机械设计总复习
- 格式:doc
- 大小:44.00 KB
- 文档页数:7
绪论识记:失效、专用零件、刚度、机械零件的强度要求是最基本的要求。
机械零件由于某些原因不能正常工作时,称为失效。
曲轴、螺旋桨、活塞等在某些机械中专用的零件称为专用零件刚度是指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。
强度是指零件在载荷作用下抵抗破坏(断裂或塑性变形)的能力。
强度准则是指零件中的应力不得超过允许的限度,即许用应力。
螺纹连接识记:螺纹的公称直径、预紧力、工作载荷、残余预紧力、螺栓的刚度、被连接件的刚度、螺栓的相对刚度。
公称直径:与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱面直径,亦称大径d预紧力:预紧使联接中的零件受到的力,称为“预紧力”。
预紧力:、工作载荷F:、残余预紧力:、螺栓的刚度:、被连接件的刚度:、螺栓的相对刚度:理解:螺纹联接分类(按实现联接的方法的不同)、螺纹联接预紧的目的、提高螺纹联接强度的主要措施。
影响螺栓疲劳强度的主要因素、普通螺栓和铰制孔螺栓靠什么传递横向载荷。
受横向载荷的紧螺栓联接主要是靠被联接件接合面之间的摩擦来承受横向载荷的。
采用加高螺母以增加旋合圈数不能提高连接强度。
螺栓的机械性能等级的含义。
螺纹连接基本类型1、螺栓连接2、螺钉连接3、双头螺柱连接4、紧定螺钉连接螺纹联接预紧的目的:预紧使被连接件的结合面之间压力增大,因此提高了连接的紧密性和可靠性。
但预紧力过大会导致整个连接的结构尺寸增大,也会使连接件在装配或偶然过载时被拉断,因此为保证所需预紧力又不使螺纹连接件过载,对重要的螺纹连接,在装配时要设法控制预紧力。
提高螺纹联接强度的主要措施:1、改善螺纹牙间的载荷分配2、降低影响螺栓疲劳强度的应力幅3、减小应力集中4、避免附加应力5、采用合理的制造工艺。
影响螺栓疲劳强度的主要因素:应力幅采用普通螺栓连接时,靠接合面间产生的摩擦力来传递横向载荷铰制孔螺栓靠螺杆的侧面传递横向载荷受横向载荷的紧螺栓联接主要是靠被联接件接合面之间的摩擦来承受横向载荷采用加高螺母以增加旋合圈数不能提高连接强度。
一、是非题(用“√”表示正确,“×”表示错误,填在题末的括号中)。
1、受静载荷作用的零件只能产生静应力,受变载荷作用的零件才能产生变应力。
(×)2、受交变横向载荷作用的普通螺栓联接,在正常工作时螺栓杆所受到的拉力不变。
(√)3、为了使V带的工作侧面能与V带轮轮槽的工作侧面紧紧贴合,因为V带的剖面楔角为40º,因而V带轮轮槽角也相应为40º 。
(×)4、为了避免带打滑,可将带轮上与带接触的表面加工得粗糙些以增大摩擦。
(×)5、对轮齿沿齿宽作适当的修形(鼓形齿),可以大大改善载荷沿接触线分布不均匀的现象。
(√)6、齿面点蚀是润滑良好的软齿面闭式齿轮传动常见的失效形式。
(√)7、直齿圆锥齿轮的强度计算中,通常近似地以大端分度圆处的当量圆柱齿轮来代替圆锥齿轮进行强度计算。
(×)8、与齿轮传动的变位方法相类似,不仅可以对蜗杆进行变位加工,而且也可以对蜗轮进行变位加工。
(×)9、在V带传动中,采用张紧轮调节带传动的张紧力时,张紧轮应安装在紧边内侧,靠近小带轮处。
(Х)10、某45钢轴的刚度不足,可以采取改用40Cr合金钢措施来提高其刚度。
(×)11、滚动轴承的基本额定寿命是指一组轴承中10%的轴承发生疲劳破坏,而90%的轴承不发生疲劳破坏前的转数(以106为单位)或工作小时数。
(√)12、断裂和塑性变形、过大的弹性变形、工作表面的过度磨损或损伤、发生强烈的振动、联接的松弛、摩擦传动的打滑等都是零件的失效形式。
(√)13、用于紧固联接的螺纹不仅自锁性要好,而且传动的效率也要高。
(×)14、受交变横向载荷作用的普通螺栓组联接,在正常工作时螺栓杆所受到的拉力不变。
(√)蜗杆传动的传动比i=n1/n2=d2/d1=z2/z1。
(Х)15、对于受转矩作用的普通螺栓组联接,各螺栓杆将受到不等的剪力作用,且其剪力的大小与螺栓杆轴线到螺栓组联接的转动中心之距离成正比。
机械设计总复习考试知识点机械设计总复习⼀、填空题1、在V带传动中,带的型号是由计算功率和⼩带轮转速两个参数确定的。
2、在圆柱齿轮传动设计中,在中⼼距a及其他条件不变时,增⼤模数m,其齿⾯接触应⼒不变;齿根弯曲应⼒减⼩。
3、普通外圆柱螺纹联接的公称直径指的是螺纹的⼤径,计算螺纹的危险截⾯时使⽤的是螺纹的⼩径。
4、6312表⽰轴承内径为60mm,类型为深沟球轴承。
5、对⼀般参数的闭式齿轮传动,软齿⾯传动的主要失效形式为齿⾯疲劳点蚀,硬齿⾯传动的主要失效形式为轮齿折断。
6、在⼀般情况下,链传动的平均传动⽐为常数,瞬时传动⽐不为常数。
7、带传动主要失效形式为打滑和带的疲劳损坏,其设计准则是在保证传动不打滑的前提下使带具有⾜够的疲劳强度。
8、链传动⽔平布置时,最好紧边在上,松边在下。
9、蜗杆传动的主要缺点是齿⾯间的相对滑动速度很⼤,因此导致传动的效率较低、温升较⾼。
10、转速与基本额定动载荷⼀定的球轴承,若将轴承的当量动载荷增加⼀倍,则轴承寿命将变为原来的1/8。
