内蒙古工业大学机械设计考试重点大总结

开课单位：机械基础中心 开课单位： 主讲教师 冯海全 15247192984

参考书目1.《机械设计》 1.《机械设计》濮良贵、纪名刚主编.高等教育出版社. 濮良贵、纪名刚主编.高等教育出版社.第八 版

2.《机械设计课程设计指导书》 2.《机械设计课程设计指导书》龚桂义主编. 龚桂义主编.高等教育出版社

3.《机械设计课程设计图册》 3.《机械设计课程设计图册》龚桂义主编. 龚桂义主编.高等教育出版社

学期成绩评定： 1、学期成绩评定：A:期末考试成绩(70%) :期末考试成绩( %) B:课后作业(20%) :课后作业( %) C:实验成绩(10%) :实验成绩( %)

2、课程要求： 课程要求：A: 独立完成作业 ： B: 按时交作业，迟交无成绩 ： 按时交作业， C:作业总量不足 ，取消考试资格 ：作业总量不足2/3, D: 点名 次不到者取消考试资格 ： 点名3次不到者取消考试资格

重点和难点第一章：基本概念(机械，构件，零件，部件) 第一章：基本概念(机械，构件，零件，部件) 第二章：失效形式，设计基本要求，计算准则， 第二章：失效形式，设计基本要求，计算准则，设计方法 第三章：极限应力图的绘制及应用， 第三章：极限应力图的绘制及应用，单双向变应力疲劳强度 第四章：摩擦基本性质，典型磨损过程， 第四章：摩擦基本性质，典型磨损过程，润滑剂的特性 第五章：螺纹连接的类型，防松，受力分析，强度计算， 第五章：螺纹连接的类型，防松，受力分析，强度计算，螺旋 第六章：键连接的功能、分类， 第六章：键连接的功能、分类，键连接的强度计算 第八章：受力分析，临界摩擦力，应力分布，弹性打滑， 第八章：受力分析，临界摩擦力，应力分布，弹性打滑，设计 第十章：失效形式和设计，材料与热处理，受力分析， 第十章：失效形式和设计，材料与热处理，受力分析，强度计算 设计参数选择，斜齿轮受力分析和计算， 设计参数选择，斜齿轮受力分析和计算，圆锥齿轮受力分析 第十一章：传动特点，类型，主要参数， 第十一章：传动特点，类型，主要参数，受力分析 第十二章： 轴瓦结构， 第十二章：结构型式 ，轴瓦结构，液体动力润滑，承载能力 轴瓦结构 液体动力润滑， 第十三章：轴承的代号，寿命计算，固定，调整，密封， 第十三章：轴承的代号，寿命计算，固定，调整，密封，润滑 第十四章：联轴器，离合器类型， 第十四章：联轴器，离合器类型，特点及应用 第十五章：轴的结构设计， 第十五章：轴的结构设计，强度计算

2-4失效 机 械 零 件 的 主 要 失 效 形 式

零件

要失效

零部

件不能满足工作要求称为失效。 零部件不能满足工作要求称为失效。柠 恪

零件 工作 件愌 失效

§2-5 设计机械零件时应满足的基本要求一、避免在预期寿命期内失效的要求强度、刚度、 强度、刚度、寿命

二、结构工艺性的要求零件具有良好的结构工艺性

三、经济性要求零件本身的生产成本要低

四、质量小的要求减小质量的优点：节约材料、 减小质量的优点：节约材料、减小惯性

五、可靠性要求

§2-6 机械零件的计算准则设计准则 强度准则 刚度准则 寿命准则 振动稳定性 准则 可靠性准则 计算公式 σ≤σlim/S y≤[y] 满足额定寿 命 0.85f >fp或 1.15f<fp R=N/N0 失效形式 断裂、 断裂、疲劳 破坏、 破坏、残余 变形 弹性变形 腐蚀、磨损、 腐蚀、磨损、 疲劳 共振产生的 工作失常 典型零部件 轴、齿轮、 齿轮、 带轮等 轴、蜗杆等 滚动轴承等 滚动轴承、 滚动轴承、 齿轮、 齿轮、滑动 轴承

