哈爾濱工業(yè)大學(xué)考研資料 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí).doc

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1. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí) 【機(jī)械的組成】：主體{原動(dòng)部分（驅(qū)動(dòng)機(jī)械完成預(yù)定功能的動(dòng)力源），傳動(dòng)部分，執(zhí)行部分（用來(lái)完成預(yù)定功能的組成部分）}；基本組成要素：機(jī)械零件 【機(jī)械應(yīng)滿足的基本要求】：1、使用功能要求2、經(jīng)濟(jì)性要求3、勞動(dòng)保護(hù)和環(huán)境保護(hù)要求4、壽命和可靠性要求5、其它專用要求 【機(jī)械零件應(yīng)滿足的基本要求】：1、避免在預(yù)定壽命期內(nèi)失效2、結(jié)構(gòu)工藝性要求3、經(jīng)濟(jì)性要求4、質(zhì)量小的要求5、可靠性要求 2. 軸轂連接的設(shè)計(jì)知識(shí) 【鍵聯(lián)接】平鍵（普通平鍵，導(dǎo)向平鍵）工作原理：靠鍵同鍵槽面的擠壓來(lái)傳遞扭矩。失效形式：工作面被壓潰。半圓鍵，靠側(cè)面來(lái)傳遞扭矩，工作面被壓潰。楔鍵：鍵的楔緊作用來(lái)傳遞扭矩，還可以承受單向軸向載荷，發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)還可以像平鍵一樣工作。切向鍵：由一對(duì)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(lái)傳遞扭矩。 【花鍵聯(lián)接】矩形鍵小徑定心，漸開(kāi)線齒形定心。 【無(wú)鍵連接】型面連接：裝拆方便，能保證良好的對(duì)中性，連接面上沒(méi)有鍵槽及尖角，從而減少了應(yīng)力集中，可以傳遞比較大的扭矩。但加工復(fù)雜。脹緊連接：定心性好，裝拆方便，引起的應(yīng)力集中小，承載能力高，并有安全保護(hù)作用。 【過(guò)盈連接】主要應(yīng)用于軸與轂的連接，輪圈于輪芯的連接以及滾動(dòng)軸承與軸或座孔的連接。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)中性好，承載能力大承受沖擊性能好，對(duì)軸的削弱少，但加工精度要求高，裝拆不變。 3. 螺紋連接知識(shí) 【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(gè)牙型上對(duì)應(yīng)點(diǎn)間的軸向距離}導(dǎo)程S{任意一點(diǎn)西安同一條螺旋線轉(zhuǎn)一周所移動(dòng)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(dòng)螺紋{非三角螺紋} 【螺紋的預(yù)緊和防松】預(yù)緊：目的：增強(qiáng)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(duì)滑移。防松，防止螺旋副在受載時(shí)發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；原理：摩擦、機(jī)械、破壞螺旋副運(yùn)動(dòng)關(guān)系。 【提高螺紋連接強(qiáng)度的措施】1、降低影響螺栓疲勞強(qiáng)度的應(yīng)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(yīng)力幅σa的目的；于此同時(shí)適當(dāng)增大預(yù)緊力F0，也可達(dá)到同樣效果}2、改善螺紋牙上的應(yīng)力分布不均的現(xiàn)象{懸置螺母、減小螺栓旋合段本來(lái)受力較大的幾圈螺紋牙的受力面、采用鋼絲螺套}3、減少應(yīng)力集中的影響{大圓角、卸載結(jié)構(gòu)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(dòng)部分基礎(chǔ)知識(shí) 【帶傳動(dòng)】特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，價(jià)格低廉，緩沖吸振；應(yīng)用廣泛；失效形式：打滑和疲勞破壞。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，保證在不打滑的情況下，具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命。彈性滑動(dòng)：傳動(dòng)帶受拉力作用時(shí)會(huì)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(duì)于大帶輪向前伸長(zhǎng)，使得帶的速度高于大帶輪線速度。打滑：在帶傳動(dòng)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(dòng)所發(fā)生的區(qū)域也相應(yīng)擴(kuò)大。當(dāng)總摩擦力達(dá)到臨界值時(shí)，彈性滑動(dòng)區(qū)域也就擴(kuò)大到了整個(gè)接觸弧，此時(shí)如果再增大傳動(dòng)功率，就會(huì)發(fā)生整體打滑。 【鏈傳動(dòng)】特點(diǎn)：無(wú)彈性滑動(dòng)和整體打滑現(xiàn)象，能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，傳動(dòng)效率高作用在軸上的徑向壓力小，整體尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊；制造與安裝精度低，成本低。