机械设计强度校核常用计算公式
机械设计中轴的强度设计与校核

机械设计中轴的强度设计与校核轴是在机械设施中的主要构成零件之一。
全部在机械设施上,用于作展转运动的传动零件,都要先把其装入于轴上才能够把运动和动力传达出去,与此同时,还要经过轴承和机架联接,因此就构成了一个以轴为基准的组合体—轴系零件。
因为在不一样的机器里,轴发挥的作用常常不一样。
而轴的构造主假如由以下的要素决定的:轴在整个设施中的安装地点和发挥的作用,轴上安装的全部零件的种类和大小,载荷的性质、大小、方向和详细散布状况,以及轴的加工流程等。
进行合理的轴的构造设计就要保证:轴上全部零件能够合理地部署,在合理的受力的状况下,轴能够进一步提升强度和刚度;轴和轴上零件要有比较固定的工作地点;轴上零件能够方便地进行装拆调整。
一般来说,在设计时,我们首当其冲的就是考虑轴的作用。
依据作用,为轴选择相应的资料,一般轴的毛坯主假如由圆钢、锻造或焊接获取,因为锻造质量难以保证轴有足够的强度和刚度,因此轴极少会采纳铸件作毛坯。
轴的构成部分有三大块。
轴上被支承,安装轴承的部分叫轴颈;支承轴上零件,安装轮毂的部分称为轴头;联络轴头和轴颈的部分称为轴身。
轴颈上安装转动轴承时,直径尺寸必定要依据转动轴承的国标尺寸来选择,尺寸公差和表面粗拙度必定要依据国家规定的标准来选用;轴头的尺寸必定要联合轮毂的尺寸来做出选择,轴身尺寸确准时要尽可能地保证轴颈与轴头的过渡合理,特别是要根绝截面尺寸变化过大,与此同时,还要有较好的工艺性。
假如在设计时,我们从装置能否简单这一角度来考虑:则合理的设计非定位轴肩,使轴上不一样零件在安装时尽可能减少不用要的配合面;为了保证简单装置,轴端要设计成45°的倒角;在装键的轴段,要保证键槽凑近轴与轮毂先接触的直径变化处,以保证在安装时,零件上的键槽与轴上的键简单瞄准;采纳过盈配合时,考虑到装置的方便性,直径变化能够用于锥面过渡等。
2.轴的强度校核方法2.1 强度校核的定义:强度校核实质上就是对轴的资料或设施的力学性能做好检测工作,并改良轴的设计的一种方式,而且这类方式是不会损坏资料和设计性能的。
(完整版)机械设计中丝杠螺母副计算校核

1、螺纹副耐磨性计算《机械设计(第四版)》公式(6.20),螺纹中径计算公式:][2P h Fpd φπ≥式中, N F 轴向力,- 2.1=-φφ整体式螺母取 1.3,81][表许用压强MPa P -6m m 螺距,-p mm p h h 365.05.0=⨯==-螺纹工作高度,螺母为整体式并且磨损后间隙不能调整,2.1,5.22.1=-=φφ取;该螺旋机构为人力驱动,因此][P 提高20%,MPa P 6.212.118][=⨯=。
mm P h FP d 3.296.212.1314.3649153][2=⨯⨯⨯⨯=≥φπ612 612注:当ф<2.5或人力驱动时,[p]值可提高20%;若为剖分螺母时则[p]值应降低15~20%。
图3.? 螺旋副受力图牙型角α=30°,螺距P 由螺纹标准选择P=6mm牙顶间隙ac ;25.0,55.1=-=ac p ;5.0,126=-=ac p ;1,4414=-=ac p 外螺纹大径(公称直径),根据各企业自行制定的行业标准(或自行设计加工)取d=44mm中径mm p d d 415.02=-= 小径mm h d d 37231=-=牙高mm ac p h 5.35.03=+= 内螺纹大径mm ac d D 452=+=中径mm d D 1422== 小径mm p d D 381=-= 牙高mm h H 5.334== 牙顶宽mm p f 196.2366.0==牙槽底宽mm ac p w 9145.10563.366.0=-=螺纹升角4470.0tan 2==d npπψ 因此选用644⨯T 的螺杆,其参数为:表3.2 644⨯T 的螺杆公称直径(mm ) d 螺距(mm ) P中径(mm ) 22D d = 大径(mm ) D 小径(mm )1d 1D446414537382、螺纹牙强度计算螺纹牙的剪切和弯曲破坏多发生在螺母。
螺纹牙底宽 mm p t 8.36634.0634.01=⨯== 螺母旋合长度94.3143.22'=⨯==d H φ 相旋合螺纹圈数 16694.3≈='=P H z 剪切强度条件MPa z Dt F 4.068.3614514.334912.51=⨯⨯⨯=πMPa 4030][-=≤τ 弯曲强度条件MPa MPa z Dt Fh b 6040][9.62618.34514.3334912.533221-=≤=⨯⨯⨯⨯⨯=σπ表3.3滑动螺旋副材料的许用应力螺旋副材料 许用应力(MPa)[σ] [σ]b[τ] 螺杆 钢 σs /(3~5)螺母青铜 40~60 30~40 铸铁 40~55 40 钢(1.0~1.2) [σ]0..6[σ]螺杆强度计算螺杆受有压力(或拉力)F 和扭矩T ,根据第四强度理论,其强度条件为;Ng d l vg G 6.778.94041.046.078504242=⨯⨯⨯⨯===πρρm291.0250.06.7715.0f N r G T =⨯⨯=⋅⋅=公称][)2.0(3)4(231221σπ≤+d T d F][49.32)370.02.010291.0(3)370.014.310349154()2.0(3)4(23622-6231221σπ≤=⨯⨯+⨯⨯⨯=+-MPa d T d F4、螺纹副自锁条件668.21414.361arctan arctan2=⨯⨯==d nP πψ 梯形螺纹的牙型斜角 15=β,其当量摩擦角3.515cos 09.0arctancos arctan===βμρv 式中,ψ为螺纹升角;μ为螺旋副的当量摩擦系数,见下表3.?。
螺栓连接强度校核与设计

