机械设计复习带答案版.doc

机械设计复习要点第一章1、 机器的基本组成要素是（机械零件）。机械设计是研究（通用零件）2、 能区分通用零件和专用零件。第二章1、简述常用零件的设计准则：1.强度准则 2.刚度准则 3.寿命准则 4.振动稳定性准则 5.可靠性准则。2、零件常见的失效形式：1.整体断裂，2.过大的残余变形，3.零件的表面破坏，4.破坏正常工作引起的失效。第三章1、 应力的种类r=-1的应力是（对称循环应力），r=0的应力是（脉动循环应力）。接触应力是（脉动循环应力）2、 P22图3-1曲线中B,C的数值。3、 能根据给定的数据绘制材料或零件简化的极限应力图时。（绘图，P25页公式3-6，背）4、 单项稳定变应力时，三种情况；加载线的绘制。P266、影响机械零件疲劳强度的因素主要有三个：应力集中、绝对尺寸和表面状态典型例题1、一钢制轴类零件的危险剖面承受200 MPa，100 MPa，综合影响系数=2，材料的400 MPa，250 MPa，400 MPa。试：1）画出材料的简化极限应力线图，并判定零件的破坏形式。2）按r=c加载计算该零件的安全系数。(1) 材料的简化极限应力线图如题2-31解图所示 MPa MPa标出工作应力点M（100，150）如图所示。材料的极限应力点为M1点，零件的破坏形式为疲劳破坏。(2) 计算安全系数S = =安全系数小于1，零件的疲劳强度不够。第四章1、影响润滑油粘度的主要因素（温度）、（压力）。温度升高，粘度（下降）2、一个零件磨损的三个典型阶段（磨合阶段）、（稳定磨损阶段）、（剧烈磨损阶段）。第五章1、螺纹的公称直径是（大）径d。2、螺纹联接的防松就是防止螺旋副在受载时发生（相对转动）。摩擦防松有（对顶螺母）、（弹簧垫圈）、（自锁螺母）。3、受轴向载荷的紧螺栓联接，为保证被联接件不出现缝隙，因此残余预紧力（大于零 ）4、为提高螺栓在变载荷作用下的疲劳强度，可采取（适当增加螺栓长度或采用腰状杆螺栓和空心螺栓）措施。（螺栓刚度的角度）5、6.8级的螺栓其抗拉强度极限和屈服极限分别为（600MPa）、（480MPa）。6、螺纹联接中最常用的螺纹牙型是_普通螺纹和管螺纹_，螺纹传动中最常用的螺纹牙型是_梯形螺纹，矩形螺纹和锯齿形螺纹_。粗牙螺纹的自锁性能比细牙螺纹的自锁性能_差_。7、螺栓联接强度计算熟记公式5-31，5-32，5-34，5-35（计算题）8螺纹联接有哪些基本类型？适用于什么场合？螺纹联接有4中基本类型。螺栓联接：用于被联接件不太厚且两边有足够的安装空间的场合。螺钉联接：用于不能采用螺栓联接（如被联接件之一太厚不宜制成通孔，或没有足够的装配空间），又不需要经常拆卸的场合。双头螺柱联接：用于不能采用螺栓联接且又需要经常拆卸的场合。紧定螺钉联接：用于传递力和力矩不大的场合。9紧螺栓联接的强度也可以按纯拉伸计算，但须将拉力增大30%，为什么？考虑拧紧时的扭剪应力，因其大小约为拉应力的30%。10提高螺纹联接强度的措施有哪些？1）改善螺纹牙间的载荷分配不均；2）减小螺栓的应力幅；3）减小螺栓的应力集中；4）避免螺栓的附加载荷（弯曲应力）；5）采用合理的制造工艺11、普通螺栓和铰制孔螺栓靠什么传递横向载荷？答：普通螺栓靠被联接件接合面的摩擦力传递载荷，铰制孔螺栓靠螺栓杆部被挤压和剪切来传递载荷。第六章1、普通平键用于_静_联接，其工作面是_侧_面，工作时靠_挤压_传递转矩，主要失效形式是_压溃_。