机械设计要点总结_精品.doc

机械设计 1.设计机器应满足的基本要求：使用要求；经济性要求；外观造型要求；环保要求； 2.设计机械零件时应满足的基本要求 ①避免在预期寿命内失效的要求（强度，刚度，寿命）； ②结构工艺性要求（便于加工，装配）； ③经济性要求（材料，加工方法，精度等级）； ④质量小得要求（节约材料，降低惯性力）； ⑤可靠性要求。 3.设计方法:理论设计;经验设计;模型实验设计 4.设计准则： ①强度准则(强度：零件抵抗断裂，塑变，疲劳破坏的能力); ②刚度准则（刚度：抵抗弹性形变的能力）; ③寿命准则：实际使用寿命≥预期寿命，L≥[L]; ④温升准则：Δt≤[Δt]。 5.载荷和应力分类：载荷分类：静载荷—不随时间变化或变化缓慢；动载荷：随时间变化；名义载荷与计算载荷 6.应力分类： 静应力：r=1 变应力：脉动循环r=0；对称循环r=-1；非对称循环 循环特性：r=σmin/σmax 静应力只能由静载荷产生，变应力可能有变载荷或静载荷产生 变应力下零件的主要失效形式为：疲劳破坏 疲劳强度：金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力。 提高机械零件疲劳强度的措施： 1.首要措施--尽可能降低零件上的应力集中的影响; 2.选用疲劳强度高的材料和规定能提高材料疲劳强度的热处理方法及强化工艺； 3.提高零件的表面质量； 4．尽可能地减小或消除零件表面可能发生的初始裂纹的尺寸。 接触应力σH：初始接触线处的压应力最大，以此最大压应力来代表两零件间的接触受力后的应力。 7.齿轮传动的特点： 优点：效率高，传动比恒定，工作可靠，寿命长，结构紧凑，适用的功率、速度范围和传动形式广。 缺点：制造和安装精度要求教高，需要专用制造设备，精度低时振动和噪声较大，不适合大中心距传动。 传动比i：i=n1/n2=d2/d1=z2(从动轮)/z1（主动轮）； i1(减速运动)，i1(增速运动)。 齿数比u：u=z大齿轮/z小齿轮≥1;u=i(减速传动)，u=1/i(增速传动)。 变位系数：径向变位齿轮—加工时刀具从标准位置移动一径向距离。 刀具移远为正变位，结果是齿根变厚；刀具移近为负变位，结果是齿根变薄。 齿轮精度等级：12个等级—1（高）到12（低）；一般常用7,8级。 失效形式：齿轮折断； 齿面损伤：点蚀；胶合；磨粒磨损；塑性流动。 失效形式详细分析： ①轮齿折断： 常发生于闭式硬齿面或开式传动中；局部折断或整体折断。 发生位置—均始于齿根受拉应力一侧。 原因1—疲劳折断；轮齿受多次重复弯曲应力作用，齿根受拉一侧产生疲劳裂纹（r=0脉动循环应力—齿单侧受载；r=-1对称循环应力—齿双侧受载。） 原因2—过载折断：受冲击载荷或短时过载作用，突然折断尤其见于脆性材料齿轮。 改善措施：d一定时，z减小，m增大；正变位；提高齿面硬度（HB增大）→[σF]增大；增大齿根过渡圆角半径；减小表面粗糙度，降低加工损伤；提高齿轮精度；提高支承刚度。 ②齿面接触疲劳磨损（齿面点蚀）： 常出现在润滑良好的闭式软齿面传动中。 现象：节线靠近齿根部位出现点状小坑； 原因：σH(脉动循环应力)[σH]；齿面受多次变应力作用，产生接触疲劳裂纹；节线处常为单齿啮合，接触应力大；节线处为纯滚动，靠近节线附近滑动速度小，油膜不易形成，摩擦力大，易产生裂纹；润滑油进入裂缝，形成封闭高压油腔，楔压作用使裂纹扩展。 后果：传动失效（齿廓表面破坏，振动增大，噪音变大，传动不平稳，承载能力减弱）。 软齿面齿轮：收敛性点蚀，相当于跑合； 硬齿面齿轮：扩展性点蚀，扩展至齿面完全破坏； 开式传动：无点蚀（∵v磨损v点蚀）。 改善措施：HB↑--[σH]↑;增大综合曲率半径（ρ）；降低表面粗糙度，增加加工精度；增加润滑油粘度。 ③齿面胶合—严重的粘着磨损： 现象：齿面沿滑动方向粘焊，撕脱，形成沟痕。 原因：高速重载-v↑，△t↑，油η↓，油膜破坏，表面金属直接接触； 低速重载—P↑，v↓，不易形成油膜导致冷胶合。 后果：引起强烈的磨损和发热，传动不平稳，导致齿轮报废。 改善措施：采用抗胶合性能好的齿轮材料；采用极压润滑油；降低表面粗糙度，增大HB；材料相同时，使大小齿轮保持一定硬度差； ↓m→↓齿面h→↓齿面vs（必须满足σF）；修缘齿，修去一部分齿顶，使vs大的齿顶不起作用。 ④齿面磨粒磨损—常发生于开式齿轮传动。 现象：金属表面材料不断减小； 原因：相对硬度+硬颗粒，润滑不良+表面粗糙。 后果：正确齿形被破坏；传动不平稳；齿厚减薄和抗弯能力减弱导致折断。 改善措施：闭式—增大HB，选用耐磨材料；降低表面粗糙度；减小滑动系数；清洁润滑油；开式—加防尘罩。 ⑤齿面塑性流动—主要出现在低速重载，频繁启动和过载的场合。 齿面较软时，重载下，Ff增大→材料塑性流动，方向沿Ff。 改善措施：提高齿面硬度；采用η↑的润