北航生机械设计教学课件推荐第11章复习

机械设计A4总复习第一部分轴主要内容1、轴的功用、类型、特点及应用2、轴的材料3、轴的结构设计及步骤4、轴的强度计算：扭转强度、弯转合成强度、安全系数5、轴的静强度计算、刚度计算、振动计算轴的结构设计：重点、难点轴的强度计算：重点轴的结构设计1、轴和轴上零件有准确的周向和轴向定位与可靠的固定2、轴上零件便于装拆和调整3、轴具有良好的加工工艺性4、轴的结构利于提高刚度和强度，尤其减少应力集中本章考题类型1、概念题：简答题、填空题、选择题、判断题2、综合题：轴的结构设计题例题1、为提高轴的刚度，将轴的材料由45号钢改为合金钢，是否有效？为何？2、轴上零件的轴向和周向固定各有哪些方法？各有何特点？各应用在何种场合？3、轴的强度计算方法有哪几种？各用于何种情况？4、什么叫轴的危险截面？怎样确定轴的危险截面？5、齿轮减速箱中，为何低速轴的直径要比高速轴的直径大？6、自行车的前轮轴是轴，中间轴是轴，后轮轴是轴。7、一般轴多采用阶梯形，主要是为了。8、转轴工作时，表面一点的弯曲应力性质为应力，转动中心点的弯曲应力为。9、轴的当量弯矩Me=，其中，的含义是。第二部分齿轮传动主要内容1、齿轮传动的分类、特点及应用场合2、齿轮传动的主要参数及制造精度3、齿轮传动失效形式、机理与特点，设计计算准则4、齿轮传动受力分析与计算（各分力大小和方向）5、齿面接触疲劳强度与齿根弯曲疲劳强度计算公式的含义6、齿轮传动设计步骤与主要参数合理选择7、齿轮传动润滑、效率与结构设计重点内容之一：齿轮传动失效形式分析（1）齿面疲劳点蚀（简称齿面点蚀）失效场合：闭式传动软齿面（一般为大齿轮）失效部位：节线附近失效机理：脉动循环变化的接触应力的反复作用，节线附近为单齿对啮合，接触应力最大；节线处润滑不良，摩擦大；防失效措施：提高齿面硬度；降低表面粗糙度；增大综合曲率半径；采用粘度高的润滑油（2）齿根弯曲疲劳折断（简称齿根折断）失效场合：闭式传动硬齿面（一般为小齿轮）失效部位：齿根危险截面失效机理：脉动循环或对称循环变化的弯曲应力的反复作用，由于齿轮材料对拉应力敏感，齿根受拉侧先产生疲劳裂纹；直齿轮齿根裂纹沿齿向扩展，发生全齿折断；斜齿轮齿根裂纹沿斜线向齿顶扩展，发生局部折断防失效措施：采用正变位，增大齿根厚度；增大齿根圆角半径；降低表面粗糙度；采用表面强化处理重点内容之二：齿轮传动的受力分析直齿圆柱齿轮为基础，斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮为重点分析和计算各作用分力的大小、方向、作用点主动轮还是从动轮径向力、轴向力还是周向力回转方向螺旋线方向（1）单对齿轮传动受力分析n1T1βF1Ft1Fa1Fn1Fr1n平面图和轴测图上的3分力表示力的作用点在齿宽中点符号和的方向重点内容之二：齿轮传动的受力分析（1）单对齿轮传动受力分析圆周力Ft径向力Fr轴向力Fa法向力FnFt1＝2T1/d1

=－Ft2主反从同Fr1＝Ft1tan＝－Fr2指向轮心0Fn1＝Ft1/cos＝－Fn2受力面法向Ft1＝2T1/d1

=－Ft2主反从同Fr1＝Ft1tann/cosβ＝－Fr2指向轮心Fa1＝Ft1tanβ＝－Fa2主动轮左右手准则Fn1＝Ft1/cosncosβ＝－Fn2受力面法向Ft1＝2T1/dm1

