10.机设基-复习要点OK

1、1机械设计基础1复习要点（机械设计部分 ）四种考试题型：一、选择题二、填空题三、综合题（分析、设计等）四、结构题考试需带作图工具第9章 蜗杆传动一、基础知识1 1、主要组成： 蜗杆和蜗轮有左旋与右旋之分。蜗杆与相啮合的蜗轮旋向相同 最常用的是交错角1 290的减速传动。1为蜗杆的螺旋角， 为蜗杆的导程角2为蜗轮的螺旋角2 2、蜗杆传动的特点：优点：传动比大，结构紧凑；（动力传动 i i = 5 58080;非动力传动 i i =30010003001000）工作平稳、噪声小； 在一定条件下具有反行程自锁性。缺点：传动效率低（具有自锁性时，小于50%50%）；成本较高，蜗轮齿圈需用有色金属制造。

2、3 3、蜗杆传动的类型：2圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动I I 锥蜗杆传动。4 4、普通圆柱蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动又可以分为下列几种类型:1.1.阿基米德蜗杆（ZAZA 蜗杆）2.2.渐开线蜗杆（ZIZI 蜗杆）3.3.法向直廓蜗杆（ZNZN）4.4.锥面包络圆柱蜗杆（ZKZK 蜗杆）二、普通圆柱蜗杆传动的主要参数在中间平面内，蜗杆传动相当于齿轮齿条的啮合传动。（1 1）模数 m m 和压力角在中间平面内，mt2maim取标准值（2 2） 蜗杆的分度圆直径di和蜗杆直径系数 q qd1q匸于是有diqmm m、d di为标准值，q q 为导出值。（3 3） 传动比 i i、蜗杆头Zi数和蜗轮齿数

3、Z2传动比为iZ2d2Zidi蜗杆头数Zi蜗轮齿数Z2Z2iZi（4 4）蜗杆导程角tanPZdi乙 PadiZgdiZiqt2al对于 ZAZA 蜗杆，轴向压力角对于 ZIZI、ZNZN 和 ZKZK 三种蜗杆，法向压力角a为标准值（2020）n为标准值（2020）3(5(5)中心距 a aa a* *d2m(qZ2)m(ZiZ )4三、蜗杆传动的失效形式、材料选择及结构1 1、啮合齿面间的相对滑动（图中的Vs为蜗杆齿面相对于蜗轮齿面的速度）蜗轮与蜗杆啮合齿面间的相对滑动速度2 2、失效形式及设计准则蜗杆传动的主要失效形式：蜗轮齿面胶合、磨损和点蚀。通常只对蜗轮齿 进行齿面接触疲劳强度计算

4、和齿根弯曲疲劳强度 计算。对闭式蜗杆传动，先按齿面接触疲劳强度进行设计；然后按齿 根弯曲疲劳强度进行校核；还应进行热平衡计算。对开式蜗杆传动，只需按齿根弯曲疲劳强度进行设计。3 3、常用材料及其选择蜗杆材料通常采用优质碳素钢或合金钢常用的蜗轮材料：铸锡青铜，铸锡锌铅青铜，铸铝铁青铜灰铸铁 HT200HT200、HT300HT300四、普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算1 1、蜗杆传动的受力分析及计算载荷Fti与 F Ft2方向仍为“主反从同”三对作用力与反作用力的方向（蜗杆为主动）VsVidmcos601000 cos(1)(1)FtiFa2FncosnsinfFncos2000T1d12V25F

5、t1方向与蜗杆转向相反主反Fa1Ft2Fncosncos fFnsin2000T2d2Ft2方向与蜗轮转向相同从同(3)(3)Fr1Fr2FnSinnFa1tan6K K 为载荷系数，KKAKKV其中KA使用系数K齿向载荷分布系数KV动载系数3 3、蜗杆传动强度计算（1 1） 蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算（2 2） 蜗轮齿面接触疲劳强度计算当蜗杆导程角V时，蜗杆传动具有自锁性，,50%F1与Fr2的方向指向各自轴线2.2. 蜗杆传动的计算载荷FcaKFn2000KT2d2cosncos(Ft22000T2d2Fal)此时效率很低，7思考题：93;94;97第11章带传动一、带传动的组成及特点1、组

