《机械设计》复习总结

绪论 识记：失效、专用零件、刚度、机械零件的强度要求是最基本的要求。 机械零件由于某些原因不能正常工作时，称为失效。 曲轴、螺旋桨、活塞等在某些机械中专用的零件称为专用零件 刚度是指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。 强度是指零件在载荷作用下抵抗破坏（断裂或塑性变形）的能力。 强度准则是指零件中的应力不得超过允许的限度，即许用应力。 螺纹连接 识记：螺纹的公称直径、预紧力、 工作载荷、残余预紧力、螺栓的刚度、被连接件的刚度、螺栓的相对刚度。 公称直径：与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱面直径，亦称大径d 预紧力：预紧使联接中的零件受到的力，称为“预紧力”。 预紧力： 、工作载荷F：、残余预紧力： 、 螺栓的刚度：、被连接件的刚度：、螺栓的相对刚度： 理解：螺纹联接分类（按实现联接的方法的不同）、螺纹联接预紧的目的、提高螺纹联接强度的主要措施。影响螺栓疲劳强度的主要因素、普通螺栓和铰制孔螺栓靠什么传递横向载荷。受横向载荷的紧螺栓联接主要是靠被联接件接合面之间的摩擦来承受横向载荷的。采用加高螺母以增加旋合圈数不能提高连接强度。螺栓的机械性能等级的含义。 螺纹连接基本类型1、螺栓连接2、螺钉连接3、双头螺柱连接4、紧定螺钉连接 螺纹联接预紧的目的：预紧使被连接件的结合面之间压力增大,因此提高了连接的紧密性和可靠性。但预紧力过大会导致整个连接的结构尺寸增大,也会使连接件在装配或偶然过载时被拉断,因此为保证所需预紧力又不使螺纹连接件过载,对重要的螺纹连接,在装配时要设法控制预紧力。 提高螺纹联接强度的主要措施： 1、改善螺纹牙间的载荷分配 2、降低影响螺栓疲劳强度的应力幅 3、减小应力集中 4、避免附加应力 5、采用合理的制造工艺。 影响螺栓疲劳强度的主要因素：应力幅 采用普通螺栓连接时,靠接合面间产生的摩擦力来传递横向载荷 铰制孔螺栓靠螺杆的侧面传递横向载荷 受横向载荷的紧螺栓联接主要是靠被联接件接合面之间的摩擦来承受横向载荷 采用加高螺母以增加旋合圈数不能提高连接强度。 螺栓的机械性能等级的含义：点前数字为 /100点后数字为10 / 例：性能等级3.6螺栓                      应用： 能根据已知条件，绘制单个承受预紧力和工作载荷的紧螺栓连接受力与变形图，并能熟练掌握各力（总拉力、预紧力、残余预紧力、工作拉力）之间的关系。 键连接 识记：静联接、动联接、普通平键的工作面是两侧面、平键连接的特点 。 静联接：主要实现零件在轴上的周向固定并传递转矩或者实现轴上零件的单向轴向固定的键连接。 动联接：可实现轴上零件的轴向移动的键连接。 普通平键的工作面是两侧面。 平键连接的特点：能传递较大的扭矩，且加工容易，定心好、装拆方便。 理解：键的选择包括类型的选用和规格尺寸的选用、平键联接的失效形式、平键剖面尺寸的确定。 鍵的选用包括类型的选用和规格尺寸的选用。类型的选用可根据轴和轮毂的结构特点、使用要求和工作条件来确定。键的规格尺寸的选用则根据轴的直径d按标准确定键宽b,由于健是标准零件,键宽确定以后键高h也随之确定了。键的长度L则则根据轮毂长度确定,L等于或略小于轮毂长度。 键的材料：σB≥ 370  Mpa的碳素钢，常用45钢。 键的主要失效形式：压溃、剪断、磨损(动联接)。 带传动 识记：初拉力、有效拉力、包角、弹性滑动、打滑。 初拉力是指带传动在工作前，带中各处均受到一定初拉力F0使带张紧在带轮上。 有效拉力：紧边拉力与松边拉力的差值称为带传动的有效拉力。有效拉力就是带传动传递的圆周力。 包角α →带与轮接触弧所对应的中心角 弹性滑动：因带的的弹性变形量的变化而引起带与带轮之间微量相对滑动的现象。 打滑：带与小带轮接触面间发生是显著的相对滑动称为打滑 理解：引起弹性滑动的原因；带传动的失效形式（带传动中打滑产生的原因），带传动的设计准则。V带是以其两侧面与带轮楔形槽两侧面间的摩擦力来传动的，且楔形面的当量摩擦系数大于平面的摩擦系数，所以三角形带传动能力大于平带。V带在轮槽中的正确安装。平带、V带传动主要依靠带和带轮接触面间的摩擦力来传递运动和动力。 引起弹性滑动的原因：由于带具有弹性,在传动中有拉力差,所以会引起带与轮面的相对滑动。 带传动中打滑产生的原因：由于过载,需要传递的有效拉力超过最大摩擦力所引起。 