802机械设计重要知识点汇编.docx
- 文档编号:28243374
- 上传时间:2023-07-09
- 格式:DOCX
- 页数:103
- 大小:1.92MB
802机械设计重要知识点汇编.docx
《802机械设计重要知识点汇编.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《802机械设计重要知识点汇编.docx(103页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
802机械设计重要知识点汇编
广东海洋大学2017年攻读硕士学位研究生入学考试试题
重要知识点汇编
(802机械设计)
绪论
授课章节
绪论
对应教学大纲章节
绪论
学时
1
对应教材内容
引言
教学对象
08级食品(本)
教学目的与要求
1.了解本课程的性质、任务、内容和学习方法;
2.使学生树立正确的机械设计思维。
教学内容
1 机械设计的任务、要求和一般程序
2 机械设计课程的性质和任务
3 机械设计课程的内容
4 学习机械设计课程的方法
教学重点
1.掌握机械的基本组成。
2.掌握机器、机械、机构、零件等概念。
3.机器与机构的区别。
教学难点
Ø零设计的过程
教学手段
实例讲解,课程中间讨论
教学过程
序号
教学内容
教学方法
1
引言
一、师生相互介绍认识(教师的自我介绍、学生的自我介绍、联系等)
一、学习本课程的意义
⏹从食品党常机械零件引
✧灌装机对空罐的传送、洗罐机利用磁力吸罐等
⏹从日常生活用具看机械设计
✧自行车:
的链传动、前轮滚动轴承减少摩擦、手锯、手钳的宜人化设计等
二.课程介绍与课时安排:
Ø课堂讲授32课时
Ø其中实例分析4课时
Ø复习与小结
Ø共计(32学时)
三. 本课程的学习方法:
✧以机械设计思维锻炼为主;
✧结合实际,注重实例分析;
✧对零部件的国标规范的认识
四. 本课程的教材及主要参考资料:
1.建议使用教材:
刘向锋主编,《机械设计教程》,清华大学出版社,2008年。
(机械设计基础系列课程教材)
2.建议参考书:
李继庆等.机械设计基础北京:
高等教育出版社,1999
五、考核方式
平时成绩 30%
其中:
出勤 15%
案例分析及课堂表现 15%
期未考试70%
讲解+课堂互动
备注
作业与思考题
1机械设计的一般程序
教学后记
讲义正文
0.1机械设计的任务、要求和一般程序
1、机械设计的任务
机械设计是一门应用技术科学,它是使用图纸、技术文件和计算机软件等相关技术手段描述机械产品的形状、尺寸、性能等参数,以满足功能、制造、使用、维护和销售等要求的一种实践活动。
机械设计的任务是运用最新的科技成果设计新产品和改造老产品,以满足市场的需求和推动社会的进步。
2、机械设计的要求
在设计中应考虑如下因素
A、满足功能要求、性能好
B、工作可靠、安全程高
C、制造、安装工艺好
D、操作简便、维护工作少
E、造形美观、轮廓尺寸小
F、价格低廉、经济效益高。
3、机械设计的一般程序:
市场调查分析阶段→原理方案设计阶段→结构方案设计阶段→
生产准备阶段→开拓占领市场阶段
0.2机械设计课程的性质和任务
课程性质:
介绍机械设计基本知识、基本理论和基本方法的技术基础课。
课程任务:
培养学生的综合设计的认识能力。
具体如下:
A、掌握机械系统中通用零件的设计原理、设计方法和机械设计的一般规律
B、具有懂得标准、规范、手册和查阅相关技术的能力
C、初步建立正确的设计思路方式和工作方法
D、对机械设计的新发展有所了解。
0.3机械设计课程的内容
本课程主要介绍通用机械零部件的常用设计理论和设计方法
零部件分为两大类:
