機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)綱要,必備的基礎(chǔ)知識(shí) 必要的基本理論 必有的基本技能,必備的基礎(chǔ)知識(shí),機(jī)械零件的常用材料 機(jī)械零件的基本變形及應(yīng)力 常用機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用 通用機(jī)械零件的特點(diǎn)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(duì)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(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用,運(yùn)動(dòng)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(dòng) 2、變速傳動(dòng)3、間歇運(yùn)動(dòng),問題1：在一外接單圓銷槽輪機(jī)構(gòu)中，槽數(shù)Z=5，則該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)= 。,問題2：設(shè)計(jì)一傳動(dòng)系統(tǒng)方案，已知電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1440 r/min，要求工作機(jī)的轉(zhuǎn)速為140 r/min，試確定傳動(dòng)系統(tǒng)中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，畫出傳動(dòng)簡(jiǎn)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(diǎn)較低，流動(dòng)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(hào)由“灰鐵”二字漢語(yǔ)拼音字首和材料的抗拉強(qiáng)度的平均值。如：HT200,有色金屬,銅合金有一定的強(qiáng)度和硬度，導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、減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(qiáng)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(qiáng)度高的零件。,工程塑料,工程塑料是在工程中用來(lái)作結(jié)構(gòu)或傳動(dòng)件材料的塑料，它有較高的強(qiáng)度，質(zhì)量輕，具有絕緣性、減摩耐磨性、耐蝕性、耐熱性等。,機(jī)械零件的基本變形及應(yīng)力,機(jī)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(qiáng)度條件：,旋轉(zhuǎn)變直線,連桿機(jī)構(gòu) 凸輪機(jī)構(gòu) 齒輪機(jī)構(gòu) 螺旋機(jī)構(gòu),速度的變換,1、減速傳動(dòng)，2、變速傳動(dòng),通用機(jī)械零件的特點(diǎn)及應(yīng)用,聯(lián)接件,傳動(dòng)件,軸系部件,其它,彈簧,必要的基本理論,機(jī)構(gòu)的組成及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)規(guī)律 漸開線齒輪的嚙合傳動(dòng)及其設(shè)計(jì) 帶傳動(dòng)的工作原理和工作能力分析 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì),必要的基本理論,螺紋聯(lián)接的計(jì)算 非液體摩擦滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì) 滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì) 軸的分類其強(qiáng)度計(jì)算,機(jī)構(gòu)的組成及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件,機(jī)構(gòu)的自由度F=原動(dòng)件的數(shù)目,問題：具有自鎖性的機(jī)構(gòu)與不能動(dòng)的機(jī)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,四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件：1、各桿長(zhǎng)度需滿足桿長(zhǎng)條件；2、其最短桿為連架桿或機(jī)架。,鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中相鄰兩構(gòu)件形成整轉(zhuǎn)副的條件： 1)最短桿長(zhǎng)度十最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度<其他兩桿長(zhǎng)度之和(桿長(zhǎng)條件)。 2)組成整轉(zhuǎn)副的兩桿中必有一個(gè)桿為四桿中的最短桿。,問題：圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)AB=100、BC=200、CD=300，若要獲得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，試確定機(jī)架長(zhǎng)度AD的范圍是多少？,死點(diǎn)、急回運(yùn)動(dòng)和行程速比系數(shù),從動(dòng)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(jī)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(jī)構(gòu) 螺旋機(jī)構(gòu) 連桿機(jī)構(gòu),問題：螺旋機(jī)構(gòu)可將 運(yùn)動(dòng)變?yōu)?運(yùn)動(dòng)。,壓力角與傳動(dòng)角,=900-,連桿與從動(dòng)件之間所夾的銳角,曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的死點(diǎn)位置,死點(diǎn),問題1：在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)以 為原動(dòng)件時(shí)，從動(dòng)件會(huì)出現(xiàn)卡死或運(yùn)動(dòng)不確定的現(xiàn)象，機(jī)構(gòu)的這種位置稱為 。