§2-7 机械零件的设计方法一、设计方法分类1、常规(传统)设计方法：理论设计、经验设计、模型实验设计 、常规(传统)设计方法：理论设计、经验设计、 2、现代设计方法 、

二、常规设计方法理论设计：根据长期总结出来的设计理论和实验数据所进行 理论设计： 的设计。(以受拉杆为例) 。(以受拉杆为例 的设计。(以受拉杆为例) σ lim F σ lim σ≤ ≤ 或S A S

对公式的两种处理方法： 对公式的两种处理方法：设计计算： A、设计计算： A ≥ SF σ lim 校核计算： B、校核计算： 应力校核 1)应力校核 1) 2)力校核 2)力校核

σ≤

σ F 3)校核安全系数 ≤ [σ ] 3)校核安全系数 S ca = lim ≥ S σ A 4)校核极限应力 F ≤ [σ ] A 4)校核极限应力 σ lim ≥ σS

零件的极限应力线图σa σ-1 A′ Aσ-1e=σ-1/Kσ

D′ D Gσ0/2Kσ

σ 1 Kσ = σ 1e

45° °Oσ0 / 2

45° °

CσS

σm

式中： 式中：σ-1-材料对称循环弯曲疲劳极限 σ-1e-零件对称循环弯曲疲劳极限

1、r=C的情况 、 的情况σaA

σa σ max σ min 1 r = = = C' σ m σ max +σmin 1+ rD G N N1' 45° ° C

M1'σ0/2Kσσ02

σ-1e =σ-1/Kσ O' m ax

M

σ 1(σm +σa ) σ 1σmax σ = σ +σ = = Kσσa + σσm Kσσa + σσm ' OM ' σ lim σ max σ 1 S ca = = = = ≥S OM σ σ max Kσ σ a + σ σ m ON ' σ lim σS σS S ca = = = = ≥S ON σ σ max σ a + σ m' ae ' m e

σS

σm

2、σm=C的情况 、 的情况σaA M 2' D

σ-1e =σ-1/Kσ -

σ0/2Kσ

G

M

N2'

N 45° ° C

O

σ02

H

σS

σm

σ

' m ax

= σ 1e +σm (1

σKσ

' σ lim σ max S ca = = σ σ max

Kσ σ 1 + ( Kσ σ )σ m = ≥S Kσ (σ m + σ a )

)=

σ 1 + (Kσ σ )σm

3、σmin=C的情况 、 的情况σa

A

M3'

J G N3'

M 45° ° L I N

C

O' max

σS

σm

2σ

1 + ( Kσ σ )σ min σ lim σ S ca = = = ≥S σ σ max ( Kσ +ψ σ )(2σ a + σ min )

(二)单向不稳定变应力时疲劳强度计算分类：非规律性、 分类：非规律性、规律性不稳定变应力 规律性不稳定变应力研究方法：疲劳损伤累积假说(Miner法则) 规律性不稳定变应力研究方法：疲劳损伤累积假说(Miner法则) 法则σmax σ1 σ2 σ3 σ-1∞ σ4 n O n1 n2 n3 N1 N2 N3 σr σ1 σ2 σ3 σ-1∞

O

n1

n2

n3

n4

ND

N

当损伤率达到100%时 材料发生疲劳破坏， 当损伤率达到100%时，材料发生疲劳破坏，故极限状况为 100% z z ni n1 n2 n3 ni + + =1 ∑ N = 0.7 ~ 2.2 ∑ N =1 N1 N 2 N 3 i =1 i i =1 i

(三)双向稳定变应力时疲劳强度计算 τ 'a σ 'a τ + σ =1 1e 1e 2 2

τa τ 1e AC′

M′ M

Sca =

OM ' OC' OD' = = OM OC OD

C

OC' =

τ 'a τ σ' σ , OC = a , OD' = a , OD = a τ 1e τ 1e σ 1e σ 1e

σa σ 1eD D′ B

O

τ 'a τ = Sca a ,即τ 'a = Scaτ a τ 1e τ 1e Scaτ a Scaσa τ + σ =1 1e 1e Sca Sca + =1 S S τ σ 2 2 2 2

