机械设计3
机械设计三个准则
机械设计三个准则
在机械设计中，有三个重要的准则可以指导设计师进行有效的设计。
这些准则是功能性、可靠性和效率。
以下是对这三个准则的详细解释：
1. 功能性：功能性是机械设计的首要准则。
设计的机械设备必须能够满足预期的功能要求。
这包括确定机械的用途、工作条件和所需的性能特点。
设计师需要考虑机械的运动方式、载荷能力、精度要求等因素，以确保设计的机械能够有效地执行预期的任务。
2. 可靠性：可靠性是指机械在预期的使用寿命内能够稳定可靠地运行。
设计师需要考虑机械的材料选择、结构强度、疲劳寿命、耐磨性等因素，以确保机械在工作过程中不会出现故障或失效。
可靠性是保证机械设备安全和持久运行的关键。
3. 效率：效率是指机械在执行任务时能够以最小的能量消耗和时间成本完成工作。
设计师需要优化机械的传动系统、动力源选择、控制系统等方面，以提高机械的效率。
高效的机械设计可以降低生产成本、提高生产率，并减少对环境的影响。
这三个准则在机械设计中是相互关联和相互影响的。
设计师需要在设计过程中综合考虑这些准则，以平衡功能、可靠性和效率之间的关系。
通过合理应用这些准则，设计师可以设计出满足用户需求、安全可靠且高效运行的机械设备。
机械设计基础第3章凸轮机构
2）运动线图（推程）：表3-1
s
h
3）运动特点：产生刚性冲击
ψ
∵ 从动件在运动开始和终止的瞬
Φ
t
时，因速度有突变，则加速度 v
a在理论上出现瞬时的无穷大，
hω/Φ
ψ
导致从动件突然产生非常大的 a
t
惯性力，因而使凸轮机构受到
ψ
极大的冲击，这种冲击称为刚
t
性冲击。
4）适用场合：低速运动或不宜单独使用。
ψ
点作各自的垂线与水平线，交点
v
Φ
即为s曲线上的点，光滑连接这
些点，得到s图。
ψ a
3）运动特点：产生柔性冲击
∵在首、末两点从动件的加速度
ψ
有突变，因此也有柔性冲击。
4）适用场合：中、低速运动。
4、正弦加速度（摆线）运动规律 从动件在运动过程中加速度呈正弦曲线规律变化。
1）运动方程：表3-1 s=h[ψ/Φ-sin(2πψ/Φ)/2π]
一、压力角α与作用力的关系
（前面已讲过）压力角α（或传动角γ）的大小反映 了机构传动性能的好坏。α↓( 或γ↑)，机构的传动性能越好。
压力角α：作用在从动件上的驱动力 方向（即沿接触点处的法线方向）与该力 作用点的绝对速度方向之间所夹的锐角。 注意：对于滚子从动件，压力角要作在
理论廓线上。
F可分解为：F′= Fcosα——有效分力
4 2 3
1
图3-4
如图所示的靠模车削机 构，工件1转动时，并和靠模 板3一起向右移动，由于靠模 板的曲线轮廓推动，刀架2带 着车刀按一定的运动规律作 横向运动，从而车削出具有 曲线表面的手柄。
如图所示的绕线机构，当 具有凹槽的圆柱凸轮转动时， 迫使从动件作往复移动，从而 均匀地将线绕在轴上。
机械设计基础(三)
打滑是可以避免的。
W-7-1-01-2-5、简述齿廓啮合基本定律。
不论齿廓在任何位置接触，过接触点所做的公法线一定通过连心线上一定点，才能保证
传动比恒定不变。
W-8-6-01-2-5、为什么闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算？
A.法面模数、分度圆上的法面压力角
B.端面模数、分度圆上的端面压力角
C.端面模数、分度圆上的端面压力角、分度圆上的螺旋角
D.法面模数、分度圆上的法面压力角、分度圆上的螺旋角
A-8-2-16-3-2、普通圆柱蜗杆和蜗轮传动的正确啮合条件是(B)
A.mt1=ma2， αt1=αa2，λ=β
B.ma1=mt2， αa1=αt2，λ=β
C.mt1=ma2， αt1=αa2，λ= -β
D.ma1=ma2， αa1=αt2，λ= -β
（注：下标 t 表示端面，a 表示轴向，1 表示蜗杆、2 表示蜗轮）
A-8-2-17-3-2、蜗杆传动的传动比 i 等于（D）
A.
d2 d1
B.
n2 n1
C.
d1 d2
D.
