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〈机械设计基础〉第9章 机械零件设计概论幻灯片
例:图示为由两个相互压紧的钢制摩擦轮组成 的摩擦轮传动。 已知:D1=100mm,D2=140mm,b=50mm,小轮主动;主动轴传递功率P=5kW、转速n1=500r/min,传动较平稳,载荷系数K=1.25,摩擦系数,f=0.15。试求:(1)所需的法向压紧力N;(2)两轮接触处 最大接触应力;(3)若摩擦轮的材料硬度HB=300,试校核接触强度。 D1 D2 N N b D1 D2 N N b 解:(1) 小轮的转矩 : T1=9.55×106 P n1 = 9.55×106 5 500 =95500(N.mm) 圆周力: F= 2T1 D1 = 2×95500 100 =1910(N) 由防滑条件:fN≥KF 得 法向压紧力 : N= KF f = 1.25 ×1910 0.15 =15900(N) (2) 根据公式: σH =0.418 Fn E bρ 本题中,Fn=N=15900 N; b=50 mm ρ= ρ1 ρ2 ρ2 + ρ1 = 50×70 50+70 =29.2 查得: E=2.06×105 MPa 故 σH =0.418 15900×2.06×105 50×29.2 =626 (MPa) (3)接触疲劳极限: σHlim =2.76HB -70 =2.76×300-70=758 MPa) 取 安全系数: SH=1.1 则 许用接触应力:[σH ]= σHlim SH 758 1.1 = 因 [σH ] σH 故 满足接触强度条件。 例:图示,为实现变速,主动摩擦轮可分别带动三个从动摩擦轮(1、2、3轮)。已知:D1 D2 D3 ,且 各轮宽度相同,材料相同。试分析:主动轮带动哪一个从动轮时,其接触应力最大? D1 D2 D3 主动轮 D 解: σH = ZE Fn bρ 据 ∴主动轮带动最小轮(1轮)时, ρ为相对最小,故σH 为最大。 ρ= ρ1 ρ2 ρ2 + ρ1 ∵ 且 ρ↓→ σH ↑ ◆机械零件的耐磨性 磨损:由于表面相对运动使摩擦表面 的物质不断损失的现象。 磨损的分类: 磨粒磨损(磨料磨损) 粘着磨损(胶合磨损) 疲劳磨损(疲劳点蚀) 腐蚀磨损(腐蚀机械磨损) 耐磨性:零件抗磨损的能力。 机械零件正常运行的磨损过程(三个阶段): 1、跑合阶段(磨合阶段) ——新的摩擦副表面具有一定的粗糙度,实际接触面积较小。在跑合阶段,表面逐渐磨平,实际接触面积逐渐增大,磨损速度减缓。因此,人们有意利用跑合阶段,轻微磨损,为今后正常运行创造条件。 注意 跑合结束后,及时更换润滑油。 2、稳定磨损阶段 3、剧烈磨损阶段 机械效率降低、丧失精度、产生异常噪音和振动、摩擦副温度迅速升高,最终导致零件失效。 磨损量 时间 o 跑合阶段 稳定磨损阶段 急剧磨损阶段 磨粒磨损(磨料磨损): ——在摩擦过程中,硬颗粒或硬的凸起物引起的材料脱落的现象。 粘着磨损(胶合磨损): ——摩擦副相对运动时,由于粘着,接触表面的材料从一个表面转移到另一个 表面的现象。严重时摩擦副咬死。 疲劳磨损(疲劳点蚀): ——在接触应力反复作用下,使材料表面疲劳而产生的物质损失的现象。 腐蚀磨损(腐蚀机械磨损): ——在摩擦过程中,与周围介质发生化学或电化学反应,产生物质损失的现象。 耐磨性计算: ——目的:控制过度磨损。 ——目的:对运动速度较高时,控制温升。 P≤[p] 限制压强: Pv≤[pv] 限制pv值: 机械制造常用材料及其选择 (祥见《金属材料与热处理》》、《机械工程手册》(3卷篇)) 机械制造常用材料: 钢 铸铁 有色金属合金 非金属材料 复合材料 机械制造常用材料分类及应用 分类 应用举例 钢 碳素钢 合金钢 低碳钢(含碳量≤0.25%) 中碳钢(含碳量≥0.25~0.6%) 高碳钢(含碳量0.6%) 低合金钢(合金总含量≤5%) 中合金钢(合金总含量>5~10%) 高合金钢(合金总含量>10%) 齿轮、轴、蜗杆、螺钉、铆钉、连杆等 较重要的结构和构件 铸 钢 一般铸钢 特殊铸钢 普通碳素铸钢 低合金铸钢 机座、大齿轮、棘轮、曲轴等 容器、齿轮、曲轴、水轮机叶片等 耐蚀、耐热、无磁、电工零件、水轮机叶片、模具等 铸 铁 灰铸铁(HT) 低牌号(HT100~HT150) 高牌号(HT200~HT400) 底座、手轮、床身、盖等 齿轮、带轮、飞轮、联轴器、机身 可锻铸铁(KT) 铁素体型 珠光体型 减速器壳、搬手、支座等 曲轴、齿轮、活塞环、轴套等 球墨铸铁(QT) 珠光体型 铁素体型 同可锻铸铁 特殊铸铁 耐蚀、耐热、耐磨场合 铜合金 铸造铜合金 变形铜合金 铸造黄铜(ZH) 铸造青铜(ZQ) 轴瓦、衬套、阀体、管接头
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