机械设计基础总复习(看完必过)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,机 械 设 计 基 础,总复习,北京理工大学,机械与车辆学院,第一章 概 论,一、载荷和应力分析,问：,a,、,m,、,max,、,min,、,r,参数各代表什么？,绘图说明当,m,=250,MPa,，,r,=0.25,时，应力随着时间,的变化曲线，这是什么应力？,答：应 力 幅：,a,=,（,max,-,min,）,/2,平均应力：,m,=,（,max,+,min,）,/2,最大应力：,max,最小应力：,min,应力特性系数：,r,=,min,/,max,由：,m,=,（,max,+,min,）,/2=,250,（,MPa,），,r,=,min,/,max,=,0.25,，求得,max,=400,（,MPa,）,min,=100,（,MPa,）,为一般脉动循环变应力！,二、机器的组成（以汽车为例）,1,、动力部分 提供动力（发动机）,2,、传动部分 提供变速、改变运动方向或运动形式等,（变速箱、传动轴、离合器）,3,、工作部分 直接完成设计者的构想，代替或减轻人类的,工作（车轮，转向器）,4,、控制部分 使机器各部分运动协调。可以是手控、,电控、遥控等。,辅助系统：照明（前后灯，车内灯），信号（转,向灯、后尾红灯），显示（里程表、,油量表、速度表、电瓶电量表）等。,机器,机 （有能量转化）,构件 零件,械 机构 零件,（无能量转化）,信息机械 如计算机、电话机、传真机等,构件,是机器运动的最小单元，,零件,是构成机械的最小单元。,部件是,由一组协同工作的零件所组成的独立制,造或独立装配的组合体，如减速器，离合器等,三、机械零件材料学基础,制造机械零件的材料用的最多的是金属材料，其次是非金属材料和复合材料。,一、金属材料,金属材料又分为黑色金属（如钢、铸铁等）和有色金属（如铜、铝、钛及其合金等）。,（一）黑色金属,钢和铸铁都是铁碳合金，他们的区别主要在于含碳量的不同。含碳量小于,2.1%,的铁碳合金称为钢。含碳量大于,2.1%,的铁碳合金称为铸铁。,1,、钢,通常使用的钢，含碳量在,0.05%,0.7%,之间。,根据化学成分的不同，又可将钢分为碳素钢和合金钢。,（,1,）碳素钢,按照质量和用途，又可以分为：,1,）碳素结构钢,(GB/T 700,2006),普通碳素结构钢不需热处理，供货状态下可直接使用。,Q195、Q215、Q235-A,F,、,Q235-B、Q235-C、Q235-D、275,Q,指屈服强度，后面的数字代表屈服强度,数值,。,2,）优质碳素结构钢,(GB/T 699,1999),含碳量低于0.25%的钢为低碳钢，其强度和硬度低，但,塑性和焊接性能好，适用于冲压、焊接等方法成型。,含碳量在0.25%,0.6%,的钢为中碳钢，有良好的综合力学性能，应用最广，含碳量高于0.6%的钢为高碳钢，常用作弹性元件和易磨损元件。,优质碳素结构钢一般经过热处理，可获得较高的弹性极限和较高的屈服强度。,（,低碳钢,不可以直接淬火）,08、08F、15、20、20 A、20Mn、45、45Mn、85,3,）碳素工具钢,(GB/T 1298,2008),碳素工具钢一般经过热处理，可获得较高的力学性能,T7、T8A、T8Mn、T8MnA、T10A、T13、T13A,第二章 平面机构的结构分析,1,、低副 通过面接触而组成的运动副。,限制,2,个自由度,1,）回转副,2,）移动副,2,、高副 通过点、线,接触而组成的运动副。,限制,1,个自由度,3,、运动链的自由度（活动度）数,F,：,F,=3,n,-2,P,L,-,P,H,式中：,n,：机构中可活动的构件数,P,L,：低副数,P,H,：高副数,4,、计算自由度时注意：,a,、复合铰：有,K,个构件在某一点联接，这一点就构成了,K-1,个回转副，称为复合铰。,b,、局部自由度：在运动链中，,与整个运动链无关的自由度 为,局部自由度。