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第一章绪论 1 1机械工业在现代化建设中的作用 1 2机器的基本组成要素 1 3本课程的内容 性质与任务 1 6认识机器 1 4本课程的特点 注意问题 1 5教学安排 第二章机械设计总论 2 1机器的组成 2 2设计机器的一般程序 2 3对机器的主要要求 2 4机械零件的主要失效形式 2 5设计机械零件时应满足的基本要求 2 6机械零件的计算准则 2 7机械零件的设计方法 2 8机械零件设计的一般步骤 2 9机械零件材料的选用原则 2 10机械零件设计中的标准化 2 11机械现代设计方法简介 3 1材料的疲劳特性 3 2机械零件的疲劳强度计算 3 3机械零件的抗断裂强度 3 4机械零件的接触强度 第三章机械零件的强度 3 01机械零件的载荷与应力 3 02机械零件在静应力下的强度计算 3 1材料的疲劳特性 极限应力 sr srN 第三章机械零件的强度 3 01机械零件的载荷与应力 变应力可由静载荷或变载荷产生 稳定性变应力的描述 smax smin sm sa r 循环特性 3 02机械零件在静应力下的强度计算 极限应力 ss sb 安全系数 3 2机械零件的疲劳强度计算 材料及零件的疲劳极限应力线图 直线方程 材料常数 A D 的斜率 综合影响系数 应力变化规律 加载方式 疲劳强度计算图解法和解析法 复合应力安全系数 应力状态 应力类型 单向应力状态 复合应力状态 极限应力 lim 静应力 稳定循环变应力r C 塑性材料 以 为判据 以 为判据 以S为判据 以S为判据 塑性 脆性 以S为判据 疲劳区 屈服区 强度计算公式总结 3 4机械零件的接触强度 第四章摩擦 磨损与润滑概述 4 0概述 4 1摩擦 4种摩擦状态干摩擦 边界摩擦 流体摩擦 混合摩擦 4 2磨损 磨损基本类型磨粒磨损 疲劳磨损 粘附磨损 冲蚀磨损 腐蚀磨损 微动磨损 4 3润滑剂 添加剂和润滑方法 润滑油的粘度 运动粘度 动力粘度 及牌号 润滑油的粘温特性 4 4流体润滑原理简介 第五章螺纹联接与螺旋传动 5 1螺纹 5 2螺纹联接的类型与标准联接件 5 3螺纹联接的预紧 5 4螺纹联接的防松 5 5螺纹联接的强度计算 5 6螺栓组联接的设计 5 7螺纹联接件的材料与许用应力 5 8提高螺纹联接强度的措施 5 9螺旋传动 5 1螺纹 螺纹的主要参数 大径d 小径d1 中径d2 线数n 导程p 螺纹升角 细牙螺纹的特点 细牙螺纹牙形小 螺距小 升角小 自锁性好 小径大 强度高 但牙易磨损 不易经常拆卸 5 2螺纹联接类型及特点受拉螺栓连接 普通螺栓 螺钉 双头螺栓 紧定螺钉 受剪螺栓连接 5 3 4螺栓的预紧与放松 5 5螺纹联接的强度计算 联接的失效形式 受拉螺栓 塑性变形 疲劳断裂 受剪螺栓 剪断 压溃 联接失效 滑移 离缝 紧螺栓联接强度计算 受剪螺栓联接强度计算 松螺栓联接强度计算紧螺栓联接强度计算 仅受预紧力的紧螺栓联接受横向载荷的紧螺栓联接受轴向载荷的紧螺栓联接 5 6螺栓组联接的设计 受力分析的类型 普通螺栓 强度条件 联接条件 不滑移 铰制孔螺栓 受横向载荷的螺栓组联接 受转矩的螺栓组联接 普通螺栓 强度条件 联接条件 不滑移 铰制孔螺栓 受轴向载荷的螺栓组联接 每个螺栓所承受的总载荷F2为 F2 F1 F 强度条件 联接条件 不离缝 F1 0 且满足密封要求 受倾覆力矩 翻转力矩 的螺栓组联接 最大工作载荷 强度条件 不压溃条件 不离缝条件 螺栓类别 普通螺栓 受拉螺栓 单个螺栓受力 强度条件 预紧力 F0 0 松螺栓 轴向载荷 轴向力 F 紧螺栓联接 横向载荷 转矩 