机械设计复习提纲

1、第二章 机械设计中的约束分析 了解机械零件常见的失效形式及约束条件断裂、点蚀、塑性变形、弹性变形、磨损、失稳等。 掌握载荷及应力的分类静载荷、变载荷；静应力、变应力注意：静载荷也可能引起变应力掌握常见的稳定循环变应力的特性参数：对称循环、脉动循环、非对称循环 静应力作用时的强度条件（静强度）lims 或 limb 变应力作用时的强度条件（疲劳强度）零件的失效是疲劳破坏 裂纹逐渐扩展后产生。强度条件的形式与静应力时相同：但极限应力lim 与 N、r 等因素有关，用r或rN表示。135GamOb-10/20/2ACsDn (m,a)m (m,a)i (m,a)j (m,a) 试件材料的极限应力简图

2、根据-1、0、s 作出材料的极限应力简图；循环特征 r 不同，极限应力lim 亦不同；根据工作应力点找出极限应力点limrma0/2amOb0/2Cs135GABDD0/2(K)DBA 零件的极限应力简图要考虑应力集中、绝对尺寸、表面状态等因素。对线段 AD 进行修正。用作图法求极限应力：过工作应力点作射线。用计算法求极限应力：要根据 r 判断工作应力点是位于疲劳区还是塑性区，区域不同，极限应力的计算公式不同。 变应力作用下零件的安全系数计算作图法求极限应力时计算法求极限应力时(疲劳区)第三章 齿轮传动设计 失效形式和设计准则失效产生的原因、场合；防止失效的措施；设计准则主要针对齿面疲劳点蚀和

3、轮齿疲劳折断 齿轮材料、热处理方法及精度的选择选用材料的基本要求，材料的配对，大、小齿轮齿面硬度的选择 直齿及斜齿圆柱齿轮的受力分析轮齿螺旋线方向的判断，各分力的对应关系及方向的判断，特别是斜齿轮的轴向力 圆柱齿轮传动的强度条件齿面接触疲劳强度条件针对齿面点蚀失效，齿根弯曲疲劳强度条件针对轮齿疲劳折断. 许用应力许用应力与材料、齿面硬度、应力循环次数有关 强度条件中的设计参数z 、d、m、b、d、等的选择及对齿轮传动的影响；载荷系数 K 所考虑的因素；YFa 的物理意义及与齿数、变位系数的关系 设计步骤和方法设计计算和校核计算，数据处理（圆整或取标准值），哪些参数需要圆整？哪些参数不能圆整？

4、锥齿轮传动的受力分析及强度计算特点各分力的对应关系及方向判断（注意与斜齿圆柱齿轮的异同之处）；将锥齿轮转化为当量直齿圆柱齿轮进行强度计算.l 一般开式齿轮传动的主要失效形式：齿面磨损或轮齿疲劳折断。l 对于齿面硬度350HBS的闭式钢制齿轮传动，其主要失效形式：齿面疲劳点蚀。l 疲劳裂纹首先发生在危险截面受拉一侧。因为材料的抗压能力大于抗拉能力。l 提高轮齿抗弯曲疲劳折断的能力的措施：提高轮齿齿面硬度并使轮齿芯部有足够的强度和韧性；采用较大的的模数；改直齿轮为斜齿轮；采用正变位齿轮，增大齿根厚度；增大齿根过渡圆角半径，减小应力集中；提高制造精度，降低表面粗糙度；改善载荷分布；表面强化处理。第四

5、章 蜗杆传动设计 蜗杆传动的主要参数及其选择主要讨论普通圆柱蜗杆传动；与斜齿圆柱齿轮传动的区别与联系；蜗杆分度圆直径为标准值，蜗杆、蜗轮螺旋角旋向相同但大小不等，蜗杆导程角蜗轮螺旋角；蜗杆头数与传动效率的关系；变位的目的：凑中心距、凑传动比；仅对蜗轮变位。 材料、失效形式为减小摩擦磨损，钢蜗杆与青铜蜗轮配对；失效主要发生在蜗轮上. 受力分析各分力的对应关系及方向的判断，与斜齿圆柱齿轮的区别；蜗轮或蜗杆转动方向的判断。 强度条件强度计算针对蜗轮轮齿；在中间平面上蜗杆传动类似于齿条齿轮传动，故强度计算公式按斜齿轮推导；一般不用校核齿根弯曲强度。 热平衡计算蜗杆传动效率低，发热量大，容易产生胶合，故

