机械设计基础复习资料

各章教学基本内容及要求

1.3机械零件的强度

复习回顾材料力学基本知识(如静应力、变应力、极限应力、许用应力、计算应力、安全系数、最大应力、最小应力、平均应力、应力幅、应力循环特性、常用强度理论，静强度计算中极限应力的正确选定等)。掌握疲劳曲线及其方程，疲劳曲线段的划分：有限寿命区和无限寿命区，会用疲劳曲线方程计算不同循环次数N时的疲劳极限。掌握极限应力线图绘制及单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算。要熟练掌握材料和零件的简化极限应力线图的意义、绘制以及对r=c、σm ＝C、σmin ＝C三种情况的分析、极限应力的确定、安全系数的计算。

了解由于零件几何形状的变化、尺寸大小、加工质量及强化因素对极限应力的影响。

1.4摩擦、磨损及润滑概述

了解摩擦、磨损的概念，摩擦种类，各种摩擦机理及影响因素，磨损过程及曲线，磨损种类、机理，润滑油、润滑脂的主要质量指标，添加剂种类及其作用，各种润滑方法。

1.5螺纹联接和螺旋传动。

了解常用螺纹及螺纹联接的类型、特点、应用及螺纹的主要参数，单个螺栓联接的强度计算和螺栓组联接的受力分析是本章的重点，必须熟练掌握，有关这二节的公式必须记住。

单个螺栓的受力形式不外乎二种：轴向力或横向力。单个螺栓受轴向力只能采用普通受拉螺栓。而单个螺栓受横向力既可采用铰制孔用螺栓又可采用普通受拉螺栓，要注意区分采用不同螺栓时的主要失效形式、设计准则及不同情况下的强度计算方法。

承受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接的强度计算是本章的难点。要掌握受力和变形的关系、受力变形线图的绘制及其各部分的意义。掌握预紧力、剩余预紧力、总拉力三者之间的关系；工作拉力分别为静载荷和变载荷时的强度计算方法。了解提高螺栓联接强度的措施及螺旋传动的设计方法。螺栓联接的类型，防松及螺栓组联接的结构设计是结构设计或结构改错的知识点。

1.6键、花键、无键联接和销联接。

了解键联接、花键联接和销联接的主要类型、特点及适用场合，掌握键、花键、销的类型选择和尺寸选择，主要失效形式及强度计算方法。注意当采用双键联接时，键的布置、强度校核的特点以及键联接的结构、工作面、花键的定心方式等。

1.7带传动

了解带传动的类型、结构、特点、应用、带轮设计、张紧。掌握带的工作原理，受力分析，弹性滑动及打滑，失效形式及设计准则，参数选择及设计方法。

带传动的受力情况分析。其核心就是找出紧边拉力F1，松边拉力F2，初拉力FO，有效圆周力Fe的关系及其影响因素。带的应力分析应注意分析带在工作时各种应力分布情况以及最大应力发生在何处及值的组成，各种应力的大小与哪些因素有关。带传动的参数选择着重以下几个主要参数对带传动性能的影响：小带轮直径D1、传动中心距a、带的型号、包角α、摩擦系数f、初拉力Fo。

1.8链传动

了解滚子链的结构特点、标记，链轮结构。链传动布置、张紧等。在分析链传动的特点及应用时，要与带传动，齿轮传动进行对比。链传动的运动、动载荷及受力分析、失效形式及设计计算是本章的重点，通过运动分析及动载荷分析，掌握链传动运动不均匀性的特征，瞬时传动比变化与传动参数之间的关系，保持传动比恒定的条件，动载荷产生的原因，影响动载荷大小的因素，主要失效形式，额定功率曲线及主要参数的选择(链轮齿数Z、节距p、?链节数)。

1.9齿轮传动

本章要求以直齿圆柱齿轮强度计算为重点，两强度公式(弯曲、接触)为核心，熟练掌握失效形式和设计准则、受力分析、齿轮强度计算的理论依据。了解其推导过程，明确其使用范围，熟悉其参数选取；

轮齿的失效形式要求会分析失效产生的原因、特点、防止措施，建立设计准则时，要区分：闭式和开式，软齿面和硬齿面等不同工作条件。计算齿轮强度用的载荷系数(K=KAKVKαKβ)，要理解各系数的含义、影响因素及改善这些系数值的方法。轮齿的受力分析(特别是斜齿、锥齿和蜗杆传动)要熟练掌握其分析方法，结合转向、旋向及主从动轮，准确确定各分力的作用点、方向和大小。特别要强调的是：