带传动的主要失效形式为打滑和带的疲劳破坏(脱层和疲劳断裂) 带传动的设计准则：在保证带传动不打滑的前提下，具有足够的疲劳强度和寿命。 V带是以其两侧面与带轮楔形槽两侧面间的摩擦力来传动的，且楔形面的当量摩擦系数大于平面的摩擦系数，所以三角形带传动能力大于平带。 V带在轮槽中的正确安装：带顶面应与带轮外缘相平齐，底面与带轮间应有一定的间隙。 平带、V带传动主要依靠带和带轮接触面间的摩擦力来传递运动和动力。 齿轮传动 识记：齿轮传动的失效形式、硬齿面、软齿面、齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度。齿形系数。应力修正系数。齿轮传动的设计准则。 齿轮传动的失效形式主要有轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合和齿面塑性变形五种。 硬齿面齿轮：齿面硬度>350HBS或38HRC。 软齿面齿轮：齿面硬度≤350HBS或38HRC。 理解：一对啮合传动齿轮的材料应使小齿轮材料力学性能略好；影响齿根弯曲强度的主要因素；提高渐开线直齿圆柱齿轮的接触疲劳强度和齿根弯曲强度的措施。在不改变材料和尺寸的情况下，可采取减小齿根应力集中；采用适当的热处理方法提高齿心的韧性；增大轴及支承刚度；对齿根表层进行强化处理等措施来提高齿根的抗折断能力。一对啮合的齿轮的弯曲强度的大小主要取决于 的比值 影响齿轮弯曲疲劳强度的主要因素是模数。模数愈大，齿轮弯曲疲劳强度愈高。 影响齿轮齿面接触疲劳强度的主要因素是齿轮直径。小齿轮直径愈大，齿轮的齿面接触疲劳强度愈高。 在不改变材料和尺寸的情况下，可采取减小齿根应力集中；采用适当的热处理方法提高齿心的韧性；增大轴及支承刚度；对齿根表层进行强化处理等措施来提高齿根的抗折断能力。 应用：正确判断斜齿圆柱齿轮螺旋线方向；能判断并会画齿轮传动中轮齿的受力方向；能根据使轴所受轴向力较小的条件，合理确定该轴上两斜齿轮的螺旋线方向。 蜗杆传动 识记：蜗杆传动的特点、蜗杆直径系数. 蜗杆传动的特点：1、能实现大的传动比，结构紧凑；2、冲击载荷小，传动平稳，噪声小； 3、蜗杆传动具有自锁性；4、摩擦损失较大，传动效率低。 蜗杆直径系数：蜗杆分度圆直径与模数之比，. q  = d1 / m 理解：蜗杆传动效率、影响蜗杆传动效率的主要因素。 闭式蜗杆传动的功率损耗包括三部分：轮齿啮合摩擦损耗，轴承中摩擦损耗以及搅动箱体内润滑油的油阻损耗。因此总效率为η=η1η2η3，其中η2η3 =0.95-0.96 影响蜗杆传动效率的主要因素：增大蜗杆导程角可提高效率（课本P201） 应用：能根据给定的机构，会判断蜗杆、蜗轮的螺旋线方向，能判断并会画蜗杆传动中轮齿的受力方向。蜗杆传动的正确啮合条件。根据手动简单起重设备 （蜗杆传动，滚筒与蜗轮为一个构件）已知蜗杆和蜗轮的转动方向，能判断蜗杆的螺旋线方向；已知重物上升的距离，能通过传动比计算蜗杆应转过的转数。 滑动轴承 识记：滑动轴承的主要失效形式。 滑动轴承的主要失效形式是磨损和胶合,受变载荷时也会发生疲劳破坏或轴承减摩层脱落。 理解：一般轴瓦与轴承座孔采用较小过盈量的配合。润滑油黏度影响轴承的承载能力。滑动轴承的特点（与滚动轴承相比）。双层轴瓦（双金属轴瓦）由轴承衬背和轴承减摩层组成、自位式滑动轴承应成对使用。轴瓦和轴承座之间不充许有相对移动。轴向油槽应比轴承宽度稍短。对于液体动压滑动轴承，应将油孔和油槽开设在轴承的非承载区。  一般轴瓦与轴承座孔采用较小过盈量的配合。 润滑油黏度影响轴承的承载能力。 滑动轴承的特点（与滚动轴承相比）： 1．承载能力大，耐冲击，减震；2．工作平稳可靠，噪音低；3．结构简单，可以剖分，径向尺寸小。 双层轴瓦（双金属轴瓦）由轴承衬背和轴承减摩层组成、自位式滑动轴承应成对使用。 轴向油槽应比轴承宽度稍短。 对于液体动压滑动轴承，应将油孔和油槽开设在轴承的非承载区。  轴 识记：转轴、心轴、传动轴、轴肩、轴环、轴向定位、周向定位。 转轴---传递扭矩又承受弯矩。 心轴---只承受弯矩 传动轴---只传递扭矩 轴肩----阶梯轴上截面直径发生变化之处。起轴向定位和便于安装的作用。 轴环----阶梯轴上截面直径变大后立马下降的位置。只起轴向定位的作用。 轴向定位由轴肩与轴环、套筒、轴端挡圈、圆锥面、圆螺母、弹性挡圈、紧定螺钉与锁紧挡圈来实现。 周向定位大多采用平键、花键、销、紧定螺钉以及过盈配合等联接形式来实现。 