机械设计复习资料(华中科技大学出版社)

机械设计复习资料(机制6班内部资料)第一、二章设计机械零件的最基本准则：强度准则。

静应力只能在静载荷作用下产生，变应力可由静载荷或变载荷产生。

变应力下，零件疲劳断裂具有的特征。

答： 1）疲劳断裂的最大应力远比静应力下材料的强度极限低，甚至屈服极限低，2）不管脆性材料或塑像材料，疲劳断裂口均表现为无明显塑性变形的脆性突然断裂，3）疲劳断裂是损伤的积累。

稳定性变应力的描述：（循环特性）（看书p20-21）极限应力图的部分。

（看书p23-28）受对称循环变应力作用的工件最易损坏。

机械零件摩擦的分类：干摩擦，边界摩擦，流体摩擦。

混合摩擦。

磨损按磨损表面外观描述：点蚀磨损，胶合磨损，擦伤磨损。

磨损按磨损机理分类：磨粒磨损，粘着磨损，疲劳磨损，腐蚀磨损。

磨损：运动副之间的摩擦导致零件表面材料丧失或者迁移，磨损的过程：跑合磨损阶段，稳定磨损阶段，剧烈磨损阶段。

设计和使用机器时：力求缩短磨合期，延长稳定磨损期，推迟剧烈磨损期的到来。

减少磨损的措施：正确选用材料，进行有效的润滑，采用适当的表面处理，改进结构设计以提高加工和装备精度，正确的使用、维修和保养。

润滑剂的作用：降低摩擦，减轻磨损，保护零件不遭锈蚀，散热降温，缓冲吸振，密封，清除污物。

润滑剂分为四个类型：气体，液体，半固体，固体。

1.润滑油：有机油，矿物油，化学合成油。

性能指标：1粘度（动力粘度：流体中任意点处的切应力均与该处流体的速度梯度成正比运动粘度：动力粘度与同温度下的液体的密度之比值）2润滑性3极压性4闪点：遇火焰能发出闪光的最低温度5凝点：不能再自由流动的最高温度6氧化稳定性。

2润滑脂润滑方法：1）润滑油：滴油、油环、飞溅、压力循环润滑。

2）润滑脂：旋盖式油脂杯。

第三章书本p47的螺栓、螺柱、螺钉的画法。

螺纹：外螺纹和内螺纹，共同组成螺旋副。

常用螺纹：连接螺纹及传动螺纹连接螺纹1）普通螺纹2）非螺纹密封的管螺纹3）用螺纹密封的管螺纹4）米制螺纹传动螺纹1）矩形螺纹2）梯形螺纹3）锯齿形螺纹螺纹的参数：大径：螺纹的最大直径（公称直径）2小径d1:螺纹的最小直径3中径d2：近似平均直径d2=1/2（d+d1）4线数n：螺纹的螺旋线数目沿一根螺旋线形成的螺纹为单线螺纹常用的连接螺纹要求自锁性故多用单线螺纹；传动螺纹要求传动效率高，故用双线或者三线螺纹，为了便于制造n小于等于4 5螺距p 6导程s=np 7螺纹升角=arctan(np/πd2) 8牙型角 9接触高度h螺纹升角增大：联接自锁性降低、传动效率提高。

牙型角增大，自锁性提高、传动效率降低垫圈的作用——增加被联接件的支撑面积以减小接触处的压强和避免拧紧螺母时擦伤被联接件的表面。

螺纹连接的仿松实质：防止螺旋副在受载时发生相对转动。

措施按工作原理分为摩擦防松，机械防松，破坏螺旋副运动关系防松。

摩擦防松（对顶螺母、弹簧垫圈、自锁螺母）。

机械防松（开口销与六角开槽螺母、止动垫圈、串联钢丝）。

破坏螺旋副运动关系防松（铆合、冲点、涂胶粘剂）螺纹连接的预紧：预紧力目的在于: 增强连接的可靠性和紧密性，以防止受载后被连接件间出现隙缝或者相对滑移螺纹联接的防松的原因和措施是什么？答：原因：是螺纹联接在冲击，振动和变载的作用下，预紧力可能在某一瞬间消失，联接有可能松脱，高温的螺纹联接，由于温度变形差异等原因，也可能发生松脱现象，因此在设计时必须考虑防松。