n1 n2
A-10-1-18-3-2、普通平键的长度应（B） A .稍长于轮毂的长度 B .略短于轮毂的长度 C.是轮毂长度的三倍 D.是轮毂长度的二倍 A-10-1-19-3-2、键的截面尺寸 b×h 主要是根据( D )来选择。
A.过大的塑性变形 B.过度磨损 C.疲劳点蚀 D.胶合
A-13-1-22-3-2、联轴器和离合器均具有的主要作用是（B）
A.补偿两轴的综合位移 B.联接两轴，使其旋转并传递转矩
C.防止机器过载
D.缓和冲击和振动
A-13-1-23-3-2、下列联轴器中，能补偿两轴的相对位移并可缓冲、吸振的是(D )
机械设计3-3
1200
σB/ M a P
附图3-4 钢材的表面质量系数 βσ 附图
返回
附表3-8 零件与轴过盈配合处的 ε 值 附表 σ
直径 /mm 配合 400 H7/r6 30 H7/k6 H7/h6 H7/r6 50 H7/k6 H7/h6 H7/r6 >100 H7/k6 H7/h6 2.25 1.69 1.46 2.75 2.06 1.80 2.95 2.22 1.92 500 2.50 1.88 1.63 3.05 2.28 1.98 3.28 2.46 2.13 600 2.75 2.06 1.79 3.36 2.52 2.18 3.60 2.70 2.34 σB/MPa 700 3.00 2.25 1.95 3.66 2.76 2.38 3.94 2.96 2.56 800 3.25 2.44 2.11 3.96 2.97 2.57 4.25 3.20 2.76 900 3.50 2.63 2.28 4.28 3.20 2.78 4.60 3.46 3.00 1000 3.75 2.82 2.44 4.60 3.45 3.00 4.90 3.98 3.18 1200 4.25 3.19 2.76 5.20 3.90 3.40 5.60 4.20 3.46
表示零件的尺寸系数。 通常用 εσ 、ετ 表示零件的尺寸系数。 附图3-3 附图 附图3-2 附图 尺寸系数愈小表示疲劳强度降低愈大。 尺寸系数愈小表示疲劳强度降低愈大。 螺纹联接件的尺寸系数（因截面为圆形，故只有尺寸影响） 螺纹联接件的尺寸系数（因截面为圆形，故只有尺寸影响） 见下表： 见下表：
三、表面状态的影响
1、表面质量 、 零件表面质量（主要指表面粗糙度，表面粗糙度参数值越小 零件表面质量（主要指表面粗糙度， 疲劳强度越高）对疲劳强度的影响， 疲劳强度越高）对疲劳强度的影响，通常用 βσ 、βτ 表示表面状 态的影响程度。 态的影响程度。 附图3-4 附图 2、表面处理 、 表示。 表面处理对疲劳强度影响用强化系数 βq表示。 附表3-9 附表 附表3-10 附表 附表3-11 附表 音乐欣赏 Flash欣赏 幽默笑话 欣赏 课间休息 写字板 补充材料 上一页 下一页 退出
《机械设计》第三节-摩擦-磨损-润滑
t
度不会继续改变，所占时
间比率较小
O
时间t
2、稳定磨损阶段
经磨合的摩擦表面加工硬化，形成了稳定的表面粗糙度，摩擦
条件保持相对稳定，磨损较缓,该段时间长短反映零件的寿命
3、急剧磨损阶段 经稳定磨损后，零件表面破坏，运动副间隙增大→动载振动
→润滑状态改变→温升↑→磨损速度急剧上升→直至零件失效
二、磨损的类型
弹性变形
流体摩擦（润滑）
塑性变形
边界膜
边界摩擦（润滑）—最低要求
边界膜 液体
液
混合摩擦（润滑）
边界膜
液体
一、干摩擦
摩擦理论： 库仑公式 Ff f () Fn
新理论：分子—机械理论、能量理论、粘着理论
简单粘着理论：
Ff
Ar B
Fn
sy
B
a
n
Ar Ari i 1
f () Ff B Fn sy
（3）条件粘度（相对粘度）—恩氏粘度
3、影响润滑油粘度的主要因素
（1）温度 润滑油的粘度随着温度的升高而降低
粘度指数VI ，35，85，110
（2）压力
p 0 ep
P>10MP时，随P↑→ηP↑
4、配油计算
K v vB vA vB
配油比
1、根据摩擦面间存在润滑剂的状况，滑动摩擦分
为哪几种？ 2、获得流体动力润滑的基本条件是什么？
3、典型的磨损分哪三个阶段？磨损按机理分哪几 种类型？
4、什么是流体的粘性定律？
5、粘度的常用单位有哪些？影响粘度的主要因素是 什么？如何影响？
6、评价润滑脂和润滑油性能的指标各有哪几个？
润滑油压分布
v1
v2
机械设计作业3答案
3—29 某轴只受稳定交变应力的作用，工作应力 σ max=240MPa，σ min=-40MPa。材料的机械性能 σ -1=450MPa，σ s=800MPa，σ 0=700Mpa，轴上危险截面处的 kσ =1.3，ε σ =0.78，β σ =1，β q=1。 ⑴ 绘制材料的简化极限应力图； ⑵ 用作图法求极限应力σ r 及安全系数（按 r=C 加载和无限寿命考虑） ； ⑶ 取[S]=1.3，试用计算法验证作图法求 S 值，并校验此轴是否安全。 解： （1） A 点（ 0，σ -1） ， B 点（σ 0/2，σ 0/2） ，S 点（σs.0） （2） k (
第三章
