機械基礎複習

2022-08-14 06:33:05 字數 5557 閱讀 8699

第1章物體的受力分析和靜力平衡方程

力系:同時作用在剛體上的一群力稱為力系。

等效力系:若作用在剛體上的力系可用另一力系代替而不改變其對剛體的作用效果,則這兩個力系為等效力系。

第1節靜力學基本概念

一力的概念及作用形式

力是物體間相互的機械作用。力的大小,方向,作用點是力的三要素。

當力的作用面面積很小時,可以近似認為力是作用在乙個點上,這種力為集中力。當力的作用範圍比較大時稱為分布力。

二剛體的概念

剛體就是在力的作用下不發生變形的物體。

三平衡的概念

物體相對於地球靜止或作勻速直線運動,則稱該物體處於平衡狀態,並將作用於該物體上的力系稱為平衡力系。

二力平衡充分必要條件:兩個力大小相等,方向相反,作用在同一條直線上。

只受兩個力作用而處於平衡的構件稱為二力構件。

四作用和反作用定理

大小相等,方向相反,作用在兩個物體上。

第2節約束和約束反力

限制非自由體運動的裝置或設施稱為約束。根據作用力反作用力定理,約束同時會對被約束物體產生反作用力,稱為約束反力。

第3節分離體和受力圖

首先將研究物件從與其有聯絡的物體中分離出來(使之成為自由體),稱之為分離體。表示分離體及其受力的圖形稱為受力圖。

第5節力矩力偶

用力與力臂的乘積來度量力使物體繞力矩中心的轉動效應,稱之為力對力矩中心點的矩,簡稱力矩。

作用在同一物體上等值,反向,不共線的一對平行力稱為力偶。

第2章拉伸,壓縮與剪下

在外力作用下,桿件可以產生下列幾種基本變形形式。

(1)軸向拉伸或軸向壓縮;(2)剪下;(3)扭轉;(4)彎曲

第2節軸向拉伸或壓縮時橫截面積上的內力

一內力的概念

物體受外力作用產生形變時,其內部各部分之間因相對位置改變而引起的相互作用力稱為內力。

二截面法軸力

用假想截面把構件截開後求內力的方法稱為截面法。其是求內力的基本方法,步驟如下:截,代,求。

第4章彎曲

第1節彎曲的概念和例項

以彎曲變形為主的桿件習慣上稱為梁。

若梁的支座反力僅利用靜力平衡方程便可全部求出,這樣的梁稱為靜定梁。常見的靜定梁有以下三種形式:(1)簡支梁;(2)外伸梁;(3)懸臂梁。

第9節提高梁彎曲強度和剛度的措施

一合理安排梁的受力情況二選擇合理的截面形狀

第5章應力狀態分析

主平面:單元體上切應力為零的平面稱為主平面;

主應力:主平面上的正應力稱為主應力。

第6章疲勞

第1節交變應力的概念

如果構件的應力不隨時間變化,稱這種應力為靜應力。但在工程上,許多構件在工作時出現隨時間做週期性變化的應力,這種應力稱為交變應力。

第2節疲勞的概念

金屬構件經過一段時間交變應力的作用後發生的斷裂現象稱為『疲勞破壞』,簡稱疲勞。

第7章概述

第1節容器的結構與分類

一容器的概念

容器是化工生產所用各種化工裝置外部殼體的總稱。

二容器的分類

1.按容器形狀分類

(1)方形和矩形容器 (2)球形容器 (3)圓柱形容器

2.按容器厚度分類

(1)薄壁容器 (2)厚壁容器

3.按承壓性質和能力分類

(1)內壓容器 (2)外壓容器

4.按壁溫分類

(1)常溫容器 (2)高溫容器 (3)中溫容器 (4)低溫容器

5.按支承形式分類

(1)臥式容器 (2)立式容器

6.按結構材料分類

(1)金屬容器 (2)非金屬容器

7.按安全技術管理分類

第2節容器機械設計的基本要求

容器零部件的機械設計須滿足以下要求:

(1)強度 (2)剛度 (3)穩定件 (4)耐久性 (5)密封性 (6)節省材料和便於製造 (7)方便操作和便於運輸

第3節容器的標準化設計

一標準化的意義

實現標準化,有利於成批生產,縮短生產週期,提高產品質量,降低成本,從而提高產品的競爭能力;實現標準化,可以增加零部件的互換性,有利於設計,製造,安裝和維修,提高勞動生產力。標準化為組織專業化生產提供了有利條件,有利於合理的利用國家資源,節省原材料,能夠有效的保障人民的安全與健康;採用國際性的標準化,可以消除**障礙,提高競爭力。