F0 预紧力 轴向载荷 总拉力 静强度 疲劳强度 倾覆力矩 铰制孔螺栓 受剪螺栓 横向载荷 转矩 被联接件强度 螺栓联接强度计算小结 忽略 受拉螺栓 5 7螺纹联接件的材料与许用应力 螺纹联接件力学性能等级代号 如5 6 螺纹联接件的许用拉应力 受剪螺纹联接许用剪应力和许用挤压应力 5 8提高螺纹联接强度的措施 降低影响螺栓疲劳强度的应力幅 改善螺纹牙上载荷分布不均的现象 减小应力集中 避免或减小附加弯曲应力 采用合理的制造工艺 内螺纹 外螺纹 螺纹联接 螺纹联接的画法及结构改错 第六章键 花键 无键联接和销联接 6 1键联接 键联接分类及特点 平键 半圆键 楔键 切向键等 A B C型普通平键的特点 键的尺寸选择 b h和键的长度L 平键联接的失效 强度校核 6 2花键联接 花键联接的特点 6 3无键联接 6 4销联接 普通平键联接 静联接 工作面的压溃 键的剪断导向平键滑键联接 动联接 工作面的磨损 第八章带传动 8 1带传动概述 8 2带传动的工作情况分析 8 3 带传动的设计计算 8 4 带轮结构设计 8 5带传动的张紧装置 8 6带传动设计实例 8 1带传动概述 带传动的特点 带轮槽的楔角 小于带的 8 2带传动的工作情况分析 弹性滑动 带传动力分析公式 优点 结构简单 无啮合冲击 传动平稳 适合高速 造价低廉以及缓冲减振 过载保护 适用于大中心距 缺点 摩擦式带传动有弹性滑动和打滑的现象 传动比不稳定 需较大张紧力 寿命短 最大应力发生在带的紧边开始绕上小带轮处 为了不使带所受到的弯曲应力过大 应限制带轮的最小直径 由于拉力差和带的弹性变形而引起的带相对带轮的局部滑动 8 3 带传动的设计计算 带传动的主要失效形式是打滑和传动带的疲劳破坏 带传动的设计准则 在不打滑的条件下 具有一定的疲劳强度和寿命 单根V带所允许传递的功率公式的含义 带的参数选择 8 4 带轮结构设计 8 5带传动的张紧装置 张紧轮的位置及张紧方向 带的型号带轮的基准直径的dd1带的速度v中心距a带的基准长度Ld小带轮上的包角 1带的根数z 第九章链传动 9 2传动链的结构特点 链节数宜取偶数 避免过渡链节 9 1链传动的特点及应用 9 3滚子链链轮的结构和材料 9 4链传动的工作情况分析 链传动的多边形效应造成链条和链轮都做周期性的变速运动 从而引起动载荷 9 5滚子链传动的设计计算 失效形式 链传动的参数选择 9 6链传动的布置 张紧 润滑与防护 链轮的转速越高 节距越大 齿数越少 则传动的动载荷就越大 链轮齿数z1 z2传动比i中心距a链的节距p和排数 第十章齿轮传动 10 1齿轮传动概述 10 2齿轮传动的失效形式及设计准则 10 3齿轮的材料及其选择原则 10 4齿轮传动的计算载荷 10 5标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 10 6齿轮传动设计参数 许用应力与精度选择 10 7标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 10 8标准锥齿轮传动的强度计算 10 9齿轮的结构设计 10 10齿轮传动的润滑 第十章齿轮传动 10 1齿轮传动概述 10 2齿轮传动的失效形式及设计准则 失效形式及措施 齿轮的设计准则 10 3齿轮的材料及其选择原则 对齿轮材料性能的要求 软齿面 硬齿面 轮齿折断 齿面磨损 齿面点蚀 齿面胶合 塑性变形 闭式软齿面齿轮 易发生点蚀 按接触疲劳强度设计 校核弯曲强度闭式硬齿面齿轮 易发生轮齿折断 按弯曲疲劳强度设计 校核接触强度开式齿轮 主要失效是磨损 断齿 不会出现点蚀 只按弯曲疲劳强度设计 然后将计算出的模数m加大10 