《机械设计》考研强化讲义

武汉理工大学《机械设计》2011年考研强化讲义第一部分指定教材机械设计考试教材基本上没有什么变化，历年制定用书情况如下：2009《机械设计》彭文生华中理工大学出版社第二版2008《机械设计》彭文生华中理工大学出版社第二版2007《机械设计》彭文生华中理工大学出版社第二版《机械设计》濮良贵高等教育出版社，19892006《机械设计》彭文生华中理工大学出版社第二版《机械设计》濮良贵高等教育出版社，1989补充资料：1.机械设计02年到08年考研真题机械设计本科教学课件机械设计课程设计指导书（选看推荐使用教材：《机械设计》彭文生李志明黄华梁，高等教育出版社《机械设计学习指导与习题集（第二版ft等，华中科技大学出版社（上（第二版）彭文生杨家军王均荣，华中科技大学出版社第二部分分数线、录取人数、公费情况16035人左右，强军计划512060（含免试生45%09今天武汉理工大学研究生教育全面改革，将取消公费制度，2008武汉理工大学复试分数线院系所码学院名称专业名称总分政治、英语线专业课线009机电学院机械电子工程3204362009机电学院机械设计制造及自动化3204362009机电学院机械设计及理论32043622007汉理工大学复试分数线院系所码学院名称专业名称总分政治、英语线专业课线009机电学院机械电子工程3064162009机电学院机械设计制造及自动化3064162009机电学院机械设计及理论30641622006汉理工大学复试分数线院系所码学院名称专业名称总分政治、英语线专业课线009机电学院机械电子工程3054568009机电学院机械设计制造及自动化3054568009机电学院机械设计及理论3084568由于从09一个个较好的机会。第三部分专业课复习进度安排结合自己考研总体复习的情况，有计划的组织复习。建议如下：121日---1220和常考点。1220日---1902---0806、07、08的答题演练。第四部分知识点串讲及强化（知识点串讲见课件，知识点强化如下）第一篇机械设计总论第一章机械设计总论考题类型选择题，填空题，问答题重点、常考点机械零件设计准则应力分类机械零部件中的磨损机械零部件中的润滑考题、真题回顾一、机械设计的基本要求是什么？实现预定的功能，工作可靠经济性好：设计和制造周期短、成本低，产品生产效率高、能耗低、维护管理费用少操作方便，运行安全标准化、系列化程度高：以便简化设计工作，提高产品质量其他要求：环保、噪音、外观等二、机械零件的主要失效形式有哪些？断裂：1σB2σr引起变形：1塑性变形：工作应力超过材料的屈服极限σS引起2过大弹性变形：零件的刚度不够引起表面失效：1压溃、过度磨损：零件接触表面上的压应力p过大σH过大引起过高引起（0701）通常典型的应力变化规律有哪几种？绝大多数转轴中的应力状态属于哪一种？1.应力比不变2.平均应力不变3.应力最小应力不变转轴中的应力属于应力比等于常数这一类型①r=-1的对称循环应力②r=0的脉动循环应力③0<r<1绝大多数转轴中的应力状态属于r=-1的对称循环应力四、按摩擦的状态不同，摩擦可以分为哪几种？干摩擦：表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时的摩擦，摩擦系数一般大于0.1面的特性和润滑油油性的摩擦，摩擦系数约在0.01～0.10.001～0.008五、0601磨损按机理分有哪几种类型？