机械设计期末复习(2014-14)

（3）计算轴承上的轴向载荷
Fd1 FA 3400 2000 5400 N Fd 2
轴承2压紧
Fa1 Fd1 3400N Fa 2 Fd1 FA 5400N
（4）计算当量动载荷 Fa1 3400 0.68 e 对轴承1 Fr1 5000 Fa 2 5400 对轴承2 5.4 e Fr 2 1000
一、题型分值
选择题
判断题 简答题 计算题 分析题
10个 20分
10个 20分 3个 2个 2个 18分 22分 20分
第一篇 失效 减小应力集中的措施 有限寿命疲劳极限 接触应力 摩擦类型（滑动摩擦的类型） 磨损的过程（三个阶段）
螺纹连接
螺纹类型 螺纹的基本参数（螺距、导程、线数） 螺纹连接的类型、特点、应用场合 螺纹连接预紧的目的 螺纹连接的防松（目的或实质、原理、方法措施） 螺纹连接的强度计算 提高螺栓强度的措施（相对刚度）
> e Fr
6
X ,Y
P f（ p XF r YFa）
1
Lh , C

10 f t C ' Lh Lh 60n P
h
P 60n C 6 Lh f t 10
N
角、锥轴承所受轴向力的计算方法：
1） 根据轴承的受力和结构，判断出全部轴向力
d1
4 1.3F2

d
1、如图所示，一牵引钩用2个M10（d1=8.376mm）的 普通螺栓固定于机体上，已知接合面间摩擦系数f=0.15， 可靠性系数Ks=1.2，螺栓材料强度级别为6.6级，安全系 数S=3，试计算该螺栓组连接允许的最大牵引力Rmax。
螺栓的拉伸强度条件为
带传动
特点、适用场合 类型、工作原理 V带传动和平带传动的区别 受力分析、最大应力、应力类型 带的最大应力 弹性滑动（原因、后果）、打滑（原因、部位、后 果），区别 带传动的设计准则 带传动设计中限制带速、小带轮直径与小带轮包角 带传动中带的根数 带传动的张紧（目的、方法措施）
链传动 链传动的特点（与带传动比、与齿轮传动比） 链条的磨损（部位、后果） 链的节数（避免过度链节）、链轮的齿数 基本参数（p、z） 多边形效应（传运动的不均匀性、动载荷） 失效形式 链传动的布置 链传动的张紧（目的、方法措施）
Fd1
（1）计算轴承上的径向载荷
Fd2
Fr1 Fr 2 F1 F2
150F1 200Fr 2 50F2
Fr1 5000 N Fr 2 1000 N
（2）计算派生轴向力
Fr1
Fr2
Fd1 0.68Fr1 0.68 5000 3400N Fd 2 0.68Fr 2 0.68 1000 680 N
同直 齿轮
轴向力： 主动轮上 Fa1 用左右手法则判定：
主、从动轮 上各对应力大小 相等、方向相反
左旋齿轮用左手法则 右旋齿轮用右手法则 弯曲四指为转动方向、大指为 Fa1方向 从动轮的Fa2与从动轮的Fa1反向 Fa2 主动
Fa1
例：圆柱齿轮的受力分析 齿轮1、2： Fr1 n1 Ft1 Fr2 Fr1 n1 Ft1 Ft2 Fa2 2 n2 1 3 Fa1 Ft2 n1
（包括外载荷和内部轴向力）合力的指向。 分析哪一端轴承被“压紧”、哪一端轴承被“放 松”。 2） 被“放松”轴承的轴向力Fa =本身的内部轴向力S 被“压紧”轴承的轴向力Fa = 除去本身派生的轴 向力后，其余各轴向力的代数和。
正装时，轴向合力指向的一为紧端， 反装时，轴向合力指向的一端为松端。
1、图示轴上装有一对角接触球轴承，已知轴承的基本额 定动载荷C=33400N，轴的转速n=288r/min，轴上作用的 轴向力为FA=2000N，轴上作用的径向力分别为F1=2000N， F2=2000N，常温工作，动载荷系数fp=1.1。试求危险轴 承的寿命是多少小时？（已知：e=0.68，Fd=0.68Fr； Fa/Fr≤e时，X=1，Y=0；Fa/Fr﹥e时，X=0.41，Y=0.87； ε=3）
10 ft C 10 33400 Lh 12155.28h 60n P 60 288 5618.8
6

6
3
联轴器和离合器 联轴器的类型、特点 选择联轴器的依据 联轴器和离合器的作用、区别 离合器的类型、特点
轴 轴的类型（按承载分） 轴直径初步确定的方法 轴的设计计算准则 轴设计的工艺性 轴的结构设计
ca
1.3F0

