机械设计复习提纲 配西北工业大学版 濮良贵

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第1章 机器的基本组成要素是机械零件。P2 机械设计的一般程序。P8

机械零件的主要失效形式。P10 在静应力工况下的机械零件的强度失效主要是塑性 变形和断裂。 机械零件设计计算准则 ：强度准则(最基本)、刚 度准则、寿命准则、耐耐磨性准则、振动稳定性准 则。 产品设计中的“三化”指标准化、系列化、通用化。

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第2章 静载荷、变载荷、静应力、变应力。 工作载荷、名义载荷、计算载荷。 判断机械零件强度的两种方法是： 判断危险截面处的最大应力是否小于或等于许用 应力； 判断危险截面处的实际安全系数是否大于或等于 需用安全系数； 在变应力工况下，机械零件的强度失效主要是疲 劳断裂。 疲劳断裂是与应力循环次数(即使用寿命)有关的 断裂。

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钢制零件的疲劳曲线中，当N≥N0时为无限寿命区； 而当N<N0时又处在有限寿命区。 理解疲劳极限应力图意义。 影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？ 应力集中、尺寸大小、表面状态。 疲劳点蚀。 摩擦的类型：干摩擦、边界摩擦、流体摩擦、混合摩 擦。 什么是磨损？按机理不同，磨损主要有哪几种形式？ 零件磨损过程分那几个阶段？P29~30. 润滑剂作用。

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第3章1、螺纹的主要参数。 大径 d (D)—公称直径 小径 d1 (D1)—强度计算时所用 中径 d2 (D2)—确定螺纹几何参数和配合性质 螺距 P 导程 S S=nP 螺纹升角ψ 牙形角 牙侧角 = /2 工作高度h 矩形螺纹 = 0 根据牙型 螺纹分 梯形螺纹 = 30 锯齿形螺纹 = 3 , = 30 多用于螺 旋传动。

三角形螺纹(普通螺纹) = 60 多用于连接。

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2、螺纹连接的基本类型、结构类型及其应用 场合。 螺栓连接的结构特点是被连接件的孔中不切制 螺纹，装拆方便。 双头螺柱用于受结构限制而不能用螺栓或希望 联接结构较紧凑的场合。适于常拆卸而被连接 件之一较厚时。 螺钉联接应用于双头螺柱联接相似，但不易于 用于时常装拆的联接，以免损坏被联接件的螺 纹孔。 紧定螺钉联接用于固定两个零件的相对位置， 并可传递不大的力或转矩。

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3、螺纹连接的预紧与防松。 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。 防松的本质在于防止螺旋副发生相对转动。 按工作原理的不同，防松方法分三类：摩擦防松、机 械防松、永久防松。

4、单个螺栓连接的强度计算理论与公式。① 螺纹连接主要失效形式： 受拉螺栓(轴向载荷)— 螺栓杆螺纹部分发生断裂 受剪螺栓(横向载荷)— 螺栓杆和孔壁的贴合面上出

现压溃或螺栓杆被剪断。

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保证受拉螺栓的静力或疲劳拉伸强度； ②设计准则： 保证受剪螺栓联接的挤压强度和螺栓的剪切强度。 螺栓强度计算时，螺栓螺纹部分危险截面的面积要 用螺纹小径d1。 ③ 受拉螺栓连接的强度计算理论与公式，尤其要记 住：受预紧力和轴向工作载荷的紧螺栓连接的受力变形图、螺栓总拉力的确定及紧螺栓连接强度计算 公式中系数1.3的意义。Cb F 螺栓的总拉力 F2 F0 Cb Cm

螺栓的预紧力 F0 F1

Cm F Cb Cm

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a)静强度(F不变化时)1.3F2 强度条件: 2 [ ] d1 / 44 1.3F2 设计公式: d1 [ ]

b) 疲劳强度计算(F变化时) 强度条件，应力幅σa a 2 CbCbCm F πd12 2 Kc F a 2 πd1

当普通螺栓承受横向工作载荷时， 预紧力F0导致 接合面所产生的摩擦力应大于横向载荷F。Ks F 预紧力F0 : F0 zif

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④ 受剪螺栓连接的强度计算理论与公式。1)螺栓杆的剪切强度条件为： 4 F2 d0 m

