机械设计第八版期末复习重点
1、一、螺纹联接强度计算一、螺纹联接强度计算fziFKFFKzifFss00或受力平衡条件：单个螺栓受力单个螺栓受力0F螺栓组受力螺栓组受力F dFddFca012103 . 144/3 . 1或（1）普通螺栓组连接）普通螺栓组连接3 . 11 . 1_可靠性系数，取可靠性系数，取接合面数目；接合面数目；接合面间的摩擦系数，接合面间的摩擦系数，sKifF0（2 2）受轴向载荷的螺栓组连）受轴向载荷的螺栓组连接接单个螺栓的受力：预紧力单个螺栓的受力：预紧力F F0 0 工作力工作力F F : :zFF dFddFca212123 . 144/3 . 1或对于有紧密性要求的连接，对于有紧密性要求的连接
2、，FF8 .15 .11FCCCFFmbb02FFF12-例例 题题 - 例例1 1：一钢制液压缸有关尺寸如图：一钢制液压缸有关尺寸如图 示，油压示，油压 P=1.5MPaP=1.5MPa，为保证，为保证 密封性要求，采用普通螺栓连密封性要求，采用普通螺栓连 接，气缸内径接，气缸内径D D250mm250mm，1212个个 螺栓的分布圆直径螺栓的分布圆直径D D0 0350mm350mm， 设计该螺柱联接（确定设计该螺柱联接（确定 螺柱直径）螺柱直径）。解：解：1 1、求螺柱总拉力、求螺柱总拉力22112501.573593.8444FD pN6132.82FFZN螺柱工作拉力为：螺柱工作拉力
3、为：1.6FF 取残余预紧力：取残余预紧力：螺柱总拉力为：螺柱总拉力为：2.615945.33QFFFFN2214 1.35.2 15945.3310.49 240Fdmm 由强度条件得：由强度条件得： 查表查表3-7,3-7,取取S=2 S=2 ，用，用6.86.8级的级的4545钢螺柱，则查表钢螺柱，则查表3-43-4得得 480 2240saSMP2 2、求螺柱直径、求螺柱直径: :MPas480 2. 如图所示的螺栓组连接，已知钢板间的摩擦系数f=0.15，防滑系数Ks=1.2，螺栓材料为Q235钢，其屈服极限=240MPa，安全系数S=1.5。试求拧紧两个M12（=10.106mm）
4、的普通螺栓后所能承受的最大牵引力F。 43 . 1210dFcaMPaSs1605 . 1240NdF98723 . 14160106.103 . 142210FKzifFS02iNKzifFFS49362 . 122987215. 00螺栓的拉伸强度条件为 式中，螺栓的许用拉应力 接合面不滑移的条件为 由图可见，接合面数 d12Fn1 1T T1 1FtFnc cFaFr圆周力圆周力F Ft t ：径向力：径向力：（1）斜齿轮各作用力的方向：）斜齿轮各作用力的方向：Fr1 、Fr2 分别指向各自轮心分别指向各自轮心（主主）Fa1按左右手螺旋法则判断：按左右手螺旋法则判断： 轴向力轴向力：（主
5、）（主）: Ft1与与n1方向相反方向相反 （从）（从）: Ft2与与n2方向相同方向相同 左旋左旋-左手左手 四指四指-转向（转向（n1）右旋右旋-右手右手 拇指指向拇指指向-F Fa1a1方向方向Fa2方向与方向与Fa1相反相反二、齿轮传动受力分析二、齿轮传动受力分析主动FaFa1 1Fa2Fa2F方向方向径向力：径向力：指向圆心；指向圆心；轴向力：轴向力：指向大端。指向大端。圆周力：圆周力：主动轮上主动轮上与转向相反与转向相反1 tF2tF与转向相同与转向相同从动轮上从动轮上（2）圆锥齿轮传动受力分析）圆锥齿轮传动受力分析21n1F Fr1r1Fa1Ft1Ft2Fa2F Fr2r2n2
