机械设计复习提纲.ppt

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1、机械设计复习提纲,第1章,机器的基本组成要素是机械零件。P2 机械设计的一般程序。P8 机械零件的主要失效形式。P10 在静应力工况下的机械零件的强度失效主要是塑性变形和断裂。 机械零件设计计算准则 ：强度准则（最基本）、刚度准则、寿命准则、耐耐磨性准则、振动稳定性准则。 产品设计中的“三化”指标准化、系列化、通用化。,第2章,静载荷、变载荷、静应力、变应力。 工作载荷、名义载荷、计算载荷。 判断机械零件强度的两种方法是： 判断危险截面处的最大应力是否小于或等于许用应力； 判断危险截面处的实际安全系数是否大于或等于需用安全系数； 在变应力工况下，机械零件的强度失效主要是疲劳断裂。 疲劳断裂是与

2、应力循环次数(即使用寿命)有关的断裂。,钢制零件的疲劳曲线中，当NN0时为无限寿命区；而当NN0时又处在有限寿命区。 理解疲劳极限应力图意义。 影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？ 应力集中、尺寸大小、表面状态。 疲劳点蚀。 摩擦的类型：干摩擦、边界摩擦、流体摩擦、混合摩擦。 什么是磨损？按机理不同，磨损主要有哪几种形式？零件磨损过程分那几个阶段？P2930. 润滑剂作用。,第3章,1、螺纹的主要参数。 大径 d (D)公称直径 小径 d1 (D1)强度计算时所用 中径 d2 (D2)确定螺纹几何参数和配合性质 螺距 P 导程 S S=nP 螺纹升角 牙形角 牙侧角 = /2 工作高度h,根

3、据牙型 螺纹分,矩形螺纹 = 0 梯形螺纹 = 30 锯齿形螺纹 = 3, = 30 三角形螺纹(普通螺纹) = 60,多用于连接。,多用于螺旋传动。,2、螺纹连接的基本类型、结构类型及其应用场合。 螺栓连接的结构特点是被连接件的孔中不切制螺纹，装拆方便。 双头螺柱用于受结构限制而不能用螺栓或希望联接结构较紧凑的场合。适于常拆卸而被连接件之一较厚时。 螺钉联接应用于双头螺柱联接相似，但不易于用于时常装拆的联接，以免损坏被联接件的螺纹孔。 紧定螺钉联接用于固定两个零件的相对位置，并可传递不大的力或转矩。,预紧的目的：增强连接的可靠性和紧密性，以防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相对移动。 防松的

4、本质在于防止螺旋副发生相对转动。,按工作原理的不同，防松方法分三类：摩擦防松、机械防松、永久防松。,4、单个螺栓连接的强度计算理论与公式。,螺纹连接主要失效形式：,受拉螺栓(轴向载荷) 螺栓杆螺纹部分发生断裂 受剪螺栓(横向载荷) 螺栓杆和孔壁的贴合面上出 现压溃或螺栓杆被剪断。,3、螺纹连接的预紧与防松。,螺栓强度计算时，螺栓螺纹部分危险截面的面积要用螺纹小径d1。,受拉螺栓连接的强度计算理论与公式，尤其要记 住：受预紧力和轴向工作载荷的紧螺栓连接的受力- 变形图、螺栓总拉力的确定及紧螺栓连接强度计算 公式中系数1.3的意义。,设计准则：,保证受剪螺栓联接的挤压强度和螺栓的剪切强度。,保证受

5、拉螺栓的静力或疲劳拉伸强度；,螺栓的总拉力,螺栓的预紧力,强度条件:,设计公式:,a）静强度（F不变化时）,b) 疲劳强度计算（F变化时）,强度条件，应力幅a,当普通螺栓承受横向工作载荷时， 预紧力F0导致接合面所产生的摩擦力应大于横向载荷F。,预紧力F0 ：,1）螺栓杆的剪切强度条件为：,2）螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为：,受剪螺栓连接的强度计算理论与公式。,螺栓组连接设计的基本内容、基本理论、和基本方法。,螺栓组连接的结构设计原则，包括：确定接合面的 形状、连接结构类型及防松方法、螺栓数目及其在接 合面上布置、提高螺栓连接强度的结构措施。,受力分析的目的： 根据连接的结构和受载情况，求出受

