西工大机械设计复习纲要
机械设计复习
机械设计总复习西北工业大学王三民主编目录第1章绪论 (3)第3章轴毂联接 (3)第5章螺纹联接 (5)第6章带传动 (9)第7章链传动 (12)第8章齿轮传动 (16)第9章蜗杆传动 (25)第10章滑动轴承 (30)第10章滚动轴承 (32)第11章联轴器、离合器 (35)第12章轴 (35)第1章绪论本章重点、难点1、本章重点：1）机械的基本组成要素和机械零件的分类，机械零件(局部)和机器(总体)的关系；2）本课程的内容、性质和任务。
2、本章难点：除了掌握本章的基本内容外，应联系本课程的性质与特点，积极探索具有针对性的学习方法。
复习思考题1、机器与机构的主要区别是什么？2、何谓构件？何谓零件？两者有何区别与联系？3、本课程的主要研究内容有哪些？4、根据本课程的内容、性质和特点,你认为在学习过程中应注意哪些问题?5、设计机器时应满足哪些基本要求？6、简述机械设计的一般程序。
7、通过观察身边的机械，分析其功能与结构组成。
第3章轴毂联接本章重点、难点1、本章重点：键和花键的类型、尺寸选择和强度校核方法。
2、本章难点：过盈配合联接的设计计算。
复习思考题1、如何选取普通平键的尺寸b×h×L?它的公称长度L与工作长度l之间有什么关系?2、.圆头、平头及单圆头普通平键各有何优缺点?分别用在什么场合?轴上的键槽是怎样加工的?3、普通平键联接有哪些失效形式?主要失效形式是什么?怎样进行强度校核?如经校核判定强度不足时，可采取哪些措施?4、当用一个平键联接而强度不足时，可否在同一段轴、毂上采用两个或三个平键联接?它们在布置上和强度计算上有何区别?5、平键和楔键在结构和使用性能上有何区别?为何平键应用较广?6、导向平键联接与滑键联接有何异同?各在什么场合使用?7、花键联接和平键联接相比有哪些优缺点?8、在花键联接强度计算中为什么要引入载荷分配不均系数ψ?它的取值范围如何?影响取值大小的主要因素是什么?如经校核判定强度不足时，可采取什么措施?9、过盈联接的设计步骤和计算方法怎样?10、在过盈联接的强度验算中，如果发现包容件(轮毂)的强度不足，可采取什么合理措施?11、改善过盈联接中应力集中情况可采取哪些结构措施?12、成型联接与弹性环联接各有何特点?13、销有哪几种类型?其中哪些销已有国家标准?典型例题分析1、有一铸铁齿轮与一钢轴采用普通平键联接（A 型），钢轴的直径d ＝70mm ，齿轮轮毂的宽度为100mm ，工作扭矩T=7×105 N ·mm ，已知键宽b=20mm ，键高h=12mm ，轴的许用挤压应力[σ]p=135 Mpa ，齿轮的许用挤压应力[σ]p=55 Mpa ，键的许用挤压应力[σ]p=120 Mpa ，试确定键的键长。
西工大机械设计课程设计.概要
机械设计课程设计计算说明书设计题目：设计一带式输送机传动装置机械电子工程专业02班设计者：张正强指导老师：董海军2015年7月8日西北工业大学机械设计课程设计说明书一、设计题目 1二、参数计算 2三、齿轮传动设计 4四、链传动设计13五、轴的设计及校核14六、轴承校核33七、键的选用以及校核35八、减速箱的设计36九、减速器的润滑及密封选择38十、减速器的附件选择及说明 39 十一、设计总结41 十三、参考文献42一、设计题目（4-C）1.题目说明设计一带式输送机传动用的二级圆柱齿轮展开式减速器。
传动简图如下图所示：2.已知条件题号输送带牵引力F/KN 输送带的速度V/（m/s）输送带滚筒的直径D/mm4-C 2.4 1.6 480连续单向运转，工作时有轻微震动；使用期10年（每年300个工作日）；小批量生产，输送机工作轴转速允许误差为±5%；带式输送机的传动效率为0.96二、参数计算电动机选择电动机的选择初选电动机转速n1500r/min=高速级齿轮组和低速级齿轮组的效率为1η和2η，链传动的效率为3η，联轴器的效率为4η，带式输送机的效率为5η，轴承效率为6η1η=2η 0.98=取精度为IT7=3η 0.96=选择滚子链传动4η 0.99=弹性套柱销联轴器5η 0.96=由已知条件得到6η 0.99=选用角接触球轴承工作机所需功率：/(1000)2400 1.6/(10000.96)4w w w wp F v KWη==⨯⨯=传动装置的总效率312346aηηηηηη=0.8857=电动机所需功率：/ 4.5d wP P KWη==根据以上数据选择电动机参数如下:工作功率mP 5.5KW=，转速mn 1440r/min=Y132S-4三相异步电动机满足要求,可供选用.