11、在疲劳曲线上,以循环基数N0为界分为两个区:当N≥N0时,为⽆限寿命区;;当N<N0时,为有限寿命区。
12、由于弹性滑动现象,使带传动的传动⽐不准确。
带传动的主要失效形式为打滑和带的疲劳损坏。
13、按键齿齿廓曲线的不同,花键分为矩形花键和渐开线花键。
14、径向滑动轴承的条件性计算主要是限制平均压强、平均压强与轴颈圆周速度的乘积pv 和轴颈圆周速度v不超过许⽤值。
15、按受载情况不同,轴可分为⼼轴;转轴;传动轴。
16、螺纹的公称直径是⼤径,对外螺纹它是指螺纹⽛顶所在圆柱的直径。
17、对⼀般参数的闭式齿轮传动,软齿⾯传动的主要失效形式为齿⾯疲劳点蚀,硬齿⾯传动的主要失效形式为轮齿折断。
18、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称为:部件19、零件表⾯的疲劳是受到接触应⼒长期作⽤的表⾯产⽣裂纹或微粒剥落的现象。
20、键连接的主要类型有:平键、半圆件、楔键、切向件21、普通 V 型带共有七种型号,按传递功率⼤⼩依次排为: E 、D、C、B、A、Z 、Y ;22、轮齿的主要失效形式有:轮齿折断、齿⾯磨损、齿⾯点蚀、齿⾯胶合、塑性变形五种。
《机械设计基础》综合复习资料一、简答题1.简述机器与机构的定义,在生产中举出一机器应用的事例,并说明其有哪些机构组成。
机器定义:由零件组成的执行机械运动的装置。
用来完成所赋予的功能,如变换或传递能量、变换和传递运动和力及传递物料与信息。
机构的定义:由两个或两个以上构件通过活动联接形成的构件系统。
举例:开卷机由圆柱齿轮机构、底座滑动机构、电机传动机构、带钢压紧机构等组成。
2.请说明铰链四杆机构成为双摇杆机构的条件。
铰链四杆机构中,若最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和,就一定是双摇杆机构3.说明为什么带传动需要的张紧力大而链传动需要的张紧力小,哪种传动一般紧边在上,哪种传动一般紧边在下,为什么?因为带传动张紧力的大小决定工作能力的大小,而链传动张紧力不决定工作能力,只是控制松边垂度和防止脱链、跳齿。
链传动一般紧边在上,带传动一般紧边在下。
链传动一般紧边在上因为以免在上的松边下垂度过大阻碍链轮的正常运转;4.请给出齿轮传动失效的主要形式,并说明闭式软齿面齿轮传动应该按照何种强度准则进行设计,何种强度准则校核,为什么?答:齿轮传动失效的主要形式:1、轮齿折断;2、齿面点蚀;3、齿面磨损;4、齿面胶合;5、塑性变形。
闭式软齿面齿轮传动应该按照齿面接触疲劳强度设计,按齿根弯曲疲劳强度校核。
因为闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是接触疲劳磨损即点蚀失效为主。
5.说明回转类零件动平衡与静平衡的区别。
答:1)静平衡在转子一个校正面上进行校正平衡,校正后的剩余不平衡量,以保证转子在静态时是在许用不平衡量的规定范围内,为静平衡又称单面平衡。
2)动平衡在转子两个校正面上同时进行校正平衡,校正后的剩余不平衡量,以保证转子在动态时是在许用不平衡量的规定范围内,为动平衡又称双面平衡。
6.请给出下列滚动轴承的类型、内径和精度等级。
62087013C30210/P251205/P6答:6208为深沟球轴承,内径为40mm,精度等级为0级;7013C为角接触球轴承,内径为65mm,精度等级为0级;30210/P2为圆锥滚子轴承,内径为50mm,精度等级为2级;51205/P6为推力球轴承,内径为25mm,精度等级为6级;7.给出2种螺栓联接防松的方法,并说明其依据的原理。
机械设计总复习一、判断题1、在带传动中,打滑先出现在大轮上,因为大轮的包角α较大。
()2、链传动只有在传动比i>1的情况下,才有可能保持瞬时传动比恒定。
()3、为了减小齿轮传动的动载荷,其方法之一是采用鼓形齿。
()4、空载时,带的紧边拉力与松边拉力的关系是:F1=F2e fα。
()5、滑动轴承的相对间隙主要根据载荷和速度选取。
速度愈高,相对间隙应愈大;载荷愈大,对间隙应愈小。
()6、既传递转矩又承受弯矩的轴称为传动轴. ()7、公称直径相同时,细牙螺纹的自锁性比粗牙螺纹好。
()8、应力循环特性系数r = -1的应力是静应力。
9、设计零件时,计算应力σca允许达到的最大值叫做许用应力[σ],为使零件安全工作,须保证σca≤[σ]。
()10、当螺栓组受旋转力矩作用时,该螺栓组的螺栓必受剪切力作用。
()11、在链传动中,由于链节数一般取偶数,为了均匀磨损,链轮齿数也最好取偶数。
()12、键的断面尺寸(b×h)是根据键所在的轴段直径的大小在标准中选取的。
()13、V带的公称长度就是基准长度,实际上是其内周长。
()14、齿轮传动中,经过热处理的齿面称为硬齿面,而未经过热处理的齿面称为软齿面。
()15、在蜗杆传动中,由于相对滑动速度较大,所在磨损和胶合是主要失效形式。
16、十字滑块联轴器中的所有元件都是刚性元件,因此属于刚性联轴器。
()17、由于链传动不需要张紧力,故作用在轴上的载荷较小。