一、选择题
机械零件的强度
C 。
3—1 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 A 增加 B 不变 C 降低 D 规律不定
3—2 在图中所示的极限应力图中，工作应力有 C1、C2 所示的两点，若加载规律为 r=常数。在进 行安全系数校核时， 对应 C1 点的极限应力点应取为 A ， 对应 C2 点的极限应力点应取为 B 。 A B1 B B2 C D1 D D2 σ a D1 B1 3—3 同上题，若加载规律为σ m=常数，则对应 C1 点 D2 C1 的极限应力点应取为 C ，对应 C2 点的极限应力点 C2 B2 应取为 D 。 O σS σm A B1 B B2 C D1 D D2 题 3 —2 图 0 3—4 在图中所示的极限应力图中，工作应力点为 C，OC 线与横坐标轴的交角θ =60 ，则该零件 σa 所受的应力为 D 。 A C D 对称循环变应力 B 脉动循环变应力 σ max、σ min 符号（正负）相同的不对称循环变应力 σ max、σ min 符号（正负）不同的不对称循环变应力 o θ C σm 题 3 —4 图
机械设计课件03第三章
计算安全系数及疲劳强度条件为：
a. AOJ区域内：smin为负值； b. GIC区域内：按静强度计算；
Sca
ss s lim s s S s s max s a s m
c. OJGI区域内：疲劳极限
s max 2s 1 ( Ks s )s min Sca S s max ( Ks s )(2s a s min )
r
s min s max
-1＜r＜1(r≠0)
非对称循环应力
r = -1 对称循环应力
r =0 脉动循环应力
r =1 静应力
§3-1 材料的疲劳特性
二、 s －N疲劳曲线(r一定)
AB段：静应力强度 ，N≤ 103 BC段：低周疲劳（应变疲劳）， 103 ≤ N≤ 104 ，N ， σmax CD段:有限寿命疲劳，N> 104
ks 1 1
各系数查取见附表
§3-2 机械零件的疲劳强度计算
二、单向稳定变应力时的疲劳强度计算 强度计算式： S s lim s max S ca
计算步骤：
机械零件的疲劳强度计算2
s
s max
求得危险截面的 smax及s
min
据此计算出sm及sa
标出M(sm ,sa )（或N） 根据应力变化规律找到对应的 极限应力值 由强度计算式求出sca
式中ρ1和ρ2 分别为两零件初始接触线处的曲率半径, 其中 正号用于外接触，负号用于内接触。 注意：接触变应力是一个脉动循环变应力
思考题：3-9 3-13 作 业： 3-18 3-20 3-21
四、双向稳定变应力时的疲劳强度计算
当零件上同时作用有同相位的稳定对称循环变应力sa 和ta时， 由实验得出的极限应力关系式为：
机械设计教程第三版答案
机械设计教程第三版答案1一2设计机器时应满足哪些基本要求?答:1、功能要求满足机器预定的工作要求,如机器工作部分的运动形式、速度、运动精度和平稳性、需要传递的功率,以及某些使用上的特殊要求(如高温、防潮等)。
2.安全可靠性要求(1)使整个技术系统和需件在规定的外载荷和规定的工作时间内，能正常工作而不发生断裂、过度变形、过度磨损、不丧失稳定性。
(2)能实现对操作人员的防护,保证人身安全和身体健康。
(3)对于技术系统的周围环境和人不致造成危害和污染,同时要保证机器对环境的适应性。
3.经济性在产品整个设计周期中,必须把产品设计、销售及制造三方面作为一个系统工程来考虑，用价值工程理论指导产品设计,正确使用材料，采用合理的结构尺寸和工艺,以降低产品的成本。
设计机械系统和需部件时，应尽可能标准化、通用化、系列化,以提高设计质量、降低制造成本。
4、其他要求机械系统外形美观,便于操作和维修。
此外还必须考虑有些机械由于工作环境和要求不同,而对设计提出某些特殊要求,如食品卫生条件、耐腐蚀、高精度要求等。
1一4机械需件的计算准则与失效形式有什么关系?常用的设计准则有哪些?它们各针对什么失效形式?答:在设计中,应保证所设计的机械需件在正常工作中不发生任何失效。
为此对于每种失效形式都制定了防止这种失效应满足的条件，这样的条件就是所谓的工作能力计算准则。
它是设计机械零件的理论依据。
常用的设计准则有:1、强度准则:确保需件不发生断裂破坏或过大的塑性变形,是最基本的设计准则。
2.刚度准则:确保雾件不发生过大的弹性变形。
3.寿命准则:通常与需件的疲劳、磨损、腐蚀相关。
4、振动稳定性准则:高速运转机械的设计应注重此项准则。
5、可靠性准则:当计及随机因素影响时，仍应确保上述各项准则。
机械设计讲义第3章
三.表面状态的影响：
1) 零件表面质量对疲劳强度的影响用表面状态系数βσ 和βτ表示；
2) 表面状况越差Ra ，β ，σrN ；
3) 对钢： 0.60.4；
4）铸铁对加工后表面状态不敏感，取； 1
a. 钢的强度极限 ，表面越粗糙，则β ； b. 用高强度合金钢制造的零件，为增加疲劳强度，表
2）有限寿命区： 非水平段（N＜N0）的疲劳极限称为条件疲劳极
