机械设计强度校核

一. 是非题：正确的在（）中写“√”，错误的在（）中写“×”

1、

在不改变零件静强度的条件下,加大在一定载荷下零件的弹性变形量,将会降低该零件的冲击强度。 （ ）

2、

在不改变零件静强度的条件下，加大在一定载荷下零件的弹性变形量，可提高耐冲击强度。 （ ）

3、

设计零件时，安全系数应尽可能选大些，使该零件工作更可靠与安全。（ ）

4、

某转轴采用40钢（?S?335MPa),经校核其扭转刚度不够，可改选高强度合金结构钢40Cr(?S?785MPa)，以提高刚度。

5、

（ ）

设计某普通碳钢零件时，校核后刚度不足，采用高强度合金钢时，对提高其刚度是不起作用的。 （ ）

6、

在变应力作用下，零件的主要失效形式将是疲劳断裂，而在静应力作用下，其失效形式将是塑性变形或断裂。 （ ）

7、

只要材料的平均极限应力?lim大于零件的平均工作应力?m，则安全系数S就大于1，工作是可靠的。

8、

（ ）

若材料的平均极限应力?lim大于零件的平均工作应力?m，则零件的安全系数不一定总是大于1。

9、

（ ）

渐开线圆柱直齿轮传动空载运转时，可以认为是处于齿面线接触状态。 （ ）

一. 是非题：正确的在（）中写“√”，错误的在（）中写“×”

1、

在不改变零件静强度的条件下,加大在一定载荷下零件的弹性变形量,将会降低该零件的冲击强度。 （ ）

2、

在不改变零件静强度的条件下，加大在一定载荷下零件的弹性变形量，可提高耐冲击强度。 （ ）

3、

设计零件时，安全系数应尽可能选大些，使该零件工作更可靠与安全。（ ）

4、

某转轴采用40钢（?S?335MPa),经校核其扭转刚度不够，可改选高强度合金结构钢40Cr(?S?785MPa)，以提高刚度。

5、

（ ）

设计某普通碳钢零件时，校核后刚度不足，采用高强度合金钢时，对提高其刚度是不起作用的。 （ ）

6、

在变应力作用下，零件的主要失效形式将是疲劳断裂，而在静应力作用下，其失效形式将是塑性变形或断裂。 （ ）

7、

只要材料的平均极限应力?lim大于零件的平均工作应力?m，则安全系数S就大于1，工作是可靠的。

8、

（ ）

若材料的平均极限应力?lim大于零件的平均工作应力?m，则零件的安全系数不一定总是大于1。

9、

（ ）

渐开线圆柱直齿轮传动空载运转时，可以认为是处于齿面线接触状态。 （ ）

一. 是非题：正确的在（）中写“√”，错误的在（）中写“×”