①力一定要画在作用点上(即啮合位置)；

②画平面图，不要画立体图以免出现不同的视觉解释；

③最好取分离体后再画，并标上转向和旋向。

齿轮弯曲强度和接触强度的计算，要对公式导出过程中的力学模型、理论依据、计算点的确定、基本公式等深入

理解，对基本公式中一对齿轮的Fn或T、综合曲率半径ρ、接触应力σH 、许用接触应力[σ]H 、弯曲应力σＦ、许用弯曲应力［σ］Ｆ、齿宽系数等要透彻理解，正确运用。

对斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮传动的强度计算应在充分掌握直齿圆柱齿轮强度的基础上区分其不同之处。齿轮传动的几何尺寸计算(如：分度圆直经d，中心距a，传动比i，当量齿数等)必须掌握。了解齿轮传动的特点、材料及其选择原则、设计参数的选择、结构设计及润滑要求等。

1.10蜗杆传动

本章基本内容为普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算、失效形式及计算准则、材料选择、受力分析、强度计算公式的应用及参数选取、热平衡计算。

主要参数及几何尺寸计算要求掌握：蜗杆导程角γ、蜗轮螺旋角β、蜗杆直径系数q、蜗杆头数Z1、蜗轮齿数Z2、传动比i 、蜗杆分度圆直径d1 、标准传动中心距a、传动效率η、相对滑动速度ＶＳ等参数的含义及其正确选择和计算。掌握蜗杆传动的标准参数及其所在平面以及在该平面内的啮合状态。

失效形式及计算准则：掌握其主要失效形式--胶合和磨损，要注意分析开式和闭式、铸铁或高强度青铜(σＢ≥３００ＭＰa)和低强度锡青铜(σＢ<３００ＭＰa)的失效形式、计算准则及许用应力的选取等方面的区别。

受力分析要与斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮综合起来考虑，要特别注意蜗轮的转向。

强度计算时要明确蜗轮传动强度只计算蜗轮而不算蜗杆的原因；注意各参数数值的正确选择。

热平衡计算着重掌握要进行热平衡计算的原因，计算的基本原理及提高散热能力的措施。

1.12 滚动轴承

本章应重点掌握的主要内容有：滚动轴承的主要类型、特点和代号；滚动轴承的类型选择，滚动轴承的寿命计算；滚动轴承的组合设计。

要掌握的主要类型有：10000,20000,30000,51000,60000,70000,N0000类，对它们的结构、性能和特点应很好地掌握。学习代号的重点在于基本代号，要求掌握:内径代号，尺寸系列代号、轴承类型代号。正确选择轴承类型应考虑的主要因素：轴承的载荷、转速、刚性及调心性能及便于安装和拆卸。

掌握以下轴承的基本概念：接触角α，载荷角β，游隙，轴承寿命，基本额定寿命，预期计算寿命，基本额定动载荷，当量动载荷，基本额定静载荷，当量静载荷。

为了正确选择轴承尺寸，必须针对滚动轴承的主要失效形式，确定计算准则，对滚动轴承寿命及静强度有深刻的理解，针对失效形式，熟练掌握滚动轴承的计算方法，其中角接触球轴承和圆锥滚子轴承的派生力S和轴向载荷计算容易出错，轴承正装和反装与派生力S的方向问题要反复推敲，深刻理解。另外，寿命指数ε的值要记住。

滚动轴承装置设计是结构设计或结构改错的重点，在学习中要注意典型结构的分析，也要进行一些改正错误结构的练习，以提高轴系结构设计的能力。

1.13 联轴器和离合器

了解常用联轴器(凸缘联轴器、十字滑块联轴器、万向联轴器、齿轮联轴器、弹性套柱销联轴器)的结构，特点，使用场合及选用方法。

了解常用离合器(牙嵌离合器、圆盘摩擦离合器)的结构，特点，使用场合及选用方法

了解联轴器和离合器的作用，它们的异同点及各自的选用原则。

1.14 轴

本章学习的主要内容是轴的分类、材料、结构设计和强度计算，掌握转轴、传动轴和心轴的定义。

轴的结构设计是本章的重点，要掌握轴的结构设计应考虑的主要问题及轴的结构设计方法(轴上零件的装拆，轴向和周向定位，轴的直径和长度的确定，轴的结构工艺性，提高轴强度的措施等)，能正确地设计轴的外形和全部尺寸。轴的强度计算要掌握其三种计算方法及计算步骤。

