《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》第六版重點(diǎn)、復(fù)習(xí)資料.doc

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《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》知識(shí)要點(diǎn) 緒論；基本概念：機(jī)構(gòu)，機(jī)器，構(gòu)件，零件，機(jī)械 第1章：1）運(yùn)動(dòng)副的概念及分類 2）機(jī)構(gòu)自由度的概念 3）機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件 4）機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算 第2章：1）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)三種基本形式及判斷方法。 2）四桿機(jī)構(gòu)極限位置的作圖方法 3）掌握了解：極限位置、死點(diǎn)位置、壓力角、傳動(dòng)角、急回特性、極位夾角。 4）按給定行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。 第3章：1）凸輪機(jī)構(gòu)的基本系數(shù)。 2）等速運(yùn)動(dòng)的位移，速度，加速度公式及線圖。 3）凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角概念及作圖。 第4章：1）齒輪的分類（按齒向、按軸線位置）。 2）漸開(kāi)線的性質(zhì)。 3）基本概念：節(jié)點(diǎn)、節(jié)圓、模數(shù)、壓力角、分度圓，根切、最少齒數(shù)、節(jié)圓和分度圓的區(qū)別。 4）直齒輪、斜齒輪基本尺寸的計(jì)算；直齒輪齒廓各點(diǎn)壓力角的計(jì)算；m = p /π的推導(dǎo)過(guò)程。 5）直齒輪、斜齒輪、圓錐齒輪的正確嚙合條件。 第5章：1）基本概念：中心輪、行星輪、轉(zhuǎn)臂、轉(zhuǎn)化輪系。 2）定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系、混合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算。 第9章：1）掌握：失效、計(jì)算載荷、對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力、脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力、許用應(yīng)力、安全系數(shù)、疲勞極限。 了解：常用材料的牌號(hào)和名稱。 第10章: 1）螺紋參數(shù) d、d1、d2、P、S、ψ、α、β及相互關(guān)系。 2）掌握：螺旋副受力模型及力矩公式、自鎖、摩擦角、當(dāng)量摩擦角、螺紋下行自鎖條件、常用螺紋類型、螺紋聯(lián)接類型、普通螺紋、細(xì)牙螺紋。 3）螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算。 第11章: 1）基本概念：輪齒的主要失效形式、齒輪常用熱處理方法。 2）直齒圓柱齒輪接觸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度的計(jì)算。 3）直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪、圓錐齒輪的作用力（大小和方向）計(jì)算及受力分析。 第12章: 1）蝸桿傳動(dòng)基本參數(shù)：m a1、m t2、γ、β、q、Pa、d1、d2、VS及蝸桿傳動(dòng)的正確嚙合條件。 2）蝸桿傳動(dòng)受力分析。 第13章: 1）掌握：帶傳動(dòng)的類型、傳動(dòng)原理及帶傳動(dòng)基本參數(shù)：d1、d2、Ld、a、α1、α2、F1、F2、F0 2）帶傳動(dòng)的受力分析及應(yīng)力分析：F1、F2、F0、σ1、σ2、σC、σb及影響因素。 3）彈性滑動(dòng)與打滑的區(qū)別。 4）了解：帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。 第14章: 1）軸的分類（按載荷性質(zhì)分）。 2）掌握軸的強(qiáng)度計(jì)算：按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算。 第15章: 1）摩擦的三種狀態(tài)：干摩擦、邊界摩擦、液體摩擦。 第16章: 1）常用滾動(dòng)軸承的型號(hào)。 2）向心角接觸軸承的內(nèi)部軸向力計(jì)算，總軸向力的計(jì)算。 滾動(dòng)軸承當(dāng)量動(dòng)載荷的計(jì)算。滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算。 第17章: 1）聯(lián)軸器與離合器的區(qū)別 第一章 平面機(jī)構(gòu)的自由度和速度分析 1、自由度：構(gòu)件相對(duì)于參考系的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)稱為自由度。 2、運(yùn)動(dòng)副：兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接稱為運(yùn)動(dòng)副。構(gòu)件組成運(yùn)動(dòng)副后，其運(yùn)動(dòng)受到約束，自由度減少。 3、運(yùn)動(dòng)副按接觸性質(zhì)分：低副和高副。 ⑴低副：兩構(gòu)件通過(guò)面接觸組成的運(yùn)動(dòng)副稱為低副。 ①轉(zhuǎn)動(dòng)副：組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件只能在平面內(nèi)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)副稱為轉(zhuǎn)動(dòng)副，或稱鉸鏈。 ②移動(dòng)副：組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件只能沿某一軸線相對(duì)移動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)副稱為移動(dòng)副。 ⑵高副：兩構(gòu)件通過(guò)點(diǎn)或線接觸組成的運(yùn)動(dòng)副稱為高副。 4、機(jī)構(gòu)中構(gòu)件的分類： ⑴固定構(gòu)件（機(jī)架）——用來(lái)支承活動(dòng)構(gòu)件（運(yùn)動(dòng)構(gòu)件）的構(gòu)件。 ⑵原動(dòng)件（主動(dòng)件）——運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的活動(dòng)構(gòu)件。 ⑶從動(dòng)件 ——機(jī)構(gòu)中隨原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)的其余活動(dòng)構(gòu)件。 5、平面自由度計(jì)算公式—— 6、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件 機(jī)構(gòu)自由度F >0，且F等于原動(dòng)件數(shù) 7、自由度計(jì)算注意事項(xiàng) ⑴復(fù)合鉸鏈——兩個(gè)以上構(gòu)件同時(shí)在一處用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接。K個(gè)構(gòu)件匯交而成的復(fù)合鉸鏈具有（K-1）個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。 ⑵局部自由度——與輸出構(gòu)件運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的自由度。 ⑶虛約束——重復(fù)而對(duì)機(jī)構(gòu)不起限制作用的約束。 8、速度瞬心——兩剛體上絕對(duì)速度相同的重合點(diǎn) 瞬心數(shù)—— 9、三心定理——作相對(duì)平面運(yùn)動(dòng)的三個(gè)構(gòu)件共有三個(gè)瞬心，這三個(gè)瞬心位于同一直線上。 作業(yè)：1-5，6，7，8，9，10，11，12 第二章 平面連桿機(jī)構(gòu) 1、定義：平面連桿機(jī)構(gòu)是由若干構(gòu)件用低副（轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副）連接組成的平面機(jī)構(gòu)。 2、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) 全部用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連的平面四桿機(jī)構(gòu)稱為平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。 機(jī)構(gòu)的固定構(gòu)件稱為機(jī)架；與機(jī)架用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接的構(gòu)件稱為連架桿；不與機(jī)架直接連接的構(gòu)件稱為連桿；與機(jī)架組成整轉(zhuǎn)副的連架桿稱為曲柄；與機(jī)架組成擺動(dòng)副的連架桿稱為搖桿 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的三種基本型式：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；雙曲柄機(jī)構(gòu)；雙搖桿機(jī)構(gòu) 3、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件①最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和 ②整轉(zhuǎn)副是由最短桿與其鄰邊組成的 選擇哪一個(gè)桿為機(jī)架判斷是否存在曲柄： ①取最短桿為機(jī)架時(shí)，機(jī)架上由兩個(gè)整轉(zhuǎn)副，故得雙曲柄機(jī)構(gòu)； ②取最短桿的鄰邊為機(jī)架時(shí)，機(jī)架上只有一個(gè)整轉(zhuǎn)副，故得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)； ③取最短桿的對(duì)邊為機(jī)架時(shí)，機(jī)架上沒(méi)有整轉(zhuǎn)副故得雙搖桿機(jī)構(gòu) 4、* 急回特性 行程速度變化系數(shù)K、極位夾角，越大，K越大，急回運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)也越顯著。 * 5、壓力角與傳動(dòng)角 作用在從動(dòng)件上的驅(qū)動(dòng)力F與該力作用點(diǎn)絕對(duì)速度之間所夾的銳角稱為壓力角；壓力角的余角稱為傳動(dòng)角。 壓力角越小，傳動(dòng)角越大，有效分力就越大，機(jī)構(gòu)傳力性能越好。 傳動(dòng)角的下限： 40。 用來(lái)衡量機(jī)構(gòu)的傳力性能。 6、死點(diǎn)位置：機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角為零的位置稱為死點(diǎn)位置。 