机械设计考试内容整理版本

螺纹类型30º3º矩形螺纹锯齿形螺纹梯形螺纹30º普通螺纹60º管螺纹55º按螺纹的牙型分螺纹的分类按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按回转体的内外表面分按螺纹的作用分按母体形状分矩形螺纹普通螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹右旋螺纹左旋螺纹单线螺纹多线螺纹外螺纹内螺纹连接螺纹传动螺纹螺旋传动螺旋副圆柱螺纹圆锥螺纹d1d2dψSPαβ⑦牙型角α牙侧角ββπd2Sψ⑥螺纹升角ψ二角tanψ=πd2Sπd2nP=螺纹的主要参数线数（头数）n----螺纹的螺旋线数目单线螺纹ψ↓→自锁性好→多用于连接；多线螺纹ψ↑→传动效率高→多用于传动。为了便于制造，一般螺纹的线数n≤4tanψ=πd2nPSπd2=螺纹的主要参数（二）1.螺栓连接3.螺钉连接2.双头螺柱连接结构简单，省了螺母，不宜经常拆装，以免损坏螺孔而修复困难。----不宜经常拆卸----可经常拆装用于盲孔的连接螺纹连接结构简单，装拆方便，应用最广螺纹连接的预紧●预紧的目的：增强连接的可靠性和紧密性，以防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相对移动。●预紧力控制方法:通常螺纹连接拧紧是凭工人的经验来决定的，重要螺栓则必须预紧力进行精确控制。1)凭手感经验；2)测力矩扳手；3)定力矩扳手；4)测定伸长量。操作简单,但准确性较差（一）防松的目的防止螺栓螺母等在工作中松脱，造成事故，从而造成人身伤害。（二）防松的方法具体方法有三种：螺纹连接的防松1、摩擦防松：双螺母、弹簧垫圈、自锁螺母2、机械防松：开口销、止动垫片、串连钢丝3、永久防松：焊、粘、冲防松的根本问题是防止螺纹副发生相对转动一、降低影响螺栓疲劳强度的应力幅二、改善螺纹牙上载荷分布不均的现象三、减小应力集中的影响提高螺纹连接强度的措施四、避免附加弯曲应力五、采用合理的制造工艺方法1.平键联接特点：●键的两个侧面是工作面，工作时依靠键与键槽侧壁的挤压传递扭矩。●结构简单、装拆方便、对中性较好。●不能轴向固定零件。键连接的类型及特点普通平键应用最广。2.半圆键联接特别适用于锥形轴端的联接。缺点：对轴的削弱较大，只适用于轻载联接。优点：工艺性好，装配方便。3.楔键联接特点：●键的上下两面为工作面。工作时，依靠键的楔紧作用来传递扭矩。●能承受单方向的轴向力。●对中性较差。应用：仅适用于定心精度不高和低转速的场合在重型机械中常采用切向键---一对楔键组成。应用：由于键槽对轴的削弱较大，故常用于直径大于100mm的轴上。如大型带轮、大型飞轮等。4.切向键联接特点：●键的窄面为工作面。工作时，靠工作面上的挤压力和轴与轮毂间的摩擦力传递转矩。●承载能力很大。键的选择原则类型选择尺寸选择----根据联接的特点、使用要求和工作条件选定剖面尺寸（b×h）键长L---按轴径d从标准中查取----L≤轮毂长度（表6--1）导向平键的键长L----按轮毂的长度及其滑动距离而定。平键联接的强度校核≤[σp]dhl2T=普通平键联接的挤压强度条件：σp=FkldbdTFFT=Fd2d2k=h2h----（6-1）≤[p]dkl2Tp=滑键、导向平键联接的强度条件：式中：h----键的高度，l----键的工作长度，Ll=L-bl=LbA型bB型l[σp]、[p]----许用挤压应力、许用压力，见表（6--2）普通平键联接的挤压强度条件：≤[σp]dkl2T=σp=Fkl计算依据是磨损，应限制压强：----（6-2）----（6-1）d若强度不时，可采用双键联接。考虑到载荷分布的不均匀性，校核强度时按1.5个键计算。双键布置规则：平键：按180˚布置；半圆键：同一条母线上；楔键：夹角成120˚~130˚120˚~130˚双键布置花键联接---多键联接组成：外花键、内花键优点：2)齿槽浅，对轴的削弱、应力集中小;1)多齿传递载荷，承载能力高;4)轴上零件与轴的对中性好；导向性好;对动联接很重要3)可用磨削方法提高加工精度及联接质量。