传动比选择(1)计算总传动比：由电动机的满载转速mn和工作机主动轴转速wn可确定传动装置应有的总传动比i：由于1.6601000/()63.66wn Dπ=⨯⨯⨯=故计算得到总传动比：22.62i=(2)合理分配各级传动比：电动机工作功率mP 5.5KW=转速mn 1440r/min=选择Y132S-4三相异步电动机传动比的分配各轴传动参数由于减速箱是展开式布置，为了使两个大齿轮具有相近的浸油深度，应试两级的大齿轮具有相近的直径，于是可按下式(3)分配传动比：链传动3=2.5i，高速级11.363.66/2.5=3.43i=⨯，低速级2=2.64i将两级齿轮传动比进行圆整，取13.4i=，22.6i=，32.56i=此时速度偏差为0.5%5%<，所以可行。
机械设计复习教案
机械设计复习教案一、教学目标本教案旨在帮助学生全面了解机械设计的相关概念，掌握机械设计的基本原理，了解机械设计的常见应用和工程实践，从而提高学生的机械设计水平和实际应用能力。
具体目标如下：1.掌握机械设计的基本知识和原理，包括机械运动学、动力学、工艺学等方面的基本概念和关键技术。
2.熟悉机械设计中常见的工程实践和应用场景，包括机械结构设计、传动系统设计、运动控制设计等方面的主要技术和方法。
3.了解机械设计的最新发展和前沿技术，包括新材料、新工艺、智能制造等方面的最新成果和应用案例。
二、教学内容本教案主要分为四个部分，分别介绍机械设计的基本原理、工程实践、新技术、实践案例等方面的内容。
1.机械设计的基本原理机械设计的基本原理包括机械运动学、动力学、工艺学等方面的基本概念和关键技术。
①机械运动学机械运动学是机械设计的基本理论，包括平面运动和空间运动。
平面运动学包括位移、速度、加速度、圆周运动、圆周加速度等内容；空间运动学包括轴线、直线、平面、圆心等内容。
②机械动力学机械动力学是机械设计中关于物体运动的力学原理，包括力、动量、功、能量等内容。
通过机械动力学的分析，可以确定机械的工作性能和运动状态，对机械设计起着重要的指导作用。
③机械工艺学机械工艺学是机械制造技术的基础，主要包括铸造、锻造、加工等内容。
机械工艺学与机械设计密切相关，机械设计的质量和效率直接受到机械工艺水平的影响。
2.机械设计的工程实践机械设计的工程实践主要包括机械结构设计、传动系统设计、运动控制设计等方面的主要技术和方法。
①机械结构设计机械结构设计是机械设计的核心内容之一，它涉及到机械构件的形状、尺寸、材质等方面的设计。
通过机械结构设计，可以确定机械的重量、可靠性、运动性能等重要参数，为整个机械设计的成功打下了基础。
②传动系统设计传动系统设计是机械设计的重要组成部分，它涉及到机械传动件的布置、尺寸、材质等方面的设计。
传动系统的设计合理与否直接影响机械设计的效率、耗能和系统的稳定性。
机械设计(西工大版)复习重点
第1次课复习内容1 绪论目的：激发学习《机械设计》趣兴①机械、机器、机构、构件和零件五个概念的区别目的：学习的对象是零件设计，通用零件设计(带、齿轮、轴等) ②疲劳破坏的概念目的：为后续内容做铺垫③希腊字母读音的查取目的：学习查资料第2次课复习内容2 机械设计总论①机械的组成目的：进一步理解机械设计的学习对象3 机械零件的强度②σ-N曲线目的：进一步理解疲劳破坏的概念第3次课复习内容5 螺纹连接和螺旋传动①螺纹类型(按牙型分)目的：普通螺纹为什么用于连接②螺纹连接的类型(螺栓连接的分类)目的：普通螺栓与铰制孔用螺栓的区别③螺纹连接连接预紧的目的和防松的实质④防松的方法第4次课复习内容5 螺纹连接和螺旋传动①单个螺栓的强度计算目的：a.松螺栓、紧螺栓的区别b.紧螺栓中又受横向和轴向载荷的区别②紧螺栓承受轴向载荷后的受力变形图③螺纹连接件的材料及许用应力第5次课复习内容5 螺纹连接和螺旋传动①螺栓组连接的结构设计②螺栓组连接的受力分析③提高螺纹连接强度的措施6 键、花键、无键连接和销连接④键连接目的：各种键的应用场合8 带传动①V带型号②带的受力分析(F0，F1，F 2联系)③打滑的概念④带工作时的应力分析⑤弹性滑动的概念、与打滑的区别第8-9次课复习内容8 带传动①V带的设计过程第10次课复习内容9 链传动①链传动的特点②链传动的多边形效应第11-12次课复习内容10 齿轮传动①《机械原理》中与齿轮相关内容②齿轮失效形式第13次课复习内容10 齿轮传动①K A、Kυ、Kα、Kβ名称即含义第14次课复习内容10 齿轮传动①强度计算方法第15次课复习内容10 齿轮传动①齿轮参数选择②斜齿轮及锥齿轮受力分析第16次课复习内容10 