20 齿轮的齿体应有较高的抗折断能力 齿面应有较强的抗点蚀 抗磨损和较高的抗胶合能力 即要求 齿面硬 齿芯韧 10 4齿轮传动的计算载荷 载荷系数K KAKvK K 10 5标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 受力分析 强度计算公式 齿形系数对齿形的影响 齿轮强度的比较 10 6齿轮参数及许用应力 齿轮传动设计参数的选择 Z1 m 在保证弯曲疲劳强度的前提下 齿数选得多一些好 齿宽系数 d及齿宽的选择 为什么小齿轮比大齿轮宽 齿轮的许用应力 10 7标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 10 8标准锥齿轮传动的强度计算 几何尺寸关系tan 1 r1 r2 10 9齿轮的结构设计 10 10齿轮传动的润滑 斜齿轮 锥齿轮受力分析 第十一章蜗杆传动 11 1蜗杆传动概述 11 2蜗杆传动的类型 11 3普通蜗杆传动的参数与尺寸 蜗杆的分度圆直径d1 d1 q m 11 4普通蜗杆传动的承载能力计算 失效形式 蜗轮磨损 胶合 点蚀 蜗杆刚度不足 蜗杆传动的设计准则 11 5蜗杆传动的效率 润滑与热平衡 12 1滑动轴承概述 12 2滑动轴承的典型结构 12 3滑动轴承的失效形式及常用材料 12 4滑动轴承轴瓦结构 12 5滑动轴承润滑剂的选择 12 6不完全液体润滑滑动轴承的设计计算 12 7液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算 12 8其它形式滑动轴承简介 第十二章滑动轴承 磨粒磨损 刮伤 咬粘 胶合 疲劳剥落和腐蚀 12 1滑动轴承概述 滑动轴承的特点及应用 12 2滑动轴承的典型结构 12 3滑动轴承的失效形式及常用材料 滑动轴承失效形式 对滑动轴承材料的要求 12 4滑动轴承轴瓦结构 轴瓦的形式和结构 油槽的设置及对轴承承载能力的影响 12 5滑动轴承润滑剂的选择 润滑油的粘度 运动粘度 动力粘度 及牌号 润滑油的粘温特性 第十二章滑动轴承 减摩性 耐磨性 抗咬粘性 摩擦顺应性 嵌入性 磨合性 12 6不完全液体润滑滑动轴承的设计计算 失效形式 磨损 胶合 设计准则 保证边界膜不破裂 校核内容 p p pv pv v v p p 限制过度磨损 pv pv 限制温升 避免胶合 v v 防止滑动速度过高而加速磨损 12 7液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算 流体动压润滑的必要条件 雷诺方程的意义 径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程 工作能力计算 流体动力润滑的必要条件是 相对运动的两表面间构成收敛楔形 两表面必须有足够的相对滑动速度 其运动方向必须使润滑油由大口流进 小口流出 润滑油必须有一定的粘度 供油要充分 承载量系数Cp与偏心率 最小油膜厚度hmin r 1 h 轴承的热平衡计算 轴承参数对承载能力及温升的影响 参数选择 宽径比B d 相对间隙 粘度 参数 B d d tm 第十三章滚动轴承 13 1概述 13 2滚动轴承的主要类型和代号 13 3滚动轴承的类型选择 13 4滚动轴承的工作情况 13 5滚动轴承尺寸的选择 13 6轴承装置的设计 13 7滚动轴承与滑动轴承性能对照 13 8滚动轴承例题分析 第十三章滚动轴承 13 1概述 13 2滚动轴承的主要类型和代号 滚动轴承的类型及特点 滚动轴承的代号 13 3滚动轴承的类型选择 13 4滚动轴承的工作情况 