6、力最大的螺栓 及其所受的力，以便进行螺栓连接的强度计算。, 受力分析时所作假设： a)所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同；,c)受载后连接接合面仍保持为平面。,b)螺栓组的对称中心与连接接合面的形心重合；,螺栓组连接的受力分析,螺栓组连接四种典型受力状态（轴向力、横向力、旋转力矩、倾覆力矩）下的受力分析。,螺栓组连接复杂受力状态下的受力分析。,技巧：利用静力分析法将复杂的受力简化成简单的受力状态，即轴向载荷、横向载荷、旋转力矩、倾覆力矩。分别计算螺栓组连接在这些简单受力状态下每个螺栓的工作载荷，然后按同类工作载荷矢量叠加，便可得到每个螺栓总得工作载荷，最后求出受力最大的螺栓总拉力。,螺栓

7、组受连接受轴向载荷或(和)倾覆力矩时,只能采用普通螺栓,需确定的是螺栓所受轴向工作载荷,螺栓组受连接受横向载荷或(和)旋转力矩时,普通螺栓,需确定的是螺栓的预紧力,铰制孔用螺栓,需确定的是螺栓的所受的横向载荷,对普通螺栓：,按轴向载荷F轴和（或）倾覆力矩M轴向工作拉力。,按横向载荷F横和（或）转矩T,以受力最大的螺栓的轴向工作拉力F和预紧力F0确定螺栓所受总拉力F2.,确定连接所需的预紧力,横向工作载荷,由 确定螺栓直径，以满足螺栓强度。,对普通螺栓，只承受横向载荷或转矩时：,横向载荷和（或）转矩确定连接所需的预紧力,由,并根据被连接件厚度、螺母、垫圈厚度确定螺栓的标准长度。,5、提高螺栓连接

8、强度的措施。,1. 若螺纹的直径和螺旋副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的,升角和牙型角。,2. 螺旋副的自锁条件：,螺纹升角小于当量摩擦角,3. 普通紧螺栓连接受横向载荷作用，则螺栓中受 应力和 应力作用。,拉伸,扭剪,4. 被连接件受横向载荷作用时，若采用普通螺栓连接时，则螺栓受 载荷作用，可能发生的失效形式是,拉伸,螺栓发生塑性变形或断裂。,5. 受轴向工作载荷作用的紧螺栓连接，当预紧力和轴向工作载荷一定时，为减小螺栓所受的总拉力，通常采用的方法是减小 的刚度或增大 的刚度。,螺栓,被连接件,6. 在受轴向变载荷作用的紧螺栓连接中，为提高螺栓的疲劳强度，可采取的措施是减小螺栓

9、的刚度或增大被连接件的刚度。,7. 采用凸台或沉头座孔作为螺栓头或螺母的支撑面是为了,避免螺栓受附加弯曲应力作用。,8. 在螺纹连接中采用悬置螺母或环槽螺母的目的是,均匀各旋合圈螺纹牙上的载荷。,第4章,1. 键的分类、键连接的结构和工作原理。,2. 根据轴与轮毂是否存在相对移动，键连接分为动连接（如导键、滑键）和静连接（如普通平键、半圆键、各种楔键）。根据装配时是否楔紧，键连接又分为紧连接（各种楔键）和松连接（平键、半圆键）。,3. 在松连接中，件的侧面是工作面。考键和键槽侧面挤压力来传递扭矩。在紧连接中，楔键的上下面是工作面，沿径向压紧轴和轮毂，主要靠压紧面间的摩擦力来传递扭矩。由于径向压

10、紧，楔键会引起轴上零件与轴的偏心和偏斜；由于靠摩擦力传力，楔键连接能传递单向的轴向力。,4平键连接的强度校核,普通平键连接（静连接）,导向平键连接和滑键连接（动连接）,一般只校核挤压强度。,其主要失效形式：工作面的压溃。,其主要失效形式：工作面的过度磨损。,通常只进行耐磨性计算。,1.键的剖面尺寸bh通常是根据 从标准中选取。 A、传递的转矩 B、传递的功率 C、轮毂的长度 D、轴的直径,D,2、采用两个普通平键时，为使轴与轮毂对中良好， 两键通常布置成 。 A、相隔180 B、相隔120130 C、相隔90 D、在轴的同一母线上,A,第5章,1. 带传动的类型、工作原理、特点及其应用范围。,

