武汉理工考研机械设计内部讲义

武汉理工大学《机械设计》2011年考研强化讲义第一部分指定教材机械设计考试教材基本上没有什么变化，历年制定用书情况如下：2009《机械设计》彭文生华中理工大学出版社第二版2008《机械设计》彭文生华中理工大学出版社第二版2007《机械设计》彭文生华中理工大学出版社第二版《机械设计》濮良贵高等教育出版社，19892006《机械设计》彭文生华中理工大学出版社第二版《机械设计》濮良贵高等教育出版社，1989补充资料：1.机械设计02年到08年考研真题2.机械设计本科教学课件3.机械设计课程设计指导书（选看）推荐使用教材：《机械设计》彭文生李志明黄华梁，高等教育出版社《机械设计学习指导与习题集（第二版）》杨昂岳，孙立鹏杨武山等，华中科技大学出版社《机械设计与机械原理考研指南（上）》（第二版）彭文生杨家军王均荣，华中科技大学出版社第二部分分数线、录取人数、公费情况武汉理工大学机电学院每年录取研究生160名左右，其中免试生占35人左右，强军计划5人左右，除掉以上人数，统考生录取人数约120左右。公费比例60%左右（含免试生），统考生公费比例约45%，但09今天武汉理工大学研究生教育全面改革，将取消公费制度，取而代之的是奖学金制度，具体细则还未确定。但人人都有奖学金，每年按成绩排名重新调整奖学金档次。近三年的录取分数线如下：2008武汉理工大学复试分数线院系所码学院名称专业名称总分政治、英语线专业课线009机电学院机械电子工程3204362009机电学院机械设计制造及自动化3204362009机电学院机械设计及理论32043622007汉理工大学复试分数线院系所码学院名称专业名称总分政治、英语线专业课线009机电学院机械电子工程3064162009机电学院机械设计制造及自动化3064162009机电学院机械设计及理论30641622006汉理工大学复试分数线院系所码学院名称专业名称总分政治、英语线专业课线009机电学院机械电子工程3054568009机电学院机械设计制造及自动化3054568009机电学院机械设计及理论3084568由于从09年起机电学院把机械电子工程、机械设计制造及自动化、机械设计及理论这三个专业合并成机械工程统一招生，且专业排名也统一排名，这对外校的学生争取奖学金提供一个个较好的机会。第三部分专业课复习进度安排结合自己考研总体复习的情况，有计划的组织复习。建议如下：12月1日---12月20日：重点看教材和课件，结合讲义，逐章按知识点复习，弄清基本概念和常考点。12月20日---1月9日：做02---08年真题，理解背诵06、07、08三年内部范围，以及大题的答题演练。第四部分知识点串讲及强化（知识点串讲见课件，知识点强化如下）第一篇机械设计总论第一章机械设计总论考题类型选择题，填空题，问答题重点、常考点1机械零件设计准则2应力分类3机械零部件中的磨损4机械零部件中的润滑考题、真题回顾一、机械设计的基本要求是什么？1实现预定的功能，工作可靠2经济性好：设计和制造周期短、成本低，产品生产效率高、能耗低、维护管理费用少3操作方便，运行安全4标准化、系列化程度高：以便简化设计工作，提高产品质量5其他要求：环保、噪音、外观等二、机械零件的主要失效形式有哪些？断裂：1过载断裂：工作应力超过材料的强度极限σB引起2疲劳断裂：工作应力超过零件的疲劳极限σr引起变形：1塑性变形：工作应力超过材料的屈服极限σS引起2过大弹性变形：零件的刚度不够引起表面失效：1压溃、过度磨损：零件接触表面上的压应力p过大2表面疲劳损坏：零件表面接触应力σH过大引起3胶合：零件工作温升△t过高引起三、（0701）通常典型的应力变化规律有哪几种？绝大多数转轴中的应力状态属于哪一种？1.应力比不变2.平均应力不变3.应力最小应力不变转轴中的应力属于应力比等于常数这一类型①r=-1的对称循环应力②r=0的脉动循环应力③0r1绝大多数转轴中的应力状态属于r=-1的对称循环应力四、按摩擦的状态不同，摩擦可以分为哪几种？