机械设计基础复习大纲.docx

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机械设计基础复习大纲

第1章机械设计概述

1.机械零件常见的失效形式

答：

断裂、塑性变形、表面失效、破坏正常工作条件引起的失效

2.机械设计中，主要的设计计算准则

强度准则：

确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性变形，是最基本的设计准则。

刚度准则：

确保零件不发生过大的弹性变形。

寿命准则：

通常与零件的疲劳、磨损、腐蚀相关。

振动稳定性准则：

高速运转机械的设计应注重此项准则。

可靠性准则：

当计及随机因素影响时，仍应确保上述各项准则。

3.在机械设计中，选用材料的依据是什么？

答：

（1）载荷及应力的大小和性质 

（2）零件的尺寸及重量（3）材料的经济性

（4）零件的工作情况（5）零件的结构及加工性

4.机械零件设计的一般步骤是什么？

5.机械零部件标准化的意义是什么?

第2章润滑与密封概述

1.摩擦的四种状态：

干摩擦、流体摩擦、边界摩擦、混合摩擦

2.常用润滑剂的性能

第3章平面机构的结构分析

1、机构及运动副的概念

2、自由度计算

第4章平面连杆机构

四杆机构的基本类型及其演化；

曲柄摇杆双曲柄双摇杆

平面四杆机构的基本特性

一、铰链四杆机构曲柄存在条件

二、急回运动及行程速比系数

三、压力角、传动角和死点

第5章凸轮机构

1、常用运动规律的特点，刚性冲击，柔性冲击，S-δ曲线绘制

2、凸轮轮廓设计原理—反转法，自锁、压力角与基圆半径的概念

第6章间歇运动机构

1了解四种常用间歇机构的工作原理及应用

6-1什么叫间歇运动机构?

常用的间歇运动机构有哪几种？

各有何运动特性？

第7章螺纹连接

1.螺纹的基本知识

2.螺纹连接

7-1常用的螺纹牙型有几种？

说明各自的特点和应用场合。

普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹。

普通螺纹、米制锥螺纹、管螺纹主要用于联接。

梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹主要用于传动。

7-2螺纹的公称直径指哪一直径？

螺栓强度计算使用哪一直径？

螺纹几何尺寸计算使用哪一直径？

1公称直径指外径d.2使用内径3使用外径

7-3什么叫预紧？

螺纹联接为什么要预紧？

常用控制预紧力的方法有哪些？

1.预紧力：

使联接在承受工作载荷之前预先受到力的作用，这个力称为预紧力。

2.预紧的目的：

1）增加联接的可靠性；2）增加联接的刚性；3）防松；4）受横向载荷作用时，增大摩擦力，防止相对滑动；5）增大疲劳强度。

3使用测力扳手

7-4螺纹联接为什么要防松？

防松的根本问题是什么？

按照防松原理，举例说明如何实现防松。

1.防松的根本原理：

防止螺旋副的相对转动2.防松的原因：

1）在冲击、振动、变载荷作用下，螺旋副间的摩擦阻力极不稳定，在某一瞬间会急剧减少以致消失，失去自锁能力，联接就可能松脱；2）螺栓在高温、温度变化较大的情况下工作，材料发生蠕变和应力松弛，也会使预紧力和摩擦力逐渐减少，最终导致联接失效。

