《机械设计笔记》

机械是机构与机器的总称。机构:用来传递与变换运动和力的可动的装置。机器:由各种机构所组成,可以完成能量的转换,或做有用的功;如,内燃机,刨床等。而机构则仅仅是起着运动的传递和运动形成的转换的作用。如,内燃机的凸轮机构,刨床中的齿轮机构。
零件是构件的组成部分。构件中的零件,没有相对运动。零件是制造的单元。在机械制造中,通常把零件分为2大类:一类为通用零件,如螺钉、键、垫圈、滚动轴承等,通用零件又称标准件。另外一类称为专用零件,只能出现于某些机械中,如汽轮机中的叶片、内燃机中的活塞等。
失效:(定义)零件丧失正常工作能力或达不到设计要求的性能时,称为失效。
失效形式:强度失效(整体强度、表面强度)、刚度失效、磨损失效、振动、噪声失效、精度失效、可靠性
机械零件的计算准则:工作能力:零件不发生失效时的安全.工作限度称为~
计算准则:以防止产生各种可能失效为目的而拟定的零件:工作能力计算依据的基本原则,称为~
三种机械零件设计方法。理论设计,理论设计是根据设计理论和实验数据所进行的设计。可分为设计计算和校核计算两类。经验设计,经验设计根据已有的经验公式或设计者本人的工作经验,或借助类比方法所进行的设计。模型实验设计,这种设计是对一些尺寸巨大、结构复杂的重要零部件
机械零件设计要标准化、通用化、系列化
应力种类:静应力、变应力。应力循环中最小应力与最大应力的比值,称为循环特性(或称循环特征,应力比),用r表示,量纲是1。应力就是单位面积上的载荷,载荷除以受力面积就是应力
疲劳断裂:1、疲劳断裂与静载荷作用下的断裂不同,疲劳断裂是低应力下的破坏,疲劳失效在远低于材料的静载极限强度时发生;2、疲劳破坏宏观上无塑性变形,因此比静载下的破坏具有更大的危险性;疲劳失效的过程是累积损伤的过程;3、疲劳断裂需要多次加载;4、疲劳断裂的扩展是缓慢的
疲劳曲线是指金属承受交变应力和断裂循环周次之间的关系曲线。各种材料对变应力的抵抗能力,是以在一定循环作用次数N下,不产生破坏的最大应力σ-N来表示的。
等寿命疲劳曲线:在一定的应力循环次数N下,疲劳极限的应力幅值与平均应力关系曲线。这一曲线实际上反映了在特定寿命条件下,最大应力σmax=σm+σa与应力比r=(σm-σa)/(σm+σa)的关系,故常称其为等寿命曲线或极限应力曲线图。
极限应力线图:σ1e—零件的对称循环弯曲疲劳极限;σae'-零件受循环弯曲应力时的极限应力幅;σme'—零件受循环弯曲应力时的极限平均应力;ψoe—零件受循环弯曲应力时的材料特性
赫兹应力:用于判断金属表面接触疲劳强度的指标是接触疲劳极限σHlim,即在规定的应力循环次数下材料不发生点蚀现象时的极限应力。表面接触疲劳强度的计算条件是:
σH≤[σH] 而 [σH] =σHlim/SH,对闭式齿轮传动进行齿面接触疲劳强度计算时,其安全系数可取:表面未强化时SH=1.1~1.2;强化时SH=1.2~1.3。
摩擦—两接触的物体在接触表面间相对滑动或有一趋势时产生阻碍其发生相对滑动的切向阻力。磨损(磨合磨损/粘着磨损/磨料磨损/表面疲劳/磨蚀磨损)—由于摩擦引起的摩擦能耗和导致表面材料的不断损耗或转移。润滑—减少摩擦、降低磨损的一种有效手段,润滑剂,摩擦副材料的表面改性、具有自润滑性的摩擦副材料。摩擦状态: 干摩擦/流体摩擦/边界摩擦/混合摩擦
磨损3阶段:初期磨损阶段/正常磨损阶段/急剧磨损阶段.浴盆曲线第一阶段是早期失效期:产品开始使用时,失效率很高,但随着工作时间的增加,失效率迅速降低,这一阶段失效是由于设计、制造的缺陷造成的。第二阶段是偶然失效期,也称随机失效期:这一阶段的特点是失效率较低,且较稳定,近似常数,产品可靠性指标所描述的就是这个时期,这一时期是产品的良好使用阶段第三阶段是耗损失效期:该阶段的失效率随时间的延长而急速增加, 主要由磨损、疲劳、老化和耗损等原因造成