1、

在不改变零件静强度的条件下,加大在一定载荷下零件的弹性变形量,将会降低该零件的冲击强度。 （ ）

2、

在不改变零件静强度的条件下，加大在一定载荷下零件的弹性变形量，可提高耐冲击强度。 （ ）

3、

设计零件时，安全系数应尽可能选大些，使该零件工作更可靠与安全。（ ）

4、

某转轴采用40钢（?S?335MPa),经校核其扭转刚度不够，可改选高强度合金结构钢40Cr(?S?785MPa)，以提高刚度。

5、

（ ）

设计某普通碳钢零件时，校核后刚度不足，采用高强度合金钢时，对提高其刚度是不起作用的。 （ ）

6、

在变应力作用下，零件的主要失效形式将是疲劳断裂，而在静应力作用下，其失效形式将是塑性变形或断裂。 （ ）

7、

只要材料的平均极限应力?lim大于零件的平均工作应力?m，则安全系数S就大于1，工作是可靠的。

8、

（ ）

若材料的平均极限应力?lim大于零件的平均工作应力?m，则零件的安全系数不一定总是大于1。

9、

（ ）

渐开线圆柱直齿轮传动空载运转时，可以认为是处于齿面线接触状态。 （ ）

第七章 轴承的设计及校核

7.1轴承种类的选择

查《机械设计课程设计手册》第二版 吴宗泽 罗圣国 主编 高等教育出版社出版P62 滚动轴承由于采用两端固定，采用深沟球轴承。型号为6303和6300。

7.2深沟球轴承结构

深沟球轴承一般由一对套圈，一组保持架，一组钢球组成。其结构简单，使用方便，是生产最普遍，应用最广泛的一类轴承。

该类轴承主要用来承受径向负荷，但也可承受一定量的任一方向的轴向负荷。当在一定范围内，加大轴承的径向游隙，此种轴承具有角接触轴承的性质，还可以承受较大的轴向负荷。

深沟球轴承装在轴上以后，可使轴或外壳的轴向位移限制在轴承的径向游隙范围内。同时，当外壳孔和轴（或外圈对内圈）相对有倾斜时，（不超过8~—16~根据游隙确定）仍然可以正常地工作，然而，既有倾斜存在，就必然要降低轴承的使用寿命。

深沟球轴承与其它类型相同尺寸的轴承相比，摩擦损失最小，极限转速较高。在转速较高不宜采用推力球轴承的情况下，可用此类轴承承受纯轴向负荷。如若提高其制造精度，并采用胶木、青铜、硬铝等材质的实体保持架，其转速还可提高。

型号 内径d mm inch 外径D mm 宽度B 倒角r 额定负荷kN 钢球 极限转速rpm 重 量 油 kg in

机械零件的强度

一 名词解释

(1) 静应力：静应力:大小和方向不随转移而产生变化或变化较缓慢的应力，其作用下零件可能产生静断裂或过大的塑性变形，即应按静强度进行计算。

(2) 变应力：大小和方向均可能随时间转移产生变化者，它可以是由变载荷引起的，也可能因静载荷产生(如电动机重量给梁带来的弯曲应力)变应力作用的零件主要发生疲劳失效。

(3) 工作应力：用计算载荷按材料力学基本公式求得作用在零件剖面上的内力:?p　,?c,等。

(4) 计算应力：根据零件危险断面的复杂应力状态，按适当的强度理论确定的，有相当破坏作用的应力。

(5) 极限应力：根据材料性质及应力种类用试件试验得到的机械性能失效时应力极限值，常分为用光滑试件进行试验得到的材料极限应力及用零件试验得到的零件的极限应力。

(6) 许用应力：设计零件时，按相应强度准则、计算应力允许达到的最大值[?]??lim/[S]??ca。 (7) 计算安全系数：零件 (材料)的极限应力与计算应力的比值Sca??lim/?ca，以衡量安全程度。 (8) 安全系数许用值：根据零件重要程度及计算方法精确度给出设计零件安全程度的许用范围[S]，力求Sca?[S]。

?F,?,?T二 选择题

(1) 零

机械设计

第三章 机械零件的强度

§3-1 材料的疲劳特性 §3-2 零件的疲劳强度计算

机械设计

交变应力举例定义：随时间作周期性变化的应力,称为交变应力。

实例1 齿轮在啮合过程中，力F迅速由零增加至最大值，然 后减小至零。试观察齿根某一点A的弯曲正应力变化情况。PA σ

t

机械设计

实例2 由于电动机的重力作用产生静弯曲变形,由于工作时 离心惯性力的垂直分量随时间作周期性变化,梁产生交变应力.ωt

静平衡位置

stmaxmin

t

机械设计

实例3 火车轮轴上的力来自车箱.大小,方向基本不变. 即弯矩基本不变. P假设轴以匀角速度 转动. 横截面上 A点到中性轴的距 离却是随时间 t 变化的. A

P

tz

A的弯曲正应力为

随时间 t 按正弦曲线变化

O

t

机械设计

交变应力产生的原因

1、变载荷，载荷做周期性变化； 2、静载荷，但零件点的位置随时间做周期性的变化。

机械设计

交变应力的基本参数 m─平均应力 a─应力幅值

max─最大应力 min─最小应力

r ─应力比(循环特性)

max=?

min=?

