哈尔滨工业大学考研资料机械设计基础知识

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1、1.机械设计基础知识【机械的组成】：主体{原动部分（驱动机械完成预定功能的动力源），传动部分，执行部分（用来完成预定功能的组成部分）}；基本组成要素：机械零件【机械应满足的基本要求】：1、使用功能要求2、经济性要求3、劳动保护和环境保护要求4、寿命和可靠性要求5、其它专用要求【机械零件应满足的基本要求】：1、避免在预定寿命期内失效2、结构工艺性要求3、经济性要求4、质量小的要求5、可靠性要求2.轴毂连接的设计知识【键联接】平键（普通平键，导向平键）工作原理：靠键同键槽面的挤压来传递扭矩。失效形式：工作面被压溃。半圆键，靠侧面来传递扭矩，工作面被压溃。楔键：键的楔紧作用来传递扭矩，还可以承

2、受单向轴向载荷，发生转动时还可以像平键一样工作。切向键：由一对斜度为1：100的楔键组成，靠工作面上的挤压力和轴与轮毂之间的摩擦力来传递扭矩。【花键联接】矩形键小径定心，渐开线齿形定心。【无键连接】型面连接：装拆方便，能保证良好的对中性，连接面上没有键槽及尖角，从而减少了应力集中，可以传递比较大的扭矩。但加工复杂。胀紧连接：定心性好，装拆方便，引起的应力集中小，承载能力高，并有安全保护作用。【过盈连接】主要应用于轴与毂的连接，轮圈于轮芯的连接以及滚动轴承与轴或座孔的连接。结构简单，对中性好，承载能力大承受冲击性能好，对轴的削弱少，但加工精度要求高，装拆不变。3.螺纹连接知识【螺纹的几何参

3、数】大径d小径d1中径d2线数n{螺纹的螺旋线数}螺距P{相邻两个牙型上对应点间的轴向距离}导程S{任意一点西安同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离}螺纹升角ѱ{螺旋线切线于垂直于螺纹轴线的平面间的夹角}【螺纹的类型】连接螺纹{三角螺纹}传动螺纹{非三角螺纹}【螺纹的预紧和防松】预紧：目的：增强连接的可靠性和紧密性，以防止受载荷后被连接件间出现缝隙或发生相对滑移。防松，防止螺旋副在受载时发生相对转动；原理：摩擦、机械、破坏螺旋副运动关系。【提高螺纹连接强度的措施】1、降低影响螺栓疲劳强度的应力幅{减小螺栓刚度Cb或增大被连接件刚度Cm，都可以减小总拉力F2即减小应力幅σa的目的；于此同时适

4、当增大预紧力F0，也可达到同样效果}2、改善螺纹牙上的应力分布不均的现象{悬置螺母、减小螺栓旋合段本来受力较大的几圈螺纹牙的受力面、采用钢丝螺套}3、减少应力集中的影响{大圆角、卸载结构螺纹收尾改为退刀槽}4、采用合理的制造工艺{冷锻螺栓头部和滚压螺纹}4.传动部分基础知识【带传动】特点：结构简单，传动平稳，价格低廉，缓冲吸振；应用广泛；失效形式：打滑和疲劳破坏。设计准则，保证在不打滑的情况下，具有一定的疲劳强度和寿命。弹性滑动：传动带受拉力作用时会发生弹性变形，带的拉力从紧边拉力逐渐降为松边拉力，因此在小带轮上向后退缩，使得带的速度低于小带轮速度；带的弹性变形量逐渐增加，松边拉力上升，

5、大带轮上带相对于大带轮向前伸长，使得带的速度高于大带轮线速度。打滑：在带传动速度不变的情况下，随着带随传递的功率增大，带与带轮之间的总摩擦力也随之增加，弹性滑动所发生的区域也相应扩大。当总摩擦力达到临界值时，弹性滑动区域也就扩大到了整个接触弧，此时如果再增大传动功率，就会发生整体打滑。【链传动】特点：无弹性滑动和整体打滑现象，能保持准确的平均传动比，传动效率高作用在轴上的径向压力小，整体尺寸小，结构紧凑；制造与安装精度低，成本低。缺点：只能实现平行轴之间链轮的同向传动，不能保持恒定的瞬时传动比，磨损后易发生跳齿，工作时噪声较大。失效形式：1、链的疲劳破坏2、链条铰链的磨损3、链条铰链的胶

6、合4、链条的静力破坏。标记：链号-排数-整链链节数-标准编号【齿轮传动】特点：效率高，结构紧凑，工作可靠，寿命长，传动比稳定。制造及安装精度高，价格较贵。失效形式：1、轮齿折断2、齿面磨损3、齿面点蚀4、齿面胶合5、塑性变形。设计准则：保证齿根弯曲疲劳强度及保证齿面接触疲劳强度。【蜗杆传动】特点：1、传动比大，零件数目小，结构紧凑2、冲击载荷小，传动平稳，噪声低3、当蜗杆的螺旋线夹角小于啮合面当量摩擦角时，有自锁性4、摩擦发热量大，效率低。通常用于减速装置。失效形式：点蚀（齿面接触疲劳破坏）、齿根折断、齿面胶合、过度磨损。【带传动参数选择】1、中心距a，大可增加带轮包角，减少单位时间内带

7、的循环次数，提高寿命。但同时会加剧波动降低平稳性增大尺寸。2、传动比i，大会减小包角，包角小到一定程度会打滑，i《7，一般为2-5.3、带轮基准直径，不能过小。4、带速v，提高带速可以降低传动的有效拉力，可以减少带传动尺寸；不利于提高带的疲劳强度和寿命。一般推荐5~25m/s小于30【链传动】1、链轮齿数，min9，一般大于17max150，一般不大于114，奇数。2、传动比i，过大包角小加速磨损；一般i《6常取2~2.5；3、中心