机械设计基础第5版杨可桢ppt下载

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机械设计基础 机器具有确定的相对运动、完成机械功或转换机械能的组合体 机构具有确定的相对运动组合体，是机器所共有的组成部分 构件运动的单元 零件制造的单元 第二章 平面连杆机构 §2-1铰链四杆机构的基本型式 p.20 （二）曲柄摇杆机构的主要特性 P.21 一.急回运动: 二. 死点位置 p.22第6 从动件与连杆共线→卡死 三、压力角和传动角 p.22倒6， 图2-7 1.压力角α－ §2-2 铰链四杆机构有整转副的条件 P.25 －取决于机构各杆的相对长度和机架的选择 二.曲柄存在条件：（转动副为整转副） 1.曲柄存在条件: §２－３铰链四杆机构的演变 ｐ.26 铰链四杆机构→ 图2-14 ┌(全)转动副连接 └各杆长不变 一.曲柄滑块机构：ｐ.27 图2－14c、d 二、导杆机构 ｐ.26 曲柄滑块机构(曲柄→机架) 导杆机构 2-4 平面四杆机构的设计 P.30 根据给定的运动条件→运动简图的尺寸参数 一.按照给定的行程速比 系数设计四杆机构: 1.曲柄摇杆机构: 2.导杆机构: P.31 已知:机架长L4 ， K 解: 第三章 凸轮机构 p.38 §3-1 凸轮机构的应用和分类型 §3-2 从动件的常用运动规律 §3-4 图解法设计凸轮轮廓 §3-1 凸轮机构的应用和类型 (二)分类 §3－2从动件的常用运动规律 p.39 (一)凸轮运动常用术语：图3-5 p.40 ( 二 ) 从动件的运动规律 重点：如何根据从动件的运动规律（Ｓ2 与δ1 函数 关系）作运动线图→有几种？特点？ 二、等加速等减速 p.41 图3-7 每一行程（推程或回程）的前半行程作等加 速运动，后半行程作等减速运动 三. 简谐运动 p.42 图3-8 §3-4 图解法设计凸轮轮廓 p.44 一.直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制: 1.尖顶对心直动从动件杆盘形凸轮: 2.滚子(对心直动)从动件: 按尖顶从动件作凸轮轮廓线β0(理论轮廓) 3.平底(对心直动)从动件 图3-14 p.46 按尖顶从动件作理论轮廓线一系列点A0，A1，A2，.... 三.摆动从动件盘形凸轮 轮廓的绘制: 图3-15 四.设计凸轮注意事项P.47第12 2.合理选用基圆半径 作业:设计一尖顶对心直动从动件盘形凸轮轮廓。 已知凸轮作顺时针等速转动， 从动件推程作匀加速匀 减速运动， 回程作简谐运动。已知 : rmin=35mm， h=40mm ，δt=120°， δh=120°，δs′=120° 小结: 1.基本概念: ①术语:推程，回程，推程(回程)运动角， 远(近)休止角，升程，基圆，向径 ②运动线图 2.基本内容:①凸轮，从动件的分类 ②三种运动规律线图的绘制 ③对心直动从动件盘形凸轮轮廓的图解法 第四章 齿 轮 机 构 第四章 齿 轮 机 构 §4-1 齿轮机构的特点和类型 p.52 §4-3 渐开线齿廓 (常用齿廓) p.54 §4-4渐开线标准齿轮各部分名称及基本尺寸 p.54 二. 分度圆及各尺寸关系： p.56 §4-5渐开线标准齿轮的啮合(§4-2，§4-3.二，§4-5) (一) 齿廓实现定传动比的条件 (二)渐开线齿廓满足定角速比要求 p.55 证明: (三)标准中心距 p.58 (四)正确啮合条件 p.58 (五)重合度及连续传动条件 p.59 图4-9 (六)渐开线齿轮的可分性(传动的可分离性) §4-6渐开线齿轮的切齿原理 §4-7根切现象， 最少齿数及变位齿轮 p.62 §4-8平行轴斜齿齿轮机构 p.65 §4-9圆锥齿轮机构 p.69 第五章 轮系 第五章 轮系 §5-1轮系的类型 p.74 (二)分类: §5-2 定轴轮系及其传动比 P.74 结论 (二)传动方向: 箭头规则: 例5-1: (图5-4)已知Z1=16 ，Z2=32， Z2′=20， Z3=40， Z3′=2(右)，Z4=40，若n1=800r/min， 求蜗轮的转速n4 及各轮的转向。 §5-3周转轮系及其传动比 p.76 (一)周转轮系的组成: (二)周转轮系传动比的计算(基本～) p.77 →不能直接用定轴轮系的计算方法 一般计算式: §5-4复合轮系及其传动比 P.79 §5-5轮系的应用 P.80 §6-1 棘轮机构 p.90 §6-2 槽轮机构 p.92 图6-7 ②运动特性系数τ: 四. 槽轮机构特点及应用 §6-3不完全齿轮机构 P.94 图(6-9) 构成: 主动轮1、从动轮2、机架 §6-4 凸轮间歇机构 §7-1 机器运转速度波动调节的目的和方法 二.分类与方法: p.97 飞轮动能变化： 2.非周期速度波动 p.97 （二）机器主轴的平均角速度和运转速度不均匀系数 §7-2飞轮设计的近似方法 P.98 分析: 第八章 回转件的平衡 p.105 §8-1 回转件平衡的目的 §8-2回转件的平衡计算 静平衡方法: (二)回转构件的动平衡(质量分布不在同  一回转面内) （D/B  5） p.107 回转件的动平衡方法 动平衡实例分析 §8-3回转件的平衡试验 P.108 前 言 机械零件→ 分析处理问题的思路： §9-1 机械零件设计概述 p.113 (一)机械设计应满足的要求 P.113第7 一、强度准则 （1）失效形式 (2)计算准则 §9-2 机械零件的强度 p.114 (三)机械零件的强度计算 P.115 二．变应力作用下的强度计算 P.115第18 1.失效形式: §9-5 机械制造中常用材料及其选择 p.122 一.钢:含Ｃ量＜1.4％→常用牌号及力学性质(表9-1) 碳素钢(含Ｓ、Ｐ量)→普通、优质碳素钢 合金钢→结构、轴承、弹簧、工具、不锈钢…… 低碳钢(C) 0.1～0.25 ， 中碳钢0.3～0.5， 高碳钢＞0.55 §9-6公差与配合、表面粗糙度和优先数列 一.公差与配合： p.124 →互换性手册P.167 基孔制→孔的下偏差＝0 §9-7 机械零件的工艺性及标准化 p.127 一.工艺性: P127第6 键 联 接 P.151 主要内容: 平键联接的分类及特点 失效形式及强度计算 花键联接的分类及特点 键 联 接 和 花 键 联 接 P.151 §10-11 键联接和花键联接 P.151 (一)键联接分类介绍 △失效形式 二. 半圆键: p.153 键为半圆板， 键两侧与键槽配合， 键上端面 与轮毂键槽底面有间隙， 键在轴上键槽中能 绕其圆心转动。 三. 楔键: P.153 四. 切向键 P.154 : 1.一对楔键组成， 上下窄面为工作面 2.只能单向传递转矩 (二)键的选择及平键的强度校核 P.154 (三)花键联接 P.155 5·分类： 6. 花键联接的强度校核: §10-12 销联接 p.156 一. 功用: 第十章 联接(螺纹联接) p.131 前 言: §10-1 螺纹参数 p.131 (一)螺纹的形成： (二)螺纹参数：P.132 牙型: §10-2 螺旋副的受力分析、效率和自锁p.132 一．矩形螺纹 : (α =0○ ) 2. 当匀速下降 :图(10－4，c) →施加水平支持力Ｆ (匀速下滑) 二．非矩形螺纹 三.效率: §10-3 机械制造常用螺纹及标准 p.134 联接(可靠) → →要自锁 传动→ 效率高 §10-4螺纹联接基本类型及螺纹联接件 p.137 螺栓联接 螺钉联接 图(10－10，a) 双头螺柱联接 图(10－10，b) 紧定螺钉联接 图(10－11) 二．螺纹联接件 p.138 §10-5螺纹联接的预紧和防松 P.139 （二）螺纹联接的防松 p.139 螺旋副→联接(可靠)→拧紧＋ 自锁→防松？ 机械防松→利用便于更换的金属元件来约束螺旋副。 §10-7螺栓的材料和许用应力 P.145 §10-6 螺栓联接的强度计算(静) p.141 (一)螺栓联接的失效及设计准则 (二)螺栓联接的强度计算(按受力形式) p.141 二. 