機械設(shè)計復習重點

1、按教材順序:第一章1 載荷與應力的分類及關(guān)系（1 ）載荷的形式有：集中力F （N,kN ）、轉(zhuǎn)矩 T （Nm,Nmm ）、 彎矩 M （Nmm）、功率P （KW）功率與轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系：T, 9549旦（2） 載荷種類有：A、按載荷與時間的關(guān)系分類1）靜載荷：不隨時間變化或變化非常緩慢的載荷2）變載荷：大小和方向隨時間變化而變化的載荷a隨機變載荷：無規(guī)律變化b循環(huán)變載荷：有規(guī)律變化B、按應用計算場合分：1）額定載荷：指原動機標牌功率或由此而計算出來的載荷。也叫名義載荷。2）工作載荷：指機器工作部分在某段時間、某種工況下實際承受或輸出的載荷。3）計算載荷：考慮實際工作時的條件（如沖擊、振動等

2、）下，產(chǎn)生附加載荷后的全部載荷。通常是額定載荷乘以不同的影響系數(shù)。（機械零件的強度和剛度等性能通常采用計算載荷進行計算。）（3）應力種類（1）靜應力；（2）變應力：（a）循環(huán)變應力（對稱循環(huán)變應力、脈動循環(huán)變應力、一般循環(huán)變應力）（b）隨機變應力（略）0- 廠間X/ n亍11盯可J、廠、fa.L-4 當二（4）載荷與應力的關(guān)系：變載荷2 機械零件的常見失效形式（給定條件會判斷）A、斷裂：應力超過零件的強度極限時所發(fā)生的斷裂或當零件在循環(huán)變應力的作用下危險截面所發(fā) 生的疲勞斷裂。螺栓齒輪B、過大的變形：發(fā)生過大的彈性變形或由于零件上的應力超過材料的屈服極限產(chǎn)生殘余塑性變形。C、表面損傷：表面疲勞

3、（亦稱點蝕）：零件表面在接觸變應力長期作用下產(chǎn)生微粒剝落的現(xiàn)象。 磨損（主要指磨粒磨損）：兩個接觸零件表面在相對運動過程中表面物質(zhì)喪失或轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。腐蝕：金屬表面與周圍的介質(zhì)發(fā)生的電化學或化學侵蝕的現(xiàn)象。D、 破壞正常工作條件引起的失效：V帶傳動當負載大于摩擦力的極限值時將發(fā)生打滑失效；高速轉(zhuǎn)動的零件當其轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)的固有頻率相一致時會發(fā)生共振，以致引起斷裂失效；液體潤滑的滑動軸承當潤滑油膜被破壞時將發(fā)生膠合失效等。3 機械零件的工作能力及計算準則A、強度準則：強度是指零件在載荷作用下抵抗斷裂、塑性變形及某些表面損傷的能力。 上另一表達方式S SSB、剛度準則：剛度指零件在載荷作用下抵抗彈性變形

4、的能力C、壽命準則：影響零件壽命的因素是磨損、疲勞和腐蝕D、振動穩(wěn)定性準則：是指高速機器抵抗失穩(wěn)的能力E、散熱性準則：進行熱平衡計算F、 可靠性準則：可靠度和失效概率之和應為1第二章1 磨損的定義及磨損的一般過程定義：表面物質(zhì)在摩擦過程中不斷損失的現(xiàn)象稱為磨損，一般過程：（1）跑合階段（2）穩(wěn)定磨損階段（3）急劇磨損階段2 磨損的分類A、粘著磨損（蝸桿傳動、滑動軸承、齒輪的膠合失效）發(fā)生場合： 重載下油膜或邊界膜破裂，金屬直接接觸，硬度不足。程 度：輕微磨損、涂抹、擦傷、膠合。B、磨粒磨損（蝸桿傳動、滑動軸承的磨損失效）發(fā)生場合： 有較硬雜質(zhì)產(chǎn)生的場合，如密封不良、硬表面粗糙度大、潤滑油過濾不

