西南大学机械设计基础知识

西南大学机械设计基础知识
西南大学机械设计基础知识
以下是边肖带给大家的西南大学机械设计基础知识。

欢迎阅读。

一个
机械零件常用材料：普通碳素结构钢(Q屈服强度)、优质碳素结构钢(20质量分数的平均碳为20 )、合金结构钢(20Mn2锰的平均质量分数约为2%)、铸钢(ZG230-450屈服点不小于230，抗拉强度不小于450)、铸铁(HT200灰铸铁抗拉强度)。

2
常用的热处理方法：退火(随炉缓冷)、正火(空气中冷却)、淬火(在水或油中快速冷却)、回火(将淬火后的零件重新加热到临界温度以下的某一温度，保温一段时间后再在空气中冷却)、淬火回火(高温淬火回火)、化学热处理(渗碳、渗氮、碳氮共渗)。

三
机械零件的结构工艺性：便于制造零件毛坯、加工零件、装卸零件和可靠定位。

四
机械零件常见的失效形式：强度不足断裂；弹性变形或塑性变形过大；摩擦表面过度磨损、滑动或过热；连接松动；容器、管道等泄漏。

运动精度达不到设计要求。

五
应力分类：静态应力和可变应力。

*基本变应力为稳定循环变应力，稳定循环变应力有三种：非对称循环变应力、脉动循环变应力和对称循环变应力。

六
疲劳失效及其特点：在变应力作用下的失效称为疲劳失效。

特点：在某种可变应力的反复作用下突然断裂；时变断裂应力的*大应力远小于材料的屈服极限；即使是塑性材料，断裂时也没有明显的塑性变形。

确定疲劳极限时，应考虑应力大小、循环次数和循环特性。

七
接触疲劳损伤的特点：在接触应力的反复作用下，零件首先在表面或表层产生初始疲劳裂纹，然后在滚动接触过程中，由于润滑剂被截留在基础的裂纹中而产生的高压使裂纹扩展，然后表面金属被剥落成小块，在零件表面形成小凹坑，即疲劳点蚀。

疲劳点蚀危害：减少接触面积，破坏零件光滑表面，降低其承载能力，引起振动和噪音。

疲劳点蚀制造齿轮。

滚动轴承及其他零部件的主要失效形式。

八
引入虚拟约束的原因：为了提高部件(多行星齿轮)的受力，增强机构(轴和轴承)的刚性，保证机械运行性能。

九
螺纹类型：普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿螺纹。

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自锁条件：，即螺旋角小于或等于等效摩擦角。

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螺纹传动与连接：普通螺纹因其斜角大，自锁性好，常用于连接；矩形梯形螺纹锯齿螺纹因其小、传动效率高，常用于传动。

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螺旋副效率：=有效功/输入功=tan/tan( v)。

螺钉的上升角度一般不应大于40。

当d2和P不变时，随着锁紧螺纹数n的增加，会增加，传动效率也会相应增加。

因此，为了提高传输效率，可以采用多线螺旋传输。

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螺杆机构的类型及应用：将旋转运动变为直线运动，传力螺杆(千斤顶、压力机、虎钳)、传导螺杆(窗口进给螺杆机构)、调节螺杆(千分尺、分度机构、调节机构、道具进给微调机构)将直线运动变为旋转运动。

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螺旋机构特点：减速比大；有大的收获；反向行程可以自锁；传动平稳，噪音低，运行可靠；不同螺杆机构的机械效率差异较大(具有自锁能力的螺杆副效率小于50%)。

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连杆机构之所以被广泛使用，是因为它可以实现
凸轮的运动规律和冲击特性：恒速：刚性冲击、低速轻载等加减速：柔性冲击、中速轻载余弦加速度：柔性冲击、中速轻载正弦加速度：无冲击、高速轻载。

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凸轮压力角与基圆半径的关系：r0=v2/(tan)-s，其中r0为基圆半径，S为推杆位移。