6、成 两轮一带：主动轮、从动轮和传动带（一根或多根）。2、工作原理摩擦传动3、优缺点：二、带传动的类型常见带传动有：平带传动、V V 带传动。其中 V V 带传动应用最广a.a.平型带传动结构简单，制造成本低，传动效率较高，常用于传 动中心距较大的场合b.b. V V 带传动一一应用最广泛的传动形式，功率P P 40kW,40kW, V V 5 5轴轴轴轴歼 轴轴825m/s25m/s，常用于高速级传动，在各种带传动中，V V 带传动应用最为广泛。三、V V 带的结构与规格几个概念：节线 当 V V 带弯曲时，带中保持原长度不变的周线称为节线节面一一由全部节线构成的面成为节面节宽 b b- 带的

7、节面宽度成为节宽基准长度 L Ld节面所在的带的圆周长度称为基准长度，基准长度已经标准化。四、带传动的受力分析安装时带在带轮两侧承受相等的拉力Fo工作前：两边初拉力Fo=Fo工作时：带绕上主动带轮的一边被拉紧，称为紧边，FoFi;另一边则放松，称为松边，FoF2带与带轮之间的总摩擦力F FfF FiF F2有效拉力 F Fe,于是有：FeFfFiF2带传动所能传递的功率PFeV / iooo五、带传动的最大有效拉力在带传动处于即将打滑的临界状态时，带和带轮之间所产生的摩擦力与带传动的有效拉力均达到最大值 拉力之间的关系欧拉公式：,此时，带的紧边拉力与松边Fi通过整理以上各式可得到：FiIF2e

8、c六、带的应力分析（一）拉应力紧边拉应力1_ fV 1e2Foefv/(efv1)2F2Fo/(e/(efv1)1)2F2Fo(e(efv1)/(e1)/(efv1)1)松边拉应力（二）弯曲应力9七、带传动的弹性滑动和打滑（1 1） 带的弹性滑动一一正常带的弹性滑动产生的原因：紧边拉力与松边拉力不相等 带的弹性滑动引起的结果：5n5n（2 2） 带的打滑（指整体打滑）一一失效带传动的失效形式：1.1.打滑；2.2.疲劳 八、V V 带传动的设计计算（一）已知条件和设计内容一般给定的数据有：1.1. 传动场合，工作情况及特殊要求（如安装尺寸、传动位置等）；2.2. 所要传递的功率 P P;3.3

9、. 带轮转速 n n1、n n2或传动比 i i 等；4.4. 原动机的种类等；设计内容：1.1. 确定 V V 带的型号、基准长度 L Ld及根数 Z Z ；2.2. 确定带轮的直径 d dd1、d dd2及带轮结构、尺寸、材料等；3.3. 确定中心距 a a、初拉力 F Fo、以及压轴力 Q Q、张紧装置等。思考题：112；114；115第14章机械系统动力学设计1 1、作用在机械上的力：驱动力、工作阻力、等效构件、等效力矩、等效转动惯量、等效力、等效质量、等效动力学模型等效原则：等效力矩Me、等效力Fe:功或功率相等等效转动惯量Je、等效质量me:动能相等（三）离心拉应力总应力的最大值m

10、axbl10二、机器运动的三个阶段周期性速度波动的原因、调节周期性速度波动的目的（限制速度波动幅值）和方法（转动惯量）平均角速度、不均匀系数；三、能量指示图、最大盈亏功、最大速度位置、最小速度位置 求得飞轮转动惯量JF为等效方程:Fi1cosViJemiVsisiFeFicosiVime emi iVs ss s112WyWy222maxminm四、静平衡和动平衡1 1、静平衡的力学条件：R R 0 0 ； 一个面对于宽径 B/DB/D 1/5B/D1/5 的转子，如电动机转子，机床主轴，曲轴等， 这类转子可以是静平衡而动不平衡，也可以是既静不平衡又动不 平衡，但动平衡后必然是静平衡的。思考题

11、：14 1 ； 14 3； 144； 14 5； 14 8第15章螺纹联接一、螺纹的类型螺纹： 外螺纹：在圆柱体的外表面上内螺纹：在圆柱孔的内壁上按螺纹轴向剖面内牙的形状，可分为：JF12厂普通螺纹（三角形螺纹）矩形螺纹梯形螺纹j主要用于传动锯齿形螺纹管螺纹主要用于管件联接二、 螺纹的主要参数1 1）外径（大径）d d 与外螺纹 牙顶相重合的假想圆柱面直径，亦称 公称直径 2 2）内径（小径）d di与外螺纹 牙底相重合的假想圆柱面 直径3 3） 中径 d d2在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆柱面的直 径， d d 厂 0.50.5 （d+dd+d1）4 4 ）螺距 P P相邻两牙在中径

