安徽科技学院2014机械设计 总复习

1、机 械 设 计教师(jiosh)：陈 丰邮箱：fengchen_ m ko sh)考试(kosh)题型及分值分配一、填空题（20分）：每空1分共计20分二、选择题（20分）：每题2分共计20分三、简答题（20分）：4小题共计20分 四、计算分析题（25分）：2大题共计25分五、结构改错题（15分）：1小题共五十八页知识回顾(hug)和问题知识回顾(hug):1、知道了“学什么，为什么学，如何学”的问题；2、几个名词和概念；3、机械设计的总体原则和一般程序；4、零件设计的一般程序。问题：1、本课程的研究对象是什么？主要任务是什么？2、从功能方面谈谈机械的组成。3、什么叫机械零部件的失效？共五十八

2、页知识回顾(hug)和问题知识(zh shi)回顾:1、零件简化极限应力图如图 AB曲线上的点对应着不同应力循环特性下的材料疲劳极限共五十八页知识(zh shi)回顾和问题2、单向稳定(wndng)变应力时的疲劳强度计算：=C、m=C、min=C的疲劳强度校核。判断零件的应力变化规律1计算出m和a3表示工作应力点4判断工作应力力点所在区域5计算出极限应力63、摩擦、磨损及润滑相关知识，特别讨论了其在汽车上的应用。求出危险截面的max和min2共五十八页知识回顾(hug)和问题问题(wnt):1、影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？2、单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度如何计算？3、 摩擦、磨

3、损和润滑的定义是什么？4、论述汽车中的摩擦、磨损现象，如何减少摩擦磨损？5、奇思妙想：公共汽车经常要进行刹车，如何把刹车损失的能量收集起来，转化成动力？共五十八页知识(zh shi)回顾和问题知识(zh shi)回顾:1、单个螺栓连接的强度计算：失效形式、松螺栓连接；2、螺纹连接的预紧与放松；3、螺纹连接的类型及螺纹连接件；4、螺纹的形成及分类。问题：1、按照牙型，螺纹可以分为哪些类型？如何选用？2、螺纹连接的主要类型有哪些？3、螺纹连接预紧的目的是什么？如何进行防松？4、单个螺栓连接的失效形式是什么？共五十八页知识(zh shi)回顾和问题1、单个螺栓连接的强度计算，F0、F2，5点讨论；2

4、、螺栓组连接的设计受横向载荷螺栓组连接，受轴向载荷螺栓组连接，受扭矩螺栓组连接；受倾覆力矩螺栓组连接；3、提高螺栓连接强度的措施（主要四个方面） ；4、螺旋传动的特点(tdin)、分类与应用；滑动螺旋传动的设计。F0F2F15、预紧力F0=? 总载荷F2=?FF1F2共五十八页工程实际应用(yngyng)难题： 奇瑞汽车发动机缸盖生产线某装配工位，该工位采用的螺栓规格为M8，强度等级9.8，原来表面采取发黑处理，后来为提高(t go)抗腐蚀能力改成表面镀锌，并换了一家供货厂，但在装配工艺完全不变的情况下，发生了下线总成中有少量的螺栓出现断裂的现象。断裂原因何在？ 如何解决？知识回顾和问题共五十

5、八页 指标螺栓抗拉强度(Mpa) 硬 度(HV)金相组织断口分析发黑螺栓1028 1063HV339 345回火马氏体韧性断裂镀锌螺栓1010 1096 HV339 341 回火马氏体韧性断裂性能(xngnng)分析表：强度(qingd)等级：性能等级分为：3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10个等级，8.8级以上为高强度等级螺栓。9.8级:抗拉强度900MPa，屈强比0.8，屈服强度9000.8=720MPa知识回顾和问题共五十八页知识回顾(hug)和问题知识回顾:1、键连接的类型(lixng)和构造；2、键连接的强度校核，键的选择；3、花键连接、无

