ
应力幅 2min max σσσ-=
a 平均应力 2min max σσσ+=
m 应力比(循环特性) m ax
m in σσγ= (2)对称循环变应力:max min σσ-=、max σσ=a 、0=m σ、1-=γ
(3)脉动循环变应力:0min =σ、2max σσ=
a 、2max σσ=m 、0=γ
(4)静应力
2、变应力下的强度条件
(1)不同循环次数N 时的疲劳极限
当0N N 时 当0N N 时 γγσσ=N (2)同一循环次数,不同应力比(循环特性)γ时的疲劳极限 已知材料的机械性能1-σ、0σ(σϕ)、s σ,可作出(材料的极限应力)γσ的简图 (σK )零件的极限应力图
应力比:C =γ时
平均应力:C m =σ时
最小应力:C =min σ时
例:
二、机械传动
A 、带传动
1、带传动的工作情况分析
受力分析:0212F F F =+ e F F F =-21 αv f e F F =2
1 应力分析:拉应力 弯曲应力 离心拉应力
运动分析:
2、带传动的失效形式及设计准则:
3、带传动的设计:
4、张紧装置:定期张紧装置 自动张紧装置 张紧轮的布置 例:P164习题8-1、8-2
B 、齿轮传动
1、齿轮传动的失效形式:
轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨料磨损、齿面塑性变形
2、设计准则
3、齿轮材料及热处理
对齿轮材料性能的基本要求:为齿面要硬、齿芯要韧
锻钢、铸钢、铸铁、非金属
4、直齿圆柱齿轮传动
(1)受力分析:力的大小 力的方向
(2)计算载荷:βαK K K K K V A =
(3)齿轮强度条件:
齿面接触疲劳强度条件、齿根弯曲疲劳强度条件
(4)讨论:
1)接触应力与接触强度
2)弯曲应力与弯曲强度
3)齿形系数 ↓↑→F Y z
4)提高齿轮接触疲劳强度的措施:几何参数d 、b 、材料[]H σ
5)提高齿根弯曲疲劳强度的措施:几何参数m 、b 、材料[]F σ
5、斜齿圆柱齿轮传动
(1)斜齿轮强度计算的特点:当量齿轮 计算特点
(2)受力分析:力的分解 力的大小 力的方向
(3)斜齿轮的强度条件
尺寸相同时: 斜齿轮承载能力大于直齿轮
外载和材料相同时: 斜齿轮尺寸小于直齿轮
6、直齿圆锥齿轮传动
(1)直齿圆锥齿轮强度计算的特点:当量齿轮 计算特点
(2)受力分析:力的大小主、从动轮上力的关系力的方向7、齿轮设计中有关参数的选择原则
(1)材料与热处理方式
(2)精度等级
(3)齿数
(4)齿宽系数
(5)模数
(6)分度圆螺旋角
例:P236习题10-1、10-7
8、蜗杆传动
蜗杆传动的类型及其特点:
主要参数
蜗杆传动的失效形式和设计准则
材料及热处理
普通圆柱蜗杆传动
蜗杆传动的效率和热平衡计算
例:P272习题11-1
三、轴系零、部件
1、滑动轴承
(1)不完全液体润滑滑动轴承的失效形式及计算准则
(2)液体动力润滑径向滑动轴承的基本理论
1)压力油膜形成的原理
2)流体动力润滑的基本方程
一维雷诺方程306h
h h v dx dp -=η 讨论一:形成流体动力润滑(形成动压油膜)的必要条件: 由306h
h h v dx dp -=η 1)两工作表面必须形成收敛的楔形间隙
若0h h =,则0=dx
dp 2)两工作表面必须有一定的相对运动,且V 方向是从大口到小口
3)间隙中必须连续充满具有一定粘度的润滑油
无粘度→各油层无速度→两板间油无流动→不能形成油膜压力 讨论二:径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程
(3)承载能力计算公式P C vB
F 22ψη=
1)当轴承结构(d ,B ,ψ,χ,η,v )确定
由P C d B ⇒⎪⎭
⎪⎬⎫χ,则可计算承受多大的径向载荷F 2)计算F vB
C P ηψ22
= 由χ⇒⎪⎭
⎪⎬⎫P C d B ,则可计算承受径向外载荷F 时,要多大的()χψ-=1min r h 3)主要参数的选择
相对间隙r r R -=ψ、宽径比d B 、偏心率r
R e -=χ、 最小油膜厚度()χψ-=1min r h
4)热平衡计算
2、滚动轴承
(1)滚动轴承的主要类型:向心轴承、推力轴承、向心推力轴承(2)滚动轴承的代号:基本代号
(3)滚动轴承的类型选择
1)载荷的大小、方向和性质
2)其它:转速、旋转精度、调心性能、装拆方便、价格
(4)滚动轴承的尺寸选择
(5)滚动轴承的组合设计
1)轴系支承的结构形式:
双支点各单向固定
一支点双向固定、另一支点游动
两端游动支承
2)轴系支承设计的两个特殊问题
(6)滚动轴承的疲劳寿命计算
1)寿命计算公式
2)轴承的当量动载荷:考虑实际工况,引入载荷系数
f
P
3)角接触球轴承和圆锥滚子轴承轴向载荷
F的计算
a
4)轴承寿命计算步骤
例:P338例13-1、13-2
3、轴
(1)轴的类型
(2)轴的强度计算
1)按扭转强度计算(初估轴径)
2)按弯扭合成强度计算(一般轴)