紧螺栓联接: p.142 1.受横向工作载荷F的螺栓强度(预紧) 图10-18 分析: 例1. 例2. 2.受轴向载荷FE的螺栓强度(预紧后) p.143 ①单个联接受力分析:图10-21 未预紧 ②单个联接载荷与变形线图: 图10-23 p.144 ③失效形式及设计计算: (4)结构设计: 取d=16mm， 其d1=13.835mm＞12.6mm →合适 取S=3 (表10-7) (不严格控制预紧力) →合适 小结： 铰制孔螺栓联接 §10-8提高螺栓联接强度的措施 P.146 (一)降低螺栓总拉伸载荷Fa 的变化范围→σa↓ (二)改善螺纹牙间的载荷分布 P.146 现象: (三). 减小应力集中: P.147(图10-29～图10-31) (四) 采用提高强度的工艺措施: p.148第2 1.冷镦螺栓头部和滚压螺纹 ①疲劳强度↑(应力集中↓， 纤维未切断， 冷作) ②材料利用率↑， 成本↓ 2.氰化，氮化，喷丸处理→疲劳强度↑ §10-9 螺旋传动: P.148 （要求高效率→梯形、锯齿形、矩形→多线） 一. 类型: 第十一章 齿 轮 传 动 P.159 前 言 §11-1 轮齿的失效形式及计算准则 P.159 (一)轮齿的失效形式 1) 齿 面 疲 劳 点 蚀 2) 齿 面 胶 合 3)齿 面 磨 粒 磨 损 4)齿 面 塑 性 变 形 3.各种场合的主要失效形式 §11-2 齿轮的材料 p.160 二. 常用的齿轮材料 表11-1， p.161 ⑴钢 三. 常用热处理： §11－3齿轮传动的精度 P.162 手册P.177 §11-4齿轮传动作用力分析及计算载荷 P.163 二. 作用力的大小： 三. 作用力的方向及判断 (二)斜齿圆柱齿轮传动作用力分析 p.170 二. 作用力的大小： 三. 作用力的方向及判断： 例题： (三)直齿圆锥齿轮传动作用力分析 P.173 一.Ｆn 的分解： 三. 作用力的方向及判断： (四)计算载荷 p.163 §11-5直齿圆柱齿轮传动齿面接触强度计算 P·164 σＨ计算式(赫兹公式) 一对圆柱体 (二)直齿圆柱齿轮齿面接触疲劳强度计算 P.164 二. 齿面接触疲劳强度公式: P.164 1.校核公式 (尺寸参数已知→校核齿面强度) 2.设计公式 接触强度分析: §11-6直齿圆柱齿轮齿根弯曲疲劳强度计算 （一）强度公式建立的依据: P.166 YF－齿形系数 二. 强度计算公式: 三.弯曲强度计算说明: P.168 ①当轮齿单侧工作， σF→γ＝ 当轮齿双侧工作， σF→γ＝ ④小轮齿数Ｚ1: (三)计算方法: 例11-1: §11-7 斜齿圆柱齿轮传动 p.170 (一)接触强度公式 二. 弯曲强度公式 §11-8 直齿圆锥齿轮传动 p.173 只介绍∑=90°直齿圆锥齿轮传动的强度设计 (一)齿面接触强度公式 P.173 (Σ=90°，钢) (三)锥齿轮接触强度分析: §11-9 齿轮的构造 p.174 §11-10齿轮传动的润滑和效率 p.176 (一)齿轮传动的润滑 第十二章 蜗杆传动 p.182 圆柱蜗杆传动(螺旋面形状) (二)蜗杆的形成 3.具有齿轮传动的特点 →象齿条与斜齿轮啮合 (三)蜗杆传动的特点: 优点: §10-2 圆柱蜗杆传动的几何参数及尺寸计算 ∵轴交角∑＝90°→轴线垂直→以中间平面 参数为准 2.传动比i ， 蜗杆头数Z1， 蜗轮齿数Z2 3.蜗杆分度圆直径ｄ1 ; 直径系数q ; 导程角γ 5.中心距 §10-3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构 (二)蜗杆、蜗轮的材料 P.186倒6 (三) 蜗杆、蜗轮的结构 P.187 §12-4 蜗杆传动的受力分析 P.188 3.