=－Ft2主反从同Fr1＝Ft1tancosδ1＝－Fa2指向轮心Fa1＝Ft1tansinδ1＝－Fr2小端向大端Fn1＝Ft1/cos＝－Fn2受力面法向重点内容之二：齿轮传动的受力分析（1）单对齿轮传动受力分析XX21Fa2根据从动轮1螺旋线确定主动轮2螺旋线根据主动轮2螺旋线和轴向力确定主动轮2转向从动轮1受力分析n2Fa1Fr1Ft1重点内容之二：齿轮传动的受力分析（2）齿轮传动组合的受力分析斜齿圆柱齿轮传动－直齿圆柱齿轮传动二级斜齿圆柱齿轮传动直齿圆锥齿轮传动－斜齿圆柱齿轮传动高速级与低速级的布置中间轴上齿轮的布置改善轴和轴承受力轴向力相抵重点内容之二：齿轮传动的受力分析（2）齿轮传动组合的受力分析例题1aIIIIIIn11234n2n3(1)确定齿轮2、3、4转向(2)确定齿轮2、3、4螺旋方向(3)确定齿轮2、3各分力方向(4)中间轴II与齿轮2、3的空间受力简图Fa2Fr2Ft2Fa3Fr3Ft3重点内容之二：齿轮传动的受力分析（2）齿轮传动组合的受力分析例题1bIIIIIIn11234n2n3Fa2Fr2Ft2Fa3Fr3Ft3重点内容之二：齿轮传动的受力分析（2）齿轮传动组合的受力分析例题2IIIIIIn1n2n33412Fa3Fr3Ft3Fa2Fr2Ft2已知圆锥齿轮1的转向，确定轴II、轴III的转向以及斜齿齿轮3、4的螺旋线方向；分析圆锥齿轮2、斜齿轮3的受力重点内容之三：圆柱齿轮强度计算（1）齿面接触应力的影响因素外载荷：正比接触宽度：反比综合曲率半径：反比综合弹性模量：正比（2）一对啮合齿轮的接触应力关系大小相等，方向相反（3）一对啮合齿轮的许用接触应力（接触强度）许用接触应力不一定相等一般大齿轮许用接触应力小（接触强度弱）重点内容之三：圆柱齿轮强度计算（4）齿根弯曲应力的影响因素模数：反比（而且平方），最主要因素齿宽：反比，但增大载荷系数齿数：反比变位系数：反比（5）齿数的选择闭式软齿：满足弯曲强度的条件下，Z选大，一般取20－40闭式硬齿：满足接触强度的条件下，Z选小，一般>=17本章考题类型1、概念题：简答题、填空题、选择题、判断题2、综合题：齿轮受力分析、回转方向与螺旋线方向判定例题1、闭式软齿面齿轮传动主要按强度进行设计，而按强度进行校核，此时影响齿轮强度的主要几何参数是。2、一对软齿面齿轮啮合时，小大齿轮的接触应力H1