一类是在各种机器中经常都能用到的机械零部件,如螺钉、齿轮、滚动轴承等,叫通用零部件;另一类则是在特定类型的机器中才会用到的零部件,如曲轴、螺旋桨等,叫专用零部件
0.4学习机械设计课程的方法
A、在学习知识的同时,注重能力的培养
B、在重视逻辑思维的同时,加强形象思维能力的培养
C、注意综合运用相关的知识
D、将知识用于实际。
第一章机械零件设计概论
学时分配:
1学时
教学目的与要求:
1.了解机械零部件设计应满足的要求。
2.理解零件工作能力设计的基本方法。
3.掌握机械零件的强度设计方法。
4.掌握机械零部件的材料选择原则。
5.了解机械零部件的标准化。
教学重点与难点:
1.机械零件的疲劳强度设计方法。
2.机械零件的接触疲劳强度。
3.失效的种类。
教学手段与方式:
课堂讲授
教学内容:
1机械零部件设计应满足的要求
1.1 工作能力要求
1.2工艺性要求
1.3经济性要求
2工作能力设计的基本方法
3机械零件的强度设计
3.1机械零件的静强度设计
3.2机械零件的疲劳强度设计
3.3机械零件的接触疲劳强度
4机械零部件的材料选择
4.1 机械零件的常用材料
4.2 机械零件材料的选择原则
5.机械零部件的标准化
作业布置
正文
机械原理:
常用机构动力学基本知识
机械设计基础(连杆、凸轮、齿轮、轮系、间歇运动机构)
机械设计:
常用联接,传动,轴系零部件等
一、机械设计的基本要求
1、对机械设计的要求
a)对机器使用功能方面的要求
b)对机器经济性的要求
2、对机械零件设计的基本要求
1)工作能力要求
A、强度要求零部件在规定的负荷作用下,在规定的工作时间内应不发生损坏。
应针对零件寿命周期中最危险的时刻最危险的位置进行强计算,保证零件在最危险情况下的安全性。
B、刚度条件零件受力后发生的变形会影响零件之间的相对位置,影响零件的受力,影响设备的工作性能。
改善表面粗糙度、增大接触点的曲率半径等方法都可以有效在减少表面变形。
C、寿命要求设计应使零件在给定时间内具有足够的工作能力。
2)工艺性要求
二、机械零件的失效形式
失效——零件由于某种原因不能正常工作
零件失效的原因有:
1)断裂或塑性变形;(强度)
2)过大的弹性变形;(刚度)
3)工作表面的过度磨损或损伤;(耐磨性)
4)发生强烈的振动;(稳定性)
5)联接的松弛;
6)摩擦传动的打滑。
例如轴的失效原因有:
1)疲劳断裂:
承载能力取决于疲劳强度;
2)过大的弹性变形:
承载能力取决于轴的刚度
三、强度设计
1应力的种类
应力可分为静应力和变应力。
图:
应力的种类
2静应力下的许用应力
对于塑性材料,可按不发生塑性变形的条件进行计算。
这时应取材料的屈服极限s作为极限应力,其许用应力为
对于用脆性材料制成的零件,应取强度极限B作为极限应力,其许用应力为:
四、机械制造常用材料及其选择
机械制造中最常用的材料是钢和铸铁,其次是有色金属合金。
非金属材料如塑料、橡胶等,在机械制造中也具有独特的使用价值。
4.1金属材料
1.铸铁用于大型零件和形状复杂的零件
2.钢
(1)碳素结构钢用于承载能力要求高的零件
(2)合金结构钢(3)铸钢
3.铜合金
4.2非金属材料
1.高分了材料:
橡胶、塑料
2.陶瓷材料:
是各种无机非金属固体材料总称
3.复合材料:
通过添加一种或多种增强材料(粒子态(有金属粒子和陶瓷粒子两种)和纤维态两种)而构成。
机械零部件材料选择原则:
使用功能要求——在给定的工作时间内能够保持工作能力
加工工艺要求——考虑毛坯制备工艺和切削轼工工艺的需求。
经济性要求——不光要考虑材料本身成本,还有加工成本、连接结构成本、利用度等。
五标准化
标准化本身包括三个方面的含义:
①产品品种规格的系列化——将同一类产品的主要参数、型式、尺寸、基本结构等依次分档,制成系列化产品,以较少的品种规格满足用户的广泛需要;②零部件的通用化——将同一类型或不同类型产品中用途结构相似的零部件(如螺栓、轴承座、联轴器和减速器等),经过统一后实现通用互换;③产品质量标准化——产品质量是一切企业的“生命线”,要保证产品质量合格和稳定,就必须做好设计、加工工艺、装配检验,甚至包装储运等环节的标准化。
这样,才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。
经常使用的标准包括:
零部件标准、结构要素标准、材料标准、检验标准、设计方法标准、表达方法标准。
第二章机械系统传动零部件的设计
授课章节
第二章
对应教学大纲章节
第二章
学时
8
对应教材内容
第二章
教学对象
08级食品(本)
教学目的与要求
1.了解带传动的类型与特点。
2.了解带的张紧与维护特点。
3.了解弹性滑动的概念,掌握带传动受力分析、带应力分布规律和V带设计准则。
4.掌握带传动设计。
5.了解同步带传动。
6.了解链传动的类型、特点和应用。
7.了解链传动的失效形式、设计准则和参数选择。
8.了解滚子链及链轮的基本结构。
9.了解链传动的使用与维护。
10.了解齿轮机构的特点,熟悉渐开线性质,理解渐开线齿廓啮合特点。
11.理解基本参数的概念、掌握直齿圆柱齿轮基本尺寸计算,理解齿轮的正确啮合条件、重合度的意义。
12.了解齿轮加工的方法、根切原因及其最少齿数。
13.掌握斜齿轮传动特点及尺寸计算,了解直齿圆锥齿轮的传动。
14.掌握主要失效形式,了解常用齿轮材料及热处理方法,掌握齿轮传动的计算载荷。
15.掌握直齿圆柱齿轮的受力分析和强度计算方法及主要参数的选择方法。
16.掌握斜齿圆柱齿轮的受力分析和强度计算方法及主要参数的选择方法。
17.了解蜗杆传动特点和类型。
18.理解主要参数的概念、掌握蜗杆蜗轮几何尺寸计算。
19.理解蜗杆传动的受力分析、滑动速度,失效形式和计算准则。
20.了解蜗杆传动的材料选择。
21.了解蜗杆传动的效率,热平衡计算方法。
22螺纹的主要参数
教学内容
2.1 传动总论及机械传动方案的设计
2.1.1 传动系统的功用及主要类型
2.1.2 机械传动设计的一般原则
2.1.3 机械传动系统的运动和动力学计算
2.2 V带传动设计
2.2.1 V带传动的主要几何尺寸及相关国家标准
2.2.2 V带传动的工作原理
2.2.3 单根V带传动的额定功率
2.2.4 V带传动设计举例
2.2.5 带传动的张紧装置
2.3 链传动设计
2.3.1 传动链与链轮
2.3.2 链传动的运动特性及其影响
2.3.3 链传动的设计
2.3.4 滚子链传动设计举例
2.3.5 链传动的张紧
2.4 齿轮传动设计
2.4.1 齿轮传动的受力分析
2.4.2 齿轮传动的失效方式及设计准则、常用材料及热处理
2.4.3 齿轮常用材料及热处理
2.4.4 齿轮传动的精度
2.4.5 齿轮传动的疲劳强度设计
2.4.6 齿轮传动的主要参数选择与设计举例
2.5 蜗杆传动设计
2.5.1 蜗杆传动与齿轮传动工作能力设计的主要区别
2.5.2 蜗杆传动的受力分析
2.5.3 蜗杆传动的失效形式及常用材料
2.5.4 蜗杆传动的工作能力设计
2.5.5 蜗杆传动主要参数的选择与设计举例
2.6 螺旋传动设计
2.6.1 螺纹的主要参数
2.6.2 滑动螺旋副的受力、失效分析及常用材料
2.6.3 滑动螺旋传动的工作能力设计
2.6.4 滑动螺旋传动设计计算的一般步骤
教学重点与难点
1.受力分析、失效形式、弹性滑动,带的应力分布图。
2. V带传动的设计方法。
3.滚子链传动的失效形式和设计准则和参数选择。
4.轮齿主要失效形式,载荷系数,材料与热处理。
5.齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度计算。
