机械基础复习资料

第一章物体的受力分析和静力平衡方程力系：同时作用在刚体上的一群力称为力系。等效力系：若作用在刚体上的力系可用另一力系代替而不改变其对刚体的作用效果，则这两个力系为等效力系。第一节静力学基本概念一力的概念及作用形式力是物体间相互的机械作用。力的大小，方向，作用点是力的三要素。当力的作用面面积很小时，可以近似认为力是作用在一个点上，这种力为集中力。当力的作用范围比较大时称为分布力。二刚体的概念刚体就是在力的作用下不发生变形的物体。三平衡的概念物体相对于地球静止或作匀速直线运动，则称该物体处于平衡状态，并将作用于该物体上的力系称为平衡力系。二力平衡充分必要条件：两个力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。只受两个力作用而处于平衡的构件称为二力构件。四作用和反作用定理大小相等，方向相反，作用在两个物体上。第二节约束和约束反力限制非自由体运动的装置或设施称为约束。根据作用力反作用力定理，约束同时会对被约束物体产生反作用力，称为约束反力。第三节分离体和受力图首先将研究对象从与其有联系的物体中分离出来（使之成为自由体），称之为分离体。表示分离体及其受力的图形称为受力图。第五节力矩力偶用力与力臂的乘积来度量力使物体绕力矩中心的转动效应，称之为力对力矩中心点的矩，简称力矩。作用在同一物体上等值，反向，不共线的一对平行力称为力偶。第二章拉伸，压缩与剪切在外力作用下，杆件可以产生下列几种基本变形形式。（1）轴向拉伸或轴向压缩；（2）剪切；（3）扭转；（4）弯曲第二节轴向拉伸或压缩时横截面积上的内力一内力的概念物体受外力作用产生形变时，其内部各部分之间因相对位置改变而引起的相互作用力称为内力。二截面法轴力用假想截面把构件截开后求内力的方法称为截面法。其是求内力的基本方法，步骤如下：截，代，求。第四章弯曲第一节弯曲的概念和实例以弯曲变形为主的杆件习惯上称为梁。若梁的支座反力仅利用静力平衡方程便可全部求出，这样的梁称为静定梁。常见的静定梁有以下三种形式：（1）简支梁；（2）外伸梁；（3）悬臂梁。第九节提高梁弯曲强度和刚度的措施一合理安排梁的受力情况二选择合理的截面形状第五章应力状态分析主平面：单元体上切应力为零的平面称为主平面；主应力：主平面上的正应力称为主应力。第六章疲劳第一节交变应力的概念如果构件的应力不随时间变化，称这种应力为静应力。但在工程上，许多构件在工作时出现随时间做周期性变化的应力，这种应力称为交变应力。第二节疲劳的概念金属构件经过一段时间交变应力的作用后发生的断裂现象称为‘疲劳破坏’，简称疲劳。第七章概述第一节容器的结构与分类一容器的概念容器是化工生产所用各种化工设备外部壳体的总称。二容器的分类1.按容器形状分类（1）方形和矩形容器（2）球形容器（3）圆柱形容器2.按容器厚度分类（1）薄壁容器（2）厚壁容器3.按承压性质和能力分类（1）内压容器（2）外压容器4.按壁温分类（1）常温容器（2）高温容器（3）中温容器（4）低温容器5.按支承形式分类（1）卧式容器（2）立式容器6.按结构材料分类（1）金属容器（2）非金属容器7.按安全技术管理分类第二节容器机械设计的基本要求容器零部件的机械设计须满足以下要求：（1）强度（2）刚度(3)稳定件（4）耐久性（5）密封性（6）节省材料和便于制造（7）方便操作和便于运输第三节容器的标准化设计一标准化的意义实现标准化，有利于成批生产，缩短生产周期，提高产品质量，降低成本，从而提高产品的竞争能力；实现标准化，可以增加零部件的互换性，有利于设计，制造，安装和维修，提高劳动生产力。标准化为组织专业化生产提供了有利条件，有利于合理的利用国家资源，节省原材料，能够有效的保障人民的安全与健康；采用国际性的标准化，可以消除贸易障碍，提高竞争力。二容器零部件标准化的基本参数压力容器及其零部件标准化的基本参数是：公称直径（DN)和公称压力（PN)第八章内压薄壁容器设计基础第一节回转壳体的几何特性一基本概念系指壳体的中间面是由直线或平面曲线绕同平面内的固定轴线旋转一周而形成的壳体。