()18、稳定磨损阶段的磨损率和磨损量都保持不变。
()19、凸缘联轴器具有位移补偿功能。
()20、蜗杆的头数越多自锁性越差。
()21. 变应力一定是由变载荷产生的。
()22.润滑油的粘度随着温度的升高而降低。
()23.链传动的瞬时传动比恒定。
()24.普通螺栓连接受剪切应力。
()25. 齿式联轴器、弹性柱销联轴器,都属于挠性联轴器。
()26、有一受稳定变应力的合金钢零件(r=-1)。
已知:该零件材料的极限应力为:σ-1=450Mpa, σs=750Mpa, σ0=600Mpa, 寿命系数K N=1.2, 该零件的疲劳极限为450Mpa。
河北工业大学机械设计基础第一章机械设计概论复习思考题1、机械设计的基本要求包括哪些方面?2、机械设计的一般程序如何?3、对机械零件设计有哪些一般步骤?4、对机械零件设计有哪些常用计算准则?5、对机械零件材料的选择应考虑哪些方面的要求?习题1.何谓机械零件的失效?何谓机械零件的工作能力?2.机械零件常用的计算准则有哪些?第二章机械零件的强度复习思考题1、静应力与变应力的区别?静应力与变应力下零件的强度计算有何不同?2、稳定循环变应力的种类有哪些?画出其应力变化曲线,并分别写出最大应力σmax、最小应力σmin、平均应力σm、应力幅σa与应力循环特性γ的表达式。
3、静应力是否一定由静载荷产生?变应力是否一定由变载荷产生?4、机械零件疲劳破坏的特征有哪些?机械零件疲劳强度与哪些因素有关?5、如何由σ-1、σ0和σs三个试验数据作出材料的简化极限应力图?6、相对于材料,影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些?综合影响因素Kσ的表达式为何?如何作零件的简化极限应力图?7、应力集中、零件尺寸和表面状态是否对零件的平均应力σm和应力幅均有影响?8、按Hertz公式,两球体和圆柱体接触时的接触强度与哪些因素有关?习题1.某材料的对称循环弯曲疲劳极限1801=-σMPa 。
取循环基数N 0=5×106,m =9,试求循环次数N 分别为7000、25000、62000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。
2.已知材料的机械性能为σs =260MPa ,σ-1=170MPa ,ψσ=0.2,试绘制此材料的简化根限应力线图。
3.圆轴轴肩处的尺寸为:D =54mm ,d =45mm ,r =3mm 。
如用上题中的材料,设其强度极限B =420MPa ,试绘制此零件的简化极限应力线图,零件的βσ=βq =1。
4.如上题中危险剖面上的平均应力σm =20MPa ,应力幅σa =30MPa ,试分别按①γ=C ,②σm =C ,求出该载面的计算安全系数S ca 。
机械设计复习一、填空题1.选择普通平键时,键的截面尺寸(h b ⨯)是根据 轴径 查标准确定,普通平键的工作面是 键的两侧面 。
2.在设计V 带传动时,V 带的型号是根据 计算功率 和 小带轮转速 选取的。
3.在圆柱齿轮传动中,齿轮直径不变而减小模数m ,对轮齿的弯曲强度、接触强度及传动的工作平稳性的影响分别为 下降 、 不变 、 提高 。
4.一般的轴都需要具有足够的 强度 ,合理的 结构形式和尺寸 和良好的 工艺性能,这就是轴设计的基本要求。
5.当带有打滑趋势时,带传动的有效拉力达到最大值,而带传动的最大有效拉力取决于 包角 、 摩擦系数 、 预紧力 三个因素。
6.当键联接强度不足时可采用双键。
使用两个平键时要求键按相隔180布置。
7.向心推力轴承产生内部轴向力是由于 接触角0≠α 。
8.对于高速重载的链传动,应选择 小节距多排链 。
9.齿轮传动强度计算中,齿形系数Y Fa 值,直齿圆柱齿轮按 齿数Z 选取,而斜齿圆柱齿轮按 当量齿数Z V 选取。
10.普通平键连接工作时,平键的工作面是 侧面 。
11.根据轴的承载情况分类,自行车的中轴应称为 转 轴。
12.带传动的初拉力增加,传动能力 提高 。
13.为了便于轴上零件的装拆,转轴的结构形式应设计成 阶梯状 。
14.既承受弯矩又承受转矩的轴称为 转轴 。
15.一个滚动轴承能够工作到基本额定寿命的可靠度是 90% 。
16.蜗杆头数越高,传动效率越 高 。
17.带传动的设计准则为: 在不打滑的条件下具有一定的疲劳寿命 。
18链传动的节距越 大 ,链速波动越明显。
19.在常见的几种牙型中,连接螺纹采用 三角形螺纹 ,其牙型角 60 度。
20.代号为6206的滚动轴承,其类型是 深沟球轴承 ,内径 30 mm 。
21.在蜗杆传动中,规定蜗杆分度圆直径的目的是 限制蜗杆刀具的数量 。
22.对于一对闭式软齿面齿轮传动,小齿轮的材料硬度应该 大于 大齿轮的硬度。
第一章机械设计总论本章节包括5个知识点,1.机械零件的主要失效形式及计算准则;(重点)2.机械零件设计的一般步骤;3.材料的疲劳特性4.机械零件的强度计算;(重点)5.机械零件的抗剪裂强度和接触强度。
