机械设计基础复习资料综合整理共12页.docx

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机械设计基础复习资料

一、基础知识

0、零件（独立的机械制造单元）组成（无相对运动）构件（一个或多个零件、是刚体；独立的运动单元）组成（动连接）机构（构件组合体）；两构件直接接触的可动连接称为运动副；运动副要素（点、线、面）；平面运动副、空间运动副；转动副、移动副、高副（滚动副）；点接触或线接触的运动副称为高副（两个自由度、一个约束）、面接触的运动副称为低副（一个自由度、两个约束，如转动副和移动副）

0.1曲柄存在的必要条件：

最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和。

连架杆和机架中必有一杆是最短杆。

0.2在四杆机构中，不满足曲柄存在条件的为双摇杆机构，满足后，若以最短杆为机架，则为双曲柄机构；若以最短杆相对的杆为机架则为双摇杆机构；若以最短杆的两邻杆之一为机架，则为曲柄摇杆机构

0.3凸轮从动件作等速运动规律时，速度会突变，在速度突变处有刚性冲击，只能适用于低速凸轮机构；从动件作等加等减速运动规律时，有柔性冲击，适用于中、低速凸轮机构；从动件作简谐运动时，在始末位置加速度也会变化，也有柔性冲击，之适用于中速凸轮，只有当从动件做无停程的升降升连续往复运动时，才可以得到连续的加速度曲线（正弦加速度运动规律），无冲击，可适用于高速传动。

0.4凸轮基圆半径和凸轮机构压力角有关，当基圆半径减小时，压力角增大；反之，当基圆半径增大时，压力角减小。

设计时应适当增大基圆半径，以减小压力角，改善凸轮受力情况。

0.5.机械零件良好的结构工艺性表现为便于生产的性能便于装配的性能制造成本低

1.按照工作条件，齿轮传动可分为开式传动和闭式传动两种。

1.1．在一般工作条件下，齿面硬度HB≤350的闭式齿轮传动，通常的主要失效形式为【齿面疲劳点蚀】

1.2对于闭式软齿面来说，齿面点蚀，轮齿折断和胶合是主要失效形式，应先按齿面接触疲劳强度进行设计计算，确定齿轮的主要参数和尺寸，然后再按齿面弯曲疲劳强度进行校核。

1.3闭式齿轮传动中的轴承常用的润滑方式为飞溅润滑

1.4.直齿圆锥齿轮的标准模数规定在_大_端的分度圆上。

2．开式齿轮传动主要的失效形式是『磨损』开式齿轮磨损较快，一般不会点蚀

2.1.轮齿疲劳点蚀通常首先出现在齿廓的节线靠近齿根处部位。

在确定大、小齿轮硬度时应注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高30一50HBS，这是因为小齿轮受载荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根较薄．为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些

2.12.根据齿轮设计准则，软齿面闭式齿轮传动一般按接触强度设计，按弯曲强度校核；硬齿面闭式齿轮传动一般按弯曲强度设计，按接触强度校核。

2．13在变速齿轮传动中，若大、小齿轮材料相同，但硬度不同，则两齿轮工作中产生的齿面接触应力相同，材料的许用接触应力不同，工作中产生的齿根弯曲应力不同，材料的许用弯曲应力不同。