润滑剂:润滑油(有机油、矿物油、合成油)/润滑脂(钙基、钠基、锂基)/固体润滑剂
动压油膜的形成条件1.两工作面间必须有楔形形间隙;2.两工作面间必须连续充满润滑油或其他粘性流体;3.两工作面间必须有相对滑动速度,其运动方向必须使润滑油从大截面流进,小截面流出。4.外载不得超过最小油膜所能承受的限度,对于一定的载荷,必须使速度,粘度及间隙等匹配恰当。流体动压润滑和流体静压润滑的油膜形成原理在本质上区别是前者依靠摩擦副自身的运动把粘性的油带(楔)入而形成润滑油膜,后者是依靠外动力(油压)送入而形成润滑油膜。
螺纹分类-按牙型(三角形/矩形螺纹)、按位置(内螺纹/外螺纹)、螺旋线方向(左旋/右旋)、螺旋线头数(单头螺纹-连接/双头螺纹/多线螺纹-传动)
一般联接常采用粗牙螺纹,细牙螺纹多用于薄壁管件或承受振动冲击和变载荷的联接
管螺纹:管螺纹是位于管壁上用于连接的螺纹,有55度非密封管螺纹和55度密封管螺纹。主要用来进行管道的连接,使其内外螺纹的配合紧密,有直管和锥管两种。普通螺纹是常用的连接螺纹(一般用与连接设备零部件),牙型为三角形,牙型角为60°,螺纹特征代号为M。
公制螺纹,外螺纹有三种螺纹等级:4h、6h和6g,内螺纹有三种螺纹等级:5H、6 H、7H。在公制螺纹中,H和h的基本偏差为零。G的基本偏差为正值,e、f和g的基本偏差为负值
(1)H是内螺纹常用的公差带位置。G位置基本偏差用于特殊场合,如较厚的镀层,一般很少用。(2)g常用来镀6-9um的薄镀层(3)螺纹配合最好组合成H/g、H/h或G/h,对于螺栓、螺母等精制紧固件螺纹,标准推荐采用6H/6g的配合
螺纹连接类型:螺栓连接连接两个较薄的零件、双头螺柱连接被连件之一较厚、螺钉连接、紧定螺钉连接
防松是为了能更有效的长期工作。防松方法有三种:摩擦防松、机械防松和永久防松。
机械、摩擦防松称为可拆卸防松,永久防松称为不可拆卸防松。永久防松:点焊、铆接、粘合。这种方法在拆卸时大多要破坏螺纹紧固件,无法重复使用。摩擦防松有:利用垫片、自锁螺母。机械防松方法:利用开口销、止动垫片
键连接可分为平键连接键的上表面和轮毂槽底之间留有间隙,具有结构简单、装拆方便、对中性好等优点、半圆键连接、楔键连接的上下表面是工作面,键的上表面和轮毂键槽底面均具有 1:100 的斜度,可以承受单方向的轴向载荷、切向键连接由一对锲键组成,靠工作面的挤压来传递转矩
带传动的类型:平带传动、V型带传动
圆柱齿轮传动用于平行轴间的传动、锥齿轮传动用于相交轴间的传动、螺旋齿轮传动用于交错间的传动、蜗杆传动是交错轴传动的主要形式
齿轮传动的类型按传动轴相对位置:平行轴齿轮传动(圆柱齿轮传动):直齿轮、斜齿轮、内齿轮、齿轮齿条;相关轴齿轮传动:锥齿轮传动-直齿/斜齿/曲齿;交错轴齿轮传动:交错轴斜齿轮(螺旋齿轮)、准双曲面齿轮传动、蜗杆蜗轮传动
齿轮传动计算载荷;Fnc=KFn;载荷系数:K=KA、KV、Kβ、Kα KA—工作情况系数、KV—初载荷系数、Kβ—齿向载荷分布系数、Kα—齿间载荷分配系数
蜗杆传动特点:1.传动比大2.传动平稳,无噪声3.当蜗杆的螺旋升角小于啮合面的当量摩擦角时,可以实现自锁4.传动效率比较低.
滑动轴承类型:按承载:向心轴承、推力轴承;按润滑状态:流体润滑轴承:非流体润滑轴承、无润滑轴承(不加润滑剂)
滚动轴承的主要类型与特点:①深沟球轴承②调心球轴承③圆柱滚子轴承
④角接触球轴承⑤圆锥滚子轴承⑥推力球轴承-一受⑦滚针轴承
轴类型:转轴、传动轴、心轴、光轴、阶梯轴、曲轴、挠性钢丝轴

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