2楔键的工作面是_上下两面_，主要失效形式是_互相锲紧的工作面被压溃_。3平键的剖面尺寸通常是根据_键的标准_选择；长度尺寸主要是根据_轮毂的长度_选择。4、导向平键和滑键用于_动_联接，主要失效形式是_工作面的磨损_。 5、同一联接处使用两个平键，应错开_180度_布置；采用两个楔键或两组切向键时，要错开_90-120度_；采用两个半圆键，则应_在轴的同一母线处布置_。6、键如经校核判断强度不足时，可采取哪些措施？如经校核判断强度不足时，可在同一联接处错开180布置两个平键，强度按1.5个计算。增加键的长度第八章1、失效形式和设计准则 失效形式：打滑、疲劳破坏。设计准则：保证带传动不打滑，使带具有足够的疲劳寿命。2、带传动工作时的最大应力发生在（带的紧边开始绕上小带轮处），最大应力max =（ 1+b1+c ）3、带的型号是根据小带轮的（转速n1 ）和（计算功率Pca ）来选择。4、V带轮的轮槽角通常(小于）。（大于，小于，等于）。5、平带、V带传动主要依靠_摩擦或啮合_来传递运动和动力。6、带传动发生打滑总是_发生在带离开主，从动轮之前的一段接触弧上_，带传动在工作时产生弹性滑动，是因为_带的弹性变形会引起带与带轮间的微量滑动_。7、带传动中，v1为主动轮的圆周速度，v2为从动轮的圆周速度，v为带速，这些速度之间存在的关系是_v1vV2_。8、简述带传动产生弹性滑动的原因和不良后果 原因：传动带在受拉时会发生弹性形变，在小带轮上，带的拉力从紧边拉力F1,逐渐降低到松边拉力F2，带的弹性变形量逐渐减少，因此带相对于小带轮后退，使得带的速度低于小带轮的线速度v1；在大带轮上，带的拉力从松边拉力F2逐渐上升为紧边拉力F1，带的弹性变形量逐渐增加，带相对于大带轮向前伸长，使得带的速度高于大带轮的线速度v2，这种由于带的弹性变形会引起带与带轮间的微量滑动称为带传动的弹性滑动。 后果：加剧带的磨损，降低传动效率。10、 影响带承载能力的主要因素？ 初拉力Fo ；包角和摩擦系数f11带传动的张紧的目的，采用张紧轮张紧时张紧轮的布置要求张紧的目的：调整初拉力。布置在松边，靠近大轮12、熟记8-1，8-2，8-3，8-4公式典型例题已知：V带传递的实际功率P = 7.5 kW，带速 v=10m/s，紧边拉力是松边拉力的两倍，试求有效圆周力Fe 、紧边拉力F1和初拉力F0。解题注意要点：这是正常工作条件下的受力计算，不能应用欧拉公式；解：根据：得到： N联立： 解得： N， N N第九章1、 设计链传动时，链节数最好取（偶）数，为什么不能取基数？ 原因：取偶数是为了避免使用过度链节。 2、链传动张紧的目的主要是（使松边不致过松，以免出现链条的不正常啮合，跳齿或 脱链，同时也能增大包角）。链传动瞬时传动比（i=n1/n2=z2/z1 ），平均传动比 （i=w1/w2=R2cos/R1cos）3、在一定转速下，要减小链传动的运动不均匀性和动载荷，应该_ 减小链节距，增大链轮尺寸_。4、链传动设计中，一般链轮的最多齿数限制为zmax =150，是为了_链轮齿数越多，一个链节所对圆心角越小，铰链所在圆的直径的增大量d越大，铰链会更接近齿顶，从而增大了脱链和跳链的可能_。5、链传动的主要失效形式为_1.链的疲劳破坏，2.链条铰链的磨损，3.链条铰链的胶合，4.链条的静力破坏_。6何谓掉链子现象？