齿轮传动①斜齿轮及锥齿轮强度计算②齿轮结构设计第17次课复习内容11 蜗杆传动①蜗杆传动特点及选材②蜗杆传动受力分析及运动分析11 蜗杆传动①蜗杆传动中的热平衡计算及散热措施第19-20次课复习内容4 摩擦、磨损及润滑概述①摩擦的定义及分类、磨损的概念及磨损过程12 滑动轴承①形成流体动力润滑的条件第21次课复习内容13 滚动轴承①滚动轴承的类型代号②基本额定寿命、基本额定动载荷和轴承寿命计算公式第22次课复习内容13 滚动轴承①滚动轴承的轴向力计算第23次课复习内容13 滚动轴承①滚动轴承的寿命计算第24次课复习内容15 轴①轴的分类及轴上零件装配过程第25次课复习内容15 轴①轴的轴向定位方法第26次课复习内容15 轴①轴的结构设计第27次课复习内容14 联轴器和离合器①联轴器和离合器的区别②联轴器的选择。
机械设计基础第三章（西北工业大学）
机械设计基础第三章（西北工业大学）第三章机械零件的强度3-1 材料的疲劳特性§3-2 机械零件的疲劳强度计算§3-3 机械零件的抗断裂强度§3-4 机械零件的接触强度疲劳曲线机械零件的疲劳大多发生在s －N 曲线的CD 段，可用下式描述：)(D C m rN N N N C N ≤≤= s )D r rN N N >=∞（s s D 点以后的疲劳曲线呈一水平线，代表着无限寿命区其方程为：由于N D 很大，所以在作疲劳试验时，常规定一个循环次数N 0(称为循环基数)，用N 0及其相对应的疲劳极限σr 来近似代表N D 和σr∞，于是有：CN N ==0m rm rN s s 有限寿命区间内循环次数N 与疲劳极限s rN 的关系为：式中，s 、N 及m 的值由材料试验确定。
二、s －N 疲劳曲线m0r rN N N s s =0mrN r N N=s s s －N 疲劳曲线详细说明极限应力线图三、等寿命疲劳曲线（极限应力线图）机械零件材料的疲劳特性除用s －N 曲线表示外，还可用等寿命曲线来描述。
该曲线表达了不同应力比时疲劳极限的特性。
在工程应用中，常将等寿命曲线用直线来近似替代。
用A 'Ｇ'C 折线表示零件材料的极限应力线图是其中一种近似方法。
A 'Ｇ'直线的方程为：m a1s ψs s s '+'=-s m as s s ='+'C Ｇ'直线的方程为：12s s s ψs -=-ψσ为试件受循环弯曲应力时的材料常数，其值由试验及下式决定：详细介绍对于碳钢，ψ≈0.1~0.2，对于合金钢，ψ≈0.2~0.3。
机械零件的疲劳强度计算1一、零件的极限应力线图由于零件几何形状的变化、尺寸大小、加工质量及强化因素等的影响，使得零件的疲劳极限要小于材料试件的疲劳极限。
以弯曲疲劳极限的综合影响系数Ｋσ表示材料对称循环弯曲疲劳极限σ-1与零件对称循环弯曲疲劳极限σ-1e 的比值，即e11--=s s s K 在不对称循环时，Ｋσ是试件与零件极限应力幅的比值。
西北工业大学机械设计基础复习
2. 本章的重点 本章的重点：
凸轮机构及其设计
推杆常用的运动规律 盘形凸轮轮廓曲线的设计 凸轮机构的压力角与机构的受力情况和机构尺寸的关系
1. 本章的知识脉络
齿轮机构及其设计
分类-- 定比传动、变比传动 基础知识-- 齿廓啮合基本定律 齿轮 渐开线齿轮
渐开线齿廓及其啮合特性 基本参数及其几何尺寸计算 标准齿轮 直齿轮 圆柱 齿轮 正确啮合条件、重合度
其 他 常 用 机 构
传动轴间相互 万向铰链机构 位置需变动
回转移动相互转换
螺旋机构
其它常用机构 2. 本章的重点与难点 本章的重点是了解常用的一些其他基本机构和某些 组合机构的工作原理、运动特点及其应用。
例. 如图所示凸轮机构，已知凸轮实际轮廓线为一圆心在B点的偏心圆， 从动件的偏距为e，请在图上标出： 1）凸轮的理论廓线； 2）凸轮的基圆； 3）凸轮与推杆在C点接触时的压力角与推杆位移 4）凸轮与推杆在C点接触到D点接触 所转过的角度
机械中任一运动副自锁 机械效率小于等于零
机械中的摩擦及机械效率 一、本章的重点与难点 1. 本章的重点 1）常见运动副中摩擦力及总反力的确定
2）机械效率的计算
3）机械的自锁现象和自锁条件的确定 2. 本章的难点
转动副中总反力作用线的确定
机械中的平衡 一、 本章的知识脉络 静平衡 刚性转子的平衡 动平衡 完全平衡 机构的平衡 不完全平衡 b/d>0.2
解析法
两构件上重合 点间速度关系
平面机构的速度分析 二、本章的重点与难点
本章的学习重点是利用瞬心法和相对运动图解法对机构 进行运动分析 。 本章的难点是对机构的速度分析