在复习每一个知识点的过程中,首先要了解知识点,通过熟悉教材内容,识记一般的知识点,尽可能脑中对零件有总体的认识,再通过本讲义如下内容对应的例题,从分析、解题、注意易错点到完成老师布置的作业完成相应知识点的掌握过程。
【知识点1】机械零件的主要失效形式及计算准则【例题1】机械零件的主要失效形式有哪些?分析:基本知识点的熟记解题:断裂,表面压碎,表面点蚀,塑形变形,过量弹性变形,共振,过热,过量磨损易错点:回答不够全面作业:《机械设计与机械原理考研指南》P18 页第20、21、22 等题习题:简述机械零件的计算准则【知识点2】机械零件的强度计算【例题2】简述应力特征r 的取值范围及应力分类分析:基本知识点的熟记解题:-1≤r≤1,r=1 时为静应力,r=-1 是为循环变应力,r=0 时为脉动变应力易错点:分类理解不清作业:《机械设计与机械原理考研指南》P19 页第36、37 等题习题:简述载荷与应力的类型第二章平面连杆机构及其设计(不考)第三章凸轮机构及其设计(不考)第四章步进机构及其设计(不考)第五章齿轮传动设计本章节包括6 个知识点,1.齿轮传动的主要参数及几何尺寸计算;2.齿轮常用材料及热处理方法;3.硬齿面,软齿面,开式传动,闭式传动等概念4.齿轮传动的的常见失效形式,受力分析;(重点)5.直齿,斜齿圆柱齿轮传动的强度计算6.齿轮设计准则。
(重点)其中必须掌握的知识点是3 个,1.硬齿面,软齿面,开式传动,闭式传动等概念2.齿轮传动的的常见失效形式,受力分析;3.齿轮设计准则。
【知识点1】齿轮传动的的常见失效形式【例题1】简述齿轮传动的常见失效形式分析:这一考题在历年考研试卷中比较常见,或考简答,或变换形式考填空解题:1.轮齿折断,多发生在脆性材料轮齿根部2.齿面点蚀,多发生在润滑良好的闭式软齿面齿轮中3.齿面胶合,多发生在高速重载热条件差的闭式齿轮中4.齿面磨损,多发生在开式齿轮传动中5.齿面塑性变形,多发生在底速过载,频繁启动的软齿面齿轮传动中易错点:回答不够准确作业:《机械设计与机械原理考研指南》P43 页第1、2 题,p46 页第43、44、45、46 题习题:齿面点蚀首先出现在齿面节线附近的原因。
1.一螺栓联接拧紧后预紧力为F 0 ,工作时又受轴向工作拉力F ,被连接件上的残余预紧力F 1,则螺栓所受总拉力F 2等于 【B 】A F 0+FB F 1+FC F 0+F 1 DF 1+C b /(C b +C m )F2.半圆键联接当采用双键时两键应____布置。
【 C 】A.在周向相隔 90 B.在周向相隔120C.在轴向沿同一直线 D.在周向相隔 180 3.齿轮传动中,轮齿的齿面疲劳点蚀,通常首先发生在 【 D 】A .齿顶部分 B. 靠近节线的齿顶部分C .齿根部分 D. 靠近节线的齿根部分4.带传动中,弹性滑动 【 D 】A .在张紧力足够时可以避免B .在传递功率较小时可以避免C .在小带轮包角足够大时可以避免D .是不可避免的5.为了提高受轴向变载荷螺栓联接的疲劳强度,应____。
【 B 】A.增加螺栓刚度。
B.降低螺栓刚度。
C.降低被联接件刚度。
6.链传动作用在轴和轴承上的载荷比带传动要小,这主要是因为____。
【 C 】A 、链传动只用来传递较小功率B 、链速较高,在传递相同功率时圆周力小AC 、链传动是啮合传动,无需大的张紧力D 、链的质量大,离心力大7.既传递转矩又承受弯矩的轴称为 【A 】 A. 转轴; B.传动轴; C . 心轴; D . 曲轴8.链传动中链节数取偶数,链轮齿数为奇数,最好互为质数,其原因 【A 】A. 磨损均匀;B. 具有抗冲击力;C. 减少磨损与胶合;9.蜗杆传动中,轮齿承载能力的计算主要是针对____来进行的. 【 B 】A.蜗杆齿面接触强度和蜗轮齿根抗弯强度 B.蜗轮齿面接触强度和齿根抗弯强度C.蜗杆齿面接触强度和齿根抗弯强度D.蜗轮齿面接触强度和蜗杆齿根抗弯强度10.若一对滚动轴承的基本额定寿命为537000转,则该轴承所受的当量动载荷____基本额定动载荷。
【 A 】A.大于B.等于C.小于二、填空题(每空1分,共20分)1.轴如按受载性质区分,主要受____的轴为心轴,主要受____的轴为传动轴。
第一章1-1 机械的基本组成要素是什么?机械的基本组成要素是机械零件1-2 什么是零件?什么是构件?什么是部件?试各举三个实例。
零件是组成机器的不可拆的基本单元,即制造的基本单元。
如齿轮、轴、螺钉等。
构件是组成机器的运动的单元,可以是单一整体也可以是由几个零件组成的刚性结构,这些零件之间无相对运动。
如内燃机的连杆、凸缘式联轴器、机械手的某一关节等。
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、联轴器。
1-3 什么是通用零件?什么是专用零件?试各举三个实例。
通用零件在各种机器中经常都能用到的零件,如:齿轮、螺钉、轴等。
专用零件在特定类型的机器中才能用到的零件,如:涡轮机的叶片、内燃机曲轴、减速器的箱体等。
第二章2-1 以台完整的机器通常由哪些基本部分组成?各部分的作用是什么?一台完整的机器通常由原动机、执行部分和传动部分三个基本部分组成。