6.斜齿轮受力分析和强度计算的特点,当量齿轮。
7. 蜗杆传动特点、参数计算、直径系数q。
8.正确啮合条件,蜗轮转向判断。
9.滑动螺旋副的受力、失效分析及常用材料
教学手段
课堂讲授,课程中间讨论
作业与思考题
2-12,2-22,2-45,2-46,2-47
教学后记
2.1传动总论及机械传动方案的设计
2.1.1传动系统的功用及主要类型
传动系统:
工程机械的动力装置和驱动轮之间的传动部件总称为传动系统。
传动系的功用:
将动力装置的动力按需要传给驱动轮和其它操作机构。
传动系统的类型:
机械式、液力机械式、全液压式和电动轮式等四种。
在铲土运输机械中多数为机械式或液力机械式传动系统。
近年来在挖掘机上多采用全液压式传动系统。
摩擦轮传动
直接接触
摩擦式无级变速器
摩擦传动带传动
间接接触带式无级变速器
绳传动
行星齿轮传动
直接接触蜗杆传动
啮合传动螺旋传动
链传动
机械传动间接接触链式无级变速器
同步带传动
凸轮机构
直接接触棘轮机构
槽轮机构
推压传动
间接接触——连杆机构
2.1.2机械传动设计的一般原则
1功率和效率由p31表2-1可知:
传动功率和效率由高到低的顺序是:
齿轮传动、蜗杆传动、链传动、带传动和螺旋传动。
在功率小,满足工作要求的前提下,可选用结构简单、初始费用低的传动,如带传动、链传动、普通精度的齿轮传动等;在大功率、且工作寿命要求长的场合宜选用传动效率高的传动,如齿轮传动或蜗杆传动,蜗杆传动发热大,功率不宜太大。
2外形尺寸与质量要求传动装置的外形尺寸和质量大小与其传动的功率和速度大小相关,也与零部件材料有关。
传动装置的外形大小主要取决于传动形式。
一般说,齿轮传动和蜗杆传动结构紧密
3安全可靠性要求传动设计应遵循在满足要求的前提下尽可能采用简短的传动链、机构尽可能简单的原则。
4经济性要求保证质量、降低成本
2.1.3机械传动系统的运动和动力学计算
传动系统设计中的主要参数包括两大类:
运动参数(转速、圆周速度、传动比等);动力参数(功率、转矩、力、机械效率等)
1转速n和圆周速度v最大转速n和圆周速度v受载荷、温度、离心力、振动的稳定性等影响。
2传动比i传动比—原动机转速ni与工作机转速nj(输出转速)之比
i=
i<1时为减速;i>1时为增速
多级传动时,i=i1i2i3……in
3工作功率P0、转矩T和力F
工作功率是工作机拖动负载(阻力或阻力矩)在单位时间内所做的功
4机械效率η——机械装置输出功率与输入功率的比值
η=
×100%
多级传动中,η=η1η2……ηn
2.2带传动设计
带传动概述
一、带传动的特点:
1、结构简单、造价低廉。
2、传动平稳,清洁。
3、吸振缓冲、过载保护。
4、传动比不准确、寿命低。
二、带传动的类型:
普通V带传动、窄V带传动、宽V带传动、平带传动、多楔带传动、(摩擦传动)同步带传动(啮合传动)
2.2.1V带传动的主要几何尺寸及相关国家标准
带传动设计的主要任务是选择满足工作要求的带类型(截面尺寸)、大小带轮的基准直径、带的基准长度、带传动中心距、小轮包角、带根数、压轴力等参数。
A、V带的截面尺寸Y、Z、A、B、C、D、E共7种
节面——当V带受弯曲时,长度不变的中性层。
节宽——节面的宽度bp
相对高度——V带高度h与节宽bp之比。
约为0.7
B、带轮基准直径dd1和dd2——V带轮上与所配V带节宽bp相对应的带轮直径dd1和dd2
C、带的基准长度——V带在带轮上张紧后,位于带轮基准直径上的周线长度Ld
2.2.2V带传动的工作原理
2.2.2.1带传动的受力分析
由于带以初拉力F0张紧地套在两个带轮上,在F0的作用下,带与带轮的接触面上产生正压力。
带传动的工作原理
带与轮之间的总静摩擦力之和即为带传动的有效工作拉力Fe