为改善受力状况,而设。,3,、虚约束,:,有些约束对机构的自由度是重复的，称为,虚约束！,机 构 具 有 确 定 运 动的,条件：,在一个机构中，原动机输入机构的主动件数和机构的自由度数相等。,第三章 平面连杆机构,1,、四杆机构的组成与基本形式,曲柄 连架 曲柄,AB,能做整周转动,=360,摇杆 杆 摇杆,CD,做一定角度的摆动,S2,轴向右移，由于轴承是正装，故,2,轴承受压！,Fa1=S1=1118.75(N)Fa2=S1+FA=1118.75+380=1498.75(N),S1,S2,Fa1/Fr1=1118.75/3580=0.31,e=0.37,X1=1.0 Y1=0 X2=0.4 Y2=1.6,P1=X1,Fr1+Y1,Fa1=3580(N),P2=X2,Fr2+Y2,Fa2,=0.4X3800+1.6X1498.75=3918(N),P2,P1,2,轴承危险,第四节 滚动轴承的组合设计,一、轴系的轴向定位：,1,、两端固定（双端单向固定）,较短轴系（,l,400,）最常用的形式。压盖和轴承座之间需用垫片调整压盖和轴承外圈之间的间隙，留出,0.2,0,.4,的距离，,用于,温度,补偿。,2,、一端固定（单端双向固定）、一端游动,用于温升较高，热变形较大的场合。,3,、两端游动。,用于人字齿轮传动，能自动对中。,第十五章 机械的调速和平衡,机械速度的波动，是在,W,d,和,W,r,不为常量的情况下产生的。其结果是产生冲击、振动，影响机件的强度和寿命，降低运动精度。应尽量避免,!,采用飞轮调速,降低速度不均匀系数,回转件不平衡质量产生的离心力使轴弯曲，产生振动、噪音，甚至破坏机件。,静平衡条件：,m r,=,m,i,r,i,+,m,b,r,b,=0,或：,m,g,r,=,m,i,g,r,i,+,m,b,g,r,b,=0,动平衡的条件：空间离心惯性力系的合力及合力矩均为零。,动平衡又称为双面平衡，而静平衡则称为单面平衡。,平衡的目的使回转件运动平稳,它不能减小速度的波动。,轴系结构找错体：指出下图轴系结构中的错误或不合,理之处，并简要说明理由，不要求改正！,缺螺栓联接 轴承安装一顺 轴肩过高,缺键 轴的长度应小于轮毂长度,23mm,套筒过高 轴承透盖结构错误 动静接触，应加密封毡圈 加轴向定位 ,缺键,（,11,）,动静接触,结构题、图示轴系结构有错误和不合理的地方，请指出并说明原因。,1,）,联轴器孔未开通。,2,）,联轴器周向未定位（加键连接）。,3,）,轴承透盖缺密封。,4,）,透盖与套筒应有间隙。,5,）左轴承为游动轴承，内圈右边缺定位。,6,）,左轴承外圈要能游动，需去掉套杯凸肩，而且与端盖间要有间隙。,7,）,右轴承为固定端轴承，内圈左边缺定位，外圈左边套杯上应有凸肩定位。,8,）,装圆螺母处轴径要小于轴承轴径，且车螺纹处要有退刀槽。,9,）,圆螺母处加止动垫圈防松。,10,）轴段应比轴承孔短，以使轴承定位可靠。,11,）轴承盖与套杯之间应有调整轴承间隙的调整垫片。,12,）箱体加工面和非加工面要分开。,指出图示轴系的结构错误或不合理之处，并简要说明理由（齿轮采用油润滑，轴承采用脂润滑）。,1,）缺挡油环；,2,）套杯左端凸肩内径太小，拆卸轴承外圈困难；,3,）左轴承内圈无法从轴右侧装入；,4,）轴承为背对背安装，外圈没有固定，应在两轴承外圈之间加凸台；,5,）不应有轴肩，否则无法调整轴承；,6,）缺少调整轴承的装置，应加一小圆螺母；,7,）精加工面过长，轴承装配不便，应加工成阶梯轴,8,）轴与轴承盖之间应有间隙；,9,）缺少密封装置；,10,）带轮端面不应与轴承盖接触，应以轴肩定位；,11,）键与轮毂键槽之间应有间隙；,12,）轮毂上的键槽应为通槽；,13,）轴端应比毂孔短一些，,否则带轮轴向固定不可靠。,14,）缺少调整套杯位置,（调整锥齿轮啮合）的垫片。,指出图示轴系的结构错误，齿轮采用油润滑，轴承采用脂润滑（用笔按序号圈出错误之处，并简要说明错误原因，不要求改正图）。