6、键连接和销连接 ；4、键连接的失效形式。共五十八页知识回顾(hug)和问题问题:1、平键联接的失效形式是什么？经校核若强度不够时，应采取哪些措施(cush)？2、按齿形分，花键分为哪几类？如何选择应用？3、普通平键的工作面是什么？共五十八页1 ）带传动的类型、工作原理、特点、应用及目前汽车传动带最新技术进展。 2）带传动的受力分析、应力分析与应力分布图、弹性滑动和打滑的基本理论(lln)。 3 ）带传动的失效形式、设计准则、普通 V 带传动的设计计算方法和参数选择原则，带的张紧。 问题(wnt)：3）带传动的设计步骤与方法是什么？ 1）弹性打滑与打滑有何区别？ 2）带传动的主要失效形式是什么？

7、4）V带传动设计的评价指标是什么？知识回顾和问题共五十八页三、设计(shj)数据及内容设计(shj)数据 设计内容四、设计步骤与方法 根据Pca、n1选择带型号 确定计算功率Pca ： P、n1、n2( i ) 传动位置要求（中心距a） 工作条件等 带：型号、根数、长度轮：直径、结构尺寸 轴压力Q等小轮直径D1min ，要求D1D1min验算带速V 定带轮直径D1和D2工作情况系数见表8-7 根据计算功率查表共五十八页要求(yoqi): 最佳带速V=2025m/s V太小: 由P=FeV可知，传递(chund)同样功率P时，圆周力Fe太大，寿命 V太大: 离心力太大，带与轮的正压力减小，摩擦力

8、，承载能力知识回顾和问题共五十八页 求中心距a和带的基准长度Ld b) 由a0定计算长度:c) 按相关表定相近的基准长度Ld a) 初选a0 ： d) 由Ld求实际中心距:e) 考虑到中心距调整、补偿F0，中心距a应有一个范围。 验算小轮包角: 不满足则采取措施： 1）a( i一定) 2）加张紧轮 计算带的根数Z： 共五十八页 求带作用于轴的压力Q 确定带的初拉力F0（单根带） q单位(dnwi)带长的质量知识回顾(hug)和问题共五十八页评价(pngji)ZVFQF0a小241020小适当(shdng)120知识回顾和问题共五十八页1）齿轮传动(chundng)的设计准则。 2）齿轮传动的计

9、算载荷。 3）直齿圆柱齿轮轮齿受力分析和齿根弯曲疲劳强度计算。 问题(wnt)：3）如何进行直齿圆柱齿轮受力分析？ 1）齿轮传动的设计准则是什么？ 2）载荷系数K代表的意义是什么？4）齿根弯曲疲劳强度计算的校核公式中有哪些影响参数？Fnc= K Fn载荷系数： 知识回顾和问题共五十八页1、直齿圆柱齿轮传动的强度计算：轮齿的受力分析，齿根(ch n)弯曲疲劳强度计算和齿面接触疲劳强度计算。2、强度(qingd)计算的计算说明，设计参数的选择，齿轮精度等级； 3、标准斜齿轮和标准锥齿轮的强度计算；1、齿向载荷分布系数K的主要影响因素是什么？2、在齿根弯曲疲劳强度计算的设计公式中相关参数如何取？K、

10、Z1、d、YFaYSa/F123、如图所示一对标准斜齿圆柱齿轮传动，分析主动轮（右旋）1的轴向力？1知识回顾和问题共五十八页1、齿轮传动的失效(sh xio)形式；1）轮齿折断闭式硬齿面齿轮的主要(zhyo)失效形式 2）齿面疲劳点蚀闭式软齿面齿轮的主要失效形式 3）齿面磨损开式齿轮的主要失效形式 4）齿面胶合高速重载齿轮的主要失效形式 5）齿面塑性变形低速重载齿轮的主要失效形式齿轮失效案例：高速双面印刷机中一过桥斜齿轮，材质系40Cr钢，经热处理。工作转速为10000rpm。在运行中发生失效，组件窜出，部分齿小块折裂。经化学分析，材质符合40Cr钢的技术条件。知识回顾和问题共五十八页齿面接触