Fe=F1-F2
2F0=F1+F2
带传递的功率P(kW)为P=
2.2.2.2带的弹性滑动和打滑
带是弹性体,在传动过程中,由于受拉力而产生弹性变形,但由于紧边和松边的拉力不同,因而弹性变形也不同。
带的弹性滑动示意图(箭头表示带轮对带的摩擦力方向)
这种由于带的弹性变形而引起的带与带轮间的滑动,称为弹性滑动。
这是带传动正常工作时固有的特性,是不可避免的。
弹性滑动引起的后果是:
从动轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度,产生了速度损失;降低了传动效率,增加带的磨损,缩短带的寿命;使带温升高。
从动轮圆周速度的降低量可用滑动率 来表示,即
若工作载荷超过这个极限值,带将沿整个接触弧滑动,这种现象称为打滑。
打滑是由于过载所引起的带在带轮上的全面滑动,打滑将使带的磨损加剧,从动轮转速急剧降低,甚至使传动失效,这种情况应当避免。
2.2.2.3失效形式和设计准则
带传动的主要失效形式是打滑和带的疲劳破坏。
因此,带传动的设计准则是:
在保证带传动不打滑的前提下,具有一定的疲劳强度和寿命。
2.2.3单根V带传动的额定功率
1.确定设计功率
2.选择带型
3.确定带轮的基准直径dd1和dd2
(1)初选小带轮的基准直径dd1
带轮直径越小,结构越紧凑,但弯曲应力增大,寿命降低,而且带的速度也降低,单根带的基本额定功率减小,所以小带轮的基准直径dd1不宜选得太小。
(2)验算带的速度v
(3)计算从动轮的基准直径dd2
4.确定中心距a和带的基准长度Ld
如果中心距未给出,可根据传动的结构需要按下式给定的范围初定中心距a00.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)
a0取定后,根据带传动的几何关系,按下式计算所需带的基准长度Ld0
2.2.5带传动的张紧装置
由于传动带的材料不是完全的弹性体,因而带在工作一段时间后会发生塑性伸长而松弛,使张紧力降低。
2.3链传动设计
2.3.1链传动的特点
•链传动是在两个或多于两个链轮之间用链作为挠性拉曳元件的一种啮合传动;
•链传动是一种应用较为广泛的机械传动,他的特点介于齿轮传动和皮带传动之间。
它是由链条和主、从动链轮所组成。
•链传动的主要优点是:
没有滑动;工况相同时,传动尺寸比较紧凑;不需要很大的张紧力,作用在轴上的载荷较小;效率较高,可以达到η≈98%;能在温度较高、湿度较大的环境中使用等;需要时轴间距离可以很大。
•链传动的缺点是:
只能用于平行轴间的传动;瞬时速度不均匀,高速运转时不如带传动平稳;不宜在载荷变化很大和急促反向的传动中应用;工作时有噪声;制造费用比带传动高等。
•链传动的应用:
链传动主要用于要求工作可靠,且两轴相距较远,以及其它不宜采用齿轮传动的场合。
广泛用于农业、采矿、冶金、起重、运输、石油、化工、纺织等各种机械的动力传动中。
•目前,最大传递功率达到5000kW,最高速度达到40m/s,最大传动比达到15,最大中心距达到8m。
由于经济及其他原因,链传动的传动功率一般小于100kW,速度小于15m/s,传动比小于8。
2.3.2链的分类
•按照工作性质的不同:
传动链、起重链、曳引链。
•最常用的是传动链。
传动链主要用来传递动力,通常都在中等速度(20m/s)以下工作。
•起重链主要用在起重机械中提升重物,其工作速度不大于0.25m/s。
•曳引链主要用在运输机械中移动重物,其工作速度不大于2m/s-4m/s。
传动链主要分为:
套筒链、套筒滚子链(简称滚子链)、齿形链和成型链。
滚子链结构
•滚子链的链板一般做成8字形,以使它的各个横截面具有接近相等的抗拉强度,同时也减少了链的重量和运动时的惯性力。