1干摩擦：表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时的摩擦，摩擦系数一般大于0.12边界摩擦：表面间被极薄的润滑膜所隔开，且摩擦性质与润滑剂的粘度无关而取决于两表面的特性和润滑油油性的摩擦，摩擦系数约在0.01～0.13流体摩擦：表面间的润滑膜把摩擦副完全隔开，摩擦力的大小取决于流体分子内部摩擦力的摩擦，摩擦系数可达0.001～0.0084混合摩擦：摩擦副处于干摩擦、边界摩擦和流体摩擦混合状态时的摩擦五、0601磨损按机理分有哪几种类型？1粘着磨损：摩擦表面的微凸体在相互作用的各点发生粘着作用，使材料由一表面转移到另一表面的磨损2磨粒磨损：摩擦表面间的游离硬颗粒或硬的微凸体峰间在较软的材料表面上犁刨出很多沟纹的微切削过程3表面疲劳磨损：摩擦表面受循环接触应力作用到达一定程度时，就会在零件工作表面形成疲劳裂纹，随着裂纹的扩展与相互连接，会造成许多微粒从零件表面上脱落下来，致使表面上出现许多浅坑，这种磨损过程即为疲劳磨损；4腐蚀磨损（机械化学磨损）：在摩擦过程中金属与周围介质发生化学反应而引起的磨损5流体磨粒磨损和流体侵蚀磨损（冲蚀磨损）6微动磨损（微动损伤）六0603、机械零件的设计准则有哪些？1．强度准则性：针对零件断裂、塑性变形或表面疲劳损坏失效。强度的计算准则为：σ≤[σ]MPa或τ≤[τ]针对断裂或塑性变形σH≤[σH]针对表面疲劳损坏2．刚度准则：针对过大弹性变形刚度的计算准则为:y≤[y]，θ≤[θ]，φ≤[φ]式中，y，θ和φ挠度、偏转角和扭转角；3．耐磨性准则：针对过度磨损、胶合破坏其验算式为：p≤[p]防止过度磨损；pv≤[pv]防止胶合破坏4．振动和噪声准则：针对高速机械的振动失稳防止共振的条件为：fp≤0.87f或fp≥1.18f（fp为激振频率，f为固有频率）5．可靠性准则6．热平衡准则。其中影响寿命的主要因素为腐蚀，磨损和疲劳七、0602润滑剂的主要作用是什么？常用的润滑剂有哪几种？在摩擦面见加入润滑剂可以降低摩擦，减少或防止磨损保护零件不遭受锈蚀，而且采用润滑时还能起到散热降温的作用，由于液体的不可压缩性，润滑油膜还具有缓冲、吸振的能力，使用膏状的润滑脂既可以防止内部的润滑剂外泄有可以阻止外部杂质侵如，避免加剧零件的磨损起到密封作用。润滑剂可以分为气体、液体、半固体、固体四种基本类型。气体：任何气体。液体：矿物油，动植物油，合成油和各种乳剂半固体：润滑脂等，固体：石墨，二硫化钼，聚四氟乙烯等评价润滑油的指标有哪些？1粘度2润滑性（油性）3极压性4闪点5凝点6氧化稳定性八、0604、0203形成动压润滑（动压润滑）油膜的必要条件是什么？1、两工作表面间必须构成楔形间隙；2、两工作表面间应充满具有一定粘度的润滑油或其它流体；3、两工作表面间存在一定相对滑动，且运动方向总是带动润滑油从大截面流进，小截面流出。九、0605、0303试说明径向滑动轴承动压油膜的形成过程？径向滑动轴承的轴颈与轴承孔间必须留有间隙，当轴颈静止时，轴颈处于轴承孔的最底位置，并与轴瓦接触。此时，两表面间自然形成一收敛的楔形空间。当轴颈开始转动时，速度较低，带入轴承间隙中的油量较少，这时轴瓦对轴颈摩擦力的方向与轴颈表面圆周速度方向相反，迫使轴颈在摩擦力作用下沿孔壁向右爬升。随着转速增大，轴颈表面的圆周速度增大，带入楔形空间的油量也逐渐加多。这时，右侧楔形油膜产生了一定的动压力，将轴颈便稳定在一定的偏心位置上。这时，轴承处于流体动力润滑状态，油膜产生的压力与外载荷向平衡。第二篇连接件设计第二章轴毂联接设计考题类型选择题，填空题，问答题，改错题重点、常考点键、花键的类型及其特点、应用。考题、真题回顾一、0501试述平键连接的类型和应用场合平键类型1普通平键2薄型平键3导向平键4滑键。普通平键按构造分圆头（A型平头（B型）及单圆头（C型）1普通平键用于轴上零件与轴无相对移动的场合。