限，用 rN 表示 。当材料受到的工作应力超过 时，在疲劳破坏
之前，只能经受有限次的应力循环。－－寿命是有限的。
与曲线的两个区相对应，疲劳设计分为：
1）无限寿命设计： N ≥ N0 时的设计。取 ＝ lim 。
2）有限寿命设计： N ＜ N0 时的设计。取
面应有较高的质量。 5）采用淬火、渗碳、渗氮等热处理工艺，抛光、喷
丸、滚压等冷作工艺可提高疲劳强度，改善后的表 面状况系数可能大于1，计算时仍取1。
6) 冷拉加工会降低疲劳强度；
7) 腐蚀也会降低疲劳强度。
四.综合影响系数：
1) 实验证明：应力集中、零件尺寸和表面状态都只 对应力幅有影响，对平均应力没有明显影响；
§4 许用疲劳极限应力图
一.稳定变应力和非稳定变应力：
稳定变 应力：
σm 、σa和周期不随t变化的应力。
变
应
规律性非稳 载荷和工作转速作周期
力
定变应力： 性规律变化的应力。 非稳定变
应力：
随机性非稳 载荷和工作转速作随机
定变应力： 变化的应力。
σm 、σa和周期中任何一个随t变化的应力。（常由载荷或工作 转速变化引起）
N0 -----循环基数。 以 N0 为界，曲线分为两个区： 1）无限寿命区：当 N ≥ N0 时，曲线为水平直线，对应的疲劳极
机械设计第3章_机械零件的强度
（2）若该转轴工作时单向旋转，且经常开车与停车，试确定其计算安全系数Sca；
（3）若该转轴的工作状况与（2）相同，设计安全系数S=2，当承受的弯矩M=400N·m时，还允许承受多大的扭矩T？
分析：这是一个双向稳定变应力时的疲劳强度计算问题。解题时应注意①根据已知条件确定应力的循环特性，由于转轴频繁地正反转，因此弯曲应力和扭转剪切应力都可看成是对称循环变应力，r=-1；②当转轴单向旋转，且经常开车与停车时，其弯曲应力仍应为对称循环变应力，r=-1；而扭转剪切应力应为脉动循环变应力，r=0；③（3）是一个已知设计安全系数，反求载荷的问题。
因N3=108>N0=107，故应取N3=107。
KN3===1
例3.4一转轴的材料为40Cr，调质处理，其机械性能为ψσ=0.2，σ-1=355MPa，τ-1=205MPa，ψτ=0.1。，疲劳强度综合影响系数Kσ=2.5，Kτ=1.5。
例3.1某材料的对称循环疲劳极限 ，屈服极限 ，取循环基数N0=107，寿命指数m=9，试求循环次数N分别为105，5×106，108次时相应的寿命系数KN和疲劳极限σ-1N。
解：由题意知
KN1===1.67
由于σ-1N1=459MPa>355MPa=σs,所以取σ-1N1=σs=355MPa。
KN2===1.08
解：（1）弯曲应力
扭转剪切应力
弯曲应力的平均应力
弯曲应力的应力幅
机械设计 第三章
F∑
F F z
式中：z为螺栓数目。
FF∑ ∑ F∑
F∑
F∑
F∑
F∑
a)
b)
a)
b)
27
§3-4 螺栓组联接的结构设计及受力分析
二、受力分析
3.受扭转力矩的螺栓组联接
（1）采用普通螺栓联接 ：保证被联接件不相对滑动（转动），则
Q
i 1
z
P
f ri K f T
保证不滑动，单个螺栓所需预紧力
二、受力分析
距回转中心最远螺栓受力最大( Fs max ? )
根据底板力矩平衡条件得： Fs1r1+Fs2r2+·+Fszrz=T · ·
F F 变形协调条件： Si S max ri rmax
力矩平衡条件：
铰制孔螺拴传递扭矩
FS max ri FSi rmax
FS max Trmax
15
§3-3 螺纹联接的预紧与防松
一、预紧—工作前拧紧
预紧力：大多数螺纹联接在装配时都需要拧紧，使之在承 受工作载荷之前，预先受到力的作用，这个预加作用力称 为预紧力。 1、目的：增加螺纹联接刚度、紧密性和防松能力 2、要求：装配时控制预紧力在规定范围内 预 紧 0.8 s 对于一般联接用的钢制螺栓可推荐： 碳素钢螺栓 合金钢螺栓 3、拧紧力矩的确定： 拧紧力矩等于螺旋副间的摩檫阻力矩和螺母环形端面和 被联接件（或垫圈）支承面间的摩檫阻力矩之和，即
5
§3-1螺纹联接
一、螺纹联接的基础知识
3、普通螺纹的主要参数 大径d－公称直径（查标准） 小径d1－计算直径（强度计算） 中径d2－几何直径（几何计算） 螺距P－相邻螺牙对应点间轴向距离 导程S－同一螺线相邻螺牙对应点间 轴向距离 S=nP（n--线数） 升角ψ －螺旋线的切线与垂直于螺纹
机械设计-第三章 机械零件的强度
接触失效形式——疲劳点蚀
引起振动、噪声 使温度升高、磨损加快
ρ1
F F
O1
对于线接触的情况，其最大接触应力可用赫兹 应力公式计算： b
1 1 F 1 2 sH 2 1 12 1 2 b E1 E2
ρ22 ρ
sH
2a O22
F
§3.2 机械零件的疲劳强度计算
三、单向稳定变应力时的疲劳强度计算
机械零件疲劳强度计算的步骤： 根据零件危险截面上的σmax 及 σmin，确定平 均应力σm与应力幅σa； 在极限应力线图中标出相应工作应力点M或N （ σm, σa ）； 找出该点对应的位于曲线AGC上的极限应力 点M’或N’(σ’m,σ’a ) ； 计算安全系数及疲劳强度条件为： ca S