7、按照給定的行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)： 已知條件：搖桿長(zhǎng)度、擺角和行程速度變化系數(shù)K 設(shè)計(jì)步驟 圖2-27 （P33） ⑴由給定的行程速度變化系數(shù)K，求出極位夾角 ⑵任選固定鉸鏈中心D的位置，由搖桿長(zhǎng)度和擺角，作出搖桿兩個(gè)極限位置和 ⑶連接和，并作垂直于 ⑷作=90-， 與相交于P點(diǎn)， ⑸作△的外接圓，在此圓周（弧和弧EF除外）上任取一點(diǎn)A作為曲柄的固定鉸鏈中心。連和，因同以圓弧的圓周角相等，故 ⑹因極限位置處曲柄與連桿共線，故=-，=+，從而得到曲柄長(zhǎng)度=（-）/2，連桿長(zhǎng)度=（+）/2。由圖得AD= 作業(yè)：2-1，3，6，7，10 第三章 凸輪機(jī)構(gòu) 1、凸輪機(jī)構(gòu)主要由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)基本構(gòu)件組成。 2、凸輪分類 按形狀：盤形凸輪；移動(dòng)凸輪；圓柱凸輪 按從動(dòng)件的型式：尖頂從動(dòng)件；滾子從動(dòng)件；平底從動(dòng)件 3、* 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律 （圖3-5） 推程：當(dāng)凸輪以等角速順時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)件尖頂被凸輪輪廓推動(dòng)，以一定運(yùn)動(dòng)規(guī)律由離回轉(zhuǎn)中心最近位置A到達(dá)最遠(yuǎn)位置，這個(gè)過(guò)程稱為推程。 推程運(yùn)動(dòng)角：與推程對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角 遠(yuǎn)休止角：當(dāng)凸輪繼續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)，以O(shè)點(diǎn)為中心的圓弧BC與尖頂相作用，從動(dòng)件在最遠(yuǎn)位置停留不動(dòng)，稱為遠(yuǎn)休止角。 回程：凸輪繼續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)件在彈簧力或重力作用下，以一定運(yùn)動(dòng)規(guī)律回到起始位置，這個(gè)過(guò)程稱為回程，稱為回程運(yùn)動(dòng)角。 近休止角：凸輪繼續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)，以O(shè)點(diǎn)為中心的圓弧DA與尖頂相作用，從動(dòng)件在最近位置停留不動(dòng)，稱為近休止角。 4、剛性沖擊：從動(dòng)件推程作等速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)開(kāi)始和終止時(shí)，速度和加速度產(chǎn)生巨大突變，由此產(chǎn)生的巨大慣性力導(dǎo)致的強(qiáng)烈沖擊稱為剛性沖擊。 柔性沖擊：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始和終止時(shí)，加速度的變化量和產(chǎn)生的沖擊都是有限的，這種有限沖擊稱為柔性沖擊。 5、①等速運(yùn)動(dòng)：位移圖為斜直線，速度線圖為水平直線，因從動(dòng)件速度突變，適合強(qiáng)大沖擊力，剛性沖擊，不宜單獨(dú)使用。 ②簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)：點(diǎn)在圓周上運(yùn)動(dòng)時(shí)，它在這個(gè)圓的直徑上的投影所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)稱為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生危害，適用于中低速凸輪。③正弦加速度：其位移為擺動(dòng)在軸線上的投影，加工精度較高。 6、壓力角：接觸輪廓法線與從動(dòng)件速度方向所夾的銳角 壓力角計(jì)算公式： 基圓半徑減小會(huì)引起壓力角增大。 e為從動(dòng)件導(dǎo)路偏離凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離，稱為偏距。 7、圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓 作業(yè)：3-1，2，4 第四章 齒輪機(jī)構(gòu) 0、齒輪的分類 1、齒輪機(jī)構(gòu)主要優(yōu)點(diǎn)：使用的圓周速度和功率范圍廣；效率較高；傳動(dòng)比穩(wěn)定；壽命長(zhǎng)；工作可靠性高；可實(shí)現(xiàn)平行軸、任意角相交軸和任意角交錯(cuò)軸之間的傳動(dòng)。 缺點(diǎn)：要求較高的制造和安裝精度，成本較高；不適宜于遠(yuǎn)距離兩軸之間的傳動(dòng)。 2、齒廓實(shí)現(xiàn)定角速比傳動(dòng)的條件 齒輪傳動(dòng)的基本要求：瞬時(shí)角速度之比必須保持不變 欲使兩齒輪保持定角速度比，不論齒廓在任何位置接觸，過(guò)接觸點(diǎn)所作的齒廓公線都必須與連心線交于一定點(diǎn)。 3、漸開(kāi)線的特性 當(dāng)一直線在一圓周上作純滾動(dòng)時(shí)，此直線上任意一點(diǎn)的軌跡稱為該圓的漸開(kāi)線，這個(gè)圓稱為漸開(kāi)線的基圓，該直線稱為發(fā)生線。 * 弧長(zhǎng)等于發(fā)生線；基圓切線是法線；曲線形狀隨基圓；基圓內(nèi)無(wú)漸開(kāi)線 4、漸開(kāi)線齒廓滿足定角速比要求 5、齒輪各部分名稱及漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本尺寸 齒槽寬e；齒厚s；齒距p；齒寬b；齒頂高；齒跟高；模數(shù)m；壓力角；頂隙c 常用公式： ；；；；； ； 分度圓上 ； 基圓直徑： 6、正確嚙合條件 ； ； 漸開(kāi)線齒輪的正確嚙合條件是兩輪的模數(shù)和壓力角必須分別相等。 