第九章内压薄壁圆筒和球壳设计第一节概述对于已投入使用的压力容器要实施定期检验，在每次检验时，应根据实测的厚度进行强度校核，其目的是：1.判定在下一个检验周期内或在剩余寿命期间内，容器是否还能在原设计条件下安全使用;2.当容器已判定不能在原设计条件下使用时，应通过强度计算，提出容器监控使用的条件；3.当容器针对某一使用条件需要判废时，应提出判废依据。第十章内压容器封头的设计容器封头按其形状分为三类：凸形封头，锥形封头和平板形封头。第一节凸形封头凸形封头包括：半球形封头，椭圆形封头，碟形封头，球冠形封头第四节封头的结构特性及选择1.半球形封头半球形封头是由半个球壳构成，就单位容积的表面积来说为最小；需要的厚度是同样圆筒的二分之一；从受力来看，球形封头是最理想的结构形式；缺点是深度大，直径小，整体冲压困难，大直径采用分瓣冲压其拼焊工作量较大。2.椭圆形封头椭圆形封头是由半个椭圆面和一圆柱直边段组成，它的应力情况不如半球形封头均匀，但比碟形封头要好。优点是深度浅，用冲压法易于成形，制造比球形封头容易。3.碟形封头碟形封头是由球面，过渡段以及圆柱直边段三个不同曲面组成。虽然由于过渡段的存在降低了封头的深度，方便了成行加工，但在三部分连接处，由于经线曲度发生突变，在过渡区边界上不连续应力比内压薄膜应力大得多，故受力状况不佳。它的制造常用冲压，手工敲打，旋压而成。4.球冠形封头球冠形封头是部分球形封头与圆筒直接连接，它结构简单，制造方便，常用作容器中两独立受压室的中间封头，也可用作端盖。封头与筒体连接处的角焊缝应采用全焊透结构。在球封头与圆筒连接处其曲度半径发生突变，且两壳体因无公切线而存在横向推力，所以产生相当大的不连续应力，此封头一般只用于压力不高的场合。5.锥形封头锥形封头分为无折边锥形封头和有折边锥形封头。就强度而言，其结构并不理想，但从受力来看，锥形部分强度很高，故在锥尖开孔一般不需要补强。锥形封头常作为流体的均匀引入和引出，悬浮或黏稠液体和固体颗粒等的排放，不同直径圆筒的过度件。锥形封头可用滚制成形或压制成形，折边部分可以压制或敲打成形，但锥顶尖部分很难成形。6.平板封头平板封头是各种封头中结构最简单，制造最容易的一种封头形式。对于同样直径和压力的容器，采用平板封头的厚度最大。总之，从受力情况来看，半球形封头最好，椭圆形，碟形其次，球冠形，锥形更次之，平板最差。从制造角度来看，平板最容易，球冠形，锥形其次，碟形，椭圆形更次，半球形最难。就使用而言，锥形用于压力不高的设备上，椭圆形封头用作大多数中低压容器的封头，平板封头用作常压或直径不大的高压容器的封头，球冠形封头用作压力不高的场合或容器中两独立受压室的中间封头，半球形封头一般用于大型储罐或高压容器的封头。第十二章容器零部件第一节法兰连接一法兰连接结构与密封原理法兰连接结构是一个组合件，一般由被连接件，密封元件，连接件组成。原理：法兰通过紧固螺栓压紧垫片实现密封。二法兰的结构与分类法兰按接触面形式分类：窄面法兰和宽面法兰。三影响法兰密封的因素(1)螺栓预紧力（2）压紧面（密封面）第四节容器附件容器上开孔，是为了安装操作与检修用的各种附件：接管，视镜，人孔和手孔。接管分为：工艺接管（与供物料进出的工艺管道相连接）和仪表类接管（控制操作过程）。第十三章带传动第一节带传动的类型，结构和特点一带传动的组成：主动轮，从动轮和环形带。二带传动的类型：平带，V带，多契带和圆带。三带传动的结构和特点（1）平带：一般由数层胶帆布黏合而成并用接头连接成环形带。横截面为扁平矩形。平带可扭曲，其工作面是与带轮相接触的内表面。（2）V带：横截面为等腰梯形，其工作面是与轮槽相接触的两侧面，其内表面与轮槽槽底不接触。由于轮槽的契效应，在初拉力相同时，V带传动角平带传动能产生更大的摩擦力，故能传递较大的功率。V带无接头，传动平稳，应用广泛，但不宜用在交叉传动和半交叉传动中。