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浙江大学机械设计甲复习总结

第一章,摩擦,磨损,润滑,密封滑动摩擦:干摩擦:无润滑剂表面直接接触,摩擦因数大边界摩擦:表面吸附薄边界膜,但两表面依然有凸峰接触,小流体摩擦:两表面完全被流体隔开,无接触,最小混合摩擦:上述都有,多数情况为混合摩擦,比边界摩擦小磨损:相互接触物体在相对运动时表面材料不断损耗的过程磨粒磨损(突出物),粘着磨损(油膜破坏,直接接触后高温发生“焊合”,撕裂),接触疲劳磨损(交变应力使金属脱落),腐蚀磨损(化学,电化学反应)正常磨损:使用年限内磨损量不超过允许值过程:磨合(缩短),稳定磨损(延长),剧烈磨损(推迟)润滑:减小摩擦,减轻磨损,减震,防锈(1)润滑油:粘度(性能指标)动力粘度运动粘度:牌号越大,粘度越大相对粘度粘度随温度上升而下降,变化越小,黏温特性越好,压力上升,粘度增大,但压力影响很小油性:在金属表面上的吸附能力越强,油性越好极压性:加入有机极性化合物后,表面生成抗磨,抗高压的化学反应膜的能力闪点:遇火焰能发光闪烁的最低温度凝点:规定条件下不能自由流动的最高温度(2)润滑脂:矿物油加稠化剂重载,低速,不易加油时使用指标:针入度,越小,稠度越大,流动性越小,承载能力大,密封性好,摩擦阻力大滴点:受热开始滴下的温度密封:防止泄露,防止杂质进入动密封(密封面相对运动),静密封应力,疲劳应力r=o,脉动循环应力;r=1,静应力;r=-1,对称循环应力,r为最小应力除以最大应力第5章螺旋传动右旋,左旋,单线螺纹,双线等多线螺纹常用螺纹:三角形螺纹:普通螺纹:牙形角60°,其中螺距最大的为粗牙螺纹,其余为细牙,细牙升角小,强度高,自锁性能好管螺纹:牙形角55°,圆柱形和圆锥形,后者不用填料可保证紧密型,装卸迅速矩形螺纹:牙形角0°,传动效率最高,但精加工困难,易松动锯齿形螺纹:牙根强度高,承受单向载荷梯形螺纹:牙形角30°,传动效率较低,牙根强度高,广泛用于螺旋传动滑动螺旋传动:降速传动比大,获得大轴向力,能自锁,工作平稳无噪声,效率低,磨损快第11章联接螺纹联接:螺栓联接:一端钉头,一端螺纹,通过贯穿被联接件的光孔,拧紧螺母,无螺纹,结构简单,拆装方便。

被联接件不厚且经常拆装螺钉联接:不用螺母,直接把螺纹部分入被联接件之一(较厚,不便加工通孔),但不能经常装拆,螺纹孔会磨损,被联接件报废双头螺柱联接:没有钉头,两端均为螺纹,一端拧入被联接件之一(较厚,不便加工通孔),另一端通过另一联接件光孔,拧螺母。

拆时,只拧螺母,螺纹孔不易损坏。

紧定螺钉联接:拧联接件之一的螺纹孔中,用末端顶紧另一联接件,可传递不大的力和转矩螺母下要有垫圈螺纹联接预紧螺母拧紧,产生压紧力,增强联接的刚性、紧密性和防松能力螺纹联接防松1.附加摩擦力防松:用弹簧垫圈,用于冲击和振动不剧烈的场合2.直接锁住防松:利用止动元件阻止螺纹副的相对转动,如单耳止动垫片,串联金属丝,用于滚动轴承轴向定位锁紧3.破坏螺纹副关系防松:焊住,点冲,使之固接。