2.14、直齿圆锥齿轮的当量齿数Ｚｖ＝　z/cosδ　；标准模数和压力角在　齿轮大端　；受力分析和强度计算用　平均分度圆直径。

2.15、在齿轮传动中，大小齿轮的接触应力是相等的，大小齿轮的弯曲应力是不相等的。

2.16、直齿圆柱齿轮作接触强度计算时取节点处的接触应力为计算依据，其载荷由一对轮齿承担。

2．2、蜗杆传动的失效形式与齿轮传动相类似，其中胶合与磨损最易发生。

2．3.蜗杆传动中，蜗杆轴向力与蜗轮的圆周力是大小相等、方向相反

蜗杆圆周力与蜗轮的轴向力是大小相等、方向相反

蜗杆径向力与蜗轮的径向力是大小相等、方向相反

2．4.机床主轴箱中的变速滑移齿轮，应该用斜齿圆柱齿轮

2.42蜗杆传动的总效率包括啮合效率轴承效率和搅油效率。

其中啮合效率，影响蜗杆传动总效率的主要因素是啮合效率

2.5.蜗杆传动的失效经常发生在蜗轮轮齿上（蜗杆主动，涡轮从动，且蜗杆强度大于涡轮强度）

2.6.阿基米德蜗杆传动的正确啮合条件是：

蜗杆的轴向模数应等于蜗轮的端面模数

蜗杆的轴向压力角应等于蜗轮的端面压力角

蜗杆的轴向齿距应等于蜗轮的端面齿距

蜗杆的分度圆导程角应等于蜗轮的分度圆螺旋角，且两者螺旋方向相同。

2.7、当两轴垂直交错时，可采用蜗轮蜗杆传动。

2.8、在普通蜗杆传动中，在中间平面上的参数为标准参数，在该平面其啮合状态相当于齿条与齿轮的啮合传动。

2.9传动比=涡轮齿数/蜗杆头数

3.带传动中最大应力发生在紧边与小带轮接触处（主动轮紧边的接触点）

带传动中，带中可能产生的瞬时最大应力发生在紧边开始绕上小带轮（主动轮）处。

3.1．V带传动工作时，传动带受有拉应力、弯曲应力和离心应力，三种应力叠加后，最大应力发生在带的紧边开始绕上小带轮处。

3.2、带传动在工作过程中，带内所受的应力有松紧边拉力产生的应力、离心力产生的应力和由于带在带轮上弯曲产生的弯曲应力（对传动带的寿命影响最大，带厚度越大或带轮直径越小，带中弯曲应力越大，小带轮直径不宜过小），最大应力发生在带紧边进小带轮处工作时，如果最大应力超过带的许用应力带将产生疲劳破坏

3.3链传动瞬时传动比是  变量  ，其平均传动比是   常数    。

4.带在工作时产生弹性滑动，是由于 带的紧边与松边拉力不等

4.1带传动采用张紧装置的目的是调节带的预紧力

4.1.2带传动常用的张紧方法有两种：

张紧轮法和调整中心距法

4.2.带传动的设计准则是保证不打滑条件下，有一定疲劳强度

4.3由于大带轮的包角大于小带轮的包角，打滑一般发生在小带轮上。

4.4.增加包角α使整个接触弧上摩擦力总和增加，从而提高传能力。

因此水平装置的带传动，松边放置在上面，以增大包角。

（水平装置的带传动通常将松边放置在上边以增大包角）

4.5、带传动的主要失效形式为打滑和疲劳破坏

4.6.考虑滑动率ε（弹性滑动），则带传动的实际传动比

5.在螺栓连接设计中，若被连接件为铸件，则往往在螺栓孔处做沉头座孔．其目的是避免螺栓受附加弯曲应力作用

6.选取V带型号，主要取决于带传递的功率和小带轮转速

6.1.与同样传动尺寸的平带传动相比，V带传动的优点是传动效率高

7.同一工作条件，若不改变轴的结构和尺寸，仅将轴的材料由碳钢改为合金钢，可以提高轴的强度而不能提高轴的刚度。

8.当两轴距离较远，且要求传动比准确，宜采用轮系传动

9.自行车的前轮轴是什么轴？

心轴（自行车的前轮轴只承受弯矩而且不转动，所以是固定心轴，中轴既承受扭矩又承受弯矩所以是转轴，后轮轴只承受弯矩而且不转动所以也是固定心轴）

9.1轴按照所受载荷和应力不同分为转轴、传动轴和心轴三类。

转轴承受的载荷特点是既承受弯矩又承受扭矩；工作时只承受弯矩而不传递转矩的轴称为心轴（转动的心轴承受变应力，不转动的心轴承受静应力）；工作时只承受转矩或主要承受转矩的轴成为传动轴，（如汽车发动机与后桥之间的传动轴、万向联轴器的中间轴，以及机床中的光杠等）

不随时间变化的应力称为静应力，随时间变化的应力称为变应力，具有周期性的变应力称为循环变应力

9.2按照轴的中心线形状，轴可分为直轴、曲轴、钢丝软轴。

轴的各截面中心在同一条直线上的称为直轴；各轴段截面中心不在同一条直线上的轴称为曲轴，（专用零件，多用于动力机械中）；钢丝软轴的轴线可以随意变化，能够把回转运动灵活地传到任何位置上去，（可用于受连续振动的场合，具有缓和冲击载荷的作用）。