6、蜗杆传动各力的方向：蜗杆传动各力的方向：圆周力圆周力径向力径向力轴向力轴向力（主）（主）Ft1与与 n1方向相反方向相反（从）（从）Ft2与与 n2方向相同方向相同Fr1、Fr2 分别指向各自的轮心分别指向各自的轮心（主）（主）Fa1 按左、右手法则判断按左、右手法则判断（从）（从）Fa2 与与Ft1 方向相反方向相反左旋用左手法则右旋用右手法则弯曲四指为转动方向、大指为 方向1aF 注意：注意：一对啮合的蜗杆蜗轮的旋向相同一对啮合的蜗杆蜗轮的旋向相同蜗轮左旋蜗轮左旋蜗杆左旋蜗杆左旋 注意：注意：一对啮合的蜗杆蜗轮的旋向相同一对啮合的蜗杆蜗轮的旋向相同例：力的方向判断例：力的方向判断Fa1Ft
7、2Fr2Fr1Ft1Fa2图示为蜗杆、齿轮传动装置。右旋蜗杆I为主动件，为使轴、上传动件的轴向力能相抵消，试确定：（1）一对斜齿轮3、4轮齿的旋向；（2）用图表示各轴上传动件的受力（用各分力表示）情况。Fr5Ft1Fr6Fa6Ft2xFa1n2n3n1Fa2Fa3Fa4Ft3xFt4Fa5Ft5xFt6Fr1Fr2Fr3Fr4）标明各个轴向力（内、外的方向）。）标明各个轴向力（内、外的方向）。）根据合力，判断轴承）根据合力，判断轴承“放松端放松端”和和“压紧端压紧端” ” 。）放松端轴承的轴向力）放松端轴承的轴向力F Fa a= =它自身的附加轴向力； 压紧端轴承的轴向力压紧端轴承的轴向力F
8、Fa a= =除去它自身的附加轴向力外， 其余轴向力的矢量合力。）（arpYFXFfPeFFraYX,CLh,4 4）hLPCfnLhth66010NLnfPCht161060计算轴承寿命的方法归纳：计算轴承寿命的方法归纳：三、滚动轴承计算三、滚动轴承计算角、锥轴承所受轴向力的计算方法：角、锥轴承所受轴向力的计算方法： 1 1） 根据轴承的受力和结构，判断出全部轴向力根据轴承的受力和结构，判断出全部轴向力 （包括外载荷和内部轴向力）合力的指向。（包括外载荷和内部轴向力）合力的指向。 2 2） 被被“放松放松”轴承的轴向力轴承的轴向力Fa =本身的内部轴向力本身的内部轴向力S S被被“压紧压紧”
9、轴承的轴向力轴承的轴向力Fa = 除去本身派生的轴除去本身派生的轴向力后，其余各轴向力的代数和。向力后，其余各轴向力的代数和。分析哪一端轴承被分析哪一端轴承被“压紧压紧”、哪一端轴承被、哪一端轴承被“放放松松”。正装时，轴向合力指向的一为紧端，正装时，轴向合力指向的一为紧端，反装时，轴向合力指向的一端为松端。反装时，轴向合力指向的一端为松端。 一对一对70000AC型轴承的结构如图型轴承的结构如图13-13 a)所示所示。例例1： 已知轴上的已知轴上的Fre = 9000N， Ka1 =3000N，Ka2=5000N， 求：径向载荷求：径向载荷Fr1、Fr2 和轴向载荷和轴向载荷Fa1 、Fa
10、2 。21Ka1Ka22LLFre滚动轴承典型例题分析滚动轴承典型例题分析Fr2Fr1解解：（1 1）画简图，求）画简图，求Fr1、Fr2由材力求反力方法可知：由材力求反力方法可知：NFFrer3000311NFFrer6000322S1S2（2 2）求）求S1、S2，并判明指向并判明指向由表由表13-18知，知，70000AC型轴承的型轴承的S =0.68 FrNr4080600068. 0F 0.68 S22N2040300068. 0F 0.68 Sr11指向如图示指向如图示21Ka1Ka22LLFre已知已知: Fre = 9000N， Ka1 =3000N，Ka2=5000N，求求