原动机是驱动整部机器以完成预定功能的动力源;执行部分用来完成机器的预定功能;传动部分是将原动机的运动形式、运动及动力参数转变为执行部分所需的运动形式、运动及动力参数。
2-2 设计机器时应满足哪些基本要求?设计机械零件时应满足哪些基本要求?设计机器应满足使用功能要求、经济性要求、劳动保护要求、可靠性要求及其它专用要求。
设计机械零件应满足避免在预定寿命期内失效的要求、结构工艺性要求、经济性要求、质量小的要求和可靠性要求。
2-3 机械零件主要有哪些失效形式?常用的计算准则主要有哪些?机械零件常见的失效形式:整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏以及破坏正常工作条件引起的失效等。
常用的计算准则主要有强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则和可靠性准则。
2-4 什么是零件的强度要求?强度条件是如何表示的?如何提高零件的强度?强度要求为确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性变形。
强度条件为σ<[σ]。
提高机械零件的强度,可以采取:a、采用强度高的材料,使零件具有足够的截面尺寸;b、合理地设计零件的截面形状,增大截面的惯性矩;c、采用热处理和化学处理方法,提高材料的力学性能;d、提高运动零件的制造精度,降低工作时的动载荷;e、合理配置零件的位置,降低作用于零件上的载荷等。
机械设计复习概要第一章:机械设计总论(掌握)在任意一个给定循环特性r的条件下,经过N次循环后材料不发生疲劳破坏时的最大应力。
第二章:轴毂联接设计面是工作面。
特点:结构简单、装拆方便、加工容易,对中良好,应用广泛,但不能实现轴向固定。
(按端部形状不同分为A型(圆头)、B型(方头)、C型(半圆头)三种。
A型轴槽用指状铣刀加工,键在轴槽中轴向固定好,但端部应力集中大。
B型轴槽用盘形铣刀加工,端部应用集中小,但易松动,常用紧钉螺钉固定。
C型常用于轴端和毂类零件的连接)特点:能在槽中摆动,尤其适用锥形轴与轮毂的连接,但轴槽较深,对轴的强度削弱大,只用于轻载。
一定的单向的轴向载荷。
特点:由于楔键打入时,使轴和轮毂产生偏心,故用于定心精度不高,载荷平稳和低速场合。
4寸(高度h和宽度b)根据轴的直径选取,而键长L应根据轮毂宽度B而定,通常L=B-(5~10)mm。
需手写练习题:1.平键连接中的平键截面尺寸b×h是按 C 选定的。
A. 转矩TB. 功率PC. 轴径d2.平键连接工作时,是靠剪切和挤压传递转矩的。
3.若强度不够,采用两个普通平键时,为使轴与轮毂对中良好,两键通常布置成 A 。
A.相隔180° B. 相隔120°~130° C.相隔90° D. 在轴的同一母线上4.用于连接的螺纹牙型为三角形,这是因为三角形螺纹 A 。
A. 牙根强度高,自锁性能好B. 传动效率高C. 防震性能好D. 自锁性能差5.为提高紧螺栓连接强度,防止螺栓的疲劳破坏,通常采用的方法之一是减小螺栓刚度或增大被连接件刚度。
6.当两个被连接件之一太厚,不宜制成通孔,且连接需要经常拆装时,适宜采用③连接。
①螺栓②螺钉③双头螺柱第三章:螺纹联接与螺旋传动设计1(1)三角形螺纹(也叫普通螺纹),用于连接。
粗牙:用于一般连接。
细牙:相同公称直径时,螺距小,螺纹深度浅,导程和升角也小,自锁性能好,宜用于薄壁零件的微调装置。
齿轮传动习题1.问:常见的齿轮传动失效有哪些形式?答:齿轮的常见失效为:轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、塑性变形等。
2.问:在不改变材料和尺寸的情况下,如何提高轮齿的抗折断能力?答:可采取如下措施: 1)减小齿根应力集中; 2)增大轴及支承刚度;3)采用适当的热处理方法提高齿芯的韧性;4)对齿根表层进行强化处理。
3.问:为什么齿面点蚀一般首先发生在靠近节线的齿根面上?答:当轮齿在靠近节线处啮合时,由于相对滑动速度低形成油膜的条件差,润滑不良,摩擦力较大,特别是直齿轮传动,通常这时只有一对齿啮合,轮齿受力也最大,因此,点蚀也就首先出现在靠近节线的齿根面上。
4.问:在开式齿轮传动中,为什么一般不出现点蚀破坏?答:开式齿轮传动,由于齿面磨损较快,很少出现点蚀。
5.问:如何提高齿面抗点蚀的能力?答:可采取如下措施: 1) 提高齿面硬度和降低表面粗糙度 ;2) 在许用范围内采用大的变位系数和,以增大综合曲率半径;3)采用粘度高的润滑油;4)减小动载荷。
6.问:什么情况下工作的齿轮易出现胶合破坏?如何提高齿面抗胶合能力?答:高速重载或低速重载的齿轮传动易发生胶合失效。
措施: 1)采用角度变位以降低啮合开始和终了时的滑动系数;2)减小模数和齿高以降低滑动速度;3)采用极压润滑油;4)采用抗校核性能好的齿轮副材料;5)使大小齿轮保持硬度差;6)提高齿面硬度降低表面粗糙度。
7.问:闭式齿轮传动与开式齿轮传动的失效形式和设计准则有何不同?答:闭式齿轮传动:主要失效形式为齿面点蚀、轮齿折断和胶合。
目前一般只进行接触疲劳强度和弯曲疲劳强度计算。