7、一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪分度圓相切時(shí)的中心距稱為標(biāo)準(zhǔn)中心距，以a表示 即： 頂隙c 8、重合度 齒輪連續(xù)傳動(dòng)的條件： > 1 值愈大，齒輪平均受力愈小，傳動(dòng)愈平穩(wěn)。 9、切齒方法 ⑴成形法：成形法是用漸開(kāi)線齒形的成形刀具直接切出齒形。 ⑵范成法：范成法是利用一對(duì)齒輪互相齒合時(shí)，其共軛齒廓互為包絡(luò)線的原理切齒的。如果把其中一個(gè)齒輪（或齒條）做成刀具，就可以切出與它共軛的漸開(kāi)線齒廓。 10、根切定義：若刀具齒頂線超過(guò)齒合線的極限點(diǎn)，則由基圓之內(nèi)無(wú)漸開(kāi)線的性質(zhì)可知，超過(guò)的刀刃不僅不能范成漸開(kāi)線齒廓，而且會(huì)將根部已加工出的漸開(kāi)線切去一部分，這種現(xiàn)象稱為根切。 根切使齒根消弱，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)減小重合度，應(yīng)當(dāng)避免。 11、標(biāo)準(zhǔn)齒輪最少齒數(shù) 12、變位齒輪優(yōu)缺點(diǎn)： ①可采用的小齒輪，仍不根切，使結(jié)構(gòu)更緊湊；②改善小齒輪的磨損情況； ③相對(duì)提高承載能力，使大小齒輪強(qiáng)度趨于接近。④沒(méi)有互換性，必須成對(duì)使用，e略有減小。 13、斜齒輪基本尺寸的計(jì)算。 14、斜齒輪、圓錐齒輪的正確嚙合條件。作業(yè)：4-1，2，4，5 第五章 輪系 1、輪系的定義 一系列齒輪相互嚙合組成的傳動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)稱為輪系。 2、輪系的分類 （1）定軸輪系。輪系中各個(gè)齒輪的回轉(zhuǎn)軸線的位置是固定的。 （2）周轉(zhuǎn)輪系。輪系中至少有一個(gè)齒輪的回轉(zhuǎn)軸線的位置是不固定的，繞著其它構(gòu)件旋轉(zhuǎn)。周轉(zhuǎn)輪系中的主要構(gòu)件有： （a）行星輪。在周轉(zhuǎn)輪系中，軸線位置變動(dòng)的齒輪，即既作自傳又作公轉(zhuǎn)的齒輪，稱為行星輪； （b）行星架。支撐行星架既作自傳又作公轉(zhuǎn)的構(gòu)件。又稱為轉(zhuǎn)臂。 （c）中心輪。軸線位置固定的齒輪稱為中心輪或太陽(yáng)輪。 其中，行星架與中心輪的幾何軸線必須重合。 根據(jù)輪系的自由度可將周轉(zhuǎn)輪系分為：差動(dòng)輪系，機(jī)構(gòu)自由度為2；行星輪系，機(jī)構(gòu)自由度為1 。 3、定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算 （1）定軸輪系方向判斷 當(dāng)首末兩輪的軸線相平行時(shí)，兩輪轉(zhuǎn)向的異同可用傳動(dòng)比的正負(fù)表示。兩輪轉(zhuǎn)向相同時(shí)，傳動(dòng)比為“+”；兩輪轉(zhuǎn)向相反時(shí)，傳動(dòng)比為“-”。 如果首末輪轉(zhuǎn)向不同，則只能計(jì)算傳動(dòng)比的大小，首末兩輪的轉(zhuǎn)向用箭頭表示。畫箭頭時(shí)有以下原則： （a）外嚙合齒輪：兩箭頭相對(duì)或相背。（b）內(nèi)嚙合齒輪，兩箭頭同向。 （c）圓錐齒輪：兩箭頭同時(shí)指向節(jié)點(diǎn)或同時(shí)背離節(jié)點(diǎn)。 （d）蝸桿傳動(dòng)：左手或右手定則——右旋蝸桿左手握，左旋蝸桿右手握，四指（蝸桿），拇指（蝸輪）。 （e）同軸齒輪：兩箭頭同向。 （2）、傳動(dòng)比 對(duì)于所有齒輪軸線都平行的定軸輪系，也可以按照輪系中外嚙合齒輪的對(duì)數(shù)（m）來(lái)確定傳動(dòng)比為“+”或?yàn)椤?”。 4、周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比的計(jì)算 周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比的計(jì)算基本原則是給整個(gè)機(jī)構(gòu)加上“”，將其轉(zhuǎn)化為定軸輪系，按照定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算方法計(jì)算。 注：起始主動(dòng)輪G和最末從動(dòng)輪K轉(zhuǎn)向相同時(shí)，i為正，相反時(shí)為負(fù)。轉(zhuǎn)化輪系中G和K的轉(zhuǎn)向，用畫箭頭的方法判定。 5、復(fù)合輪系傳動(dòng)比的計(jì)算 分解復(fù)合輪系的關(guān)鍵在于正確找出各個(gè)基本的周轉(zhuǎn)輪系。找周轉(zhuǎn)輪系的一般步驟如下： （1） 找行星輪，即找軸線位置不確定的齒輪。 （2） 確定行星架，即支撐行星輪運(yùn)轉(zhuǎn)的構(gòu)件。 （3） 找中心輪，即直接與行星輪相嚙合的定軸輪系。 將周轉(zhuǎn)輪系分出來(lái)后，剩下的就是定軸輪系了。 重點(diǎn)內(nèi)容：定軸輪系/周轉(zhuǎn)輪系/簡(jiǎn)單的復(fù)合輪系的傳動(dòng)比的計(jì)算（包括傳動(dòng)比的數(shù)值計(jì)算及輪子的轉(zhuǎn)向）。 作業(yè)：5-2，4，8，9，10 第九章 機(jī)械零件設(shè)計(jì)概論 1、機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求 ①滿足預(yù)期功能②性能好 效率高 成本低③操作方便 維修簡(jiǎn)單 造型美觀④在預(yù)定使用期限內(nèi)安全可靠 2、⑴失效：機(jī)械零件由于某種原因不能正常工作時(shí)，稱為失效。 ⑵工作能力：在不發(fā)生失效的條件下，零件所能安全工作的限度，稱為工作能力。 當(dāng)對(duì)荷載而言時(shí)又稱承載能力。 3、⑴零件的失效原因：斷裂或塑性變形；過(guò)大的彈性形變；工作表面的過(guò)度磨損或損傷；發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng)；連接的松弛；摩擦傳動(dòng)的打滑. ⑵零件的失效形式：強(qiáng)度，剛度，耐磨性，穩(wěn)定性和溫度的影響 4、材料強(qiáng)度： 材料在受力時(shí)抵抗塑性變形和斷裂的能力，稱為材料強(qiáng)度。 材料的剛度：材料受力時(shí)抵抗彈性變形的能力。 5、靜應(yīng)力下的許用應(yīng)力：①斷裂：取材料的屈服極限作為極限應(yīng)力，故許用應(yīng)力為 ②塑性變形:取強(qiáng)度極限作為極限應(yīng)力，故許用應(yīng)力為 6、變應(yīng)力的分類：具有周期性的變應(yīng)力稱為循環(huán)變應(yīng)力（一般情況下均為非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力）。下面是兩種特殊的循環(huán)變應(yīng)力： ①當(dāng)時(shí)，循環(huán)特性，稱為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力 ②當(dāng)時(shí)，循環(huán)特性r=0，稱為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力 7、變應(yīng)力下的許用應(yīng)力 （失效形式為疲勞斷裂） ⑴疲勞曲線 ①表示應(yīng)力與循環(huán)次數(shù)N之間的關(guān)系曲線稱為疲勞曲線。 ②稱為應(yīng)力循環(huán)基數(shù)，對(duì)應(yīng)于的應(yīng)力稱為材料的疲勞極限，用表示材料在對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力下的彎曲疲勞極限③循環(huán)次數(shù)N的彎曲疲勞極限 式中：——壽命系數(shù)，當(dāng)N時(shí)，=1 ⑵影響機(jī)械零件疲勞強(qiáng)度的主要因素 ①應(yīng)力集中的影響②絕對(duì)尺寸的影響③表面狀態(tài)的影響 ⑶許用應(yīng)力 在變應(yīng)力下確定許用應(yīng)力，應(yīng)取材料的疲勞極限作為極限應(yīng)力。 當(dāng)應(yīng)力是對(duì)稱循環(huán)變化時(shí)，許用應(yīng)力為： 當(dāng)應(yīng)力是脈沖循環(huán)變化時(shí)，許用應(yīng)力為： 式中：S——安全系數(shù)； ——材料脈動(dòng)循環(huán)疲勞極限以上所述為“無(wú)限壽命”下零件的許用應(yīng)力。 8、安全系數(shù)（了解） 安全系數(shù)取得過(guò)大，結(jié)構(gòu)笨重；過(guò)小，可能不夠安全。 9、接觸應(yīng)力：若兩個(gè)零件在受載前是點(diǎn)接觸或線接觸，受載后，由于變形其接觸面處為一個(gè)面積，通常此面積甚小而表面產(chǎn)生的局部應(yīng)力卻很大，這種應(yīng)力稱為接觸應(yīng)力。這時(shí)零件的強(qiáng)度稱為接觸強(qiáng)度。 10、疲勞點(diǎn)蝕:在載荷重復(fù)作用下，首先產(chǎn)生初始疲勞裂紋，然后裂紋逐漸擴(kuò)展，終于使表面金屬呈小片剝落下來(lái)而在零件表面形成一些小坑，這種現(xiàn)象稱為疲勞點(diǎn)蝕。 11、表9-1，常用材料的牌號(hào)和名稱。 第10章 連接 10-1螺紋參數(shù) ● 螺紋的分類 1.按照平面圖形的形狀分為: 三角形螺紋 梯形螺紋 鋸齒形螺紋2.按照螺旋線的旋向分為: 左旋螺紋 右旋螺紋3.按照螺旋線的數(shù)目分為: 單線螺紋 等距排列的多線螺紋 4.按照母體形狀分為: 圓柱螺紋 圓錐螺紋 ● 螺紋旋向的判定: 將軸線垂直放置.看其螺旋線,左邊高即為左旋,右邊高則為右旋. ● 為了制造方便 螺紋的線數(shù)一般不超過(guò)4. ● 大徑又成為: 公稱直徑 ● 在計(jì)算螺紋強(qiáng)度的時(shí)候用: 小徑 ● 螺距P定義: 相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離. ● 導(dǎo)程S定義: 同一條螺旋線上的相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離. S = nP. (n為螺旋線數(shù)) ● 螺紋升角定義: 在中徑d圓柱上,螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面的夾角. 計(jì)算公式: tanΨ=nP/πd. 10-2螺旋副的受力分析.效率和自鎖 ● 自鎖的定義: 把水平推動(dòng)力F撤掉以后,零件能保持在原來(lái)的地方不動(dòng). ● 螺紋自鎖的條件: Ψ≤ρ(對(duì)于矩形螺紋ρ為摩擦角,對(duì)于非矩形螺紋ρ為當(dāng)量摩擦角ρ′) ● 螺紋副效率最高的螺紋升角為: Ψ=45–ρ′/2 ● 由于過(guò)大的螺紋升角制造困難,且效率增高也不顯著,所以一般Ψ角不大于25. 10-3機(jī)械制造常用螺紋 ● 普通螺紋: 牙型角60大徑d為公稱直徑 ● 細(xì)牙螺紋的特點(diǎn): 優(yōu)點(diǎn): 升角小,小徑大,自鎖性能好,強(qiáng)度高;缺點(diǎn): 不耐磨,易滑扣. ● 螺紋標(biāo)記示例: M24(粗牙普通螺紋,直徑24,螺距3) M241.5(細(xì)牙普通螺紋,直徑24,螺距1.5) 詳細(xì)數(shù)據(jù)見(jiàn)教材P137表10-1 10-4螺紋連接的基本類型及螺紋緊固件 ● 螺紋連接的基本類型有: 螺栓連接 螺釘連接 雙頭螺柱連接 緊定螺釘連接 ● 螺紋緊固件有: 螺栓 雙頭螺柱 螺母 墊圈 ● 墊圈的作用是: 增加被連接件的支承面積以減小接觸處的擠壓應(yīng)力和避免擰緊螺母時(shí)擦傷被連接件的表面. 