第2章机械设计总论
- 格式:ppt
- 大小:13.66 MB
- 文档页数:74
第一章绪论1.机器是用来代替人们体力和部分脑力劳动的工具。
2.机器的基本组成要素是机械零件。
第二章机械设计总论1.原动机部分是驱动整部机器完成预定功能的动力源。
2.执行部分是用来完成机器预定功能的组成部分。
3.传动部分是用来完成运动形式、运动及动力参数转变的。
4.机器的设计阶段是决定机器好坏的关键。
5.设计机器的一般程序:计划阶段、方案设计阶段、技术设计阶段、技术文件编制阶段、计算机在机械设计中的应用。
6.机器的主要要求:使用功能要求、经济性要求、劳动保护和环境保护要求、寿命可靠性的要求。
7.机械零件的主要失效形式:整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏、破坏正常工作条件引起的失效。
8.设计机械零件时应满足的基本要求: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、可靠性要求。
9.避免在预定寿命期内失效要求:强度、刚度、寿命。
10.机械零件的设计准则:强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则、可靠性准则。
11.平均工作时间MTTF:对不可修复的零件,其失效前的平均工作时间。
12.平均故障间隔时间MTBF:对可修复的零件,其平均故障间隔时间。
第三章机械零件的强度1.机械中各零件之间力的传递,是通过两个零件的接触来实现的,接触分为外接触和内接触,也可分为点接触和线接触。
2.可以吧一切引起失效的外部作用的参数称为应力,把零件本身抵抗失效的能力称为强度。
第四章摩擦、磨损及润滑概述1.当在正压力作用下相互接触的两个物体受切向外力的影响而发生相对滑动,或有相对滑动的趋势时,在接触表面上就会产生抵抗滑动的阻力,这一自然现象称为摩擦,产生的阻力称为摩擦力。
2.摩擦分为两类:一类是发生在物质内部,阻碍分子间相对运动的内摩擦;另一类是当相互接触的两个物体发生相对滑动或有相对滑动的趋势时,在接触表面上产生的阻碍相对滑动的外摩擦。
3.仅有相对滑动趋势时的摩擦称为静摩擦。
4.相对滑动进行中的摩擦称为动摩擦。
《机械设计》习题集第一章绪论分析与思考题1-1 机器的基本组成要素是什么1-2 什么是零件什么是构件什么是部件试各举三个实例。
1-3 什么是通用零件什么是专用零件试各举三个实例。
1-4 机械设计课程研究的内容是什么第二章机械设计总论分析与思考题2-1 一台完整的机器通常哪些基本部分组成各部分的作用是什么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 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2-5 什么是零件的刚度要求刚度条件是如何表示的提高零件刚度的措施有哪些 2-6 零件在什么情况下会发生共振如何改变零件的固有频率2-7 什么是可靠性设计它与常规设计有何不同零件可靠度的定义是什么 2-8 机械零件设计中选择材料的原则是什么2-9 指出下列材料的种类,并说明代号中符号及数字的含义:HTl50,ZG230-450, 65Mn,45,Q235,40Cr,20CrMnTi,ZCuSnl0Pb5。
2-10 机械的现代设计方法与传统设计方法有哪些主要区别第三章机械零件的强度一、选择与填空题3-1 零件表面的强化处理方法有_________________、___________________、_________________等。
3-2 零件的截面形状一定,当截面尺寸增大时,其疲劳极限值将随之____________。
(1)增高(2)不变(3)降低3-3 机械零件受载时,在_____________________处产生应力集中,应力集中的程度通常随材料强度的增大而___________________。
3-4 在载荷和几何形状相同的情况下,钢制零件间的接触应力_____________铸铁零件间的接触应力。
3-5 两零件的材料和几何尺寸都不相同,以曲面接触受载时,两者的接触应力值__________。
机械设计习题解答第2章机械设计总论一、填空题1.当机械零件出现疲劳断裂时,应按 A 准则计算。
A.强度; B.刚度; C.寿命; D.振动稳定性2.零件的工作安全系数为 B 。
A.零件的极限应力比许用应力; B.零件的极限应力比工作应力C.零件的工作应力比许用应力;D.零件的工作应力比极限应力3.对大量生产、强度要求高、尺寸不大、形状不复杂的零件,应选择 D 。