开式齿轮传动:主要失效形式为轮齿折断和齿面磨损,磨损尚无完善的计算方法,故目前只进行弯曲疲劳强度计算,用适当增大模数的办法考虑磨损的影响。
8.问:硬齿面与软齿面如何划分?其热处理方式有何不同?答:软齿面: HB≤350,硬齿面: HB>350。
软齿面热处理一般为调质或正火,而硬齿面则是正火或调质后切齿,再经表面硬化处理。
机械设计基础第二学期总复习一、单项选择题1、一般开式齿轮传动的主要失效形式是。
A. 齿面胶合B. 齿面疲劳点蚀C. 齿面磨损或轮齿疲劳折断D. 轮齿塑性变形2、齿轮采用渗碳淬火的热处理方法,则齿轮材料只可能是。
A. 45钢B. ZG340-640C. 20CrD. 20CrMnTi3、对于齿面硬度≤350HBS的闭式钢制齿轮传动,其主要失效形式为。
A. 轮齿疲劳折断B. 齿面磨损C. 齿面疲劳点蚀D. 齿面胶合4、设计一对减速软齿面齿轮传动时,从等强度要求出发,大、小齿轮的硬度选择时,应使。
A. 两者硬度相等B. 小齿轮硬度高于大齿轮硬度C. 大齿轮硬度高于小齿轮硬度D. 小齿轮采用硬齿面,大齿轮采用软齿面5、一对标准渐开线圆柱齿轮要正确啮合,它们的必须相等。
A. 直径dB. 模数mC. 齿宽bD. 齿数z6、标准直齿圆柱齿轮传动的弯曲疲劳强度计算中,齿形系数Y Fa只取决于。
A. 模数mB. 齿数ZC. 分度圆直径dD. 齿宽系数d7、今有两个标准直齿圆柱齿轮,齿轮1的模数m1=5mm、Z1=25,齿轮2的m2=3mm、Z2=4此时它们的齿形系数。
A. Y Fa1<Y Fa2B. Y Fa1>Y Fa2C. Y Fa1=Y Fa2D. Y Fa1≤Y Fa28、一般电机与减速器的高速级的联接常选用____联轴器。
A 齿轮B 十字滑块C 凸缘D 弹性柱销9、螺旋压缩弹簧支承圈端部磨平的目的是____。
A 保证弹簧的稳定性B 提高弹簧的强度C 减少弹簧的变形D 使载荷沿弹簧轴线传递10、斜齿圆柱齿轮的齿数z与模数m n不变,若增大螺旋角β,则分度圆直径d1。
A. 增大B. 减小C. 不变D. 不一定增大或减小11、对于齿面硬度≤350 HBS的齿轮传动,当大、小齿轮均采用45钢,一般采取的热处理方式为。
A. 小齿轮淬火,大齿轮调质B. 小齿轮淬火,大齿轮正火C. 小齿轮调质,大齿轮正火D. 小齿轮正火,大齿轮调质12、一对圆柱齿轮传动中,当齿面产生疲劳点蚀时,通常发生在。
机械设计基础总复习机械设计部分•一、选择题:本题共20小题,每小题1分,共20分。
•二、填空题:本题共8个小题,15个空,每空1分,共15分。
•三、判断题:本题共10个小题,每小题1分,共10分。
•四、简答题:本题共3个小题,共16分。
•五、画图题:本题共3个小题,共23分。
•六、计算题:本题共3个小题,共16分。
3第10章联接第11章齿轮传动第12章蜗杆传动第13章带传动第14章链传动第15章轴第16章滚动轴承第17章滑动轴承第18章联轴器、离合器和制动器第10章联接1、联接分可拆联接与不可拆联接。
不损坏联接中的任一零件就可以将被联接件拆开的联接称为可拆联接,如螺纹联接、键联接和销联接等。
不可拆联接是指必须毁坏联接中的某一部分才能拆开的联接,如焊接、铆钉联接和粘接等。
2、螺纹联接和螺旋传动都是利用具有螺纹的零件进行工作的,前者作为紧固联接件用,后者则作为传动件用。
3、矩形螺纹传动效率高,但精加工较困难,牙根强度弱,螺旋副磨损后的间隙难以修复和补偿,使传动精度降低。
4、传动效率略低于矩形螺纹,但牙根强度高,工艺性和对中性好,可补偿磨损后的间隙,是最常用的传动螺纹。
5、锯齿形螺纹牙根强度高,单侧传动效率高和反向自锁性能好,用于单向受力的传动中。
6、螺纹升角ψ——在螺纹中径圆柱上,螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角7、牙型角α---螺纹轴向截面内,螺纹牙型两侧边夹角。
8、双头螺柱联接常用于被联接件之一较厚或必须采用盲孔,且需经常拆卸的场合。
9、铰制孔用螺栓联接,螺栓光杆部分与被联接件的螺纹孔之间紧密配合。
10、常用于被联接件之一较厚或必须采用盲孔,且受力不大,不需经常拆卸的场合。
11、装配时预先拧紧,使螺纹联接受到轴向预紧力的作用,即预紧。
目的是保证螺纹联接的可靠性和紧密性,并起到防松作用。
预紧力产生的应力不得的80%。
超过材料屈服极限σs12、联接螺纹一般采用单头三角形螺纹,在静载荷和温度不变的条件下,一般不会自动松动。
&1..螺纹联接有以下四种基本类型:1)螺栓联接特点:被联接件均较薄,在其上制通孔(不切制螺纹)。
用螺栓、螺母联接,结构简单,装拆方便,(可以两边装配)。
应用:被联接件厚度均小,不受被联接件材料限制,允许常拆卸,应用广泛。
根据螺栓受力情况,分两类:(1)普通螺栓联接(受拉螺栓):被联接件D孔>D栓(2)铰制孔螺栓联接(受剪螺栓):D孔=D柱(名义相等,用公差控制)。
即孔壁间无间隙,适用于承受横向载荷。
(垂直螺栓轴线方向)。
2)双头螺柱联接:特点:被联接件之一较厚,在其上制盲孔,且在盲孔上切制螺纹。
薄件制通孔,无螺纹。