受轴向载荷松螺栓连接强度校核与设计受轴向载荷松螺栓连接的基本形式如下图1所示:图1 受轴向载荷松螺栓连接受轴向载荷松螺栓连接强度校核与设计时,按下列公式进行计算:校核计算公式:设计计算公式:许用应力计算公式:式中:――轴向载荷,N;――螺栓小径,mm,查表获得;――螺栓屈服强度,MPa,由螺纹连接机械性能等级决定;――安全系数,取值范围:。
受横向载荷铰制孔螺栓连接强度校核与设计受横向载荷铰制孔螺栓连接的基本形式如图1所示:图1 受横向载荷铰制孔螺栓连接受横向载荷铰制孔螺栓连接的基本计算公式:按挤压强度校核计算:按抗剪强度校核计算:按挤压强度设计计算:按抗剪强度设计计算:式中:――受横向载荷,N;――受剪直径,(=螺纹小径),mm,查表获得;――受挤压高度,取、中的较小值,mm;m――受剪面个数。
许用应力的计算公式分两组情况,如表1:表1 许用应力计算公式强度计算被连接件材料静载荷动载荷挤压强度钢铸铁抗剪强度钢和铸铁表中:为材料的屈服极限,由螺栓机械性能等级所决定。
受横向载荷紧螺栓连接强度校核与设计受横向载荷紧螺栓连接的基本形式如图1所示:图1 受横向载荷紧螺栓连接受横向载荷紧螺栓连接强度校核与设计的基本公式如下:(1)预紧力计算公式:(2)校核计算公式:(3)设计计算公式:(4)许用应力计算公式:式中:――横向载荷,N;――螺栓预紧力,N;――可靠性系数,取1.1~1.3;m――接合面数;f――接合面摩擦因数,根据不同材料而定。
钢对钢时,为0.15 左右;――螺纹小径,从表中获取;――螺栓屈服强度,MPa,由螺栓材料机械性能等级决定;――安全系数,按表1选用。
表1 预紧螺栓连接的安全系数材料种类静载荷动载荷M6~M16 M16~M30 M30~M60 M6~M16 M16~M30 M30~M60碳钢4~3 3~2 2~1.3 10~6.5 6.5 6.5~10 合金钢5~4 4~2.5 2.5 7.5~5 5 6~7.5受轴向载荷紧螺栓连接(静载荷)强度校核与设计受轴向载荷紧螺栓连接的基本形式如图1所示:图1 受轴向载荷紧螺栓连接受轴向载荷紧螺栓连接的基本公式:强度校核计算公式:螺栓设计计算公式:许用应力计算公式:总载荷计算公式:预紧力计算公式:残余预紧力计算公式:式中:――轴向载荷,N;――螺栓所受轴向总载荷,N;――残余预紧力,N;――螺栓小径,mm,查表获得;――残余预紧力系数,可按表1选取;――相对刚度,可按表2选取。
机械设计课程设计公式

选择A型带 符合 由表8-8圆整==》 0.0000
小带轮基准直径d1= 112.0000
mm
大带轮d2= 误差小、符合
280.0000
mm
选带基准直径Ld= 656.0000
1940.0000 mm
mm
Kα = KL=
0.9600 1.0200
1040.0000 1040.0000
MPa MPa
总传动比
外伸轴径 38.0000
外伸轴长度 80.0000
中心高 132.0000
8.7921 2.5000
输入功率kw 5.0548 4.8051 4.5677 4.4316
轴1 轴2 轴3 轴4
T1= T2= T3= T4=
输入转矩N.m 125.7118 404.0118 998.7575 968.9984
<1040
满足条件
ε α v Yε Yβ σ F1 σ F2
1.7143 0.6875 0.6933 215.7084 202.6809
Mpa Mpa
0.9200 0.9500 0.9500 0.9600
1345536000.0000 318396624.4473 397993430.4000 122431279.6009
374.5714 386.7857 386.7857 390.8571
低速级 试算分度圆直径d1t= 34.8946 圆周速度 V= 0.2075
mm m/s
齿宽 b= 模数 mt= 齿高 h= 齿宽齿高比b/h= 纵向重合度 ε β = 取8级精度 Ka= Kv= Kfβ = KHα =Kfα = KHβ = 载荷系数KH=
B1=50 B2=55
轴的强度校核方法

中国石油大学(北京)现代远程教育毕业设计(论文)轴的强度校核方法姓名:学号:性别:专业:批次:电子邮箱:联系方式:学习中心:指导教师:2XXX年X月X日中国石油大学(北京)现代远程教育毕业设计(论文)轴的强度校核方法摘要轴是用来支承回转运动零件,如带轮、齿轮、蜗轮等,同时实现同一轴上不同零件间的回转运动和动力的传递的重要的零件。
为实现机械产品的完整和可靠设计,轴的设计应考虑选材、结构、强度和刚度等要求。
并应对轴的材料或设备的力学性能进行检测并调节,轴的强度校核应根据轴的具体受载及应力情况,采取相应的计算方法,并恰当地选取其许用应力。
最后确定轴的设计能否达到使用要求,对轴的设计十分重要。
本文根据轴的受载及应力情况,介绍了几种典型的常用的对轴的强度校核计算的方法,并对如何精确计算轴的安全系数做了具体的介绍。
当校核结果如不满足承载要求时,则必须修改原结构设计结果,再重新校核。
最后,本文对提高轴的疲劳强度和刚度提出相应改进方法,并对新材料,新技术的应用进行了展望。
关键词:轴;强度;弯矩;扭矩;目录第一章引言 (5)1.1轴类零件的特点 (5)1.2轴类零件的分类 (6)1.3轴类零件的设计要求 (6)1.3.1、轴的设计概要 (6)1.3.2、轴的材料 (6)1.3.3、轴的结构设计 (7)1.4课题研究意义 (9)第二章轴的强度校核方法 (11)2.1强度校核的定义 (11)2.2常用的轴的强度校核计算方法 (11)2.2.1按扭转强度条件计算: (11)2.2.2按弯曲强度条件计算: (13)2.2.3按弯扭合成强度条件计算 (13)2.2.4精确计算(安全系数校核计算) (20)第三章提高轴的疲劳强度和刚度的措施 (25)3.1合理的选择轴的材料 (25)3.2合理安排轴的结构和工艺 (25)3.3国内外同行业新材料、新技术的应用现状 (26)总结 (31)参考文献 (32)第一章引言1.1轴类零件的特点轴是组成各类机械的主要和典型的零件之一,主要起支承传动零部件,传递扭矩和承受载荷的作用。
螺栓连接强度校核与设计

