機械設計掌握的知識點

1、4結構連接螺栓的小徑d，d4F09考試大綱：841機械設計1、考試內容：（1）緒論、（2）摩擦、磨損和潤滑、（3）螺紋連接、（4）軸轂連接、（5）帶傳動、（6）圓柱齒輪傳動、（7）錐齒輪傳動、（8）蝸桿傳動、（9）螺旋傳動、（10）軸、（11）滾動軸承、（12）滑動軸承、（13）聯軸器與離合器、（14）密封裝置。2、考試要求了解：機械應滿足的基本要求，機械零件設計一般步驟；摩擦、磨損和潤滑的基本概念；連接螺紋和傳動螺紋的不同工作要求，螺紋主要參數和螺紋連接的主要類型；軸轂連接的功能；各種機械傳動型式的特點，材料選用原則及熱處理方法，傳動件的潤滑及結構型式，V帶傳動的張緊裝置；軸的振動概念；滾動

2、軸承的分類與特點；滑動軸承的類型與典型結構，軸瓦材料及結構。理解：載荷分析及應力分析；一般磨損過程，磨損的分類，潤滑劑的主要性能指標和添加劑，潤滑劑的選用原則；各典型零部件的失效形式與計算準則；螺紋連接的預緊與防松；各種軸轂連接型式的特點和應用；帶傳動的彈性滑動和打滑概念；齒輪傳動的計算載荷；蝸桿傳動的熱平衡計算；初步估算軸的直徑，提高軸強度和剛度的方法；液體動壓潤滑基本方程；聯軸器和離合器的類型、特點及選用；密封的分類與選用。掌握：機械零件失效概念，機械零件設計原則；潤滑狀態(tài)的區(qū)分；螺栓組連接受力分析，單個螺栓連接強度計算，提高螺紋連接強度的措施；平鍵和花鍵連接的選用和強度計算；帶傳動工作情

3、況分析和帶的應力分析；傳動件幾何計算，受力分析，強度計算，設計參數選擇原則；蝸桿傳動的效率計算；軸的分類，軸的結構設計，軸的強度計算方法；滾動軸承的類型選擇，設計計算，組合設計；液體動壓徑向滑動軸承的設計，非液體摩擦滑動軸承的設計。3、參考書目機械設計，北京：北京理工大學出版社，孔凌嘉，王曉力，2006.2機械設計必掌握的知識點1.螺栓組連接的受力分析，單個螺栓強度（1）松連接螺栓強度計算裝配時，螺栓不需擰緊，螺栓不受力=F d2111一般地=S,S=1.21.7G = F 扭轉切應力： = W =d 2 16 d2 43 3 F 。 t aF 。（2）緊連接的螺栓強度計算安裝時，必須將螺母擰

4、緊，則螺紋部分不僅受 F 所產生的拉伸應力的作用，還受螺紋副摩擦力矩 T 產生的扭轉切應 力作用必須為1.3F tan( P ) v1 1d22根據第四強度理論： = 2 3 2 =ca= 1.3僅受預緊力的緊螺栓連接 = 1. = ca 1. F d 1 d 24 15. 2 套筒減載 鍵減載靠摩擦力承受橫向工作載荷的緊螺栓連接 減載裝置 銷釘減載 承受 F 和 F 的緊連接螺栓1。相接觸，尚未擰緊 2 已擰緊但尚未承受工作載荷。F 產生的拉伸形變 被連接件接觸面間產L受力生的 壓 縮 變 形 F t a n = C 螺栓強度 L L n = C 連接件的剛度FF 3 擰緊后的螺栓又承受工作

5、載荷 F ，螺栓承受工作。 LF變形載荷 F 后，因所受拉力由 F 增至 F 。而繼續(xù)增長， 形變量為 ，總拉力 F 。LLLF矩形花鍵：結構簡單，加工方便；加工精度和定心精度高，小徑定心 花鍵： 多用于動、靜連接 漸開線花鍵：齒形自動定心，強度高，可用齒輪加工 加工，工藝性好，精度高，適用于載荷大，定心要求高，尺寸較大場合。工作面：齒的側面 特點：與平鍵相比，鍵齒數較多且受載均勻，故可承受很大的載荷，因鍵槽較淺，對軸轂強度 削弱較輕；軸上零件對中性好。缺點：需專門的設備加工，成本高。結構簡單，定心性好，軸上不開槽，對軸削弱小，承載能力高，bnc =KF=K K K K K（1）計算載荷：F直

6、齒圓柱齒輪F=KF c oa483(u1)3KT1a為中心距（mm）斜齒：法向力：u2=KF齒面接觸線強度L（mm）：L=ss51Sa為應力修正系數m12.63KTY1FaYSa利用過盈配合，配合面間有壓力，靠摩擦力傳遞轉矩和軸向力。過盈連接：承受變載性能好，但對裝配表面加工精度高。裝配方法：壓力法，溫差法固定零件之間相對位置：定位銷銷連接：只可傳遞不大的載荷用于連接：連接銷型面連接：軸與相應的輪轂由光滑非圓截面的表面構成的連接。4.齒輪傳動的計算原則bn A Vbn K使用系數K動載系數K齒間載荷分配系數A VK齒向載荷分配系數（2）齒面接觸疲勞強度bn t1HF t1bcoscosZ2co