缺點(diǎn)：只能實(shí)現(xiàn)平行軸之間鏈輪的同向傳動(dòng)，不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比，磨損后易發(fā)生跳齒，工作時(shí)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(biāo)記：鏈號(hào)-排數(shù)-整鏈鏈節(jié)數(shù)-標(biāo)準(zhǔn)編號(hào) 【齒輪傳動(dòng)】特點(diǎn)：效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)比穩(wěn)定。制造及安裝精度高，價(jià)格較貴。失效形式：1、輪齒折斷2、齒面磨損3、齒面點(diǎn)蝕4、齒面膠合5、塑性變形。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度及保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度。 【蝸桿傳動(dòng)】特點(diǎn)：1、傳動(dòng)比大，零件數(shù)目小，結(jié)構(gòu)緊湊2、沖擊載荷小，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低3、當(dāng)蝸桿的螺旋線夾角小于嚙合面當(dāng)量摩擦角時(shí)，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(diǎn)蝕（齒面接觸疲勞破壞）、齒根折斷、齒面膠合、過(guò)度磨損。 【帶傳動(dòng)參數(shù)選擇】1、中心距a，大可增加帶輪包角，減少單位時(shí)間內(nèi)帶的循環(huán)次數(shù)，提高壽命。但同時(shí)會(huì)加劇波動(dòng)降低平穩(wěn)性增大尺寸。2、傳動(dòng)比i，大會(huì)減小包角，包角小到一定程度會(huì)打滑，i《7，一般為2-5.3、帶輪基準(zhǔn)直徑，不能過(guò)小。4、帶速v，提高帶速可以降低傳動(dòng)的有效拉力，可以減少帶傳動(dòng)尺寸；不利于提高帶的疲勞強(qiáng)度和壽命。一般推薦5~25m/s小于30 【鏈傳動(dòng)】1、鏈輪齒數(shù)，min9，一般大于17max150，一般不大于114，奇數(shù)。2、傳動(dòng)比i，過(guò)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(guò)小。4、鏈節(jié)距和排數(shù)，a小i大時(shí)，小節(jié)距多排，反之。 【齒輪】1、壓力角@增大有利于提高彎曲強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度，一般20；2、齒數(shù)z，盡量多，想嚙合的互為質(zhì)數(shù)，3、齒寬系數(shù)適度增加。 5. 軸承基礎(chǔ)知識(shí) 【類型及特點(diǎn)】滑動(dòng){整體式徑向，對(duì)開(kāi)式徑向，止推；液體，不完全液體，自潤(rùn)滑}，滾動(dòng){向心，推力，向心推力} 【滾動(dòng)軸承的代號(hào)】 【失效】滑動(dòng){磨粒磨損、刮傷、膠合、疲勞剝落、腐蝕}滾動(dòng){內(nèi)外圈滾道或滾動(dòng)體上的點(diǎn)蝕} 【滑動(dòng)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(yīng)性、嵌入性和耐磨性，3、良好的強(qiáng)度和抗腐蝕能力4、良好的工藝性和導(dǎo)熱性、經(jīng)濟(jì)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(zhì)金屬。 6. 軸的基礎(chǔ)知識(shí) 【軸的功用】支撐回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 【分類】轉(zhuǎn)軸{彎矩扭矩}心軸{彎矩}傳動(dòng)軸{扭矩}；曲軸，直軸{光軸（形狀簡(jiǎn)單，加工容易心軸和傳動(dòng)）階梯軸（轉(zhuǎn)軸）} 【設(shè)計(jì)準(zhǔn)則】1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(jié)構(gòu)形狀及尺寸。2、工作能力計(jì)算，軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性方面的計(jì)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(lái)把兩軸連接在一起，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸不能分離；只有在機(jī)械停車并將連接拆開(kāi)后，兩軸才能分離。2、離合器在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，可是兩軸隨時(shí)結(jié)合和分離的一種裝置，他可以用來(lái)操縱機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的斷續(xù)，以便進(jìn)行變速及轉(zhuǎn)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(wú)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(wàn)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(pán)摩擦離合器{單盤(pán)多盤(pán)}