理解：轴的结构工艺性、轴上零件的轴向和周向固定常采用的主要方式；轴的结构设计主要要求。转轴采用45钢经校核其扭转刚度不够，改选高强度合金结构钢40Cr以提高刚度的方法是不合理的。拟定轴上零件的装配方案是进行轴的结构设计的前提。可以用改变支点位置和改善轴的表面品质的方法来提高轴的强度。 轴的结构工艺性是指轴轴的结构应便于轴的加工和轴上零件的装配。 轴的结构设计是确定轴的合理外形和全部结构尺寸。 响轴的设计原则是 ①轴应便于加工,轴上零件应便于装拆和调整(制造安装要求); ②轴和轴上零件要有准确的工作位置(定位); ③各零件要牢固而可靠地相对固定(固定); ④改善受力状况，减小应力集中。 转轴采用45钢经校核其扭转刚度不够，改选高强度合金结构钢40Cr以提高刚度的方法是不合理的。 拟定轴上零件的装配方案是进行轴的结构设计的前提。 可以用改变支点位置和改善轴的表面品质的方法来提高轴的强度。 应用：轴的结构改错。 滚动轴承 识记：正安装（面对面）、反安装（背靠背）、内部轴向力、压紧端、放松端。 正安装（面对面）：两外圈窄边相对 反安装（背靠背）：两外圈宽边相对 “压紧”端轴承的轴向载荷等于除了其本身派生轴向力以外的其他所有轴向力的代数和； “放松”端轴承的轴向载荷就等于其本身派生轴向力。 理解：”面对面”配置也称正装，两支点间距离短，“背靠背”配置也称反装，两支承点间距离较长从有利于轴系刚度的角度考虑，“面对面”适用于载荷零件布置在两轴承之间，而“背靠背”配置，适用于载荷零件悬壁布置。（正确判断压紧端、放松端及内部轴向力方向；滚动轴承的润滑；滚动轴承的基本代号。 滚动轴承的润滑：用速度因素dn 值作为选择润滑剂的条件:  滚动轴承的基本代号 应用：正确计算轴承的轴向载荷。 联轴器 识记：固定式刚性联轴器、无弹性元件挠性联轴器（万向联轴器、齿式联轴器、十字滑块联轴器）、有弹性元件挠性联轴器（弹性套柱销联轴器）中的弹性元件都具有缓冲和减振的功能。应用 固定式刚性联轴器用在两轴要求严格对中以及工作中无相对位移的场合，载荷较平稳的两轴联接。 万向联轴器适合两轴有较大角位移的场合,由于结构紧凑,维护方便, 广泛应用在汽车、多头钻床的传动系统中。 齿式联轴器用于重型机械传动。 十字滑块联轴器一般适用于有较大径向位移、工作平稳、低速大转矩的场合 弹性套柱销联轴器适用于连接载荷平稳、需正反转、启动频繁的中、小转矩的轴。 考试题型：填空题10%（每空1分） 判断题10%（每题1分） 单项选择10%（每题1分） 简答20%（每题5分） 分析计算28%（共3题） 分析应用22%（共3题） 失效 专用零件 刚度 强度 强度准则 公称直径 预紧力 性能等级3.6螺栓                      静联接 动联接 平键连接的特点 鍵的选用包括 键的材料： 键的主要失效形式 初拉力 有效拉力 包角 弹性滑动 打滑 引起弹性滑动的原因 带传动中打滑产生的原因 带传动的主要失效形式 带传动的设计准则 硬齿面齿轮 软齿面齿轮 蜗杆传动的特点： 蜗杆直径系数： 转轴 心轴 传动轴 轴肩 轴环 轴的结构工艺性 轴的结构设计 响轴的设计原则是 正安装（面对面） 反安装（背靠背） “压紧”端 “放松”端 固定式刚性联轴器用途 万向联轴器用途 齿式联轴器用途 十字滑块联轴器用途 弹性套柱销联轴器用途 螺纹连接基本类型 螺纹联接预紧的目的 提高螺纹联接强度的主要措施 影响螺栓疲劳强度的主要因素 1、采用普通螺栓连接时,靠                          来传递横向载荷 2、铰制孔螺栓靠                          传递横向载荷 3、受横向载荷的紧螺栓联接主要是靠                            来承受横向载荷 4、采用          以增加旋合圈数不能提高连接强度。 5、V带是以其                                                 来传动的，且楔形面的当量摩擦系数      平面的摩擦系数，所以三角形带传动能力      平带。（大于、小于或等于） 6、V带在轮槽中的正确安装：                                    7、平带、V带传动主要依靠                                  来传递运动和动力。 8、齿轮传动的失效形式主要有         、         、         、         、         。 