H2。其许用接触应力HP1

HP2。小大齿轮的弯曲应力F1

F2。其许用接触应力FP1

FP2。3、设计闭式硬齿面齿轮传动，当直径d1一定时，应选取齿数，使模数m，以提高强度。4、按有限寿命设计一对齿轮，如果大小齿轮的材料相同，热处理硬度也相同，则接触疲劳破坏将发生在A大轮；B小轮；C同时两轮。5、圆柱齿轮传动，当齿轮直径不变而减小模数时，可以A提高轮齿弯曲强度；B提高轮齿接触强度；C提高轮齿静强度；D改善传递平稳性。例题6、标准渐开线齿轮的齿形系数取决于A齿数；B模数；C啮合角。7。下列齿轮参数：斜齿圆柱齿轮的法向模数与端面模数、圆锥齿轮的大端模数和平均模数、齿数与当量齿数、螺旋角、分度圆直径、齿顶圆直径与齿根圆直径、齿宽、中心距。哪些应取标准值，哪些应圆整，哪些应精确取值？齿轮受力分析在一圆锥齿轮-斜齿轮减速器中，已知输入轴的转向如图所示。（1）如要求齿轮2和齿轮3的轴向力相反，则齿轮3和齿轮4的旋向该怎样选择？（2）画出齿轮2和齿轮3所受的各向分力。解题要点第三部分蜗杆传动主要内容1、蜗杆传动的类型、特点及应用2、蜗杆传动主要参数及主要尺寸：重点3、蜗杆传动受力分析与蜗杆蜗轮转向分析：重点4、蜗杆传动的失效形式、材料选择及强度计算5、蜗杆传动的润滑、效率计算及热平衡计算蜗杆传动主要参数1、蜗杆啮合条件：蜗杆的轴面模数和压力角等于蜗轮端面模数和压力角，且均为标准值。2、蜗杆分度圆柱导程角等于蜗轮的螺旋角，且螺旋线方向相同。3、蜗杆传动比i与转速比和齿数比相关，与直径比无关。4、蜗杆直径系数q的引入是为了刀具标准化，减少蜗轮滚刀型号。q越大，d1越大，蜗杆刚度越大。5、蜗杆传动中心距与两直径之和相关而与两齿数之和无关。本章考题类型1、概念题：简答题、填空题、选择题、判断题2、综合题：传动系统受力分析、转向与螺旋线方向分析例题1、普通圆柱蜗杆传动变位的目的是和。2、蜗杆传动工作时，作用在蜗杆上的三个分力通常最大。3、标准蜗杆传动中，蜗杆头数一定，加大蜗杆特性系数，将使传动效率A增加；B减小；C不变；D或增或减4、蜗杆传动中，当其它条件相同时，增加蜗杆头数，则传动效率A增加；B减小；C不变；D或增或减第四部分滑动轴承主要内容1、滑动轴承的类型、特点及应用2、轴瓦的材料和结构3、滑动轴承的润滑、摩擦状态及设计准则4、非液体摩擦滑动轴承的设计计算5、动压液体滑动轴承基础理论、动力油膜形成原理与必要条件：重点6、液体动压润滑滑动轴承的设计计算本章考题类型1、概念题：简答题、填空题、选择题、判断题例题1、简述液体动压油膜形成的条件。2、滑动轴承的半径间隙与轴承半径之比称为间隙。轴承的偏心距与半径间隙比值称为。3、动压润滑形成的必要条件是；；。4、液体动压滑动轴承设计中，要计算最小油膜厚度和轴承的温升，其原因分别为和。第五部分带传动主要内容1、带传动的类型、工作原理及应用特点2、带传动的受力分析、应力分析、弹性滑动、打滑：重点3、V带失效形式、设计准则及参数选择4、带传动的结构特点及张紧装置带传动的有效拉力F1＋F2＝2F0F1－F2＝Ff欧拉公式最大有效圆周力本章考题类型1、概念题：简答题、填空题、选择题、判断题例题1、说明带传动中的弹性滑动与打滑的区别。2、说明V带传动为何要限制带的根数及小带轮最小直径。3、带传动中，带上受的三种应力是应力、应力和应力。最大应力等于，发生在处。若带的许用应力小于它，将导致带的失效。4、带传动的最大有效拉力决定于、、三个因素。5、带的离心拉力取决于、、三个因素。6、V带传动中，小带轮包角一般应大于或等于。第六部分螺纹联接主要内容（1）螺纹联接基本知识：螺纹以及螺纹联接件的类型、结构、应用场合及选用原则。重点对比普通螺栓联接与绞制孔螺栓联接在传力、失效方式、结构及强度计算准则的不同。（2）螺纹联接的强度计算：重点是紧螺栓联接的强度计算，深刻掌握紧螺栓联接力与变形之间的关系以及提高螺栓联接强度的措施。（3）螺纹连接的防松原理及装置（4）螺栓组受力分析、失效分析及强度计算方法（5）螺旋传动基本知识重点与难点（1）受预紧力与轴向工作载荷的紧螺栓联接的螺栓总拉力F0的确定：以及与预紧力F’、轴向工作载荷（拉力）F、剩余预紧力F’’之间的关系；力平衡与变形协调关系；螺栓与被联接件受力与变形关系图；相对刚度及与螺栓联接强度的关系（2）螺栓组联接的设计：关键是完成整个螺栓组的受力分析到单个螺栓的强度计算，难点是受力分析，必须掌握根据螺栓组联接的受载情况和联接结构，判断属于何种受力类型。首先，根据螺栓组所受外载，分析每个位置上的螺栓联接处所必须传递的工作载荷，从而确定其中最大受力的螺栓；然后按照单个螺栓的强度公式进行设计计算，最终确定直径。本章考题类型1、概念题：简答题、填空题、选择题、判断题2、综合题：螺栓组受力分析、螺栓直径计算练习题（一）：填空题（1）紧螺栓连接强度公式：4×1.3F0/πd12≤[]中的“1.3”是考虑的系数。（2）三角形螺纹的牙型角＝，适用于是因为其；矩形螺纹的牙型角

