机械设计总结

《机械设计》课程要点总结

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 max σ 最小应力 min σ 应力幅 2

min

max σσσ-=a

平均应力 2

min

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、2

max

σσ=a 、2

max

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 N m N K N

N ⋅==γγγσσσ0

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

1201-=+=ααv v f f ec ec

e e F F F F 1

1

202-=-=αv f ec ec e F F F F

1

1

20lim

+-==ααv v f f ec f e e F F F

应力分析：拉应力 弯曲应力 离心拉应力

2min σσσ+=c 11max b c σσσσ++=

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、紧装置：定期紧装置自动紧装置紧轮的布置

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：P269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 2

2ψη=

的应用

1）当轴承结构（d ,B ,ψ,χ,η,v ）确定时

由P C d B ⇒⎪⎭

⎪⎬⎫

χ，则可计算承受多大的径向载荷F

2）判断是否液体摩擦：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 ≥[h]=4S （R a1+R a2） 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