机械中的摩擦及机械效率 一、本章知识脉络 移动副 运动副中的 摩擦力分析 转动副 平面接触 槽面接触 半圆柱面 接触 轴径摩擦
机械设计考研大纲要点
机械设计考研大纲《机械设计》的参考书为西工大濮良贵，纪名刚主编的《机械设计》及配套的习题集。
考试的题型有：（1）填空题（2）选择题（3）简答题（4）分析说明题（5）计算题（6）结构设计和结构改错题。
选择填空题约占40%，简答题、分析说明题约占30%，其余为计算题和结构设计、结构改错题。
对课程各章节的基本要求如下：1、机械及机械零件设计概述（1）了解机械零件的主要失效形式和常用的计算准则。
（2）了解掌握机械零件的设计计算和校核计算概念。
（3）了解机械零件的常用材料及材料的选用原则。
（4）了解机械设计标准化的概念及意义。
2、机械零件的强度（1）掌握变应力基本参数的物理意义；对几种典型的稳定变应力，应熟练的掌握其循环特征和应力特点，能绘出图谱。
（2）计算应力与许用应力，安全系数与许用安全系数。
（3）掌握疲劳极限概念、疲劳曲线及其方程的应用、材料无限寿命疲劳极限和有限寿命疲劳极限的确定方法。
（4）掌握塑性材料简化极限应力图的绘制和应用。
对于在非对称循环应力下工作的零件，应能在该图上找到工作应力点和求出极限应力点，判断零件可能发生的失效形式。
3、摩擦、磨损及润滑概述（1）了解各种摩擦状态及其特点。
（2）了解磨损的过程及磨损的常见形式。
（3）一般了解润滑剂的分类和性质。
（4）掌握粘度概念、粘度的度量单位及其换算关系，温度压力变化对润滑油粘度的影响。
4、螺纹联接与螺旋传动（1）了解联接螺纹的主要参数。
（2）了解螺纹联接的主要形式、特点和应用，掌握它们的结构和画法，了解各标准联接零件。
（3）了解螺纹联接件的常用材料、强度级别，掌握螺纹联接许用应力的确定。
（4）掌握螺纹联接的预紧和防松。
（5）了解螺栓组结构设计一般原则。
（6）掌握分别受用横向载荷、旋转力矩，轴向载荷和翻转力矩的四种典型螺栓组的受力分析方法，熟记结论。
（7）对于任意外载荷下的螺栓组，应能把外载荷向螺栓组的形心简化，按照力的向量叠加法求出螺栓的受力。
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机械设计复习提纲_配西北工业大学版__ 濮良贵
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
西北工业大学机械设计基础复习纲要
机械设计基础复习纲要 （1）必备的基础知识(1) 机械零件的常用材料1）钢是一种含碳量低于2％的铁碳合金。
2）铸铁含碳量高于2％的铁碳合金为铸铁。
3）有色金属有色金属 ，是相对于黑色金属而言 4）非金属钢的分类1）结构钢2）工具钢3）特殊钢结构钢碳素钢普通碳素结构钢(如：Q235) 优质碳素结构钢(如：45钢)合金钢铸铁 铸铁其性脆，不适于锻压和焊接，但其熔点较低，流动性好，可以铸造形状复杂的大小铸件。
常用的铸铁有：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和合金铸铁等。
灰铁应用最多，其牌号由“灰铁”二字汉语拼音字首和材料的抗拉强度的平均值。
如： HT200有色金属 铜合金有一定的强度和硬度，导电性、导热性、减摩耐磨性和耐蚀性良好，是制造电工器件和耐磨蚀零件的重要材料。
铝及铝合金是应用最广的轻金属，纯铝有良好的塑性、耐蚀性、导电性、导热性和焊接性，但强度、硬度较低。
在铝中加人合金元素硅、铜、镁、锰、锌等，可以获得质量轻、强度高的零件。
工程塑料 工程塑料是在工程中用来作结构或传动件材料的塑料，它有较高的强度，质量轻，具有绝缘性、减摩耐磨性、耐蚀性、耐热性等。
（2）机械零件的基本变形及应力拉压A F =σ 剪切A F=τ扭转T T W T =τ弯曲W M =σ(3)常用机构的特点及应用 首先应明确机构的用途：运动形式的转换1、旋转运动 → 直线运动曲柄滑块机构 凸轮机构 齿轮齿条机构螺旋机构2、直线运动 → 旋转运动齿条-齿轮机构 螺旋机构 曲柄滑块机构3、旋转运动 → 旋转运动 速度的变换 减速传动 增速传动 变速传动 间歇传动(4) 通用机械零件的特点及应用联接件 : 螺纹联接 轴毂联接 铆、焊、胶 传动件 : 齿轮传动 带传动 链传动轴系部件 : 轴 滚动与滑动轴承 联轴器、离合器 其它 : 弹簧(2)必要的基本理论（1）机构的组成及机构具有确定运动的条件机构的自由度F=原动件的数目（2）螺旋副的摩擦、效率和自锁条件H L 23P P n F --=1111283=-⨯-⨯=F ()v W d T ϕλ+=tan 22驱动力矩 ()v ϕλλη+=tan tan 上行程 λϕληtan )tan(v -=下行程 βθcos sin ff f v ==v v f arctan =ϕv ϕλ≤（3）铰链四杆的特性及其演化铰链四杆机构中有曲柄的条件：1)最短杆长度十最长杆长度<其他两杆长度之和(杆长条件)。