11、2. 带传动的力分析、带的应力、带的弹性滑动、打滑。,3. 带传动的失效形式、设计准则、设计方法、参数选择及提高带传动工作能力的措施。,4. 带传动的张紧方法和张紧装置。,带传动的极限有效拉力Felim,由上面公式可知：,预紧力F0，则Felim；,包角1，则Felim ；,摩擦因数 f，则Felim；,摩擦线密度 q，则Felim；,速度v，则Felim。,8. 滚子链传动的失效形式、设计准则、参数选择原则和设计计算方法。,9. 链传动的合理布置、润滑方式和张紧方法。,5. 链传动的工作原理、类型、特点和应用范围。,6. 滚子链标准、规格及链轮的结构特点。,7. 链传动的运动分析（链速不均匀

12、性和动载荷）和受力分析。,1、带传动是依靠 来传递运动和动力的。 A、带与带轮接触面之间的正压力 B、带与带轮接触面之间的摩擦力 C、带的紧边拉力 D、带的松边拉力,B,2、带传动在工作中产生弹性滑动的原因是 。 A、带与带轮之间的摩擦系数较小 B、带绕过带轮产生了离心力 C、带的弹性与紧边和松边存在拉力差 D、带传递的中心距大,C,3、与带传动相比较，链传动的优点是 。 A、工作平稳，无噪声 B、寿命长 C、制造费用低 D、能保持准确的瞬时传动比,4、带张紧的目的是 。 A、减轻带的弹性滑动 B、提高带的寿命 C、改变带的运动方向 D、使带具有一定的初拉力,D,D,5、与链传动相比较，带传动

13、的优点是 。 A、工作平稳，基本无噪声 B、承载能力大 C、传动效率高 D、使用寿命长,A,6、带传动在工作时，假定小带轮为主动轮，则带内应力的最大值发生在带 。 A、进入大带轮处 B、紧边进入小带轮处 C、离开大带轮处 D、离开小带轮处,B,7、套筒滚子链，滚子的作用是 。 A、缓冲吸震 B、减轻套筒与轮齿间的摩擦与磨损 C、提高链的承载能力 D、保证链条与轮齿间的良好啮合,B,8、带轮是采用轮辐式、腹板式或实心式，主要取决 于 。 A、带的横截面尺寸 B、传递的功率 C、带轮的线速度 D、带轮的直径,D,9、设计V带传动时，为防止 ，应限制小带轮的最 小直径。 A、带内的弯曲应力过大 B、

14、小带轮上的包角过小 C、带的离心力过大 D、带的长度过长,A,10、在一定转速下，要减轻链传动的运动不均匀和动载荷，应 。 A、增大链节距和链轮齿数 B、减小链节距和链轮齿数 C、增大链节距，减小链轮齿数 D、减小链条节距，增大链轮齿数,D,11、带传动的中心距过大时，会导致 。 A、带的寿命缩短 B、带的弹性滑动加剧 C、带的工作噪声增大 D、带在工作时出现颤动,D,12、为了限制链传动的动载荷，在链节距和小链轮齿数 一定时，应限制 。 A、小链轮的转速 B、传递的功率 C、传动比 D、传递的圆周力,A,13、两带轮直径一定时，减小中心距将引起 。 A、带的弹性滑动加剧 B、带传动效率降低

15、C、带工作噪声增大 D、小带轮上的包角减小,D,14、链条的节数宜采用 。 A、奇数 B、偶数 C、5的倍数 D、10的倍数,B,15、大链轮的齿数不能取得过大的原因是 。 A、齿数越大，链条的磨损就越大 B、齿数越大，链传动的动载荷与冲击就越大 C、齿数越大，链传动的噪声就越大 D、齿数越大，链条磨损后，越容易发生“脱链现象”,D,第6章,1. 齿轮传动的的主要特点，应用场合；按工作条件和齿面硬度的分类方法。,2. 齿轮材料的基本要求，软齿面与硬齿面的常用热处理方法及材料选用原则。,3. 齿轮传动的失效形式(轮齿折断、点蚀、磨损、胶合、塑性变形)的特点、失效部位、失效机理、防止或减轻失效的惜