A.铸造; B.冲压; C.自由锻造; D.模锻二、是非题1.当零件可能出现塑性变形时,应按刚性准则计算。
(×)2.调质钢的回火温度越高,其硬度和强度将越低,塑性越好。
(√)3.机器的设计阶段是决定机器好坏的关键。
(√)4.疲劳破坏是引起大部分机械零件破坏的主要原因。
(√)5.随着工作时间的延长,零件的可靠度总是不变。
(×)第3章机械零件的强度一、简答题1.弯曲疲劳极限的综合影响系数的含义是什么?它与那些因素有关?它对零件疲劳强度与静强度各有何影响?答:① 综合影响系数()D k σ的含义:在对称循环时,()D k σ是试件与零件疲劳极限的比值;在非对称循环时,()D k σ是试件与零件极限应力幅的比值。
② ()D k σ与零件的有效应力集中系数、尺寸系数、表面状态系数有关。
③ ()D k σ对零件的疲劳强度有影响,对零件的静强度没有影响。
2.零件的等寿命疲劳曲线与材料试件的等寿命疲劳曲线有何区别?零件和材料试件的失效形式是否总是相同的?为什么?答:① 零件的等寿命疲劳曲线相对于材料试件的等寿命疲劳曲线下移了一段距离。
② 在相同变应力作用下,两者的失效规律并不总是相同的,因为零件疲劳曲线中疲劳破坏的范围增大了。
3.试说明承受循环变应力的机械零件,在什么情况下可按静条件强度计算?在什么情况下按疲劳强度条件计算?答:承受循环变应力的机械零件,当应力循环次数310N ≤时,按静强度条件计算;当极限应力点与疲劳极限应力曲线中的屈服曲线相交时,也按静强度计算。
第一章绪论1-1机器的基本组成要素是什么?答: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。
答: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?答: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。
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。
1-4机械设计课程研究的内容是什么?答:机械系统设计的基础知识和一般尺寸和参数的通用零件设计方法。
第二章机械设计总论2-1答: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答: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答: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答: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[]σσ≤。
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。
第2章机械设计总论
2.1 复习笔记【知识框架】
【通关提要】
本章是本书的基础章节之一,主要介绍了机械零件的失效形式和设计程序及准则。
学习
时需要掌握机器设计的程序、零件失效形式和设计准则以及提高强度和刚度的措施等内容。
本章主要以选择题、填空题和简答题的形式考查,复习时需把握其具体内容,重点记忆。
【重点难点归纳】
一、机器的组成(见表2-1-1)
表2-1-1 机器的组成
二、设计机器的一般程序(见表2-1-2)
表2-1-2 设计机器的一般程序
三、对机器的主要要求(见表2-1-3)
表2-1-3 对机器的主要要求
四、机械零件的主要失效形式(见表2-1-4)
表2-1-4 机械零件的主要失效形式
五、设计机械零件时应满足的基本要求(见表2-1-5)
表2-1-5 设计机械零件时应满足的基本要求。
第二章机械设计总论一.选择题2-1 机械设计课程研究的内容只限于____3___。
(1) 专用零件的部件(2) 在高速,高压,环境温度过高或过低等特殊条件下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件(3) 在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部件(4) 标准化的零件和部件2-2 下列8 种机械零件:涡轮的叶片,飞机的螺旋桨,往复式内燃机的曲轴,拖拉机发动机的气门弹簧,起重机的起重吊钩,火车车轮,自行车的链条,纺织机的纱锭。
其中有__4___是专用零件。
(1) 3 种(2) 4 种(3) 5 种(4) 6 种2-3 变应力特性可用σmax,σmin,σm, σa, r 等五个参数中的任意__2___来描述。
(1) 一个(2) 两个(3) 三个(4) 四个2-4 零件的工作安全系数为__2__。