5、嚴等。C、 表面疲勞磨損（點蝕）發(fā)生場合： 交變載荷作用下。D、腐蝕磨損 發(fā)生場合： 有腐蝕性的氛圍下。3潤滑油黏度，黏溫關(guān)系潤滑油的主要質(zhì)量指標是黏度，黏度越大，指油越稠，油膜的承載能力就越高。溫度對粘度的 影響很大，溫度升高，粘度降低，在表明潤滑油的粘度時，一定要注明溫度，否則沒意義！4. 摩擦（潤滑）狀態(tài)及潤滑狀態(tài)轉(zhuǎn)化曲線在有潤滑的狀態(tài)下，摩擦表面究竟處于何種摩擦狀態(tài)，取決于兩摩擦表面的粗糙度和潤滑膜的 厚度，對于具有一定粗糙度的特定摩擦表面，改變某些影響潤滑膜厚度的參數(shù)（如載荷、相對滑動 速度和潤滑劑的粘度等），將出現(xiàn)不同的摩擦狀態(tài)，即發(fā)生邊界摩擦、混合摩擦和流體摩擦之間的第三章1 常

6、用螺紋的特點和應用（注意螺紋自鎖性與牙型角的關(guān)系）用于連接的螺紋要求自鎖性好，用于傳動的要求效率高。牙型角大的三角形螺紋（普通螺紋、 圓柱管螺紋）用于連接，牙型角?。ň匦巍⑻菪?、鋸齒形）的螺紋用于傳動。2 螺紋連接的基本類型及應用場合A. 螺栓連接：用于連接件不太厚和兩邊有足夠裝配空間的場合B. 雙頭螺栓連接：用于連接件太厚或不宜制成通孔、材料比較軟且需要經(jīng)常裝拆時的場合 C螺釘連接：用途和雙頭螺柱連接相同，多用于受力不大，不需要經(jīng)常裝拆的場合D.緊定螺釘連接：以固定兩零件相對位置，并課傳遞不大的力和轉(zhuǎn)矩3 螺紋連接的防松措施A摩擦防松a對頂螺母b彈簧墊圈c自鎖螺母d尼龍圈鎖緊螺母B機械防松a

7、開口銷和槽形螺母 b止動墊片c串聯(lián)鋼絲d圓螺母帶翅墊片C破壞螺紋副關(guān)系 a焊接 b沖點c粘合4. 螺栓剛度、被連接件剛度對螺栓疲勞強度的影響降低影響螺栓疲勞強度的應力幅：A可減小螺栓的剛度（增加螺栓長度、腰狀桿螺栓、空心螺栓、在螺母下安裝彈性元件；B增大被連接件的剛度（結(jié)構(gòu)上加加筋板、斜撐或加大被聯(lián)接件厚度，兩被聯(lián)接件之間的密封選用硬材料墊圈）5. 單個螺栓強度計算、螺栓組連接受力分析?軸向載荷為靜載荷（重點：受預緊力和工作拉力的緊連接螺栓強度計算）強度條件ca1.3Fo設(shè)計公式d121冗5.2Fo?軸向載荷為變載荷，在OfF之間變化應力幅max minKcF/2設(shè)計公式d1. 5.2fo n

8、疲勞強度的校核公式為2KcFOK圖/ 虻帥卅品自鈾納 他氣血=1）“上 11 理，*illMh. fHL汗町6嘰雀酬=I卜-F+FX HttXi14-UfCKl 85221N1? | 16 -強:hlMt 丘空丨如證撻宜和沖戟陽F酣鱷祖吳盤剛JT I80 J.L2SUraain 聲玩小輕斗-!ii,2thhM1L吠mit）的 K計轉(zhuǎn)愛鶴力是甜足賺跚瞬酹力/P =F-fl-rc n嗣”I- 1-1掃用池=1弭賂翱的躋闇余瞬力弘F*=L7F=l入蝴? = 144 洲4）切向鍵:2Tdhl第四章1 鍵連接的工作原理及工作面作面是兩側(cè)面，兩個按180。布置。工作時靠鍵與鍵槽側(cè)面的相互擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩。工作

