机械设计部分）
四种考试题型：
一、选择题。
二、填空题。
三、综合题（分析、设计等）
四、结构题。
考试需带作图工具。
第9章蜗杆传动。
一、基础知识。
1、主要组成：蜗杆和蜗轮有左旋与右旋之分。
蜗杆与相啮合的蜗轮旋向相同。
最常用的是交错角的减速传动。
为蜗杆的螺旋角，为蜗杆的导程角。
为蜗轮的螺旋角。
2、蜗杆传动的特点：
优点：⑴传动比大，结构紧凑；（动力传动i＝5~80；非动力传动i＝300~1000）
工作平稳、噪声小；
在一定条件下具有反行程自锁性。
缺点：⑷传动效率低（具有自锁性时，小于50%）；
成本较高，蜗轮齿圈需用有色金属制造。
3、蜗杆传动的类型：
圆柱蜗杆传动、
环面蜗杆传动。
锥蜗杆传动。
4、普通圆柱蜗杆传动。
普通圆柱蜗杆传动又可以分为下列几种类型：
1. 阿基米德蜗杆（za蜗杆）
2. 渐开线蜗杆（zi蜗杆）
3. 法向直廓蜗杆（zn）
4. 锥面包络圆柱蜗杆（zk蜗杆）
二、普通圆柱蜗杆传动的主要参数。
在中间平面内，蜗杆传动相当于齿轮齿条的啮合传动。
1）模数和压力角。
在中间平面内， 取标准值。
对于za蜗杆，轴向压力角为标准值（20°）
对于zi、zn和zk三种蜗杆，法向压力角为标准值（20°）
2）蜗杆的分度圆直径和蜗杆直径系数。
于是有 m、为标准值，q为导出值。
3）传动比、蜗杆头数和蜗轮齿数。
传动比为。蜗杆头数。
蜗轮齿数。4）蜗杆导程角。
5）中心距。
三、蜗杆传动的失效形式、材料选择及结构。
1、啮合齿面间的相对滑动。
图中的为蜗杆齿面相对于蜗轮齿面的速度）
蜗轮与蜗杆啮合齿面间的相对滑动速度。
2、失效形式及设计准则。
蜗杆传动的主要失效形式：蜗轮齿面胶合、磨损和点蚀。
通常只对蜗轮齿进行齿面接触疲劳强度计算和齿根弯曲疲劳强度计算。对闭式蜗杆传动，先按齿面接触疲劳强度进行设计；然后按齿根弯曲疲劳强度进行校核；还应进行热平衡计算。
对开式蜗杆传动，只需按齿根弯曲疲劳强度进行设计。
3、常用材料及其选择。
蜗杆材料通常采用优质碳素钢或合金钢。
常用的蜗轮材料：铸锡青铜，铸锡锌铅青铜，铸铝铁青铜。
灰铸铁 ht200、ht300
四、普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算。
1、蜗杆传动的受力分析及计算载荷。
与方向仍为“主反从同”
三对作用力与反作用力的方向（蜗杆为主动）
方向与蜗杆转向相反——主反。
方向与蜗轮转向相同——从同。
与的方向指向各自轴线。
2. 蜗杆传动的计算载荷。
k为载荷系数，
其中——使用系数。
—齿向载荷分布系数。
—动载系数。
3、蜗杆传动强度计算。
（1）蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算。
2）蜗轮齿面接触疲劳强度计算。
当蜗杆导程角时，蜗杆传动具有自锁性，此时效率很低，
思考题：9－3；9－4；9－7
第11章带传动。
一、带传动的组成及特点。
1、组成——两轮一带：主动轮、从动轮和传动带（一根或多根）。
2、工作原理——摩擦传动。
3、优缺点：
二、带传动的类型。
常见带传动有：平带传动、v带传动。其中v带传动应用最广。
a. 平型带传动——结构简单，制造成本低，传动效率较高，常用于传动中心距较大的场合。
b. v带传动——应用最广泛的传动形式，功率p≤40kw, v≤5～25m/s，常用于高速级传动，在各种带传动中，v带传动应用最为广泛。
三、v带的结构与规格。
几个概念：节线——当v带弯曲时，带中保持原长度不变的周线称为节线。
节面——由全部节线构成的面成为节面。
节宽b——带的节面宽度成为节宽。
基准长度ld——节面所在的带的圆周长度称为基准长度，基准长度已经标准化。
四、带传动的受力分析。
安装时带在带轮两侧承受相等的拉力 f0
工作前 :两边初拉力 f0 = f0
工作时：带绕上主动带轮的一边被拉紧，称为紧边，f0→f1；
另一边则放松，称为松边，f0→f2
带与带轮之间的总摩擦力。
有效拉力fe，于是有：
带传动所能传递的功率。
五、带传动的最大有效拉力。
在带传动处于即将打滑的临界状态时，带和带轮之间所产生的摩擦力与带传动的有效拉力均达到最大值，此时，带的紧边拉力与松边拉力之间的关系——欧拉公式：
通过整理以上各式可得到：
六、带的应力分析。
一）拉应力紧边拉应力松边拉应力。
二）弯曲应力
三）离心拉应力
总应力的最大值
七、带传动的弹性滑动和打滑。
1）带的弹性滑动——正常。
带的弹性滑动产生的原因：紧边拉力与松边拉力不相等。
带的弹性滑动引起的结果： <
2）带的打滑(指整体打滑)——失效。
带传动的失效形式：1. 打滑；2. 疲劳。
八、v带传动的设计计算。
（一）已知条件和设计内容。
一般给定的数据有：
1．传动场合，工作情况及特殊要求（如安装尺寸、传动位置等）；
2．所要传递的功率p；
3．带轮转速n1、n2或传动比i等；
4．原动机的种类等；
设计内容：1．确定v带的型号、基准长度ld及根数z；