受轴向载荷松螺栓连接强度校核与设计受轴向载荷松螺栓连接的基本形式如下图1所示:图1 受轴向载荷松螺栓连接受轴向载荷松螺栓连接强度校核与设计时,按下列公式进行计算:校核计算公式: 设计计算公式: 许用应力计算公式: 式中:――轴向载荷,N;――螺栓小径,mm,查表获得;――螺栓屈服强度,MPa,由螺纹连接机械性能等级决定;――安全系数,取值范围:。
受横向载荷铰制孔螺栓连接强度校核与设计 受横向载荷铰制孔螺栓连接的基本形式如图1所示:图1 受横向载荷铰制孔螺栓连接受横向载荷铰制孔螺栓连接的基本计算公式: 按挤压强度校核计算: 按抗剪强度校核计算: 按挤压强度设计计算: 按抗剪强度设计计算:――――――、中的铸铁为图1 受横向载荷紧螺栓连接受横向载荷紧螺栓连接强度校核与设计的基本公式如下:(1)预紧力计算公式:(2)校核计算公式: (3)设计计算公式: (4)许用应力计算公式:式中:――横向载荷,N;――螺栓预紧力,N;――可靠性系数,取1.1~1.3;m――接合面数;f――接合面摩擦因数,根据不同材料而定。
钢对钢时,为0.15 左右;――螺纹小径,从表中获取;――――受轴向载荷紧螺栓连接的基本公式:强度校核计算公式: 螺栓设计计算公式: 许用应力计算公式: 总载荷计算公式: 预紧力计算公式:残余预紧力计算公式:式中:――轴向载荷,N;――螺栓所受轴向总载荷,N;――残余预紧力,N;――螺栓小径,mm,查表获得;――残余预紧力系数,可按表1选取;――相对刚度,可按表2选取。
――螺栓屈服强度,MPa,由螺纹连接机械性能等级决定;――安全系数,查表3。
受轴向载荷紧螺栓连接(动载荷)强度校核与设计 受轴向载荷紧螺栓连接的基本形式如图1所示:图1 受轴向载荷紧螺栓连接受轴向载荷紧螺栓连接(动载荷)的基本公式:强度校核计算公式:许用应力计算公式:式中:――轴向载荷,N;――螺栓小径,mm,查表获得;――相对刚度,按表1选取;――尺寸因数,按表2查得;――制造工艺因数,切制螺纹,滚制、搓制螺纹;――受力不均匀因数,受压螺母,受拉螺母;――缺口――――,不控制。
机械设计强度校核常用计算公式

1正应力计算(或表面压应力)公式参数说明计算附注σ正应力(Mpa )35.71W拉伸或压缩载荷(N)10000.00A 截面积(mm^2)280.00许用压(拉)应力200.00抗拉强度/安全系数强度条件合格说明:2剪切应力计算公式参数说明计算附注剪切应力(Mpa )71.43剪切力载荷(N)20000.00A 截面积(mm^2)280.00许用切应力200.00屈服强度/安全系数强度条件合格说明:3冲击载荷计算公式机械设计常用计算公式绿色单元格是原始参数需填入,红色单元格是结果绿色单元格是原始参数需填入,红色单元格是结果参数说明计算附注σ冲击载荷产生的应力(MPa) 4.62W 冲击力(N)4410.00A作用面积(mm^2)70650.00E弹性模量(Mpa )1000.00常数h冲击距离(mm)1000.00l物体长度(mm)6000.00说明:3公式参数说明计算附注扭转切应力(MPa)117.38T施加在轴上的最大扭矩(N*mm)10000000.00W p扭转截面系数(mm^3)85191.16D外径(mm)80.00d 内径(mm)50.00许用切应力200.00屈服强度/安全系数强度条件合格说明:4公式参数说明计算附注198.94圆形截面240.00矩形截面绿色单元格是原始参数需填入,红色单元格是结果绿色单元格是原始参数需填入,红色单元格是结果轴扭转强度计算弯曲强度计算弯曲应力(MPa)弯矩(N*mm)10000000.00抗弯截面系数(mm^3)50265.48圆形截面抗弯截面系数(mm^3)41666.67矩形截面D外径(mm)80.00d内径(mm)50.00b宽度(mm)100.00h长度(mm)50.00合格合格许用弯曲应力300.00屈服强度/安全系数说明:绿色单元格是原始参数需填入,红色单元格是结果强度条件W Z···实心圆截面·空心圆截面圆形截面•圆截面扭转截面系数矩形截面163D R I W p p π==)1(162/43απ-===D D I R I W p p p )(Dd =α矩形截面。
新版轴的强度校核方法-新版-精选.pdf

另外,实际中,由于减速器输入轴通过联轴器与电动机轴相联结,
则外伸段轴径与电动机轴径不能相差太大, 否则难以选择合适的联轴
器,取
d' min
0.8d电动机轴 ,查表,取 d电动机轴
38mm, 则:
d' min
0.8d电动机轴
0.8 * 38 30.4mm
综合考虑,可取
d' min
32mm
通过上面的例子, 可以看出, 在实际运用中, 需要考虑多方面实
8
依次确定式中的各个参数:
根据减速器输出轴的受力条件,已知:
Ft 8430N Fr 3100N Fa 1800N Fr 2v 3160N Fr1v 787 N Fr 2H 5480N Fr1H 2860N T 1429.49 N m
根据图分析可得:
M H Fr 2H L1 5480 93.5 512400N mm
际因素选择轴的直径大小。
2.2.2 按弯曲强度条件计算:
由于考虑启动、 停车等影响, 弯矩在轴截面上锁引起的应力可视
为脉动循环变应力。
则
ca
其中:
M ≤[ 0 ] 1.7[ -1 ]
W
M 为轴所受的弯矩, N·mm
2
W 为危险截面抗扭截面系数 ( mm3 ) 具体数值查机械设计手册 B19.3-15 ~17.
( 2)做出弯矩图 在进行轴的校核过程中最大的难度就是求剪力和弯矩, 画出剪力 图和弯矩图,因此在此简单介绍下求剪力和弯矩的简便方法。 横截面上的剪力在数值上等于此横截面的左侧或右侧梁段上所
3
有竖向外力(包括斜向外力的竖向分力)的代数和 。外力正负号的
规定与剪力正负号的规定相同。 剪力符号: 当截面上的剪力使考虑的
机械设计(8.4.1)--轴的强度计算