缺点：齿根仍有应力集中、需专用设备制造，成本高。（一）类型、特点和应用花键的类型及特点应用：定心精度要求高、载荷大、或经常滑移的联接。----制造容易，应用最广。----用于高强度联接。类型矩形花键渐开线花键§6-2花键联接1.矩形花键轻系列：----承载能力较小，多用于静联接和轻载联接；按齿高的不同，矩形花键的齿型尺寸在标准中规定了两个系列，中系列：----用于中等载荷的联接。定心方式：小径定心----精度高，稳定性好。2.渐开线花键有α=30˚，α=45˚两种，对应的齿顶高分别为：定心方式：齿形定心---具有自动定心作用，受力均匀。h*=0.5mh*=0.4mα=30˚dfα=45˚df特点：制造工艺性好，制造精度较高，齿根强度高，易于定心。常用于传递大扭矩和大轴径的场合。2.渐开线花键有α=30˚，α=45˚两种，对应的齿顶高分别为：h*=0.5mh*=0.4mα=30˚dfα=45˚dfα=45˚的花键工作面高度较小，承载能力较低，多用于载荷较轻，直径较小的静联接。特别适用于薄壁零件的联接。带传动的基本类型及特点工作原理：安装时带被张紧在带轮上，产生的初拉力使得带与带轮之间产生压力。主动轮转动时，依靠摩擦力拖动从动轮一起同向回转。31n2n12F0F0F0F0潘存云教授研制摩擦型带传动按横截面形状可分为:平带、V型带、多楔带、圆形带节园节线组成：同步齿形带以钢丝为抗拉体，外包聚氨脂或橡胶。结构特点：传动带内表面上等距分布有横向齿，带轮轮面也制成相应的齿槽。传动特点：靠带齿与轮齿间的啮合实现传动，两者无相对滑动，而使圆周速度同步，故称为同步带传动。pb节距啮合型带传动----同步带传动优点：1.传动比恒定；2.结构紧凑；3.抗拉强度高，故带速高达40m/s，传动比可达10，传递功率可达200KW；4.效率高，高达0.98。缺点：成本高；对中心距及其尺寸稳定性要求较高。啮合型带传动----同步带传动带传动的最大有效拉力的影响因素1、预紧力：预紧力越大有效拉力越大。但预紧力太大回加速磨损，减低带的寿命。2、包角：包角越大有效拉力越大。3、摩擦系数：摩擦系数越大有效拉力越大。弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念1、打滑：由于过载而引起的带在带轮上的全面滑动，应当避免，而且也可以避免。2、弹性滑动：由于带的弹性变形和拉力差而引起的滑动，它是带传动中所固有的一种物理现象，是不可避免的。打滑可起到过载保护的作用失效形式打滑和带的疲劳破坏设计准则在不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。带的应力分布图和分析1.拉应力紧边：MPaAF11MPaAF22松边：A----带的横截面积2.离心拉应力MPaAqvAFcc23.弯曲应力MPadhEdb2121bbdddd2121FF应力分布情况示意图σmaxσ1σb2σcα2n1n2α1σb1cb11maxσ2最大应力σmax出现在带的紧边开始绕上主动带轮处。离心应力拉应力带的应力分布图带的损坏是疲劳损坏拉应力：σ1、σ2离心拉应力：σc拉应力：σb已知条件：P、n1、n2（或i）、传动位置要求及工作条件等。设计内容：确定带型、长度、根数、中心距、带轮基准直径等。1.已知条件和设计内容kwPKPAcaKA---工作情况系数，见表8-72.