机械设计第一章(西北工业大学出版社)(第八版)详解
为什么学？---机械工业在国民经济中的重要作用
各种机床
为什么学？---机械工业在国民经济中的重要作用
工业机器人 ：焊接、搬运、装配、喷涂
为什么学？---机械工业在国民经济中的重要作用
为什么学？---机械工业在国民经济中的重要作用
空间机器人 ：星球探测器、飞船
勇气号火星探测器
太空机器人Dextre （灵巧）
学什么？---本课程的主要内容
一、机器的功能组成 辅助系统（润滑、显示、照明等） 原动机部分 传动部分 执行部分
控制系统
机器的组成举例
机械电子工程学院
机器的组成举例
执行系统 动力系统
机械电子工程学院
机器的组成举例
操纵及控制系统
机械电子工程学院
传动系统
机械电子工程学院
学什么？---本课程的主要内容
机械设计
第一章 绪论
电子科技大学 凌丹
2018/10/31
1
1 3
Why----为什么学？ What---学什么？ How---怎么学？
2 3
什么是机械？
“机械”是机构（mechanism）和机器（machine）的总称
机构
是一种人为的实物 构件的组合； 各部分之间具有确 定的相对运动。
机械
机器
2018/10/31 47
运用先修知识
学习方法
抓住设计主线
理论联系实际
解决工程问题
机械电子工程学院
2018/10/31
48
“Enthusiasm is one of the most powerful engines of success. When you do a thing, do it with all your might（力量）. Put your whole soul into it. Stamp it with your own personality. Be active, be energetic, be enthusiastic and faithful and you will accomplish your object. Nothing great was ever achieved without enthusiasm"
机械设计第三章(西北工业大学出版社)(第八版)汇编
机械电子工程学院
[例1] 发动机连杆大头螺钉工作最大拉力Pmax =58.3kN， 最小拉力Pmin =55.8kN ，螺纹小径为 d=11.5mm，试求 a 、m 和 r。
解：
max
Pmax 458300 561MPa 2 A 0.0115
Pmin 455800 min 537 .2MPa 2 A 0.0115
t
非对称循环 －1< r <1 max min m
a
2 max min
2
机械电子工程学院
o
t
2. 变应力的特性参数及类型
脉动循环变应力举例 齿轮的齿面接触应力 滚动轴承内圈、外圈和滚动 体上一点 FNi σH FNi σH
主动 被动 主动 被动
t
o
o
t
有载荷 无载荷
1
机械电子工程学院
t为轴的工作时间
1. 变应力的产生
转轴外表面一点
MR sin t A Iz
y A
RA
压
z
t yA
o
t
拉
机械电子工程学院
1. 变应力的产生
齿廓上一点
齿廓进入啮合到脱离啮合的过程中，表面上任意一 点的接触力是变应力。
t
机械电子工程学院
1. 变应力的产生
载荷做周期性 变化
3. 疲劳破坏的特征
循环应力多次反复作用下产生；
经过一定的载荷循环次数才会发生；
无宏观的、明显的塑性变形迹象；
循环应力远小于材料的静强度极限； 对材料的组成、零件的形状、尺寸、表面状态、 使用条件非常敏感。
机械电子工程学院
不同外部载荷作用下疲劳断面特征
机械设计复习提纲配西北工业大学版濮良贵
1
e
f
2
1
1
由上面公式可知： ① 预紧力F0↑，则Felim↑；
② 包角α1↑，则Felim ↑； ③ 摩擦因数 f↑，则Felim↑；
④ 摩擦线密度 q↑，则Felim↓； ⑤ 速度v↑，则Felim↓。
4. 带传动的张紧方法和张紧装置。
5. 链传动的工作原理、类型、特点和应用范围。