3.防松的方法摩擦防松、机械防松、永久防松、化学防松

7-1．采用螺纹联接时，若被联接件之一较厚，在需要经常装拆的情况宜采用（B）。

A.螺栓联接B.双头螺柱联接C.螺钉联接

7-2．螺纹的公称直径（管螺纹除外）是指它的（　C　　）。

A.小径d1　　B.中径d2　　C.大径d

7-3．下列螺纹当中，常用于联接的螺纹是（　B　　）。

A矩形螺纹B三角形螺纹C梯形螺纹D锯齿形螺纹

螺纹联接的基本类型有哪些？

　　答：

螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接

第8章轴毂联接

轮毂联接是实现轴和轴上零件之间的周向定位，主要方式有：

键联接、花键联接和过盈配合。

8-1普通平键的长度应（　B　　）

A．稍长于轮毂的长度B．略短于轮毂的长度

C．是轮毂长度的三倍D．是轮毂长度的二倍

8-2普通平键联接传递动力是靠（　B　　）。

A.两侧面的摩擦力B.两侧面的挤压力

C.上下面的挤压力D.上下面的摩擦力

第9章带传动和链传动

1.带传动的组成、工作原理、传动特点

9.1带传动的结构特点：

1、组成：

主动轮、从动轮、传动带

2、分类：

㈠按工作原理分：

摩擦型、啮合型带传动

㈡按带的截面形状分：

a.平型带传动——最简单，适合于中心距a较大的情况

b.V带传动——三角带

c.多楔带传动——适于传递功率较大要求结构紧凑场合

d.同步带传动——啮合传动，高速、高精度，

适于高精度仪器装置中带比较薄，比较轻。

㈢按带的传动形式分：

开口传动：

两轮转向相同

交叉传动：

两轮转向相反

半交叉传动：

用于交错轴

2.链传动的组成、工作原理、传动特点

9.2工作原理、工作特点、应用

1、工作原理：

靠摩擦和靠啮合两种

2、工作特点：

适宜布置在高速级

优点：

可远距离传动、缓冲吸振、过载保护、结构简单、

维护方便

缺点：

传动比不准确、传动效率低、带的寿命短、压轴力大

η带=0.92～0.95、η链=0.95～0.97、η齿轮=0.97～0.99

3、应用：

功率（P≤100KW）、带速（V=5～25m/s）、传动比（i≤7）

9.3受力分析

工作前:

两边初拉力Fo=Fo

工作时:

两边拉力变化：

①紧力Fo→F1；②松边Fo→F2

F1—Fo=Fo—F2

F1—F2=摩擦力总和Ff=有效圆周力Fe

所以:

紧边拉力：

F1=Fo+Fe/2（应力σ1）

松边拉力：

F2=Fo—Fe/2（应力σ2）

另外：

带受到的弯曲应力：

σb1和σb2

离心拉力：

Fc=qv2（应力σc）

带传动的应力分布图：

如下

9.4带的弹性滑动和打滑

㈠弹性滑动：

带与轮缘之间会发生不显著的相对滑动称为---。

滑动的结果：

V1＞V＞V2

㈡打滑：

当带传动的有效圆周力超过了带的极限摩擦力时，带

和带轮之间发生显著的相对滑动，称为---。

㈢弹性滑动和打滑的区别：

⑴弹性滑动是不显著的相对滑动，只发生在部分包角范围内；

而打滑是显著的相对滑动，发生在全部包角范围内。

⑵弹性滑动是带工作时的固有特性，是不可避免的；

而打滑是带过载时的一种失效形式，是可以避免的。

（四）、失效形式:

1、带的疲劳破坏2、打滑

9-1带传动中的弹性滑动与打滑有何区别？

对传动有何影响？

影响打滑的因素有哪些？

如何避免打滑？

9-2在V带传动设计时，为什么要限制带的根数？

9-3带传动的主要失效形式是什么？

答：

打滑和疲劳破坏。

9-4带传动工作中，带上所受应力有哪几种？

如何分布？

最大应力在何处？

答：

拉应力、弯曲应力、离心应力。

9-5.带在工作时产生弹性滑动，主要是由于（　　　）。

A.带不是挠性件B.带与带轮间的摩擦系数偏低

C.带的紧边与松边拉力不等D.带绕过带轮产生离心力

1带传动常用的类型有哪些？

答：

在带传动中，常用的有平带传动、V带传动、多楔带传动和同步带传动等。

2带传动的设计准则是什么？

答：

在保证带传动不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命

第10章链传动

链传动的组成、工作原理、传动特点

链传动的组成、工作原理、传动特点

1、组成：

主动链轮、从动链轮、传动链

2、工作原理：

靠啮合。

（滚子链：

靠链节和链轮轮齿的啮合。

齿形链：

靠链齿和轮齿的啮合）

3、传动特点：

㈠优点：

（和带比）⑴无弹性滑动、打滑现象、i平均=常数⑵压轴力小

⑶可在恶劣环境（如高温、油污、潮湿）中工作⑷传动效率比带高

（和齿轮比）易安装、远距离传动轻便。

㈡缺点：

⑴i瞬时≠常数⑵传动时有振动、冲击、噪声

⑶只能用于两平行轴之间的传动⑷传动急速反转时性能较差。

4.传动链结构特点：

按链条的结构不同分：

⑴套筒滚子链：

（简称滚子链）⑵齿型链

⑴滚子链：

）

①结构：

由外链板、内链板、套筒、滚子、销轴五部分组成。

标记如：

滚子链20A--2×60GB/T/243-1997

表示：

A系列、节距P=20×25.4/16=31.75mm、双排、60节的滚子链。

⑵齿形链：

（无声链）是由一组齿形链板由铰链联接而成。

按铰链的形式不同又分（圆销式、轴瓦式、滚柱式等）

10-1影响链传动速度不均匀性的主要因素是什么？

10-2链传动与带传动的张紧目的有何区别？

10-3链传动中，链条的链节数通常选A链节数。

A偶数B奇数C质数D整数

第11章齿轮机构

1、齿轮机构的类型

2、渐开线齿廓的啮合特性

3、标准渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算

4.齿轮传动的失效形式

5.齿轮传动中的受力分析（齿轮的转向及轮齿旋向分析）

11.3标准渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算

11.3.1齿轮各部分名称和符号

图11-2为外啮合直齿圆柱齿轮的一部分，其各部分名称和符号如下。

齿顶圆轮齿顶端所确定的圆，其直径符号为da。

齿根圆轮齿根部所确定的圆，其直径符号为df。

基圆产生渐开线的圆，其直径符号为db。

分度圆为了确定齿轮端面各部分的几何尺寸，在齿轮上选择的一个基准圆。

其直径符号为d。

齿顶高介于分度圆与齿顶圆之间的部分称为齿顶，其径向高度称为齿顶高，符号为ha。

齿根高介于分度圆与齿根圆之间的部分称为齿根，其径向高度称为齿根高，符号为hf。

全齿高从齿根到齿顶的径向距离称为全齿高，符号为h，则有

齿厚在任意直径的圆周上，轮齿两侧间的弧长，齿厚符号为si。

齿槽宽在任意直径的圆周上，相邻两齿间的弧长，齿槽宽符号为ei。

齿距在任意直径的圆周上，相邻两齿上同侧齿廓之间的弧长，齿距符号为pi。

同一圆周上，齿距等于齿厚与齿槽宽之和，即

分度圆上的齿厚和齿槽宽分别用s和e表示。

对于标准齿轮而言，

分度圆上的齿厚与齿槽宽相等。

齿宽轮齿的轴向宽度，符号为B

11.4齿轮传动的失效形式

对齿轮失效形式的分析有助于准确选择齿轮传动强度设计方法，

以及寻求防止或延缓失效最有效、最经济的对策。

齿轮传动的失效主要是轮齿的失效，其失效形式主要有以下五种：

1.轮齿折断2.齿面点蚀3.齿面磨损4.齿面胶合5.齿面塑性变形

11-1何谓标准直齿圆柱齿轮？

11-2渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件和连续传动条件是什么?