s－N疲劳曲线
低周疲劳（BC段）：N↑→ σmax↓。C点对应的循环次数约为104。 有限寿命疲劳阶段（CD段）：实践证明大多数机械零件的疲劳发生在CD段，可用 下式描述： m σrN—有限寿命疲劳极限； s rN N C C N N D ) C—试验常数；m —材料常数。 (N 无限寿命阶段（D点以后的水平线）： D点代表材料的无限寿命疲劳极限，用符号 σr∞表示，只要σmax<σr∞ ，无论N为多大,材料都不会破坏。可用下式描述：
σa
A’ M D’ G’ N O σm
σa
σs
C
σm
s max s m s a [S ] s max s m s a
M’或N’的位置与循环应力的变化规律有关。 可能发生的应力 变化规律： 1. 应力比为常数：r=C 2. 平均应力为常数σm=C 3. 最小应力为常数σmin=C
P O
机械设计3-轴毂连接
（2） 条件性强度计算
静连接： P = 4T/dhl ≤[ p ] （挤压强度计算）
动连接：P = 4T/dhl ≤[ P ] （耐磨性计算）
式中：T—— 连接传递的转矩，N.mm l —— 键的工作长度， mm
[ p ]、 [ P ] —— 参见表6-2 A型键 l = L- b， B型键 l = L ， C型键 l = L- b/2 思考：若键不能满足强度条件，如何解决？
4T dhl
4 700000 60 11 (80 18)
68.4MPa
由表6-2查得，[ P]= 75MPa 显然， P< [ P]，故此键适用。
结果： A型键 18x80 GB/T 1096-79
§3-2 花键(spline)连接
一、花键连接的组成 花键轴+花键毂
左离合器
二、花键连接的类型
矩形花键
渐开线花键
三角形花键
制造容易最 常用
用于高强度 连接
三、花键连接的特点
用于薄壁零件 连接
键齿侧面是工作面。可用于静连接，也可用于动连接。承载能 力高，对中性和导向性好，对轴的削弱小。但结构复杂，成本较 高。一般用于定心精度要求高、载荷较大的场合。
§3-3 销(pin)连接
2. 半圆键：用于静连接，但对轴的削弱较大。常用于锥形轴端 与轮毂的连接。
用于静连接，楔键的上、下面为工作面，工作时， 3. 楔键： 键的上下面分别与轮毂和轴的键槽底面相互压紧。
结构简单，装拆方便，能承受单向的轴向力。但对中性很差。 用于低速、轻载和对中性要求不高的场合。
4. 切向键：由两个具有1:100斜度的楔键组成，只用于静连接。 一个切向键只能传递一个方向的转矩，传递双向转矩
机械设计题库(含答案)---3
机械设计---3一、填空题（每空1分共24分)1。
螺纹的公称直径是指螺纹的 大 径,螺纹的升角是指螺纹 中 径处的升角。
螺旋的自锁条件为 v γϕ≤ 。
2、三角形螺纹的牙型角α＝ 60度 ,适用于 联接 ,而梯形螺纹的牙型角α＝30度 ，适用于传动 .3、螺纹联接防松，按其防松原理可分为 摩擦 防松、 机械 防松和 永久 防松。
4、选择普通平键时，键的截面尺寸(b ×h ）是根据 轴径d 查标准来确定的,普通平键的工作面是 侧面 。
5、带传动的传动比不宜过大,若传动比过大将使 包角变大 ，从而使带的有效拉力值减小。
6、链传动瞬时传动比是 变量 ，其平均传动比是常数 .7、在变速齿轮传动中，若大、小齿轮材料相同,但硬度不同,则两齿轮工作中产生的齿面接触应力 相同 ，材料的许用接触应力 不同 ，工作中产生的齿根弯曲应力 不同 ，材料的许用弯曲应力 不同 。
8、直齿圆柱齿轮作接触强度计算时取 节点 处的接触应力为计算依据，其载荷由一对轮齿承担。
9、对非液体摩擦滑动轴承,为防止轴承过度磨损，应校核p ，为防止轴承温升过高产生胶合,应校核 pv 。
10、挠性联抽器按是否具行弹性元件分为无弹性元件挠性联轴器和有弹性元件挠性联轴器两大类。
二、单项选择题（每选项1分,共10分）1。
采用螺纹联接时,若被联接件之—厚度较大,且材料较软，强度较低，需要经常装拆，则一般宜采用 B 。
A螺栓联接； B双头螺柱联接； C螺钉联接。
2.螺纹副在摩擦系数一定时,螺纹的牙型角越大,则D 。
A。
当量摩擦系数越小，自锁性能越好；B．当量摩擦系数越小，自锁性能越差；C。
当量摩擦系数越大，自锁性能越差；D。
当量摩擦系数越大，自锁性能越好；3、当键联接强度不足时可采用双键。
使用两个平键时要求键 D 布置。
(1分）A 在同—直线上； B相隔900; C．相隔1200； D 相隔18004、普通平键联接强度校核的内容主要是 A 。
机械设计课程设计第3版
机械设计课程设计 第3版一、课程目标知识目标：1. 掌握机械设计的基本原理和概念，理解机械结构设计的基本流程；2. 学习并运用机械设计的相关知识，如力学、材料力学、机械制图等，完成简单的机械结构设计；3. 了解我国机械设计领域的现状和发展趋势，提高学生的专业素养。
