哈爾濱工業(yè)大學(xué)考研資料 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí).doc
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哈爾濱工業(yè)大學(xué)考研資料 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí).doc
1. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)【機(jī)械的組成】:主體原動(dòng)部分(驅(qū)動(dòng)機(jī)械完成預(yù)定功能的動(dòng)力源),傳動(dòng)部分,執(zhí)行部分(用來(lái)完成預(yù)定功能的組成部分);基本組成要素:機(jī)械零件【機(jī)械應(yīng)滿足的基本要求】:1、使用功能要求2、經(jīng)濟(jì)性要求3、勞動(dòng)保護(hù)和環(huán)境保護(hù)要求4、壽命和可靠性要求5、其它專用要求【機(jī)械零件應(yīng)滿足的基本要求】:1、避免在預(yù)定壽命期內(nèi)失效2、結(jié)構(gòu)工藝性要求3、經(jīng)濟(jì)性要求4、質(zhì)量小的要求5、可靠性要求2. 軸轂連接的設(shè)計(jì)知識(shí)【鍵聯(lián)接】平鍵(普通平鍵,導(dǎo)向平鍵)工作原理:靠鍵同鍵槽面的擠壓來(lái)傳遞扭矩。失效形式:工作面被壓潰。半圓鍵,靠側(cè)面來(lái)傳遞扭矩,工作面被壓潰。楔鍵:鍵的楔緊作用來(lái)傳遞扭矩,還可以承受單向軸向載荷,發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)還可以像平鍵一樣工作。切向鍵:由一對(duì)斜度為1:100的楔鍵組成,靠工作面上的擠壓力和軸與輪轂之間的摩擦力來(lái)傳遞扭矩?!净ㄦI聯(lián)接】矩形鍵小徑定心,漸開線齒形定心?!緹o(wú)鍵連接】型面連接:裝拆方便,能保證良好的對(duì)中性,連接面上沒(méi)有鍵槽及尖角,從而減少了應(yīng)力集中,可以傳遞比較大的扭矩。但加工復(fù)雜。脹緊連接:定心性好,裝拆方便,引起的應(yīng)力集中小,承載能力高,并有安全保護(hù)作用?!具^(guò)盈連接】主要應(yīng)用于軸與轂的連接,輪圈于輪芯的連接以及滾動(dòng)軸承與軸或座孔的連接。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,對(duì)中性好,承載能力大承受沖擊性能好,對(duì)軸的削弱少,但加工精度要求高,裝拆不變。3. 螺紋連接知識(shí)【螺紋的幾何參數(shù)】大徑d小徑d1中徑d2線數(shù)n螺紋的螺旋線數(shù)螺距P相鄰兩個(gè)牙型上對(duì)應(yīng)點(diǎn)間的軸向距離導(dǎo)程S任意一點(diǎn)西安同一條螺旋線轉(zhuǎn)一周所移動(dòng)的軸向距離螺紋升角螺旋線切線于垂直于螺紋軸線的平面間的夾角【螺紋的類型】連接螺紋三角螺紋傳動(dòng)螺紋非三角螺紋【螺紋的預(yù)緊和防松】預(yù)緊:目的:增強(qiáng)連接的可靠性和緊密性,以防止受載荷后被連接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)滑移。防松,防止螺旋副在受載時(shí)發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng);原理:摩擦、機(jī)械、破壞螺旋副運(yùn)動(dòng)關(guān)系?!咎岣呗菁y連接強(qiáng)度的措施】1、降低影響螺栓疲勞強(qiáng)度的應(yīng)力幅減小螺栓剛度Cb或增大被連接件剛度Cm,都可以減小總拉力F2即減小應(yīng)力幅a的目的;于此同時(shí)適當(dāng)增大預(yù)緊力F0,也可達(dá)到同樣效果2、改善螺紋牙上的應(yīng)力分布不均的現(xiàn)象懸置螺母、減小螺栓旋合段本來(lái)受力較大的幾圈螺紋牙的受力面、采用鋼絲螺套3、減少應(yīng)力集中的影響大圓角、卸載結(jié)構(gòu)螺紋收尾改為退刀槽4、采用合理的制造工藝?yán)溴懧菟^部和滾壓螺紋4. 傳動(dòng)部分基礎(chǔ)知識(shí)【帶傳動(dòng)】特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,傳動(dòng)平穩(wěn),價(jià)格低廉,緩沖吸振;應(yīng)用廣泛;失效形式:打滑和疲勞破壞。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,保證在不打滑的情況下,具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命。彈性滑動(dòng):傳動(dòng)帶受拉力作用時(shí)會(huì)發(fā)生彈性變形,帶的拉力從緊邊拉力逐漸降為松邊拉力,因此在小帶輪上向后退縮,使得帶的速度低于小帶輪速度;帶的彈性變形量逐漸增加,松邊拉力上升,大帶輪上帶相對(duì)于大帶輪向前伸長(zhǎng),使得帶的速度高于大帶輪線速度。打滑:在帶傳動(dòng)速度不變的情況下,隨著帶隨傳遞的功率增大,帶與帶輪之間的總摩擦力也隨之增加,彈性滑動(dòng)所發(fā)生的區(qū)域也相應(yīng)擴(kuò)大。當(dāng)總摩擦力達(dá)到臨界值時(shí),彈性滑動(dòng)區(qū)域也就擴(kuò)大到了整個(gè)接觸弧,此時(shí)如果再增大傳動(dòng)功率,就會(huì)發(fā)生整體打滑。【鏈傳動(dòng)】特點(diǎn):無(wú)彈性滑動(dòng)和整體打滑現(xiàn)象,能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比,傳動(dòng)效率高作用在軸上的徑向壓力小,整體尺寸小,結(jié)構(gòu)緊湊;制造與安裝精度低,成本低。