9、一对啮合的齿轮的弯曲强度的大小主要取决于      的比值 10、影响齿轮弯曲疲劳强度的主要因素是        。这个因素愈      ，齿轮弯曲疲劳强度愈高。 11、影响齿轮齿面接触疲劳强度的主要因素是    。    愈大，齿轮的齿面接触疲劳强度愈    。 12、在不改变材料和尺寸的情况下，可采取                    ；采用                      ； ；                      等措施来提高齿根的抗折断能力。 13、闭式蜗杆传动的功率损耗包括                                                        。因此总效率为η=              ，其中η2η3 =        14、影响蜗杆传动效率的主要因素：                      15、滑动轴承的主要失效形式                                       16、一般轴瓦与轴承座孔采用            的配合。 17、                  影响轴承的承载能力。 18、双层轴瓦（双金属轴瓦）由          和          组成，            轴承应成对使用。19、          应比轴承宽度稍短。 20、对于              轴承，应将油孔和油槽开设在轴承的非承载区。  21、轴向定位由                                                    来实现。 22、周向定位大多采用                                      联接形式来实现。 23、                          是进行轴的结构设计的前提。 24、可以用                    和                    的方法来提高轴的强度。 25、滚动轴承的润滑：用                作为选择润滑剂的条件:  26、固定式刚性联轴器、无弹性元件挠性联轴器（万向联轴器、齿式联轴器、十字滑块联轴器）、有弹性元件挠性联轴器（弹性套柱销联轴器）中的弹性元件都具有                的功能。 27、普通平键的工作面是          。 28、滑动轴承的特点（与滚动轴承相比）：                                              29、机械零件的          要求是最基本的要求。    30、V带在轮槽中安装时，      应与        相平齐，      与      间应有一定的间隙。 判断： 1、转轴采用45钢经校核其扭转刚度不够，可以改选高强度合金结构钢40Cr以提高刚度    （    ） 2、采用加高螺母以增加旋合圈数可以提高连接强度。                                  （    ） 3、普通平键的工作面是两侧面                                                      （    ） 4、“面对面”适用于载荷零件布置在两轴承之间，而“背靠背”配置，适用于载荷零件悬壁布置。（    ） 5、平带、V带传动主要依靠带和带轮接触面间的摩擦力来传递运动和动力。              （    ） 6、一对啮合传动齿轮的材料应使小齿轮材料力学性能略好                              （    ） 7、一般轴瓦与轴承座孔采用较小过盈量的配合。                                      （    ） 8、轴瓦和轴承座之间充许有相对移动。                                              （    ） 9、轴承宽度应比轴向油槽稍短。                                                    （    ） 10、V带是以其两侧面与带轮楔形槽两侧面间的摩擦力来传动的，但楔形面的当量摩擦系数小于平面的摩擦系数，所以三角形带传动能力小于平带。                                      （    ）