二容器零部件標準化的基本引數

壓力容器及其零部件標準化的基本引數是:公稱直徑(dn)和公稱壓力(pn)

第8章內壓薄壁容器設計基礎

第1節迴轉殼體的幾何特性

一基本概念

係指殼體的中間面是由直線或平面曲線繞同平面內的固定軸線旋轉一周而形成的殼體。

第9章內壓薄壁圓筒和球殼設計

第1節概述

對於已投入使用的壓力容器要實施定期檢驗,在每次檢驗時,應根據實測的厚度進行強度校核,其目的是:

1.判定在下乙個檢驗週期內或在剩餘壽命期間內,容器是否還能在原設計條件下安全使用;

2.當容器已判定不能在原設計條件下使用時,應通過強度計算,提出容器監控使用的條件;

3.當容器針對某一使用條件需要判廢時,應提出判廢依據。

第10章內壓容器封頭的設計

容器封頭按其形狀分為三類:凸形封頭,錐形封頭和平板形封頭。

第1節凸形封頭

凸形封頭包括:半球形封頭,橢圓形封頭,碟形封頭,球冠形封頭

第4節封頭的結構特性及選擇

1.半球形封頭

半球形封頭是由半個球殼構成,就單位容積的表面積來說為最小;需要的厚度是同樣圓筒的二分之一;從受力來看,球形封頭是最理想的結構形式;缺點是深度大,直徑小,整體沖壓困難,大直徑採用分瓣沖壓其拼焊工作量較大。

2.橢圓形封頭

橢圓形封頭是由半個橢圓面和一圓柱直邊段組成,它的應力情況不如半球形封頭均勻,但比碟形封頭要好。優點是深度淺,用沖壓法易於成形,製造比球形封頭容易。

3.碟形封頭

碟形封頭是由球面,過渡段以及圓柱直邊段三個不同曲面組成。雖然由於過渡段的存在降低了封頭的深度,方便了成行加工,但在三部分連線處,由於經線曲度發生突變,在過渡區邊界上不連續應力比內壓薄膜應力大得多,故受力狀況不佳。它的製造常用沖壓,手工敲打,旋壓而成。

4.球冠形封頭

球冠形封頭是部分球形封頭與圓筒直接連線,它結構簡單,製造方便,常用作容器中兩獨立受壓室的中間封頭,也可用作端蓋。封頭與筒體連線處的角焊縫應採用全焊透結構。在球封頭與圓筒連線處其曲度半徑發生突變,且兩殼體因無公切線而存在橫向推力,所以產生相當大的不連續應力,此封頭一般只用於壓力不高的場合。

5.錐形封頭

錐形封頭分為無摺邊錐形封頭和有摺邊錐形封頭。就強度而言,其結構並不理想,但從受力來看,錐形部分強度很高,故在錐尖開孔一般不需要補強。錐形封頭常作為流體的均勻引入和引出,懸浮或黏稠液體和固體顆粒等的排放,不同直徑圓筒的過度件。

錐形封頭可用滾製成形或壓制成形,摺邊部分可以壓制或敲打成形,但錐頂尖部分很難成形。

6.平板封頭

平板封頭是各種封頭中結構最簡單,製造最容易的一種封頭形式。對於同樣直徑和壓力的容器,採用平板封頭的厚度最大。

總之,從受力情況來看,半球形封頭最好,橢圓形,碟形其次,球冠形,錐形更次之,平板最差。從製造角度來看,平板最容易,球冠形,錐形其次,碟形,橢圓形更次,半球形最難。就使用而言,錐形用於壓力不高的裝置上,橢圓形封頭用作大多數中低壓容器的封頭,平板封頭用作常壓或直徑不大的高壓容器的封頭,球冠形封頭用作壓力不高的場合或容器中兩獨立受壓室的中間封頭,半球形封頭一般用於大型儲罐或高壓容器的封頭。

第12章容器零部件

第1節法蘭連線

一法蘭連線結構與密封原理

法蘭連線結構是乙個組合件,一般由被連線件,密封元件,連線件組成。

原理:法蘭通過緊固螺栓壓緊墊片實現密封。

二法蘭的結構與分類

法蘭按接觸面形式分類:窄面法蘭和寬麵法蘭。

三影響法蘭密封的因素

(1)螺栓預緊力 (2)壓緊面(密封面)

