2012考研非统考专业点题：华科机械设计一

2012考研非统考专业点题：华科机械设计一

　　考研临近，教研中心和名师辅导团队，深入研究2010年www.59wj.com纲及修订内容，并结合专业课各科的命题趋势及特点，在经过反复锤炼之后，分析总结各类知识要点，为广大考研学子潜心搜集整理了最新信息和多方面精华资料，进一步对当年的考研命题进行预测，帮助学员把握出题重中之重。

　　一、齿轮传动的失效形式及设计准则

　　齿轮传动常见的失效形式有：轮齿折断及齿面损伤。齿面损伤又包括：齿面接触疲劳(点蚀)、齿面胶合、齿面磨损及齿面塑性变形等。轮齿折断的原因是由于齿根处的弯曲应力较大，而且有应力集中，折断一般发生在轮齿根部;而齿轮在传动过程中齿根承受的是变化的弯曲应力，因而齿根会产生疲劳裂纹，裂纹扩展导致轮齿的弯曲疲劳折断。为了避免轮齿折断，设计时要进行齿轮弯曲疲劳强度计算和静弯曲强度计算。采用正变位齿轮，加大齿根圆角半径，采用强化方法等，都可以提高轮齿的弯曲强度。齿面点蚀又称为鳞剥。它是润滑良好的闭式齿轮传动的主要失效形式。在变化的接触应力、齿面摩擦力和润滑剂的综合作用下，轮齿表层下一定深度产生裂纹，裂纹逐渐发展导致齿轮表面小片脱落，形成凹坑。软齿面(齿面硬度小于350HB)齿轮在开始出现少量点蚀后，如继续工作时载荷适当，点蚀可能不继续发展，称为收敛性点蚀。硬齿面(齿面硬度大于350HB)齿轮，不可能出现收敛性点蚀，点蚀一旦发生就会继续扩展，称为扩展性点蚀。开始齿轮传动，由于磨损严重，接触疲劳裂纹发生后，即被迅速磨去，因而不会发生点蚀。为避免点蚀失效，应进行齿面接触疲劳强度计算。

　　设计准则：一般齿轮传动按照齿面接触疲劳强度及齿根弯曲疲劳强度两准则计算。对于闭式软齿面齿轮传动，应该采用接触疲劳强度进行强度设计，然后校核弯曲疲劳强度;开始齿轮传动采用弯曲疲劳强度进行强度计算。

　　二、齿轮传动的受力分析

　　齿轮传动的受力分析是进行强度计算的基础，包括直齿圆柱齿轮的受力分析、斜齿圆柱齿轮的受力分析以及直齿锥齿轮的受力分析，重点是直齿圆柱齿轮的受力分析。在进行受力分析时，为了分析问题方便略去摩擦力，将沿齿宽均布的载荷视为作用在齿宽终点的集中载荷，并将其分解为几个分力。一般已知小齿轮的功率P1、转速n1，利用公式　，可以求得T1，其中，T-扭矩N·mm;p-功率KW;n-转速r/min，从而求得小齿轮的圆周力;径向力Fr、轴向力Fa都是圆周力的函数，即。载荷分析时要将力的作用点取在两齿轮齿宽终点的节圆节点上;分清楚主、从动轮;轴向力Fa的方向取决于转向和旋向(斜齿方向)，主动轮的轴向力可用“左”、“右”手规则，直齿轮可以视为斜齿轮的特例，即。

　　三、齿轮传动的强度计算

　　掌握圆柱齿轮的两个强度计算公式。要弄清楚公式的力学模型、理论依据;充分理解公式的推到过程，掌握公式中个系数的物理意义以及齿轮参数变化对于这些系数的影响规律，包括齿形系数、寿命系数等。此外，抓住直齿圆锥齿轮与齿宽中点处的当量直齿圆柱齿轮等强度，因此可以利用直齿圆柱齿轮的强度公式，只要将其参数换为圆锥齿轮齿宽中点处的参数，再将齿宽中点处的参数转换为大端参数即可。其中要能够根据具体的齿轮的使用条件判断弯曲应力和接触应力的循环特性。

　　四、带的工作原理、受力分析及应力分析

　　掌握平带和V带传动各自的特点，要明确带传动是如何依靠带和带轮之间的摩擦力来传递动力的。带工作前两边的拉力相等(都等于初拉力);工作时由于受到摩擦力的方向不同，使得带一边的拉力增大至F1，而另一边的拉力减小至F2，拉力差F1-F2即为有效拉力，其数值等于沿着带轮接触弧长上摩擦力的综合。此摩擦力在一定条件下存在极限值，如果传动的载荷超过此极限值，则会出现打滑现象。带的受力分析的重点是掌握欧拉公式，即在即将打滑、但还没有打滑时紧边拉力与松边拉力之比的关系为。带的应力分析主要掌握带在工作时受到的三种应力：由紧边、松边产生的拉应力;离心力产生的拉应力和弯曲应力。最大拉应力发生在紧边绕入小带轮之处，其值为紧边拉应力、离心拉应力与小带轮的弯曲应力之。