,變換機(jī)架獲得不同機(jī)構(gòu)型式,整轉(zhuǎn)副,曲柄,搖桿,機(jī)構(gòu)演化,凸輪推桿的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律,常用的推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律,等速運(yùn)動(dòng),等加速等減速,簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),擺線運(yùn)動(dòng),改進(jìn)型等速,改進(jìn)型梯形加速度,問題：在常用推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律中，存在柔性沖擊的有：,凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的基本原理,反轉(zhuǎn)法,問題2：凸輪機(jī)構(gòu)推程的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為等加速等減速運(yùn)動(dòng)，試畫出從動(dòng)件的位移線圖，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(jī)構(gòu)的理論廓線、基圓和A點(diǎn)的壓力角。,漸開線齒輪的嚙合傳動(dòng)及其設(shè)計(jì),漸開線的形成,一直線L沿一圓周作純滾動(dòng)時(shí)，直線上任意點(diǎn)K的軌跡AK即為該圓的漸開線。這個(gè)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(dòng)畫,漸開線的特性,1)發(fā)生線在基因上滾過的一段長(zhǎng)度等于基因上被滾過的弧長(zhǎng)；,2）漸開線上任一點(diǎn)的法線必與基因相切；,3)漸開線上各點(diǎn)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(duì)應(yīng)點(diǎn)的曲率半徑也增大，當(dāng)基圓半徑無(wú)窮大時(shí)，漸開線則成為直線 ;,5)基圓以內(nèi)無(wú)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(dòng)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(diǎn)、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(duì)齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)才具有的參數(shù)，單個(gè)齒輪沒有節(jié)圓和嚙合角。,節(jié)點(diǎn),漸開線齒廓的嚙合特性,1能滿足定傳動(dòng)比傳動(dòng)要求,2具有傳動(dòng)的可分性,兩輪的實(shí)際中心距與設(shè)計(jì)中心距略有偏差，也不會(huì)影響兩輪的傳動(dòng)比。,正確嚙合條件,問題：斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的正確嚙合條件是 。,連續(xù)傳動(dòng)條件,重合度,標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)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(duì)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(jì)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(dòng)的中心距。（10分）,輪齒的受力分析和計(jì)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(diǎn)的圓周速度方向相反,齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算,計(jì)算位置 節(jié)點(diǎn)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(qiáng)度計(jì)算,計(jì)算理論輪齒視為懸臂梁,計(jì)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(qiáng)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(duì)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(gè)齒輪傳動(dòng)的外廓尺寸也會(huì)增大。,直齒圓柱齒輪傳動(dòng),斜齒圓柱齒輪傳動(dòng),開式齒輪傳動(dòng)或手動(dòng)齒輪傳動(dòng),大傳動(dòng)比需采用輪系,六、設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng),2、 小者接觸強(qiáng)度弱；,4、 大者彎曲強(qiáng)度弱；,1、,3、,5、接觸強(qiáng)度主要取決于 ；,6、彎曲強(qiáng)度主要取決于 ；,7、齒寬,帶傳動(dòng)的工作原理和工作能力分析,問題1：帶傳動(dòng)的失效形式主要有： 。,問題2：有一帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)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(dòng)中的力分析,帶傳動(dòng)不工作時(shí)，傳動(dòng)帶兩邊的拉力相等,帶傳動(dòng)工作時(shí),緊邊,松邊,打滑,打滑,失效,歐拉公式,帶在出現(xiàn)打滑趨勢(shì)而未打滑的臨界狀態(tài)時(shí)，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(dòng),帶的彈性滑動(dòng) de原因及結(jié)果,滑動(dòng)率約在12之間變化,不考慮彈性滑動(dòng)時(shí)，帶的傳動(dòng)比,問題：帶傳動(dòng)的打滑與彈性滑動(dòng)有何區(qū)別？各對(duì)帶傳動(dòng)有何影響？,鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì),失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 設(shè)計(jì)方法和步驟 運(yùn)動(dòng)不均勻性,問題2：在鏈傳動(dòng)中，鏈條的節(jié)距越大，其承載能力 。,問題1：傳動(dòng)鏈可分為 和 兩種。,問題3：鏈傳動(dòng)的中心距過大或過小對(duì)傳動(dòng)有何影響？,螺紋聯(lián)接的計(jì)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(qiáng)度計(jì)算,問題1：與矩形螺紋相比，三角螺紋的傳動(dòng)效率 ，自鎖性 。,問題2:試指出下列圖中的錯(cuò)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。