哈工大机械设计总结及练习题20121205b

1、连接零件螺栓，键销连接，铆焊接等连接零件螺栓，键销连接，铆焊接等传动零件带、链传动，齿轮、蜗轮传动传动零件带、链传动，齿轮、蜗轮传动轴系部件轴，轴承，联轴器、离合器轴系部件轴，轴承，联轴器、离合器其它零部件设计其它零部件设计，减速器，机架等，减速器，机架等四类通用四类通用的零部件的零部件工作原理，受力分析，工作原理，受力分析，失效形式，设计准则，失效形式，设计准则，强度计算，参数选择，强度计算，参数选择，结构设计结构设计机械设计学习的机械设计学习的28字诀字诀第第2章章 机械零件的载荷和应力机械零件的载荷和应力一、载荷一、载荷1、载荷分类、载荷分类2、名义载荷、名义载荷3、计算载荷、计算载荷二

2、、应力二、应力1、分类、分类2、应力谱、应力谱3、循环特征、循环特征第第3章机械零件的设计方法章机械零件的设计方法一、机械零件的主要失效形式一、机械零件的主要失效形式二、机械零件的工作能力和设计准则二、机械零件的工作能力和设计准则第第4章章 摩擦磨损和润滑摩擦磨损和润滑一、摩擦一、摩擦1、摩擦的定义及其分类、摩擦的定义及其分类2、各种摩擦的特点、各种摩擦的特点二、磨损二、磨损1、磨损的定义及其分类、磨损的定义及其分类2、各种磨损的特点、各种磨损的特点3、磨损的、磨损的3个阶段个阶段三、润滑三、润滑1、润滑的主要目的及润滑剂的分类、润滑的主要目的及润滑剂的分类2、润滑油的粘度及其分类、润滑油的粘

3、度及其分类3、润滑油的粘温和粘压特性、润滑油的粘温和粘压特性4、了解润滑油的油性和极压性等特性、了解润滑油的油性和极压性等特性5、了解润滑脂的主要指标、了解润滑脂的主要指标6、了解常用固体润滑剂、了解常用固体润滑剂第第5章章 螺纹连接与螺旋传动螺纹连接与螺旋传动一、螺纹分类特点及其参数一、螺纹分类特点及其参数二、牙型角和牙型斜角二、牙型角和牙型斜角三、螺纹连接的种类，形式及其特点三、螺纹连接的种类，形式及其特点四、螺纹预紧的作用四、螺纹预紧的作用五、螺纹连接的防松本质及防松的方法五、螺纹连接的防松本质及防松的方法六、螺纹连接的强度计算六、螺纹连接的强度计算1、松螺栓连接、松螺栓连接2、紧螺栓连

4、接、紧螺栓连接七、单个紧螺栓受拉受力和变形图及其公式七、单个紧螺栓受拉受力和变形图及其公式八、螺栓组强度计算八、螺栓组强度计算1、配合孔或铰制孔螺栓连接、配合孔或铰制孔螺栓连接2、减载方法、减载方法3、组合计算的特点、组合计算的特点九、提高螺栓连接疲劳强度的措施九、提高螺栓连接疲劳强度的措施第第6章章 轴毂连接轴毂连接一、键连接一、键连接1、类型、特点及其加工方法、类型、特点及其加工方法2、掌握普通平键的连接结构、掌握普通平键的连接结构二、花键连接二、花键连接1、特点及分类、特点及分类2、不同连接的定心方法、不同连接的定心方法第第7章章 挠性件传动挠性件传动一、带传动的工作原理、特点一、带传动

5、的工作原理、特点二、平带与二、平带与V带传动能力不同的原因，公式与带传动能力不同的原因，公式与f 的意义的意义三、带的两种结构特点（帘布和线芯）三、带的两种结构特点（帘布和线芯）四、带传动的受力分析四、带传动的受力分析1、紧边拉力，松边拉力和预紧力三者的关系、紧边拉力，松边拉力和预紧力三者的关系2、欧拉公式及最大有效圆周力计算公式、欧拉公式及最大有效圆周力计算公式五、失效形式和设计准则五、失效形式和设计准则六、带传动的应力分析六、带传动的应力分析 会画图应力图，写出应力计算公式，指出最大应力会画图应力图，写出应力计算公式，指出最大应力点点七、带传动的设计计算方法七、带传动的设计计算方法八、带传

