机械设计概念总结

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1、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

2、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。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k来（5 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

3、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 绝对尺寸系数考虑其影响。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0 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

4、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。s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

5、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

6、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

7、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bA.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bA.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.

8、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A90B. 120C150D. 1804-11 .当轴双向工作时，必须采用两组切向键联接，并错开b布置。A90B. 120C150D. 1804-12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

9、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4-14矩形花键联接通常采用_a_定心。A.小径B大径C.侧边D.齿廓4-15.通常用来制造键的材料是_b。A.低碳钢B .中碳钢C.高碳钢D.合金钢二、填空题4-16普通平键用于静_联接，其工作面是_两侧面，工作时靠_侧面受挤压和剪切传递转矩，主要失效形式是。4-17楔键的工作面是，主要失效形式是。4-18平键的剖面尺寸通常是根据选择；长度尺寸主要是根据选择。4-19导向平键和滑键用于动联接，主要失效形式是，这种联接的强度条件是。4-20同一联接处使用两个平键，应错开布置

10、；采用两个楔键或两组切向键时，要错开；采用两个半圆键，则应。三、简答题4-21 .普通平键的公称长度L与工作长度l之间有什么关系？ 4-22普通平键有那些失效形式？主要失效形式是什么？怎样进行强度校核？如经校核 判断强度不足时，可采取哪些措施？4-23平键和楔键联接在工作原理上有什么不同？4-24切向键是如何工作的？主要用在什么场合？4-25平键联接、半圆键联接、楔键联接和切向键联接各自的失效形式是什么？静联接 和动联接校核计算有何不同？4-26花键有哪几种？那种花键应用最广？如何定心？四、参考答案1选择题4-1B；4-2C；4-3A；4-4D；4-5B4-6B；4-7D；4-8C；4-9C；

11、4-10D4-11B；4-12A；4-13C；4-14A；4-15B2填空题4-16 静 两侧 侧面受挤压和剪切 工作面被压溃4-17 上下面 压溃4-18 轴的直径 轮毂长度4-19动 磨损耐磨性条件p p4-20 180 120布置在一条直线上3简答题4-21圆头平键工作长度l = L- b方头平键的工作长度l = L；单圆头平键l = L -b/2。4-22 普通平键的失效形式有工作面被压溃，个别情况会出现键被剪断。主要失效形式是压溃。进行强度校核时应校核挤压强度和剪切强度。如经校核判断强度不足时，可在同一联接处错 开180布置两个平键，强度按1.5个计算。4-23平键是通过两个侧面受挤

12、压和剪切来传递转矩，而楔键是靠上下面受挤压来传递转矩。4-24. 切向键有两个斜度为1:100的楔键组成，上下面为工作面。靠工作面的挤压力和轴毂间 的摩擦力传递转矩。用于轴径大于100m m,对中性要求不高，而载荷很大的重型机械上。4-25.平键用于静联接时失效形式为压溃和剪断，用于动联接时为磨损。半圆键的失效形式为压溃和剪断。楔键和切向键的失效形式为压溃。静联接校核计算挤压强度Q ，动联pP接校核计算压强pWp。4-26.有矩形花键、渐开线花键。其中渐开线花键适用于载荷大、定心精度要求高、尺寸较大 的场合，压力角为45的渐开线花键用于载荷不大的薄壁零件联接。矩形花键应用较广。 矩形花键联接采

13、用小径定心，渐开线花键采用齿廓定心。第五章 带传动重要基本概念1. 失效形式和设计准则 失效形式：打滑、疲劳破坏。 设计准则：保证带传动不打滑，使带具有足够的疲劳寿命。2. 确定小带轮直径考虑哪些因素(1) 最小带轮直径，满足dl三ddmin,使弯曲应力不至于过大；(2) 带速，满足 5 W v W 25 m/s；(3) 传动比误差，带轮直径取标准值，使实际传动比与要求的传动比误差不超过35%；(4) 使小带轮包角2120 ；(5) 传动所占空间大小。3. V带传动在由多种传动组成的传动系中的布置位置带传动不适合低速传动。在由带传动、齿轮传动、链传动等组成的传动系统中，应将带 传动布置在高速级

14、。若放在低速级，因为传递的圆周力大，会使带的根数很多，结构大，轴 的长度增加，刚度不好，各根带受力不均等。另外，V带传动应尽量水平布置，并将紧边布置在下边，将松边布置在上边。这样，松 边的下垂对带轮包角有利，不降低承载能力。4. 带传动的张紧的目的，采用张紧轮张紧时张紧轮的布置要求 张紧的目的：调整初拉力。采用张紧轮张紧时，张紧轮布置在松边，靠近大轮，从里向外张。因为放在松边张紧力 小；靠近大轮对小轮包角影响较小；从里向外是避免双向弯曲，不改变带中应力的循环特性。第六章 链传动重要基本概念在上述的重点、难点教学内容分析中所涉及的大多是本章的重要概念。除此之外，还有 一些基本概念需要掌握，分述如下。1. 链传动的主要工作特点(1) 平均传动比准确，没有弹性滑动；(2) 可以在环境恶劣的条件下工作(突出优点)；(3) 中心距大，传递动力远，结构较小，没有初拉力压轴力小；(4) 瞬时传动比不准，工作中有冲击和噪声；(5) 只限于平行轴之间的传动，不宜正反转工作。2. 链轮的齿形对链轮齿形的要求：保证链条顺利啮入和啮出；受力均匀；不易脱链；便于加工。目前