缺點(diǎn):只能實(shí)現(xiàn)平行軸之間鏈輪的同向傳動(dòng),不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比,磨損后易發(fā)生跳齒,工作時(shí)噪聲較大。失效形式:1、鏈的疲勞破壞2、鏈條鉸鏈的磨損3、鏈條鉸鏈的膠合4、鏈條的靜力破壞。標(biāo)記:鏈號(hào)-排數(shù)-整鏈鏈節(jié)數(shù)-標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)【齒輪傳動(dòng)】特點(diǎn):效率高,結(jié)構(gòu)緊湊,工作可靠,壽命長(zhǎng),傳動(dòng)比穩(wěn)定。制造及安裝精度高,價(jià)格較貴。失效形式:1、輪齒折斷2、齒面磨損3、齒面點(diǎn)蝕4、齒面膠合5、塑性變形。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度及保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度?!疚仐U傳動(dòng)】特點(diǎn):1、傳動(dòng)比大,零件數(shù)目小,結(jié)構(gòu)緊湊2、沖擊載荷小,傳動(dòng)平穩(wěn),噪聲低3、當(dāng)蝸桿的螺旋線夾角小于嚙合面當(dāng)量摩擦角時(shí),有自鎖性4、摩擦發(fā)熱量大,效率低。通常用于減速裝置。失效形式:點(diǎn)蝕(齒面接觸疲勞破壞)、齒根折斷、齒面膠合、過(guò)度磨損?!編鲃?dòng)參數(shù)選擇】1、中心距a,大可增加帶輪包角,減少單位時(shí)間內(nèi)帶的循環(huán)次數(shù),提高壽命。但同時(shí)會(huì)加劇波動(dòng)降低平穩(wěn)性增大尺寸。2、傳動(dòng)比i,大會(huì)減小包角,包角小到一定程度會(huì)打滑,i7,一般為2-5.3、帶輪基準(zhǔn)直徑,不能過(guò)小。4、帶速v,提高帶速可以降低傳動(dòng)的有效拉力,可以減少帶傳動(dòng)尺寸;不利于提高帶的疲勞強(qiáng)度和壽命。一般推薦525m/s小于30【鏈傳動(dòng)】1、鏈輪齒數(shù),min9,一般大于17max150,一般不大于114,奇數(shù)。2、傳動(dòng)比i,過(guò)大包角小加速磨損;一般i6常取22.5;3、中心距a,30-50p,不能過(guò)小。4、鏈節(jié)距和排數(shù),a小i大時(shí),小節(jié)距多排,反之?!君X輪】1、壓力角增大有利于提高彎曲強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度,一般20;2、齒數(shù)z,盡量多,想嚙合的互為質(zhì)數(shù),3、齒寬系數(shù)適度增加。5. 軸承基礎(chǔ)知識(shí)【類型及特點(diǎn)】滑動(dòng)整體式徑向,對(duì)開式徑向,止推;液體,不完全液體,自潤(rùn)滑,滾動(dòng)向心,推力,向心推力【滾動(dòng)軸承的代號(hào)】【失效】滑動(dòng)磨粒磨損、刮傷、膠合、疲勞剝落、腐蝕滾動(dòng)內(nèi)外圈滾道或滾動(dòng)體上的點(diǎn)蝕【滑動(dòng)材料】1、良好的減摩性,耐磨性和抗咬粘性,2、良好的摩擦順應(yīng)性、嵌入性和耐磨性,3、良好的強(qiáng)度和抗腐蝕能力4、良好的工藝性和導(dǎo)熱性、經(jīng)濟(jì)性。金屬材料軸承合金、銅合金、鋁基合金、灰鑄鐵及耐磨鑄鐵,非金屬工程塑料,碳-石墨,多空質(zhì)金屬。6. 軸的基礎(chǔ)知識(shí)【軸的功用】支撐回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力【分類】轉(zhuǎn)軸彎矩扭矩心軸彎矩傳動(dòng)軸扭矩;曲軸,直軸光軸(形狀簡(jiǎn)單,加工容易心軸和傳動(dòng))階梯軸(轉(zhuǎn)軸)【設(shè)計(jì)準(zhǔn)則】1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),根據(jù)軸上零件的安裝、定位及軸的制造工藝方面的要求,合理的制定軸的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸。2、工作能力計(jì)算,軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性方面的計(jì)算。【材料】碳鋼合金鋼7. 聯(lián)軸器和離合器【異同】1、聯(lián)軸器用來(lái)把兩軸連接在一起,機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸不能分離;只有在機(jī)械停車并將連接拆開后,兩軸才能分離。2、離合器在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中,可是兩軸隨時(shí)結(jié)合和分離的一種裝置,他可以用來(lái)操縱機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的斷續(xù),以便進(jìn)行變速及轉(zhuǎn)向。【聯(lián)軸器的種類及特性】剛性聯(lián)軸器套筒式,夾克式,凸緣式撓性聯(lián)軸器無(wú)彈性元件的撓性聯(lián)軸器(十字滑塊聯(lián)軸器,滑塊聯(lián)軸器,十字軸萬(wàn)向聯(lián)軸器,齒式聯(lián)軸器,滾子鏈聯(lián)軸器)有彈性元件(彈性套柱銷聯(lián)軸器,彈性柱銷聯(lián)軸器,梅花形彈性聯(lián)軸器,輪胎式聯(lián)軸器,膜片聯(lián)軸器)【離合器的種類及特性】牙嵌離合器,圓盤摩擦離合器單盤多盤