一表面的磨损纹的微切削过程疲劳裂纹，随着裂纹的扩展与相互连接，会造成许多微粒从零件表面上脱落下来，致使表面上出现许多浅坑，这种磨损过程即为疲劳磨损；腐蚀磨损（机械化学磨损：在摩擦过程中金属与周围介质发生化学反应而引起的磨损流体磨粒磨损和流体侵蚀磨损（冲蚀磨损）微动磨损（微动损伤）六0603、机械零件的设计准则有哪些？强度准则性：针对零件断裂、塑性变形或表面疲劳损坏失效。≤[σ]MPa或τ≤[τσH≤[σH]针对表面疲劳损坏刚度准则：针对过大弹性变形刚度的计算准则:y≤[y]，θ≤[θ≤[φ ]式中和φ挠度、偏转角和扭角；耐磨性准则：针对过度磨损、胶合破坏其验算式为：p≤[p]防止过度磨损；pv≤[pv]防止胶合破坏4．振动和噪声准则：针对高速机械的振动失稳防止共振的条件为：fp≤0.87f或fp≥1.18f（fp为激振频率，f为固有频率）5．可靠性准则6．热平衡准则。 其中影响寿命的主要因素为腐蚀，磨损和疲七、0602润滑剂的主要作用是什么？常用的润滑剂有哪几种？件的磨损起到密封作用。动植物油，合成油和各种乳剂半固体：润滑脂等，固体：石墨，二硫化钼，聚四氟乙烯等2润滑性（油性456氧化稳定性八、0604、0203形成动压润滑（动压润滑）油膜的必要条件是什么？1、两工作表面间必须构成楔形间隙；2、两工作表面间应充满具有一定粘度的润滑油或其它流体；3、两工作表面间存在一定相对滑动，且运动方向总是带动润滑油从大截面流进，小截面流出。九、0605、0303试说明径向滑动轴承动压油膜的形成过程？平衡。第二篇连接件设计第二章轴毂联接设计考题类型选择题，填空题，问答题，改错题重点、常考点键、花键的类型及其特点、应用。考题、真题回顾一、0501试述平键连接的类型和应用场合1234滑键。普通平键按构造分圆头型平头型）及单圆头型）1普通平键用于轴上零件与轴无相对移动的场合。薄型平键常用于薄壁结构，空心轴及一些径向尺寸受限制的场合合二、键是怎么选择的？（键宽b和键高h）按轴的直径d导向键按轮毂长度及滑动距离而定。键的长度还须符合标准规定的长度系列。三、花键联接的优缺点，及应用场合及定心精度高的静、动联接。齿根较厚，强度高、寿命长。它常用于载荷较大，定心精度要求高及尺寸较大的联接。四、平键联接的失效形式是什么？工作面过度磨损（动联接、工作面被压溃（静联接）180对称布置。五、平键、半圆键、楔键、切向键联接的特点个是什么？1平键的两侧面是工作面，键的顶面与轮毂上键槽的地面则留有间隙，工作时靠键与键槽侧2半圆键连接用与静连接，键的侧面是工作面。半圆键的优点是工艺性好；缺点是轴上的键楔键连接只用于静连接，楔键上、下表面是工作面。楔键的优点是能在轴向固定轴上零件载荷平稳和低速场合。采用双键连接时，两个键连接的布置是沿圆周按90-120度布置。120-130布置。切向键用于载荷很大，对中精度要求不高的场合。第三章螺纹联接于螺旋传动设计考题类型问答题、计算题重点、常考点螺纹联接的基础知识螺纹联接的基本类型螺纹联接的预紧和防松提高螺栓连接强度的措施单个螺栓连接的强度计算螺栓组连接的受力分析和计算考题、真题回顾一、0702螺纹联接的主要类型有哪几种？各用于什么场合？1.2.3.4.紧定螺钉联接。螺钉联接适用于被联接件一薄一厚，受力不大，不需要经常装拆的场合双头螺柱联接适用于被联接件太厚不宜制成通孔，材料又比较软且需要经常装拆的场合二、0502常用螺纹按牙型分为哪几种？