考研971机原机设复试专用

机设：1. 机器的基本组成要素就是机械零件。

机器的三个基本组成部分是：原动机部分、执行部分和传动部分机械设计课以研究传动部分为主，而且是以研究一般工作条件下、一般参数的通用机械零件的设计理论和方法为主。

传动装置的作用：介于机器的原动机和执行部分之间，改变原动机提供的运动和动力参数，以满足执行部分的要求。

失效:机械零件由于某种原因丧失工作能力或达不到设计要求的性能。

机械零件的主要失效形式有:整体断裂；过大的残余变形（塑性变形）；零件的表面破坏，主要是腐蚀、磨损和接触疲劳；破坏正常工作条件引起的失效：如带传动的打滑机械设计的基本原则：满足预定功能、满足经济性要求、满足可靠性要求、满足安全性要求。

机械零件的主要设计准则有：强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则、可靠性准则。

机械设计一般步骤：1. 计划阶段：在此阶段应对所设计机器的市场需求作充分的调查研究和分析，并作技术可行性及经济性分析，最后提出机器的总功能。

写出包含详细设计要求及细节的设计任务书。

2. 方案设计阶段：这是设计成败的关键阶段。

本阶段的主要任务是通过对设计任务中提出的总功能进行功能分解，并根据最新的科学技术成果、新材料、新技术等对各个分功能寻找物理解，组成多个原理方案，最后通过评价确定出最佳方案。

3. 技术设计阶段：本阶段的主要任务包括机器的运动学设计；动力学计算；零件的工作能力设计；结构设计；主要零件的校核及零件设计。

4. 技术文件编制阶段：主要包括设计计算说明书、使用说明书、标准件明细表等。

5. 改进设计阶段：通过对机器的试制、试验、试用提出改进要求。

在每个设计阶段中，都要对前一阶段的设计结果进行评价、修改、反馈。

机械零件的一般设计步骤是：（1）选择零件的类型和结构；（2）计算作用载荷；（3）选择材料；（4）确定基本尺寸；（5）结构设计；（6）校核计算；（7）绘图和编写技术文件。

机械零件设计的基本要求：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；质量小要求；可靠性要求。

2.影响机械零件疲劳强度的主要因素:材料的极限应力；应力集中；绝对尺寸；表面状态零件的剖面尺寸越大，内部隐藏缺陷的概率越大；表面愈粗糙，其疲劳极限愈低。

静载荷可以产生净应力和变应力；动载荷只能产生变应力。

5个应力参数：3.摩擦状态分类：干摩擦、边界摩擦、流体摩擦、混合摩擦润滑分类：流体动压润滑、弹性流体动压润滑、流体静压润滑液体支力润滑（形成动油压膜）形成必要条件：相对滑动的两表面间必须开成收敛的楔形间隙；被油膜分开有两表面必须有足够的相对滑动速度，其运动方向必须使润滑油由大口流进，从小口流出；润滑油必须有一定的粘度；供油要充足机械零件的一般磨损过程大致分为三个阶段：磨合阶段、稳定磨损阶段及剧烈磨损阶段。

润滑油主要性能指标：粘度、润滑性（油性）、极压性、闪点、凝点和氧化稳定性。

润滑脂主要性能指标：锥（针）入度（或稠度）和滴点。

4.三角螺纹：螺纹牙角60°，用于连接；矩形螺纹：螺纹牙角0°，用于传动；梯形螺纹：螺纹牙角30°，用于传动；锯齿形螺纹：用于传动普通螺栓：被连接件不厚，常需拆卸。

受剪螺栓：精确定位连接双头螺柱：被连接件之一较厚，常需拆卸，不宜打通孔。

螺钉连接：被连接件一厚一薄，不需常拆卸螺纹连接的预紧目的：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缝隙或发生相对滑移；提高连接的刚度。

螺纹防松的目的：连接用螺纹紧固件一般都能满足自锁条件，并且拧紧后，螺母、螺栓头部等承压面处的摩擦也都有防松作用，因此在承受静载荷和工作温度变化不大时，螺纹连接一般都不会自动松脱。