6、动的参数选择八、带传动的参数选择九、弹性滑动及其计算方法，导致带速不均匀的原因九、弹性滑动及其计算方法，导致带速不均匀的原因十、了解链传动的多边形效应及其危害十、了解链传动的多边形效应及其危害第第8章章 齿轮传动齿轮传动一、传动特点，与蜗轮和带传动的比较。一、传动特点，与蜗轮和带传动的比较。二、失效形式，影响因素及其设计准则二、失效形式，影响因素及其设计准则三、三、4个系数的意义，影响因素及其选择，改进措施个系数的意义，影响因素及其选择，改进措施四、强度计算的特点及参数选择四、强度计算的特点及参数选择1、齿面接触疲劳强度及其主要影响因素、齿面接触疲劳强度及其主要影响因素2、齿根弯曲疲劳强度极其

7、主要影响因素、齿根弯曲疲劳强度极其主要影响因素3、主要参数选择、主要参数选择五、斜齿轮传动五、斜齿轮传动1、受力分析特点，注意轴向力的大小，方向以及作、受力分析特点，注意轴向力的大小，方向以及作用点等用点等2、各个力的计算公式要记熟、各个力的计算公式要记熟六、齿轮的结构特点及其润滑六、齿轮的结构特点及其润滑第第9章章 蜗杆传动蜗杆传动一、传动特点一、传动特点二、失效形式及设计准则的特点二、失效形式及设计准则的特点三、三、2种不同的蜗轮材料的失效特点及其选择原则。种不同的蜗轮材料的失效特点及其选择原则。四、蜗杆强度计算的特点四、蜗杆强度计算的特点五、主要参数选择五、主要参数选择1、主要掌握各种轮

8、缘与轮芯的连接方式、主要掌握各种轮缘与轮芯的连接方式2、分度圆直径为标准值、分度圆直径为标准值六、蜗杆传动的变位特点六、蜗杆传动的变位特点七、受力分析七、受力分析1、轴向力判别方法，圆周力的计算特点、轴向力判别方法，圆周力的计算特点2、计算公式、计算公式八、热平衡计算的目的及其改进措施八、热平衡计算的目的及其改进措施九、蜗轮的几种螺栓连接结构设计特点九、蜗轮的几种螺栓连接结构设计特点第第10章章 轴轴一、轴的分类、应力特性及其失效特点一、轴的分类、应力特性及其失效特点二、轴的设计特点二、轴的设计特点,为何分三步？为何分三步？三、轴上零件的固定方法三、轴上零件的固定方法四、轴的校核方法四、轴的校

9、核方法五、轴承组合部件的设计五、轴承组合部件的设计第第11章章 滚动轴承滚动轴承一、常见滚动轴承的类型、代号及特性，背熟代号一、常见滚动轴承的类型、代号及特性，背熟代号表；与滑动轴承比较的优缺点。表；与滑动轴承比较的优缺点。二、选用原则二、选用原则三、代号的意义，例三、代号的意义，例1四、滚动轴承的失效形式和计算准则四、滚动轴承的失效形式和计算准则五、滚动轴承的额定寿命，寿命计算方法及其公式五、滚动轴承的额定寿命，寿命计算方法及其公式六、几个重要概念，当量动载荷，额定动载荷以及六、几个重要概念，当量动载荷，额定动载荷以及当量动载荷的计算方法；还有额定静载荷，当量静当量动载荷的计算方法；还有额定

10、静载荷，当量静载荷，极限转速等。载荷，极限转速等。七、轴承组合部件的设计特点及其结构设计七、轴承组合部件的设计特点及其结构设计八、滚动轴承的润滑和常见密封结构八、滚动轴承的润滑和常见密封结构第第12章章 滑动轴承滑动轴承一、滑动轴承的特点及分类，与滚动型轴承比较。一、滑动轴承的特点及分类，与滚动型轴承比较。二、轴瓦的材料和结构二、轴瓦的材料和结构1、常见轴瓦材料及其要求、常见轴瓦材料及其要求2、轴瓦的油沟设计特点及其要求、轴瓦的油沟设计特点及其要求三、非液体摩擦滑动轴承的设计三、非液体摩擦滑动轴承的设计1、失效形式、失效形式2、设计准则、设计准则3、计算特点，限制压强，限制、计算特点，限制压强

11、，限制pv值，限制速度的目的值，限制速度的目的四、液体动压滑动轴承的设计四、液体动压滑动轴承的设计1、动压润滑形成原理，雷诺方程，形成动压润滑的必要条件、动压润滑形成原理，雷诺方程，形成动压润滑的必要条件2、径向动压滑动轴承的工作过程及其压力分布曲线、径向动压滑动轴承的工作过程及其压力分布曲线3、承载量系数及其影响因素、承载量系数及其影响因素4、最小油膜厚度，形成动压润滑的、最小油膜厚度，形成动压润滑的充要充要条件条件5、热平衡计算的要求、热平衡计算的要求五、滑动轴承的主要参数选择五、滑动轴承的主要参数选择六、滑动轴承的润滑及常见润滑装置六、滑动轴承的润滑及常见润滑装置第第13章章 联轴器离合