技能目标：1. 能够运用CAD软件进行机械零件的绘制和修改；2. 学会使用常用机械设计手册，进行机械设计计算和参数选择；3. 培养学生动手实践能力，完成课程设计任务，具备一定的团队协作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械设计的兴趣，激发学生创新意识和探索精神；2. 强化学生的工程意识，培养学生的责任感和使命感；3. 增强学生的环保意识，引导学生关注绿色设计和可持续发展。
课程性质分析：本课程为机械设计课程设计，以实践为主，理论联系实际，旨在培养学生的动手能力和解决实际问题的能力。
学生特点分析：学生为高年级本科生，具备一定的机械基础知识和实践能力，但可能对机械设计的系统性和创新性认识不足。
教学要求：1. 结合课本知识，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力；2. 强化设计思维和创新能力的培养，提高学生解决问题的能力；3. 关注学生的个性发展，激发学生的学习兴趣，培养具备综合素质的机械设计人才。
二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括以下几部分：1. 机械设计基本原理：回顾课本中关于机械设计的基本概念、设计原则和设计流程等内容，使学生掌握机械设计的基本理论。
2. 机械零件设计：以课本中相关章节为基础，讲解常用机械零件的设计方法，如轴、齿轮、轴承、联轴器等，使学生能够运用理论知识进行零件设计。
3. 机械制图与CAD软件应用：结合课本内容，教授机械制图的基本知识，并通过实践操作，使学生掌握CAD软件在机械设计中的应用。
4. 机械设计计算与参数选择：根据课本相关章节，介绍机械设计计算的方法和步骤，培养学生运用手册和工具书进行参数选择的能力。
机械设计试题3
31．斜齿圆柱齿轮的标准模数和标准压力角在上。
a.端面b.轴面c.主平面d.法面
32．渐开线直齿锥齿轮的当量齿数zv其实际齿数z。
a.小于b.小于且等于c.等于d.大于
五、改错题
1．渐开线上各点的曲率半径都相等。
2．渐开线的形状取决于分度圆直径的大小。
3．在基圆的内部也能产生渐开线。
11齿轮机构
一、复习思考题
1．要使一对齿轮的瞬时传动比保持不变，其齿廓应符合什么条件？
2．渐开线是怎样形成的？它有哪些重要性质？试根据渐开线性质来解释以下结论：
（1）渐开线齿轮传动的啮合线是一条直线；
（2）渐开线齿廓传动时，其瞬时传动比保持不变；
（3）渐开线齿条的齿廓是直线；
（4）齿条刀具超过N1点的直线刀刃不能范成渐开线齿廓；
30．用同一把刀具加工m、Z、α均相同的标准齿轮和变位齿轮，它们的分度圆、基圆和齿距均。
31．一对渐开线标准直齿圆柱齿轮按标准中心距安装时，两轮的节圆分别与其圆重合。
32．一对渐开线圆柱轮传动，其圆总是相切并作纯滚动，而两轮的中心距不一定等于两轮的圆半径之和。
33．斜齿圆柱齿轮的齿顶高和齿根高，无论从法面看或端面看都是的。
11．斜齿轮的压力角有法面压力角和端面压力角两种，规定以为标准值。
a.法面压力角b.端面压力角
12．标准斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是。
a. mn1=mn2=m,αn1=αn2=αβ1= -β2
b. m1=m2α1=α2 an1= an2
13．齿轮工作的平稳性精度，就是规定齿轮在一转中，其瞬时的变化限制在一定范围内。
16．基圆，渐开线的特点完全相同。基圆越小，渐开线越，基圆越大，渐开线越趋。基圆内产生渐开线。
机械设计3-3
0.25 1.72 1.69 1.67 1.65 1.62 1.55 1.46 1.40 1.34 1.24
0.30 1.61 1.59 1.58 1.55 1.53 1.47 1.40 1.36 1.31 1.22
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简图
附表3-1 轴上环槽处的理论应力集中系数
应 公称应 力 力公式
（拉伸、弯曲）或 （ 扭转剪切）
32
dD2 6
公称扭转应力 T
T
D3
16
dD2 6
d/D 0.0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 d/D 0.0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
3.0 2.46 2.25 2.13 2.03 1.96 1.89
2.0 1.78 1.66 1.57 1.50 1.46 1.42
H7/h6 1.92 2.13 2.34 2.56 2.76 3.00 3.18 3.46
注：⑴滚动轴承与轴配合处的
k
值与表内所列H7/r6配合的
k
值相同；
⑵表中无相应的数值时，可按插入法计算。
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附表3－9 表面高频淬火的强化系数βq
试件种类
试件直径/mm
βq
无应力集中
7～20 30～40
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●
