机械设计掌握的知识点

1、09考试大纲：841 机械设计 1、考试内容： （1）绪论、（2）摩擦、磨损和润滑、（3）螺纹连接、（4）轴毂连接、（5）带传动、（6）圆柱齿轮传动、（7）锥齿轮传动、（8）蜗杆传动、（9）螺旋传动、（10）轴、（11）滚动轴承、（12）滑动轴承、（13）联轴器与离合器、（14）密封装置。2、考试要求了解：机械应满足的基本要求，机械零件设计一般步骤； 摩擦、磨损和润滑的基本概念； 连接螺纹和传动螺纹的不同工作要求，螺纹主要参数和螺纹连接的主要类型； 轴毂连接的功能； 各种机械传动型式的特点，材料选用原则及热处理方法，传动件的润滑及结构型式，V带传动的张紧装置； 轴的振动概念； 滚动轴承的分类与

2、特点； 滑动轴承的类型与典型结构，轴瓦材料及结构。 理解：载荷分析及应力分析； 一般磨损过程，磨损的分类，润滑剂的主要性能指标和添加剂，润滑剂的选用原则； 各典型零部件的失效形式与计算准则； 螺纹连接的预紧与防松； 各种轴毂连接型式的特点和应用； 带传动的弹性滑动和打滑概念； 齿轮传动的计算载荷； 蜗杆传动的热平衡计算； 初步估算轴的直径，提高轴强度和刚度的方法； 液体动压润滑基本方程； 联轴器和离合器的类型、特点及选用； 密封的分类与选用。掌握：机械零件失效概念，机械零件设计原则； 润滑状态的区分； 螺栓组连接受力分析，单个螺栓连接强度计算，提高螺纹连接强度的措施； 平键和花键连接的选用和强

3、度计算； 带传动工作情况分析和带的应力分析； 传动件几何计算，受力分析，强度计算，设计参数选择原则； 蜗杆传动的效率计算； 轴的分类，轴的结构设计，轴的强度计算方法； 滚动轴承的类型选择，设计计算，组合设计； 液体动压径向滑动轴承的设计，非液体摩擦滑动轴承的设计。3、参考书目机械设计，北京：北京理工大学出版社，孔凌嘉，王晓力，2006.2机械设计必掌握的知识点1.螺栓组连接的受力分析，单个螺栓强度（1）松连接螺栓强度计算 装配时，螺栓不需拧紧，螺栓不受力 一般地结构连接螺栓的小径，（2）紧连接的螺栓强度计算安装时，必须将螺母拧紧，则螺纹部分不仅受F所产生的拉伸应力的作用，还受螺纹副摩擦力矩T产

4、生的扭转切应力作用必须为 扭转切应力： 根据第四强度理论：仅受预紧力的紧螺栓连接 靠摩擦力承受横向工作载荷的紧螺栓连接承受F和F的紧连接螺栓F变形受力相接触，尚未拧紧 已拧紧但尚未承受工作载荷。F产生的拉伸形变被连接件接触面间产生的压缩变形 F变形受力拧紧后的螺栓又承受工作载荷，螺栓承受工作载荷F后，因所受拉力由F增至F。而继续增长，形变量为，总拉力 = 6 * GB3 花键：多用于动、静连接工作面：齿的侧面 特点：与平键相比，键齿数较多且受载均匀，故可承受很大的载荷，因键槽较浅，对轴毂强度削弱较轻；轴上零件对中性好。缺点：需专门的设备加工，成本高。 = 7 * GB3 过盈连接： = 8 *

5、 GB3 销连接：只可传递不大的载荷 = 9 * GB3 型面连接：轴与相应的轮毂由光滑非圆截面的表面构成的连接。4.齿轮传动的计算原则 （1）计算载荷： 使用系数 动载系数 齿间载荷分配系数 齿向载荷分配系数 （2）齿面接触疲劳强度 = 1 * GB3 直齿圆柱齿轮 a为中心距（mm）斜齿： 法向力： 齿面接触线强度L（mm）： (3)齿根弯曲疲劳强度 = 1 * GB3 齿根弯曲应力 （齿形系数）直齿圆柱齿轮：FF变形FF变形受力为应力修正系数 为使连接的紧密性，应使F0 (对地连接螺栓连接：F=F0)螺栓的相对刚度 也可行： 设计公式 由于影响变载荷零件疲劳强度的主要因素是应力幅，故应计