12、器和制动器联轴器离合器和制动器一、联轴器一、联轴器1、联轴器的功用及其选择原则（在不同条件下如何、联轴器的功用及其选择原则（在不同条件下如何选择合适的类型的联轴器）选择合适的类型的联轴器）2、掌握刚性凸缘联轴器的结构特点及其应用、掌握刚性凸缘联轴器的结构特点及其应用3、挠性联轴器的种类及其特点、挠性联轴器的种类及其特点4、掌握弹性套和弹性柱销联轴器的结构特点及其应、掌握弹性套和弹性柱销联轴器的结构特点及其应用用二、离合器二、离合器1、离合器的功用，与联轴器的区别及其选择、离合器的功用，与联轴器的区别及其选择2、离合器的分类及要求、离合器的分类及要求3、牙嵌离合器的牙形种类及其承载特点、牙嵌离合

13、器的牙形种类及其承载特点4、摩擦离合器的特点及其分类、摩擦离合器的特点及其分类5、了解、了解2类自动离合器特点及其适用场合类自动离合器特点及其适用场合第第14章章 弹簧弹簧一、一、掌握掌握弹簧的功用弹簧的功用二、二、了解了解弹簧的材料及制造过程弹簧的材料及制造过程三、三、掌握掌握弹簧的许用应力的确定方法弹簧的许用应力的确定方法四、四、了解了解螺旋弹簧的端部结构螺旋弹簧的端部结构五、五、掌握掌握圆柱形螺旋弹簧的设计计算方法及特点圆柱形螺旋弹簧的设计计算方法及特点六、六、掌握掌握几个名词、概念的意义几个名词、概念的意义 1、弹簧的特性线；、弹簧的特性线； 2、弹簧的刚度；、弹簧的刚度； 3、弹簧指

14、数（旋绕比）；、弹簧指数（旋绕比）； 4、曲度系数。、曲度系数。七、弹簧簧丝直径及其工作圈数确定方法及其影响七、弹簧簧丝直径及其工作圈数确定方法及其影响因素因素历届考题类型及考试要求历届考题类型及考试要求 填空题填空题 选择题选择题 简答题简答题 受力分析题受力分析题 计算题计算题 结构设计题结构设计题30分分30分分20分分20分分100X0.7=70分；分；及格及格70X0.6=42分以上。分以上。 注意：平时注意：平时30分分=大作业大作业25分分+出勤出勤5分，分，都要求及格总分才及格都要求及格总分才及格练习题举例练习题举例一、主要集中一、主要集中1 螺栓组连接设计计算螺栓组连接设计计

15、算2 滚动轴承寿命计算滚动轴承寿命计算二、近年来出现二、近年来出现1 齿轮传动设计计算（螺旋角、受力计算，接触和齿轮传动设计计算（螺旋角、受力计算，接触和弯曲应力计算）弯曲应力计算）2 带传动设计计算（带传动设计计算（2种带速设计，拉力计算）种带速设计，拉力计算）3 滑动轴承设计计算（非液体摩擦计算）滑动轴承设计计算（非液体摩擦计算）螺栓组连接设计计算螺栓组连接设计计算1 计算类型，分计算类型，分3种：种：校核螺栓连接组的连接强度校核螺栓连接组的连接强度设计受载最大的螺栓直径设计受载最大的螺栓直径确定螺栓连接组承受的最大载荷确定螺栓连接组承受的最大载荷2 方法方法1）判断连接组的受载情况）判断

16、连接组的受载情况-向形心移动向形心移动4种简单受力的组合种简单受力的组合2）搞清使用何种螺栓，分普通螺栓和铰制孔）搞清使用何种螺栓，分普通螺栓和铰制孔3）列出报证连接组可靠性工作条件，由具体情况来定）列出报证连接组可靠性工作条件，由具体情况来定（15分）有一提升装置如图所示，已知卷筒由分）有一提升装置如图所示，已知卷筒由6个均个均布于布于D0=240mm圆周上的圆周上的M12的普通螺栓的普通螺栓（ d1=10.106mm）连接于蜗轮上，卷筒直径）连接于蜗轮上，卷筒直径d=200mm，卷筒转速，卷筒转速n=85r/min，结合面间摩擦系数，结合面间摩擦系数f=0.15，可靠性系数，可靠性系数Ks