2)螺栓杆与孔壁的挤压强度条件为：F P P d 0lmin

螺栓组连接设计的基本内容、基本理论、和基本方法。 ① 螺栓组连接的结构设计原则，包括：确定接合面的 形状、连接结构类型及防松方法、螺栓数目及其在接 合面上布置、提高螺栓连接强度的结构措施。

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② 螺栓组连接的受力分析▲受力分析的目的： 根据连接的结构和受载情况，求出受力最大的螺栓 及其所受的力，以便进行螺栓连接的强度计算。 ▲ 受力分析时所作假设： a)所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同； b)螺栓组的对称中心与连接接合面的形心重合； c)受载后连接接合面仍保持为平面。 ▲螺栓组连接四种典型受力状态(轴向力、横向力、 旋转力矩、倾覆力矩)下的受力分析。

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▲螺栓组连接复杂受力状态下的受力分析。 技巧：利用静力分析法将复杂的受力简化成简单的受力状态，即轴向载荷、横向载荷、旋转力矩、倾

覆力矩。分别计算螺栓组连接在这些简单受力状态下每个螺栓的工作载荷，然后按同类工作载荷矢量 叠加，便可得到每个螺栓总得工作载荷，最后求出

受力最大的螺栓总拉力。

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普通螺栓

螺栓组受连接 受横向载荷或 (和)旋转力矩时

需确定的是螺栓 的预紧力 需确定的是螺栓的 所受的横向载荷

铰制孔 用螺栓

螺栓组受连接 受轴向载荷或 (和)倾覆力矩时

只能采用 普通螺栓

需确定的是螺栓所 受轴向工作载荷

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对普通螺栓： 按轴向载荷F轴和(或)倾覆力矩M→轴向工作拉力。 按横向载荷F横和(或)转矩T →横向工作载荷→ifF0 KsF cm if F0 F轴 KsF cm

cb

确定连接所需 的预紧力

以受力最大的螺栓的轴向工作拉力F和预紧力F0确 定螺栓所受总拉力F2. CbF2 F0 Cb Cm F

4 1.3F2 由 d1 [ ] 确定螺栓直径，以满足螺栓强度。

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对普通螺栓，只承受横向载荷或转矩时： 横向载荷和(或)转矩确定连接所需的预紧力

4 1.3F0 由 d1 [ ]并根据被连接件厚度、螺母、垫圈厚度确定螺栓的 标准长度。 5、提高螺栓连接强度的措施。

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1. 若螺纹的直径和螺旋副的摩擦系数一定，则拧紧螺 母时的效率取决于螺纹的 升角和牙型角。 2. 螺旋副的自锁条件： 螺纹升角ψ小于当量摩擦角ρ‘3. 普通紧螺栓连接受横向载荷作用，则螺栓中受 拉伸 应力和 扭剪 应力作用。 4. 被连接件受横向载荷作用时，若采用普通螺栓连接时， 拉伸 则螺栓受 载荷作用，可能发生的失效形式是 螺栓发生塑性变形或断裂。 5. 受轴向工作载荷作用的紧螺栓连接，当预紧力和轴向 工作载荷一定时，为减小螺栓所受的总拉力，通常采用 的方法是减小 螺栓 的刚度或增大 被连接件 的刚度。

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6. 在受轴向变载荷作用的紧螺栓连接中，为提高螺栓 的疲劳强度，可采取的措施是减小螺栓的刚度或增大 被连接件的刚度。 7. 采用凸台或沉头座孔作为螺栓头或螺母的支撑面是 为了 避免螺栓受附加弯曲应力作用。8. 在螺纹连接中采用悬置螺母或环槽螺母的目的是 均匀各旋合圈螺纹牙上的载荷。

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