9、原理與平鍵相同。也是兩個側(cè)面為工作面。作面是上下兩表面?？扛叨确较蛏系膲毫Ξa(chǎn)生的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩。 工作面為上下兩面，工作面上的壓力沿軸的切向方向作用能傳遞很大轉(zhuǎn)矩。2 普通平鍵的強度計算（注意雙鍵如何布置）第八章1 帶傳動的打滑、彈性滑動彈性滑動是由于帶的彈性引起的，他造成帶速和輪速之間的速度差，形成相對滑動，降低傳動 效率，造成傳動比不穩(wěn)定，加速帶的磨損，他是不可避免的，但它不影響帶的正常工作。是帶傳動固有的 特性打滑是負載超過帶的最大有效圓周力，帶不動負載，便發(fā)生打滑。打滑是帶傳動的一種失效形 式。盡量避免。由于小帶輪的包角小，所以打滑通常發(fā)生在小帶輪上。打滑使帶急劇磨損，從動輪 轉(zhuǎn)速急劇

10、降低至零，帶傳動失效。但可以保護電機！彈性滑動與打滑的區(qū)別：彈性滑動是由于帶的彈性變形量變化引起；打滑是由于過載引起。彈性滑動是發(fā)生在部分接觸弧內(nèi)的微量相對滑動；打滑是發(fā)生在整個接觸弧上的顯著相對滑動。 彈性滑動是帶傳動正常工作時的固有特性，是不可避免的；打滑則使帶傳動失效，在設(shè)計中必須 避免。彈性滑動使傳動效率降低，帶的溫度升高和磨損，從動輪圓周速度低于主動輪；打滑使帶傳動失 效，從動輪轉(zhuǎn)速急劇降低，甚至為0,帶磨損加劇，但可以起到過載保護作用，避免其他零件發(fā)生損壞。2. 帶傳動的工作能力（與包角、初拉力等的關(guān)系，歐拉公式）A.撓性體摩擦傳動的基本關(guān)系，即繞過帶輪時帶的張力的變化關(guān)系，由歐拉

11、公式確定：Fi F2eB在帶傳動中影響能傳遞的最大有效圓周力的因素和關(guān)系有： 初拉力F0,最大有效圓周力與初拉力成正比。 包角a,最大有效圓周力隨包角增大而增大。 摩擦系數(shù)f,最大有效圓周力隨摩擦系數(shù)增大而增大。 帶的型號，型號： Y、Z、A、B、C、D、E從左向右各種型號的單根帶能傳遞的最大有效圓周力 增大。 帶的結(jié)構(gòu)，圓帶小，平帶大，V帶（三角帶）更大。 帶的根數(shù)，根數(shù)越多能傳遞的最大有效圓周力越大。3. V帶傳動設(shè)計參數(shù)的合理選擇（注意限制帶輪最小直徑的因素）設(shè)計內(nèi)容包括：V帶的型號、長度、根數(shù)， V帶傳動中心距（中心距的選擇直接關(guān)系到帶的基 準長度和小帶輪的包角大小，并影響傳動的性能。

12、中心距較小，傳動較為緊湊，但帶場較短，單位時間內(nèi)帶繞過帶輪的次數(shù)增多，從而降低帶的疲勞壽命。而中心距過大，則傳動的外廓尺寸大，且容易引起帶顫振，影響正常工作。）及其變化范圍，V帶輪的結(jié)構(gòu)形式及尺寸， V帶張集的初拉力,V帶輪作用與軸上的力等傳動參數(shù)等。注意限制帶輪最小直徑的因素：帶越厚，或者帶輪直徑越小，帶所受的彎曲應力就越大。因此要限 制。第九章、第十章1 齒輪傳動的主要失效形式（原因、部位）形式：齒體失效：彎曲疲勞折斷、過載折斷、彎曲塑性變形；齒面失效有：齒面疲勞點蝕、齒 面磨粒磨損、齒面膠合、齒面塑性變形。原因、部位：1）在齒輪傳動中，當落入磨料性物質(zhì)時，齒輪工作表面會出現(xiàn)磨損；齒輪表面

