哈尔滨工业大学考研资料-机械设计基础知识.doc

1. 机械设计基础知识【机械的组成】：主体原动部分（驱动机械完成预定功能的动力源），传动部分，执行部分（用来完成预定功能的组成部分）；基本组成要素：机械零件【机械应满足的基本要求】：1、使用功能要求2、经济性要求3、劳动保护和环境保护要求4、寿命和可靠性要求5、其它专用要求【机械零件应满足的基本要求】：1、避免在预定寿命期内失效2、结构工艺性要求3、经济性要求4、质量小的要求5、可靠性要求2. 轴毂连接的设计知识【键联接】平键（普通平键，导向平键）工作原理：靠键同键槽面的挤压来传递扭矩。失效形式：工作面被压溃。半圆键，靠侧面来传递扭矩，工作面被压溃。楔键：键的楔紧作用来传递扭矩，还可以承受单向轴向载荷，发生转动时还可以像平键一样工作。切向键：由一对斜度为1：100的楔键组成，靠工作面上的挤压力和轴与轮毂之间的摩擦力来传递扭矩。【花键联接】矩形键小径定心，渐开线齿形定心。【无键连接】型面连接：装拆方便，能保证良好的对中性，连接面上没有键槽及尖角，从而减少了应力集中，可以传递比较大的扭矩。但加工复杂。胀紧连接：定心性好，装拆方便，引起的应力集中小，承载能力高，并有安全保护作用。【过盈连接】主要应用于轴与毂的连接，轮圈于轮芯的连接以及滚动轴承与轴或座孔的连接。结构简单，对中性好，承载能力大承受冲击性能好，对轴的削弱少，但加工精度要求高，装拆不变。3. 螺纹连接知识【螺纹的几何参数】大径d小径d1中径d2线数n螺纹的螺旋线数螺距P相邻两个牙型上对应点间的轴向距离导程S任意一点西安同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离螺纹升角螺旋线切线于垂直于螺纹轴线的平面间的夹角【螺纹的类型】连接螺纹三角螺纹传动螺纹非三角螺纹【螺纹的预紧和防松】预紧：目的：增强连接的可靠性和紧密性，以防止受载荷后被连接件间出现缝隙或发生相对滑移。防松，防止螺旋副在受载时发生相对转动；原理：摩擦、机械、破坏螺旋副运动关系。【提高螺纹连接强度的措施】1、降低影响螺栓疲劳强度的应力幅减小螺栓刚度Cb或增大被连接件刚度Cm，都可以减小总拉力F2即减小应力幅a的目的；于此同时适当增大预紧力F0，也可达到同样效果2、改善螺纹牙上的应力分布不均的现象悬置螺母、减小螺栓旋合段本来受力较大的几圈螺纹牙的受力面、采用钢丝螺套3、减少应力集中的影响大圆角、卸载结构螺纹收尾改为退刀槽4、采用合理的制造工艺冷锻螺栓头部和滚压螺纹4. 传动部分基础知识【带传动】特点：结构简单，传动平稳，价格低廉，缓冲吸振；应用广泛；失效形式：打滑和疲劳破坏。设计准则，保证在不打滑的情况下，具有一定的疲劳强度和寿命。弹性滑动：传动带受拉力作用时会发生弹性变形，带的拉力从紧边拉力逐渐降为松边拉力，因此在小带轮上向后退缩，使得带的速度低于小带轮速度；带的弹性变形量逐渐增加，松边拉力上升，大带轮上带相对于大带轮向前伸长，使得带的速度高于大带轮线速度。打滑：在带传动速度不变的情况下，随着带随传递的功率增大，带与带轮之间的总摩擦力也随之增加，弹性滑动所发生的区域也相应扩大。当总摩擦力达到临界值时，弹性滑动区域也就扩大到了整个接触弧，此时如果再增大传动功率，就会发生整体打滑。