各适用于那些场合？α=60，为α=0α=30和α=33传动效率较高，主要用于传动三、余0505紧连接螺栓强度计算时，将拉伸载荷增加到原来的1.3倍，是什么原因？考虑扭切应力的影响需将拉伸载荷加大30%。四、0402螺纹联接为什么要防松，防松方法有哪些？在冲击、振动和变的作用下，螺纹之间的摩擦力可能瞬时消失，联接有可能自松防松的措施：剧烈的场合。机械防松：如采用槽形螺母和开口销，止动垫圈，串联钢丝破坏螺纹副关系。如采用冲点发和粘接法五、0403提高螺栓联接疲劳强度的方法有哪些？改善螺纹牙间的载荷分配。如采用钢丝螺套。减小螺栓的应力幅采用合理的制造工艺：如可采用冷镦头部和滚压螺纹的螺栓。避免附加弯曲应力。可采用凸台与沉头座、球面垫圈等来保证螺栓联接的装配精度六、螺栓联接预紧的目的是什么？还可提高螺栓的疲劳强度；对于受剪螺栓联接，预紧可增大联接中的摩擦力。七、螺纹联接失效形式和计算准则是什么？第三篇传动设计第四章带传动设计考题类型选择题、填空题、问答题、作图题重点、常考点1带传动的失效形式，设计准则2V带的张紧，带传动的应力分布分析3带传动的两种滑动（弹性滑动和打滑）考题、真题回顾一、0703、0301、9701试述带传动中的两种滑动，以及它们对带传动工作的影响。1.:滑动。弹性滑动原因：带是弹性体，受力后会产生弹性变形，在带的弹性极限内，变形δ=F/EA，当带的截面积AδF1大于松边拉力F2δ1δ温度升高2使从动轮的圆周速度v低于主动轮的圆周速度v即v<v 。2 1 2 1打滑：当实际传递的载荷超过极限有效拉力Flim生显著的相对滑动。打滑将使带的磨损加剧，从动轮转速急剧降低，甚至使传动失效。弹性滑动与打滑的本质区别：弧上打滑：是带传动的失效形式，设计时必须避免；发生在带和带轮的全部接触弧上。0606V带传动中要规定小带轮直径d1必须大于最小带论直径dmin为什么小带轮的直径又不能过大？若d1σb1过大导致带的疲劳强度降低过力减小、带的跟数减少。但小轮直径过大时，将使传动外廓尺寸过大。三、0503、0205、0206说出带传动工作时所受的各种应力，并画出带工作时的应力分布图。带传动的主要失效形式是什么？带传动的计算准则是什么？带传动工作时所受有拉应力：12松边拉应力弯曲应力画图见课件带传动的失效形式：1）过载打滑：当实际传递的载荷超过极限有效拉力Flim时，过载引2）疲劳破坏（脱层和疲劳断裂）有足够的疲劳强度和寿命。≤即应满足：不打滑条件：F≤

F

(1 1

)

A(1 1 )ee疲劳强度条件：ee

实传 elim

1 f 1 f1111max 1cb1 四、影响极限有效拉力Felim的因素有哪些？初拉力——F0F0↑↑，磨损加快，带的寿命↓；α1——α11大小取决于设计参数id1、d2及a；摩擦系数f——f↑，∑Ffmax↑，Felim↑，fV带传动承载能力的措施有哪些？增加V带根数提高单根V[P]——fv=0.595，fv=0.51；采用新型带：多楔带，齿形带。第五章链传动设计考题类型选择题、填空题、问答题、重点、常考点链传动的失效形式，设计准则链传动的多边形效应，以及动载荷的系数的类型链传动的张紧考题、真题回顾一、0704链传动应该怎样布置？连传动中的动载荷主要与什么参数有关？高速重载下选择何种参数的链条？应平行，两链轮应处于同一平面内；一般宜采用水平或接近水平布置，并使松边在下。