16、施，以及针对不同失效形式的设计计算准则。,4.齿轮传动的受力分析方法。,5. 理解齿轮计算中要用计算载荷而不用名义载荷的道理，了解四个载荷系数的物理意义及其影响因素，采取哪些措施可减小载荷系数。,6、掌握直齿圆柱齿轮的接触疲劳强度计算与齿根弯曲疲劳强度计算的理论依据，以及力学模型、应力的类型与变化特性；掌握公式中各参数的意义。对斜齿圆柱齿轮的强度计算，应根据它们的传动特点，由相应的当量齿轮转化为直面圆柱齿轮后再进行强度计算，但须注意它们的计算与直齿圆柱齿轮计算的异同点。,7. 齿轮传动的常用润滑方式，润滑剂的选择原则。,1. 以下 A 种做法不能提高齿轮传动的齿面接触承载能力。 A、d不变而增

17、大模数 B、改善材料 C、增大齿宽 D、增大齿数以增大d,2. 对齿轮材料的基本要求是什么？,齿面较硬，齿芯较韧,3. 在斜齿圆柱齿轮设计中，应取法面模数为标准值。,4. 对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般 D 。 A、 按接触强度设计齿轮尺寸，在校核弯曲强度 B、 按弯曲强度设计齿轮尺寸，在校核接触强度 C、 只需按接触强度设计 D、只需按弯曲强度设计,5. 闭式齿轮传动的失效形式是什么？通常出现在何处？,齿面疲劳点蚀；齿面节线附近的齿根部分,6.高速重载齿轮传动，当润滑不良是最可能出现的失效形式是什么? 齿面胶合,7. 对于标准齿轮传动，影响齿形系数YF的主要几何参数是 。 A. 齿轮模

18、数 B. 齿轮压力角 C. 齿轮齿数 D齿轮齿顶隙数,C,8. 齿轮传动与蜗杆传动、带传动、链传动相比，其最主要的优点在于 。 A.适用于大中心距传递 B. 单级传动比大 C. 传动效率高 D.瞬时传动比准确,C,9. 下列措施中， A 不利于提高齿轮抗疲劳折断能力。,A.减小齿根圆角半径 B. 减小齿面表面粗糙度 C. 减轻加工损伤 D. 表面强化处理,10.设计开式齿轮传动时，在保证不根切的情况下，宜取较少齿数，其目的是 C 。 增大重合度，提高平稳性 B. 减少齿面发生胶合 的可能性 C. 增大模数，提高齿根弯曲疲劳强度 D.提高齿面接触强度,11有一减速器传动装置由带传动、链传动和齿轮

19、传动组成，其安排顺序以方案 A 为好。 A带传动齿轮传动链传动； B链传动齿轮传动带传动 C带传动链传动齿轮传动； D链传动带传动齿轮传动,已知主动斜齿轮1的转向n1和蜗杆5的旋向如图示。今欲使轴上传动件轴向力相抵消，,1).斜齿轮1、2轮齿的旋向；2).蜗轮6的转向及其旋向；3). 用图表示1、2、3、4齿轮与蜗轮蜗杆啮合处的受力情况（用各分力表示）。,第7章,1、蜗杆传动的特点及应用，蜗杆传动的主要参数及其选择原则。2、蜗杆传动的受力分析、蜗轮转向的判别。3、蜗杆传动的失效形式、材料选择，蜗杆传动的强度计算。4、蜗杆传动的效率及热平衡计算。,1. 蜗杆传动的正确啮合条件是什麽？,蜗杆的轴面