轴向载荷对载荷分布的影响 派生 附加 内部 轴向力Fd 13 5滚动轴承尺寸的选择 滚动轴承的失效形式 滚动轴承的设计准则 滚动轴承基本额定寿命 L10的意义 基本额定动载荷C 当量动载荷 判断系数e的意义 滚动轴承的轴向力计算 三句话 滚动轴承寿命计算公式 13 6轴承装置的设计 支承方式及特点 轴承游隙及轴上零件位置的调整 滚动轴承的润滑与密封 轴系结构改错 滚动轴承的设计准则 对于回转的滚动轴承 接触疲劳寿命计算和静强度计算 对于摆动或转速很低的滚动轴承 只需作静强度计算 对于高速轴承 除进行疲劳寿命计算外 还需校核极限转速nlim 疲劳点蚀 塑性变形 磨损 烧伤 断裂 第十四章联轴器和离合器 14 0联轴器和离合器概述 14 1联轴器的种类和特性 14 2联轴器的选择计算转矩Tc KA 工况系数 T 名义转矩 应使Tc T 14 3离合器 14 4安全联轴器及安全离合器 14 5特殊功用及特殊结构的联轴器及离合器 第十五章轴 15 0工程实际中的轴 15 1轴的概述 15 2轴的结构设计 轴系结构改错题 15 3轴的计算 15 37试指出图示小锥齿轮轴系中的错误结构 并画出正确的结构图 15 38试指出图示斜齿圆柱齿轮轴系中的错误结构 并画出正确结构图 15 39试指出图示斜齿圆柱齿轮轴系中的错误结构 并画出正确结构图 15 40试指出图示斜齿圆柱齿轮轴系中的错误结构及视图表达错误 并画出正确结构图及视图 13 47图示为采用一对反装圆锥滚子轴承的小锥齿轮轴承组合结构 指出结构中的错误 加以改正并画出轴向力的传递路线 13 47图示为采用一对反装圆锥滚子轴承的小锥齿轮轴承组合结构 指出结构中的错误 加以改正并画出轴向力的传递路线 13 48试分析图示轴系结构的错误 并加以改正 齿轮用油润滑 轴承用脂润滑 机械设计模拟试题1 一 单项选择题 20分 每题只有一个正确答案 1 当螺栓联接的被联接件是铸件时 应在安装螺栓处加工凸台或沉孔 其目的是 D A易拧紧B避免偏心载荷C外观好D增大接触面积 提高承载能力2 当温度升高时 润滑油的粘度 B A随之升高B随之降低C升高或降低视润滑油的性质而定D保持不变3 键的长度一般根据 B 来选择 A传递转矩的大小B轮毂的长度C轴的长度D轴的转速 机械设计模拟试题1 4 带传动工作时产生弹性滑动是因为 B A带的预紧力不够B带的弹性和拉力差C带绕过带轮时有离心力D带和带轮间摩擦力不够5 链传动张紧的主要目的是 C A同带传动一样B提高链传动的工作能力C避免松边垂度过大而引起啮合不良和链条振动D增大包角6 斜齿圆柱齿轮的齿形系数YFa与 C 有关 A齿轮制造精度B法面模数C齿轮齿数D齿轮齿数及分度圆柱螺旋角7 动压润滑的径向滑动轴承的相对间隙是根据 D 选择 A载荷和轴颈直径B润滑油粘度和轴的转速C载荷和润滑油粘度D载荷和轴颈的圆周速度 机械设计模拟试题1 8 设计动压润滑径向滑动轴承 验算最小油膜厚度hmin的目的是 A A确定轴承是否能获得液体摩擦B控制轴承的压强C控制轴承的发热量D计算轴承内部的摩擦阻力9 内燃机曲轴中部的轴承应采用 A A圆锥滚子轴承B深沟球轴承C剖分式滑动轴承D整体式滑动轴承10 某零件用合金钢制造 该材料力学性能为 1 410MPa 0 25 综合影响系数K 1 47 则该零件受脉动循环变应力时 KN 1 其极限应力为 MPa A223B328C551D656 机械设计模拟试题1 二 多项选择题 10分 每题有一个以上正确答案 多选 少选均不给分 1 当采用受剪螺栓 铰制孔螺栓 联接承受横向载荷时 螺栓杆受到 作用 A弯曲B扭转C挤压D拉伸E剪切2 在主动轮转速不变的前提下 提高V带传动所传递的功率 可采取 