是首先发生在大链轮还是小链轮上? 铰链发生跳链或脱链现象，首先发生在小轮上7确定小链轮齿数z1时应考虑的因素(1) 考虑动载荷的大小，小链轮齿数越少，链传动的多边形效应和动载荷越大；(2) 考虑大链轮齿数z2，为防止大链轮过早脱链应使：z2 150；(3) 考虑链速，当链速高时，小链轮齿数z1应尽量取的多些；(4) 考虑链长为偶数，为了磨损均匀，链轮齿数应取奇数，并与链长互为质数；(5) 传动所占空间大小，尽量使结构紧凑。第十章1、对于软齿面的闭式齿轮传动，其主要失效形式为_塑性变形_。一般开式齿轮传动的主要失效形式是_齿面磨损_。高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式为_齿面胶合_。2、一对齿轮传动，小轮材为40Cr；大轮材料为45钢，则它们的接触应力_相等_。3、在齿轮强度计算中，影响齿面接触应力最主要的几何参数是（区域系数），影响齿根弯曲应力最主要的几何参数是（齿形系数 ）：在齿轮的齿宽系数、齿数及材料已选定的情况下，影响齿轮弯曲疲劳强度的主要因素是模数。模数越大，齿轮的弯曲疲劳强度越高。在齿轮的齿宽系数，材料以及传动比已定的情况下，影响齿面接触疲劳强度的主要因素是小齿轮直径，直径越大，齿轮的齿面接触疲劳强度越高。4、在一般机械中的圆柱齿轮传动，往往使小齿轮齿宽b1（略大于）大齿轮齿宽b2，在计算齿轮强度时，工作齿宽b 应取（两者间的较大值）。5、对齿轮的材料要求（1.需满足工作条件的要求，2.应考虑齿轮尺寸大小，毛坯成型方法及热处理工艺等 P190 ）。6、标准齿轮的齿形系数YFa的大小与（齿制 ）、（变位系数）、（齿数）有关，而与（ 模数 ）无关。7一对减速齿轮传动，若保持两轮分度圆的直径不变，减少齿数并增大模数，其齿面接触应力将_不变_。8一对齿轮传动，若两轮的材料、热处理方式及许用应力均相同，只是齿数不同，则齿数多的齿轮弯曲强度_不同_；两齿轮的接触疲劳强度_相同_。9熟记书上直齿轮和斜齿轮的受力分析公式，斜齿轮和锥齿轮啮合点各力方向10、开式和闭式齿轮传动的失效形式有什么不同？设计准则各是什么？其设计准则针对的失效形式各是什么？ 开式齿轮传动失效形式主要是齿面磨损，闭式齿轮为齿面点蚀； 设计准则：通常只按保证齿根弯曲疲劳强度及齿面接触疲劳强度为主。 在闭式齿轮传动中通常以保证齿面接触疲劳强度为主，开式齿轮传动中应根据保证齿面抗磨损及齿根抗折断能力两标准计算。11、 提高齿轮弯曲疲劳强度的措施？ 采用正变位，增大模数和压力角，选择高强度齿轮材料等典型例题例1 图示双级斜齿圆柱齿轮减速器，高速级：mn=2 mm，z1=22，z2 =95，a =120，齿轮1为右旋；低速级：mn= 3 mm，z3 =25，z4=79，a =160。主动轮转速n1=960 r/min，转向如图，传递功率P = 4 kW，不计摩擦损失，试：(1) 标出各轮的转向和齿轮2的螺旋线方向；(2) 合理确定3、4轮的螺旋线方向；(3) 画出齿轮2、3 所受的各个分力；(4) 求出齿轮3所受3个分力的大小。解题注意要点：(1) 一对斜齿轮旋向相反,1轮右旋,2轮左旋。(2) 为使3轮轴向力与2轮反向，3轮左旋、4轮右旋。(3) 为求齿轮3的分力，先求螺旋角T3和3。例7-7 图2解：(1) 各轮的转向和2轮的螺向如例7-8图2所示。(2) 3轮为左旋、4轮为右旋，如图所示。