6、算应力幅，螺栓拉力变化幅度为 故相应的循环应力幅为 疲劳强度的校核公式为： 受横向载荷的铰制孔用螺栓连接强度计算主要失效形式：螺栓杆被剪断，螺栓杆或孔壁被压溃螺栓杆与孔壁的挤压强度条件: 剪切 为螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度（mm）2.同上：（1）受横向载荷的螺栓组的连接每个螺栓所受的横向工作切应力为： 预紧后，接合面所产生的最大的摩擦力大于或等于横向载荷或（2）受转矩TOTO = 1 * GB3 忽略连接中的预紧力和摩擦力，则各螺栓的剪切变形量与其轴线到螺栓组中心O的距离成正比或力矩平衡 受力最大的螺栓的工作切力为： 假设预紧力程度相同，均为；则各螺栓连接处产生的摩擦力均相等，并假设此摩擦力

7、集中作用在螺栓中心处，并且各摩擦力应与个螺栓的轴线到螺栓组中心的连线相垂直。根据力矩平衡（3）受轴向载荷： （工作载荷）（4）受翻转力矩的螺栓组连接刚性底板受到翻转力矩后有绕轴线O-O翻转趋势，此时在轴线O-O左侧，地基被放松，螺栓被进一步拉伸；右侧螺栓被放松使其预紧力减少，低级被进一步压缩。 左侧各螺栓及右侧支承面对底座绕O-O的反力矩与载荷力矩平衡，即有：与承受弯矩类似，由于各个螺栓刚度相同，根据螺栓变形协调条件： 故最大工作拉力 = 1 * GB3 在预紧力F作用下，接合面间挤压应力为：翻转力矩M作用下而产生附加挤压应力的最大值可近似为：最大受压处不被压溃的条件为：最小受压处不出现间隙的

8、条件为：3.键连接的特点及应用 工作面：两侧面 = 1 * GB3 平键 原理：靠键与键槽侧面的相互挤压传递转矩 轴向承载：不能承受轴向力（不能受载轴向） 特点：结构简单，拆装方便，对中性好，应用广泛 普通平键：用于轴毂间无轴向相对滑动的静连接 薄型平键：适用于空心轴、薄壁轮毂或只传递运动的轴导向平键和滑键：都用于轮毂需作轴向移动的动连接 导向平键适用于轮毂移动距离不大的场合，一般用螺钉固定在轴槽中，与轮毂的键槽采用间隙配合，轮毂可沿导向平键做轴向移动。 当轮齿轴向移动距离较大时，宜采用滑键，因为用导向平键时键太长，制造困难。 原理：靠键与键槽侧面的挤压传递转矩 工作面：两侧面半圆键 轴受力情

9、况：不能承受轴向力 特点：也有制造简单，拆装方便，对中性好，不能承受轴向力，可自动适应轮毂键槽的斜度，缺点是轴上键槽较深，对轴削弱较大，适用于载荷小的连接或锥形轴端与轮毂的连接，小转矩场合 原理：靠键与键槽面间及轴与轮毂之间的摩擦力传递转矩楔键连接 工作面：上下两底面 轴向承载情况：轴向固定零件，承受单方向的轴向力。 特点：结构简单，但对中性差，适用于对中精度要求不高、不受冲击振动或变载荷的较低速场合 靠工作面上挤压来传递扭矩 工作面：两键斜面，拼接后相互平行的两个窄面。切向键连接 轴向受载：同楔键 特点：适用于大载荷，对中要求不严的场合。一组切向键只能传递单方向的转矩，传递双向转矩必须用两组切向键。专业课强化篇：绪论了解：机械设计应满足的基本要求，机械零件设计的步骤：1.机械零部件：分类： 通用零件：在各种机器中都在适用的零件，如：螺钉，齿轮，轴，滚动轴承，联轴器， 专用零部件：在某种特定类型的及其中才能用到的零部件。如涡轮机的叶片，内燃机的活塞，纺织机的织梭等2.机械设计应满足的基本要求： = 1 * GB3 功能要求经济性要求（费用，效率）操作方便，运行安全其他技术要求，如巨型机等要便于安装拆卸和运输，食品，纺织不得污染3.机