11-3现有一对标准直齿圆柱齿轮传动。

已知齿数z1=21，z2=53，模数m=2.5mm。

分别求两齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、中心距、

齿距、齿厚、齿槽宽、传动比以及渐开线在分度圆处的曲率半径和齿顶圆上的压力角。

11-4常见的齿轮失效形式有哪几种？

11-5圆柱齿轮传动中大、小齿轮的齿宽是否相等？

为什么？

11-6齿轮传动中两齿轮的齿面接触应力和齿根弯曲应力是否相等？

为什么？

11-7图示为二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器，已知主动轮1的转向和旋向，

为使Ⅱ轴上两齿轮的轴向力相互抵消。

试确定：

（1）斜齿轮2、3、4的螺旋线方向；

（2）各轴的转向；

（3）画出中间Ⅱ轴上的2齿轮受力图（即标出Ft2、Fr2、Fx2的方向）。

11-8图示斜齿圆柱齿轮---圆柱蜗杆传动。

已知斜齿轮的转向如图示，

蜗轮的旋向为左旋为使蜗杆轴上的轴向力最小。

试确定：

（1）斜齿轮1、2的螺旋线方向。

（2）确定蜗轮4的转动方向。

（3）标出斜齿轮2和蜗杆3的各分力。

11-9.画出图中所示齿轮所受的各分力方向，a为主动轮，b为从动轮。

（图中“O”表示啮合点位置）

渐开线具有哪些特性？

渐开线齿轮传动具有哪些优点？

何谓标准直齿圆柱齿轮？

渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件和连续传动条件?

节圆和分度圆、啮合角和压力角有什么区别？

什么是斜齿轮的当量齿轮？

什么是直齿锥齿轮的当量齿轮？

现有一对标准直齿圆柱齿轮传动。

已知齿数，，模数。

分别求两齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、中心距、齿距、齿厚、齿槽宽、传动比以及渐开线在分度圆处的曲率半径和齿顶圆上的压力角。

设有一标准直齿圆柱齿轮，已知齿数为38，测得齿顶圆直径为99.85mm，现准备将它用在中心距为115mm的传动中，试确定与之配对的齿轮的齿数、模数、分度圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径。

带传动、链传动、齿轮传动的主要优缺点

带传动的主要优点1）带有弹性——缓冲、吸振，传动平稳、噪音小；2）靠摩擦传动——过载打滑，保护损坏其他零件；3）中间挠性件——适于远距离传动；4）结构简单，制造安装方便，成本低。