20、模数和压力角和蜗轮的端面模数和压 力角相等，且蜗杆的导程角和蜗轮的螺旋角大小 相等方向相同。,2.与齿轮传动相比较 ， D 不能作为蜗杆传动的优点。 A、传动平稳，噪声小 B、传动比可以较大 C、可产生自锁 D、传动效率高,3. 阿基米德圆柱蜗杆与蜗轮传动的 C 模数，应符合标准值。 A、端面 B、法面 C、中间平面,4.蜗杆传动较为理想的材料组合是 B 。 A、钢和铸铁 B、钢和青铜 C、钢和铝合金 D、钢和钢,5. 蜗杆传动具有什么特点，它要进行热平衡计算的原因。,蜗杆传动的优点：1、传动比大(在动力传动中，一般传动比i=1080；在分度机构中，i可达1000)；2、结构紧凑、传动平稳、噪

21、声低和能自锁等。 蜗杆传动的缺点：啮合齿面间相对滑动速度很大，摩擦发热大，传动效率低，且常需耗用有色金属，故不适用于大功率和长期连续工作的传动。,由于蜗杆、蜗轮啮合齿面间相对滑动速度大，摩擦、发热大，效率低，对于闭式蜗杆传动，若散热不良，会因油温不断升高，而使润滑条件恶化导致齿面失效。所以，设计闭式蜗杆传动时，要进行热平衡计算。,第8章,1. 轴的功用、类型、特点及应用。,2. 轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸；轴的结构设计方法。 轴的结构主要取决于以下因素： 1)、轴在机器中的安装位置及形式； 2)、轴上安装零件的类型、尺寸、数量以及和轴联接的方法； 3)、载荷的性质、大小、方

22、向及分布情况； 4)、轴的加工工艺等。 由于影响轴的结构的因素较多，且其结构形式又要随着具体情况的不同而异，所以轴没有标准的结构形式。设计时，必须针对不同情况进行具体的分析。,3. 掌握轴的三种强度计算方法：按扭转强度计算、按弯扭合成强度计算、按疲劳强度进行安全系数校核计算。,4. 弯扭合成强度计算中的应力校正系数a 。是考虑扭切应力和弯曲应力的性质不同的系数。,5. 轴上零件的轴向固定,轴上零件的轴向定位是以轴肩、套筒、圆螺母、轴端挡圈和轴承端盖等来保证的。,4. 轴上零件的周向固定,常用的周向固定方法有键、花键、销、过盈配合和紧定螺钉等联接。,目的：为了传递运动和转矩，防止轴上零件与轴作相

23、对转动。,6. 轴的结构改错,上课所讲的例题和机械设计课程设计P4347.,第9章,1. 滑动轴承的结构、类型、特点。,向心滑动轴承：整体式、剖分式 、自动调心式结构特点。 推力滑动轴承。,2.滑动轴承对轴瓦材料的基本要求，轴承合金和轴承青铜的特点和性能。,3.设计轴瓦结构时应注意的问题。,4. 滑动轴承润滑的主要目的，要求掌握润滑油的选择原则。,5. 非液体摩擦滑动轴承的设计计算方法。,6. 滑动轴承可靠工作的条件是维持边界油膜不受破坏，以减少发热和磨损，并根据边界膜的机械强度和破裂温度来决定轴承的工作能力。,限制压强p p, ，压强与轴径线速度乘积pvpv，则轴承是能正常工作的。,p过大可

24、能使轴瓦产生塑性变形破坏边界膜,应保证压强不超过允许值p,pv值大表明摩擦功大，温升大，边界膜易破坏。,7. 液体动压滑动轴承的两个主要性能指标： hminhmin ，tt,8. 液体动压向心滑动轴承的成膜过程、原理及性能参数。,9.液体动压向心滑动轴承的承载能力和最小油膜厚度。,1). 最小油膜厚度hmin,但为保证轴承能处于液体摩擦状态，应满足 hminhmin =S(Rz1+Rz2),2). 承载量系数Cp,hmin越小，偏心率 越大，轴承的承载能力越大。,性能参数：n，l/d， ，p，,Cp无量纲系数，代表承载量大小。hmin愈小，Cp愈大。,10.滑动轴承进行热平衡计算的原因。,第1