2薄型平键常用于薄壁结构，空心轴及一些径向尺寸受限制的场合3导向平键用于被联接的毂类零件在工作过程中必须在轴上作轴向移动，且位移量不大的场合4滑键用于零件需滑移的距离较大的场合二、键是怎么选择的？键的类型可根据联接的结构特点、使用要求和工作条件来选定。键的尺寸（键宽b和键高h）按轴的直径d由标准中选定；键的长度可以根据轮毂长度确定，键长等于或略小于轮毂长度，导向键按轮毂长度及滑动距离而定。键的长度还须符合标准规定的长度系列。三、花键联接的优缺点，及应用场合花键联接由于齿槽较浅，而具有对轴与轮毂的强度削弱较少，应力集中小，对中性好和导向性能好等优点。但需专用的加工设备、刀具和量具，成本较高。适用于承受重载荷或变载荷及定心精度高的静、动联接。矩形花键联接轻系列常用与轻载或静联接，中系列多用于重载或动联接；渐开线花键连接的齿根较厚，强度高、寿命长。它常用于载荷较大，定心精度要求高及尺寸较大的联接。四、平键联接的失效形式是什么？工作面过度磨损（动联接）、工作面被压溃（静联接）和键的剪断等。对于实际采用的材料组合和标准尺寸来说，压溃和磨损是主要的失效形式。如果校核计算不满足强度条件，则要采用双键联接，两个普通平键布置形式是沿圆周按180对称布置。五、平键、半圆键、楔键、切向键联接的特点个是什么？1平键的两侧面是工作面，键的顶面与轮毂上键槽的地面则留有间隙，工作时靠键与键槽侧面的挤压传递转矩。平键连接的优点：结构简单、装拆方便、对中性好，因此应用十分广泛。2半圆键连接用与静连接，键的侧面是工作面。半圆键的优点是工艺性好；缺点是轴上的键槽较深，对轴的强度削弱较大。它主要用于载荷较小的连接，也常用于锥形轴连接的辅助装置。采用双键连接时，两个半圆键的布置形式是沿轴在同一直线上。3楔键连接只用于静连接，楔键上、下表面是工作面。楔键的优点是能在轴向固定轴上零件或承受单向轴向力；缺点是在楔紧时破坏了轴与轮毂的对中性。它主要用于对中精度不高、载荷平稳和低速场合。采用双键连接时，两个键连接的布置是沿圆周按90-120度布置。4切向键连接只能传递单向转矩，工作面为上下两面，其中一面在通过轴心的平面内。两对使用时，沿圆周按120-130布置。切向键用于载荷很大，对中精度要求不高的场合。第三章螺纹联接于螺旋传动设计考题类型问答题、计算题重点、常考点1螺纹联接的基础知识2螺纹联接的基本类型3螺纹联接的预紧和防松4提高螺栓连接强度的措施5单个螺栓连接的强度计算6螺栓组连接的受力分析和计算考题、真题回顾一、0702螺纹联接的主要类型有哪几种？各用于什么场合？螺纹联接的主要类型有1.螺栓联接2.螺钉联接3.双头螺柱联接4.紧定螺钉联接。1螺栓联接广泛用于被连接件不太厚，周边有足够装配空间的场合。它又分为普通螺栓联接和铰制孔用螺栓联接，前者的特点是被联接件上的通孔和螺栓杆之间有间隙，螺栓受轴向拉力，而后者孔和螺栓杆之间多采用过渡配合。螺栓还手横向载荷2螺钉联接适用于被联接件一薄一厚，受力不大，不需要经常装拆的场合3双头螺柱联接适用于被联接件太厚不宜制成通孔，材料又比较软且需要经常装拆的场合4紧定螺钉联接适用于力和转矩都不大的场合。常用于轴与轴上零件的联接二、0502常用螺纹按牙型分为哪几种？各适用于那些场合？常用螺纹按牙型分为三角形、矩形、梯形和锯齿形螺纹等。三角形螺纹牙型角α=60，当量摩擦系数较大，自锁性能好，主要用于连接。而矩形、梯形和锯齿形螺纹的牙型角分别为α=0、α=30和α=33传动效率较高，主要用于传动三、余0505紧连接螺栓强度计算时，将拉伸载荷增加到原来的1.3倍，是什么原因？由于螺栓为塑性材料，既受到拉伸和扭转复合应力。对于只受预紧力的紧螺栓联接来说，考虑扭切应力的影响需将拉伸载荷加大30%。四、0402螺纹联接为什么要防松，防松方法有哪些？在冲击、振动和变的作用下，螺纹之间的摩擦力可能瞬时消失，联接有可能自松，而影响正常工作，甚至发生严重事故。当温度变化较大或高温条件下工作时，由于螺栓与被联接件的温度变形差或材料的蠕变，也可能导致联接自松。因此，在设计螺纹联接时，必须考虑放松装置。放松的根本问题