了解轴的刚度校核计算方法。

机械设计基础复习资料

一、选择题

1．当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接需要经常拆装时，适宜采用C 联接。

A螺栓 B 螺钉 C 双头螺柱

2．带传动工作时产生弹性滑动的主要原因是 B

A带的预拉力不够 B 带的紧边和松边拉力不等 C 带和轮之间的摩擦力不够D小轮包角太小

3．一根转轴采用一对滚动轴承支承，其承受载荷为径向力和较大的轴向力，并且有冲击、振动较大。因此宜选择 C 。A深沟球轴承 B 角接触球轴承 C 圆锥滚子轴承

4．计算紧螺栓联接的拉伸强度时，考虑到拉伸和扭转的复合作用，应将拉伸载荷增大到原来的B 倍。A．1.1 B．1.3 C．1.5 D．1.7

5．圆柱齿轮传动中，当齿轮直径不变，而减小齿轮的模数时，可以 C 。

A．提高齿轮的弯曲强度B．提高齿面的接触强度

C．改善齿轮传动的平稳性D．减少齿轮的塑性变形

6．对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般 D 。

A．按接触强度设计齿轮尺寸，再验算弯曲强度B．只需按接触强度设计

C．按弯曲强度设计齿轮尺寸，再验算接触强度D．只需按弯曲强度设计

7．在蜗杆传动中，引进特性系数q的目的是为了 D 。

A．便于蜗杆尺寸参数的计算B．容易实现蜗杆传动中心距的标准化

C．提高蜗杆传动的效率D．减少蜗轮滚刀的数量，有利于刀具的标准化

8．带传动主要是依靠 C 来传递运动和功率的。

A．带与带轮接触面之间的正压力B．带的紧边拉力

C.带与带轮接触面之间的摩擦力D．带的初拉力

9．带传动工作时，设小带轮主动，则带内拉应力的最大值应发生在带 C 。

A．进入大带轮处B．离开大带轮处 C. 进入小带轮处D．离开小带轮处

10．增大轴在剖面过渡处的圆角半径，其优点是 D 。

A. 使零件的轴向定位比较可靠

B. 使轴的加工方便

C．使零件的轴向固定比较可靠 D.降低应力集中，提高轴的疲劳强度

11．工作时既传递扭矩又承受弯矩的轴，称为 B 。

A．心轴 B. 转轴 C. 传动轴 D. 柔性轴

12. 铸铁材料制成的零件进行静强度计算时，其极限应力为A。

A．σB B. σs C. σ0 D. σ－1

13．普通平键联接在选定尺寸后，主要是验算其A。

A．挤压强度B．剪切强度C．弯曲强度D．耐磨性

14．一对相啮合的圆柱齿轮的Z2>Z1，b1>b2,其接触应力的大小是 C 。

A．σH1<σH2 B. σH1 >σH2

C. σH1=σH2

D. 可能相等，也可能不等

15．联接承受横向工作载荷的两块薄钢板，一般采用的螺纹联接类型应是A。

A．螺栓联接 B.双头螺柱联接C．螺钉联接 D.紧定螺钉联接

16. 带传动中，弹性滑动 D 。

A．在张紧力足够时可以避免B．在传递功率较小时可以避免

C．在小带轮包角足够大时可以避免D．是不可避免

17. 为了提高齿轮传动的齿面接触强度应(2) 。

（1）在中心距不变的条件下，增大模数；（2）增大中心距；

（3）减小齿宽；（4）在中心距不变的条件下增加齿数

18. 蜗杆传动中，蜗轮的轮缘通常采用青铜，蜗杆常采用钢制造，这是因为其(2) 。

（1）强度高；（2）减摩耐磨性好；

（3）加工性能好；（4）价钱便宜

19. 蜗杆传动效率较低，为了提高其效率，在一定的限度内可以采用较大的(4) 。

（1）模数；（2）蜗杆螺旋线升角

（3）蜗杆直径系数；（4）蜗杆头数；

20. 为了提高轴的刚度，一般采用的措施是(2) 。

（1）用合金钢代替碳钢；（2）增大轴的直径；

（3）提高表面硬度；（4）采用降低应力集中的结构措施

21．转轴的弯曲应力为A。

A．对称循环变应力 B.脉动循环变应力C．非对称循环变应力 D.静应力

22. 普通平键联接常发生的失效形式是A。

A工作面压溃B键剪断 C (A+B)