单个螺栓联接强度计算P258要求计算螺栓组联接的设计P265要求计算提高螺纹联接强度的途径P2721.改善螺纹牙间的载荷分布。

和螺母结合的螺纹受力是自下而上递减,8至10圈后不再受力(加高螺母高度几乎无用),用受拉螺母,环槽螺母等,使各圈受载均匀2.减小或避免附加应力。

从工艺结构上采取措施3.减轻应力集中。

使螺栓截面变化均匀,增大过渡圆角4.减小螺栓的应力幅。

降低螺栓刚度或增大被联接件刚度。

措施:加大螺栓长度,部分减小螺栓直径,或中空(柔性螺栓)5.改进制造工艺。

提高螺栓疲劳强度螺栓联接的强度校核部分第11章键联接(强度校核,受压,受剪)p274实现周向固定,传递转矩平键:圆头,A型:固定良好,键槽引起应力集中较大方头,B型单圆头,C型,同A型半圆键:定心性好,可适应倾斜面,装配方便,但键槽较深,对轴削弱大,用于轻载和锥形轴端联接楔键和切向键:楔键上下两面也为工作面,有预紧力,可承受单方向轴向力,用于定心角度不高的低速场合切向键用于定心精度不高,低速,重载平键联接计算P276公式要求销联接:固定零件之间的相互位置,传递不大的载荷P280铆接:不可拆联接热铆:冷却后收缩,纵向压紧,横向有间隙,铆钉直径大于12mm冷铆:小于12mm焊接:被焊接材料碳含量越低,其焊接性能越好,焊条材料与被焊材料接近,有残余应力和变形,焊件不能承受严重的冲击和振动过盈联接:包容件和被包容件存在过盈量压入法:过盈量小,擦伤表面温差法:过盈量大优点:结构简单,同轴性好,对轴削弱小,耐冲击,对配合面加工精度要求高用适当方法,可以装拆第6章,齿轮传动圆柱齿轮传动,锥齿轮传动,斜齿轮传动要求:传动准确平稳,承载能力高齿轮基本性质:P128闭式齿轮传动:封闭箱体内,保证良好润滑条件开式齿轮传动:齿面易磨损,用于低速软齿面≤350HBS,硬齿面>350HBS齿轮失效形式1.齿轮折断(弯曲强度):齿轮根部产生疲劳裂痕,或是过载导致突然断裂2.齿面磨粒磨损:杂物进入工作表面导致,主要在开式齿轮3.齿面点蚀:靠近节线的齿根工作表面上出现凹坑(点蚀),由接触应力过大引起,与齿面硬度有关,用粘度大的润滑油可减缓点蚀,开式传动少见点蚀(被磨损掉了)4.齿面胶合:局部过热,发生在高速重载和低速重载,高温融焊而黏着,进而撕裂5.