机械设计期末复习

博主： tutu
发布时间：2022 年 11 月 30 日
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# 机械设计期末复习

## 题型

选择题10 20''

填空题10 10''

简答题4 40''

轴系部件改错1 10''

蜗杆传动和齿轮受力分析 10''

螺纹强度计算 10''

## 第二章：机械设计总论

- 机器是由**原动机部分、传动部分、执行部分**这三个部分组成
  - **原动机部分**是驱动整个机器完成预定功能的动力源
  - **执行部分**是用来完成预定功能的组成部分
  - **传动部分**是用来完成运动形式、运动及动力参数改变的
- 机械零件的主要失效形式有**整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏、破坏正常工作条件引起的失效**这四个部分

## 第三章：机械零件的强度

<table>
    <tr>
        <td>
            <img src="https://picture.home.tutu147.top:10443/2022/11/30/6386c79328469.jpg"/>
        </td>
        <td>
            <img src="https://picture.home.tutu147.top:10443/2022/11/30/6386cac9d8ec5.png"/>
        </td>
    </tr>
    <tr>
        <td>
        	σ-Ν曲线
        </td>
        <td>
        	等寿命曲线
        </td>
    </tr>
</table>

## 第四章：摩擦、磨损及润滑概述

- 摩擦分类有**干摩擦、边界摩擦、混合摩擦、流体摩擦**这四种
- 机械磨损分为**磨合阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段**这三个阶段
  - 磨合阶段：新的摩擦副在运行初期，由于对偶表面的表面粗糙度值较大，实际接触面积较小，接触点数少而多数接触点的面积又较大，接触点粘着严重，因此磨损率较大。但随着跑合的进行，表面微峰峰顶逐渐磨去，表面粗糙度值降低，实际接触面积增大，接触点数增多，磨损率降低，为稳定磨损阶段创造了条件。
  - 稳定磨损阶段：零件磨损的速度平稳而缓慢，它标志着摩擦条件保持相对恒定。这个阶段的长短代表了零件使用寿命的长短。
  - 剧烈磨损阶段：零件表面遭到破坏、运动副中的间隙增大，引起额外的动载荷，出现噪声和躁动。对于这种情况不能保证良好的润滑条件，摩擦副的温升便急剧增大，磨损速度也急剧增大。这时候必须停机更换零件。
- 润滑油黏度随着**温度升高而降低**，随着**压力的增大而上升**
- 润滑油的几个温度点：
  - 闪点：当油在标准仪器中加热所蒸发出的油气一遇火焰即能发生闪光时的最低温度，称为油的闪点。用于衡量易燃性，对于高温下工作的仪器十分重要。通常使工作温度低于闪点30-40度。
  - 滴点：在规定的加热条件下，润滑脂从标准测量杯孔口滴下第一滴液体时的温度称为润滑脂的滴点。润滑脂的滴点决定了它的工作温度。润滑脂的工作温度至少要低于滴点20度。
  - 凝点：润滑油在规定条件下不能再自由流动时所达到的最高温度。
  - 倾点：润滑油在规定条件下能够自由流动的最低温度。