11、(jich)疲劳强度准则 齿根(ch n)弯曲疲劳强度准则 软齿面齿轮（HBS350） 硬齿面齿轮（HBS350） 闭式齿轮传动齿面疲劳点蚀齿根弯曲疲劳折断开式齿轮传动齿面磨损增大m和降低许用弯曲应力2、齿轮传动的设计准则；知识回顾和问题共五十八页3、齿轮传动的载荷(zi h)计算；载荷系数： 工作(gngzu)情况系数 动载荷系数 齿向载荷分布系数 齿间载荷分配系数 知识回顾和问题共五十八页1）齿向载荷(zi h)分布系数K的主要影响因素是什么？影响(yngxing)因素(1) 支承情况 对称布置好 非对称布置差 悬臂布置差(2) 齿轮宽度 齿向载荷分布系数(3) 齿面硬度越高，越易偏载，

12、齿面较软时有变形退让。(4) 制造、安装精度越高， 齿向载荷分布系数越小。知识回顾和问题共五十八页1)在齿根弯曲疲劳强度计算的设计公式中相关参数如何取？K、Z1、YFaYSa/F4、齿根弯曲(wnq)疲劳强度和齿面接触疲劳强度计算公式参数表示的意义；知识(zh shi)回顾和问题共五十八页2)接触(jich)疲劳强度的设计公式： 知识(zh shi)回顾和问题共五十八页1）如图所示一对标准斜齿圆柱齿轮传动(chundng)，分析主动轮（右旋）1的轴向力？121Ft1=Ft2Fr1=Fr2Fa1=Fa2主从动轮(dngln)受力大小相等、方向相反。Fn1=Fn25、斜齿圆柱齿轮传动轮齿的受力分析

13、；径向力： 圆周力：轴向力： 法向力： 知识回顾和问题共五十八页1、蜗杆传动类型，特点(tdin)及应用；2、普通圆柱(yunzh)蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算; 3、蜗杆传动变位特点（自学）； 4、蜗杆传动的失效形式、设计准则，常用材料及选择原则，蜗杆传动的受力分析。径向力Fr 指向各自轴线。轴向力Fa1 蜗杆左(右)手螺旋定则。 圆周力Ft 主反从同。圆周力： 轴向力： 径向力： 蜗杆主动时： 知识回顾和问题共五十八页3、下图所示传动机构(jgu)，确定各轴的回转方向，蜗轮轮齿的螺旋方向，蜗轮蜗杆所受各力的方向和位置。 1234右旋蜗杆（主动）1、确定(qudng)蜗杆的头数 zl 和

14、蜗轮的齿数z2 应考虑哪些因素？ 2、蜗杆传动的失效形式和设计准则是什么？知识回顾和问题共五十八页例题：在图示传动系统中，件1和2均为斜齿圆柱齿轮，件3为蜗杆，件4为蜗轮。已知齿轮1轮齿螺旋线方向(fngxing)为左旋，其转向如图所示，输入轴转速n1=960 r/min，输入功率P=3kW，齿轮齿数，Z1=21，Z2 =62，法向模数mn=2.5mm，分度圆螺旋角=8.849725，分度圆柱上的法面压力角 n =20。请回答(hud)下列问题：知识回顾和问题共五十八页1）齿轮(chln)2的轮齿螺旋线方向是 旋。（1分）2）在图中画出齿轮1、齿轮2在节点A所受的轴向力Fa1和Fa2、圆周(y