齿面塑性变形:过大应力引起,产生屈服,提高硬度和高粘度润滑油有利于防止直齿圆柱齿轮受力:圆周力(从动轮与力作用点的圆周速度方向相同,主动轮相反),径向力(都指向轴心)弯曲强度计算:危险截面用30°切线法确定软齿面闭式传动主要为点蚀(接触强度计算)取较多齿数和较小模数(原因)硬齿面闭式传动为断齿,开式传动为磨损和断齿(都为弯曲强度计算)取较大模数,增大齿根强度斜齿圆柱齿轮P156当量齿数(当量圆,长轴为直径作圆)中心距力的方向:圆周力:主动轮与运动方向相同,从动轮与运动方向相反径向力:指向各自轴心轴向力:主动轮为右手法则(右旋),左手法则(左旋),(从轴向看,判断左右旋,左边高为左旋右边高为右旋),从动轮和主动轮相反锥齿轮分度圆直径:当量齿数:力的方向:径向力指向各自圆心圆周力(主动轮与运动方向相反,从动轮一致)轴向力:主动轮与从动轮的轴向力与径向力平衡齿轮传动的润滑闭式传动V≤12m/s,浸润滑油V>12m/s,喷润滑油开式传动:人工定期涂抹或填充润滑脂或黏度大的开式齿轮油齿轮直径较小,X<2.5m,做成齿轮轴齿轮直径较大,做成腹板式单件生产,做成焊接式第7章蜗杆传动蜗杆直径系数:q=d1/m传动比:i=n1/n2=z2/z1≠d2/d11为蜗杆转速,头数(螺纹的线数),z小,传动比大,z大,传动效率高,z太大,加工精度不易保持2为蜗轮转速,齿数中心距:a=(d1+d2)/2=12(q+z2)m特点:1.传动比大,因为头数小1到4之间,而齿数大,传动比大,一般i=10至80,功率小时甚至可以10002.传动平稳,噪声小3.可以实现自锁缺点:相对滑动大,摩擦大,发热大,效率低,润滑散热要求高,不适应大功率传动运动方向判断:蜗杆左(右)旋时,用左(右)手,四指与蜗杆转向一致,拇指方向与蜗轮速度方向相反力方向判断:径向力指向各自轴心,大小相等,方向相反圆周力,主动件(一般为蜗杆)与转向相反,从动件一致轴向力与圆周力相平衡失效形式:齿轮的失效形式都会出现,但由于较大的相对滑动,磨损、发热和胶合的现象更易发生材料:蜗杆:钢材,常与轴做成一体,螺旋面硬度越高,光洁度越高,耐磨越好蜗轮:铜镶嵌于外部做齿圈,锡青铜传动效率:闭式蜗杆η=η1η2η31.啮合效率(主要因素) 2.搅油效率,0.94—0.993.轴承效率,滚动轴承0.99—0.995,滑动轴承0.97—0.99η1=tanλ/tan(λ+ρv) (λ≈45°时,效率最大,所以常做成多头)ρv:当量摩擦角热平衡:蜗杆传动效率低,发热大,闭式传动,若温度太高,润滑油黏度下降,会加剧表面磨损,甚至引起齿面胶合。