2．确定带轮的直径dd1、dd2及带轮结构、尺寸、材料等；
3．确定中心距a、初拉力f0、以及压轴力q、张紧装置等。
思考题：11－2；11－4；11－5
第14章机械系统动力学设计。
1、作用在机械上的力：
驱动力、工作阻力、等效构件、等效力矩、等效转动惯量、等效力、等效质量、等效动力学模型。
等效原则：等效力矩、等效力：功或功率相等。
等效转动惯量、等效质量：动能相等。
等效方程：
二、机器运动的三个阶段。
周期性速度波动的原因、调节周期性速度波动的目的（限制速度波动幅值）和方法**动惯量）平均角速度、不均匀系数；
三、能量指示图、最大盈亏功、最大速度位置、最小速度位置。
求得飞轮转动惯量jf为。
四、静平衡和动平衡。
1、静平衡的力学条件：；—一个面。
对于宽径 b/d≤1/5 的转子，如齿轮、带轮、盘形凸轮等，可近似认为其全部质量都分布在同一转动平面内。转子的各不平衡质量产生的离心惯性力形成一平面力系。
转子静平衡的条件为：所加（或减）平衡质量和原不平衡质量所产生的离心惯性力之和为零。
2、动平衡的力学条件：、—两个面。
对于宽径比b/d>1/5的转子，如电动机转子，机床主轴，曲轴等，这类转子可以是静平衡而动不平衡，也可以是既静不平衡又动不平衡，但动平衡后必然是静平衡的。
思考题：14—1；14—3；14—4；14—5；14—8
第15章螺纹联接。
一、螺纹的类型。
螺纹： 外螺纹：在圆柱体的外表面上。
内螺纹：在圆柱孔的内壁上。
按螺纹轴向剖面内牙的形状，可分为：
普通螺纹（三角形螺纹） 主要用于联接。
矩形螺纹。梯形螺纹主要用于传动。
锯齿形螺纹。
管螺纹主要用于管件联接。
二、螺纹的主要参数。
1）外径（大径）d ——与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱面直径，亦称公称直径。
2）内径（小径）d1——与外螺纹牙底相重合的假想圆柱面直径。
3）中径d2——在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆柱面的直径，d2≈0.5(d+d1)
4）螺距p——相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间的轴向距离。
5）导程s——同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面的母线上的对应两点间的轴向距离。
6）线数n——螺纹螺旋线数目，一般为便于制造n≤4
导程、线数、螺距三者之间的关系：l=np
7）螺旋升角ψ——中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋线轴线的平面的夹角。
8）牙型角α——螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角。
三、螺纹联接的基本类型。
1）螺栓联接。
2）螺钉联接。
3）双头螺柱联接。
4）紧定螺钉联接。
四、螺纹联接的预紧。
五、螺纹联接的防松。
一）摩擦防松。
1．对顶螺母
2．弹簧垫圈。
3．自锁螺母。
二）机械防松。
1．槽型螺母和开口销。
2．圆螺母和带翘垫圈。
3．止动垫圈。
4．串联钢丝。
六、螺栓连接的主要失效形式。
主要失效形式：螺栓杆的塑性变形和断裂。
设计准则：保证螺栓的静力（或疲劳）抗拉强度。
铰制孔用螺栓：受横向载荷。
主要失效形式：螺栓杆和孔壁间压溃或螺栓杆被剪断。
设计准则：保证联接的抗压强度和螺栓杆的抗剪强度。
七、螺纹联接件的材料。
普通碳素结构钢：q215、q235
优质碳素结构钢
合金钢：15cr、20 cr、40 cr、15mnvb、30 cr mnsi
特殊场合下，其他材料。
八、普通螺栓连接的强度计算。
一）松螺栓连接的强度计算。
二）紧螺栓连接的强度计算。
九、铰制孔用螺栓连接的强度计算。
十、螺栓组联接的受力分析。
十。一、提高螺纹联接强度的措施。
1. 改善螺纹牙间载荷分配。
2. 减少螺栓的应力幅。
3. 减少应力集中。
1）加大过渡处圆角；2）改用退刀槽；3）卸载槽；4）卸载过渡结构。
思考题：15－1；15－3；15－7；15－8；15－11；15－13
第16章轴。
一、轴的功用及分类。
按轴所承受的载荷，可分为三类：
1．转轴既承受弯矩又承受转矩。
2．心轴只承受弯矩。
心轴又可分为转动心轴和固定心轴。
3．传动轴只承受转矩。
按轴线形状，可分为两类：
1．直轴 2．曲轴
二、轴的常用材料（是碳钢和合金钢）
a 碳钢。b 合金钢。
c 球墨铸铁。
三、轴的结构设计的原则。
一般原则：轴及轴上零件要有准确可靠的工作位置；
轴应便于加工；
轴上零件要便于装拆和调整；
轴的受力合理，尽量减少应力集中，有利于提高轴的强度。
四、轴的结构设计中应考虑的主要问题。
机械设计基础复习
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