②设计准则：保证受拉螺栓的静力或疲劳拉伸强度； 保证受剪螺栓联接的挤压强度和螺栓的剪切强度。
螺栓强度计算时，螺栓螺纹部分危险截面的面积要
用螺纹小径d1。
③ 受拉螺栓连接的强度计算理论与公式，尤其要记 住：受预紧力和轴向工作载荷的紧螺栓连接的受力变形图、螺栓总拉力的确定及紧螺栓连接强度计算 公式中系数1.3的意义。
15、大链轮的齿数不能取得过大的原因是 D 。 A、齿数越大，链条的磨损就越大 B、齿数越大，链传动的动载荷与冲击就越大 C、齿数越大，链传动的噪声就越大 D、齿数越大，链条磨损后，越容易发生“脱链现象”
第6章
1. 齿轮传动的的主要特点，应用场合；按工作条件和齿 面硬度的分类方法。
2. 齿轮材料的基本要求，软齿面与硬齿面的常用热处理 方法及材料选用原则。
▲ 受力分析时所作假设： a)所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同； b)螺栓组的对称中心与连接接合面的形心重合； c)受载后连接接合面仍保持为平面。
▲螺栓组连接四种典型受力状态（轴向力、横向力、 旋转力矩、倾覆力矩）下的受力分析。
▲螺栓组连接复杂受力状态下的受力分析。
技巧：利用静力分析法将复杂的受力简化成简单的 受力状态，即轴向载荷、横向载荷、旋转力矩、倾 覆力矩。分别计算螺栓组连接在这些简单受力状态 下每个螺栓的工作载荷，然后按同类工作载荷矢量 叠加，便可得到每个螺栓总得工作载荷，最后求出 受力最大的螺栓总拉力。
(完整版)机械设计复习大纲
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：TWrW1,r=1时为静应力，r=T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。
《机械设计》研究生考试大纲
《机械设计》研究生考试大纲西北工业大学2022年《机械设计》研究生考试大纲一、考试内容根据我校教学及本试题涵盖专业多的特点，对机械设计课程的考试范围作以下要求。
其中，必考内容占试卷总分40%，选考内容占试卷总分60%(供不同专业考生选择)。
1. 必考内容(占试卷总分40%)(1) 机械设计课程的根本内容、根本方法的概括与描述。
(2) 机械零件疲劳强度与寿命的根本概念，两种疲劳极限应力线图，影响零件疲劳极限的因素与提高零件疲劳强度的措施。
接触与接触应力的根本概念。
(3) 摩擦、磨损与润滑的根本概念，摩擦、磨损的机理和根本类型，润滑剂主要指标与润滑的根本方法。
(4) 机械设计中常用的连接方法〔包括：螺纹连接、轴毂连接等〕，各自的特点与适用场合，各类常用标准连接件的类型、规格与选用。
(5) 机械设计中常用传动形式〔包括：带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动等〕的特点与适用场合，各种传动装置的失效形式、常用材料、设计准那么，以及相应的受力分析。
(6) 滚动轴承与滑动轴承的根本类型与特点、适用场合，滚动轴承的代号。
(7) 轴的类型、材料以及轴的结构设计。
(8) 联轴器、离合器的根本概念。
(9) 弹簧的类型、特点、功用。
2. 选考内容工业设计专业考生选做“选考内容二〞，其他考生须选做“选考内容一〞。
2.1 选考内容一(机械设计内容，占试卷总分60%，机械设计及理论考生选做) (1) 机械设计的根本内容与过程，机械设计的根本理论与方法，机械零件的失效形式与设计准那么，机械设计中的常用材料与选材原那么。
(2) 机械零件受单向稳定、单向不稳定变应力时的疲劳强度计算。
可靠性设计的根本概念。
(3) 流体动力润滑、流体静力润滑的根本概念与原理。
(4) 螺纹连接的设计与强度计算方法；平键连接的设计与强度验算方法。
(5) 机械设计中常用传动〔包括：带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动等〕的设计内容、设计过程、设计方法，以及相应结构设计。
西北工大机械设计期末总复习
二、受剪螺栓连接的强度计算
失效形式：
剪切强度 螺栓剪断 接触表面压溃
Lmin
d0
F
2
d0 / 4
挤压强度
F p p d 0 Lmin
注意：[τ]-螺栓材料； [σp]-螺栓或孔壁较弱的材料
例3：一横板用两个普通螺栓联在立柱上，已 知P=4000N，L=200mm，b=100mm, f =0.15,
2
F
p
D
气缸螺栓连接图
4、受倾覆力矩M的螺栓组连接
Lmax
M
Li Fi 0
FL
i 1 i