12、圆柱面的母线上对应两点间的轴向距离5 5）导程 S S同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面的母线上的对应两点间的轴向距离6 6）线数 n n螺纹螺旋线数目，一般为便于制造n nW4 4导程、线数、螺距三者之间的关系：L=nP7L=nP7）螺旋升角书-中径圆柱面上螺師地arctg止 旋线的切线与垂直于螺d2d2旋线轴线的平22面的夹角8 8）牙型角a螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角三、 螺纹联接的基本类型（1 1） 螺栓联接（2 2） 螺钉联接（3 3） 双头螺柱联接（4 4） 紧定螺钉联接主要用于联接13四、螺纹联接的预紧 五、螺纹联接的防松（一）摩擦防松1 1对顶螺母2 2弹簧垫圈3 3自锁螺

13、母（二）机械防松1 1槽型螺母和开口销2 2圆螺母和带翘垫圈3 3止动垫圈4 4串联钢丝六、螺栓连接的主要失效形式 主要失效形式：螺栓杆的塑性变形和断裂。 设计准则：保证螺栓的静力（或疲劳）抗拉强度。铰制孔用螺栓：受横向载荷主要失效形式：螺栓杆和孔壁间压溃或螺栓杆被剪断。设计准则：保证联接的抗压强度和螺栓杆的抗剪强度。七、螺纹联接件的材料普通碳素结构钢： Q215Q215、 Q235Q235优质碳素结构钢： 2525、 4545合金钢： 15Cr15Cr 、 2020 CrCr、4040 CrCr 、 15MnVB15MnVB 、3030 CrCr MnSiMnSi 特殊场合下，其他材料八、普

14、通螺栓连接的强度计算14(一)松螺栓连接的强度计算(二)紧螺栓连接的强度计算九、铰制孔用螺栓连接的强度计算 十、螺栓组联接的受力分析 十一、提高螺纹联接强度的措施1.1.改善螺纹牙间载荷分配2.2.减少螺栓的应力幅3.3.减少应力集中1 1)加大过渡处圆角； 2 2)改用退刀槽； 3 3)卸载槽； 4 4)卸载过渡结构 思考题： 1515 1 1；15153 3； 15157 7； 15158 8；15151111；1515 1313第16章 轴一、轴的功用及分类 按轴所承受的载荷，可分为三类： 1 1心轴 只承受弯矩 (M)(M) 心轴又可分为转动心轴和固定心轴 2 2传动轴 只承受转矩 (

15、T)(T) 3 3转轴 既承受弯矩 (M)(M)又承受转矩 (T)(T) 按轴线形状，可分为两类：1 1直轴2.2.曲轴二、 轴的常用材料(是碳钢和合金钢)a a 碳钢b b 合金钢c c 球墨铸铁三、 轴的结构设计的原则一般原则：轴及轴上零件要有准确可靠的工作位置；轴应便于加工；轴上零件要便于装拆和调整；15轴的受力合理，尽量减少应力集中，有利于提高轴的强度。四、 轴的结构设计中应考虑的主要问题(一) 轴上零件的装配方案(二) 轴上零件的定位1.1.轴上零件的轴向定位(1)轴肩和轴环(2)套筒(3)圆锥面(4)圆螺母(5)轴端挡圈(6)弹性挡圈(7)紧定螺钉和锁紧挡圈2.2.轴上零件的周向定

16、位键联接、花键联接、紧定螺钉联接、销联接及过盈配合联接等。(三) 轴的结构工艺性1.1.加工工艺性2.2.装配工艺性(四) 提高轴的强度的措施五、 轴的主要失效形式及设计准则1 1、轴的失效形式1.1.疲劳断裂疲劳强度不足2.2. 塑性变形或脆性断裂-二 静强度不足3.3. 过大的弹性变形-二 刚度不足4.4. 失稳(高速下发生共振、振动等) - 稳定性不足 2 2、16轴的设计准则二、轴的强度计算（一）按扭转强度条件计算（二）按弯扭合成强度条件计算 步骤如下：1 1）作轴的计算简图，将作用在轴上的力分解到水平平面和垂直平面2 2）分别计算水平平面和垂直平面的弯矩，画出弯矩图3 3）计算合成弯