,1,）轴肩太高，,不便拆卸；,2,）缺少挡油环；,3,）安装齿轮的轴,段应小于轮毂宽,度，否则齿轮轴,向固定不可靠；,4,）键太长；,5,）套筒不应与轴承外圈接触；,6,）轴承应面对面布置；,7,）此处应加工成阶梯轴；,8,）端盖不应与轴接触；,9,）端盖与轴之间应加密封；,10,）平键顶部与轮毂键槽间应有间隙；,11,）联轴器上的键槽应为通槽；,12,）两处键槽应位于一条母线上；,13,）联轴器不应与端盖接触，应用轴肩轴向固定，且轴端不应超出孔的端面,以免影响另一半联轴器的安装；,14,）缺少轴承调整垫片；,15,）应有凸台，减少加工面。,图示轴系结构有错误和不合理的地方，请指出并说明原因。,1,）轴端面应在联轴器孔内。,2,）联轴器轴向未定位（加轴肩）。,3,）轴承透盖与轴之间应有密封装置。,4,）与左轴承配合处的轴段过长，轴缺少台阶，轴承装拆不方便。,5,）套筒过高，轴承装拆不方便。,6,）安装齿轮的轴段长度应小于轮毂宽度，以使齿轮得到可靠的轴向定位。,7,）齿轮上的键槽与键之间应留有间隙。,8,）为便于加工，轴上安装齿轮处的键槽应与安装联轴器键处的键槽开在同一母线上。,9,）右轴承内圈没有固定。,10,）圆锥滚子轴承应成对使用。,11,）轴承盖上的孔应大于螺钉外径。,12,）箱体上螺纹孔的深度应大于螺钉拧入深度,13,）轴承盖与机体之,间无垫片，无法调,整轴承间隙。,14,）箱体加工面和,非加工面要分开。,模拟试题,一、是非题,1,、一对圆柱齿轮啮合时，大小齿轮的齿根弯曲应力相等。,2,、零件内部的变应力只可能由变载荷引起。,（,）,3,、模数不相等的蜗杆与蜗轮也可以啮合传动。,4,、齿轮联轴器是挠性联轴器。,5,、,V,带是弹性元件，它在工作中只能承受拉应力。,(,）,6,、滚动轴承中，保持架是重要的和不可缺少的元件之一。,7,、凸缘联轴器属于刚性联轴器。,8,、,+1,表示是对称循环变应力。,（,）,9,、,磨损总是有害的，应该处处避免。,10,、传动效率高是蜗杆蜗轮传动的优点之一,11,、滚动轴承座圈和滚动体的常用材料是,Q235,钢。（,),12,、螺旋传动中使用的螺纹通常是三角形螺纹。,二、选择题（每小题,2,分）,1.,只承受弯矩，而不承受转矩的轴称为,。,A.,传动轴,B.,转轴,C.,心轴,D.,阶梯轴,2.,带传动工作时最大应力发生在,_,。,A.,紧边小带轮出口处,B.,紧边小带轮入口处,C.,松边大带轮出口处,D.,松边大带轮入口处,3,、当两个被连接件之一太厚时，宜采用,_,A.,双头螺柱连接,B.,螺栓连接,C.,紧定螺钉连接,D.,销连接,4.,初步估算轴的直径时，一般采用,_,方法。,A.,弯扭合成强度,B.,扭转强度,C.,刚度,D.,安全系数,5.,在轴结构设计中，轴上零件轴向固定通常采用,_,方法。,A.,轴肩,B.,圆螺母,C.,轴端挡圈,D.,前面三种,6.,脉动循环变应力的应力循环特性系数,r_,。,A.,等于,+1 B.,等于,1 C.,等于,0 D.,等于,1/2,7.,蜗杆传动中，增加蜗杆头数，可使传动效率,_,。,A.,提高,B.,降低,C.,提高或降低,D.,不变,8,、适合制造滚动轴承的材料是,_,。,A.,GGr15,B.45,钢,C.,球墨铸铁,D.40Cr,9.,锥齿轮传动中，两轴线之间的交角用得最广泛的是,A.60,B.75,C.90,D.120,10.,下面的螺纹牙型中，传动用螺纹采用的是,_,。,A.,圆形螺纹,B.,三角形螺纹,C.,梯形螺纹,D.,管螺纹,模拟试题,三、,（,10,分）,计,算,图,示,惯,性,筛,机,构,的,自,由,度，,并,指,出,复,合,铰,链、,局,部,自,由,度,和,虚,约,束，,最,后,判,断,其,是,否,具,有,确,定,的,运,动,规,律（,标,箭,头,的,构,件,为,原,动,件）。,四、（,14,分）已知四杆机构的摇杆,DC,长,38mm,，摆角,