但在冲击、振动、变载荷及温度变化较大的情况下，连接有可能松动，甚至松开，造成连接失效，引起机器损坏，甚至导致严重的人身事故等。

所以在设计螺纹连接时，必须考虑防松问题。

防松的实质：防止螺旋副之间的相对转动防松方法：摩擦放松（具体实现装置：弹簧，垫圈，双螺母，自锁螺母）双螺母不能提高螺栓强度。

机械放松（止动垫圈,串联金属丝，开口销，六角开槽螺母破坏螺旋副运动关系放松（铆合，冲点，涂胶粘剂）提高螺纹连接强度的措施：降低影响螺栓疲劳强度的应力副；改善螺纹牙上载荷分布不均的现象；减小应力集中的影响；采用合理的制造工艺方法；避免附加弯曲应力；适当增加预紧力。

螺栓组连接的设计应考虑的因素：连接接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何形状；螺栓的布置应使各螺栓的受力合理；螺栓的排列应有合理的间距，边距；分布在同一圆周上的螺栓数目，应取成4,6,8等偶数；避免螺栓承受附加的弯曲载荷；通常采用环状或条状结合面，以减小加工量和接合面不平度的影响，还可提高刚度。

凸台或沉头座的作用：降低表面粗造度，保证连接的紧密性；避免螺栓承受偏心载荷；减少加工面，降低加工成本。

普通螺栓受横向载荷作用时：依靠结合面间的摩擦承载，螺栓本身受预紧力。

失效形式为拉、扭复合作用下的断裂，螺栓与被连接件之间发生滑移。

铰制孔螺栓受横向载荷作用时：依靠螺栓杆的剪力和螺栓杆与孔壁之间的挤压承载，螺栓本身受剪切力和挤压力，失效形式为螺栓杆的压溃与剪断。

5.键的分类：平键（双侧面）、半圆键（双侧面）、楔键(上下面)、切向键（上下面）平键：普通平键（静连接）、导向键（动连接）、滑键（动连接）两个平键连接：一般沿周向相隔180°布置，对轴的削弱均匀，并且两键的挤压力对轴平衡，对轴不产生附加弯矩，受力状态好。

承载力按照1.5个平键来计算。

两个楔键连接：相隔90°-120°布置。

若夹角过小，则对轴的局部削弱过大。

若夹角过大，则两个楔键承载能力下降。

当夹角为180°时，两个楔键的承载能力大体上只相当于一个楔键盘的承载能力。

两个半圆键连接：在轴的同一母线上布置。

半圆键对轴的削弱较大，两个半圆键不能放在同一横截面上。

只能放在同一母线上。

两个切向键：相隔120°-130°布置，减小对轴的削弱作用。

平键的失效形式：工作面的压溃和剪断。

花键连接的优点（与平键对比）：因为在轴上与毂孔上直接而匀称地帛出较多的齿与槽故连接受力较为均匀因槽较浅，齿根处应力集中较小，轴与毂的强度削弱较少齿数较多，总接触面积较大因而可承受较大的载荷轴上零件与轴的对中性好导向性较好可用磨削的方法提高加工精度及连接质量联轴器：固定式刚性联轴器（两轴对中性好、工作平稳、无冲击）如凸缘联轴器；可移式刚性联轴器（补偿两轴的相对位移）如万向联轴器；弹性联轴器（补偿两轴的相对位移、缓冲、吸振）如弹性套柱销联轴器。

联轴器与离合器的功用和区别：联轴器和离合器主要用来联接轴与轴（或轴与其它回转零件），以传递运动与转矩，有时也可用作安全装置。

联轴器和离合器的区别是：在机器运转时，联轴器联接的两轴不能分离，只有在机器停车并将联接器拆开后，两轴才能分离。

而离合器在机器运转过程中不需停车便可使两轴随时接合或分离6. 带出动的特点：能缓和载荷冲击；运行平稳，噪声小；制造和安装精度不像齿轮的要求那么高；适应中心距较大的场合；过载时打滑，能够防止其他零件受损。