用双头螺柱加螺母联接。
允许多次装拆而不损坏被联接件。
应用:通常用于被联接件之一太厚,不便穿孔,结构要求紧凑,必须采用盲孔的联接或须经常装拆处。
3)螺钉联接:特点:不需用螺母,将螺钉穿过一被联接件的孔,旋入另一被联接件的螺纹孔中。
(结构上比双头螺柱简单)。
应用:被联接件之一太厚,受力不大,且不经常装拆的场合。
4)紧定螺钉联接:特点:利用紧定螺钉旋入一另件的螺纹孔中,并以末端顶住另一零件的表面或顶入该零件的凹坑中。
应用:固定两零件的相对位置,并可传递不大的力或转矩。
&2..提高螺纹强度措施:1.降低影响螺栓疲劳强度应力幅螺栓的最大应力一定时,应力幅越小,疲劳强度越高。
在工作载荷和剩余预紧力不变的情况下,减小螺栓刚度或增大被联接件的刚度都能达到减小应力幅的目的,但预紧力则应增大。
减小螺栓刚度的措施有:适当增大螺栓的长度;部分减小栓杆直径或作成中空的结构即柔性螺栓。
在螺母下面安装弹性元件也能起到柔性螺栓的效果。
柔性螺栓受力时变形量大,吸收能量作用强,也适于承受冲击和振动。
为了增大被联接件的刚度,不宜用刚度小的垫片,应不用垫片或用刚度较大的垫片。
2.改善螺纹牙间的载荷分布不均现象。
采用悬置螺母,减小螺栓旋合段本来受力较大的几圈螺纹牙的受力面积,或采用钢丝螺套。
3.减小应力集中螺纹的牙根、螺栓头部与栓杆交接处,都有应力集中,是产生断裂的危险部位。
其中螺纹牙根的应力集中对螺栓的疲劳强度影响很大。
可采取增大螺纹牙根的圆角半径、在螺栓头过渡部分加大圆角或切制卸载槽,过将螺纹收尾改为退刀槽等措施来减小应力集中。
4.改善制造工艺制造工艺对螺栓的疲劳强度有很大影响。
对于高强度钢制螺栓,更为显著。
采用輾制螺纹时,由于冷作硬化的作用,表层有残余压应力,金属流线合理,螺栓疲劳强度比车削的高。
渗碳,渗氮,碳氮共渗、氮化、喷丸处理都能提高螺栓疲劳强度。
&3..键是一种标准零件,通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩,有的还能轴上零件的轴向固定或轴向滑移的导向。
键连接可分为平键连接、半圆键连接、楔键连接和切向键连接。
1 、平键连接平键按用途分有三种:普通平键、导向平键和滑键。
平键的两侧面为工作面,平键连接是靠键和键槽侧面挤压传递转矩,键的上表面和轮毂槽底之间留有间隙。
平键连接具有结构简单、装拆方便、对中性好等优点,因而应用广泛。
普通平键用于轮毂与轴间无相对滑动的静连接。
按键的端部形状不同分为A型(圆头)、B 型(方头)、C型(单圆头)三种。
A型普通平键的轴上键槽用指状铣刀在立式铣床上铣出,槽的形状与键相同,键在槽中固定良好,工作时不松动,但轴上键槽端部应力集中较大。
B 型普通平键轴槽是用盘状铣刀在卧式铣床上加工,轴的应力集中较小,但键在轴槽中易松动,故对尺寸较大的键,宜用紧定螺钉将键压在轴槽底部。
C型普通平键常用于轴端的连接。
导向平键和滑键均用于轮毂与轴间需要有相对滑动的动连接。
导向平键用螺钉固定在轴上的键槽中,轮毂沿键的侧面作轴向滑动。
滑键则是将键固定在轮毂上,随轮毂一起沿轴槽移动。
导向平键用于轮毂沿轴向移动距离较小的场合,当轮毂的轴向移动距离较大时宜采用滑键连接。
2 、半圆键连接半圆键连接的工作原理与平键连接相同。
轴上键槽用与半圆键半径相同的盘状铣刀铣出,因此半圆键在槽中可绕其几何中心摆动以适应轮毂槽底面的斜度。
半圆键连接的结构简单,制造和装拆方便,但由于轴上键槽较深,对轴的强度削弱较大,故一般多用于轻载连接,尤其是锥形轴端与轮毂的连接中。
3 、楔键连接楔键的上下表面是工作面,键的上表面和轮毂键槽底面均具有1:100 的斜度。
装配后,键楔紧于轴槽和毂槽之间。
工作时,靠键、轴、毂之间的摩擦力及键受到的偏压来传递转矩,同时能承受单方向的轴向载荷。
楔键在传递有冲击和震动的较大转矩时,仍能保持连接的可靠性。
缺点是键楔紧后,轴和轮毂配合产生偏心和偏斜,主要用于毂类零件的定心精度要求不高和低转速的场合。
4 、切向键连接切向键由两个斜度为1:100 的普通楔键组成。
装配时两个楔键分别从轮毂一端打入,使其两个斜面相对,共同楔紧在轴与轮毂的键槽内。
其上、下两面(窄面)为工作面,其中一个工作面在通过轴心线的平面内,工作时工作面上的挤压力沿轴的切线作用。
因此,切向键连接的工作原理是靠工作面的挤压来传递转矩。
一个切向键只能传递单向转矩,若要传递双向转矩,必须用两个切向键,并错开120度-135度反向安装。
切向键连接主要用于轴径大于100mm 、对中性要求不高且载荷较大的重型机械中。
&4.带传动最大有效拉力与下列几个因素有关:初拉力、包角和摩擦系数。
1.最大有效拉力与之成正比。
越大,则带与带轮间的正压力越大,传动时的摩擦力就越大,也就越大。
但过大,将导致带的磨损加剧和带的拉应力增大,带的寿命将降低同时增大轴和轴承上的压力。
若过小,带的工作能力不能充分发挥,工作时易跳动和打滑。
2.最大有效拉力随它的增大而增大。
因为包角增大,将使带与带轮在整个接触弧上的摩擦力总和增加,从而可提高传动能力。
所以对于水平或近似水平布置的带传动,应将松边放在上边,以增大包角。
