最新机械设计考试复习资料

一般来说，啮合传动传递功率的能力高于摩擦传动；蜗杆传动工作时的发热情况较为严重，故传递的功率不宜过大；摩擦轮传动必须具有足够的压紧力，故在传递同一圆周力时，其压轴力要比齿轮传动的大几倍，因而一般不宜用于大功率的传动；链传动和带传动为了增大传递功率的能力，必须增大链条和带的截面面积或排数（根数），但这要受到载荷分布不均的限制摩擦轮传动作用在轴上的压力最大，带传动次之，斜齿轮及蜗杆传动再次之，链传动、直齿和人字齿齿轮传动则最小1.机械零件的失效：机械零件由于某种原因不能正常工作时，称为失效。

2.零件的失效形式整体断裂;过大的残余变形;工作表面的过度磨损或损伤破坏正常的工作条件3.机械零件的计算准则强度准则刚度准则寿命准则振动稳定性准则可靠性准则4.应力的种类静应力: σ=常数变应力: σ随时间变化平均应力: σm=(σmax+σmin)/2应力幅: σa=(σmax—σmin)/2变应力的循环特性: r=σmin/σmax对称循环变应力r=-1脉动循环变应力r=0静应力r=1螺纹连接1.分类连接:三角形螺纹,圆螺纹传动:矩形螺纹,梯形螺纹和锯齿形螺纹.2.螺纹连接的预紧和放松预紧力不得超过其材料的屈服极限σs的80%连接螺纹都能满足自锁条件ψ<ρv3.放松方法⑴摩擦放松：对顶螺母，弹簧垫圈，自锁螺母⑵机械放松:开口销与六角开槽螺母，止动垫圈，串联钢丝1.连接螺纹:普通螺、管螺纹传动螺纹:梯形螺纹、矩形螺纹、锯齿形螺纹2．螺纹连接的基本类型①螺栓连接：普通螺栓连接的特点：被连接件上的通孔和螺栓杆间留有间隙，通孔的加工精度要求较低，结构简单，装拆方便，使用时不受被连接件材料的限制铰制孔螺栓连接的特点：孔与螺栓杆多采用基孔制过渡配合，能够精确固定被连接件的相对位置，并承受横向载荷，孔的加工精度要求较高②双头螺柱连接：通常用于被连接件之一太厚不易制成通孔，材料又较软，且需要经常拆装的场合③螺钉连接：连接特点：螺栓（或螺钉）直接拧入被连接件的螺纹孔中，不用螺母，结构简单、紧凑。