(3) 齿轮2、3 所受的各个分力如图所示。(4) 求齿轮3所受分力： r/min Nm，3 =12.8386 mm N N N第十一章1、对于轴交角为90度的涡轮蜗杆的正确啮合条件为（蜗杆的轴面模数和蜗轮的端面模数相等 ）、（蜗杆压力角与蜗轮压力角相等 ）、（蜗杆导程角与蜗轮分度圆螺旋角相等且螺旋线方向相同 ）。2、蜗杆的分度圆直径取标准值原因是（限制蜗轮滚刀的数目及便于滚刀的标准化）。3、涡轮蜗杆传动，是否正确？（i=n1/n2=z2/z14 设计蜗杆传动时，确定蜗杆的头数z1和蜗轮的齿数z2应考虑哪些因素？答：要考虑：传动比要求；传动效率要求；避免加工蜗轮时产生根切；蜗杆的刚度要求；蜗轮的齿根弯曲强度要求；蜗杆传动的反向自锁性要求等；5、 涡轮蜗杆的受力分析斜齿轮、锥齿轮和涡轮蜗杆的的方向判定。如图所示为蜗杆斜齿圆柱齿轮锥齿轮三级传动，已知：右旋蜗杆主动逆时针转，为使轴的轴向力较小。试在图中画出：1） 各轮的转向和旋向；2） 各啮合点处所受的分力Ft、Fr、Fa。第十三章1、代号为6214的滚动轴承，类型是（深沟球轴承），内径是（70 ）mm深沟球轴承、圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承、角接触球轴承其类型代号分别是（6；3；N；7 ）。2、滚动轴承的寿命是可靠度R=（90%）时的寿命。3、滚动轴承配合中，内圈和轴的配合采用（基孔）制，外圈和轴承座孔的配合是（基轴）制。4、当轴承的dn值大，载荷小时选锥入度较（大）（大或小）的润滑脂。5、_N,NA系列_只能承受径向载荷。 5系列 只能承受轴向载荷。6、角接触轴承承受轴向载荷的能力，随接触角的增大而_增大_。7、在正常转动条件下工作，滚动轴承的主要失效形式为_内外圈滚道或滚体上的点蚀破坏_。8、必须成对使用的轴承是(圆锥滚子轴承) ，(大圆锥滚子轴承 )9、熟记书上公式：13-8A,13-4 A,13-5 A,13-6 A10. 承受方向固定的径向载荷的滚动轴承，其滚动体上产生的接触应力是_周期性不稳定变化的_变应力。固定套圈上产生的接触应力是_稳定的脉动循环载荷_变应力典型例题：滚动轴承的寿命计算。1一工程机械传动装置中的轴，采用一对圆锥滚子轴承支承，背靠背的反装，如图二所示，已知作用于轴上的径向力Fr9000N，轴向力Fa1200N，其方向水平向右和作用位置如图所示，运转中受轻微冲击（fP1.2），常温下工作（ft1），试求：表16-12 30000轴承当量动载荷的X、Y值/Fre/ Fr eeX1Y0X0.4Y1.60.37轴承派生的内部轴向力： Fd Fr /（2Y）图二 (1)轴承所受的径向载荷Fr1 ，Fr2 ；(2)轴承派生的内部轴向载荷Fd 1，Fd 2，并在图中画出其方向；(3)轴承所受的轴向载荷Fa1 ，Fa2 ；(4)轴承所受的当量动载荷P1 ，P2。