哈爾濱工業(yè)大學考研資料機械設計基礎知識.doc

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1. 機械設計基礎知識 【機械的組成】：主體{原動部分（驅動機械完成預定功能的動力源），傳動部分，執(zhí)行部分（用來完成預定功能的組成部分）}；基本組成要素：機械零件 【機械應滿足的基本要求】：1、使用功能要求2、經(jīng)濟性要求3、勞動保護和環(huán)境保護要求4、壽命和可靠性要求5、其它專用要求 【機械零件應滿足的基本要求】：1、避免在預定壽命期內失效2、結構工藝性要求3、經(jīng)濟性要求4、質量小的要求5、可靠性要求 2. 軸轂連接的設計知識 【鍵聯(lián)接】平鍵（普通平鍵，導向平鍵）工作原理：靠鍵同鍵槽面的擠壓來傳遞扭矩。失效形式：工作面被壓潰。半圓鍵，靠側面來傳遞扭矩，工作面被壓潰。楔鍵：鍵的楔緊作用來傳遞扭矩，還可以承受單向軸向載荷，發(fā)生轉動時還可以像平鍵一樣工作。切向鍵：由一對斜度為1：100的楔鍵組成，靠工作面上的擠壓力和軸與輪轂之間的摩擦力來傳遞扭矩。 【花鍵聯(lián)接】矩形鍵小徑定心，漸開線齒形定心。 【無鍵連接】型面連接：裝拆方便，能保證良好的對中性，連接面上沒有鍵槽及尖角，從而減少了應力集中，可以傳遞比較大的扭矩。但加工復雜。脹緊連接：定心性好，裝拆方便，引起的應力集中小，承載能力高，并有安全保護作用。 【過盈連接】主要應用于軸與轂的連接，輪圈于輪芯的連接以及滾動軸承與軸或座孔的連接。結構簡單，對中性好，承載能力大承受沖擊性能好，對軸的削弱少，但加工精度要求高，裝拆不變。 3. 螺紋連接知識 【螺紋的幾何參數(shù)】大徑d小徑d1中徑d2線數(shù)n{螺紋的螺旋線數(shù)}螺距P{相鄰兩個牙型上對應點間的軸向距離}導程S{任意一點西安同一條螺旋線轉一周所移動的軸向距離}螺紋升角?{螺旋線切線于垂直于螺紋軸線的平面間的夾角} 【螺紋的類型】連接螺紋{三角螺紋}傳動螺紋{非三角螺紋} 【螺紋的預緊和防松】預緊：目的：增強連接的可靠性和緊密性，以防止受載荷后被連接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對滑移。防松，防止螺旋副在受載時發(fā)生相對轉動；原理：摩擦、機械、破壞螺旋副運動關系。 【提高螺紋連接強度的措施】1、降低影響螺栓疲勞強度的應力幅{減小螺栓剛度Cb或增大被連接件剛度Cm，都可以減小總拉力F2即減小應力幅σa的目的；于此同時適當增大預緊力F0，也可達到同樣效果}2、改善螺紋牙上的應力分布不均的現(xiàn)象{懸置螺母、減小螺栓旋合段本來受力較大的幾圈螺紋牙的受力面、采用鋼絲螺套}3、減少應力集中的影響{大圓角、卸載結構螺紋收尾改為退刀槽}4、采用合理的制造工藝{冷鍛螺栓頭部和滾壓螺紋} 4. 傳動部分基礎知識 【帶傳動】特點：結構簡單，傳動平穩(wěn)，價格低廉，緩沖吸振；應用廣泛；失效形式：打滑和疲勞破壞。設計準則，保證在不打滑的情況下，具有一定的疲勞強度和壽命。彈性滑動：傳動帶受拉力作用時會發(fā)生彈性變形，帶的拉力從緊邊拉力逐漸降為松邊拉力，因此在小帶輪上向后退縮，使得帶的速度低于小帶輪速度；帶的彈性變形量逐漸增加，松邊拉力上升，大帶輪上帶相對于大帶輪向前伸長，使得帶的速度高于大帶輪線速度。打滑：在帶傳動速度不變的情況下，隨著帶隨傳遞的功率增大，帶與帶輪之間的總摩擦力也隨之增加，彈性滑動所發(fā)生的區(qū)域也相應擴大。當總摩擦力達到臨界值時，彈性滑動區(qū)域也就擴大到了整個接觸弧，此時如果再增大傳動功率，就會發(fā)生整體打滑。 【鏈傳動】特點：無彈性滑動和整體打滑現(xiàn)象，能保持準確的平均傳動比，傳動效率高作用在軸上的徑向壓力小，整體尺寸小，結構緊湊；制造與安裝精度低，成本低。