≤[ ]
4
d12
[ ]
式中，螺栓的许用拉应力
F0
s
S

360 120 MPa 3
d12 [ ]
4 1.3

8.3762 120
4 1.3
5083.7 N
接合面不滑移的条件为 由图可见，接合面数i=1
R
fF0 zi K S R
或
d1
4 1.3F0

d
（2）受轴向载荷的螺栓组连接
若螺栓不预紧，则每个螺栓所受的工作载荷 F 为：
F F z
若螺栓预紧，则每个螺栓所受的最大载荷（含预紧 力和工作载荷）不等于：
F2 F0 F
F2 F 1 F
Cb F2 F0 F Cb Cm
（2）受轴向载荷的螺栓组连接
蜗杆传动 蜗杆的自锁性 蜗杆直径系数q 受力分析 蜗轮、蜗杆的螺旋角方向 蜗杆传动的主要失效形式、失效部位 提高蜗杆传动效率的主要措施 闭式蜗杆传动的功率损耗 热平衡问题（油温的限制、改善的方法措施）
蜗杆传动受力分析
切向力 主动轮：与啮合点线速度 方向相反 从动轮：与啮合点线速度 方向相同 啮合点指向轴线 径向力： 轴向力： 轴向指向工作齿 廓侧 轴向力亦可视主动轮的螺旋线旋向采用左手或右手定则： 左旋齿轮用左手法则 右旋齿轮用右手法则 弯曲四指为转动方向、大指为 Fa1 方向
齿轮传动
失效形式（轮齿折断、疲劳点蚀、齿面磨损、胶合、 塑性变形） 设计准则（开式、闭式、硬齿面、软齿面） 受力分析 齿面接触强度、齿根弯曲强度，提高的措施（影响 齿轮弯曲强度和接触强度的主要参数） 齿轮传动、链传动、带传动的布置
齿轮传动受力分析
（1）斜齿圆柱齿轮传动受力分析
圆周力： 主动轮上 Ft1 与转向相反 从动轮上 Ft 2与转向相同 径向力： Fr1 和 Fr 2 指向各自的轮心
Ft看限速度
×往里
▪往外 左旋顺时针往里
Fa2 F x a1 ⊙Ft2 Fr3 ⊙Ft3 Ft4 n3 x Fr4 Fa3 Fr2
Fr1
主动轮上反 向
Ft1左右手判断
只能在主动 轮上
右旋逆时针往外
Fa4
n2
蜗轮是左旋 蜗杆就是右旋
Fr6
n1 Ft6⊙
Fr5 x Ft5 Fa5 Fa6
方向是相同的 受力受力对象是 谁下角标就是谁
轴系结构
轴的结构改错问题通常从以下几个方面考虑:
1. 轴与轴上零件是否用键作周向固定,若轴上有多个零件时，其 键槽是否在同一母线。
2. 轮毂长度是否略大于安装轴段的长度。
3. 轴上零件的两端轴上定位如何？
4. 轴承的类型选择和组合是否合理？特别是采用角接触球轴承 或圆锥滚子轴承时，应检查是否为成对使用，其内外圈传力 点处是否设置有传力件。 5. 轴承的内、外圈厚度是否高出与之相接触的定位轴肩或定位 套筒的高度。
Fa1
Fa2
Fr2 n3
4
齿轮3： Fa3
Fr3 Ft3
齿轮4： Fa4 Ft4
Fr4
（2）圆锥齿轮传动受力分析
方向 径向力：指向圆心； 圆周力： 主动轮上 Ft1 与转向相反 从动轮上 Ft 2与转向相同 轴向力：指向大端。
F
例：判断力的方向
2 1 Fa2
n2
n1
Fa1
Ft1 Fr1
Ft2
Fr2
（1）缺少轴上零件和轴上固定的措施 （2）端盖不应该与轴接触 （3）端盖与轴之间缺少密封措施 （5）装轴承段应无键槽 （7）此处轴段应比轮毂短一些 （9）轴肩过高，轴承拆卸不方便 （11）端盖应顶住轴承外圈 （4）此处轴上应加工一阶梯 （6）此处轴段应比套筒短一些 （8）齿轮没有轴向固定 （10）轴承应面对面布置 （12）缺少轴承调整垫片
fF0 zi 0.15 5083.7 2 1 1270.9 N KS 1.2
键连接 键连接的主要作用 类型、特点、作用 工作原理（工作面） 平键的类型、应用场合 普通平键的尺寸的选择依据 强度、失效形式 多个键的布置（平键、切向键、楔键） 键连接设计的内容、一般顺序 花键强度计算准则
Fa指向大端,短边就是小端, 长边就是大端,
轴承 滚动轴承的组成 滚动轴承的类型（承载、接触角） 滚动轴承的代号（类型、内径） 滚动轴承的失效形式 滚动轴承的基本额定寿命 当量动载荷 滚动轴承密封的作用、密封方法
三、滚动轴承计算
计算轴承寿命的方法归纳：
１）标明各个轴向力（内、外的方向）。 ２）根据合力，判断轴承“放松端”和“压紧端” 。 ３）放松端轴承的轴向力Fa=它自身的附加轴向力； 压紧端轴承的轴向力Fa=除去它自身的附加轴向力外， 其余轴向力的矢量合力。 4） Fa
例：力的方向判断
Ft1
Fr1 Fa1
Fr2
Ft2
Fa2 注意：
一对啮合的蜗杆蜗轮的旋向相同
图示为蜗杆、齿轮传动装置。右旋蜗杆I为主动件，为使轴Ⅱ、 Ⅲ上传动件的轴向力能相抵消，试确定： （1）一对斜齿轮3、4轮齿的旋向； （2）用图表示各轴上传动件的受力（用各分力表示）情况。
轴线对着自己哪边高哪边就 是什么旋向
螺纹连接强度计算