10-5螺紋連接的預(yù)緊和防松 ● 螺紋連接預(yù)緊的目的是: 影響螺紋連接的可靠性﹑強(qiáng)度和密封性均有很大的影響. ● 螺紋連接為什么要防松: 因?yàn)槁菁y副在沖擊﹑震動(dòng)和變載的作用下,預(yù)緊力可能在某一瞬間消失,連接有可能脫松.高溫的螺紋連接,由于溫度變形差異等原因,也可能脫松,因此必須考慮防松. ● 常用的防松方法: 1.利用附加摩擦力防松 2.采用專門的防松元件防松 3.其它防松方法:沖點(diǎn)法防松和粘合法防松. 10-6螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算 ● 螺栓的主要失效形式有: 1.螺栓桿拉斷; 2.螺紋的壓潰和剪斷; 3.經(jīng)常裝拆時(shí)會(huì)因磨損而發(fā)生滑扣現(xiàn)象. ● 螺栓連接的計(jì)算主要是確定: 螺紋小徑. ● 松螺栓連接的強(qiáng)度條件: ● 緊螺栓連接：螺栓螺紋部分的強(qiáng)度條件： 受橫向載荷的螺栓強(qiáng)度 其所需的預(yù)緊力 Fo——預(yù)緊力.C——可靠性系數(shù),通常取C=1.1-1.3. m——接合面數(shù)目.f——接合面摩擦系數(shù). ● 受橫向載荷的鉸制孔螺栓連接由于預(yù)緊力很小,一般不予考慮.其受力主要是剪切和擠壓應(yīng)力,故可按剪切和擠壓進(jìn)行強(qiáng)度核算. 強(qiáng)度條件如下： 壓力容器上螺栓承受的總載荷： (P單位兆帕,D單位毫米) ● 螺栓的拉伸總載荷： ● 為保證容器接合面密封可靠,允許的螺栓最大間距l(xiāng)=πDo/z， l≤7d (當(dāng)p≤1.6MPa時(shí)) l≤4.5d (當(dāng)p=1.6-10MPa時(shí)) l≤(4-3)d (當(dāng)p=10-30MPa時(shí)) 10-7螺栓的材料和許用應(yīng)力 ● 螺栓﹑螺釘﹑螺柱的力學(xué)性能等級(jí)及及許用應(yīng)力P147表10-5表10-6 ● 螺紋連接的安全系數(shù)S P148表10-7 ● 確定螺栓連接及其分布步驟: 1.確定螺栓工作載荷. 2.確定螺栓總拉伸載荷. 3.確定螺栓公稱直徑. 4.確定螺栓分布.見(jiàn)P148例10-4 10-8提高螺栓連接強(qiáng)度的措施 ● 提高螺栓連接強(qiáng)度的措施有: 1.降低螺栓總拉伸載荷Fa的變化范圍. 2.改善螺紋牙間的載荷分布. 3.減小應(yīng)力集中. 4.避免或減小附加應(yīng)力. 10-9螺旋傳動(dòng) ● 螺旋傳動(dòng)的用途: 用來(lái)把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng). ● 螺旋傳動(dòng)的分類: 1.傳力螺旋 2.傳導(dǎo)螺旋 3.調(diào)整螺旋 ● 螺旋傳動(dòng)的主要失效形式: 磨損. ● 連接用螺紋和傳動(dòng)用螺紋的差別 10-11鍵連接和花鍵連接 ● 鍵的作用: 用來(lái)實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩.有些類型的鍵還可以實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向移動(dòng). ● 普通平鍵和楔鍵的工作面有何不同:平鍵的兩側(cè)面是工作面.楔鍵的上下面是工作面. 10-12銷連接 ● 銷的主要用途是: 固定零件之間的相互位置,并可傳遞不大的載荷.作業(yè)：10-2，5，8，10 第十一章 齒輪傳動(dòng) 1、 齒輪傳動(dòng)是傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 ⑴ 閉式傳動(dòng)：可以保持良好的潤(rùn)滑和工作條件 ⑵開(kāi)始傳動(dòng)：不能保持良好的潤(rùn)滑和工作條件，只適宜用于低速轉(zhuǎn)動(dòng) 2、 齒輪的失效形式 ⑴ 齒輪折斷（由齒根彎曲應(yīng)力引起） ①過(guò)載折斷：短暫意外的嚴(yán)重過(guò)載 ②疲勞折斷：多次重復(fù)、齒根先產(chǎn)生疲勞裂紋 ⑵ 齒面點(diǎn)蝕 ：首先出現(xiàn)在齒根表面靠近節(jié)線處?？裹c(diǎn)蝕能力與齒面硬度有關(guān)，齒面硬度越高，抗點(diǎn)蝕能力越強(qiáng)。 ⑶齒面膠合：發(fā)生在齒頂 齒根等相對(duì)速度較大處。溝紋：較軟齒面，沿滑動(dòng)方向。 齒面硬度越高、粗糙度值越低、抗膠合能力越強(qiáng)。 ⑷ 齒面磨損 ：通常由磨粒磨損和跑合磨損兩種⑸齒面塑性變形 （過(guò)載嚴(yán)重，啟動(dòng)頻繁） 3、 熱處理 ⑴ 表面淬火：淬火后可不磨損，齒面接觸強(qiáng)度高，耐磨性好，能承受一定的沖擊載荷。 有高頻淬火和火焰淬火等。 ⑵ 滲碳淬火：淬火后要磨齒，齒面接觸強(qiáng)度高耐磨性好，常用于沖擊載荷的傳動(dòng)。 ⑶ 調(diào)質(zhì) ：硬度不高，精切齒形，易于跑合。 ⑷ 正火：消除內(nèi)應(yīng)力，細(xì)化晶粒，改善力學(xué)性能和切削性能。 ⑸ 滲氮：適用于難以磨齒的場(chǎng)合，如內(nèi)齒輪，不適于受沖擊載荷 產(chǎn)生嚴(yán)重磨損的場(chǎng)合。 4、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 閉式齒輪 開(kāi)式齒輪 軟齒面 硬齒面 設(shè)計(jì)方法 接觸強(qiáng)度 彎曲強(qiáng)度 彎曲強(qiáng)度，并按許用應(yīng)力適當(dāng)降低以彌補(bǔ)磨損對(duì)齒輪的影響 校核方法 彎曲強(qiáng)度 接觸強(qiáng)度 主要失效形式 齒面點(diǎn)蝕 齒根折斷 磨損 注：齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，按主要失效形式進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，確定主要尺寸， 再按其它失效形式進(jìn)行必要的校核 5、兩齒輪齒合時(shí)接觸應(yīng)力、彎曲應(yīng)力的計(jì)算方法 直齒圓柱齒輪 斜齒圓柱齒輪 直齒錐齒輪 接 觸 應(yīng) 力 （外齒合 + ; 內(nèi)齒合 -） 注：彈性系數(shù) 區(qū)域系數(shù) （標(biāo)準(zhǔn)齒輪=2．