7、snba476(u1)3KTu2H(3)齒根彎曲疲勞強度齒根彎曲應力F =KFt1Ybm FaY=Fa6c oF（齒形系數）2c o直齒圓柱齒輪：F =KFt1Y Y YYbm Fa SaF=0.2 0.75,0(對連接螺栓連接： 2 2 2 2 d 2 d2= =min = C0 CC min為螺栓桿與孔壁擠壓面的 剪切 = L4z F =F 0) F 0 = F F = F F F = L tan L = L C L F =C 螺栓的相對剛度 K =LC CCLF F - F = tan = F= CFFFFFFCLC CLFF也可行：F = F F = F K FF = F 0 CCL

8、C C LFF設計公式d 5. F 0 由于影響變載荷零件疲勞強度的主要因素是應力幅，故應計算應力幅， 1F - F F K F - F K F- K F 2螺栓拉力變化幅度為故相應的循環(huán)應力幅為 =maxa1 4疲勞強度的校核公式為： = 2K C F a2 a1受橫向載荷的鉸制孔用螺栓連接強度計算主要失效形式：螺栓桿被剪斷，螺栓桿或孔壁被壓潰螺栓桿與孔壁的擠壓強度條件 : =P最小高度（mm ）2.同上：（1）受橫向載荷的螺栓組的連接F Fd L P 0 min d 2每個螺栓所受的橫向工作切應力為： F =K F fF z m K F 或 F nfzmn（2）受轉矩OTF預緊后，接合面所

9、產生的最大的摩擦力大于或等于橫向載荷忽略連接中的預緊力和摩擦力，則各螺栓的剪切變形量與其軸線到螺栓組中心O F =F的距離成正比zF maxrmaxrifFmax ir r 力矩平衡 F r = T 受力最大的螺栓的工作切力為： F r 2 根據力矩平衡 fF fF . fF K T F K T f (r r . r ) f r - 0 M = F L F L . F L = F L A W=ML L2 作 A WF max = rmaxF ri 或 F = F i i maxzi =1i i max=Trmaxz ii =1假設預緊力程度相同，均為 F ；則各螺栓連接處產生的摩擦力均相等，并

10、假設此摩擦力集中作用在螺栓中心處，并且各摩擦力應與個螺栓的軸線到螺栓組中心的連線相垂直。KTn = n r1 r 2 rz n z 1 2 zii =1F（3）受軸向載荷： F = （工作載荷）z（4）受翻轉力矩的螺栓組連接剛性底板受到翻轉力矩后有繞軸線 O-O 翻轉趨勢，此時在軸線 O-O 左側，地基被放松，螺栓被進一步拉伸；右側螺 栓被放松使其預緊力減少，低級被進一步壓縮。 左側各螺栓及右側支承面對底座繞 O-O 的反力矩與載荷力矩平衡，即有： P minzF M z1 12 2 n n i i i =1與承受彎矩類似，由于各個螺栓剛度相同，根據螺栓變形協調條件： F 1 = L 1F F

11、 F2 = . = n = max 故最大工作L L L2 n max拉力 FmaxL 2 L 2 . L 2 1 2 n=MLmax z ii =1在預緊力 F 用下，接合面間擠壓應力為：P = zF A翻轉力矩 M 作用下而產生附加擠壓應力的最大值可近似為：P max MW最大受壓處不被壓潰的條件為：P maxzF M P最小受壓處不出現間隙的條件為：P minzF M - 0A W3.鍵連接的特點及應用工作面：兩側面平鍵原理：靠鍵與鍵槽側面的相互擠壓傳遞轉矩軸向承載：不能承受軸向力（不能受載軸向）特點：結構簡單，拆裝方便，對中性好，應用廣泛普通平鍵：用于軸轂間無軸向相對滑動的靜連接薄型平

12、鍵：適用于空心軸、薄壁輪轂或只傳遞運動的軸導向平鍵和滑鍵：都用于輪轂需作軸向移動的動連接導向平鍵適用于輪轂移動距離不大的場合，一般用螺釘固定在軸槽中，與輪轂的鍵槽采用間隙配合，輪轂可沿導向平鍵做軸向移動。當輪齒軸向移動距離較大時，宜采用滑鍵，因為用導向平鍵時鍵太長，制造困難。原理：靠鍵與鍵槽側面的擠壓傳遞轉矩工作面：兩側面半圓鍵軸受力情況：不能承受軸向力特點：也有制造簡單，拆裝方便，對中性好，不能承受軸向力，可自動適應輪轂鍵槽的斜度，缺點是軸上鍵槽較深，對軸削弱較大，適用于載荷小的連接或錐形軸端與輪轂的連接，小轉矩場合原理：靠鍵與鍵槽面間及軸與輪轂之間的摩擦力傳遞轉矩楔鍵連接工作面：上下兩底面

13、軸向承載情況：軸向固定零件，承受單方向的軸向力。特點：結構簡單，但對中性差，適用于對中精度要求不高、不受沖擊振動或變載荷的較低速場合靠工作面上擠壓來傳遞扭矩工作面：兩鍵斜面，拼接后相互平行的兩個窄面。切向鍵連接軸向受載：同楔鍵特點：適用于大載荷，對中要求不嚴的場合。一組切向鍵只能傳遞單方向的轉矩，傳遞雙向轉矩必須用兩組切向鍵。專業(yè)課強化篇：一緒論了解：機械設計應滿足的基本要求，機械零件設計的步驟：1.機械零部件：分類：通用零件：在各種機器中都在適用的零件，如：螺釘，齒輪，軸，滾動軸承，聯軸器，專用零部件：在某種特定類型的及其中才能用到的零部件。如渦輪機的葉片，內燃機的活塞，紡織機的織梭等2.機械設計應滿足的基本要求：功能要求經濟性要求（費用，效率