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滚子半径的选择：a=-r，当=r时，凸轮实际轮廓上出现尖点，即尖点容易磨损；当& lt；r，实际轮廓相交，实际加工中相交线上部被切断，使得推杆在该部位的运动规律无法实现，即运动变形；因此，我们应该确保> 1。

r，通常r0.8，一般增加基圆半径使增加。

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齿轮传动的优缺点：优点：适用圆周速度和功率范围广；精确的传动比；机械效率高；工作可靠；使用寿命长；可以实现平行轴和交叉轴之间的传动；结构紧凑；缺点：制造安装精度高，成本高；不适用于两轴之间的长距离传动。

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渐开线的特性：
(1)滚在基圆上的母线长度等于滚在基圆上的弧长；
渐开线任意一点的法线必须与基圆相切，n点的渐开线曲率为k * *，线段NK为其曲率半径；
cosk=ON/OK=rb/rk渐开线上各点的压力角不相等。

径向rk越大，压力角越大，基圆上的压力角为零。

渐开线的形状取决于基圆的大小。

随着基圆半径的增大，渐开线上对应点的曲率半径也随之增大。

当基圆为无穷大时，渐开线变为直线，所以渐开线齿条的齿廓为直线。

基圆内无渐开线
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齿轮啮合条件：要保证啮合线上的每对齿轮都能正确进入啮合状态，m1=m2=m；1= 2=，即模量和压力角相等；斜齿轮还要求两个轮的螺旋角大小必
须相等，旋转方向相反；伞齿轮也要求两个轮子之间的锥度距离相等；蜗轮要求蜗杆的导程角等于蜗轮的螺旋角，旋转方向相同。

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轮齿连续传动条件：重合度=B1B2/b＞1（实际啮合线段B1B2的`长度大于轮齿的法向齿距）1
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齿廓啮合基本定律：作平面啮合的一对齿廓，它们的瞬时接触点的公法线，必于两齿轮的连心线交于相应的节点C，该节点将齿轮的连心线所分的两个线段的与齿轮的角速成反比。

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根切：①产生原因：用齿条型刀具（或齿轮型刀具）加工齿轮时。

若被加工齿轮的齿数过少，道具的齿顶线就会超过轮坯的啮合极限点，这时会出现刀刃把齿轮根部的渐开线齿廓切去一部分的现象，即根切；②后果：使得齿轮根部被削弱，齿轮的抗弯能力降低，重合度减小；③解决方法：正变位齿.
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正变位齿轮优点：可以加工出齿数小于Zmin而不发生根切的齿轮，使齿轮传动结构尺寸减小；选择适当变位量来满足实际**距得的要求；提高小齿轮的抗弯能力，从而提高一对齿轮传动的总体强度.
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齿轮的失效形式：齿轮折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损；开式齿轮主要失效形式为齿轮磨损和轮齿折断；闭式齿轮主要是齿面点蚀和轮齿折断；蜗杆传动的失效形式为轮齿的胶合、点蚀和磨损.
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齿轮设计准则：对于一般使用的齿轮传动，通常只按保证齿面接触疲劳强度及保证齿根弯曲疲劳强度进行计算.
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参数选择：①齿数：保持分度圆直径不变，增加齿数能增大重合度，改善传动的平稳性，节省制造费用，故在满足齿根弯曲疲劳强度的条件下，齿数多一些好；闭式z=20~40开式z=17~20；②齿宽系数：大齿轮齿宽b2=b；小齿轮
b1=b2+（2~10）mm；③齿数比：直齿u≤5；斜齿u≤6~7；开式齿轮或手动齿轮u可取到8~12.
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直齿轮传动平稳性差，冲击和噪声大；斜齿轮传动平稳，冲击和噪声小，适合于高速传动.
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轮系的功用：获得大的传动比（减速器）；实现变速、变向传动（汽车变速箱）；实现运动的合成与分解（差速器、汽车后桥）；实现结构紧凑的大功率传动（发动机主减速器、行星减速器）.
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带传动优缺点：①优点：具有良好的弹性，能缓冲吸振，尤其是V带没有接头，传动较平稳，噪声小；过载时带在带轮上打滑，可以防止其他器件损坏；结构简单，制造和维护方便，成本低；适用于**距较大的传动；②缺点：工作中有弹性滑动，使传动效率降低，不能准确的保持主动轴和从动轴的转速比关系；传动的外廓尺寸较大；由于需要张紧，使轴上受力较大；带传动可能因摩擦起电，产生火花，故不能用于易燃易爆的场合.33.影响带传动承载能力的因素：初拉力Fo包角a摩擦系数f带的单位长度质量q速度v.34.带传动的主要失效形式：打滑和疲劳破坏；设计准则：在不打滑的前提下，具有一定的疲劳强度和寿命。