3.摩擦系数越大,摩擦力就越大,也就越大。
与带轮的材料、表面状况及工作条件等有关。
这种由于带的弹性变形而引起的带与带轮间的滑动,称为弹性滑动。
这是带传动正常工作时固有的特性,是不可避免的。
弹性滑动引起的后果是:从动轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度,产生了速度损失;降低了传动效率,增加带的磨损,缩短带的寿命;使带温升高。
当传递的工作载荷增大时,要求有效拉力也随之增大。
当达到一定数值时,带与小带轮在整个接触弧上的摩擦力将达到极限值。
若工作载荷超过这个极限值,带将沿整个接触弧滑动,这种现象称为打滑。
由于大带轮上的包角总是大于小带轮上的包角,所以打滑总是在小带轮上开始。
打滑是由于过载所引起的带在带轮上的全面滑动,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,这种情况应当避免。
&5.链传动中链节数取偶数,链轮齿数为奇数,最好互为质数,其原因是这样的组合能使滚子出现在每个链齿上,不会形成固定化因为奇数链轮齿数可避免同一链齿与同一链节重复啮合,可以达到均匀磨损的效果.增加使用的寿命.链节数选奇数时,需采用过渡链节。
由于过渡链节的链板要受附加弯矩的作用,使承载能力下降,所以在一般情况下最好不选用奇数链节链轮的齿数取与链节数互为质数的奇数时,在传动过程中每个链节与每个链轮齿都有机会啮合,这样可以使磨损均匀,反之,若两链轮的齿数为偶数,则链节与齿数之间存在公约数,由于传动具有周期性,只有少数的几个齿和链节经常啮合,造成受力磨损不均匀,有些部位提早失效,降低链传动的使用寿命。
&6.齿轮失效1、轮齿折断:当弯曲应力超过弯曲疲劳极限,轮齿重复受载后,齿根处就会产生疲劳裂纹,并逐渐扩展,致使轮齿折断。
这种折断称为疲劳折断。
轮齿受到短时意外的严重过载或冲击载荷作用也易造成突然折断。
这种折断称为过载折断。
增大齿根处过渡圆角半径,提高齿面加工精度,可以降低应力集中。
在齿根处施以喷丸、辗压等冷作强化处理方法,都可以提高轮齿的抗折断能力。
2、齿面疲劳点蚀:轮齿工作时,当齿面接触应力超过材料的接触疲劳极限时,在载荷的多次重复作用下,齿面的表层会产生细微的疲劳裂纹,裂纹的蔓延、扩展,造成许多微粒从工作表面上脱落下来,在表面出现许多月牙形的浅坑,这使齿轮不能正常工作而失效。
这种失效称为齿面疲劳点蚀。
疲劳点蚀一般出现在齿根表面靠近节线处。
齿面抗点蚀能力主要与齿面硬度有关。
齿面硬度越高,抗点蚀能力越强。
开式齿轮传动(齿轮外露、润滑不良的齿轮传动),由于磨损严重,一般不会出现点蚀。
提高齿面硬度和减少齿面粗糙度,采用粘度大的润滑油都有助于提高齿面接触疲劳强度,防止点蚀的发生。
3、齿面胶合:当齿面所受的压力很大且润滑效果差,或压力很大而速度很高时,由于发热大,瞬时温度高,相啮合的齿面发生粘联现象,此时两齿面有相对滑动,粘接的地方被撕裂。
这种胶合称为热胶合。
低速重载的齿轮,油膜遭破坏也发生胶合现象。
这时齿面温度无明显增高,这种胶合称为冷胶合。
为防止产生胶合现象,低速传动选用粘度大的润滑油,高速传动选用含抗胶合剂的润滑油。
此外,适当提高表面硬度及降低表面粗糙度也都是有效的方法。
4、齿面磨损:在载荷作用下,齿面会产生磨损,使齿侧间隙增大,齿根厚度减小,从而产生冲击和噪声。
对于开式齿轮传动,齿面磨损是它不可避免的失效形式。
采用闭式传动,保持润滑油的清洁,提高齿面硬度,减小齿面粗糙度,均可有效地减少齿面磨损。
5、齿面塑性变形:在重载作用下,当齿面硬度不够时,会产生一定的塑性变形。
在从动轮2齿面节线处出现凸棱,主动轮1齿面节线处出现凹沟,从而破坏齿廓形状,影响齿轮正常啮合。
适当提高齿面硬度,可防止或减轻齿面的塑性变形。
&7齿轮传动设计准则齿轮传动针对齿轮五种失效形式,应分别确立相应的设计准则。
但是对于齿面磨损、塑性变形等,由于尚未建立起广为工程实际使用而且行之有效的计算方法及设计数据,所以目前设计齿轮传动时,通常只按保证齿根弯曲疲劳强度及保证齿面接触疲劳强度两准则进行计算。
对于高速大功率的齿轮传动(如航空发动机主传动、汽轮发电机组传动等),还要按保证齿面抗胶合能力的准则进行计算。
至于抵抗其它失效能力,目前虽然一般不进行计算,但应采取的措施,以增强轮齿抵抗这些失效的能力。
1、闭式齿轮传动由实践得知,在闭式齿轮传动中,通常以保证齿面接触疲劳强度为主。
但对于齿面硬度很高、齿芯强度又低的齿轮(如用20、20Cr钢经渗碳后淬火的齿轮)或材质较脆的齿轮,通常则以保证齿根弯曲疲劳强度为主。
如果两齿轮均为硬齿面且齿面硬度一样高时,则视具体情况而定。
功率较大的传动,例如输入功率超过75kW的闭式齿轮传动,发热量大,易于导致润滑不良及轮齿胶合损伤等,为了控制温升,还应作散热能力计算。
2、开式齿轮传动齿轮传动开式(半开式)齿轮传动,按理应根据保证齿面抗磨损及齿根抗折断能力两准则进行计算,但如前所述,对齿面抗磨损能力的计算方法迄今尚不够完善,故对开式(半开式)齿轮传动,目前仅以保证齿根弯曲疲劳强度作为设计准则。