13、粗 糙也會引起磨損。2 ）齒面磨損是開式齒輪傳動的主要失效形式。3）最有效的辦法是改用閉式齒輪傳動，其次是降低表面粗糙度。2 載荷系數(shù)（重點：Kv、K ）動載系數(shù)Kv :它主要與齒輪速度、齒輪精度和剛度等有關(guān)。提高制造或裝配精度，減小齒輪直 徑或降低圓周速度，輪齒修緣，都可以減小內(nèi)部附加動載荷！齒向載荷分布系數(shù)K :主要考慮沿齒寬方向載荷分布不均的影響系數(shù)。它與齒寬、齒輪精度、齒輪剛度等有關(guān)。3.受力分析（中心距、模數(shù)）4影響齒輪傳動輪齒接觸和彎曲強度的主要參數(shù)5. 錐齒輪的標準參數(shù)定義在何處第十一章1. 蝸桿傳動的特點（1）傳動比大：i=n 1/n2=Z2/Z1。傳遞動力時：i=10-80,

14、可達100 ;傳遞運動時：i最大可達1000（2 ）傳動平穩(wěn)，噪音?。? ）效率低：一般時=0.7左右，自鎖時 0.5不適用于連續(xù)大功率運轉(zhuǎn)的機器。（4）易磨損、用銅合金制造，造價高。攪油效率。當蝸桿主動時:tantan( v)，當蝸輪主動時:2. 蝸桿傳動效率、自鎖條件（公式）(1)(2)各力的方向Ft1 =-Fa2Fr1 =-Fr2Fa1 =:-Ft2切向力徑向力軸向力當蝸桿為主動時，并且忽略摩擦力：（Ft1與n1反向,Ft2與n2同向）（指向各自的圓心）（左右手定則，只適用主動輪）受力分析投影圖（3）蝸輪的三個分力如上圖（后兩個）所示:在嚙合點處，蝸桿、首先，知道蝸桿的轉(zhuǎn)向 n 1,便知

15、蝸桿的切向力 Ft1 （與轉(zhuǎn)向相反），它的反力是蝸輪的軸向力Ft2 ,Fa2,又知道蝸桿的旋向，按左右手定則，可知道蝸桿的軸向力 Fa1 ,它的反力是蝸輪的切向力 知道蝸輪的切向力，就知蝸輪的轉(zhuǎn)向n2。徑向力Fr指向各自的圓心！第十三章1 .軸按載荷性質(zhì)的分類（轉(zhuǎn)軸、心軸、傳動軸）1）傳動軸:只承受轉(zhuǎn)矩T。2）心軸：只承受彎矩M。3）轉(zhuǎn)軸：既承受彎矩M，也承受轉(zhuǎn)矩 T。2. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（主要在結(jié)構(gòu)題中考）（1）軸上圓角要小于輪轂上圓角或倒角（2） 軸上長度要小于輪轂上相應長度23mm。（3 ）軸肩或軸環(huán)的高度一般不小于5，如果是用于滾動軸承定位，則不能高于滾動軸承內(nèi)環(huán)的三分之二（4 ）各階梯

16、軸的軸端加倒角，便于安裝。（5）鍵槽應在同一個方向。（6）減小應力集中，如加大圓角半徑、用退刀槽砂輪越程槽等。（7）合理安排軸的零件，減輕軸的負荷。第十四章1. 常用滾動軸承特點（重點：載荷特點）2. 基本額定壽命、基本額定動載荷、當量動載荷的概念滾動軸承的基本額定動載荷，就是使軸承的基本額定壽命恰好為106r時，軸承所能承受的載荷值,用C表示?；绢~定動載荷分為徑向基本額定動載荷Cr和軸向基本額定動載荷 Ca。3. 滾動軸承的失效形式(1 )疲勞點蝕。正常安裝和仔細維護的情況下，絕大多數(shù)軸承都是由于疲勞點蝕而失效。疲勞點蝕 造成軸承工作時產(chǎn)生強烈的振動，噪聲和發(fā)熱現(xiàn)象，軸承的旋轉(zhuǎn)精度逐漸下降