直轴又可分为光轴（各横截面直径相同）和阶梯轴（各横截面直径不同）

9.3零件在轴上的固定方法：

轴向固定法（轴肩、轴环挡环等零件实现）、周向固定法（常用平键、半圆键实现）

9.4联轴器用于连接两根分开的轴，按被连接轴的相对位置分为：

刚性联轴器（两轴严格对中，并不发生相对位移）、挠性联轴器（有相对位移（轴向、径向、角、综合）的轴连接）：

无弹性元件、弹性联轴器（有金属弹性元件、非金属弹性元件的）

9.5.刚性联轴器的优点是：

可以传递较大转矩、结构简单、工作可靠、易于维护、价格较低，缺点是：

无法补偿两轴的偏斜和位移，对两轴的对中性要求较高，缺乏缓冲和吸振的能力，因此刚性联轴器常用于连接对中精度较高、载荷平稳的两根轴。

9.6挠性联轴器，可补偿轴向偏斜和相对位移。

分类：

无弹性元件挠性联轴器（利用联轴器工作零件间构成的动连接具有某一方向或几个方向的活动度来补偿）；弹性联轴器（利用联轴器中弹性元件的变形来补偿）。

9.7弹性联轴器：

金属弹性元件挠性联轴器（优点：

强度高、使用寿命长、传递载荷能力强、尺寸小、有良好的补偿偏斜和位移的能力、有一定的缓冲作用和消振能力，其中波纹管联轴器和螺旋弹簧联轴器适用于传递小转矩场合）；非金属弹性元件挠性联轴器（优点：

具有弹性滞后，消振能力强；储存的单位能量高，如橡胶约为刚的10倍，缓冲性能好，结构简单，价格便宜。

缺点是：

强度低、尺寸大、寿命短）

9.8齿式联轴器：

有良好的综合位移补偿能力。

9.9万向联轴器：

单万向联轴器（不能传递等角位移，主要用于精度不高的传动中）；双万向联轴器（可实现等角位移传动，由两个单万向联轴器构成，实现等角位移传递的条件：

内错角相等、中间轴两端的万向接头环在一个平面上）

9.11离合器：

牙嵌离合器（牙形有矩形、梯形和锯齿形；要求传递的转矩越大，牙数应越少，要求接和时间越短，选用牙形数应越多，但牙数越多时，各牙分担的载荷也越不均匀；优点是：

结构简单、尺寸小、能保证两轴精确传动）；

摩擦式离合器：

单圆盘式摩擦离合器、圆锥式摩擦离合器（可以自动对心）。

优点：

两轴可以任何角速度下进行结合接和或分离；可通过改变压力调节从动轮加速时间；接和时冲击小和振动较小；过载可打滑，保护零件免受损害。

10、螺旋传动按作用可分为：

示数螺旋传动（传动精度高、空回误差小）、传力螺旋传动（可承受载荷较大）、一般螺旋传动。

10.1按接触面摩擦性质分为：

滑动螺旋传动（降速传动比大、具有增力作用、能自锁、效率低、磨损快）、滚动螺旋传动、静压螺旋传动

10.2螺旋传动的基础是螺纹，按螺纹的断面性质可分为：

三角形螺纹的牙型角α＝600，适用于（联接），而梯形螺纹的牙型角α＝（300），适用于（传动和传力螺旋）；矩形螺纹的牙型角α＝00（传动效率高，牙根强度低，常用与力传动）

10.3、螺纹连接防松，按其防松原理可分为摩擦防松、机械防松和永久防松。

螺纹联接防松松的根本问题在于防止螺纹副的相对转动常用的放松方法有：

用增加摩擦力的方法防松、用机械固定的方法防松、用粘结的方法防松

10.4.螺纹连接的基本类型有螺栓连接、双头螺柱、螺钉连接和紧定螺钉连接。

10.5．对于普通螺栓联接，在拧紧螺母时，螺栓所受的载荷是拉力和扭矩

10.51.螺纹的公称直径是指螺纹的 大 径，螺纹的升角是指螺纹 中 径处的升角。

螺旋的自锁条件为   。

10.6.在受轴向变载荷作用的紧螺柱连接中，为提高螺栓的疲劳强度，可采取的措施是

减小Cb．增大Cm（应尽量小）

10.7.滑动轴承计算中限制pv值是考虑限制轴承的发热

10.8按滚动体的形状，滚动轴承可分为球轴承和滚子轴承两大类。

按承受外载荷的不同：

1.向心轴承,2.推力轴承，3.向心推力轴承4.推力向心轴承

按工作时能否调心,可分为刚性轴承调心轴承

11.滚动轴承的失效形式：

疲劳点蚀（主要，应进行接触疲劳寿命计算和静强度计算）、塑性变形、磨损

11.1轴承的寿命：

轴承中任一元件首次出现疲劳点蚀之前所运转的总转速，或是在一定转速下的工作小时。

11.2