已知:作用在轴上的转矩T 适用: 1. 传动轴的设计; 2. 弯矩较小的转轴;3. 粗(初)估轴的直8-4 轴的强度计算一、按扭转强度条件轴的强度计算通常是在初步完成轴的结构设计后进行校核计算。
8-4轴的强度计算 一、按扭转强度条件[]23N/mm 2.01095503T T T dn PW T ττ≤⨯==τT ——轴的扭转应力,N/mm ,T ——轴传递的扭矩,N.mmW T ——轴的抗扭截面模量,mm 3;P ——轴传递的功率,kW ;n ——轴的转速,r/min ;[τT ]——许用扭转应力,N/mm ;8-4 轴的强度计算一、按扭转强度条件[]mm2.0109550 3.03.3nP A n P d T =⨯≥τ轴的最小直径设计公式:A 0——由轴材料及承载情况确定的系数,A 0=110~160, 材质好、弯矩较小、无冲击和过载时取小值;反之取大值。
β——空心轴内外径的比值,常取0.5~0.6。
当轴上有键槽时,应适当增大轴径:单键增大3%-5%8-4 轴的强度计算 一、按扭转强度条件实心圆轴[]mm )1( )1(2.0109550 3.403.43nPA n P d T βτβ-=-⨯≥空心圆轴已知:各段轴径,轴所受各力、轴承跨距计算:轴的强度步骤:可先画出轴的弯矩扭矩合成图,然后计算危险截面的最大弯曲应力。
二、按弯扭合成强度计算主要用于计算一般重要,受弯扭复合的轴。
计算精度中等。
[]222N/mm 4b T b ca στσσ≤+=第三强度理论[]b T caT T b WT M W T W M WT d T W T dM W M σστσ≤+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫⎝⎛==≈=≈=222332422.01.0122][)(-≤+==b caca WT M W M σασ弯曲应力 对称循环弯曲应力与扭转切应力的循环特征不同所以引入的应力校正系数α扭转应力不变化的转矩脉动变化的转矩频繁正反变化的转矩[][],3.011≈=+-b b σσα[][],6.001≈=-b b σσα[][],111≈=--b b σσα[σ]-1对称循环应力下轴的许用应力[σ]0脉动循环应力下轴的许用应力[σ]+1静应力下轴的许用应力轴的许用弯曲应力,表8-3[]311.0-≥b caM d σ122][)(-≤+==b cacaWT M W M σασ计算弯矩或校核轴径已知:轴的结构和尺寸、轴所受各力、轴承跨距、过渡圆角、表面粗糙度、轴毂配合计算:轴的强度用于重要的轴,计算精度高且复杂三、按疲劳强度计算安全系数8-4 轴的强度计算三、按疲劳强度计算安全系数轴的疲劳强度许用安全系数[S]=1.3-1.5,用于材料均匀;[S]=1.5-1.8,用于材料不够均匀;[S]=1.8-2.5,用于材料均匀性及计算精确度很低,或轴径 d>200mm 。
轴的剪切强度校核公式_解释说明以及概述

轴的剪切强度校核公式解释说明以及概述1. 引言1.1 概述本文将详细讨论轴的剪切强度校核公式的解释、说明以及概述。
轴的剪切强度是指在受力作用下,轴材料所能承受的最大剪切应力值。
准确计算并验证轴的剪切强度对于设计和使用各种机械装置和结构都至关重要。
1.2 文章结构本文分为五个部分:引言、轴的剪切强度校核公式、轴的剪切强度校核方法、轴的剪切强度校核实例分析以及结论与总结。
下面将对每一个部分进行简要介绍。
1.3 目的本文旨在提供关于轴的剪切强度校核公式的全面理解和应用指导。
通过对相关概念、解释、计算方法以及实例分析的详尽描述,读者将能够深入了解该领域,并正确地进行轴材料剪切强度方面的工程运算与设计。
-----【注意】以上内容已经按照普通文本格式撰写完毕,请检查无误后进入下一问题。
2. 轴的剪切强度校核公式2.1 剪切强度概念在力学中,剪切强度是指材料在受到外部剪应力作用时能够抵抗破坏的能力。
对于轴的剪切强度来说,它描述了轴承受扭矩而不发生塑性变形或破裂的能力。
2.2 校核公式解释轴的剪切强度校核公式是用来计算轴所能承受的最大剪应力以及是否满足设计要求的工程公式。
通常,这个公式会基于材料特性、几何尺寸和应力分布等参数来推导得出。
这个校核公式一般包含轴直径、材料弹性模量、黏性系数等相关参数,并采用比例关系将这些参数结合起来进行运算。
通过计算得出的结果与设计要求进行比较,从而确定轴是否具备足够的剪切强度。
2.3 剪切强度计算方法在计算轴的剪切强度时,通常可以采用多种方法,其中常见的有:- 简单约束理论:基于简化假设和边界条件,通过解析方法得出轴的剪切强度计算公式。
这种方法适用于简单的几何结构和加载情况,计算结果相对精确。
- 有限元分析:利用数值计算方法,将轴的几何形状离散化为有限数量的元素,并建立相关方程进行求解。
这种方法能够考虑更加复杂的几何结构和加载情况,但计算量较大。
- 经验公式:基于实际试验数据,通过统计和分析得出与轴直径、材料特性等相关的经验公式。
圆柱齿轮强度计算与校核(可编辑修改公式)

弹性模量 E(MPa)
齿轮材料
灰铸铁 11.8x104
锻钢
铸钢
球墨铸铁
灰表铸中铁夹布塑胶泊 松比0.5,其余均
配对齿轮材料
球墨铸铁 17.3x104
铸钢 20.2x104
锻钢 20.4x104
162
181.4
188.9
161.4
180.5
188
156.6
173.9
143.7
189.8
Ysa 1.625 1.65 1.67 1.68 1.7 1.73
转速n(r/min)
应力循环次数N 寿命系数KN
齿面硬度(HBS) 疲劳极限σFE 许用应力[σF] Yfa*Ysa/[σF]
960 4.15E+09
0.9
300 400 240 0.0170
300 1.30E+09
0.95
250 380 240.67 0.0162
N=60njL 表6
表8中ML与MQ
手附动录分1割各线 类机器所 用齿轮传动的精度
机器名称
精度等级
汽轮机
3~6
金属切削机床 3~8
航空发动机
4~8
轻型汽车
5~8
载重汽车
7~9
机器名称 拖拉机 通用减速器 锻压机床 起重机 农业机器
精度等级 6~8 6~8 6~9 7~10 8~11
附录2 齿形系数YFa
Z
YFa
Ysa
Z
YFa
17
2.97
小齿轮传递功率与 若已知P(kw)
转矩2选1输入
若已知T(N.mm)
数值 1 1.2 1.2
1.347 1
3.2 20 14 1.90 0.88 1.64
《机械设计》讲义(第八版)机械零件强度