描述规律性的交变应力有5个参数，但其中只有 两个参数是独立的。

机械设计

三个特例

特例1、对称循环 maxO

min

t

在交变应力下若最大应

花键设计与强度校核分析

1．花键设计.............................................................................................................................2

2．花键的强度校核分析.........................................................................................................8

2.1 国标（GBT）的校核结果........................................................................................9

2.2 SAE的校核结果......................................................................................................10

1．花键设计

在需要进行花键连接设计时，如下图所示添加花键：

选择Spline/Interferen

第八节 提高螺栓连接强度的措施

分析影响螺栓连接强度的因素，从而提出提高联接强度的措施。这对于螺纹联接的设计也是很重要的。

螺纹联接的强度，主要取决于螺栓的强度。影响螺栓强度的因素很多，有材料、结构、尺寸、制造、工艺等。实际设计中，通常主要是以下几个方面考虑来提高联接的强度。

一、减小应力幅（可提高疲劳强度）

大家知道，影响疲劳强度的主要因素是变应力中的应力幅?a?，则越易产生疲劳破坏。

?a?，则可以提高疲劳强度。由螺栓总拉力：F2?F0?拉力F变化时，只会引起（

CbF 可以看出，当工作

Cb?CmCb这一部分是变化的。此部分减小，就可以使?a?。F）

Cb?Cm显然：相对刚度

Cb越小，则可提高疲劳强度。由此可见：措施为；

Cb?Cm① 减小Cb （见教材上的图） ② 增大Cm （见教材上的图） 这样可以使

Cb↓，从而使?a?。

Cb?Cm

但是由F2?F0?CbF 可知，在F0给定的条件下，减小螺栓的刚度Cb或增大

Cb?Cm被联接件刚度Cm，都将引起残余预紧力F1减小，从而降低了联接的紧密性。因此，若在减小Cb或增大Cm的同时,适当增加预紧力F0，就可以使F1不致减小太多或保持不变。

减小螺栓的刚度的方法： （1）适当增加螺栓的长

河南工业大学 机电工程学院

毕 业 设 计（论文）

轴的强度校核方法

姓 名： 学 号： 性 别： 专 业: 联系方式： 学习中心： 指导教师：

2XXX年X月X日

I

河南工业大学毕业设计（论文）

轴的强度校核方法

摘 要

轴是用来支承回转运动零件，如带轮、齿轮、蜗轮等，同时实现同一轴上不同零件间的回转运动和动力的传递的重要的零件。为实现机械产品的完整和可靠设计，轴的设计应考虑选材、结构、强度和刚度等要求。并应对轴的材料或设备的力学性能进行检测并调节，轴的强度校核应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。最后确定轴的设计能否达到使用要求，对轴的设计十分重要。

本文根据轴的受载及应力情况，介绍了几种典型的常用的对轴的强度校核计算的方法，并对如何精确计算轴的安全系数做了具体的介绍。当校核结果如不满足承载要求时，则必须修改原结构设计结果，再重新校核。

最后，本文对提高轴的疲劳强度和刚度提出相应改进方法，并对新材料，新技术的应用进行了展望。

关键词：轴；强度；弯矩；扭矩；

i

目 录

第一章 引 言 ...........................................

验算Φ500×3三辊型钢开坯机第一机座的下轧辊强度。已知： 1）按轧制工艺，该辊K13、K9、K5三个道次同时走钢 ； 2）各道的轧制力：P13 =1100KN , P9=800KN , P5 =600 KN ; 3）各道的轧制力矩：M13 = 60.0KN .m ,

M9 = 30KN.m , M5= 20KN.m ,忽略摩擦力矩；

4）轧辊有关尺寸见图所示。其中各道次的辊身工作直径为：D13=340 mm , D9=384 mm , D5=425 mm 轧辊辊颈直径：d=300 mm 辊颈长度l =300 mm，轧辊梅花头外径d1=280 mm，其抗扭断面系数Wn = 0.07d13 。 5）轧辊右侧为传动端；

6）轧辊材质为铸钢，其强度极限为 σb = 5 00 ~ 600 MPa; 7）轧辊安全系数取 n =5; 8）许用应力 [τ] = 0.6[σ]。

（要求画出轧辊的弯矩图和扭矩图）

1）由静力学平衡方程求得轧辊辊颈处的支反力： R1*（286+507+654+353）-P5*（507+65