5） K載荷系數(shù) u= 稱為螺旋角 參數(shù) 齒寬系數(shù)， 一般取0.25~0.3 彎 曲 應(yīng) 力 注：齒形系數(shù) 集中系數(shù) 齒 輪 上 作 用 力 圓周力： 徑向力： 軸向力： 圓周力： 徑向力： 軸向力： 圓周力： 徑向力： 軸向力： 6、直齒圓柱齒輪接觸強(qiáng)度/彎曲強(qiáng)度的計(jì)算。作業(yè)：11-7，9，15，16 第十二章 渦輪傳動(dòng) 1、蝸桿傳動(dòng)由蝸桿和渦輪組成，用于傳遞交錯(cuò)軸之間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，傳動(dòng)中一般蝸桿是主動(dòng)件。 2、蝸桿傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)：能得到很大的傳動(dòng)比，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)和噪聲較小。 3、蝸桿分類：圓柱蝸桿和環(huán)面蝸桿 4、中間平面：通過(guò)蝸桿軸線并垂直渦輪軸線的平面 5、渦輪蝸桿正確齒合的條件：蝸桿軸向模數(shù)和軸向壓力角應(yīng)分別等于渦輪端面模數(shù)和端面壓力角 即： 壓力角標(biāo)準(zhǔn)值為20. 6、蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比：i= 為了避免渦輪輪齒發(fā)生根切，不應(yīng)少于26，但也不應(yīng)大于80. 7、蝸桿分度圓柱上的螺旋線導(dǎo)程角 蝸桿直徑系數(shù)： 8、滑動(dòng)速度 方向：沿蝸桿螺旋線方向 9、中心距a 標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)計(jì)算： 10、蝸桿傳動(dòng)的主要失效形式：膠合，點(diǎn)蝕，磨損 11　判別方法 斜齒圓錐齒輪 直齒圓錐齒輪 渦輪蝸桿機(jī)構(gòu) 徑 向 力 指向各自的軸心 對(duì)兩輪都是垂直指向齒輪軸線 指向各自的軸心 圓 周 力 主動(dòng)輪上與運(yùn)動(dòng)方向相同 從動(dòng)輪上與運(yùn)動(dòng)方向相反 主動(dòng)輪上與運(yùn)動(dòng)方向相反 從動(dòng)輪上與運(yùn)動(dòng)方向相同 判斷蝸桿軸向力（左右手定則），由蝸桿軸向力大小等于渦輪軸向力方向相反，判斷出渦輪軸向力，既而知道渦輪轉(zhuǎn)向;或根據(jù)蝸桿原州里大小等于渦輪軸向力方向相反，可相互判斷方向 軸 向力 根據(jù)主動(dòng)輪的旋向，左 （右）手左（右）手旋， 握住軸線，四指指向主 動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向，大拇指即為主動(dòng)輪軸向力方向 對(duì)兩輪都是由小端指向大端 圖 作業(yè)：12-2，3 第十三章 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) 1、帶傳動(dòng)的類型：平帶、V帶、特殊截面帶、同步帶 2、包角——帶被張緊時(shí)，帶與帶輪接觸弧所對(duì)的中心角稱為包角， rad 或 57.3 “+”號(hào)用于大輪包角，“-”號(hào)用于小輪包角 中心距——當(dāng)帶的張緊力為規(guī)定值時(shí)，兩帶輪軸線間的距離a稱為中心距。 3、帶傳動(dòng)受力分析 繞進(jìn)主動(dòng)輪的一邊，拉力由增加到，稱為緊邊，為緊邊拉力；另一邊帶的拉力由減為，稱為松邊，稱為松邊拉力。 緊邊拉力增加量-等于松邊拉力減少量- 即 兩邊拉力之差稱為帶傳動(dòng)的有效力，也就是帶所傳遞的圓周力F 即 F = - 圓周力F（N）、帶速v()和傳遞功率P（kW）的關(guān)系： 4、打滑——若帶所需傳遞的圓周力超過(guò)帶與輪面間的極限摩擦力總和時(shí)，帶與帶輪將發(fā)顯著的相對(duì)滑動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為打滑。 5、帶的應(yīng)力分析 緊邊拉應(yīng)力 MPa 松邊拉應(yīng)力 MPa 離心拉應(yīng)力 MPa 彎曲應(yīng)力 MPa 最大應(yīng)力 應(yīng)力循環(huán)總次數(shù)： N = 3 600kT k為帶輪數(shù)，一般k = 2 6、彈性滑動(dòng) 彈性滑動(dòng)是由緊、松邊拉力差引起的，不可避免； 打滑是指由過(guò)載引起的全面滑動(dòng)，應(yīng)當(dāng)避免。 主動(dòng)輪 ； 從動(dòng)輪 傳動(dòng)中由于帶的滑動(dòng)引起的從動(dòng)輪圓周速度的降低率稱為滑動(dòng)率，即 7、傳動(dòng)比 或從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速 8、V帶傳動(dòng)的計(jì)算（作業(yè)：13-5） 9、V帶輪的結(jié)構(gòu)作業(yè)：13-5 第十四章 軸 1、軸的功用和類型 ⑴按承受載荷不同分 轉(zhuǎn)軸：既傳遞轉(zhuǎn)矩又承受彎矩； 傳動(dòng)軸：只傳遞轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩或彎矩很?。? 心軸：只承受彎矩而不傳遞轉(zhuǎn)矩。 ⑵按軸線的形狀分 直軸；曲軸；撓性鋼絲軸 2、軸的強(qiáng)度計(jì)算 （1）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算；（2）按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算。（作業(yè)：14-6）作業(yè)：14-1，6 第十五章 滑動(dòng)軸承 1、軸承的功用：支承軸及軸上的零件，并保持軸的旋轉(zhuǎn)精度；減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦和磨損。 軸承分為滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承。 2、摩擦狀態(tài) 干摩擦;邊界摩擦；液體摩擦 3、滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)型式 向心滑動(dòng)軸承——又稱徑向滑動(dòng)軸承，主要承受徑向載荷。 推力滑動(dòng)軸承——承受軸向載荷。 第十六章 滾動(dòng)軸承 1、接觸角——滾動(dòng)體與外圈接觸的法線與垂直軸承軸心的平面之間的夾角稱為公稱接觸角，簡(jiǎn)稱接觸角。 接觸角越大，軸承承受軸向載荷的能力也越大。 2、軸承種類 *⑴按載荷大小和方向分 ①向心軸承：徑向接觸軸承（ ）向心角接觸軸承（ ） ②推力軸承：推力角接觸軸承（ 45）軸向接觸軸承（ =90） ⑵按滾動(dòng)體形狀 ①球軸承②滾子軸承：圓柱滾子；圓錐滾子;球面滾子；滾針⑶按滾動(dòng)體列數(shù)：半列；雙列；多列 3、 承載能力 轉(zhuǎn)速 經(jīng)濟(jì)性 球軸承 低 高 價(jià)格低 滾子軸承 高 低 價(jià)格高 4、滾動(dòng)軸承的代號(hào) 表16-4 ；表16-5 ；表16-6 ；表16-7例16-1 P276 5、常用滾動(dòng)軸承的類型和性能特點(diǎn) 名稱 類型代號(hào) 極限轉(zhuǎn)速 允許角位移 性能特點(diǎn)與應(yīng)用 調(diào)心球軸承 1 中 2～ 3 能自動(dòng)調(diào)心，適用于多支點(diǎn)和彎曲剛度不足的軸 圓錐滾子軸承 3 中 2’ 能同時(shí)承受較大的徑向載荷和軸向載荷，剛性較大的軸 推力球軸承 5 低 不允許 只能承受載荷作用線與軸線重合的軸向載荷，轉(zhuǎn)速不高 深溝球軸承 6 高 8’～16’ 主要承受徑向載荷，也可同時(shí)承受一定量的軸向載荷 角接觸軸承 7 高 2’～10’ 能同時(shí)承受徑向、軸向載荷 圓柱滾子軸承 N 高 2’～4’ 能承受較大的徑向載荷，不能承受軸向載荷 6、滾動(dòng)軸承的失效形式：疲勞破壞；永久變形 7、軸承壽命——軸承的一個(gè)套圈或滾動(dòng)體的材料出現(xiàn)第一個(gè)疲勞擴(kuò)展跡象前，一個(gè)套圈相對(duì)于另一個(gè)套圈的總轉(zhuǎn)數(shù)，或在磨一轉(zhuǎn)速下的工作小時(shí)數(shù)，稱為軸承的壽命。 8、可靠度——一組相同軸承能達(dá)到或超過(guò)規(guī)定壽命的百分率，稱為軸承壽命的可靠度，用R表示。 9、基本額定壽命——90﹪的軸承在發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕前能達(dá)到或超過(guò)的壽命，用L表示。對(duì)單個(gè)軸承，能達(dá)到或超過(guò)此壽命的概率為90﹪ 10、 * h或 N C——基本額定動(dòng)載荷：對(duì)向心軸承為徑向基本額定動(dòng)載荷，記作； 對(duì)推力軸承為軸向基本額定動(dòng)載荷，記作 ——壽命指數(shù)，對(duì)球軸承=3，對(duì)滾子軸承= ——溫度系數(shù)；——載荷系數(shù) 11、當(dāng)量動(dòng)載荷 含義：當(dāng)量動(dòng)載荷是一種考慮徑向載荷與軸向載荷雙重影響經(jīng)換算后的假想載荷，其效果與某一個(gè)基本額定動(dòng)載荷相當(dāng)。 12、* 相對(duì)安裝 外圈窄邊相對(duì)為正裝；外圈寬邊相對(duì)為反裝。 向心推力軸承所受軸向力Fa的計(jì)算方法也可以歸納為： 就一個(gè)支點(diǎn)的軸承而言，對(duì)比其本身內(nèi)部軸向力與外加軸向力（另一支點(diǎn)的內(nèi)部軸向力與外加軸向力之合力），其較大者為該軸承的軸向力。 放松端軸承的軸向載荷等于它本身的內(nèi)部軸向力； 壓緊端軸承的軸向載荷等于除本身內(nèi)部軸向力外其余軸向力的代數(shù)和。 13、潤(rùn)滑的主要目的是減少摩擦與減輕磨損； 密封的目的是防止防塵、水分等進(jìn)入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┑牧魇А? 作業(yè)：16-1，4，6 第十七章 聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器 1、聯(lián)軸器和離合器主要用于軸與軸之間的連接，使它們一起回轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)矩。 使用聯(lián)軸器要拆卸才能分離兩軸；離合器可以在機(jī)器工作中方便地使兩軸分離或接合。 2、聯(lián)軸器分剛性和彈性 ⑴剛性——由剛性傳力件組成，分為固定式和可移式 ①固定式剛性聯(lián)軸器不能補(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移； ②可移式剛性聯(lián)軸器能補(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移 ⑵彈性——包含彈性元件，能補(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移，并能吸收振動(dòng)和緩和沖擊的能力。 3、常用離合器的類型：牙嵌式離合器、摩擦式離合器、電磁離合器和自動(dòng)離合器。