第三章 机械零件的强度一.静应力及其极限应力:1.静应力: 在使用期内恒定或变化次数很少(<103次)的应力。
2.极限应力σlim: 静应力作用下的σlim取决于材料性质。
1)塑性材料: σlim =σs (屈服极限)2)脆性材料: σlim=σB (强度极限)3.静强度准则: σ≤σlim/S (S —静强度安全系数)-10max§3-1 材料的疲劳特性:1.材料的疲劳特性:可用最大应力σmax、应力循环次数N和应力比r表示。
2.材料疲劳特性的确定:用实验测定,实验方法是:1)在材料标准试件上加上一定应力比的等幅变应力,应力比通常为:r=-1或r=02)记录不同最大应力σmax下试件破坏前经历的循环次数N,并绘出疲劳曲线。
3.材料的疲劳特性曲线:有二种1)σ—N疲劳曲线:即一定应力比r下最大应力σmax与应力循环次数N的关系曲线2)等寿命曲线:即一定应力循环次数N下应力幅σa 与平均应力σm的关系曲线2)C点对应的N约为:NC≈1043)这一阶段的疲劳称为应变疲劳或低周疲劳4、CD段:有限寿命疲劳阶段。
试件经历一定的循环次数N后会疲劳破坏实验表明,有限疲劳寿命σrN与相应的循环次数N之间有如下关系:σm rN ·N = C ( N ≤N D ) (3-1)5、D 点以后: 无限寿命疲劳阶段。
1)无论经历多少次应力循环都不会疲劳破坏。
2)D 点对应的循环次数N 约为:N D =106~25×107 3)D 点对应的应力记为:σr ∞—— 叫持久疲劳极限。
σrN =σr∞( N >N D ) (3-2)4)循环基数N O 和疲劳极限σrN D 很大,疲劳试验很费时,为方便起见,常用人为规定一个循环次数N O (称 为循环基数)和与之对应的疲劳极限σrNo(简记为σr )近似代替N D 和σr ∞6、有限寿命疲劳极限σrN : 按式(3-1)应有: σm rN·N = σm r ·N O = C (3-1a )于是:K N ──寿命系数m, N O ──1)钢材(材料): m = 6~20 , N O =(1~10)×106 2)中等尺寸零件: m = 9 , N O = 5×106 3)大尺寸零件: m = 9 , N O = 107 注: 高周疲劳——曲线CD 及D 点以后的疲劳称作高周疲劳二、等寿命疲劳曲线 图3-2等寿命疲劳曲线——一定循环次数下的疲劳极限的特性。
史上最好用机械计算与非标选型—蜗轮蜗杆强度计算与校核

n1 n2
59269.66 表4 T2=ηuT1
班次*班时*天数*年限
应力循环次数N
寿命系数KHN 材料弹性影响系数ZE(MP1/2)
d1/a值
即2q/(q+z2)
接触系数Zρ
基本许用应力[σH]'
许用应力[σH]
5.09E+07 0.82 160 0.35 2.90 268 218.66
验算d1/a
蜗轮材料
铸造方法
单侧工作
双侧工作
铸锡青铜 砂型铸造
40
29
ZCuSn10P1 金属模铸造
56
40
铸锡锌铅青铜 砂型铸造
26
22
ZCuSnSPB5Zn5 金属模铸造
32
26
铸铝铁青铜 砂型铸造
80
57
ZCuAl10Fe3 金属模铸造
90
64
灰铸铁
HT150砂型铸造 40
28
HT200砂型铸造 48
34
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蜗轮蜗杆强度计算与校核
蜗轮按齿面接触疲劳强度计算最小中心距
参数与条件 载荷分布系数 K=KA*KV*Kβ= 1.2075
蜗杆类型
使用系数KA 动载系数KV 齿向载荷分布Kβ
数值 1.15
备注 表1
1.05
表2
1
表3
ZI/ZA/ZN/ZK螺杆 左侧下拉菜单选择
蜗轮材料
压力角α
传动比u 蜗杆头数Z1 蜗轮齿数Z2
均取206GPa I=πdf14/64 [y]=d1/1000
热平衡核算(闭式蜗轮蜗杆)
箱体表面传热系数αd=8.15~17.45
17.00
常用力学计算公式

设计过程及计算一、提升装置提升力(伸长力)计算因活塞两侧受力面积相等,所以,F 提升=F 伸长=P ·A =P ·[0.25×π×(D 22 –D 12)]=35MPa ×[0.25×3.14×(1662-95.52)]mm 2 =506522N ≈506.5KNF 提升>500KN ,满足设计要求。
式中:● P :提升装置额定工作压力,取35MPa ● F 提升 :提升装置额定提升力,单位N ● F 伸长:提升装置额定伸长力,单位N● A :受力面积,单位mm 2 ● D1:受力面外径,为166mm ● D2:受力面内径,为95.5mm二、传压管耐压强度校核1、传压管抗内压强度校核根据套管(D/δ>14)抗内压计算公式Dn P sδσ2=,得 )(4.4835875.02183352mm n PD s =⨯⨯⨯==σδ, δ小于实际设计壁厚8.5mm ,满足抗内压强度要求。
式中:● Pmax :管内最高工作压力,单位MPa ,此处取Pmax =35MPa ● D :管外径,单位mm● σs :材料屈服极限,单位MPa ,材料为35CrMo ,取σs =835MPa ● P :管子抗内压强度的压力,单位MPa ,● n :安全系数,一般按壁厚的12.5%的负公差,取n =0.8752、传压管抗外压强度校核根据套管(D/δ>14)抗外压计算公式)046.0/503.2(-=δσD n P s ,得 =+=503.2/)]046.0([sn PD σδ7.44mm δ小于实际设计壁厚8.5mm ,满足抗外压强度要求。
式中:● Pmax :管内最高工作压力,单位MPa ,此处取Pmax =35 MPa ● D :管外径,单位mm● σs :材料屈服极限,单位MPa ,材料为35CrMo ,取σs =835MPa ● P :管子抗外压强度的压力,单位MPa , ● n :安全系数,取n =0.75三、下壳体耐压强度校核1、下壳体抗内压强度校核根据套管(D/δ>14)抗内压计算公式Dn P sδσ2=,得 )(91.4835875.02205352mm n PD s =⨯⨯⨯==σδ, δ小于实际设计壁厚10mm ,满足抗内压强度要求。
轴结构设计和强度校核