,非液體摩擦滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì),軸瓦材料及其結(jié)構(gòu) 失效形式與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 設(shè)計(jì)方法與步驟,問題：滑動(dòng)軸承中的摩擦可分為干摩擦， ， 等。,滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì),軸承的結(jié)構(gòu)與類型 壽命計(jì)算 組合設(shè)計(jì),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(dòng)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(qiáng)度計(jì)算方法,F,R1,R2,傳動(dòng)軸的強(qiáng)度計(jì)算方法,轉(zhuǎn)軸可用于計(jì)算最小直徑,轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度計(jì)算方法,1、按彎扭合成強(qiáng)度條件校核軸徑,2、軸的強(qiáng)度精確計(jì)算,必有的基本技能,機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算 平面連桿機(jī)構(gòu)的圖解法設(shè)計(jì) 凸輪機(jī)構(gòu)的圖解法設(shè)計(jì) 輪系傳動(dòng)比的計(jì)算 輪齒受力分析 帶傳動(dòng)的受力分析 螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算 平鍵的強(qiáng)度校核 非液體滑動(dòng)軸承計(jì)算 滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算,不能出錯(cuò),！,機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算,F=3n-2Pl-Ph,問題1：兩運(yùn)動(dòng)副元素為 接觸的稱為低副，兩運(yùn)動(dòng)副元素為 接觸的稱為高副。,問題2：機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是 。,問題3：根據(jù)運(yùn)動(dòng)副來(lái)分，連桿機(jī)構(gòu)又 機(jī)構(gòu)，齒輪機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)是 機(jī)構(gòu)。,問題4：圖示為一沖壓機(jī)構(gòu)，是分析該機(jī)構(gòu)是否能動(dòng)，為什么？如果是一個(gè)不能動(dòng)的機(jī)構(gòu)，如何改進(jìn)？,問題5：計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度。,1、按給定的行程速比系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì),r,已知：CD、K,求：A點(diǎn),無(wú)數(shù)解,平面連桿機(jī)構(gòu)的圖解法設(shè)計(jì),按連桿預(yù)定二個(gè)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu),無(wú)數(shù)解,按連桿預(yù)定三個(gè)位置設(shè)計(jì)四扦機(jī)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(jì)各桿的長(zhǎng)度。,輪系傳動(dòng)比的計(jì)算,定軸輪系中首輪A與末輪N間的傳動(dòng)比大小為,輪系中所有主動(dòng)輪齒數(shù)的連乘積,輪系中所有從動(dòng)輪齒數(shù)的連乘積,問題：圖示一手動(dòng)提升機(jī)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(shí)，是計(jì)算作用在手柄上的力F(提升機(jī)構(gòu)的效率=0.75)。,轉(zhuǎn)化輪系de傳動(dòng)比,轉(zhuǎn)化輪系中所有主動(dòng)輪齒數(shù)的連乘積,轉(zhuǎn)化輪系中所有從動(dòng)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(shí)和n1,n3轉(zhuǎn)向相反時(shí)轉(zhuǎn)臂的轉(zhuǎn)速nH.,凸輪機(jī)構(gòu)的圖解法設(shè)計(jì),螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)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(jì)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與被聯(lián)接件的擠壓來(lái)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(shí)例 。,總拉力為,螺栓的計(jì)算應(yīng)力,?,平鍵的強(qiáng)度校核,問題：某帶輪與軸用單個(gè)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(dòng)軸承計(jì)算,1徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì),控制表面壓強(qiáng),抗磨損,控制摩擦功耗,抗膠合,抗過渡磨損,問題：一向心滑動(dòng)軸承所受徑向載荷F=240 KN, 軸承寬度b=150mm,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(yàn)算該滑動(dòng)軸承是否能滿足工作要求。,滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算,滾動(dòng)軸承de代號(hào),深溝球軸承,角接觸軸承,圓錐滾子軸承,推力軸承,的代號(hào),類型 內(nèi)徑 精度,問題1：說明軸承代號(hào)E7107的含義。,問題2：滾動(dòng)軸承6310/P4的內(nèi)徑d= ，公差等級(jí)為 。,2壽命計(jì)算,當(dāng)作用在軸承上的載荷P剛好等于其基本額定動(dòng)載荷C時(shí)，軸承的壽命剛好就是106 r。如果載荷 P不等于 C時(shí)，軸承的壽命是多少呢?,問題：滾動(dòng)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(dòng)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(jí)齒輪傳動(dòng)。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(diǎn)出畫出齒輪各分力的方向。,