15、unzhu)力Ft1和Ft2、径向力Fr1和Fr2的方向并计算其大小。（6分）3）为使在轴上的齿轮2与蜗杆3的轴向力相互抵消一部分，蜗杆3的螺旋线方向应该是 旋，并在图中画出蜗杆的旋向；在节点B处画出蜗杆3所受的轴向力、圆周力和径向力的方向，在节点B处画出蜗轮4所受的圆周力和径向力的方向，在图中画出蜗轮4的转动方向。（8分） 知识回顾和问题共五十八页（1分）（1分）3）右旋；（1分），画出螺旋线方向(1分)蜗杆3和蜗轮4所受个分力(fnl)方向如图所示，蜗轮4的转动方向如图所示。(6分)解：1）右旋。（1分）（1分）（1分）2）知识(zh shi)回顾和问题共五十八页Fa1Fa2Fr1Fr2F

16、t1Ft1Fa3Ft4Fr4Fr3Ft3n4Fa4知识回顾(hug)和问题共五十八页342、蜗轮蜗杆轮齿(ln ch)所受各力的方向与大小； 1、圆柱(yunzh)蜗杆传动的主要参数：m、Z1、Z2、d1、q、u、a。径向力Fr 指向各自轴线。轴向力Fa1 蜗杆左(右)手螺旋定则。 圆周力Ft 主反从同。圆周力： 轴向力： 径向力： 蜗杆主动时： 知识回顾和问题共五十八页353、圆柱(yunzh)蜗杆传动的强度计算：蜗轮齿面接触疲劳强度和轮齿弯曲疲劳强度计算， 蜗杆刚度计算 4、闭式蜗杆传动的热平衡计算(j sun)和冷却措施5、轴的用途与分类；知识回顾和问题共五十八页361、一重物匀速升降装

17、置采用如图a所示的电机+圆柱蜗杆传动系统，已知蜗杆传动的模数m =8mm，蜗杆头数及分度圆直径分别为z1=1、d1=80mm，蜗轮齿数z2=50，卷筒直径D=250mm。重物匀速升降的速度(sd)v=40m/min，最大载重量W为4kN，工况系数KA按1.0计，试分析、计算下列问题：知识回顾(hug)和问题共五十八页371）该装置(zhungzh)以40m/min的速度匀速升起重物1m时，蜗杆应转多少转？并在图中标明蜗杆的转向、蜗轮轮齿旋向、节点位置处蜗杆及蜗轮的受力方向和大小。2）若蜗杆与蜗轮齿面间当量摩擦系数f = 0.18，该机构能否自锁？3）若重物W=4kN，传动装置总的传动效率为 =

18、0.5，试计算出电机的输出转矩Tm应是多少？知识(zh shi)回顾和问题共五十八页答案(d n)：1）蜗杆转63.69转，蜗杆、涡轮各受力方向(fngxing)如图所示。2）可以自锁3）Tm为2104 Nmm知识回顾和问题共五十八页4、轴的结构设计，包括轴设计的要求和内容(nirng)、轴上零件的轴向定位和周向定位。3、轴的失效形式和设计(shj)准则；2、轴的材料及其选择原则；1、轴的分类及软轴在汽车中的应用；1、轴的设计主要包括哪些方面的内容？其要求如何？2、轴的主要失效形式是什么？如何进行轴的设计即设计准则？3、如何对轴上零件进行轴向定位和周向定位？知识回顾和问题共五十八页400轴：

19、轴轴：轴轴：轴轴：轴轴：轴轴：轴传动轴转轴(zhunzhu)心轴转轴(zhunzhu)转轴心轴一 休 一 下 吧！第九章知识回顾1、轴的分类：共五十八页2、轴的材料(cilio)及其选择 ；碳素钢35,45,50钢(正火或调质(dio zh)，常用45#。合金钢力学性能高，贵，多用于有特殊要求的轴。3、轴的失效形式和设计准则；失效形式：疲劳断裂、塑性变形、脆性断裂、过度磨损和振动。设计准则：1）适合的材料、毛坯形式和热处理方法；2）合理结构及尺寸，即进行轴的结构设计；3）强度计算和校核；4）刚度计算；5）振动稳定性计算。共五十八页4、轴的结构设计：设计要求、设计内容(nirng)、轴向定位、周