6、要控制热平衡时的油温；油温过高应采取相应措施。l 在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆头数 ，则传动效率提高。l 蜗杆传动特点：l 优点 传动比大。 结构尺寸紧凑。l 缺点 轴向力大、易发热、效率低。 只能单向传动。l 由于蜗杆、蜗轮啮合齿面间相对滑动速度大，摩擦、发热大，效率低，若散热不良，会因油温不断升高，而使润滑条件恶化导致齿面失效。所以，设计闭式蜗杆传动时，要进行热平衡计算。l 散热措施：(1)在箱体外壁增加散热片，以增大散热面积；(2)在蜗杆轴端装风扇，加速空气流通以增大散热系数；(3)在箱体油池中设蛇形冷却管；(4)采用压力喷油润滑。第五章 挠性传动设计 带传动的工作原理及特点

7、摩擦传动，结构简单，中心距大，平稳，吸振，适合于高速级（转速高则转矩小，有利于带传动） 带传动受力分析、应力分析F、Ff、F1、F2、F0之间的关系，欧拉公式的含义；三种应力，变化规律，与带传动参数之关系 弹性滑动产生的原因，不可避免，使传动比不恒定，与打滑有本质区别 失效形式及设计准则打滑、疲劳破坏；在保证不打滑的前提下使带具有足够的疲劳寿命. 各参数对带传动工作能力的影响F0 、dd1、a、Ld、i 、v 、z、型号等；如何选择 V带传动的设计步骤和方法 链传动的工作原理及特点啮合传动，中心距大，瞬时速比周期性变化，振动，适合于低速级 链传动运动的不均匀性多边形效应，设计参数（如 p、z

8、等）对运动的影响 滚子链传动的失效形式，参数选择z 、p、Lp、a、排数等.l 对于高速重载的滚子链传动，应选用节距小的多 排链；对于低速重载的滚子链传动，应选用节距 大的链传动l 在设计V带传动时，V带的型号是根据计算功率和带轮的转速查选型图选取的l 当带有打滑趋势时，带传动的有效拉力达到最大，而带传动的最大有效拉力决定于包角、摩擦系数、初拉力三个因素。l 链轮的转速高，节距大，齿数少，则链传动的动载荷就越大。l 一定型号V带内弯曲应力的大小，与带轮的直径成反比关系。l 链传动作用在轴和轴承上的载荷比带传动要小，这主要是链传动是啮合传动，无需大的张紧力。l 中心距愈小，带长愈短。在一定速度下

9、，单位时间内带的应力变化次数愈多，会加速带的疲劳破坏；如在传动比一定的条件下，中心距越小，小带轮包角也越小，传动能力下降，所以要限制最小中心距。l 传动比较大及中心距小时将导致小带轮包角过小，传动能力下降，故要限制最大传动比。第六章 轴和轴毂连接设计 轴的分类按轴心线：直轴、曲轴按受载：心轴(弯距)、传动轴(转矩)、转轴(弯、转) 轴的结构设计（阶梯轴）目的：合理确定各轴段的直径和长度影响结构的要素：轴上零件的定位和固定方法；装配方法；轴的加工方法；载荷的大小及位置；强度要求等定位和固定方法：轴肩、套筒、圆螺母、弹性挡圈、轴端挡圈、锥面等；注意各种固定件的特点和应用场合几个具体问题：有配合处的

10、轴径取标准值；非定位轴肩高度可取小些；轴承的定位轴肩高度应小于内圈厚度；轴头长度应小于轮毂宽度；键槽应处于同一加工方向. 轴的强度计算应力的性质：弯曲应力是对称循环变应力；剪应力不定计算方法：防止疲劳断裂扭转强度计算 针对传动轴或初算转轴的最小直径弯扭合成强度计算 针对转轴和心轴安全系数法计算 重要轴轴系的受力分析：注意轴上零件各力的方向、不要忽略轴向力产生的弯矩、弯矩突变处当量弯矩的计算折合系数的意义：将剪应力折合成对称循环变应力 转轴的设计过程（跨距未知时）按扭转强度初算轴端直径轴的结构设计受力分析、画弯矩图和转矩图按弯扭合成强度或安全系数法校核危险截面. 键连接的选择与校核类型选择，尺寸

11、选择（平键的截面尺寸按轴径查标准）；普通平键校核挤压强度（静连接），导键或滑键应防止磨损（动连接）；键的工作长度不一定等于键长，普通平键的键长应小于轮毂宽度.l 采用改用高强度合金钢的措施不能有效地改善轴的刚度。l 转动的轴，受不变的载荷，其所受的弯曲应力的性质对称循环。l 为了不过于严重削弱轴和轮毂的强度，两个切向键最好布置120- 130。l 能构成紧连接的两种键为：楔键和切向键。l 平键连接能传递的最大扭矩T，现要传递的扭矩为1.5T，则应安装一对平键。第七章 滑动轴承设计 滑动轴承的摩擦状态干摩擦状态 应避免 半干摩擦状态 边界摩擦状态 混合摩擦状态 非液体摩擦滑动轴承 半液体摩擦状态