17、矩4 4）作扭矩图5 5）校核轴的强度，按第三强度理论校核危险截面的强度（三）轴的安全系数校核计算思考题：1616- 3 3; 1616-4 4; 1616-6 6;1616- 7 7第17章支撑零件、滑动轴承的类型、结构及材料按工作表面间滑动摩擦的状态分为：一流体动压滑动轴承液体摩擦滑动轴承十I I 流体静压滑动轴承 非液体摩擦滑动轴承非液体摩擦滑动轴承 （工业中常见，作重点介绍）一、滑动轴承的结构形式对于主要承受转矩的轴轴的扭转强度条件为：由上式可得轴的直径对于传动轴6p9.55106-Tn17（一）径向滑动轴承1 1整体式径向滑动轴承2 2剖分式径向滑动轴承（二）推力滑动轴承 推力滑动轴

18、承只能承受轴向载荷，与径向轴承联合使用可同时承 受轴向和径向载荷。1 1、实心式2 2、空心式3 3、单环式4 4、多环式二、轴瓦的结构轴瓦是滑动轴承中最重要的零件， 常用的轴瓦分为 整体式 和 剖分式 两种结构。三、轴承的材料（一）轴承盖和轴承座的材料 常用灰铸铁， 载荷较大和有冲击载荷 时，用铸钢（二）轴瓦和轴承衬的材料 常用的轴瓦和轴承衬材料有： 金属材料1 1、轴承合金 中高速、重载场合又称巴氏合金或白合金2 2、铜合金 高、中、低速不同重载场合（a a） 锡青铜 中速、重载场合（减磨性和耐磨性最好）（b b） 铝青铜 低速、重载场合（减磨性和耐磨性较差）（c c） 铅青铜 高速、重载

19、场合（抗粘附能力强） 3 3铸铁 低速、轻载，载荷平稳场合 4 4粉末冶金 载荷平稳、低速、加油 不方便的场合5 5非金属材料 温度不高、载荷不大的场合四、滑动轴承的润滑剂选择181 1、润滑油 2 2、润滑脂 3 3、固体润滑剂 一一石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等五、非液体摩擦径向滑动轴承的计算六、非液体摩擦推力滑动轴承的计算 七、滚动轴承的基本结构及材料1 1内圈；2.2.外圈；3 3滚动体；4 4保持架滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架（隔离器）组成 八、滚动轴承的主要类型、性能和特点 滚动轴承按照所能承受外载荷的方向可分为：:向心（径向）轴承：主要或只能承受径向载荷F Fr推力轴承

20、：只能承受轴向载荷 F FaL向心推力轴承：可同时承受径向载荷和轴向载荷九、滚动轴承的代号滚动轴承代号的组成前置代号基本代号后置代号成 套 轴五四三-二二 -一一内 部结密 封与保 持架轴 承材公 差等游 隙 配置其/、他类 型尺寸系列 代号内径代号Q- -3O319十、滚动轴承的失效形式1 1、疲劳点蚀2 2、塑性变形十一、滚动轴承的当量动载荷一般公式：PXF YFa对于承受纯径向载荷的轴承（圆柱滚子轴承、滚针轴承）：P P = = F Fr对于承受纯轴向载荷的轴承（推力轴承）： P=FP=Fa再引入载荷系数 f fp考虑载荷的不平稳性，即修正后的当量动载荷 计算公式为：对于承受纯径向载荷的

21、轴承（圆柱滚子轴承、滚针轴承）：P=fP=fpF Fr对于承受纯轴向载荷的轴承（推力轴承）：P=fP=fpF Fa十二、滚动轴承的寿命计算C C- （10106转）J。（p）106C实际计算时，常用小时数表示轴承寿Lh（）命60n P为：（h h）60 n Lh1063 3、磨粒磨损、粘着磨损基本额定动载荷20十三、角接触球轴承和圆锥滚子轴承的轴向载荷计算1 1）派生轴向力大小方向 a a）正装（面对面）b b）反装（背靠背）适合于传动零件位于两支承之间适合于传动零件处于外伸端 2 2）实际轴向载荷 FaFa 的确定结论：实际轴向力 FaFa 的计算方法 1 1）分析轴上派生轴向力和外加 轴向载荷，判定被 “压紧”和“放松”的轴承；2 2） “压紧”端轴承 的轴向力等于除本身派生轴向力外，轴上其他所有轴向力代数和；3 3） “放松”端轴承的轴向力等于本身的派生轴向力。十四、滚动轴承的支承（轴系）结构中的配置，常用的有三种：（一）两端单向固定（二）一端双向固定，另一端游动（三）两端游动十五、滚动轴承的轴向固