四带传动的优缺点优点：（1）适用于两轴中心距较大的传动；（2）带具有良好的弹性，可以缓和冲击和吸收振动；(3)过载时，带在带轮上打滑，可防止损坏其它零件；（4）结构简单，加工和维护方便，成本低廉。缺点：（1）传动的外廓尺寸较大；（2）由于带的弹性伸长，不能保证固定不变的传动比；（3）带的寿命较短；（4）带传动中的摩擦会产生电火花，故不能用于容易引起燃烧爆炸的危险场合；(5)传动效率较低；（6）需要张紧装置。第十四章齿轮转动第三节渐开线及渐开线齿廓一渐开线的形成：当直线沿半径为任意长度的圆作纯滚动时，直线上任一点的轨迹称为该圆的渐开线，此圆为渐开线的基圆，此直线为渐开线的发生线。二渐开线的性质：（P203）1.发生线在基圆上滚动的一段长度等于基圆上相应的弧长；2.渐开线是从基圆开始向外展开的，故基圆内无渐开线；3.渐开线的形状决定于基圆的大小。第十六章轮系和减速器第一节轮系一轮系的功能和分类在生产实际中，往往由于主动轴与从动轴之间的距离较远，或需要有较大的传动比等原因，经常采用一系列相互齿合的齿轮所组成的称为轮系的传动系统。1.轮系的功能(1)较远距离的传动；（2）获得较大的传动比；（3）改变从动轴的转向；（4）实现多种传动比的传动；（5)转动的合成和分解。2.轮系的分类(1)定轴轮系：传动时，所有齿轮的几何轴线位置都是固定不变的轮系；(2)周转轮系：传动时，至少有一个齿轮的几何轴线是绕另一个齿轮的固定几何轴线转动的轮系。第十七章轴，键和联轴器第一节概述按轴的承载情况，轴可分为三类：1.工作时既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴，如减速器中的齿轮轴；2.主要用来传递扭矩而不承受弯矩作用的轴称为传动轴，如汽车后轿前的传动轴；3.只受弯矩而不受扭矩作用的轴称为心轴，如自行车的前，后轮上的心轴。轴按形状还可分为直轴，曲轴和阶梯轴。第二节轴的材料轴的失效常为疲劳损坏，故轴的材料应具有足够的强度，刚度，耐磨以及对应力集中敏感性小和良好的工艺性能。轴的常用材料有：（1）碳素钢：用于不重要或承载能力不大的轴；（2）合金钢：用于承受载荷较大并要求尺寸紧凑，重量较轻以及耐磨性较好，要求强度和韧性较高的重要轴。（3）球墨铸铁：用于形状复杂的轴。第三节轴的结构设计一般轴是由三部分组成：（1）轴颈：和轴承孔相配合的部分；（2）轴头：和传动零件孔相配合的部分；（3）轴身：连接轴颈和轴头的其余部分。轴的结构设计就是确定轴颈，轴头，轴身三部分的外形和尺寸。轴颈，轴头的直径分别和轴承孔，传动件孔相配。轴头：其直径除满足强度和刚度外，还必须采用规定的标准系列值；轴颈：除与滚动轴承孔径相配外，还应符合滚动轴承的规格；轴身：其尺寸根据轴颈和轴头尺寸确定，不要求符合标准直径值，但要求外形结构要保证连接合理。第五节平键连接平键的两侧面是工作面。第六节联轴器一联轴器的功能及类型1.功能：联轴器是用来连接轴与轴或轴与其他回转件，并传递运动和扭矩，有时也可用作安全装置。2.类型：根据对被连接两轴轴线相互位置是否重置分类（1）固定式联轴器（两轴线严格重合），其内又包括凸缘联轴器和夹克式联轴器。（2）可移动联轴器（两轴线允许有位移），其又可根据元件中有无弹性元件，又可分为可移式刚性联轴器（如十字滑块联轴器、齿轮联轴器、万向联轴器）、可移式弹性联轴器（如弹性柱销联轴器）。二联轴器的选择（包括类型和尺寸的选择）1.联轴器的类型选择需要考虑一下几点：（1）轴的同心条件；(2)传递载荷大小和性质；（3）最高转速；（4）安装维修和使用环境。2.联轴器尺寸的选择已经标准化，可直接从产品目录中查取。第十八章轴承第三节滚动轴承一、滚动轴承的结构、类型1.滚动轴承的结构滚动轴承是由外圈、内圈、滚动体和保持架组成。滚动体在外圈和内圈的滚道中滚动；保持架的功能是将滚动体彼此隔开并沿着滚道均匀分布。常见的滚动体形状有：球、短圆柱滚子、圆锥滚子、空心螺旋滚子、长圆柱滚子、鼓形滚子和滚针七种。2.滚动轴承的主要类型a.按照轴承所能承受的外载不同（1）径向接触轴承；（2）向心角接触轴承；（3）轴向接触轴承。滚动体与套圈接触的法线与