●
0.88
查表过程
●
1.75
返回
返回
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抛光
0.8
0.6
0.4
0.2 400 600 800 1000 1200
B / MPa
附图3-4 钢材的表面质量系数
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附表3-8
机械设计第3章机械零件的强度
根据零件载荷的变化规律以及零件与相邻零件互相约 束情况的不同，可能发生的典型的应力变化规律通常 有下述三种：
a)变应力的应力比保持不变，即r=C(例如绝大 多数转轴中的应力状态)；
b)变应力的平均应力保持不变，即σm=C(例如 振动着的受载弹簧中的应力状态)；
c)变应力的最小应力保持不变， σmin=C(例如 紧螺栓联接中螺栓受轴向变载荷时的应力状 态)。以下分别讨论这三种情况。
(3—9)
直线CG的方程为
σa＇+σm＇=σs
(3—10)
式中：σae＇——零件受循环弯曲应力时的极限应力幅； σme＇——零件受循环弯曲应力时的极限平均应力； e ——零件受循环弯曲应力时的材料常数。
e 可用下式计算
e
K
1 K
2 1 0 0
(3 11)
Kσ——弯曲疲劳极限的综合影响系数
S a
ae a
1 m K a
对应于N点的极限应力由N2＇点表示，它位于直线CG上，故 仍只按式(3—18)进行静强度计算，分析图3—7可知，凡是工 作应力点位于CGH区域内时，在σm=C的条件下，极限应力 统为屈服极限，也是只进行静强度计算。
3．σmin=C的情况
当σmin=C时，需找到一个其最小应力与零件工 作应力的最小应力相同的极限应力。因为
分别是： 1 K ae m e
1 K ae m
ae
1
m
K
m ax
ae
m e
1
m
K
m
1
K
K
m
Sca
lim
m ax max
1 (K ) m
K
也有文献上建议，在σm=C的情况下，按照应力幅来 校核零件的疲劳强度，即按应力幅求得安全系数计算 值为
机械设计三大理念是
机械设计三大理念是机械设计三大理念。
机械设计是一门综合性的技术学科，它涉及到机械结构、机械运动、机械传动、机械工艺、机械材料等多个方面。
在机械设计过程中，有三大理念是非常重要的，它们分别是功能性、可靠性和经济性。
功能性是机械设计的首要理念。
一个机械产品首先要能够满足用户的使用需求，具有良好的功能性。
在机械设计中，需要充分考虑产品的使用环境、使用条件、使用要求等因素，确保产品能够稳定可靠地完成预期的功能。
功能性的设计要求产品具有合理的结构布局、合理的零部件选择、合理的工作性能等，以确保产品能够满足用户的需求。
可靠性是机械设计的第二大理念。
一个机械产品必须具有良好的可靠性，能够在长期使用过程中保持稳定可靠的工作状态。
在机械设计中，需要充分考虑产品的结构强度、零部件寿命、工作环境对产品的影响等因素，确保产品具有良好的可靠性。
可靠性的设计需要充分考虑产品的可维护性、可维修性，以便在产品出现故障时能够快速进行维修和保养。
经济性是机械设计的第三大理念。
一个机械产品必须具有良好的经济性，能够在满足功能和可靠性的前提下，尽可能降低成本。
在机械设计中，需要充分考虑产品的制造成本、使用成本、维护成本等因素，确保产品具有良好的经济性。
经济性的设计需要充分考虑产品的结构简化、零部件标准化、工艺优化等，以降低产品的制造成本和使用成本。
综上所述，功能性、可靠性和经济性是机械设计的三大理念，它们相互联系、相互制约，共同为设计出高质量、高性能、高可靠的机械产品提供了理论指导和实践基础。
在今后的机械设计工作中，我们应当充分重视这三大理念，不断提高自身的设计水平，为推动机械工程技术的发展做出更大的贡献。
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襄樊学院 2010-2011学年度上学期 机械设计 试题（A 卷）
课程类别：必修课
适用专业：机械设计制造及其自动化
试卷编号：
一、选择题： (本大题共10小题, 每小题2分, 共20分)
1、机械零件由于某些原因不能______ C______时称为失效。
A ：工作
B ：连续工作
C ：正常工作
D ；负载工作 2
3C ：随之降低 D ：依润滑油种类或升高或降低 4、链传动中两轮轴线的相对位置应____A _____。
A ：平行
B ：相交成一定的角度
C ：相交成直角
D ；成任意角交错
5、一般开式齿轮传动的主要失效形式是 C 。
A ：齿面胶合
B ：齿面疲劳点蚀
C ：齿面磨损或齿面疲劳折断
D ：齿面塑性变形
6、为了提高齿轮传动的接触强度，可采取 B 的方法。
A：采用闭式传动B：增大传动中心距
C：减少齿数D：增大模数
7、阿基米德圆柱蜗杆与蜗轮传动的____A_____模数，应符合标准数值。
A：端面B：法向C：中间平面D：垂直蜗杆轴的截面内
8、蜗杆传动热平衡计算的目的是为了控制温升，防止_____B _____。
A：蜗杆力学性能下降B：润滑油变性和胶合