23．三角螺纹的自锁性较 C ，常用 C 。

A大、传动 B 小、传动 C 大、联接

24. 从经济性考虑在同时满足使用要求时，就应优先选用 C 。

A圆柱滚子轴承 B 圆锥滚子轴承 C 深沟球轴承

25. 选择键的标准截面尺寸的根据是 C 。

A传递的力矩 B 键的材料 C 轴的直径

26．下列四种螺纹中，自锁性能最好的是 B 。

A．粗牙普通螺纹B．细牙普通螺纹C．梯形螺纹D．锯齿形螺纹

27 优质碳素钢与普通碳素钢的主要区别在于A。

A. 含有害杂质少

B. 机械性能良好

C. 保证化学成分和机械性能

28. 带传动中V带是以 C 作为公称长度的。

A. 外周长度

B. 内周长度

C. 基准长度

29 按齿面接触疲劳强度设计计算齿轮传动时，若两齿轮材料的许用接触应力[ ]H1≠[ ]H2，在计算公式中应代入 B 进行计算。

A. 大者

B. 小者

C. 两者分别代入

30. 滚动轴承的额定寿命是指一批同规格的轴承在规定的试验条件下运转，其中 C 轴承发生破坏时所达到的寿命（运转转数或工作小时数）

A. 1％

B. 5％

C. 10％

31 螺栓的强度计算是以螺纹的A来计算的。

A. 小径

B. 中径

C. 大径

32．有A、B两对齿轮传动，A对齿轮的齿宽系数比B对齿轮大，其它条件相同，则其齿向载荷分布不均的程度②。

①A对小②B对小③A、B对相同

33 标准斜齿圆柱齿轮传动中，查取齿形系数YF数值时，应按 D 。

A. 法面模数mn

B. 齿宽b

C. 实际齿数Z

D. 当量齿数Zv

34. 转轴弯曲应力σb的应力循环特性为A。

A. γ=－1

B. γ=0

C. γ= +1

D. －1<γ<+1

35. 在下列四种型号的滚动轴承中，只能承受径向载荷的是 B 。

A. 6208

B. N208

C. 30208

D. 51208

36. 带传动在工作时产生弹性滑动，是由于（ C ）。

A. 包角太小

B. 初拉力F0太小

C. 紧边与松边拉力不等

D. 传动过载

37. 平键联接的B是工作面，（A.上下面；B.两侧面）这种联接使轴和轮毂的对中性C 。（C.较好；D.较差）

38. 在V带传动设计中，若带速V过大，则带的 B 将过大，而导致带的寿命降低。

A. 拉应力

B. 离心拉应力

C. 弯曲应力

39. 比较下列的标准直齿圆柱齿轮的接触强度 C 。

第一对：Z1=17，Z2=34，m = 4；第二对：Z1=34，Z2=68，m=2

其它条件（传递转矩，齿宽、材料及热处理硬度及工作条件）相同。

A. 第一对大于第二对

B. 第一对小于第二对

C. 第一对和第二对相同

40. 在蜗杆传动中，常采用 C 作蜗轮的齿圈，与淬硬磨制的A蜗杆相配。

A. 钢

B. 铸铁

C. 青铜

D. 黄铜

带可能产生的瞬时最大应力发生在带的紧边开始绕上小带轮处

设计齿轮时，若弯曲疲劳强度不足，首先考虑增大m

接触疲劳强度的影响因素：分度圆直径d，d↑σH ↓[σH] /σH ↑中心距a，a ↑σ

H ↓[σH] /σH ↑与m和z的大小无关

1．压力角α的选择

α?↑齿轮传动的弯曲强度及接触强度↑一般取α=20°

2．齿数的选择

原则：在保证弯曲疲劳强度的前提下，z1大一些。

一般，闭式齿轮传动: z1=20~40；开式齿轮传动: z1=17~20

α=20°的标准圆柱齿轮：z1≥17 z2=uz1，z1与z2互质

3．齿宽系数fd的选择

f d ↑→齿宽b↑→有利于提高强度，但f d过大将导致Kβ↑

圆柱齿轮f d参考P201表10-7

一、轴承的载荷

载荷大小：载荷大、有振动和冲击——滚子轴承

轻或中等载荷、无振动和冲击——球轴承

载荷方向：只受Fa——推力轴承（5、2）

只受Fr——向心轴承（6、N、NA）

同时受Fa Fr ：Fr ＞＞Fa 时，6或3、7（α小）

Fr≈Fa时，3、7（α 大）或向心、推力轴承组合

基本额定寿命：一组轴承

中10％的轴承发生点蚀破坏，

而90％的轴承不发生点蚀破

坏前的转数（以106转为单位）

或工作小时数作为轴承的寿命，

以L10表示。

计算3、7类轴承所受轴向力的方法小结：

正确确定派生轴向力的F d的方向(小端指向大端），与Fae共同考虑，确定哪端轴承被“压紧”；

被“放松”轴承的轴向力仅为其本身派生的轴向力；

被“压紧”轴承的轴向力则为除去本身派生的轴向力后其余各轴向力之代数和。

轴端45°倒角，需要磨削的轴端有砂轮越程槽，车螺纹的轴端应有退刀槽, 不同轴段的键槽应分布在同一母线上。