经常拆装，易使螺纹孔磨损，可能导致被连接件报废，多用于受力不大，或不需要经常拆装的场合④紧定螺钉连接2.螺纹连接的预紧①预紧的目的：增强连接的可靠性和紧密型，防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相对滑移②拧紧后螺纹连接件在预紧力作用下产生的预紧应力不得超过其材料屈服极限σs的80%③控制预紧力的方法：通常借助于测力矩扳手或定力矩扳手装配时预紧力的大小是通过拧紧力矩来控制的3.螺纹连接的防松①放松的目的：防止螺旋副在受载时发生相对转动②放松的方法：摩擦防松（对顶螺母、弹簧垫圈、自锁螺母）、机械放松（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放松（冲点、涂胶粘剂、铆合）4.螺栓组连接的设计①目的：合理地确定连接接合面的几何形状和螺栓的布置形式，力求各螺栓和连接结合面间受力均匀，便于加工和装配⑴连结接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何形状⑵螺栓的布置应是个螺栓的受力合理对铰制孔螺栓连接，不要在平行于工作载荷的方向上成排的布置8个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均当螺栓连接承受弯矩或转矩时，应使螺栓的位置适当的靠近连接接合面的边缘，以减小螺栓的受力若同时承受轴向载荷和较大的横向载荷，应采用销、套筒、键等抗剪零件来承受横向载荷，以减小螺栓的预紧力及其结构尺寸⑶螺栓的排列应有合理的间距、边距布置螺栓时，各螺栓轴线以及螺栓轴线和机体壁间的最小距离，应根据扳手所需要的活动空间大小来决定⑷分布在同一圆周上的螺栓数目，应取成4、6、8等偶数，以便在圆周上钻孔时的分度和画线同一螺栓组中螺栓的材料、直径和长度均应相同⑸避免螺栓承受附加的弯矩载荷在结构上设法保证载荷不偏心在工艺上保证被连接件、螺母和螺栓头部的支承面平整，并与螺栓轴线相垂直在铸、锻件等的粗糙表面上安装螺栓时，应制成凸台或沉头座当支承面为倾斜表面时，应采用斜面垫圈或球面垫圈5．螺栓组连接的受力分析⑴目的：根据连接的结构和受载情况，求出受力最大的螺栓所受的力，以便进行螺栓连接的强度设计⑵几点假设：①所有的螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同②螺栓组的对称中心与连接接合面的形心重合③受载后连接接合面仍保持为平面⑶四种典型受载：①受横向载荷的螺栓连接当采用螺栓杆与孔壁间留有的普通螺栓连接时，靠连接预紧后在接合面间产生的摩擦力来抵抗横向载荷当采用铰制孔螺栓连接时，靠螺栓杆受剪切和挤压来抵抗横向载荷对于普通螺栓连接，应保证连接预紧后，接合面间所产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷，即f•F0•z•i≥K s•FΣ②受转矩的螺栓组连接采用普通螺栓连接时，靠连接预紧后在接合面间产生的摩擦力矩来抵抗转矩T 即 f•F0•r1+f•F0•r2+…+f•F0•r n≥K s•T采用铰制孔螺栓连接时，靠螺栓的剪切和螺栓与孔壁的挤压作用来抵抗转矩T 即ΣＦi•r i＝T （剪切力与距离r的比值为常数）则受力最大的螺栓的工作剪力Ｆmax＝T•ｒmax/（Σr i²）③受横向载荷的螺栓组连接若作用在螺栓组上轴向总载荷FΣ作用线与螺栓轴线平行，并通过螺栓组的对称中心，则各个螺栓受载相同，每个螺栓所受轴向工作载荷为：F=FΣ/z通常，各个螺栓还承受预紧力F0的作用，当联接要有保证的残余预紧力为F1时，每个螺栓所承受的总载荷F2为F2=F1+F≠F0+F④受倾覆力矩的螺栓组连接螺栓承受的载荷与距离成正比：F i= K•r i螺栓所受的最大工作载荷：F max=M •L max /（ΣL i ²）为防止结合面受压最大处被压碎或受压最小处出现间隙，要求：σmax ＝σp +Δσpmax ≤[σp ]σmin ＝σp -Δσpmax ≥0即σmax ＝z •F 0/A+M /W ≤[σp ]σmin ＝z •F 0/A+M /W ≥0一般来说，对普通螺栓可按轴向载荷或倾覆力矩来确定螺栓的工作载荷；按横向载荷或转矩来确定连接所需要的预紧力，然后求出螺栓的总拉力。

对铰制孔螺栓，则按横向载荷或转矩确定螺栓的工作剪力6. 螺栓的主要的失效形式与相应的设计准则对于受拉螺栓，其主要失效形式：螺栓杆螺纹部分发生塑性变形或疲劳断裂（轴向变载荷），设计准则：保证螺栓的静力或疲劳拉伸强度；对于受剪螺栓，其主要失效形式：螺栓杆和孔壁的贴合面上出现压溃或螺栓杆被剪断， 设计准则：保证连接的挤压强度和螺栓的剪切强度，其中连接的挤压强度对连接的可靠性起决定性作用。