解：(1) Fr 1FrL2/(L1L2)9000260/(190260)5200N，Fr 2FrL1/(L1L2)9000190/(190260)3800N； (2) Fd 1R1/（2Y）5200/（21.6）=1625N，Fd 2R2/(2Y)3800/(21.6)=1187.5N，其方向如图所示； (3) FaS212001187.52387.5S11625，轴有向右窜动 故：轴承1为压紧端，Fa1 FaFd 212001187.52387.5N，轴承2为放松端，Fa2Fd 21187.5N (4)计算轴承1、2的当量动载荷：轴承1:Fa 1Fr 1 2387.552000.4590.37=e，故：X10.4、Y11.6；P1fp(X1 Fr lY1 Fa 1)1.2（0.45200+1.62387.5）7080 N轴承2:Fa 2Fr 2 1187.538000.31250.37=e，故：X21、Y20；P2fp(X2 Fr 2Y2 Fa 2)1.2（13800+01187.5）4560 N (图中S为派生轴向力Fd，)第十四章1. 联轴器和离合器的功用有何相同点和不同点?联轴器和离合器的功用：是联接两轴使之一同回转并传递转矩。二者区别是：用联轴器联接的两轴在工作中不能分离，只有在停机后拆卸零件才能分离两轴，而用离合器可以在机器运转过程中随时分离或接合两轴。2选择联轴器类型和尺寸的依据是什么类型选择依据：被联接两轴的对中性、传递载荷的大小和特性、工作转速、安装尺寸的限制、工作环境等。尺寸选择依据：计算转矩Tc、轴的转速n、被联接轴的直径d。第十五章1、闭式齿轮传动、V带传动、链传动组成的三级传动装置，宜将链传动布置在（ 低速 ）级；带传动布置在（ 高速 ）级；齿轮传动布置在（ 中间 ）级。2、轴肩的圆角半径r必须（ 小于 ）相配零件轮毂孔端部的倒角尺寸C或圆角半径R。3、轴如按受载性质区分，主要承受 弯矩 的轴为心轴，主要受 扭矩 的轴为传动轴。4、轴的常用材料是（碳钢和合金钢），结构复杂的轴用（高强度铸铁和球墨铸铁）铸造。5. 按弯扭合成强度条件计算轴的应力时，公式中折合系数是考虑（弯矩和扭矩循环特性不同所产生的影响）6、零件在轴上常用的轴向固定方法有各举3种？ 轴上零件的轴向定位是以轴肩，套筒，轴端挡圈，轴承端盖和圆螺母等来保证的。一、 结构改错题参看PPT（错误处画圈并用数字标号）试分析例11-6图1所示轴系结构中的错误，并加以改进。图中齿轮用油润滑，轴承用脂润滑。例11-6 图1存在问题分析： 1轴承的轴向固定、调整，轴向力传递方面错误1）轴系采用全固式结构，两轴承反装不能将轴向力传到机架，应该为正装。2）全固式结构中，轴左端的弹性挡圈多余，应去掉。3）端盖处没有调整垫片，不能调整轴承游隙。2转动零件与固定零件接触，不能正常工作方面错误1）轴右端的联轴器不能接触端盖，用端盖轴向定位更不行。2）轴与右端盖之间不能接触，应有间隙。3）定位齿轮的套筒径向尺寸过大，与轴承外圈接触。4）轴的左端端面不能与轴承端盖接触。3轴上零件装配、拆卸工艺性方面错误1）右轴承的右侧轴上应有工艺轴肩，轴承装拆路线长（精加工面长），装拆困难。2）套筒径向尺寸过大，右轴承拆卸困难。3）因轴肩过高，右轴承拆卸困难4）齿轮与轴联接的键过长，套筒和轴承不能安装到位。4轴上零件定位可靠方面错误1）轴右端的联轴器没有轴向定位，位置不确定。2）齿轮轴向定位不可靠，应使轴头长度短于轮毂长度。3）齿轮与轴联接键的长度过大，套筒顶不住齿轮。5加工工艺性方面错误1）两侧轴承端盖处箱体上没有凸台，加工面与非加工面没有分开。2）轴上有两个键，两个键槽不在同一母线上。3）联轴器轮毂上的键槽没开通，且深度不够，联轴器无法安装。例11-6 图26润滑、密封方面错误1）右轴承端盖与轴间没有密封措施。2）轴承用脂润滑，轴承处没有挡油环，润滑脂容易流失。