措施——摩擦防松（对顶螺母、弹簧垫圈、自锁螺母）。

机械防松（开口销与六角开槽螺母、止动垫圈、串联钢丝）。

破坏螺旋副运动关系防松（铆合、冲点、涂胶粘剂）三：螺栓强度计算螺栓的总拉力F2=残余预紧力F1+工作拉力F预紧力F0=F1+F*Cm/（Cm+Cb） F2=F0+F*Cb/（Cm+Cb） Cm Cb分别表示被连接件和螺栓的刚度 Cb/（Cm+Cb）螺栓的相对刚度皮革垫圈0.7 铜皮石棉垫圈0.8 橡胶垫圈0.9得到F2之后进行强度计算σ=1.3F2/（π/4*d1*d1）≦[σ]螺纹连接件的材料：数字粗略表示螺母保证最小应力σmin的1/100，选用时需注意所用落幕的性能等级应不低于与其相配螺栓的性能等级螺纹连接件的许用应力[σ]=σs/S σs-材料的屈服极限或者强度极限 S-安全系数提高螺纹连接强度的措施1降低影响螺栓疲劳强度的应力幅Cb/（Cm+Cb）应尽量小些①为了减小螺栓的刚度Cb可适当增加螺栓的长度②为了增大被连接件的刚度，可以不用垫片或者采用刚度较大的垫片2改善螺纹牙上载荷分布不均的现象①常采用悬置螺母，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减小应力集中的影响①可以采用较大的圆角和卸载结构（切制卸载草，卸载过度圆弧）或将螺纹收尾改为退刀槽4采用合理的制造工艺方法①采用冷镦螺栓头部和滚压螺纹的工艺方法可以显著提高螺栓的疲劳强度，这是因为不仅可以降低集中应力，而且不切断材料纤维，金属流线的走向合理及冷作硬化效果使表面有残余应力，此外采用氮化，氰化，喷丸等处理5避免附加应力。

1.螺栓头，螺母和被连接件均应加工。

为减小被连接件的加工面，可采用凸台或者沉孔。

2设计时避免采用鞋面支撑。

3增加被连接件的刚度，增加凸缘厚度。

4其他方式，增大螺纹预留长度，采用细长螺栓。

提高螺栓联接强度的措施答：（1）降低螺栓总拉伸载荷Fa的变化范围：a，为了减小螺栓刚度，可减螺栓光杆部分直径或采用空心螺杆，也可增加螺杆长度，b，被联接件本身的刚度较大，但被链接间的接合面因需要密封而采用软垫片时将降低其刚度，采用金属薄垫片或采用O形密封圈作为密封元件，则仍可保持被连接件原来的刚度值。

（2）改善螺纹牙间的载荷分布，（3）减小应力集中，（4）避免或减小附加应力。

螺纹联接的失效形式：①受拉螺栓：塑性变形、疲劳断裂②受剪螺栓：剪断、压溃③联接失效：滑移、离缝第四章键连接的主要类型：平键连接（两个键沿轴周向方向相隔180度），半圆键连接（母线方向），楔键连接（90度-120度）和切向键连接（120度-130度）根据用途不同平键可分为：普通平键，薄型平键（静连接），导向平键和滑键（动连接）按构造分：圆头（A型），平头（B型），单圆头（C型）键的选择原则：类型选择和尺寸选择两方面类型选择应根据键连接的结构特点，使用要求和工作条件选择尺寸选择应按照符合标准规格和强度要求来取定，键的尺寸为截面尺寸（键宽b*键高h）与长度L，截面尺寸b*h由轴的直径d由标准中选定，键的长度L一般可按轮毂的长度而定，即键长L≦轮毂长度，而导向平键则按轮毂的长度及滑动距离而定一般轮毂长度L’≈（1.5-2）*d平键连接强度计算失效形式：普通平键联接(静联接)：工作面的压溃、键的剪断导向平键滑键联接(动联接)：工作面的磨损普通平键强度计算σp=2*T*1000/（kld）≦[σ]花键分外花键和内花键组成，花键是平键连接在数目上的发展与平键相比的优势①受力均匀②轴和毂的强度削弱较少③齿数多接触面积大，承受荷载大④轴上零件和轴的对中性较好⑤导向性好⑥可用磨削方法提高精度和连接质量缺点：应力集中仍存在，加工成本高，花键连接适用于定心精度高，荷载大或经常滑移的链接按齿形不同分为矩形花键和渐开线花键第五章带传动是一种挠性传动，基本组成零件为带轮和传动带按工作原理不同分为：摩擦型（又按横截面面积形状不同分为平带传动，圆带传动，V带传动，多楔带传动）和啮合型带传动V带传动材料：包括顶胶，抗拉体，底胶和包布根据抗拉体不同分为帘布芯V带和绳芯V带带传动受力分析：紧边拉力F1，松边拉力F2，不工作时初拉力F0 F1+F2=2F0传动带工作面上总摩擦力Ff=F1-F2带的有效拉力Fe=Ff=F1-F2有效拉力Fe与带传动传递功率P关系 P=Fe*v/1000 单位kw N m/s得到F1=F0+Fe/2F2=F0-Fe/2带传动初拉力F0＞正常工作时的最小初拉力（F0）min为了保证带传动的正常工作首先需要满足传递功率要求至少具有的总摩擦力和与之对应的最小初拉力带传动的参数选择①中心距a 中心距大，可以增加带轮的包角α，减少单位时间内带的循环次数，有利于提高带的寿命。