＝，适用于是因为其。（3）螺纹防松是要防止之间的相对运动；常用方法有如，如，如。拧紧力矩引起的剪切力的影响60O连接自锁性好0O传动传动效率高螺纹副摩擦防松双螺母机械防松止动垫片破坏性防松铆焊练习题（一）：填空题（4）普通螺栓联接承受横向工作载荷时，依靠承载，螺栓本身受作用。该螺栓联接可能的失效形式是。绞制孔用螺栓联接承受横向工作载荷时，依靠承载，螺栓本身受作用，螺栓可能的失效形式为。（5）受预紧力F‘和轴向工作拉力F的紧螺栓联接，如果螺栓和被联接件刚度相等，预紧力F’＝8000N，在保证结合面不产生缝隙的条件下，允许的最大工作拉力F＝

N（6）一紧螺纹联接的受力－变形关系图如图所示，若保证残余预紧力F’’为预紧力F’的一半，则该螺纹联接承受总拉力F0的大小为

F’被联接件接触面间的摩擦力预紧力被联接件间的相对滑移螺栓抗剪切力挤压力和剪断力压溃和剪断16000450450力变形练习题（二）：选择题（1）螺纹的公称直径是螺纹的

。○大径○中径○小径（2）联接用的螺纹应为

。○梯形牙型，左旋○三角形牙型，右旋○三角形牙型，左旋（3）我国国家标准规定，螺栓的强度级别是按材料的

划分的。○抗拉强度极限B○屈服极限S

○抗拉强度极限B与屈服极限S

○硬度HB（4）螺栓联接防松的关键在于防止

松动。○螺栓和螺母之间○螺栓与被联结件之间

○被联接件与螺母之间练习题（二）：选择题（5）紧螺栓联接强度公式中的系数1.3是考虑

。○应力集中○安全系数○拉扭复合（6）受轴向载荷的紧螺栓联接，为保证被联接件不出现缝隙，要求

。○剩余预紧力小于零○剩余预紧力大于零○剩余预紧力等于零练习题（三）：简答题（1）简述绞制孔螺栓和普通螺栓在结构和应用中的异同（2）简述螺栓联接、螺钉联接和双头螺柱联接的使用场合和特点－两被联接件不太厚，可加工通孔，拆装方便，成本低；－被联接件之一较厚，不能开通孔，不需要螺母，用于不常拆装的场合；－被联接件之一较厚，不能开通孔，用于经常拆装的场合。绞制孔螺栓：螺栓与螺栓孔直径相同，有配合要求；承担横向载荷。普通螺栓：螺栓孔径大于螺栓直径；承担横向载荷与轴向载荷。练习题（四）：分析计算llFF2a2a2a2a比较哪种螺栓布置方案合理？（一）（二）练习题（四）：分析计算llFF2a2a2a2a（一）（二）（1）载荷简化：向螺栓组联接的形心简化TT练习题（四）：分析计算ll2a2a2a2a（一）（二）（2）确定各螺栓所受横向载荷：F产生的横向载荷：F1a=F2aT产生的横向载荷：F1b=T/4ra，F2b=T/4rbF1aF1bF1maxF2aF2bF2max第七部分键主要内容1、键、花键的类型、工作原理、结构形式及应用特点2、平键联接尺寸的确定方法、失效形式、强度校核本章考题类型1、概念题：简答题、填空题、选择题、判断题例题1、选择普通平键时，键的截面尺寸（bh）是根据查表来确定的。普通平键的工作面是。2、标准平键的承载能力主要取决于A键的剪切强度；B键的弯曲强度；C键联接工作表面挤压强度；D轮毂挤压强度。第八部分滚动轴承主要内容1、各类型滚动轴承的特点、代号（常用代号）、选择原则2、滚动轴承失效形式3、滚动轴承的基本额定寿命、基本额定动载荷、基本额定静载荷4、滚动轴承当量动载荷及轴承寿命计算：重点5、滚动轴承组合结构设计，包括轴承部件安装形式、轴承定位与固定、内外圈的配合与装拆要求、轴承预紧与间隙调整、轴承润滑与密封等：重点本章考题类型1、概念题：简答题、填空题、选择题、判断题2、综合题：（1）轴承受力分析与计算、寿命计算；（2）轴系组合结构设计例题1、深沟球轴承的预期寿命为8000h，下列情况下，寿命各为多少？（1）承受的当量动载荷增加一倍时；（2）转速提高一倍时；（3）基本额定动载荷增加一倍。2、比较角接触轴承的“正装”和“反装”的特点和应用场合。3、30207轴承的类型名称是轴承，内径是mm，它承受基本额定动载