z
i
M
Fmax
zFP A
Fmax Fi Lmax Li MLmax Fmax z 2 Li
i 1
zFP M p max p A W zFP M p min 0 A W
两齿轮这部分相同 应分别验算 弯曲强度
m；
Fp 预紧力
双头螺柱受拉力
3、螺钉连接 用于不经常装拆的场合
预紧力 Fp
F
螺钉受拉力
§3-3 螺纹连接的防松
螺纹升角ψ=1o42’~ 3o2’
v= 6.5o~ 10.5o
防松的根本问题： 防止螺旋副的相对转动
§3-4 螺栓组连接的设计 二、螺栓组连接的受力分析
螺栓组受力分析的目的：
分析螺栓组中各螺栓的受力情况，找出 受力最大的螺栓，以便进行强度计算。 螺栓组受的外载荷情况：
按装置形式分
开式齿轮传动 闭式齿轮传动
齿轮传动的特点：
优点：结构紧凑、工作可靠；使用寿命长； 传动比准确；传动效率高；适用范围广。 缺点：不宜用于轴间距离过大的传动；精度低时传动噪 音较大；高精度齿轮加工成本高。
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问题1：在链传动中，链条的节距越大，其承载能力 问题2：链传动的中心距过大或过小对传动有何影响？
。
螺纹联接的计算
联接类型与结构 受拉螺栓与受剪减螺栓 失效与强度计算
非液体摩擦滑动轴承的设计
轴瓦材料及其结构 失效形式与设计准则 p≤[p] v≤[v] pv≤[pv]
设计方法与步骤
p=
P πdn (M ) v = Pa (m ) /s dB 60000
[σ]
问题：在静应力下，塑性材料的极限应力为 。 限应力为
，脆性材料的极
常用机构的特点及应用
首先应明确机构的用途： 运动形式的转换 1、旋转运动 2、直线运动 3、旋转运动 速度的变换 减速传动 增速传动 变速传动 间歇传动
→ → →
直线运动 旋转运动 旋转运动
问题：设计一传动系统方案，已知电动机的转速为1440 r/min，要求工作机的 转速为140 r/min，试确定传动系统中的传动机构，画出传动简图。
必要的基本理论
机构的组成及机构具有确定运动的条件 螺旋副的摩擦、效率和自锁条件 铰链四杆的特性及其演化 凸轮推杆的常用运动规律 渐开线齿轮的啮合传动及其设计 带传动的工作原理和工作能力分析 链传动的设计 螺纹联接的计算 非液体摩擦滑动轴承的设计 滚动轴承的设计 轴的分类其强度计算
机构的组成及机构具有确定运动的条件
旋转变直线
• 曲柄滑块机构 • 凸轮机构 • 齿轮齿条机构 • 螺旋机构
直线变旋转
• 齿条-齿轮机构 • 螺旋机构 • 曲柄滑块机构
速度的变换
1、减速传动
2、变速传动
通用机械零件的特点及应用
联接件 传动件 轴系部件 其它
联 螺 纹 毂 联 接 接 胶 联 、 动 焊 传 动 动 轴 、 轮 传 传 铆 齿 带 轴 链 轴 承 离 合 器 轴 、 簧 器 弹
机构的自由度F=原动件的数目
F = 3n − 2P − P L H
F = 3×8− 2×11−1=1
螺旋副的摩擦、效率和自锁条件
驱动力矩 T =
上行程 η =
d2 W tan (λ + ϕ v ) 2
下行程 η = tan(λ − ϕ v ) tan λ
tan λ tan (λ + ϕ v )
fv =
机械设计基础复习纲要
必备的基础知识 必要的基本理论 必有的基本技能
必备的基础知识
机械零件的常用材料 机械零件的基本变形及应力 常用机构的特点及应用 通用机械零件的特点及应用
常用材料
1）钢是一种含碳量低于2％的铁碳合金。 2）铸铁含碳量高于2％的铁碳合金为铸铁。 3）有色金属有色金属 ，是相对于黑色金属而言 有色金属 4）非金属
有色金属 铜合金有一定的强度和硬度，导电性、导热性、减摩耐磨性和
耐蚀性良好，是制造电工器件和耐磨蚀零件的重要材料。 铝及铝合金是应用最广的轻金属，纯铝有良好的塑性、耐蚀性、导电 性、导热性和焊接性，但强度、硬度较低。在铝中加人合金元素硅、铜、镁、 锰、锌等，可以获得质量轻、强度高的零件。
工程塑料 工程塑料是在工程中用来作结构或传动件材料的塑料，它有较
轴。
问题：既受弯矩又受扭矩的轴称为
轴，而自行车前轮的轴是
必需掌握的基本技能
机构自由度的计算 凸轮机构的图解法设计 轮系传动比的计算 轮齿受力分析 带传动的受力分析 螺纹联接的强度计算 平键的强度校核 非液体滑动轴承计算 滚动轴承寿命计算
复合轮系的传动比计算
如图所示的 行星轮系中， z1= z2’=30 、 z2= 40、 z3= 45 ，求传动比i1H =?