σ 'a σ = Sca a ,即σ 'a = Scaσa σ 1e σ 1e

τ 1e = Sτ τaSca = Sσ Sτ

σ 1e = Sσ σa

2 Sσ + Sτ2

二、滑动摩擦分类干摩擦： 1、干摩擦：指表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金 属接触时的摩擦。 属接触时的摩擦。 边界摩擦： 2、边界摩擦：当运动副的摩擦表面被吸附在表面的 边界膜隔开， 边界膜隔开，摩擦性质取决于边界膜和表面的吸附 性能时的摩擦。 性能时的摩擦。 流体摩擦：当运动副的摩擦表面被流体膜隔开， 3、流体摩擦：当运动副的摩擦表面被流体膜隔开， 摩擦性质取决于流体内部分子间粘性阻力的摩擦。 摩擦性质取决于流体内部分子间粘性阻力的摩擦。 混合摩擦： 4、混合摩擦：当摩擦状态处于边界摩擦及流体摩擦 的混合状态时的摩擦。 的混合状态时的摩擦。边 界 润 滑、 流 体 润 滑、 混 合 润 滑

三、摩擦状态的判定方法 膜厚比： 膜厚比：

hmin λ= 2 2 1/ 2 ( Rq1 + Rq 2 )

hmin-两滑动粗糙表面间的最小公称油膜厚度，µm; 两滑动粗糙表面间的最小公称油膜厚度， ; Rq1、Rq2-分别为两表面轮廓的均方根偏差， µm。 分别为两表面轮廓的均方根偏差， 。 λ<1,边界摩擦(润滑)状态； ,边界摩擦(润滑)状态； λ>3,流体摩擦(润滑)状态； ,流体摩擦(润滑)状态； 1≤λ≤3,混合摩擦(润滑)状态。 ,混合摩擦(润滑)状态。

磨损的类型(磨损的机理) 二、磨损的类型(磨损的机理)1、粘附磨损 、 2、磨粒磨损 、 3、疲劳磨损 、 4、

流体磨粒磨损和流体侵蚀磨损(冲蚀磨损) 、流体磨粒磨损和流体侵蚀磨损(冲蚀磨损) 5、机械化学磨损(腐蚀磨损) 、机械化学磨损(腐蚀磨损) 6、微动磨损(微动损伤) 、微动磨损(微动损伤)

润滑剂、 §4-3 润滑剂、添加剂和润滑方法润滑的目的：减小摩擦和磨损、冷却、吸振、防锈、密封等。 润滑的目的：减小摩擦和磨损、冷却、吸振、防锈、密封等。

一、润滑剂1、润滑油 、 有机油、矿物油、 有机油、矿物油、化学合成油 性能指标： 性能指标： 1)粘度 2)油性 3)极压性 ) ) ) 4)闪点 ) 5)凝点 6)氧化稳定性 ) ) 2、润滑脂 钙基润滑脂、钠基润滑脂、锂基润滑脂、铝基润滑脂 钙基润滑脂、钠基润滑脂、锂基润滑脂、 、 性能指标： )针入度(或稠度) 性能指标： 1)针入度(或稠度) 2)滴点 )

3、固体润滑剂 、 石墨、二硫化钼、 聚氟乙烯、 石墨、二硫化钼、氮化硼 、蜡、 聚氟乙烯、 酚醛树脂 4、气体润滑剂

§5-2 螺纹连接的类型及标准连接件一、螺纹连接的基本类型 螺栓连接： 1. 螺栓连接： 普通螺栓连接：应用广泛，两被连接件不太厚， 普通螺栓连接：应用广泛，两被连接件不太厚， 便于从两边装配。 便于从两边装配。 铰制孔用螺栓连接：受横向载荷。 铰制孔用螺栓连接：受横向载荷。

普通螺栓连接

铰制孔用螺栓连接

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