## 第五章：螺纹连接和螺旋传动

- 螺纹的公称直径是大径
- 一共有**螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接、紧定螺钉连接**四种螺纹连接类型：
  - 螺栓连接
    - 普通螺栓连接：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低，结构简单，拆装方便，使用时不受被连接件材料的限制，因此应用极为广泛。
    - 铰制孔用螺栓连接：可以精确固定被连接件相对位置，并能承受较大横向载荷，但孔的加工要求较高。
  - 双头螺柱连接：适用于结构上不能采用螺栓连接的场合，例如被连接件之一太厚不宜制成通孔，材料又比较柔软，且需要经常拆装时，往往采用双头螺柱连接。
  - 螺钉连接：多用于受力不大或者不需要经常拆装的场合。特点是螺栓（或螺钉）直接拧入被连接件的螺纹孔中，不用螺母，结构比双头螺柱连接还简单、紧凑。其用途和双螺柱连接相似，但如果经常拆装，则易使螺纹孔磨损。
  - 紧定螺钉连接：通过拧入零件螺纹孔中的螺栓螺钉末端顶住另一个零件的表面或顶入相应的凹坑中，以固定两个零件的相对位置，并可传递不大的力和转矩。亦可用于调整零件位置，如机器、仪器的调节螺钉等。
- 螺纹连接原件有**螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母和垫圈等**。
- 防松类型
  - 摩擦防松
    - 对顶螺母：两个螺母对顶拧紧
    - 弹簧垫圈：压平弹簧垫圈产生的弹性反力
    - 自锁螺母：自锁螺母拧紧后收口膨胀
  - 机械防松
    - 开口销与六角开槽螺母：六角螺母拧紧后插入开口销，螺栓尾部需要有小孔
    - 止动垫圈：止动垫圈分别向被连接件和螺母弯折贴紧就行
    - 串联钢丝：用低碳钢丝穿入各个螺钉头部孔内，将各个螺钉穿在一起，失去相互制动。
  - 破坏螺旋副运动关系防松
    - 铆合：螺母拧入后，铆死螺栓末端伸出部分。
    - 冲点：用冲头在螺栓杆末端和螺母连接的地方打冲。
    - 涂粘黏剂：字面意思，涂粘合剂。
- 预紧的目的在于增强连接的可靠性和预警性，以防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相对滑动。
- 防松的目的是防止连接松脱，螺纹连接一旦松脱，轻者会影响机器正常运转，重者会造成严重事故。至于为什么会发生松脱，在冲击震动或者交变载荷下，螺纹副之间的摩擦力有可能会突然消失，长此以往，多次之后就会使连接松脱。
- 螺纹强度计算：松螺栓，**只受预紧力的紧螺栓**，受轴向载荷的紧螺栓连接
- 铰制孔用螺栓强度计算：书上公式(5-13)(5-14)(5-15)

## 第六章：键、花键、无键连接和销连接

- **半圆形键**对轴的强度削弱较大。**花键**对轴强度削弱最小，承载能力最大
- 采用双键连接时按1.5个键计算强度
- 键的工作面
  - 平键：俩侧面是工作面。
  - 半圆键：侧面是工作面。
  - 楔键：工作面是上下面。
  - 切向键：上下两面，靠互压传载，有一个面必须与轴线共面。

## 第八章：带传动

- 紧边拉力与松边拉力之差，等于传送带工作面上的总摩擦力，等于带传送的有效拉力
  - $$
    F_f=F_e=F_1-F_2

$$
- 带传送在工作过程里面不能够保证准确的传动比：应为带与带轮之间存在弹性滑动。
- 带传动主要失效形式是打滑和传送带的疲劳破坏。
- 皮带在传动中最大的应力点出现在紧边开始绕上小带轮处。
- 带传动产生弹性滑动的原因是：由于紧边与松边之间的拉力差和带的弹性变形而引起的带相对带轮的局部滑动。
- 限制小带轮的直径是为了避免弯曲应力过大。
- 当中心距和小带轮直径一定时，增加传动比，带轮的包角将会减小。
- 弹性滑动和打滑区别如下表格：

<table>
    <tr>
        <td></td>
        <td>弹性滑动</td>
        <td>打滑</td>
    </tr>
    <tr>
        <td>现象</td>
        <td>接触弧上局部滑动</td>
        <td>接触弧上全部滑动</td>
    </tr>
    <tr>
        <td>原因</td>
        <td>带两边拉力差<br>带的弹性</td>
        <td>过载</td>
    </tr>
    <tr>
        <td>存在</td>
        <td>不可避免（<font color="red">固有特性</font>）</td>
        <td>可避免（减小功率就行）</td>
    </tr>
    <tr>
        <td>后果</td>
        <td>传动比不是常数<br>效率下降，温度升高加快，磨损加重</td>
        <td>使传动失效</td>
    </tr>
</table>

## 第九章：链传动

- 当链传动节数为奇数的时候需要使用过渡链节
- 尽量让链节数保持偶数，这样做是为了避免使用过渡链节，应为过渡链节会使链的承载能力下降。

## 第十章：齿轮传动

- 一对齿轮在传动过程中，接触应力**相等**。
- 齿轮轮齿发生折断时的危险截面在**轮齿受拉一侧齿根部分**。
- 齿面硬度小于350，这个齿是**软齿面齿轮**。大于350叫做**硬齿面齿轮**。
- 齿轮传动中，最大的接触应力出现在，**靠近节线的齿根面**上。
- 齿轮传动有**轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、塑性变形**这五种失效形式
- 对于一般工况下的齿轮其设计准则：
  - 保证足够的齿根弯曲疲劳强度，以免发生齿根折断
  - 保证足够的齿面接触平面强度，以免发生齿面点蚀
  - 闭式软齿面齿轮：易发生齿面点蚀，按接触疲劳强度设计，校核弯曲强度
  - 闭式硬齿面齿轮：易发生轮齿折断，按弯曲疲劳强度设计，校核接触强度
  - 开式齿轮：只按弯曲疲劳强度设计，然后计算出的模数加10%~20%来对抗磨损。