对于经常拆卸的螺栓，其主要失效形式：滑扣（因经常拆卸）7.松螺栓联接强度计算 设计公式 d1≥√[4F/(π[σ])]8. 紧螺栓联接强度计算⑴受拉紧螺栓d1≥√[4×1.3×F 2/(π[σ])] 当只受预紧力F 0时 F 2 =F 0当受横向载荷F R 时 F 2 =F 0≥Ks ·F R /（f ·i ）当受轴向载荷F 时 F 2 =F 1+F⑵承受工作剪力的紧螺栓联接螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为：螺栓杆的剪切强度条件为：Array设计时应使: Lmin≥1.25d09.螺栓、螺柱、螺钉的性能等级分为10级一般用途：通常选用4.8级左右的螺栓，重要场合：要选用高的性能等级，如在压力容器中常采用8.8级的螺栓10.滑动螺旋传动螺旋副材料要求：足够的强度、耐磨性、摩擦系数小承受载荷: 转矩、轴向力主要失效形式: 螺牙的磨损设计准则：按抗磨损确定直径，选择螺距；校核螺杆、螺母强度等花键连接组成：外花键和内花键优点：①连接受力较为均匀②槽较浅，齿根处应力集中较小，周与毂的强度削弱较小③齿数较多，总接触面积较大，可承受较大的载荷④轴上零件与轴的对中性较好⑤导向性较好⑥可用磨削的方法提高加工精度及连接质量缺点：齿根仍有应力集中，有时需用专门设备加工，成本较高适用于定心精度要求高、载荷大或经常滑移的连接分类：⑴矩形花键。

定心方式：小径定心（外花键和内花键的小径为配合面）；特点：定心精度高，定心的稳定性好，能用磨削的方法消除热处理引起的变形；按齿高的不同，在标准中规定了轻系列和中系列，轻系列的承载能力较小，多用于静联接或轻载连接⑵渐开线花键。

定心方式：齿形定心主要失效形式：静联接——工作面被压溃；动连接——工作面过度磨损。

静联接通常按工作面上的挤压应力进行强度计算，动连接则按工作面上的压力进行条件性的强度计算键连接功用：实现轴与轮毂之间的周向定位以传递转矩，实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向主要类型：⑴平键连接。

工作面：键的两侧面；平键分为普通平键、薄型平键、导向平键和滑键，其中普通平键和薄型平键用于静联接，导向平键和滑键用于动连接；薄型平键与普通平键的主要区别：键的高度约为普通平键的60%～70% ⑵半圆键连接。

优点：工艺性较好，装配方便，尤其适用于锥形轴端与轮毂的连接；缺点：轴上键槽较深，对轴的强度削弱较大，一般只用于轻载静连接中⑶楔键连接。

工作面：上下两面；工作时，靠键的楔紧作用来传递转矩，同时还可承受单向轴向载荷，对轮毂起到单向轴向固定作用；优点：传递有冲击和振动的较大转矩时，仍能保证连接的可靠性；缺点：键楔紧后，轴与轮毂的配合产生偏心和偏斜，主要用于毂类零件的定心精度要求不高和低转速的场合⑷切向键连接。

工作面：由一对楔键沿斜面拼合后相互平行的两个窄面；工作时，靠工作面上的挤压力与轴和轮毂间的摩擦力来传递转矩；用一个切向键时，只能传递单向转矩；当传递双向转矩时，必须用两个切向键，而且两者间的夹角为120°～130°主要失效形式：对于导向平键连接和滑键连接（动连接），主要失效形式：工作面的过度磨损，通常按工作面上的压力进行条件性的强度校核计算；对于普通平键连接、半圆键连接、楔形键连接和切向键连接，其主要失效形式：工作面被压溃，对于普通平键连接严重过载时会出现键的剪断。

布置：进行键的强度校核后，若键强度不时，可采用双键联接；考虑到载荷分布的不均匀性，校核强度时按1.5个键计算；双键布置规则：平键：按180˚布置，半圆键：同一条母线上，楔键：夹角成120˚ ~130˚带传动1、带传动是一种挠性传动基本组成零件：带轮（主、从动轮）和传送带特点：结构简单、传动平稳、价格低廉、缓冲吸振2、带传动的类型：摩擦型带传动和啮合型带传动摩擦型带传动：平带传动、圆带传动、V带传动和多楔带传动3、V带是由顶胶、抗拉体、底胶和包布组成普通V带的带型分为Y、Z 、A、B、C、D、E7种节线：弯曲时保持原长不变的一条周线节面：全部节线构成的面在V带轮上，与所配用V带的节面宽度相对应的带轮直径称为基准直径dV带在规定的张紧力下，位于带轮基准直径上的周线长度称为基准长度Ld与普通V带相比，高度相同时，窄V带的宽度减小1/3，而承载能力提高1.5~2.5倍，适用于传递动力大而又要求紧凑的场合。