•节距P是链的基本特性参数。
滚子链的节距是指链在拉直情况下,相邻滚子外圆中心之间的距离。
•套筒和销轴间的接触面积称为铰链承压面,它的投影面积A为
•当传递大功率时,可以用双排链或多排链。
把一根以上的单列链并列、用长销轴联接起来的链称为多排链。
•多排链的排数一般不超过3-4排,因为排数的增加会导致各排受力不均增加。
当载荷大而要求排数多时,可采用两根或两根以上的双排链或三排链
•链的节数根据实际需要而定,通过链接头链接。
•当一根链的链节数为偶数时采用连接链节;
•当链节数为奇数时,则必须加一个过渡链节。
•过渡链节的链板受有附加弯矩,最好不用,但在重载、冲击、反向等繁重条件下工作时,采用全部由过渡链节构成的链,柔性较好,能减轻冲击和振动。
滚子链的标记为:
2.3.3链和链轮的材料
•链轮材料应能满足强度和耐磨性的要求;
•在低速、轻载、平稳传动中,链轮可采用中碳钢制造;
•中速、中载时,采用中碳钢淬火处理,其硬度>40HRC;
•高速、重载、连续工作的传动,采用低碳钢、低碳合金钢表面渗碳淬火(如用15、20Cr、12CrNi3等钢淬硬至55HRC-60HRC)或中碳钢、中碳合金钢表面淬火(如用45、40Cr、45Mn、35SiMn、35CrMo等钢淬硬到40HRC-50HRC)。
•
载荷平稳、速度较低、齿数较多时,也允许采用的铸铁制造链轮。
•由于小链轮的啮合次数比大链轮多,因此对材料的要求也比大链轮高。
当大链轮用铸铁制造时,小链轮通常都用钢。
2.3.4链传动的设计
2.3.4.1链传动的受力分析
工作拉力
离心拉力
垂度拉力
紧边总拉力
松边总拉力
轴上的载荷
2.3.4.2滚子链传动的失效形式
链传动的失效形式有:
(1)铰链元件由于疲劳强度不足而破坏。
(2)因铰链销轴磨损使链节距过度伸长(在标准试验条件下允许伸长率为3%),从而破坏正确啮合和造成脱链现象;
(3)润滑不当或转速过高时,销轴和套筒的摩擦表面易发生胶合破坏;
(4)经常起动、反转、制动的链传动,由于过载造成冲击破断;
(5)低速重载的链传动,铰链元件发生静强度破坏;
(6)链轮轮齿磨损。
2.4.5链传动的布置、张紧和润滑
链传动的合理布置
•两链轮的回转平面应在同一垂直平面内;
•两链轮中心连线最好是水平的,或与水平面成45度以下的倾斜角,尽量避免垂直传动。
•
属于下列情况时,紧边最好布置在传动的上面:
1)中心距和的水平传动;
2)倾斜角相当大的传动;
3)中心距、传动比和链轮齿数的水平传动。
链传动的张紧方法
•链传动张紧的目的,主要是为了避免由于链条垂度过大产生啮合不良和链条振动现象,同时也为了增加链条的包角。
•张紧力并不决定链的工作能力,而只是决定垂度的大小。
当两轮中心连线倾角大于60º时,一般都要设置张紧装置。
•最常见的张紧方法是移动链轮以增大两轮的中心距。
但如中心距不可调时,也可以采用张紧轮传动。
•张紧轮应装在靠近主动链轮的松边上。
不论是带齿的还是不带齿的张紧轮,其分度圆直径最好与小链轮的分度圆直径相近。
•不带齿的张紧轮可以用夹布胶木制成,宽度应比链约宽5mm。
此外还可用压板或托板张紧。
对于中心距大的链传动,用托板控制垂度更为合理
a—弹簧自动张紧装置b—吊重自动张紧装置c—螺旋调整张紧装置d—压板和托板张紧装置
链传动的润滑:
Ⅰ—人工定期润滑;Ⅱ—滴油润滑;Ⅲ—油浴或飞溅润滑;Ⅳ—压力喷油润滑
2.4齿轮传动设计
齿轮传动:
用于传递任意两轴间的运动和动力。
其圆周速度可达到300m/s,传递功率可达105KW,齿轮直径可从不到1mm到150m以上,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 802 机械设计 重要 知识点 汇编