(1) 零件的极限应力比许用应力(2) 零件的极限应力比零件的工作应力(3) 零件的工作应力比许用应力(4) 零件的工作应力比零件的极限应力2-5 在进行疲劳强度计算时,其极限应力应为材料的_2___。
(1) 屈服点(2) 疲劳极限(3) 强度极限(4) 弹性极限第三章机械零件的强度一.选择题3-1 零件的截面形状一定,如绝对尺寸(横截面尺寸)增大,疲劳强度将随之_3____。
(1) 增高(2) 不变(3) 降低3-2 零件的形状,尺寸,结构相同时,磨削加工的零件与精车加工相比,其疲劳强度___1___。
(1) 较高(2) 较低(3) 相同3-3 零件的表面经淬火,渗氮,喷丸,滚子碾压等处理后,其疲劳强度__1_____。
(1) 增高(2) 降低(3) 不变(4) 增高或降低视处理方法而定第四章摩擦,磨损及润滑概述一.选择题4-1 现在把研究有关摩擦,磨损与润滑的科学与技术统称为__4_____。
(1) 摩擦理论(2) 磨损理论(3) 润滑理论(4) 摩擦学4-2 两相对滑动的接触表面,依靠吸附的油膜进行润滑的摩擦状态称为__4_____。
1第二章机械设计总论一、选择题1-1 机械设计课程研究的内容只限于____________。
(1)专用零件和部件(2)在高速、高压、环境温度过高或过低等特殊条件下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件(3)在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部件(4)标准化的零件和部件1-2 下列8种机械零件:螺旋千斤顶中的螺杆,机床的地脚螺栓,车床的顶尖,减速器中的齿轮,拖拉机发动机的气缸盖螺栓,船舶推进器上的多环推力轴承,颚式破碎机上的V带轮,多气缸内燃机曲柄轴上的盘形飞轮。
其中有__________是通用零件。
(1)3种(2)4种(3)5种(4)6种1-3 下列8种机械零件:涡轮的叶片,飞机的螺旋桨,往复式内燃机的曲轴,拖拉机发动机的气门弹簧,起重机的起重吊钩,火车车轮,自行车的链条,纺织机的纱锭。
其中有___________是专用零件。
(1)3种(2)4种(3)5种(4)6种1-4 下列四种叙述中___________是正确的。
(1)变应力只能由变载荷产生(2)静载荷不能产生变应力(3)变应力是由静载荷产生的(4)变应力是由变载荷产生的,也可能由静载荷产生1-5 发动机连杆横截面上的应力变化规律如图所示,则该变应力的应力比r为___________。
(1)0.24 (2)-0.24(3)-4.17 (4)4.171-6 发动机连杆横截面上的应力变化规律如题1-5图所示,则其应力幅σa和平均应力σm分别为___________。
题1-5图(1)σa=-80.6MPa,σm=49.4MPa(2)σa=80.6MPa,σm=-49.4MPa(3)σa=49.4MPa,σm=-80.6MPa (4)σa=-49.4MPa,σm=-80.6MPa1-7 变应力特性可用σmax、σmin、σm、σa、r等五个参数中的任意___________来描述。
(1)一个(2)两个(3)三个(4)四个1-8 零件的工作安全系数为___________。
教材分析1.教材基本信息教材名称:机械设计出版社:高等教育出版社主编:濮良贵出版时间:2013年5月第9版2。
章节内容第一章绪论第二章机械设计总论第三章机械零件的强度第四章摩擦、磨损及润滑第五章螺纹连接机螺旋传动第六章键、花键、物件连接和销联结第七章铆接、焊接、胶接和过盈连接第八章带传动第九章链传动第十章齿轮传动第十一章蜗杆传动第十二章滑动轴承第十三章滚动轴承第十四章联轴器和离合器第十五章轴第十六章弹簧第十七章机座和箱体1第十八章减速器和变速器3。
教学手段和方法教学方法:教师讲授、案例分析、集体讨论、个别回答、师生互动启发教学手段:课件演示、视频课件4.实训教学环节实训一:连接件认知(螺栓、键、销)实训二:传动部件认知(带、齿轮、蜗杆、链传动)实训三:轴系部件认知(轴、轴承、联轴器、离合器等)5.教材优缺点分析优点:《“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材:机械设计(第9版)》是“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材,是在西北工业大学机械原理及机械零件教研室编著,濮良贵、纪名刚主编《机械设计》(第八版)的基础上,根据教育部2011年制订的“机械设计课程教学基本要求"和编者多年来的教学实践经验,考虑加强学生素质教育和能力培养,结合拓宽专业面后的教学改革以及我国机械工业发展的需要修订而成的。