　　五、带传动的失效形式及设计准则

　　带传动的失效形式为打滑和疲劳断裂两种形式，因此其设计准则应该使得带传动在不打滑的前提下具有一定的疲劳强度和寿命。不打滑则需要满足欧拉公式，不疲劳断裂则应该使得带的最大应力小于许用应力值。根据以上准则熟悉提高带传动工作能力的集中措施，并分析其增强传动能力的原因。

　　六、联轴器设计

　　联轴器分为刚性联轴器和挠性联轴器两种，刚性联轴器适用于两轴能够严格对中并在工作中不发生相对位移的地方;挠性联轴器用于两轴有偏斜或在工作中有相对位移的地方。挠性联轴器又分为无弹性联轴器和弹性联轴器。刚性联轴器包括凸缘联轴器、套筒联轴器、夹壳联轴器。凸缘联轴器的应用最为广泛，其对中精度好，传递扭矩大，但要求两轴的同轴度好，主要用于载荷平稳的联接中。无弹性元件的挠性联轴器包括牙嵌联轴器、齿式联轴器、滚子链联轴器、滑块联轴器等，其中球笼万向联轴器主要用具有较大角位移的方向，且保证两传动轴转动同步。弹性元件挠性联轴器主要指弹性柱销联轴器，其具有弹性滞后特性，具有一定的消振能力;缓冲性能较好，但由于强度较低，联轴器尺寸较大，寿命较短。

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　　七、螺纹联接的拧紧和防松

　　拧紧联接能增强联接的刚性、紧密型和防松能力。对于受拉的螺栓联接，还可以提高螺栓的疲劳强度;对于受剪的螺栓联接，由利于增大联接中的摩擦力。拧紧螺栓时螺栓受的轴向拉力称为预紧力。螺纹联接防松的根本问题在于防止螺纹副相对转动。可以分为利用摩擦、直接锁住和破坏螺纹副关系三种。三角形螺纹能够自锁，但在受冲击振动时，或温度变化较大时，联接仍可能松动。

　　八、螺纹联接的类型、应用场合并熟悉常用的标准联接件

　　螺纹连接中螺纹紧固件多为标准件，常用的有螺栓、双头螺柱、螺钉和紧定螺钉等。螺栓联接无需在被联接件上切制螺纹，使用不受被联接件的限制，构造简单，装拆方便。双头螺柱联结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。螺钉联接不用螺母，而且有光整的外露表面，但不宜用于时常拆装的联接，以免损坏被联接件的螺纹孔。紧定螺钉联接中紧定螺钉选入被连接件之一的螺纹孔中，其末端叮嘱另一被连接件的表面或者顶入相应的坑中，以固定两个零件的相互位置，并可以传递不大的力或扭矩。

　　九、轴的基本知识

　　根据轴的载荷情况分为转轴、心轴和传动轴。转轴同时承受转矩和弯矩;心轴只受弯矩，不受转矩;传动轴主要受转矩，不受弯矩或者弯矩很小。

　　轴的材料主要是碳素钢和合金钢。最常用的轴材料为45钢，保证轴的力学性能应进行调质或正火处理。

　　零件在轴上的轴向固定的方法有：轴肩、挡圈、圆螺母、套筒、圆锥形轴头等;周向固定的方法采用花键、键、成形、弹性环、销、过盈联接等方法。

　　十、轴的结构设计

　　轴的结构设计主要是确定轴的各部分的合理外形和尺寸。轴的结构设计应满足：(1)轴和轴上的零件应有准确的周向和轴向应为和可靠的固定;(2)轴上的零件应该便于装拆和调整;(2)轴应该具有良好的制造和装配工艺性;(4)轴的结构和外形有利于节约材料和减轻重量。

　　十一、轴的强度计算和刚度计算

　　轴的强度计算方法有三种：(1)按许用切应力计算：适用于传动轴的计算，也常用于初步估算转轴的最小直径，以便进行结构草图设计，为进一步计算准备必要的尺寸数据;(2)对于一般用途的轴，可以在第一种强度计算方法的基础上，采用按许用弯曲应力计算的方法完成轴的设计或校核计算;(3)对于重要用途的轴，必须进行轴的细部结构设计，可以采用危险截面安全系数方法进行校核计算。

　　轴的刚度计算，是计算出轴在工作时的变形量(如挠度、转角及扭转角)，并判断这些变形量是否在允许的范围内。轴的刚度计算方法有：按扭转刚度计算和按弯曲刚度计算。

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