11、： Fr1、Fr2 和和 Fa1 、Fa2 。（3 3）判明轴承压紧放松情况）判明轴承压紧放松情况向左的合力：向左的合力： S1+Ka1=5040N 向右的合力：向右的合力： S2+Ka2=9080N轴有右移趋势，轴有右移趋势，（4）求）求Fa1、Fa2NKSKFaaa60803000408050001221NSFa408022S1S221Ka1Fr2Fr1Ka22LLFre故故1 1轴承被轴承被“ “ 压紧压紧”，2 2轴承轴承“被放被放松松”。例例2 2：已知一对：已知一对3030430304轴承所受的载荷情况如图示。轴承所受的载荷情况如图示。若若n=1500 rpm，求当量动载荷，并判断
12、求当量动载荷，并判断 哪个轴承危险哪个轴承危险, ,并求危险轴承的寿命？并求危险轴承的寿命？ C=31.5 KN ，C0=20.8 KN，e=0.3，Y=2，S =Fr / 2YFa / Fre 时时，X=1，Y=0，Fa / Fr e 时时，X=0.4，Y=230304轴承轴承注：注：21Ka=1000NFre=3000N2LL21Ka=1000NFre=3000N2LLFr2Fr1 求两轴承的径向载荷求两轴承的径向载荷Fr1 、Fr2对对1 1点取矩：点取矩：Fre3L=Fr22LFr2=3/2 Fre=3/2 3000=4500N对对2 2点取矩点取矩：FreL+Fr12L =0Fr1=
13、 - Fre2=-3000 2= - 1500 N (N (负号表示方向向下负号表示方向向下) )S2S1 求派生轴向力求派生轴向力S1、S2S1=Fr1 2Y = 1500/2 2 = 375 NS2=Fr2 2Y = 4500/2 2 = 1125 N（方向如图示）（方向如图示）Fr2Fr121Ka=1000NFre=3000N2LLS2S1 求两轴承的轴向载荷求两轴承的轴向载荷Fa1 、Fa2Ka +S2 = 1000 + 1125 = 2125 N S1= 375 N 轴有左移趋势，轴有左移趋势，1 1被被“压紧压紧”，2 2被被“放松放松” ” Fa1 = Ka +S2 =1000
14、+ 1125 = 2125 NFa2 = S2 = 1125 N 求两轴承的当量动载荷求两轴承的当量动载荷 P1、P2eFFra42.11500212511 X1=0.4，Y1=2eFFra25.04500112522 X2=1，Y2=0 P1 = X1Fr1+ Y1Fa1 = 0.4 1500 + 2 2125 = 4850 NP2= X2Fr2+ Y2Fa2 =1 4500 = 4500 N P1 P2 ， 轴承轴承1 1危险危险 求轴承的寿命求轴承的寿命 Lh)(6 .5679485031500150016667166673101hPfCfnLpth四、轴的结构改错问题通常从以下几个方面考虑四、轴的结构改错问题通常从以下几个方面考虑: :1.1. 轴与轴上零件是否用键作周向固定轴与轴上零件是否用键作周向固定, ,若轴上有多个零件时，其若轴上有多个零件时，其键槽是否在同一母线。键槽是否在同一母线。2.2. 轮毂长度是否略轮毂长度是否略大于大于安装轴段的长度。安装轴段的长度。3.3. 轴上零件的两端轴上定位如何？轴上零件的两端轴上定位如何？4.4. 轴承的类型选择和组合是否合理？特别是采用角接触球轴承轴承的类型选择和组合
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