作用力的方向(示意图） §12-5圆柱蜗杆传动的强度计算: P.188 ∵主要失效形式: 胶合、磨损、点蚀 ∴→仿斜齿轮→强度计算→齿面接触强度计算 (二)蜗轮齿面接触强度计算 P.188 §10-6圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 (三)蜗杆传动的热平衡计算: p.191 ∵Vs大→效率低、发热大→要求散热及时， 否 则磨损↑→胶合→热平衡计算 2.改善散热措施: 小结： 1.蜗杆传动的特点：i很大，一般i=7～80， 分度 ｉ＝500 ；平稳 ；紧凑 ；可自锁 Ｖs大→效率低， 发热大→贵重金属→价高 2.参数计算: 中间平面m、 →标准 ｄ1＝ｍ·Ｚ1／tgγ ≠ m·Z1 i = Z2 / Z1≠ d2 / d1 3.蜗杆传动受力分析 4.蜗杆传动的主要失效形式及强度计算依据 5.蜗杆传动效率及热平衡计算目的及方法。 第十三章 带传动 第十三章 带传动 P.194 §13-1 带传动的类型和应用 （一）带传动的类型 p.194 （二）Ｖ带的类型与结构 p.201 3.基准尺寸: （三）Ｖ带轮设计 P.208 §13-6 4. 基本结构型式: §13-2 带传动工作情况分析 P.196~201 2. 紧松边力的大小 4.Ｆ1、Ｆ2、Ｆf、Ｆ的关系 (F－有效拉力－阻力) 5.带传动的功率 P.196 (二）弹性滑动与打滑 P.196～201 §13-4 1. 什么是弹性滑动， 什么是打滑? 2. 为什么会发生弹性滑动或打滑? 是否可以避免? 3. V1、 V2、V带之间的关系如何?为什么? 二.弹性滑动 p.200 *带传动在工作时存在有带与带轮间的弹性滑动 →V1＞V带， V带＞V2→V1＞V带＞V2→ V1＞V2 →实际传动比＞理论传动比( 减速传动 ) →带传动传动比不稳定 *分析: 三.传动比 p.200 （三）带传动最大有效拉力Fec P.196倒4 P = FV/1000 2. V带传动Fec : (四)带传动的应力分析 (§13-3 P.198) 带传动工作时，作用于带上有哪些应力? 它们的分布 及大小有什么特点? 最大应力发生在什么部位? 二.带传动工作时最大应力: p.199 三. 应力循环次数: p.199第4 （五） 带传动的优缺点 p.195倒3 §13-5普通Ｖ带传动的计算 P.201 (一)带传动的失效形式及设计准则 (二)单根普通Ｖ带的许用功率[Ｐ0] 一.Ｐ0计算式 3. 非特定条件下的修正系数 P.203 (三) V带传动的设计计算 §13-7 Ｖ带传动的张紧装置 p.195第14 ∵Ｐ＝FＶ／1000 →调整F0 →增大F 2.张紧轮装置 （三）注意事项： 1.中心距应可调: p.206第19 小结：1.带传动类型、特点、应用 2.带传动中的力分析 初始状态: 带两边拉力相等＝Ｆ0 → 张紧力 工作状态: 两边拉力不等→┌紧边F0→F1 紧边拉力 └松边F0→F2松边拉力 ∴ F1－F2 = F = Ff ； F1 + F2 = 2 F0 考虑FC →F0=0.5(F1+F2)+FC P = F V／1000 kw 5.打滑与弹性滑动 *当F＞Ffmax → 打滑→ 打滑 可以避免 打滑发生在小带轮处 链 传 动 §13-8 链传动的特点和应用 p.210 §13-9链条和链轮 p.211 按用途→ 传动链 (常用) ， 起重链， 牵引 链 §13-10链传动的运动分析和受力分析 p.214 §13-11链传动的主要参数及其选择 p.216 §13-12 滚子链传动的计算 p.218 §13-13 链传动的润滑和布置 p.222 机 械 传 动 小 结： 1.速度 2.运动形式 3.调节速度 4.带多台 第十四章 轴 p.225 §14-1 轴的功用和类型 §14-2 轴的材料 §14-3 轴的结构设计 §14-4 轴的强度计算 §14-1 轴的功用和类型 §14-2 轴的材料 p.226表14-1 1.钢 ┌碳素钢 ┌优质碳素钢:35、45、50 │ └普通碳素钢Q235、Q255、Q275 └合金钢 20Cr、20CrMnTi、40Cr、40CrNi、 35SiMn、 35CrMo 2.