C：传动效率下降D：蜗轮材料退火
9、滑动轴承限制pV值是为了限制_____ _A_____。
A：轴承温升B：轴承磨损C：轴承耗油量D：摩擦过大
10、对于工作温度较高或较长的轴，轴系固定结构可采用___ C ___。
A：两端固定安装的深沟球轴承B：两端固定安装的角接触轴承
C：一端固定，另一端游动的型式D：两端游动安装的结构型式
二、填空题：(本大题共9小题, 每空1分, 共15分) Array
1、机器的基本组成要素是机械零件。
2、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，在静应力工况下，机械零件的强度失效是塑性变形或断裂。
3、润滑油的粘度是度量液体粘性大小的物理量。
4、普通螺栓的公称直径为螺纹的_ _ 大__径。
5、在平键联接中，静联接应校核挤压强度。
动联接—耐磨强度
6、在传动比不变的条件下，V带传动的中心距增大，则小轮的包角增大，
因而承载能力可提高。
7、若齿轮传动的传动比、中心距和齿宽不变，增加两轮的齿数和，则弯曲强度
_____减小__ ____，接触强度_ __不变__________。
8、当原动机的转速较高且发出的动力较不稳定时，其输出轴与传动轴之间应选
用弹性联轴器；当传递两相交轴间的运动而又要求轴间夹角经常变化时，可以采用万向联轴器。
9、为了使轴上零件与轴肩紧密贴合，应保证轴的圆角半径大于轴上零
件的圆角半径或到角；为了使轴上零件的轴向定位可靠，与轮毂相配合部分
轴段的长度应短于轮毂长度2-3mm。
1、链传动中链节数取偶数，链轮齿数取与链节数互为质数的奇数，为什么？(本小题4分)
链轮的齿数取与链接数互为质数的奇数时，在传动过程中每个链接与每个链
轮齿都有机会啮合，这样可以使磨损均匀，反之，若两链轮的齿数为偶数，则链结与齿数之间存在公约数，由于传动具有周期性，只有少数的几个齿和链节经常啮合，造成受力磨损不均匀，有些部位提早失效，降低链传动的使用寿命。
2、蜗杆传动中为何常以蜗杆为主动件？蜗轮能否作为主动件？为什么？(本小题5分)
蜗杆传动中常用蜗杆为主动 件主要是为了实现大传动比的传动。
只有当蜗杆
的螺旋升角大于自锁角时，蜗轮才能作为主传动件！但传动效率太低，不宜采用此方案
3、轴的结构设计主要应考虑哪些因素？(本小题5分)
保证轴上零件的定位和固定可靠；便于轴上零件的装拆和调整；
良好的加工工艺性；有利于提高轴的强度和刚度。
三、分析题： (本大题共3小题，总计14分)
四、结构题：(本大题共2小题，总计15分)
(本
易、润滑及加工工艺合理等，标上编号，用文字说明）(本小题10分)
①联轴器上应为通孔②联轴器无轴向定位③键槽位置错误④动静件之间应有间隙⑤轴承盖处应设密封装置⑥应有调整垫片⑦轴承内圈定位过高⑧与轮毂相配的轴段长度应短于轮毂长度
⑨轴段过长，不利于轴承安装，应设计为阶梯轴 ⑩轴承内圈无定位
五、计算题：(本大题共3小题，总计36分)
1、刚性凸缘联轴器用6个普通螺栓联接。
螺栓均匀分布在D =100mm 的圆周上，接合面摩擦系数μ=0.15，考虑摩擦传力的可靠性系数（防滑系数）K f =12.。
若联轴器传递的转矩T ＝150N.m ，载荷较平稳，螺栓材料为6.8级，45钢，
σS MPa =480，不控制预紧力，安全系数取[]S S =4，试求螺栓的最小直径。
(本小题12分)
答案：螺栓工作拉力F p D z ==⨯⨯=ππ2243160327540 N /()/
残余预紧力''=F F 15
. 螺栓总拉力F F F F F F 015
2525754018850 N =''+=+==⨯=... 螺栓小径d d F 101241315014()[(.)/()]/或≥c .4mm ⨯⨯=π
2、单根V 带（三角带）所能传递的最大功率P ＝5kW ，已知主动带轮的基准直径d d1=140mm ，主动带轮转速n 1=1460r/min ，主动带轮上的包角α1＝140︒，带与带轮间的当量摩擦系数μ=0.5，求最大有效圆周力F e 和紧边拉力F 1。
(本小题12分)
解：1）带的速度m/s 702.101000
601460
1401000
601
d1=⨯⨯⨯=
⨯=
ππn d v
2）带的有效圆周力N 202.467702
.105
10001000e =⨯==v P F 3）带的紧边拉力F 1 联解
⎪⎩⎪⎨⎧==-αv f F F F F F e 2
1e
21
e =2718.，5.0=v
f ，α=
⨯︒=π
180
14024435.rad ⎪⎩⎪
⎨⎧====-⨯N 3929.3718.2e 202.4674435
.25.02
121αv f F F F F 所以，F 2195245
=.N ，F 1662447=.N 3、一对斜齿圆柱齿轮传动，由强度设计得：m n =3mm ，z 1=25，z 2=75，β=8︒06'34"。
已知：传递的功率P 1＝70kW ，转速n 1=750r/min 。
求从动轮所受各分力（忽略摩擦损失），并在图中示出各分力的方向。
(本小题12分)。