17、=1.2，螺栓材料的许用应力，螺栓材料的许用应力=120MPa，起吊的最大载荷，起吊的最大载荷Wmax=6200N，蜗杆轮，蜗杆轮齿螺旋线方向为右旋，齿轮传动效率为齿螺旋线方向为右旋，齿轮传动效率为1 =0.95，蜗，蜗杆传动效率杆传动效率2 =0.42，轴承效率，轴承效率3 =0.98，卷筒效率为，卷筒效率为4 =0.95。齿轮的模数。齿轮的模数m=3mm，齿数为，齿数为z1=21，z2=84，中心距，中心距a=160mm。试求：。试求：例例11）试确定重物上升时的电动机的转动方向，）试确定重物上升时的电动机的转动方向，在图上用箭头标出。在图上用箭头标出。2）根据使）根据使I轴上的合力最小条

18、件，确定齿轮轴上的合力最小条件，确定齿轮1、2的轮齿螺旋线方向，并求出螺旋角的轮齿螺旋线方向，并求出螺旋角的大小。的大小。3）试在图中标出重物上升时，蜗杆与蜗轮在）试在图中标出重物上升时，蜗杆与蜗轮在节点节点C处受的处受的3对分力对分力Fa、Fr、Ft的方向。的方向。4）当重物均匀上升时，电机的输出功率）当重物均匀上升时，电机的输出功率P=？5）试校核试校核滚筒与蜗轮连接螺栓的强度。滚筒与蜗轮连接螺栓的强度。 如图所示为一托架，如图所示为一托架，20kN的载荷作用在托架宽度的载荷作用在托架宽度方向的对称线上，用四个螺栓将托架连接在一钢制横方向的对称线上，用四个螺栓将托架连接在一钢制横梁上，螺栓

19、的相对刚度为梁上，螺栓的相对刚度为0.3，螺栓组连接采用，螺栓组连接采用普通普通螺栓连接螺栓连接形式，形式，假设该螺栓组假设该螺栓组不会压溃，不会压溃，试计算试计算: （1） 该螺栓组连接的接合面所需的螺栓预紧力该螺栓组连接的接合面所需的螺栓预紧力F 至少应大于多少？（接合面的抗弯剖面模量至少应大于多少？（接合面的抗弯剖面模量W=12.71106mm3） （2）在（）在（1）的前提下，若受力最大螺栓处接合面）的前提下，若受力最大螺栓处接合面间的残余预紧力间的残余预紧力F 要保证要保证7000N， 计算该螺栓所需计算该螺栓所需预紧力预紧力F 、螺栓所受的总拉力、螺栓所受的总拉力F0。 （3）若为

20、减小应力幅以提高螺栓连接疲劳强度，在）若为减小应力幅以提高螺栓连接疲劳强度，在螺栓上可采取哪些具体措施？螺栓上可采取哪些具体措施？举例举例2,教材教材P83页题页题5.4变形变形1）力分解）力分解2）求受力最大螺栓）求受力最大螺栓建立不离缝的条件，以建立不离缝的条件，以便求预紧力便求预紧力F3) 减小螺栓刚度可减小应力幅，减小螺栓刚度可减小应力幅，具体措施：具体措施：（1）适当增加螺栓长度；）适当增加螺栓长度；（2）减小螺栓杆直径；）减小螺栓杆直径；（3）螺栓做成中空的空心杆。）螺栓做成中空的空心杆。 滚动轴承寿命计算滚动轴承寿命计算)PfCf(60n10LPT610h1 计算类型，分计算类型

21、，分2种：种：校核滚动轴承的寿命校核滚动轴承的寿命设计滚动轴承型号设计滚动轴承型号2 方法方法1）判断内部轴向力）判断内部轴向力S，及附加轴向力，及附加轴向力W承受轴承。承受轴承。2）求出每个轴承的轴向力）求出每个轴承的轴向力Fa。3）确定系数）确定系数X，Y。4）计算当量动载荷）计算当量动载荷P=XFr+YFa注意安装方式有影响注意安装方式有影响6101060hTPnLfPfC （10分）图示一轴由一对分）图示一轴由一对7209C轴承支承，背对背安装，已轴承支承，背对背安装，已知轴向力知轴向力A=600N，径向力，径向力R=3000N，载荷系数，载荷系数fp=1.5，温，温度系数度系数fT=