缺點：只能實現(xiàn)平行軸之間鏈輪的同向傳動，不能保持恒定的瞬時傳動比，磨損后易發(fā)生跳齒，工作時噪聲較大。 失效形式：1、鏈的疲勞破壞2、鏈條鉸鏈的磨損3、鏈條鉸鏈的膠合4、鏈條的靜力破壞。 標記：鏈號-排數(shù)-整鏈鏈節(jié)數(shù)-標準編號 【齒輪傳動】特點：效率高，結構緊湊，工作可靠，壽命長，傳動比穩(wěn)定。制造及安裝精度高，價格較貴。失效形式：1、輪齒折斷2、齒面磨損3、齒面點蝕4、齒面膠合5、塑性變形。設計準則：保證齒根彎曲疲勞強度及保證齒面接觸疲勞強度。 【蝸桿傳動】特點：1、傳動比大，零件數(shù)目小，結構緊湊2、沖擊載荷小，傳動平穩(wěn)，噪聲低3、當蝸桿的螺旋線夾角小于嚙合面當量摩擦角時，有自鎖性4、摩擦發(fā)熱量大，效率低。通常用于減速裝置。失效形式：點蝕（齒面接觸疲勞破壞）、齒根折斷、齒面膠合、過度磨損。 【帶傳動參數(shù)選擇】1、中心距a，大可增加帶輪包角，減少單位時間內帶的循環(huán)次數(shù)，提高壽命。但同時會加劇波動降低平穩(wěn)性增大尺寸。2、傳動比i，大會減小包角，包角小到一定程度會打滑，i《7，一般為2-5.3、帶輪基準直徑，不能過小。4、帶速v，提高帶速可以降低傳動的有效拉力，可以減少帶傳動尺寸；不利于提高帶的疲勞強度和壽命。一般推薦5~25m/s小于30 【鏈傳動】1、鏈輪齒數(shù)，min9，一般大于17max150，一般不大于114，奇數(shù)。2、傳動比i，過大包角小加速磨損；一般i《6常取2~2.5；3、中心距a，30-50p，不能過小。4、鏈節(jié)距和排數(shù)，a小i大時，小節(jié)距多排，反之。 【齒輪】1、壓力角@增大有利于提高彎曲強度和接觸強度，一般20；2、齒數(shù)z，盡量多，想嚙合的互為質數(shù)，3、齒寬系數(shù)適度增加。 5. 軸承基礎知識 【類型及特點】滑動{整體式徑向，對開式徑向，止推；液體，不完全液體，自潤滑}，滾動{向心，推力，向心推力} 【滾動軸承的代號】 【失效】滑動{磨粒磨損、刮傷、膠合、疲勞剝落、腐蝕}滾動{內外圈滾道或滾動體上的點蝕} 【滑動材料】1、良好的減摩性，耐磨性和抗咬粘性，2、良好的摩擦順應性、嵌入性和耐磨性，3、良好的強度和抗腐蝕能力4、良好的工藝性和導熱性、經(jīng)濟性。金屬材料{軸承合金、銅合金、鋁基合金、灰鑄鐵及耐磨鑄鐵}，非金屬{工程塑料，碳-石墨}，多空質金屬。 6. 軸的基礎知識 【軸的功用】支撐回轉零件及傳遞運動和動力 【分類】轉軸{彎矩扭矩}心軸{彎矩}傳動軸{扭矩}；曲軸，直軸{光軸（形狀簡單，加工容易心軸和傳動）階梯軸（轉軸）} 【設計準則】1、結構設計，根據(jù)軸上零件的安裝、定位及軸的制造工藝方面的要求，合理的制定軸的結構形狀及尺寸。2、工作能力計算，軸的強度、剛度和振動穩(wěn)定性方面的計算。 【材料】碳鋼合金鋼 7. 聯(lián)軸器和離合器 【異同】1、聯(lián)軸器用來把兩軸連接在一起，機械運轉時兩軸不能分離；只有在機械停車并將連接拆開后，兩軸才能分離。2、離合器在機械運轉的過程中，可是兩軸隨時結合和分離的一種裝置，他可以用來操縱機械傳動系統(tǒng)的斷續(xù)，以便進行變速及轉向。 【聯(lián)軸器的種類及特性】剛性聯(lián)軸器{套筒式，夾克式，凸緣式}撓性聯(lián)軸器{無彈性元件的撓性聯(lián)軸器（十字滑塊聯(lián)軸器，滑塊聯(lián)軸器，十字軸萬向聯(lián)軸器，齒式聯(lián)軸器，滾子鏈聯(lián)軸器）有彈性元件（彈性套柱銷聯(lián)軸器，彈性柱銷聯(lián)軸器，梅花形彈性聯(lián)軸器，輪胎式聯(lián)軸器，膜片聯(lián)軸器）} 【離合器的種類及特性】牙嵌離合器，圓盤摩擦離合器{單盤多盤}