的措施 A减小初拉力B增大小带轮的直径C增加带的根数D增大传动比E增加带轮表面粗糙度F用截面积较大的带3 减小齿向载荷分布系数K 的措施有 A采用鼓形齿B增大齿宽C轮齿修缘D提高支承刚度E齿轮悬臂布置F提高制造 安装精度 机械设计模拟试题1 4 齿轮传动中 提高齿面接触疲劳强度可采取的措施有 A减小齿宽B增大齿根圆角半径C增大中心距D增大轮齿表面硬度E降低轮齿表面的粗糙度5 提高液体动压润滑径向滑动轴承的承载能力 可采取的措施有 A提高轴径的转速B增大轴承孔表面的粗糙度C增大相对间隙D适当增大宽径比E提高润滑油粘度 机械设计模拟试题1 三 填空题 12分 带传动的设计准则是 减速带传动的打滑首先发生在 3 一般参数闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是 开式齿轮传动的失效形式是 4 蜗杆蜗轮传动中强度计算的对象是 其原因是 5 设计不完全 混合 液体润滑径向滑动轴承 常采用条件性计算 这些限制条件是 P PV V 6 套筒滚子链传动中 当主动链轮的直径和转速不变的条件下 对16A和32A的链条 均能满足强度要求 那么选用 较合理 理由是 机械设计模拟试题1 四 分 某轴受弯曲稳定变应力作用 max 250MPa min 50MPa 已知轴的材料为合金钢 该材料的 1 450MPa 0 700MPa s 800MPa 综合影响系数K 2 0 KN 1 试 1 绘制该零件的简化疲劳极限应力图 并标出工作应力点A的位置 2 用图解法计算此轴的安全系数 机械设计模拟试题1 五 12分 有一支座 用四个受拉螺栓 普通螺栓 固定在水泥地基上 如图所示 已知 F 3500N L 200mm D 220mm 若接合面摩擦系数f 0 35 螺栓许用应力 120MPa 防滑系数Ks 1 2 螺栓相对刚度 按底板不滑移条件确定预紧力F0 求螺栓危险剖面直径d1 试说明螺栓布置是否合理 若不合理 应如何改进 机械设计模拟试题1 六 10分 如图所示传动系统 已知电机转动方向 1 说明为什么带传动布置在高速级 而链传动布置在低速级 2 说明为什么斜齿圆柱齿轮3 4的齿宽不相等 3 使轴向力抵消一部分 在图中标出斜齿轮3 4螺旋线方向 4 在图中标出所有齿轮轴向力的方向 机械设计模拟试题1 七 10分 图示的轴用30307轴承支承 根据受力分析 已求出径向载荷Fr1 2000N Fr2 4000 斜齿轮的轴向力FA1 1000N 锥齿轮的轴向力FA2 700N 取载荷系数fP 1 1 试计算说明哪个轴承的寿命较短 机械设计模拟试题1 八 8分 按图示例 所示 指出图中轴系结构的其它错误 注 找出8处错误即可 不考虑轴承的润滑方式 倒角和圆角忽略不计 机械设计模拟试题1 九 10分 有一对闭式钢制齿轮传动 已知T1 120 103Nmm 弹性系数ZE 189 8 载荷系数K 1 2 试分析该对齿轮传动 哪个齿轮的接触疲劳强度较低 哪个齿轮的弯曲疲劳强度较低 为什么 预测当出现失效时 将是齿面疲劳点蚀还是齿根疲劳折断 为什么 提示 机械设计模拟试题2 单项选择题 每小题1分 共15分 1 键的剖面尺寸b h通常是根据 D 从标准中选取 A 传递的转矩B 传递的功率C 轮毂的长度D 轴的直径d2 工作时仅受预紧力F0作用的紧螺栓联接 其强度校核公式为 A 可靠性系数B 螺杆受拉扭联合作用C 螺纹中的应力集中D 载荷变化与冲击3 在螺栓联接中 有时在一个螺栓上采用双螺母 其目的是 C A 提高联接强度B 提高联接刚度C 防松D 减小每圈螺牙上的受力 式中的1 3是考虑 B 4 一定型号的普通V带传动 当小带轮转速一定时 