17、，最終導致機器喪失 正常的工作能力。(2) 塑性變形。當載荷很大時，在滾動體與內(nèi)、外圈接觸處將產(chǎn)生過大的塑性變形，形成凹坑，從 而影響軸承平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，出現(xiàn)振動和噪聲。這種失效多發(fā)生在低速重載或做往復擺動的軸承中。(3) 磨損。當密封不當或潤滑劑不純凈時，將引起嚴重的磨粒磨損，導致軸承內(nèi)、外圈與滾動體之 間間隙增大、振動加劇及旋轉(zhuǎn)精度降低。由于軸承中存在滑動摩擦，如果潤滑不充分，也可能導致 軸承產(chǎn)生膠合磨損失效。CP ，式中L10h為滾動為壽命指數(shù)(球軸承=3，滾子軸.106 C1-1060n P ，式中L10h為用小4 .壽命計算公式滾動軸承的基本額定壽命與基本額定動載荷和當量動載荷的關(guān)系為:

18、軸承的基本額定壽命，C為基本額定動載荷，P為當量動載荷，承 =10/3)。實際計算時用小時數(shù)表示壽命比較方便，上式可改為 時數(shù)表示的滾動軸承的基本額定壽命，n為軸承工作轉(zhuǎn)速。當軸承的工作溫度超過 120攝氏度時，會使軸承表面軟化而降低軸承承載能力；工作 中沖擊和振動將使軸承實際載荷加大，故在計算時分別引入溫度系數(shù)ft和載荷系統(tǒng)fd進行修正。此時軸承壽命計l 但110算公式為:60n f pd第 8 頁 共 11 頁5 .角接觸球軸承和圓錐滾子軸承的軸向載荷的計算6 軸承組合設(shè)計（主要在結(jié)構(gòu)題中考）第十五章1 油孔、油溝開設(shè)部位 為了把潤滑油導入整個摩擦面間，使滑動軸承獲得良好的潤滑，軸瓦功軸頸

19、上需開設(shè)油孔及油槽。油孔用于供應潤滑油，油槽用于輸送和分布潤滑油。開設(shè)原則是：油槽的軸向長度應比軸瓦長度短， 不能沿軸向完全開通，以免油從兩端大量流失；對于液體潤滑軸承，油孔及油槽應開在非承載區(qū)， 以免破壞承載區(qū)潤滑油膜的連續(xù)性，降低軸承的承載能力。2混合潤滑（非液體摩擦）滑動軸承的設(shè)計準則（1）限制軸承的平均壓強：限制軸承的平均壓強P,以保證潤滑油不被過大的壓力所擠出，避免工.p pP _F_ P作表面的過度磨損，即 P P。對于徑向軸承dB ，P為軸瓦材料的壓強，F(xiàn)r為徑向載荷,Pd為軸頸直徑，B為軸承寬度。對于止推軸承4Fad2 - di2) ZP，式中P為許用壓力，F(xiàn)a為軸向載荷，Z為

20、推力環(huán)數(shù)目，di軸承孔直徑，d2為軸環(huán)直徑。P P 。對P于徑向軸承Fr ? dnFndB 60 100019100B，式中n為軸的轉(zhuǎn)速,P 為軸瓦材料的許用值。對于止推軸承，應取平均線速度計算，即PP m P m ，式中，p按4FaP計算,(2)限制軸承的P值：由于P值與摩擦功率成正比，它簡略地表征了軸承的發(fā)熱因素，因此限 制軸承的P值，可以防止由于軸承溫升過高、邊界膜破裂而出現(xiàn)的膠合破壞。即d mndi d2p見表。dm60 1000，2 ，軸瓦材料的許用值限制軸承的滑動速度 V:當壓強P較小時，即使P與PV都在許用范圍內(nèi)，也可能因滑動速度V過大而加劇磨損，故要求，式中V為軸瓦材料的許用值。3. 液體動壓徑向滑動軸承中的油膜壓力分布圖，最小油膜厚度P3054. 軸承寬徑比B/d和相對間隙對軸承性能的影響及選取原則(1)寬徑比B/d:軸承寬徑比與軸承的承載能力及溫升有關(guān)。減小寬徑比可增大端泄流量，降低 溫升，有利于提高運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，降低摩擦功耗，減小軸向尺寸。但軸承寬度減小，軸承承載能力也 隨之降低。增大寬徑比雖然能提高承載能力，但寬徑比過大會造成軸承偏載。寬徑比B/d常用范圍是 0.31.5。高速重載軸承溫升較高，寬徑比宜取小值；低速重載軸承為提高軸承整體剛性，寬徑比宜取大值； 高速輕載軸承如對軸承剛性無過高要求