【链传动】特点：无弹性滑动和整体打滑现象，能保持准确的平均传动比，传动效率高作用在轴上的径向压力小，整体尺寸小，结构紧凑；制造与安装精度低，成本低。缺点：只能实现平行轴之间链轮的同向传动，不能保持恒定的瞬时传动比，磨损后易发生跳齿，工作时噪声较大。失效形式：1、链的疲劳破坏2、链条铰链的磨损3、链条铰链的胶合4、链条的静力破坏。标记：链号-排数-整链链节数-标准编号【齿轮传动】特点：效率高，结构紧凑，工作可靠，寿命长，传动比稳定。制造及安装精度高，价格较贵。失效形式：1、轮齿折断2、齿面磨损3、齿面点蚀4、齿面胶合5、塑性变形。设计准则：保证齿根弯曲疲劳强度及保证齿面接触疲劳强度。【蜗杆传动】特点：1、传动比大，零件数目小，结构紧凑2、冲击载荷小，传动平稳，噪声低3、当蜗杆的螺旋线夹角小于啮合面当量摩擦角时，有自锁性4、摩擦发热量大，效率低。通常用于减速装置。失效形式：点蚀（齿面接触疲劳破坏）、齿根折断、齿面胶合、过度磨损。【带传动参数选择】1、中心距a，大可增加带轮包角，减少单位时间内带的循环次数，提高寿命。但同时会加剧波动降低平稳性增大尺寸。2、传动比i，大会减小包角，包角小到一定程度会打滑，i7，一般为2-5.3、带轮基准直径，不能过小。4、带速v，提高带速可以降低传动的有效拉力，可以减少带传动尺寸；不利于提高带的疲劳强度和寿命。一般推荐525m/s小于30【链传动】1、链轮齿数，min9，一般大于17max150，一般不大于114，奇数。2、传动比i，过大包角小加速磨损；一般i6常取22.5；3、中心距a，30-50p，不能过小。4、链节距和排数，a小i大时，小节距多排，反之。【齿轮】1、压力角增大有利于提高弯曲强度和接触强度，一般20；2、齿数z，尽量多，想啮合的互为质数，3、齿宽系数适度增加。5. 轴承基础知识【类型及特点】滑动整体式径向，对开式径向，止推；液体，不完全液体，自润滑，滚动向心，推力，向心推力【滚动轴承的代号】【失效】滑动磨粒磨损、刮伤、胶合、疲劳剥落、腐蚀滚动内外圈滚道或滚动体上的点蚀【滑动材料】1、良好的减摩性，耐磨性和抗咬粘性，2、良好的摩擦顺应性、嵌入性和耐磨性，3、良好的强度和抗腐蚀能力4、良好的工艺性和导热性、经济性。金属材料轴承合金、铜合金、铝基合金、灰铸铁及耐磨铸铁，非金属工程塑料，碳-石墨，多空质金属。6. 轴的基础知识【轴的功用】支撑回转零件及传递运动和动力【分类】转轴弯矩扭矩心轴弯矩传动轴扭矩；曲轴，直轴光轴（形状简单，加工容易心轴和传动）阶梯轴（转轴）【设计准则】1、结构设计，根据轴上零件的安装、定位及轴的制造工艺方面的要求，合理的制定轴的结构形状及尺寸。2、工作能力计算，轴的强度、刚度和振动稳定性方面的计算。【材料】碳钢合金钢7. 联轴器和离合器【异同】1、联轴器用来把两轴连接在一起，机械运转时两轴不能分离；只有在机械停车并将连接拆开后，两轴才能分离。2、离合器在机械运转的过程中，可是两轴随时结合和分离的一种装置，他可以用来操纵机械传动系统的断续，以便进行变速及转向。【联轴器的种类及特性】刚性联轴器套筒式，夹克式，凸缘式挠性联轴器无弹性元件的挠性联轴器（十字滑块联轴器，滑块联轴器，十字轴万向联轴器，齿式联轴器，滚子链联轴器）有弹性元件（弹性套柱销联轴器，弹性柱销联轴器，梅花形弹性联轴器，轮胎式联轴器，膜片联轴器）【离合器的种类及特性】牙嵌离合器，圆盘摩擦离合器单盘多盘