33
弹性滑动与打滑：打滑：由于超载所引起的带在带轮上的全面滑动，可以避免；弹性滑动：由于带的弹性变形而引起的带在带轮上的滑动，不可避免.
34
螺纹连接的基本类型：螺栓连接（普通螺栓连接、铰制孔用螺栓连接）、双头螺柱连接、螺钉连接、紧螺钉连接.
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螺纹连接的防松：摩擦防松（弹簧垫圈、双螺母、椭圆口自锁螺母、横向切口螺母）、机械防松（开口销与槽形螺母、止动垫圈、圆螺母止动垫圈、串连钢丝）、**防松（冲点法、端焊法、黏结法）.
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提高螺栓连接强度的方法：避免产生附加弯曲应力；减少应力集中.
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键连接类型：平键连接（侧面）、半圆键连接（侧面）、楔键连接（上下面）、花键连接（侧面）.
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平键的剖面尺寸确定：键的截面尺寸b×h（键宽×键高）以及键长L.
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联轴器与离合器区别：连这都是用来连接两轴（或轴与轴上的回转零件），使它们一起旋转并传递扭矩的器件，用联轴器连接的两根轴，只有在停止运转后用拆卸的方法才能将他们分离；离合器则可在工作过程中根据工作需要不必停转随时将两轴接合或分离.
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联轴器分类：刚性联轴器（无补偿能力）和挠性联轴器（有补偿能力）43.联轴器类型的选择：对于低速、刚性大的短轴可选用刚性联轴器；对于低速、刚性小的长轴可选用无弹性元件的挠性联轴器；对传递转矩较大的重型机械可选用齿式联轴器；对于高速、有振动和冲击的机械可选用有弹性元件的挠性联轴器；对于轴线位置有较大变动的两轴，则应选用十字轴万向联轴器.
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轴承摩擦状态：干摩擦状态、边界摩擦状态、液体摩擦状态、混合摩擦状态；边界和混合摩擦统称为非液体摩擦.
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验算轴承压强p：控制其单位面积的压力，防止轴瓦的过度磨损；演算pv：控制单位时间内单位面积的摩擦功耗fpv，防止轴承工作时产生过多的热量而导致摩擦面的胶合破坏；演算v：当压力比较小时，p和pv的演算均合格的轴承，由于滑动速度过高，也会发生因磨损过快而报废，因此需要保证v≤[v].
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非液体摩擦滑动轴承的主要失效形式为磨损和胶合.47.轴的分类：心轴（转动心轴、固定心轴；只承受弯矩不承受扭矩）、转轴（即承受弯矩又承受扭矩）、传动轴（主要承受扭矩，不承受或承受很小弯矩）.
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轴的计算注意：①轴上有键槽时，放大轴径：一个键槽3°--5°；两个键槽7°--10°.②式中弯曲应力为对称循环变应力，当扭转切应力为静应力时，取α=0.3；当扭转切应力为脉动循环变应力时，取α=0.6；若扭转切应力为对称循环变应力时，取α=1（α为折合系数）
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轴结构设计一般原则：轴的受力合理，有利于满足轴的强度条件；轴和轴上的零件要可靠的固定在准确的工作位置上；轴应便于加工；轴上的零件要便于拆装和调整；尽量减少应力集中等.
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滚动轴承类型选择影响因素：转速高低、受轴向力还是径向力、载荷大小、安装尺寸的要求等.
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机械速度波动：
①原因：原动机的驱动力和工作机的阻抗力都是变化的，若两者不能时时相适应，就会引起机械速度的波动。

当驱动功大于阻抗功时，机器出现盈功，机器的动能增加，角速度增大，反之相反。

②危害：速度波动会导致在运动副中产生附加动压力，并引起机械振动，降低机械的寿命，影响机械效率和工作质量；
③调节方法：周期性：在机械中加上一个转动惯量较大的回转件飞轮；非周期性：采用调速器来调节.。