但是中心距过大，会加剧带的波动，降低传动的平稳性，同时增大了带传动的整体尺寸，中心距小则有相反的利弊，一般初选中心距0.7（d1+d2）≦a0≦2（d1+d2） mm ②传动比i 传动比大，会减小带轮的包角。

当带轮的包角减小到一定程度，带轮就会打滑，从而无法传递规定的功率，因此一般传动比i≦7 推荐i=2~5③带轮的基准直径在带传动需要传递的功率给定下，减小带轮的直径，会增大带传动的有效拉力，从而导致V 带的根数增加，这样不仅增大了带轮的宽度而且增大了荷载在V带之间分配的不均匀性另外直径的减小增加了带的弯曲应力，为了避免应力过大，小带轮的基准直径不宜过小，一般保证基准直径≧最小基准直径④带速v 当带传动功率一定时，提高带速v可以降低带传动的有效拉力，相应的减少带的根数或者带的横截面积，总体上减少带传动的尺寸，但是提高带速，也提高了V带的离心应力增加了单位时间内带的循环次数，不利于提高带传动的疲劳强度和寿命，降低怠速则有相反的利弊，由此带速不宜过高或过低一般v=5~25m/s 最高带速＜30 m/S带轮的结构形式：轮缘，轮辐，轮毂组成V带轮的轮槽与选用的V带的型号相对应 V带绕在带轮上以后发生弯曲变形，使V带工作面的夹角发生变化，为了使V带的工作面与带轮的轮槽工作面紧密贴合，将V带轮轮槽的工作面的夹角做成小于40°V带安装到轮槽中以后，一般不应超出带轮外圆，也不应与轮槽底部接触，为此规定轮槽基准直径到带轮外圆和底部的最小高度hamin和hfmin轮槽工作表面的粗糙度为1.6或3.2弹性滑动和打滑的定义。

答：弹性滑动是指由于材料的弹性变形而产生的滑动。

打滑是指由于过载引起的全面滑动。

弹性滑动是由拉力差引起的，只要传递圆周力，出现紧边和松边，就一定会发生弹性滑动，所以弹性滑动是不可避免的，进而V2总是大于V1。

带传动的有缺点。

答,优点——1）适用于中心距较大的传动，2）带具有良好的挠性，可缓和冲击，吸收振动，3）过载时带与带轮间产生打滑，可防止损坏其他零件，4）结构简单，成本低廉。

缺点——1）传动的外廓尺寸较大，2）需要张紧装置，3）由于带的滑动，不能保证固定不变的传动比，4）带的寿命短，5)传动效率较低。

带传动的主要失效形式是打滑和传动带的疲劳破坏。

链传动挠性传动由链条和链轮组成通过链轮轮齿和链条链节的啮合来传递动力①与摩擦型带传动相比，无弹性滑动和打滑现象，准确的平均传动比，传递效率高，径向压力小，整体尺寸小，结构紧凑，同时能在潮湿和高温条件下工作②与齿轮传动相比链传动的制造和安装精度要求较低，成本低，在远距离传动时，其结构比齿轮传动要轻便的多链传动的缺点：只能实现平行轴间链轮的同向传动，运转时不能保持恒定的瞬时传动比，磨损后易发生跳齿，工作时有噪声，不宜用在载荷变化很大，高速，急速反向的传动中。