机械设计概念总结.

第二章机械零件的强度

重要基本概念

1．疲劳破坏及其特点

疲劳破坏：在远低于材料抗拉强度极限的交变应力作用下工程材料发生破坏。

疲劳破坏的特点：1）在循环变应力多次反复作用下发生；2）没有明显的塑性变形；3）所受应力远小于材料的静强度极限；4）对材料组成、零件形状、尺寸、表面状态、使用条件和工作环境敏感。具有突发性、高局部性和对缺陷的敏感性。

2．疲劳破坏与静强度破坏的区别，强度计算的区别

静强度破坏是由于工作应力超过了静强度极限，具体说，当工作应力超过材料的屈服极限就发生塑性变形，当超过强度极限就发生断裂。而疲劳破坏时，其工作应力远小于材料的抗拉强度极限，其破坏是由于变应力对材料损伤的累积所致。交变应力每作用一次，都对材料形成一定的损伤，损伤的结果是形成小裂纹。这种损伤随着应力作用次数的增加而线性累积，小裂纹不断扩展，当静强度不够时发生断裂。

静强度计算的极限应力值是定值。而疲劳强度计算的极限应力是变化的，随着循环特性和寿命大小的改变而改变。

3．影响机械零件疲劳强度的因素

影响机械零件疲劳强度的因素主要有三个：应力集中、绝对尺寸和表面状态。

k来应力集中越大，零件的疲劳强度越低。在进行强度计算时，引入了应力集中系数

σ

考虑其影响。当零件的同一剖面有几个应力集中源时，只取其中（应力集中系数）最大的一个用于疲劳强度计算。另外需要注意：材料的强度极限越高，对应力集中越敏感。

零件的绝对尺寸越大，其疲劳强度越低。因为绝对尺寸越大，所隐含的缺陷就越多。用ε考虑其影响。

绝对尺寸系数

σ

零件的表面状态直接影响疲劳裂纹的产生，对零件的疲劳强度非常重要。表面越粗糙，疲劳强度越低。表面强化处理可以大大提高其疲劳强度。在强度计算中，有表面状态系数β来考虑其影响。

需要注意：这三个因素只影响应力幅，不影响平均应力，因此不影响静强度。

4．线性疲劳损伤累积的主要内容

材料在承受超过疲劳极限的交变应力时，应力每循环作用一次都对材料产生一定量的损伤，并且各个应力的疲劳损伤是独立进行的，这些损伤可以线性地累积起来，当损伤累积到临界值时，零件发生疲劳破坏。

第三章螺纹联接与螺旋传动

重要基本概念

1．常用螺纹有哪几类？哪些用于联接，哪些用于传动，为什么？哪些是标准螺纹？

常用的有：三角螺纹，矩形螺纹，梯形螺纹和锯齿形螺纹。三角螺纹用于联接，其余用于传动。因三角螺纹自锁性好，其它螺纹传动效率高。除矩形螺纹外，其余均为标准螺纹。

2．何谓螺纹联接的预紧，预紧的目的是什么？预紧力的最大值如何控制？

螺纹联接的预紧是指在装配时拧紧，是联接在承受工作载荷之前预先受到预紧力的作用。预紧的目的是增加螺纹联接的刚度、保证联接的紧密性和可靠性（防松能力）。拧紧后，预紧应力的大小不得超过材料屈服极限σS的80%。

3．螺纹联接有哪些基本类型？适用于什么场合？

螺纹联接有4中基本类型。螺栓联接：用于被联接件不太厚且两边有足够的安装空间的场合。螺钉联接：用于不能采用螺栓联接（如被联接件之一太厚不宜制成通孔，或没有足够的装配空间），又不需要经常拆卸的场合。双头螺柱联接：用于不能采用螺栓联接且又需要经常拆卸的场合。紧定螺钉联接：用于传递力和力矩不大的场合。

4．紧螺栓联接的强度也可以按纯拉伸计算，但须将拉力增大30%，为什么？

考虑拧紧时的扭剪应力，因其大小约为拉应力的30%。

5．提高螺纹联接强度的措施有哪些？

1）改善螺纹牙间的载荷分配不均；2）减小螺栓的应力幅；3）减小螺栓的应力集中；4）避免螺栓的附加载荷（弯曲应力）；5）采用合理的制造工艺。

6．为什么螺母的螺纹圈数不宜大于10圈（使用过厚的螺母不能提高螺纹联接强度）？

因为螺栓和螺母的受力变形使螺母的各圈螺纹所承担的载荷不等，第一圈螺纹受载最大，约为总载荷的1/3，逐圈递减，第八圈螺纹几乎不受载，第十圈没用。所以使用过厚的螺母并不能提高螺纹联接强度。

7．联接螺纹能满足自锁条件，为什么还要考虑防松？根据防松原理，防松分哪几类？

因为在冲击、振动、变载以及温度变化大时，螺纹副间和支承面间的摩擦力可能在瞬间减小或消失，不再满足自锁条件。这种情况多次重复，就会使联接松动，导致机器不能正常工作或发生严重事故。因此，在设计螺纹联接时，必须考虑防松。根据防松原理，防松类型分为摩擦防松，机械防松，破坏螺纹副关系防松。

第四章键和花键联接

自测题与答案

一、选择题

4-1.普通平键联接与楔键联接相比，最重要的优点是_____b_____。

A．键槽加工方便B．对中性好

C．应力集中小D．可承受轴向力

4-2.半圆键联接的主要优点是_____c_____。

A．对轴的削弱较轻B．键槽的应力集中小

C．键槽加工方便D．传递的载荷大

4-3．平键联接的工作面是键的____a______。

A．两个侧面B．上下两面

C．两个端面D．侧面和上下面

4-4.一般普通平键联接的主要失效形式是____d______。

A．剪断B．磨损

C．胶合D．压溃

4-5．一般导向键联接的主要失效形式是_____b_____。

A．剪断B．磨损

C．胶合D．压溃

4-6．楔键联接的工作面是键的_____b_____。

A．两个侧面B．上下两面

C．两个端面D．侧面和上下面

4-7．设计普通平键联接时，根据___d______来选择键的长度尺寸。

A．传递的转矩B．传递的功率

C．轴的直径D．轮毂长度

4-8．设计普通平键联接时，根据____c______来选择键的截面尺寸_

A．传递的力矩B．传递的功率

C．轴的直径D．轮毂长度

4-9．用圆盘铣刀加工轴上键槽的优点是_____c_____。

A．装配方便B．对中性好

C．应力集中小D．键的轴向固定好

4-10．当采用一个平键不能满足强度要求时，可采用两个错开______d____布置。A．90°B．120°

C．150°D．180°

4-11．当轴双向工作时，必须采用两组切向键联接，并错开___b_______布置。A．90°B．120°

C．150°D．180°

4-12．楔键联接的主要缺点是_____a_____。

A．轴和轴上零件对中性差B．键安装时易损坏

C．装入后在轮鼓中产生初应力D．键的斜面加工困难

4-13．花键联接与平键联接相比较，______c____的观点是错误的。

A．承载能力较大B．对中性和导向性都比较好C．对轴的削弱比较严重D．可采用磨削加工提高联接质量