一、轴的分类按承受的载荷不同, 轴可分为:转轴——工作时既承受弯矩又承受扭矩的轴。
如减速器中的轴。
虚拟现实。
心轴——工作时仅承受弯矩的轴。
按工作时轴是否转动,心轴又可分为:转动心轴——工作时轴承受弯矩,且轴转动。
如火车轮轴。
固定心轴——工作时轴承受弯矩,且轴固定。
如自行车轴。
虚拟现实。
传动轴——工作时仅承受扭矩的轴。
如汽车变速箱至后桥的传动轴。
固定心轴转动心轴转轴传动轴二、轴的材料轴的材料主要是碳钢和合金钢。
钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件,有的则直接用圆钢。
由于碳钢比合金钢价廉,对应力集中的敏感性较低,同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度,故采用碳钢制造尤为广泛,其中最常用的是45号钢。
合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能。
因此,在传递大动力,并要求减小尺寸与质量,提高轴颈的耐磨性,以及处于高温或低温条件下工作的轴,常采用合金钢。
必须指出:在一般工作温度下(低于200℃),各种碳钢和合金钢的弹性模量均相差不多,因此在选择钢的种类和决定钢的热处理方法时,所根据的是强度与耐磨性,而不是轴的弯曲或扭转刚度。
但也应当注意,在既定条件下,有时也可以选择强度较低的钢材,而用适当增大轴的截面面积的办法来提高轴的刚度。
各种热处理(如高频淬火、渗碳、氮化、氰化等)以及表面强化处理(如喷丸、滚压等),对提高轴的抗疲劳强度都有着显著的效果。
高强度铸铁和球墨铸铁容易作成复杂的形状,且具有价廉,良好的吸振性和耐磨性,以及对应力集中的敏感性较低等优点,可用于制造外形复杂的轴。
轴的常用材料及其主要力学性能见表。
三、轴的结构设计轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸。
轴的结构主要取决于以下因素:轴在机器中的安装位置及形式;轴上安装的零件的类型、尺寸、数量以及和轴联接的方法;载荷的性质、大小、方向及分布情况;轴的加工工艺等。
由于影响轴的结构的因素较多,且其结构形式又要随着具体情况的不同而异,所以轴没有标准的结构形式。
键强度校核公式

键强度校核公式好的,以下是为您生成的关于“键强度校核公式”的文章:在机械设计的世界里,有一个看似不起眼,却至关重要的家伙,那就是键。
键就像是机械部件之间的“牵手侠”,把轴和轮毂紧紧地连接在一起,让它们齐心协力地工作。
而要确保这“牵手”足够牢固,不出现“松脱”的尴尬局面,就得依靠键强度校核公式这个厉害的法宝啦。
还记得有一次,我在一家工厂实习的时候,遇到了一台出故障的机器。
师傅带着我们几个实习生去查找问题。
拆开一看,原来是键连接出了状况。
轴在转动的时候,轮毂却没能跟上节奏,就像两个人跳舞,一个迈错了步子,整个节奏就乱了套。
师傅皱着眉头说:“这键的强度没校核好啊,可不能马虎!”这就让我对键强度校核公式产生了浓厚的兴趣。
键强度校核公式,听起来挺高深莫测的,但其实说白了,就是一套用来衡量键能不能承受住工作时所受到的力的计算方法。
先来说说平键吧。
平键的强度校核主要考虑它的挤压强度和剪切强度。
挤压强度的校核公式就像是一个严格的考官,要检验键在承受压力时会不会被“压扁”。
公式里涉及到键所传递的转矩、轴的直径、键的工作长度、键与轮毂的接触高度等等这些参数。
可别小看这些参数,每一个都有着关键的作用。
比如轴的直径,如果轴太细,那键能承受的力就小,就像一个瘦弱的人挑不起太重的担子。
而键的工作长度呢,如果太短,就好像手没握够东西,使不上劲。
再说说楔键,它的校核就有点不一样啦。
楔键在工作时,既有挤压作用,又有摩擦力的影响。
这就像是一个团队,不仅要靠自身的实力,还要靠成员之间的默契配合。
在实际的设计中,运用键强度校核公式可不能生搬硬套。
得根据具体的工作条件、材料特性来灵活选择和调整参数。
有时候,一点点的偏差都可能导致整个设计的失败。
我曾经在做一个小型机械部件的设计时,就因为没有仔细考虑键的材料硬度对强度的影响,结果在实验阶段就出了问题。
当时那个懊恼啊,就觉得自己怎么这么粗心。
所以啊,键强度校核公式虽然是个公式,但它可不是冰冷冷的数学符号,而是关乎着机械能否正常运转,产品能否合格的重要保障。
《机械设计》第九版 公式大全