其所能传递的功率增量 机械设计模拟试题2 A 小带轮上的包角B 大带轮上的包角C 传动比D 带的线速度 取决于 C 5 带传动在工作中产生弹性滑动的原因是 D A 传递的功率过大B 带的弹性C 紧边与松边的拉力差D B和C6 带传动正常工作时 紧边拉力F1与松边拉力F2应满足的关系是 C A F1 F2B F1 F2 FeC D F1 F2 F0 机械设计模拟试题2 7 普通V带传动张紧轮安装的最合适位置是 C A 紧边靠近小带轮外则B 松边靠近小带轮外则C 松边靠近大带轮内则D 松边靠近小带轮内则8 在一定转速下 要减轻链传动的运动不均匀性和动载荷 应 D A 增大链节距和链轮齿数B 减小链节距和链轮齿数C 增大链节距和减小链轮齿数D 减小链节距和增大链轮齿数 9 大链轮齿数不能取得过多的原因是 C A 齿数越多 链条的磨损就越大B 齿数越多 链条的动载荷与冲击就越大C 齿数越多 链条磨损后 就越容易发生脱链现象D 齿数越多 链传动的噪声就越大 机械设计模拟试题2 10 一对直 斜 齿圆柱齿轮设计中 通常把小轮的齿宽做的比大轮宽一些 其主要原因是 A A 为了便于安装 保证接触线长B 为使传动平稳C 为了提高齿面接触疲劳强度D 为了提高传动效率 11 在直齿圆柱齿轮设计中 若中心距不变 而增大模数m 则可以 A A 提高轮齿的弯曲疲劳强度B 提高轮齿的接触疲劳强度C 弯曲与接触疲劳强度均可提高D 弯曲与接触疲劳强度均不变12 下列 a 的措施可以降低齿向载荷分布系数K A 把一个轮齿作成鼓形B 轮齿进行修缘C 增加轮齿的宽度D 增大重合度 机械设计模拟试题2 13 按基本额定动载荷通过计算选用的滚动轴承 在预定的使用期限内 其工作的可靠度为 B A 50 B 90 C 95 D 99 14 D 不是滚动轴承预紧的目的 A 增大支承刚度B 提高旋转精度C 减小振动与噪声D 降低摩擦阻力15 按弯扭合成计算轴的应力时 要引人折合系数 是考虑 C A 轴上键槽削弱轴的强度B 合成正应力时的折合系数C 正应力与切应力的循环特性不同D 正应力与切应力的方向不同 机械设计模拟试题2 二 填空题 共10分 1 为使V带与带轮轮槽更好接触 轮槽楔角应 小 于带截面的楔角 2 不完全液体润滑滑动轴承验算平均压力p p 的目的是 验算pv pv 的目的是 3 在设计动力润滑滑动轴承时 若减小相对间隙 则轴承承载能力将 增大 旋转精度将 温升将 4 在齿轮传动的齿根弯曲强度计算中的基本假设是将轮齿视为 齿面接触疲劳强度计算以节点P为计算点的理由是 5 开式齿轮传动设计的准则是 机械设计模拟试题2 三 分析简答 或作图 题 共35分 1 8分 由变速电机与V带传动组成传动装置 靠改变电机转速输出轴可以得到三种转速 300r min 450r min和600r min 若输出轴功率不变 带传动应按哪一种转速设计 为什么 2 10分 有一同学设计闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动 方案一其参数为 m 4mm Z1 20 Z2 60 经强度计算其齿面接触疲劳强度刚好满足设计要求 但齿根弯曲应力远远小于许用应力 因而又进行了两种方案设计 方案二为 m 2mm Z1 40 Z2 120 其齿根弯曲疲劳强度刚好满足设计要求 方案三为 m 2mm Z1 30 Z2 90 假设改进后其工作条件 载荷系数K 材料 热处理硬度 齿宽等条件都不变 问 1 改进后的方案二 方案三是否可用 为什么 2 应采用哪个方案更合理 为什么 试分析图中四种摩擦副 在摩擦面间哪些摩擦副不能形成油膜压力 为什么 v为上平板的速度 下平板静止 油有