热平衡计算即摩擦生热要小于或等于箱体表面散热增加散热大方法:1.在箱体外表面加散热片,增加散热面积2.在蜗杆轴上装风扇,进行人工通风,3.在油池内装蛇形水管,用循环水冷却第12章轴分类:心轴:只承受弯矩,不传递扭矩传动轴:只传递转矩,不承受弯矩或弯矩很小转轴:传递转矩,承受弯矩(大多数轴)材料:碳素钢(价廉,对应力集中敏感性低,如45号钢)和合金钢(轻,耐磨,耐高温,不能提高轴刚度)定位:常用轴肩定位,h=(0.07-0.1)d,轴肩圆角半径<零件圆角半径(毂孔倒角)两零件距离近时用套筒定位,较远时用双圆螺母固定(防止螺母松脱,对轴强度不利)轴端零件可用轴端挡圈压紧固定的方法,也可用圆螺母轴向力不大时,弹性挡圈,紧定螺钉,锁紧挡圈也可以轴上零件周向固定:传递转矩的需要固定,键联接、花键联接、过盈配合联接和紧定螺钉轴的定位:滚动轴承,采用基孔制结构设计:将输出轮布置在输入轮两侧:减小最大转矩尽量将转矩传递和输出机构固联,减少通过轴的转矩传递重点:参考P291图,要会设计轴的结构,进行改错轴的按扭矩和当量弯矩计算P292-266要求计算临界转速:发生共振时轴的转速,和本身结构有关传动链(常用),输送链,起重链传动链靠链条和链轮齿啮合传递运动和动力优点:和齿轮传动相比:制造与安装精度要求低,成本低,远距离传动较轻便和带传动比:能保证精确的平均传动比,传动效率较高,作用于轴上的压力小缺点:只能平行轴传动,瞬时传动比不恒定,有噪声,不适应载荷变化大,高速和急速换向滚子链:内链板1外链板2(等强度,8字形),销轴3,套筒4,滚子5(滚动以减轻磨损)(1,4)(2,3)过盈配合,(3,4)(4,5)间隙配合节距p(两滚子中心距):p越大,各零件尺寸相应增大,承载能力提高,但多边形效应明显多边形效应:由于链条滚子与滚子之间为一直线,其传动过程中速度方向不是均匀变化的,而是存在一个竖直分量,引起竖直方向上的抖动节距越大,小齿轮齿数越少,多边形效应越明显,链速波动越大,引起震动和动载荷越大滚子链标记:链号(反映p)—排数(越大承载能力越高)—链节数(L p代表长度)——标准编号齿形链:传动平稳,冲击小,噪声低,用于高速或高精度传动,价格昂贵,结构复杂链轮:齿形为“三圆弧一直线”材料:足够的强度和耐磨性,小链轮一般应优于大链轮受力分析:紧边有工作拉力,松边无工作拉力失效:1.链板疲劳破坏:润滑充分时,疲劳强度是决定链传动能力的主要因素2.链条铰链磨损:开式和润滑不良时的主要失效形式,磨损导致链节变长,引起跳齿和脱链3.滚子、套筒的冲击疲劳破坏:啮合时有冲击4.销轴和套筒的胶合:速度过高、润滑不良造成高温胶合,限制极限转速5.链条过载拉断参数选择:1.满足承载能力下,选用小节距,重载可用多排链2.齿轮齿数,过少使运动不均匀性加剧,过多引起链条铰链磨损3.中心距:a0=(30—50)p,最大80p,过小减少啮合齿数,过大引起链条颤动4.链节数L p最好为偶数实际安装中心距应比计算中心距小2—5mm尽可能采用水平布置,紧边在上润滑:加在松边上,易于渗入特点:结构简单,传动平稳,能缓冲吸振,大轴间距传递运动和动力,价格低,维护方便摩擦型带传动过载时打滑,起到安全保护作用,噪声低但传动比不准确齿形带可保证传动同步,但对载荷变动的吸收能力较差类型(根据截面形状)平带,圆带,V带,多楔带传动平带:结构简单,制造容易,允许极限转速值高圆带:结构简单,用于低线速度,小功率V带:截面呈等腰梯形,工作面为两侧面(底面不接触),摩擦力比平带大当量摩擦因数f v=f/sin(Φ/2) Φ为楔角,由V带轮决定略小于V带角θ承载层有帘布和绳线两种(窄V带)多楔带:V带和平带组合带轮:直径很小:带轮轮缘与轮毂直接相连,无轮辐中等直径:腹板式直径大于300mm,可用椭圆轮辐式带传动依靠摩擦力,有效圆周力超过最大摩擦力产生打滑,应尽量避免小带轮先打滑,传动能力取决于小带轮,因为小带轮包角a小应力:拉应力,离心力产生的拉压力,弯曲应力(越弯越大,小带轮大)弹性滑动:由带的弹性形变引起的相对滑动(与打滑不同)弹性滑动率ε=(v1-v2)/v1(从动轮速度降低率)一般工作,弹性滑动只在小范围内产生,当扩大至整个接触面即对应最大摩擦力失效:打滑,疲劳破坏参数选择:带轮直径大一些,小带轮包角>120°带传动最常用的张紧方法是调整中心距,当中心距不可调时使用张紧轮带传动若水平布置时,应紧边在下,松边在上,以增加小带轮包角第13章滑动轴承轴承:用于支撑轴颈或轴上的回转零件的部件按摩擦性质分:滑动轴承,滚动轴承滑动轴承:摩擦副的运动形式是相对滑动,需要用润滑来减小摩擦,减轻磨损按摩擦和润滑状态分:(金属干摩擦摩擦系数0.3—1.5)固体润滑滑动轴承:用固体润滑剂实现固体润滑,二硫化钼和石墨等,摩擦系数0.08 维护方便,一般免维护,直接更换,适用于设计润滑系统不方便的场合。

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