球墨铸铁: QT500-5、QT600-2 →曲轴、凸轮轴 ※ §14-3轴的结构设计 (非标准件) p.227 (一) 轴结构设计的内容： ※(二) 轴结构设计的要求: P.227第2（变动） ②零件在轴上的周向定位及固定: 键联接、花键联接、过盈配合、销联接、成形联接 ※ ②轴的结构设计注意事项： 三. 轴应有良好的制造工艺 (三) 轴结构设计步骤： 3.确定轴的各段直径及长度 ①由外向内确定各段直径 例14－1 p.231 1.拟定轴上零件装配方案 图14-18 p.232(有错) L=193mm，k=206mm §14-4 轴的强度计算 p.229 －只受弯矩→按弯曲强度计算 二.传动轴 三. 转轴 3.转轴的强度计算： (二)轴的强度计算步骤 (结构设计之后) 1.作轴的计算简图 1)把阶梯轴看成饺链支承的梁→求支反力 2)假设轴上载荷为集中载荷， 作用在轮缘中点处 2.求作支反力及弯矩图 3.求作扭矩及扭矩图 4.求作当量弯矩及当量弯矩图 5.强度计算(转轴) ┌弯扭合成强度校核(一般轴) └疲劳强度(安全系数)校核(重要轴) 1.拟定轴上零件装配方案 2.估算轴的最小直径ｄmin 3.确定各段直径及长度 4.确定轴的结构要素 前 言 §15-1 摩擦状态 p.236 1.干摩擦－ §15-2 滑动轴承的结构 p.238 (一)向心滑动轴承→主要承受径向载荷FR §15-3 滑动轴承的材料 p.240 §15-5非液体摩擦滑动轴承的计算 (二)设计计算： 一.向心轴承： P.245 二. 推力轴承： P.245 1.轴承压强验算: §15-4 润滑剂和润滑装置 p.242 §15-6 动压润滑基本原理 p.246 2. 两板相互倾斜: 图 15-16 c. 四.液体动压润滑的基本方程 2.公式的建立: 四. 滚动轴承的结构: §16-1 滚动轴承的基本类型和特点 p.252 (一)滚动轴承主要类型: 一. 滚动轴承的分类 二. 滚动轴承的基本类型和特点 p.253 表16-2 1.径向轴承 (α＝0°) 3.角接触轴承 (０°＜ α ≤45°) 4.推力轴承 (二)滚动轴承的类型选择 二. 类型选择一般原则: §16-2 滚动轴承的代号 p.255 例：6 3 05 (/P0) 例: 3 0 4 09 *§16-3 滚动轴承的选择计算 P.257 (一)失效形式: (二)寿命计算: p.258 一 . 基本定义： 3. 基本额定动载荷Ｃ 二.寿命计算公式：p.258 三. 当量动载荷Ｐ P.259 P＝XFR＋YFA (16-4) 例１： 例题14-1：P. 231 图14-18有错 四. 轴承的轴向载荷FＡ P.260 1.径向接触轴承－ (6 、 1 、 2类) (2)（成对使用）安装型式： 角接触轴承应成对使用→以抵消内部轴向力和避 免轴产生轴向窜动 (3)角接触轴承的轴向载荷FA１、FＡ２ 轴向载荷┌轴上外载荷Fa → FA＝？ └轴承的内部轴向力F′ 方法Ⅰ 方法Ⅱ 例3:一对反装7312AC轴承，FR1＝5000N， FR2＝8000N，Fa＝2000N，由1轴承指向 2轴承，求FA1、FA2。 五. 轴承寿命计算步骤 求FR1、FR2 轴承寿命计算小结: §16-5 滚动轴承组合设计 P.265 二. 轴承的轴向固定 三. 轴承组合的轴向固定： 1.两端固定 ②要求2:调整垫片 2.一端固定，一端游动 3.两端游动 (二)轴承的周向固定（配合） p.267 (三)轴承的装拆 (四)轴承组合的调整 §16-4 轴承的润滑与密封 p.263 1.润滑－ 第十七章 联轴器与离合器 p.269 (一)联轴器与离合器的功用及区别 (二）联轴器的分类 轴与轴 之间 (三)典型联轴器介绍： ２.滑块联轴器 3.弹性联轴器 (四)联轴器的选择 p.269ek0红软基地

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