带传动的主要缺点1）弹性滑动，传动比不恒定；2）传动装置的结构尺寸大；3）传动效率较低；4）带的寿命较短；5）不宜用于高温、易燃的场合。

链传动的特点及应用与带传动相比，链传动的优点：

1.传动比准确；无滑动，效率高（=0.950.98）；2.在同样条件下，结构比较紧凑；（能传递更大的功率）3.对轴的压力小；4.能在高温、低速及恶劣环境下工作。

与齿轮传动相比，链传动的优点：

1.中心距大；2.制造、安装精度低成本低

链传动的主要缺点：

1.瞬时传动比不是常数，传动平稳性差；2.工作时有冲击、振动和噪音；适用于低速3.无过载保护作用。

齿轮传动主要特点优点：

1）传动效率高（0.98-0.99）；2）工作可靠，寿命长；3）结构紧凑，外廓尺寸小；4）瞬时传动比为常数。

缺点：

1）制造费用大，需专用机床和设备；2）精度低时，振动、噪音大；3）不适于中心距大的场合。

第12章蜗杆传动

12.1蜗杆传动的结构、特点：

1.组成：

蜗杆和蜗轮。

2.形成：

斜齿轮演化而成。

12.2蜗杆传动受力分析

第13章齿轮系

1、掌握定轴轮系传动比的计算

2、转化轮系法求解周转轮系传动比方法

3、熟练掌握复合轮系传动比的计算方法及轮系的组成分析

13.1定轴轮系及其传动比计算

一、传动比

A——输入轴B——输出轴

13.2周转轮系传动比的计算

例题13-1在图示轮系中，已知各轮的齿数为；Z1=24,Z2=30,Z3=80，Z4=40,Z5=20。

齿轮1的转速为1450r/min。

试求齿轮5的转速（大小和方向）。

解：

此为混合轮系：

1、2、3、H组成周转轮系

第14章机械传动设计

1、机械传动的组成

2、机械传动的类型

第15章机械的调速与平衡

1、机器运转速度波动调节的目的

2、速度波动调节的方法

3、回转件平衡的目的

4、刚性回转件的平衡

15.1调节机器速度波动的目的

1、周期性速度波动

危害：

①引起动压力，η↓和可靠性。

②可能在机器中引起振动，影响寿命、强度。

③影响工艺，↓产品质量。

2、非周期性速度波动

危害：

机器因速度过高而毁坏，或被迫停车。

通过相应的手段对两类速度波动进行调节，将上述不良影响限制在容许范围之内。

15.2机器周期性速度波动的调节方法

机器中某一回转轴上加飞轮

飞轮：

能量存储器

15.3机器非周期性速度波动的调节方法

采用调速器

15.4平衡的目的

平衡的目的：

尽量减小惯性力所引起的附加动压力。

附加的动压力：

①附加载荷；②振动（源）

15.5刚性回转件的平衡

质量分布在同一回转面内

静平衡：

各质量块的质径积的矢量和为零，或=0

质量分布不在同一回转面内

各部分质量的惯性力组成——空间力系

空间力系：

主矢

主矩

平衡原理：

措施：

（将每个平面的惯性力平衡力）

动平衡：

主矢

主矩

比较：

静平衡

经过动平衡的回转件一定是静平衡的，反之，静平衡的回转件不一定是动平衡的

第16章轴

1.轴的分类

2.轴的结构设计

16.1轴的分类

㈠按承载分：

⑴心轴（只受弯）又分为固定心轴和转动心轴。

⑵传动轴：

（只受扭矩）

⑶转轴：

（既受弯又受扭矩）

㈡按轴的形状分：

⑴直轴：

应用最广。

⑵曲轴：

常用于专用机械。

⑶挠形轴：

（或称钢丝软轴）可自由弯曲

16.2轴的结构设计

1.含义：

就是要确定轴的各段直径及长度。

以及一些细小结构尺寸

2.要求：

除满足强度、刚度等设计外，还要保证轴上零件的定位

（轴向、和周向定位）、固定及装拆方便，并具有良好的加工工艺性。

第17章滚动轴承

1.滚动轴承的基本类型

2.结构特点

17.1滚动轴承的结构特点：

1.结构：

内、圈：

一般内圈随轴转动，外圈固定不动。

滚动体的形状多样：

有球形、圆柱滚子、圆锥滚子、鼓形、滚针等。

保持架：

使滚动体均匀隔开。

2.结构：

㈠按滚动体的形状分类：

㈡按滚动体承载的方向分：

⑴径向接触轴承：

主要承受径向载荷。

⑵向心角接触轴承：

既承受径向又承受轴向载荷。

⑶轴向接触轴承：

主要承受轴向载荷。

3.滚动轴承的代号：

它的组成为三部分：

前置代号、基本代号、后置代号。

它的格式及排列顺序下面分别介绍：

㈠基本代号：

用以表示滚动轴承的类型、结构、尺寸，是轴承的代号的基础。

它的一般格式如下：

分述如下：

⑴内径代号：

表示方法有三种：

①内径d<10mm或d=10、12、15、17mm或d≥500mm时，（查轴承手册）如下：

②内径d=22、28、32mm时，可直接用此值来表示，

在其与尺寸系列代号之间用“/”分开。

如：

□××/28（表示d=28mm）

⑵尺寸系列代号：

（包括宽度或高度系列代号和直径系列代号）

例题如图所示为采用一对角接触球轴承支撑的轴,设外载荷为：

Fr1=400N，Fr2=1200N,Fa=800N；试分别求出两轴承所受的径向载荷Fr1、Fr2

和轴向载荷Fa1、Fa2。

（注：

轴承派生轴力Fd=0.68Fr）

解：

两轴承派生轴力：

Fd1=0.68Fr1=0.68×400=272（N）；

Fd2=0.68Fr2=0.68×1200=816（N）

分析松紧端：

Fa+Fd2=800+816=1616（N）>Fd1

1为紧端，轴向载荷Fa1=Fa+Fd2=800+816=1616（N）

2为松端，轴向载荷Fa2=Fd2=816（N）

第18章滑动轴承

1.滑动轴承的主要类型

2.形成动压油膜的必要条件

第19章联轴器和离合器

1.联轴器的类型

（1）刚性联轴器

（2）挠性联轴器

2.离合器的类型及功能

按工作原理：

1牙嵌式2摩擦式3电磁式

按控制方式：

1操纵式2自动式