缺点：有弹性滑动和打滑，使效率降低传动比不准确；传递同样大小的圆周力，轮廓尺寸和轴上的压力都比啮合传动大；由于摩擦作用伴随磨损，带的寿命较短。

影响带传动工作能力的因素：预紧力：预紧力越大，工作能力越强，但应适度，以避免过大拉应力；包角：包角越大越好，一般不小于120度；摩擦系数：摩擦系数越大越好。

带传动的带速为什么不宜太高也不宜太低：为避免过大的离心应力，带速不宜太高；为避免紧边过大的拉应力，带速不宜太低。

三种应力：拉应力、弯曲应力、离心拉应力最大应力：紧边绕如小带轮处带传动的主要失效形式：打滑和疲劳破坏。

带传动的设计准则：在保证带传动不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。

V带传动的张紧方法：定期张紧装置；自动张紧装置；采用张紧轮的张紧装置；另注意张紧轮的位置：（1）一般应放在松边的内侧，使带只受单向弯曲（2）张紧轮还应靠近大带轮以免减少带在小带轮上的包角（3）张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同，且直径小于小带轮的直径（4）若中心距过小，可以将张紧轮设置在带领的松边外侧，同时应靠近小带轮，但这种方法使带产生反向弯曲，不利于提高带的疲劳寿命。

带传动中的弹性滑动：是由于带松边和紧边拉力不同，导致带的弹性变形并引起带与带轮之间发生相对微小滑动产生的，是带传动固有的物理现象。

导致传动比不稳定，传动效率下降，引起带的磨损。

增大包角、摩擦系数、预紧力，减小负载等措施来防止打滑。

打滑：带传动中由于工作载荷超过临界值并进一步增大时，带与带轮间将产生显著的相对滑动，这种现象称为打滑。

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，但能起到过载保护作用。

带传动一般布置在高速级，能够实现过载保护，传动平稳的作用7. 齿轮传动的特点：效率高；结构紧凑；工作可靠，寿命长；传动比稳定缺点：齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过大的场合齿轮的失效形式：轮齿折断；齿面磨损；点蚀；胶合；塑性变形齿轮传动的设计准则：硬齿：HB≥350对于高速大功率的齿轮传动，要保证齿面抗胶合能力开式齿轮的设计准则：按弯曲疲劳强度设计，适当增大模数。

闭式软齿面齿轮传动：以保证齿面接触疲劳强度为主（按接触疲劳强度设计，弯曲疲劳强度校核）闭式硬齿面齿轮传动：以保证齿根弯曲疲劳强度为主（按弯曲疲劳强度设计，接触疲劳强度校核）（主要以磨损和齿根折断等失效方式为主）齿轮传动中点蚀主要出现在什么位置？靠近节线的齿根面上；点蚀是齿面疲劳损伤的现象之一，所谓点蚀就是齿面材料在变化着的接触应力作用下，由于疲劳而产生的麻点状损伤现象，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，因此点蚀也就首先出理在靠近节线的齿根面上，然后再向其他部位扩展，从相对意义上说，也就是靠近节线处的具根面抵抗点蚀的能力最差措施：提高齿轮材料的硬度，可以增强轮齿抗点蚀能力，在啮合的轮齿间加注润滑油可以减小摩擦减缓点蚀延长齿轮工作寿命斜齿圆柱齿轮—直齿圆柱齿轮，斜齿—直齿圆锥齿轮原因：斜齿轮传动工作平稳，更适于高速。

对下级的影响较小。

斜齿轮传动有轴向力，放在高速级轴向力较小。

锥齿轮传动放在高速级的原因：低速级的转矩较大，齿轮的尺寸和模数较大。

当锥齿轮的锥距R和模数m大时，加工困难，制造成本提高。

齿轮轮齿修缘是为了减小齿轮传动过程中由于各种原因引起的动载荷。

做成鼓形是为了改善载荷沿接触线分布不均的程度。

软齿面齿轮传动设计时，为何小齿轮的齿面硬度应比大齿轮的齿面硬度大30～50 HBS？金属制的软齿面齿轮配对的两轮齿中，小齿轮齿根强度较弱，且小齿轮的应力循环次数较多，当大小齿轮有较大硬度差时，较硬的小齿轮会对较软的大齿轮齿面产生冷作硬化的作用，可提高大齿轮的接触疲劳强度。