设计步骤和方法(1)确定计算功率Pca普通V带传动的设计计算（2）选择带型根据Pcan1查图8-11（3）确定带轮的基准直径dd并验算带速v①初选小带轮的基准直径dd1由带型表8-6表8-8选取dd1≥ddmin-点击按钮300050002000160040002008005001004003001000小带轮的转速n1(r/min)125025000.811.2523.154581016203040506380100200250图8-11普通V带选型图ZABCDE计算功率Pca(KW)①初选小带轮的基准直径dd1②验算带的速度smndvd/10006011（3）确定带轮的基准直径dd并验算带速v一般：v≈5~25m/svmax＜30m/s12ddidd③计算从动轮的基准直径dd2按表8-8圆整为直径系列使其在画图、设计制造方面都较方便（4）确定中心距a，并选择V带的基准长度Ld推荐：0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)②计算相应的带长Ld0021221004)()(22addddaLddddd③根据Ld0查表8-22'0ddLLaa中心距变动范围：(a-0.015Ld)~(a+0.03Ld)选取基准长度:Ld≈Ld0考虑带传动的安装、调整和V带张紧的需要。④计算实际中心距a①初定中心距a03.57180121add∵a↑，α1↑,∴可加大中心距或增加张紧轮。（5）验算小带轮上的包角α1≥90°LcaKKPPPz)(00（6）确定带的根数Z＜10根改选横截面积较大的带型，可减少带的根数。2min0)5.2(500qvzvKPKFca（7）确定带的初拉力F0单根V带所需的最小初拉力：新安装的V带：F0=1.5(F0)min安装时，应保证F0＞上述数值运转后的V带：F0=1.3(F0)min（8）计算带传动的压轴力FPZF0ZF0α1FP不考虑带两边的拉力差，近似按带两边的预紧力的合力来计算2cos20zFFP由力平衡条件：βFPZF0ZF0β2sin2)22cos(21010zFzF①调整中心距②采用张紧轮③自动张紧带传动的张紧方法V带传动中张紧轮一般的安装位置1、将张紧轮安装在带的松边内侧靠近大带轮处。常用于中心距不可调的场合。2、利用悬重使张紧轮自动压在带松边外侧靠近小轮处。用于传动比大而中心距小的场合。滚子链的标记标记实例：08A—1—88GB/T1243—1997链号标准编号整链链节数—排数—A系列，节距12.7mm，单排，88节的滚子链2.作用在轴上的压力小，可减少轴承的摩擦损失；5.制造和安装精度要求较低；成本低廉；6.远距离传动时，其结构轻便。与带传动相比：1.平均传动比准确，传动效率较高；与齿轮传动相比：4.能在高温和潮湿的环境下工作。3.整体尺寸较小，结构较为紧凑；链传动与带传动和齿轮传动的比较主要缺点：应用：广泛应用于矿山机械、农业机械、石油机械、机床及摩托车中。1.瞬时传动比不是恒定的常数，传动平稳性较差；2.工作时有噪声；3.只能实现两平行轴间链轮的同向传动；4.磨损后易发生跳齿。链板为什么要做成8字形？1、使各个横截面具有相接近相等的抗拉强度。2、减少了链的质量和运动时的惯性。传动链的结构特点组成：滚子、套筒、销轴、内链板、外链板销轴滚子外链板套筒内链板(一)滚子链链条的主要参数——节距p：节距p：p↑，链条各零件尺寸↑，所能传递的功率↑链传动的多边形效应由于链节以折线形式绕在链轮上，链呈多边形运动，使得链条的速度和瞬时传动比发生周期性的变化，造成了传动的不平稳，这是链传动的固有特性。1.链速变化引起的惯性力：2.从动链轮的角加速度引起的惯性力：3.链条沿垂直方向作变速运动，引起链条横向振动。4.链节与链轮轮齿啮合瞬间的相对速度，也将引起冲击和动载荷。链传动产生动载荷的原因链传动的失效形式1.链板的疲劳破坏2.链条铰链的磨损3.链条铰链的胶合（高速传动）4.链条的静力破坏（低速重载的传动）滚子链传动的设计步骤（1）选择链轮齿数Z1、Z2和确定传动比i取：Z=17~114，12zzi（2）计算当量的单排链的计算功率PcaKA----工况系数，见表9-6PKKKPPZAcaP----名义传递功率，KWKZ----主动链轮齿数系数，见图9-13KP----多排链系数，双排链时KP=1.75，三排链时KP=2.5（3）确定链条型号和节距p→图9-11（4）计算链节数和中心距根据Pcan1→链条型号→表9-1→链条节距p初选中心距：a0=（30~50）p21202100222zzapzzpaLp圆整为偶数LP2112zzLpfap最大中心距：（5）计算链速v，确定润