第五章螺纹连接和螺旋传动受拉螺栓连接1、受轴向力FΣ每个螺栓所受轴向工作载荷:zFF/∑=z:螺栓数目;F:每个螺栓所受工作载荷2、受横向力FΣ每个螺栓预紧力:fizFKF s∑>f:接合面摩擦系数;i:接合面对数;sK:防滑系数;z:螺栓数目3、受旋转力矩T每个螺栓所受预紧力:∑=≥niisrfTKF10sK:防滑系数;f:摩擦系数;4、受翻转力矩M螺栓受最大工作载荷:≥zMLF maxmax5、受横向力FΣ每个螺栓所受工作剪力:F==ii1螺栓连接强度计算松螺栓连接:]σπσ≤=421d只受预紧力的紧螺栓连接:[]σπσ≤=43.121dF受预紧力和轴向工作载荷的紧螺栓连接:受轴向静载荷:[]σπσ≤=43.1212dF受轴向动载荷:[]pmbba dFCCCσπσ≤∙+=212受剪力的铰制孔用螺栓连接剪力:螺栓的剪切强度条件:[]σπτ≤=4/2dF螺栓与孔壁挤压强度:[]pp LdFσσ≤=min螺纹连接的许用应力许用拉应力:[]S Sσσ=许用切应力:[]τστSS=许用挤压应力: 钢:[]PS P S σσ=铸铁:[]PB P S σσ=S σ:螺纹连接件的屈服极限;B σ:螺纹连接件的强度极限;p S S S ⋅⋅τ:安全系数第六章 键、花键、无键连接和销连接普通平键强度条件:[]p p kldT σσ≤⨯=3102 导向平键连接和滑键连接的强度条件:p kldT p ≤⨯=3102T :传递的转矩,N.mkl :键的工作长度,d :轴的直径,mmMPa静连接强度条件:[]p mp zhld T σϕσ≤⨯=3102动连接强度条件:[]p zhld T p m≤⨯=ϕ3102ϕ:载荷分配不均系数,与齿数多少有关,一般取8.0~7.0=ϕ,齿数多时取偏小值z :花键齿数l :齿的工作长度,mm h :齿侧面工作高度,C dD h 22--=,C 倒角尺寸m d :花键的平均直径,矩形花键2dD d m +=,渐开线花键1d d m =,1d 为分度圆直径,mm[]pσ:花键许用挤压应力,MPa[]p :花键许用压力,MPa第八章 带传动1、带传动受力分析的基本公式2001F F F F -=-201eF F F +=1F :紧边接力,N ; N ; e F :有效拉力,N ; αf eec F :临界摩擦力,N ; αf F :临界有效拉力,N ; f :摩擦系数,N ; α:带在轮上的包角,rad 3、带的应力分析 紧边拉应力:A F 11=σ 松边拉应力:AF 22=σ 离心拉应力:Aqv A F e c 2==σ带绕过带轮产生的弯曲应力:db d hE=σA :带的横剖面面积,mm 2; q :带的单位长度质量,kg/m ;v :带速,m/s ; E :带的弹性模量,N/mm2; h :带的厚度,mm ; d d :带轮基准直径,mm带的最大应力发生在紧边绕入小带轮之处:b c σσσσ++=1max第十章 齿轮传动直齿轮 圆周力:1112d T F t = αcos 1t n F =向力:βtan t a F F = 法向力直齿轮齿根弯曲疲劳强度校核公式:[]F Sa Fa t F F bmY Y Y F K σσε≥=1设计计算公式[]32112F SaFa d F Y Y z Y T K m σφε∙≥ Fa Y :齿形系数;Sa Y 应力校正系数; F K 弯曲疲劳强度计算载荷系数,βF Fa v A F K K K K K =εY 弯曲疲劳计算的重合度系数直齿圆柱齿轮齿面疲劳接触强度计算[]H Z H d H H T Z Z uu d T K σφσε≤±∙=12311 设计计算公式321112⎪⎪⎭⎫⎝⎛∙±∙≥HE H d H Z Z Z u u T K d σφε斜齿轮齿根弯曲疲劳强度校核公式[]F n d Sa Fa F F Z m Y Y Y Y T K σφβσβε≤=21321cos 2设计计算公式[]32121cos 2F SaFa d F n Y Y z Y T K m σφββ⋅≥锥齿轮轮齿受力分析 圆周力112m t d T F =径向力211cos tan a t r F F F ==δα 轴向力211cos tan r t a F F F ==δα 法向载荷αcos tn F F =齿根弯曲疲劳强度校核计算公式()[]F R R SaFa F F u zm Y Y T K σφφσ≤+-=15.01221321设计计算公式()[]32212115.01F SaFa R R F Y Y u zT K m σφφ∙+-≥齿面接触疲劳强度校核计算公式()[]H R R H EH H ud T K Z Z σφφσ≤-=31215.014 设计计算公式[]()321215.014u T K Z Z d RR H HEH φφσ-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≥ 第十一章 蜗杆传动 蜗杆圆周力11212d T F F a t ==]H K :载荷系数,v A K K K K β=,A K 使用系数,βK 齿向载荷分布系数,v K 动载系数[]H H σσ/:分别为蜗轮齿面的接触应力和许用接触应力,MPa蜗轮齿根弯曲疲劳强度校核公式[]F Fa F Y Y md d KT σσβ≤=221253.1 设计公式[]βσY Y z KT d m Fa F 221253.1≥F σ:蜗轮齿根弯曲应力,MPa2Fa Y :蜗轮齿形系数[]F σ:蜗轮的许用弯曲应力,MPa第十二章滑动轴承一、不完全液体润滑径向滑动轴承计算在设计时,通常已知轴承所受的径向载荷F<N>,轴颈转速n<r/min>,轴颈直径d<mm>,进行以下验算: 1、验算轴承平均压力p<MPa>MPa pv 许用值MPa.m/s[]v :许用滑动速度,m/s二、不完全液体润滑止推滑动轴承的计算在设计止推轴承时,通常已知轴承所受轴向载荷Fa ,轴颈转速n ,轴颈直径2d 和轴承孔直径1d 以及轴环数目z ,处于混合润滑状态下的止推轴承需校核p 和pv 。
机械设计轴的计算与校核

d
177.43
径向力:
Fr
Ft tan n cos
3845 tan 20 cos1117,3,,
图15-15
1427N
轴向力:F=Fttan =3845tan1117,3,, 767N
齿轮上作用力的大小、方向见图15-15(b)所示
5)计算轴承反力 (图15-15c及e)
W
提高轴的强度的常用措施
增大轴径; 改变材料及热处理;
改进轴的表面质量以提高 轴的疲劳强度
改进轴的结构设计
M, bH
64 R1H
641245.1
79686.4N mm
M ,, bH
M, bH
F
d
2
79686.4 767 177.43 2
11642N mm
垂直弯矩图如图15-15f
MbV 64 R1V
641922.5
123040N mm
§15.3 轴的强度校核
按扭转强度条件计算 按弯扭合成强度条件计算 作扭矩图 作出当量弯矩图 计算弯曲应力,校核轴的强度
§15.3 轴的强度校核
1.按扭转强度条件计算
校核式:T
MT Wp
9.55 106 0.2d 3
P n
[ ]T
(12 1)
抗扭截面系数
P251,表15-5
合成弯矩图如图15-15g
M, b
M
, bH
MbV
2
79686.42 1230402 146590N mm
M ,, b
M
关于设计齿轮强度校核的计算