内容上能够反映现代机械设计的最新技术,具有较强的针对性和实用性.书后附录有常用量的名称、单位、符号及换算关系。
教材覆盖面广,较为权威。
缺点:配套习题略少,没有配套的实验指导类教材6.参考教材机械设计指导手册(图书馆)机械设计课程设计机械设计习题集2第1次 2学时单元标题:第一章绪论第二章机械设计总论课堂类别:理论教学目标:1、了解机器的组成;明确零件的概括分类及零件与机器的关系。
2、明确本课程的内容、性质和任务;注意本课程与先修课程及后续课程的关系和相应的学习方法.3、深刻理解机械零件的失效形式及应满足的基本要求。
第二章机械设计总论基本要求1、了解机械的构成及功能结构。
2、了解机械设计的特点。
第一节机器的组成机器的发展经历了一个从简单到复杂的过程。
人类为了满足生产及生活的需要,设计和制造了类型繁多、功能各异的机器。
但是,只有在蒸汽机出现以后,机器才具有了完整的形态。
一部完整的机器由原动机部分、执行部分、传动部分、控制系统和辅助系统组成。
原动机部分是驱动整部机器以完成预定功能的动力源。
一般来说,它是把其它形式的能量转换为机械能。
原动机的动力输出绝大多数呈旋转运动的状态,输出一定的转矩。
原动机经历了如下发展过程.执行部分是用来完成机器预定功能的组成部分。
一部机器可以只有一个执行部分,也可以把机器的功能分解成好几个执行部分。
它是一部机器中最接近作业工作端的机构,它通过执行构件与被作业件相接触,以完成作业任务。
传动部分用来连接原动机部分和执行部分,用来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。
例如:把旋转运动转换为直线运动;高转速变为低转速;小转矩变为大转矩等。
机器的传动部分大多数采用机械传动系统,有时也采用液压或电力传动系统。
机械传动系统是绝大多数机器不可缺少的重要组成部分。
随着机器的功能越来越复杂,对机器的精度要求也越来越高,所以机器除了以上三个部分外,还会不同程度地增加其它部分,如控制系统和辅助系统等。
控制系统用来处理机器各组成部分之间,以及与外部其它机器之间的工作协调关系。
第二节设计机器的一般程序一部机器的质量基本上决定于设计质量,机器的设计阶段是决定机器好坏的关键。
它是一个创造性的工作过程,同时也是一个尽可能多地利用已有的成功经验的工作。
作为一部完整的机器,它是一个复杂的系统。
要提高设计质量,必须有一个科学的设计程序。
设计机器的一般程序:计划阶段在根据生产或生活的需要提出所要设计的新机器后,计划阶段只是一个预备阶段。
此时,对所要设计的机器仅有一个模糊的概念。
在计划阶段中,应对所设计的机器的需求情况作充分的调查研究和分析。
河南科技大学机械原理及机械设计教研室 机械设计作业集选择题、填空题参考答案第一章绪论一、选择题第二章机械设计总论第三章 机械零件的强度二、填空题3—16 判断机械零件强度的两种方法是 最大应力法 及 安全系数法 ;其相应的强度条件式分别为 σ ≤[σ] 及 S ca ≥[S] 。
3—17 在静载荷作用下的机械零件,不仅可以产生 静 应力,也可能产生 变 应力。
3—18 在变应力工况下,机械零件的强度失效是 疲劳失效 ;这种损坏的断面包括 光滑区(疲劳区)及 粗糙区(脆断区) 两部分。
3—19 钢制零件的σ-N 曲线上,当疲劳极限几乎与应力循环次数N 无关时,称为 无限寿命 循环疲劳;而当N<N 0(N 0≈N D )时,疲劳极限随循环次数N 的增加而降低的称为有限寿命疲劳。
3—20 公式22τστσS S S S S +=表示 复合(双向)应力状态下 疲劳 强度的安全系数,而2max2max4τσσ+=s S 表示 复合(双向)应力状态下的 静(屈服) 强度的安全系数。
3—21 零件表面的强化处理方法有 化学热处理 、 高频表面淬火 、 表面硬化加工 等。
3—22 机械零件受载荷时,在 截面形状或尺寸突变处 产生应力集中,应力集中的程度通常随材料强度的增大而 增大 。
第四章 摩擦、磨损及润滑概述二、填空题4—11摩擦学是一门研究 摩擦、磨损及润滑 的科学。
4—12 润滑油的油性是指润滑油在金属表面的 吸附并形成润滑油膜 能力。
4—13 影响润滑油粘度η的主要因素有 温度 和 压力 。
4—14 两摩擦表面间的典型滑动摩擦状态是 干摩擦 、 边界摩擦和 液体摩擦 。
4—15 流体的粘度,即流体抵抗变形的能力,它表征流体内部 流动阻力 的大小。
4—16 压力升高,粘度 降低 ;温度升高,粘度 降低 。
4—17 机器工作的环境温度高时,应该选择闪点 高 的润滑油;机器工作的环境温度低时,应该选择凝点 低 的润滑油。