二、0608滚子链传动的主要失效形式有哪些？链传动中的内部附加动载荷产生的因数有哪些？滚子链传动的主要失效形式有：链的疲劳破坏，如链板疲劳断裂，套筒，滚子表面出现疲劳点蚀链条铰链的磨损链条铰链的胶合链条静力拉断链轮轮齿磨损，塑性变形及断裂。连的零件也产生周期性的速度变化，从而引起动载荷由于链条横向分速度也在作周期性的变化，将是了条发生横向振动，甚至发生共振链节和链轮啮合瞬间的相对速度也将引起冲击和动载荷链轮与链条的制造误差链条用了一段时间应力松弛，当链启动，制动，反转，突然加载和卸载时会产生动载荷。》0.6m/sv<0.6m/s度设计计算四、链传动跟带传动和齿轮传动相比有什么特点。五、链传动的运动“多边形效应”特性是什么？v1忽上忽下的变化，称为链传动的“多边形效应传动不平稳，并产生周期性的振动。六、链传动中中心距和链节数对传动有什么影响？链节数增多，中心距太大时，会发生链的颤抖现象，使运动的平稳性降低。七、链条张紧的目的是什么？2用张紧轮。第六章齿轮传动设计考题类型选择题、填空题、问答题、计算题、作图题重点、常考点齿轮传动的失效形式，设计准则齿轮传动受力分析圆柱齿轮强度计算中的重要基础概念。考题、真题回顾07050201齿轮传动的失效形式有轮齿断裂。多发生在脆性材料轮齿根部齿面磨粒磨损。是开式齿轮传动的只要失效形式之一齿面点蚀。多发生于润滑良好的闭式齿轮传动中齿面胶合。多发于高速重载的齿轮传动齿轮传动的优点和缺点：优点：传动效率高、工作可靠、寿命长、传动比准确、结构紧凑、转速高、躁声小。动。齿轮材料的选择：二、0504与直齿轮传动相比，斜齿轮传动有哪些优点？由大到小，因此斜齿轮啮合较为稳定，冲击和躁声小，适用于大功率的传动。重合度大，在同等条件下，斜齿轮的啮合过程比直齿轮长，即重合度较大，这就降低了每β引起的。三、0505齿轮传动常见的损伤形式有哪几种？如何提高齿轮轮齿的抗折断能力？如何提高出论轮齿齿面的抗点蚀能力？齿轮传动的失效形式有1轮齿断裂2齿面磨粒磨损3齿面点蚀4齿面胶合5齿轮塑性变形。都可以提高齿轮的抗折断能力。蚀能力？四、余0501、0302齿面点蚀为什么首先出现在节线附近靠近齿根的表面上？节线附近常为单对齿啮合区，轮齿受力与接触应力最大节线处齿廓相对滑动速度低，润滑不良，不易形成油膜，摩擦力较大润滑油挤入裂纹使裂纹扩张五、0404提高齿根弯曲疲劳强度的措施：增大模数，可以使齿根根弯曲疲劳应力显著减小适当增大齿宽，齿宽过大会引起偏载反而使应力增大选用大变位系数提高制造精度提高齿根接触疲劳强度的措施：增大直径或中心距，可使齿面接触疲劳应力显著减小适当增大齿宽或齿宽系数采用正变位齿轮传动提高制造精度选用接触疲劳强度较高的材料，或采取适当的热处理方法βββ但β过大轴向力增加，支承轴承尺寸变大，效率变低，轴承装置复杂β过小斜齿轮优点不β.第七章蜗杆传动设计考题类型选择题、填空题、问答题、计算题、作图题重点、常考点蜗杆传动的失效形式蜗杆传动受力分析蜗杆传动的效率和热平衡计算考题、真题回顾一、0706蜗杆传动中引入蜗杆直径系数的原因是什么？为什么阿基米德蜗杆传动应用广泛？将蜗杆分度圆直径d1定为标准值，即对应于每一标准模数规定了一定数量的蜗杆蜗杆分度圆直径d1，d1m的比值称为蜗杆直径系数q。由于阿基米德蜗杆传动具有传动比大，结构紧凑，传动平稳，振动、冲击和躁声均很小，以及在一定的条件下具有自锁性等优点而获得广泛应用050604050202可以采取哪些措施以降低其温升？