机械设计第12章作业复习进程
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简单机械复习与巩固【学习目标】1.知道什么是杠杆及杠杆五要素;2.会画杠杆的力臂;3.理解杠杆的平衡条件及应用,会判断省力杠杆和费力杠杆;4.理解定滑轮、动滑轮的特点、实质及其作用;5.知道滑轮组的作用,会组装滑轮组;6.了解什么是有用功、额外功和总功,了解影响机械效率的因素;7.理解什么是机械效率,学会用机械效率的公式进行有关问题的计算,同时结合受力分析解决综合的力学问题。
【知识网络】【要点梳理】要点一、杠杆1.杠杆:一根在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就是杠杆。
杠杆的五要素是:支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂,杠杆可以是直的硬棒,如撬棒等;也可以是弯的,如羊角锤。
2.力臂的画法:(1)明确支点,用O表示(2)通过力的作用点沿力的方向画一条直线(3)过支点O作该力的作用线的垂线(4)用两头带箭头的线段标示出支点到力的作用线的垂线段,写上相应的字母L1(或L2)3.杠杆的平衡:杠杆在力的作用下保持静止或匀速转动,杠杆就处于平衡状态。
要点进阶:1.杠杆的平衡条件是:动力×动力臂=阻力×阻力臂,用公式表示为F1L1= F2L2;杠杆的平衡不是单独由力或力臂决定的,而是由它们的乘积来决定的。
2.杠杆分类:(1)省力杠杆:L1>L2,F1<F2。
这类杠杆的特点是动力臂L1大于阻力臂L2,平衡时动力F1小于阻力F2,即用较小的动力就可以克服较大的阻力。
但是实际工作是动力移动的距离却比阻力移动的距离大,即要费距离。
如撬起重物的撬棒,开启瓶盖的起子、铡草用的铡刀等,都属于这一类杠杆。
(2)费力杠杆:L1<L2,F1>F2。
这类杠杆的特点是动力臂L1小于阻力臂L2,平衡时动力F1大于阻力F2,即要用较大的动力才能克服阻力完成工作,但它的优点是杠杆工作时,动力移动较小的距离就能使阻力移动较大的距离。
使工作方便,也就是省了距离。
如缝纫机踏板、挖土的铁锨、大扫帚、夹煤块的火钳,这些杠杆都是费力杠杆。
L 1OF 1F 2L 2第十二章 简单机械第 1 节 杠杆1. 杠杆:一根硬棒,在力的作用下绕着固定点转动,这根硬棒叫做杠杆。
(杠杆是一根在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒)。
判断一个物体是不是杠杆,需要满足三个条件,即硬物体(不一定是棒)、受力(动力和阻力)和转动(绕固定点)。
杠杆可以是直的,也可以是弯的,甚至是任意形状的,只要在力的作用下能绕固定点转动,且是硬物体,都可称为杠杆。
2.杠杆的五要素是什么?(1) 支点:杠杆绕着转动的点。
用字母 O 表示。
(2) 动力:使杠杆转动的力。
用字母 F 1 表示。
(3) 阻力:阻碍杠杆转动的力。
用字母 F 2 表示。
(4) 动力臂:从支点到动力作用线的距离。
用字母 L 1 表示。
(5) 阻力臂:从支点到阻力作用线的距离。
用字母 L 2 表示。
3. 研究杠杆的平衡条件:①杠杆平衡是指:杠杆静止或匀速转动。
②实验前:应调节杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置平衡。
这样做的目的是:可以方便的从杠杆上量出力臂。
③结论:杠杆的平衡条件是:动力×动力臂=阻力×阻力臂。
4.杠杆平衡的条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂.或写作:F 1L 1=F 2L 2 或写成是阿基米德发现的杠杆原理。