20、向定位；共五十八页5、各轴段长度、直径(zhjng)和轴的结构工艺性；共五十八页6、轴的强度(qingd)计算1）按扭转强度条件计算(j sun)（按许用切应力计算(j sun)）2）按弯扭合成强度条件计算（按许用弯曲应力计算）知识回顾和问题共五十八页7、轴的刚度(n d)及振动稳定性；8、汽车传动轴的设计(shj)：长度、夹角、断面尺寸等；9、轴的设计步骤：1）、2）、3）、4）、5）、6）、7）10、提高轴的强度、刚度和减轻轴的重量的措施。 知识回顾和问题共五十八页1、完成图中轴系部件(bjin)结构。 知识(zh shi)回顾和问题共五十八页2、图中有12处错误，请你指出来，并把正确的图

21、画(thu)在下方。知识(zh shi)回顾和问题共五十八页知识(zh shi)回顾：1、滑动轴承在汽车(qch)中的应用；4、发动机滑动轴承的失效形式。3、滑动轴承油槽设计基本要求；2、滑动轴承的材料及轴瓦结构；问题：1、滑动轴承的材料主要有哪些？如何选择？2、滑动轴承油槽（沟）设计的基本要求是什么？3、发动机滑动轴承的主要失效形式是什么？知识回顾和问题共五十八页2、非全液体润滑径向(jn xin)滑动轴承的计算；3、滚动轴承的类型(lixng)与特点；4、滚动轴承的代号；问题：1、非全液体润滑径向滑动轴承的简化计算法的主要内容是什么？2、根据接触角不同滚动轴承主要分为哪几种类型？3、代号为

22、7208AC轴承所表示的意义是什么？1、滑动轴承的润滑；知识回顾和问题共五十八页1、滚动轴承的选择(xunz)原则； 2、滚动轴承的受力分析、失效形式和计算(j sun)准则； 3、滚动轴承的动载荷和寿命计算 。问题：2、滚动轴承的失效形式和计算准则是什么？1、滚动轴承的主要选择原则是什么？3、某轴装有一个斜齿轮，两端支承为7206B轴承，假如已知斜齿轮的轴向力和径向力以及周向力，如何计算这一对轴承的寿命呢？P=fp（XFr+YFa）知识回顾和问题共五十八页如图所示，某轴由一对7209 AC轴承支承，轴承采用面对面安装形式。已知两轴承径向载荷(zi h)分别为Fr1=3000N，Fr2=400

23、0N，轴上作用有轴向外载荷Fa=1800N。载荷平稳，在室温下工作，转速n=1000r/min。该轴承额定动载荷C=29800N，内部轴向力S=0.4Fr，e=0.68，试计算此对轴承的使用寿命。 例题(lt)：Fa知识回顾和问题共五十八页解题(ji t)思路！P = fp( XF r + Y Fa )P?fp，X和Y，Fr和Fa ？根据(gnj)题意，有表13-6可得fp，根据表13-5可得X和YFr和Fa ？Fa/Fre，Fa/Free ?Fr1 Fa1 Fr2 Fa2S1=0.4Fr1=1200NS2=0.4Fr2=1600N 因为Fa+S1S2 故 Fa1=S1=1200N Fa2=S1+Fa=3000N 比较两轴承受力，只需校核轴承2。FaFa共五十八页1、定方向(fngxing)：正装面对面，反装背靠背；2、判松紧：判断(pndun)“压紧”、“放松”轴承；3、巧计算：Fa1S1S2FaFa2S2S1Fa4、查系数：X、Y，fp，e，ft;5、算载荷：P = fp( XF r + Y Fa )6、求寿命：知识回顾和问题共五十八页4）若蜗轮轴采用如图b所示的两个角接触轴承7209 C支撑形式, L=100mm，蜗杆传动效率1 = 0.7，卷筒、联轴器(连接蜗轮轴与卷筒轴)、蜗轮轴上轴承的效率合计为2