Zεβ
σHlim NL ZNT ZLVR ZW ZX
4a 3
(1
)
a
按图16.2-17,齿轮滲碳淬火能保证有效层
深
参考表16.2-47选定
2
10 NL
6
0 .0191
参考GB/T3480-1997表27,按剃齿齿轮副选取
图16.2-21,大齿轮齿面硬度HBS>470
图16.2-22,按mn<7选取
齿根表面粗糙度Ra≤2.6μm
1
1
24 抗弯尺寸系数
Yx
图16.2-28,模数mn<5
1
1
2KF KF YFs Y
mn
653
704
26 最小安全系数
SFmin
1.40
1.4
27 许用弯曲应力
σFP
FE YNT Yrect Z Rrect YX S F min
转/分
齿轮为7级精度,齿形齿向均作修形,剃齿
齿轮上圆周力 N
节点线速度
mm/s
序号
输入系数
Ft v 代号
2T
d1
n d1
说明
1 使用系数
Ka
参照表16.2-36说明
2 动载系数
Kv
1
K
K1 A
Ft b
K2
Z V 100
u2 1 u2
K1 K1、K2按表16.2-39查取,7级精度斜齿轮 K2
4.09
3.95
0.818
20 弯曲疲劳强度基本值
σFE
21 计算寿命系数
YNT
22 齿根圆角敏感系数 YδRelT
图16.2-26渗碳淬火钢,心部硬度>30HRc
轴的强度校核方法

2.2常用的轴的强度校核计算方法进行轴的强度校核计算时,应根据轴的具体受载及应力情况,采 取相应的计算方法,并恰当地选取其许用应力。
对于传动轴应按扭转强度条件计算。
对于心轴应按弯曲强度条件计算。
对于转轴应按弯扭合成强度条件计算。
2.2.1按扭转强度条件计算:这种方法是根据轴所受的扭矩来计算轴的强度, 对于轴上还作用 较小的弯矩时,通常采用降低许用扭转切应力的办法予以考虑。
通常 在做轴的结构设计时,常采用这种方法估算轴径。
实心轴的扭转强度条件为:P TT _WT9550000严w T由上式可得轴的直径为d.nT 为扭转切应力,MPa式中:T 为轴多受的扭矩,N • mmW T 为轴的抗扭截面系数,mm 3n 为轴的转速,r/min P 为轴传递的功率,KW d 为计算截面处轴的直径,mm[T ]为许用扭转切应力,Mpa [片]值按轴的不同材料选取,常用轴的材料及[r ]值见下表:表1 轴的材料和许用扭转切应力空心轴扭转强度条件为:-=dl其中1即空心轴的内径*与外径d之比,通常取1 =0.5-0.6 d这样求出的直径只能作为承受扭矩作用的轴段的最小直径。
例如,在设计一级圆柱齿轮减速器时,假设高速轴输入功率P仁2.475kw, 输入转速n仁960r/min,则可根据上式进行最小直径估算,若最小直径轴段开有键槽,还要考虑键槽对轴的强度影响。
根据工作条件,选择45#钢,正火,硬度HB170-217,作为轴的材料,A0值查表取A0=112,则:P 丨2 475d min - A o 112 15.36mm,厲960因为高速轴最小直径处安装联轴器,并通过联轴器与电动机相连接,设有一个键槽,贝心d m/ =d min (1 7%) =15.36 (1 7%) = 16.43mm另外,实际中,由于减速器输入轴通过联轴器与电动机轴相联结,则外伸段轴径与电动机轴径不能相差太大,否则难以选择合适的联轴器,取d min =0.8d电动机轴,查表,取d电动机轴=38mm,贝卩:d m in = 0.8d电动机轴=0.8* 38 = 30.4mm综合考虑,可取d min' =32mm通过上面的例子,可以看出,在实际运用中,需要考虑多方面实际因素选择轴的直径大小。
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1正应力计算(或表面压应力)公式参数说明计算附注σ正应力(Mpa )35.71W
拉伸或压缩载荷(N)10000.00A 截面积(mm^2)
280.00许用压(拉)应力
200.00抗拉强度/安全系数强度条件合格说明:2剪切应力计
算
公式
参数说明
计算附注剪切应力(Mpa )
71.43剪切力载荷(N)
20000.00A 截面积(mm^2)
280.00许用切应力
200.00屈服强度/安全系数强度条件合格说明:3冲击载荷计
算
公式
机械设计常用计算公式
绿色单元格是原始参数需填入,红色单元格是结果绿色单元格是原始参数需填入,红色单元格是结果
参数说明计算附注σ冲击载荷产生的应力(MPa) 4.62W 冲击力(N)4410.00A
作用面积(mm^2)70650.00E
弹性模量(Mpa )1000.00常数h
冲击距离(mm)1000.00l
物体长度(mm)6000.00说明:3公式
参数
说明计算附注扭转切应力(MPa)117.38T
施加在轴上的最大扭矩(N*mm)10000000.00W p
扭转截面系数(mm^3)85191.16D
外径(mm)80.00d 内径(mm)
50.00许用切应力
200.00屈服强度/安全系数强度条件合格说明:4公式
参数说明
计算附注198.94
圆形截面240.00矩形截面
弯曲强度计算
绿色单元格是原始参数需填入,红色单元格是结果绿色单元格是原始参数需填入,红色单元格是结果轴扭转强度计算
弯曲应力(MPa)
弯矩(N*mm)10000000.00抗弯截面系数(mm^3)50265.48圆形截面抗弯截面系数(mm^3)41666.67矩形截面
D
外径(mm)80.00d
内径(mm)50.00b
宽度(mm)100.00h
长度(mm)50.00合格
合格许用弯曲应力
300.00屈服强度/安全系数说明:绿色单元格是原始参数需填入,红色单元格是结果
W Z
强度条件
···
实心圆截面·空心圆截面圆形截面
•圆截面扭转截面系数
矩形截面
163D R I W p p π==
)1(162/43
απ-===D D I R I W p p p )(D
d =α
矩形截面。