F 2 L 1 = F 1 L 2。
这个平衡条件也就 5.三种杠杆:名称 结 构 特 征特 点 应用举例省力杠杆动力臂大于阻力臂(L 1>L 2,F 1< F 2)省力、费距离撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀费力杠杆动力臂小于阻力臂(L 1<L 2,F 1> F 2)费力、省距离缝纫机踏板、起重臂、人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆、镊子、船桨等臂杠杆动力臂等于阻力臂(L 1=L 2,F 1=F 2)不省力、不费力天平,定滑轮第 2 节 滑轮1、定滑轮:①定义:轴固定不动的滑轮。
②特点:使用定滑轮不能省力但是能改变力的方向。
(实质是个等臂杠杆)力的作用线:通过力的作用点沿力的方向所画的直线③对理想的定滑轮(不计轮轴间摩擦):(1): F=G (2): S=h2、动滑轮:①定义:轴和重物一起移动的滑轮。
第一章机械设计总论本章节包括5个知识点,1.机械零件的主要失效形式及计算准则;(重点)2.机械零件设计的一般步骤;3.材料的疲劳特性4.机械零件的强度计算;(重点)5.机械零件的抗剪裂强度和接触强度。
在复习每一个知识点的过程中,首先要了解知识点,通过熟悉教材内容,识记一般的知识点,尽可能脑中对零件有总体的认识,再通过本讲义如下内容对应的例题,从分析、解题、注意易错点到完成老师布置的作业完成相应知识点的掌握过程。
【知识点1】机械零件的主要失效形式及计算准则【例题1】机械零件的主要失效形式有哪些?分析:基本知识点的熟记解题:断裂,表面压碎,表面点蚀,塑形变形,过量弹性变形,共振,过热,过量磨损易错点:回答不够全面作业:《机械设计与机械原理考研指南》P18页第20、21、22等题习题:简述机械零件的计算准则【知识点2】机械零件的强度计算【例题2】简述应力特征r的取值范围及应力分类分析:基本知识点的熟记解题:TWrW1,r=1时为静应力,r=T是为循环变应力,r=0时为脉动变应力易错点:分类理解不清作业:《机械设计与机械原理考研指南》P19页第36、37等题习题:简述载荷与应力的类型第二章平面连杆机构及其设计(不考)第三章凸轮机构及其设计(不考)第四章步进机构及其设计(不考)第五章齿轮传动设计本章节包括6个知识点,1.齿轮传动的主要参数及几何尺寸计算;2.齿轮常用材料及热处理方法;3.硬齿面,软齿面,开式传动,闭式传动等概念4.齿轮传动的的常见失效形式,受力分析;(重点)5.直齿,斜齿圆柱齿轮传动的强度计算6.齿轮设计准则。
(重点)其中必须掌握的知识点是3个,1.硬齿面,软齿面,开式传动,闭式传动等概念2.齿轮传动的的常见失效形式,受力分析;3.齿轮设计准则。
【知识点1】齿轮传动的的常见失效形式【例题1】简述齿轮传动的常见失效形式分析:这一考题在历年考研试卷中比较常见,或考简答,或变换形式考填空解题:1.轮齿折断,多发生在脆性材料轮齿根部2.齿面点蚀,多发生在润滑良好的闭式软齿面齿轮中3.齿面胶合,多发生在高速重载热条件差的闭式齿轮中4.齿面磨损,多发生在开式齿轮传动中5.齿面塑性变形,多发生在底速过载,频繁启动的软齿面齿轮传动中易错点:回答不够准确作业:《机械设计与机械原理考研指南》P43页第1、2题,p46页第43、44、45、46题习题:齿面点蚀首先出现在齿面节线附近的原因。
154第12章 蜗杆传动12.1 考点提要12.1.1 重要的术语和概念蜗杆的传动特点和分类、蜗杆的效率、蜗杆的头数、导程角、直径系数、12.1.2蜗杆传动的滑动速度和效率蜗杆主动时的机构效率为:)(v tg tg ϕγγη+-=)96.095.0( (12-1) 蜗杆的功率损耗一般由啮合摩擦,轴承损耗及零件搅油和飞溅损耗。