22、1.0，转速，转速n=960r/min，轴承的有关参数为：，轴承的有关参数为：C=29800N，S=0.4Fr，X=0.44，Y=1.33，试计算：，试计算： 轴承所受的轴向载荷轴承所受的轴向载荷Fa1、Fa2 受载较大轴承的寿命受载较大轴承的寿命Lh例例1例例2 根据工作条件，在轴的两端面对面安装两根据工作条件，在轴的两端面对面安装两个角接触轴承，设轴上受到的轴向外载荷个角接触轴承，设轴上受到的轴向外载荷A=800N，轴承受到的径向载荷，轴承受到的径向载荷Fr1=1100N，Fr2=2200N，轴承转速，轴承转速n=6000r/min，fT=1，fp=1.5，该轴承，该轴承C=33400N，

23、内部轴向力，内部轴向力S=0.7Fr，e=0.68，Fa/Fre时时X=0.41，Y=0.87解答下述问题：解答下述问题：1）两轴承的内部轴向力）两轴承的内部轴向力S1和和S2各为多少？各为多少？2）两轴承所受的轴向载荷）两轴承所受的轴向载荷Fa1和和Fa2各为多少？各为多少？3）受力最大的轴承的）受力最大的轴承的Lh=？ 例例3 如图如图a)、b)所示，分别为锥齿圆柱齿轮的所示，分别为锥齿圆柱齿轮的悬臂布置和对称布置的支承形式。图悬臂布置和对称布置的支承形式。图1)、2) 分别为一对圆锥滚子轴承背对背、面对面分别为一对圆锥滚子轴承背对背、面对面安装支承形式。安装支承形式。（1）在锥齿轮不同布

24、置形式下，）在锥齿轮不同布置形式下，请合理选择请合理选择一对圆锥滚子轴承的支承形式。一对圆锥滚子轴承的支承形式。（2）根据合理的选择结果，）根据合理的选择结果，计算图计算图a）所示所示情况下，轴承的轴向力情况下，轴承的轴向力Fa1、Fa2。已知：轴承径向载荷已知：轴承径向载荷Fr1、Fr2、齿轮的轴向力、齿轮的轴向力A方向如图所示，大小分别为：方向如图所示，大小分别为：Fr1=4000N、Fr2=2000N，A=2000N。轴承内部轴向力。轴承内部轴向力S=0.4Fr。（3）若该对轴承的寿命为）若该对轴承的寿命为4000小时，现将当小时，现将当量动载荷加大一倍，将转速减小一半，量动载荷加大一倍

25、，将转速减小一半，试试计算确定计算确定该对轴承能否满足载荷及转速改该对轴承能否满足载荷及转速改变后寿命至少变后寿命至少2000小时的工作要求？小时的工作要求？2000h793.7h08.10/4000*2 5 . 0/2L)2PfCf(60n/210L)PfCf(60n10L3/1010h3/10PT610h3/10PT610h结构设计问题结构设计问题1 轴承组合部件结构轴承组合部件结构设计设计及及改错改错2 螺栓连接结构（螺栓连接结构（4种连接型式变化）种连接型式变化）3 传动件连接结构传动件连接结构1）蜗轮轮缘和轮芯连接（普通螺栓栓和铰制孔栓）蜗轮轮缘和轮芯连接（普通螺栓栓和铰制孔栓）2）

26、带与带轮连接）带与带轮连接3）两个半联轴器连接（普通螺栓栓和铰制孔栓）两个半联轴器连接（普通螺栓栓和铰制孔栓）4）齿轮结构及其与轴连接结构）齿轮结构及其与轴连接结构4 轴承及轴上零件的连接结构轴承及轴上零件的连接结构1）滚动轴承与滑动轴承结构）滚动轴承与滑动轴承结构2）轴毂连接主要是平键连接结构）轴毂连接主要是平键连接结构1. 画出任意两种轴上零件的轴向固定方式。画出任意两种轴上零件的轴向固定方式。2. 指出齿轮轴系结构图中的错误（指出并指出齿轮轴系结构图中的错误（指出并改正改正8处即可），说明错误原因，并在另一半处即可），说明错误原因，并在另一半上画出正确结构（上画出正确结构（16分）。（请将图画在答分）。（请将图画在答题纸上）已知：题纸上）已知：1）齿轮是油润滑，轴承是脂润滑；）齿轮是油润滑，轴承是脂润滑；2）角接触球轴承，面对面安装。）角接触球轴承，面对面安装。例例1受力分析题受力分析题判断齿轮判断齿轮2和蜗杆和蜗杆3的合理旋向；蜗轮的合理旋向；蜗轮4的转动方向；的转动方向；啮合点啮合点A、B各轮的受力和方向，并写出计算表达式。各轮的受力和方向，并写出计算表达式。例例1 如图所示二级标准斜齿圆柱如图所示二级标准斜齿圆柱