## 第十一章：蜗杆传动

- 蜗轮蜗杆传动过程中，**旋向相同**
- 蜗轮使用青铜以获得更好的耐磨性，蜗杆则需要用在重载条件下用钢材料，减小摩擦。
- 在中间平面上，蜗轮蜗杆传动相当于**齿轮与齿条传动**。
- 如果热平衡不满足要求，应该增加散热面积、安装风扇、安装冷却水管、压力喷油润滑。
- 蜗轮蜗杆和齿轮配合在一起的受力分析（大题）：

## 第十二章：滑动轴承

- 滑动轴承形成流体润滑的必要条件
  - 相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙
  - 两表面之间必须有足够的相对滑动速度，其运动方向必须使润滑油由大口流进，小口流出。
  - 楔形空间必须充满一定粘度的润滑油。

## 第十三章：滚动轴承

- 一组轴承中90%的轴承不发生疲劳点蚀前的总转速L10，或一定转速下工作的小时数LH10。
- 必须要成对使用，对称安装的是：**圆锥滚子轴承和角接触球轴承**
- 接触角代表了，承受了轴向载荷的能力；接触角越大，承受轴向载荷的能力越强
- 轴承的内径$=5\times代号后两位$，下面的类型代号写在第一位。
  - 3——圆锥滚子轴承
  - 5——推力球轴承
  - 6——深沟球轴承
  - 7——角接触球轴承

## 第十四章：联轴器和离合器

联轴器和离合器的相同点和不同点：

- 相同点：都用来连接两个轴。
- 不同点：联轴器要停车，而离合器不用。

联轴器主要补偿：轴向位移误差、径向位移误差、角位移误差、综合位移误差。

## 第十五章：轴

- 自行车**前轮轴**属于**心轴**；自行车**中轴**属于**转轴**；自行车**后轴**属于**心轴**。
- 轴按外形分为**曲轴**和**直轴**这两类。
- 增大轴端间圆角半径可以减小应力集中，提高轴的强度。
- 按照承载形式分为以下三类：
  - 转轴：既受弯矩也受扭矩
  - 心轴：只受弯矩
  - 传动轴：只受扭矩
- 轴做成阶梯型的目的是方便轴上部件的装拆。
- 轴肩的作用是固定和定位零件。
- 轴系部件改错（大题）。

最后修改：2022 年 12 月 03 日

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tutu • 2022 年 11 月 30 日

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## 题型

选择题10 20''

填空题10 10''

简答题4 40''

轴系部件改错1 10''

蜗杆传动和齿轮受力分析 10''

螺纹强度计算 10''

## 第二章：机械设计总论

## 第三章：机械零件的强度

## 第四章：摩擦、磨损及润滑概述

## 第五章：螺纹连接和螺旋传动

## 第六章：键、花键、无键连接和销连接

## 第八章：带传动

- 紧边拉力与松边拉力之差，等于传送带工作面上的总摩擦力，等于带传送的有效拉力
  - $$
    F_f=F_e=F_1-F_2

## 第九章：链传动

- 当链传动节数为奇数的时候需要使用过渡链节
- 尽量让链节数保持偶数，这样做是为了避免使用过渡链节，应为过渡链节会使链的承载能力下降。

## 第十章：齿轮传动

## 第十一章：蜗杆传动

## 第十二章：滑动轴承

## 第十三章：滚动轴承

## 第十四章：联轴器和离合器

联轴器和离合器的相同点和不同点：

- 相同点：都用来连接两个轴。
- 不同点：联轴器要停车，而离合器不用。

联轴器主要补偿：轴向位移误差、径向位移误差、角位移误差、综合位移误差。

## 第十五章：轴

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