25、0章,1. 滑动轴承和滚动轴承的特点和应用场合。,滑动轴承多用于两种极端情况，一是不常运转或低速、轻载、不重要的情况，如手动机械和简单农业机械，可用非液体滑动轴承，因为他结构简单，成本低、摩擦大、效率低。另一种是高速、重载、高精度的重要机械，如水轮机、汽轮机、内燃机、电机等常采用液体滑动轴承，因为摩擦小、效率高、承载能力大、工作平稳、能减振缓冲，但设计、制造、调整、维护要求高、成本高。 滚动轴承摩擦系数小、起动阻力小，而且已标准化，选用、润滑、维护都很方便，用于一般机械中。,更多的滚动轴承,调心滚子轴承（2）,滚针轴承（NA),向心角接触轴承,径向接触轴承,推力滚子轴承（8）,轴向接触轴承,2

26、. 滚动轴承的类型、特点、选择原则和方法。,3. 滚动轴承的代号,（1）轴承的内径代号基本代号右起一、二位数字,1）. 基本代号,（2）尺寸系列：指内径相同时，轴承有不同的外径（直径系列）和不同的宽度（宽度系列）。,宽度系列右起第四位,直径系列右起第三位,（3）轴承类型代号,基本代号右起第五位,常用轴承有：6、7、3、5、N等类型.,4. 滚动轴承承载能力的校核计算。包括： 轴承的主要失效形式、滚动轴承的疲劳寿命计算、滚动轴承的静强度计算。,1 )滚动轴承的主要失效形式是 疲劳点蚀 和 塑性变形 。,2 )轴承的基本额定寿命、基本额定动载荷、当量动载荷,3) 寿命计算公式。,5. 滚动轴承部件

27、的组合设计。包括： 轴承的装拆、配合、轴承的轴向固定、轴承部件组合的调整、滚动轴承的预紧、轴承的润滑与密封。,1、在 B 情况下，滑动轴承润滑油的粘度不应选的较高。 A、重载 B、高速 C、工作温度高 D、承受变载荷或振动冲击载荷,2、 D 不是滚动轴承预紧的目的。 A、增大支承刚度 B、提高旋转精度 C、减小振动与噪声 D、降低摩擦阻力,3、滚动轴承轴系支点固定的典型结构形式有三类： （1）两端固定（2）一端固定一端游动（3）两端游动。,4、液体摩擦动压径向轴承的偏心距随 D 而减小。 A、轴颈转速n的增加或载荷F的增加 B、轴颈转速n的增加或载荷F的减少 C、轴颈转速n的减少或载荷F的减少

28、 D、轴颈转速n的减少或载荷F的增加,4、下列四种轴承中 B 必须成对使用。 A、深沟球轴承 B、圆锥滚子轴承 C、推力球轴承 D、圆柱滚子轴承,5、验算滑动轴承最小油膜厚度的目的是 A 。 A、确定轴承是否能获得液体摩擦 B、控制轴承的发热量 C、计算轴承内部的摩擦阻力 D、控制轴承的压强,6、当转速较低、同时承受径向、轴向载荷，要求便于安装时，宜采用 B 。 A、深沟球轴承 B、圆锥滚子轴承 C、角接触球轴承 D、调心滚子轴承,7、当同时承受径向、轴向载荷，径向载荷很大、轴向载荷很小。宜采用 A 。 A、深沟球轴承 B、圆锥滚子轴承 C、角接触球轴承 D、调心球轴承,8、试分析齿轮、轴、轴

29、承部件组合设计的错误结构，并改正之。齿轮用油润滑，轴承用脂润滑,轴承盖和轴见有间隙，且有密封毡圈。 套筒高度太高，无法拆轴承，厚度应低于轴承内圈 高度。 3.与之论配合的轴段应短于轮毂长度，确保套筒压住 齿轮端面。 4.半联轴器在轴上没有轴向定位，且配合轴径长度应 比半联轴器孔长短12mm。 5. 与联轴器配合的轴段没有开键槽。 6.不用弹性挡圈，轴也没有必要超出轴承的宽。 7. 轴承盖结构不合理，静动件运动干涉。 8. 联轴器上应为通孔。 9、12. 应加入调整垫片。 11. 轴上与齿轮配合的键槽过长，键长应短于轮毂。 10、2.轴承脂润滑，应设置挡油环，防止油进入。,第11章,联轴器、离合器、制动器的种类、工作原理、结构、特点及选用。,