第4節容器附件

容器上開孔,是為了安裝操作與檢修用的各種附件:接管,視鏡,人孔和手孔。

接管分為:工藝接管(與供物料進出的工藝管道相連線)和儀表類接管(控制操作過程)。

第13章帶傳動

第1節帶傳動的型別,結構和特點

一帶傳動的組成:主動輪,從動輪和環形帶。

二帶傳動的型別:平帶,v帶,多契帶和圓帶。

三帶傳動的結構和特點

(1)平帶:一般由數層膠帆布黏合而成並用接頭連線成環形帶。橫截面為扁平矩形。平帶可扭曲,其工作面是與帶輪相接觸的內表面。

(2)v帶:橫截面為等腰梯形,其工作面是與輪槽相接觸的兩側面,其內表面與輪槽槽底不接觸。由於輪槽的契效應,在初拉力相同時,v帶傳動角平帶傳動能產生更大的摩擦力,故能傳遞較大的功率。

v帶無接頭,傳動平穩,應用廣泛,但不宜用在交叉傳動和半交叉傳動中。

四帶傳動的優缺點

優點:(1)適用於兩軸中心距較大的傳動;(2)帶具有良好的彈性,可以緩和衝擊和吸收振動;(3)過載時,帶在帶輪上打滑,可防止損壞其它零件;(4)結構簡單,加工和維護方便,成本低廉。

缺點:(1)傳動的外廓尺寸較大;(2)由於帶的彈性伸長,不能保證固定不變的傳動比;(3)帶的壽命較短;(4)帶傳動中的摩擦會產生電火花,故不能用於容易引起燃燒**的危險場合;(5)傳動效率較低;(6)需要張緊裝置。

第14章齒輪轉動

第3節漸開線及漸開線齒廓

一漸開線的形成:當直線沿半徑為任意長度的圓作純滾動時,直線上任一點的軌跡稱為該圓的漸開線,此圓為漸開線的基圓,此直線為漸開線的發生線。

二漸開線的性質:(p203)

1.發生線在基圓上滾動的一段長度等於基圓上相應的弧長;

2.漸開線是從基圓開始向外展開的,故基圓內無漸開線;

3.漸開線的形狀決定於基圓的大小。

第16章輪系和減速器

第1節輪系

一輪系的功能和分類

在生產實際中,往往由於主動軸與從動軸之間的距離較遠,或需要有較大的傳動比等原因,經常採用一系列相互齒合的齒輪所組成的稱為輪系的傳動系統。

1.輪系的功能

(1)較遠距離的傳動;(2)獲得較大的傳動比;(3)改變從動軸的轉向;(4)實現多種傳動比的傳動;(5)轉動的合成和分解。

2.輪系的分類

(1)定軸輪系:傳動時,所有齒輪的幾何軸線位置都是固定不變的輪系;

(2)周轉輪系:傳動時,至少有乙個齒輪的幾何軸線是繞另乙個齒輪的固定幾何軸線轉動的輪系。

第17章軸,鍵和聯軸器

第1節概述

按軸的承載情況,軸可分為三類:

1.工作時既承受彎矩又承受扭矩的軸稱為轉軸,如減速器中的齒輪軸;

2.主要用來傳遞扭矩而不承受彎矩作用的軸稱為傳動軸,如汽車後轎前的傳動軸;

3.只受彎矩而不受扭矩作用的軸稱為心軸,如自行車的前,後輪上的心軸。

軸按形狀還可分為直軸,曲軸和階梯軸。

第2節軸的材料

軸的失效常為疲勞損壞,故軸的材料應具有足夠的強度,剛度,耐磨以及對應力集中敏感性小和良好的工藝效能。

軸的常用材料有:

(1)碳素鋼:用於不重要或承載能力不大的軸;

(2)合金鋼:用於承受載荷較大並要求尺寸緊湊,重量較輕以及耐磨性較好,要求強度和韌性較高的重要軸。

(3)球墨鑄鐵:用於形狀複雜的軸。

第3節軸的結構設計

一般軸是由三部分組成:

(1)軸頸:和軸承孔相配合的部分;(2)軸頭:和傳動零件孔相配合的部分;(3)軸身:連線軸頸和軸頭的其餘部分。

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