12、 液体摩擦状态 液体摩擦滑动轴承(动压轴承,静压轴承) 常用润滑剂的性能及选择润滑油的粘度及油性润滑脂的针入度、滴点及耐水性根据压力、速度、温度选择润滑油的粘度根据有无水汽、温度高低选择润滑脂. 非液体摩擦滑动轴承主要失效形式：磨损、胶合（因为金属表面直接接触）校核计算方法及目的：限制压强（p p ） 防止轴瓦过度磨损限制pv值（pvpv） 防止轴瓦发生胶合限制 v 值（ v v ） 防止轴瓦过度磨 动压润滑基本理论动压油膜：一定条件下，由于摩擦表面相对运动而产生；掌握动压油膜形成的机理和必要条件，注意：两摩擦表面相互平行，不能产生动压油膜；润滑油从楔形间隙的小口进、大口出也不能形成动压掌握粘

13、度、速度、间隙大小等因素对油膜压力的影响。 动压向心滑动轴承的设计油膜承载能力计算：由一维雷诺方程求解得到油膜压力分布：要考虑“端泄”现象。重点掌握：参数、l/d、表面粗糙度、温升等对轴承承载能力的影响；上述各参数的选择原则，设计时如何调整。重点了解：动压向心滑动轴承的设计过程；最小油膜厚度 hmin、润滑油温升t 应满足的条件；根据半径间隙 确定配合公差，使minmax .l 动压润滑滑动轴承能建立油压的条件。l 相对间隙对轴承承载能力的影响：相对间隙越小，轴承承载能力愈高。但另一方面，相对间隙小，又增大摩擦系数，轴承升温。在设计时，若算出温升过高时，应增大相对间隙值。l 影响润滑油粘度的主

14、要因素有温度和压力。第八章 滚动轴承的选择与校核 滚动轴承类型及尺寸的选择常用滚动轴承（3、6、7、N类）的结构及承载特点；应用的场合；内径代号、直径系列代号的含义 滚动轴承的寿命计算基本概念：滚动轴承寿命、基本额定寿命、基本额定动载荷、当量动载荷等的含义目的：防止轴承在预定的工作期间内发生疲劳点蚀公式：核心：当量动载荷 P 的计算要点：角接触轴承的排列方式及派生轴向力 S 的方向正装 S1、S2 相对；反装 S1、S2 相背根据“压紧端”、“放松端”确定 Fa1 、 Fa2 滚动轴承的组合设计与轴的结构设计密切相关固定方法：两端固定、一端固定一端游动、两端游动；各种固定方式的特点、受力、应用

15、场合；固定和游动支点轴承类型的选择、内外圈的固定方法、合理的结构设计。游隙及位置的调整：调整的目的和方法.例：如图所示锥齿轮轴，用两圆锥滚子轴承30207E支承。已知轴的转速为1400r/min，动载荷系数fp=1，温度系数ft=0.95，轴承所受径向力FR1=1600N, FR2=2400N，齿轮作用于轴上的轴向力FA=400N。求：此时轴承的使用寿命Lh。解：S1 = Fr1 / (2Y ) = 1600 / (21.6 )500NS2 = Fr2 / (2Y ) = 2400 / (21.6 )750NS1 FA500400900N S2750N合力向左，轴承1放松、轴承2压紧。S2FA

16、 S1故：放松端 Fa1 S1500N 压紧端 Fa2 S1+ FA500+400900N 对轴承 1：Fa1 / Fr1 500/16000.3125 e 0.37 故：X20.4，Y2 1.6当量动载荷 P 为：轴承1： P1 fp（X1Fr1Y1Fa1）1（11600）1600N轴承2： P2 1（0.424001.6900）2400N . 因 P1 P2 ，轴承2的寿命短，故只需计算轴承2的寿命。滚子轴承 10/3 第九章 联轴器、离合器及制动器联轴器：用来连接不同部件之间的两根轴或轴与其它回转零件，使之一起回转并传递运动和动力连接的两轴在工作时不能分开，必须停车通过拆卸才能分离离合器：与联轴器的区别在于 机器工作时，连接的两轴能随时接合或分离制动器：用来使机器迅速停止运转，也可以用来降低或调整机器的速度第十章 连接设计 螺栓连接的类型及所受工作载荷普通螺栓和铰制孔用螺栓；横向和轴向工作载荷普通螺栓连接：可承受横向工作载荷（利用