计算效率时,需要用到当量摩擦角v ϕ,其数值可通过arctgf v =ϕ算出,再结合相对滑动速度查表确定。
增加蜗杆的头数会使导程角增大,从而使效率增大,同时滑动速度也增大;如果增大蜗杆的分度圆直径将使导程角减小,从而使效率下降,而蜗杆的刚度提高。
蜗轮主动的效率为)(’v tg tg ϕγγη-= (12-2) 显然若v ϕγ≤,则0≤‘η,机构自锁,显然,如果反行程(蜗轮主动)自锁,正行程的效率(蜗杆主动)一定不大于50O O /。
蜗杆机构总的效率为啮合效率与轴承效率及搅油效率的乘积。
在设计之初,为近似求出蜗轮的转矩2T ,η数值可按表14-1数值估计。
表14-1 效率与蜗杆头数关系1Z 12 3 4 总效率0.7 0.8 0.85 0.9 影响蜗杆传动啮合效率的几何因素有:蜗杆的头数Z1,蜗杆的直径系数q﹑蜗杆分度圆直径〔或模数﹑Z1﹑q〕。
由于传动多是减速传动,所以蜗杆多处于高速级。
当蜗杆头数较少时,反行程效率低,机构自锁。
只有蜗杆头数多时才有较高的效率,反行程不自锁(可以蜗轮为主动件),但蜗轮和蜗杆的滑动速度过大,对材料要求很高,易出现磨损和胶合,因此很少采用。
12.1.3普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算蜗杆蜗轮的正确啮合条件有:1)蜗杆的轴向模数ma1=蜗轮的端面模数mt2且等于标准模数;2)杆的轴向压力角αa1=蜗轮的端面压力角αt2且等于标准压力角;3)蜗杆的导程角γ=蜗轮的螺旋角β且均可用γ表示,蜗轮与蜗轮的螺旋线方向相同。
通过蜗杆轴线并与涡轮端面垂直的平面称中间平面。
第12章滑动轴承12.1 复习笔记一、概述1.滑动轴承根据轴承中摩擦性质的不同,可把轴承分为:(1)滑动摩擦轴承(简称滑动轴承)滑动轴承适用于工作转速特高、特大冲击与振动、径向空间尺寸受到限制或必须剖分安装,以及需在水或腐蚀性介质中工作等场合。
(2)滚动摩擦轴承(简称滚动轴承)滚动轴承摩擦系数小,启动阻力小,选用、润滑、维护都很方便。
2.滑动轴承的类型(1)按其承受载荷方向的不同,可分为径向轴承和止推轴承。
(2)根据其滑动表面间润滑状态的不同,可分为流体润滑轴承、不完全流体润滑轴承和自润滑轴承。
(3)根据流体润滑承载机理的不同,可分为流体动力润滑轴承(简称流体动压轴承)和流体静力润滑轴承(简称流体静压轴承)。
3.滑动轴承的设计内容(1)轴承的形式和结构设计;(2)轴瓦的结构和材料选择;(3)轴承结构参数的确定;(4)润滑剂的选择和供应;(5)轴承的工作能力及热平衡计算。
二、滑动轴承的主要结构形式1.整体式径向滑动轴承(1)结构它由轴承座和由减摩材料制成的整体轴套组成,轴承座上设有安装润滑油杯的螺纹孔,在轴套上开有油环,并在轴套的内表面上开有油槽。
(2)优点结构简单,成本低廉。
(3)缺点①轴套磨损后,轴承间隙过大时无法调整;②只能从轴颈端部装拆,对于重型机器的轴或具有中间轴颈的轴,装拆很不方便或无法安装。
(4)应用多用在低速、轻载或间歇性工作的机器中。
2.对开式径向滑动轴承对开式径向滑动轴承是由轴承座、轴承盖、剖分式轴瓦和双头螺柱等组成。
3.止推滑动轴承(1)结构止推滑动轴承由轴承座和止推轴颈组成。
(2)结构形式常用的结构形式有空心式、单环式和多环式。
①空心式a.实心式轴颈的端面上压力分布极不均匀,靠近中心处的压力很高,对润滑极为不利;b.空心式轴颈接触面上压力分布较均匀,润滑条件较实心式有所改善。
②单环式单环式是利用轴颈的环形端面止推,而且可以利用纵向油槽输入润滑油,结构简单,润滑方便,广泛用于低速、轻载的场合。