降低其温升的措施：在箱体外壁增加散热片，以增大散热面积A有利于热传导。在蜗杆轴端设置风扇，进行人工通风，一增大散热系数。若采用上述办法后还不能满足散热要求，可在箱体油池中装设蛇行冷却管。采用压力喷油循环润滑。三、余0504蜗杆传动变位特点与目的是什么？蜗杆传动的变位方法与齿轮传动的变位方法相似使之符合标准值或推荐值，强度方面的考虑是次要的。四、蜗杆传动的特点是什么？由于蜗杆传动具有传动比大，结构紧凑，传动平稳，振动、冲击和躁声均很小，以及在一定的条件下具有自锁性等优点而获得广泛应用。蜗杆传动由于蜗杆螺牙与蜗轮齿间相对滑动大、摩擦发热大，故传动效率较其他传动低，只宜用于中、小功率的场合。第四篇轴系零、部件设计第八章轴的设计考题类型选择题、填空题、问答题、作图题重点、常考点轴的功能、类型和失效形式轴的结构设计轴的结构设计改错考题、真题回顾一、0707轴常用的强度计算方法有哪几种？各适用于何种类型的轴？按扭转条件计算，适用于转轴和传动轴的初步估算轴径按弯扭合成强度条件计算，适用于转轴和心轴的轴径校核按疲劳强度条件进行精确校核，适用于重要的轴的校核按静强度条件进行校核，适用于瞬时过载很大或应力循环的不对称性较为严重的轴二、0607根据轴的承载情况，轴可以分为哪些类型？各类轴的受力特点是什么？试各举一个例子。根据轴的承载情况，轴可以分为，转轴、心轴和传动轴。转轴：既承受弯矩又承受转矩的轴（减速器中的轴）（如火车轮轴而固定不动的心轴称为固心轴（如自行车的前轮）传动轴：只承受转矩而不承受弯矩的轴（汽车的主传动轴、转向轴）三、0507轴上零件的周向固定有哪些方法？详细说明分别适用什么场合？轴上零件的轴向固定有哪些方法，采用这些方法时应该注意什么？轴上零件的周向固定方法有轴肩或稠环。轴套。圆螺母。紧定螺钉或弹簧挡圈。轴端挡圈与圆锥面。轴上零件的轴向固定方法：平键、花键、销连接、过盈配合和螺钉连接。四、余0506、0204、有一传动系统，拟采用齿轮传动、链传动、带传动，试合理安排传动顺序，并说明理由。所以放在首位与原动机相联3凑，工作可靠寿命长，传动比稳定的特点，所以放在中间。第九章滑动轴承的设计考题类型选择题、填空题、问答题重点、常考点滑动轴承的分类非液体润滑滑动轴承的失效形式非液体润滑滑动轴承的设计准则考题、真题回顾一、0709整体式和剖分式径向滑动轴承各有什么特点？只能从端部装入。因此，它仅适用于低速轻载或间歇工作的机械。轴承间隙。主要用于载荷方向垂直于轴承安装基准面和载荷与轴承安装面成一定角度的场合。二、0509对滑动轴承的轴瓦材料有哪些具体要求？说出几种轴瓦材料的名称，并说明如何选用？铸铁只易用于轻载低速和不受冲击的场合。轴承合金适用于高速重载的场合，一般只用作轴承衬的材料铜合金易用于中速重载和低速重载的轴承三、0508余0503试述非液体摩擦滑动轴承的主要失效形式及其设计准则？磨损：非液体摩擦滑动轴承工作表面,在工作时有局部金属接触,会产生不同程度的摩擦和磨损，导致轴承配间隙增大,影响轴的旋转精度,从而使轴承不能正常工作。轴承的相对运动表面材料发生粘附和迁移，从而出现胶合。由于目前对磨损和胶合尚没有完善的设计计算方法，一般仅从限制轴承的压强P以及压强和轴径圆周速度的乘积PVPPV四、0401提高液体摩擦动压径向滑动轴承承载能力的具体措施有哪些？五、液体动力润滑理论重点雷诺方程