3
4
20 3
受横向载荷的紧螺栓联接
F F0p 结合面的摩擦力传递外力F
F F
FP fzi ≥ K s F
螺栓的计算应力
σ ca =
F F0p
1.3FP
π
≤ [σ ]
4
d12
铰制孔用螺栓
靠螺栓杆的剪切和螺栓杆与被联接件的挤压来传递外载荷。 螺栓杆可能因受到剪切和挤压而破坏。
τ=
F
δ
π
4
F d s2
≤ [τ ]
ds
F
σ bs
F = ≤ [σ ]bs d sδ
受轴向载荷的紧螺栓联接
压力容器盖螺栓联接是受轴向载荷紧螺栓联接的典型实例 。
F
D D
p
总拉力为
FQ = Fp' + F FQ ≠ Fp + F
螺栓的计算应力
σ ca =
1.3FQ
π
≤ [σ ]
4
d12
平键的强度校核
F 4T σbs = ≈ ≤ [σ]bs kl hld
3
KTYFS 1 设计式： m≥1.26 2 ψdZ1 [σF]
参数的选择 齿数 z1的选择 齿宽系数ϕd的选择
带传动的工作原理和工作能力分析
带传动中的力分析
F0 1 F0
F0 2
1 F f
F2 n1 F1
F2 n2 2
工作状态
尚未工作状态
F0
F1
F1 + F2 = 2F0
e fα − 1 Fec = 2 F0 fα e +1
b l = L − （单圆头平键） 2
l = L −b l =L
（圆头平键） （平头平键）
滚动轴承的寿命计算
Fa1 = max{FS1 , FA + FS2 }
Fa 2 = max{FS2 , FS1 − FA } P = f P ( XFr + YFa )
C L10 = P
6
ε
正确啮合条件
对于直齿圆柱齿轮
m1 = m2 = m
α1 = α 2 = α = 20 o
对于斜齿圆柱齿轮
m1 = m2 = m
α1 = α 2 = α = 20o β1 = − β 2
m1 = m2 = m
对于蜗轮蜗杆
α1 = α 2 = α = 20o γ1 = β2
轮齿的受力分析
n2
Fr 2
问题：滑动轴承中的摩擦可分为边界摩擦、
、
等。
滚动轴承
轴承的结构、类型与代号 寿命计算 组合设计
基本额定寿命：具有90％可靠度时轴承的寿命，用L10表示。 基本额定寿命 基本额定动载荷：使轴承的基本额定寿命恰好为106转时，轴承所 基本额定动载荷 能承受的载荷值，用字母C表示。 基本额定寿命计算式
ε
凸轮推杆的常用运动规律
等速运动
等加速等减速
简谐运动
摆线运动
改进型等速
改进型梯形加速度 。
问题：在常用推杆运动规律中，存在刚性冲击的有：
凸轮廓线设计方法的基本原理
反转法
问题：分析并在图中作出该凸轮机构的理论廓线、基圆 和A点的压力角。
渐开线齿轮的啮合传动及其设计
渐开线的形成与特性
直齿圆柱齿轮的尺寸计算
F0 ↑→ Fec ↑
Fe = F f = F1 − F2
f ↑→ Fec ↑
α ↑→ Fec ↑
带的应力分析
紧边拉应力σ1 、松边拉应力σ2 、带的弯曲应力σb 、离心拉应力σc
σmax =σ1 +σc +σb1
带的弹性滑动
带中应力的变化→带的弹性变形变化→带在带轮上弹性滑动
v2 − v1 ε= × 100% v1
高的强度，质量轻，具有绝缘性、减摩耐磨性、耐蚀性、耐热性等。 问题：在材料A3、45、40Cr、ZG45、HT200中，为( 质碳素钢 )铸铁，为( )优
机械零件的基本变形及应力
拉压
机械零件 变形的基 本形式
剪切 扭转 弯曲
F σ= A F τ= A T τT = W T M σ= W
强度条件式： ≤ σ
钢的分类
碳素钢 • 结构钢 • 工具钢 • 特殊钢 合金钢
普通碳素结构钢(如：Q235) 优质碳素结构钢(如：45钢)
铸铁 铸铁其性脆，不适于锻压和焊接，但其熔点较低，流动性好，可以
铸造形状复杂的大小铸件。常用的铸铁有：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁 和合金铸铁等。灰铁应用最多，其牌号由“灰铁”二字汉语拼音字首和材 料的抗拉强度的平均值。如： HT200
106 (r )
ε
球轴承ε = 3 滚子轴承ε = 10
3
10 C Lh = (h ) 60n P
C L = 10 P
10
6
(106 r)
C 或 Lh = (h) 60n P
ε
一、轴的分类与强度计算
根据轴所承受的载荷不同，轴可分为心轴、转轴、传动轴三类。
心轴的强度计算方法 传动轴的强度计算方法
σ ca =
M ≤ [σ ] W
W = 0.1d 3
分度圆直径——d， d＝mz， 齿顶高——ha＝h*a m= m 齿根高——hf＝(h*a +c* ) m = 1.25m 齿全高——h=ha +hf＝(2h*a +c* ) m =2.25m 齿顶圆直径da＝d+2ha＝zm +2h*am 齿根圆直径df＝d－2hf＝zm－ (h*a +c* ) m 齿距p＝πd/z＝πzm/z= πm 基圆直径db＝dcosα＝mzcosα 直齿圆柱齿轮的基本参数： 模数m、齿数z、压力角α(20°)、齿顶高系数h*a (1)、顶隙系数c* (0.25)
f f = sin θ cos β
ϕ v = arctan f v
λ ≤ ϕv
铰链四杆的特性及其演化
铰链四杆机构中有曲柄的条件： 1)最短杆长度十最长杆长度<其他两杆长度之和(杆长条件)。 2)最短杆为连架杆或机架(机架条件)。 急回运动、行程速比系数和死点