mk10機(jī)械類15460主講機(jī)械設(shè)計(jì)考點(diǎn)精講

第一 機(jī)械設(shè)計(jì)總本章內(nèi)容及基本考情分本章的主要內(nèi)（１）機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序（２）機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟和方法（３）機(jī)械零件的失效形式和設(shè)計(jì)3準(zhǔn)則4；（４）機(jī)械零、部件所受載荷及應(yīng)力的類型，變應(yīng)力的種類和特點(diǎn)（５）靜應(yīng)力下機(jī)械零件的強(qiáng)度判斷方式。單向應(yīng)力狀態(tài)及復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下危險(xiǎn)剖面上計(jì)算應(yīng)力、表面接觸應(yīng)力的計(jì)算；（６）變應(yīng)力作用下機(jī)械零件的強(qiáng)度問題１）變應(yīng)力作用下機(jī)械零件的失效特征及影響疲勞強(qiáng)度的主要因素２）疲勞曲線（σＮ曲線）、極限應(yīng)力線圖（σｍσａ圖）、疲勞損傷累積假說（ｉｎｒ法則）的含義、極限應(yīng)力的確定方法；３）變應(yīng)力作用下機(jī)械零件的強(qiáng)度計(jì)算（７）干摩擦、邊界摩擦、混合摩擦和液體摩擦的特點(diǎn)，各類摩擦狀態(tài)對摩擦系數(shù)“μ”的影響，干摩擦的機(jī)理；摩擦與磨損的相互關(guān)系，磨損對機(jī)器壽命和性能的影響，磨損的實(shí)質(zhì)和基本規(guī)律，磨損的分類，各類磨損的影響因素，減少磨損的各種措施；潤滑的作用，潤滑材料的分類，各類潤滑材料的性能指標(biāo)，潤滑劑的選用原則。重點(diǎn)內(nèi)容是零件的失效和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力作用下單向應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度計(jì)算；難點(diǎn)是變應(yīng)力作用下零件的疲勞曲線、極限應(yīng)力圖、疲勞損傷累積假說（ｉｎｒ法則）及其應(yīng)用。本章考研試題可分三種類—、是基本概念題（內(nèi)容涉及面較廣，涉及機(jī)械零件的主要失效形式、設(shè)計(jì)的基本要求，計(jì)算準(zhǔn)則、設(shè)計(jì)方法及步驟、材料選用原則，標(biāo)準(zhǔn)化等、機(jī)械零件的強(qiáng)度問題及摩擦、磨損和潤滑的基本概念及機(jī)理）；二、是機(jī)械零件疲勞強(qiáng)度的計(jì)算三、是繪制零件的極限應(yīng)力圖，并用圖解法求極限應(yīng)力值、其中的疲勞強(qiáng)度計(jì)算與畫極限應(yīng)力圖又往往是結(jié)合在一起的，本章考研試題中的“大題”多是這一類型，而且又多集中在單向穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算問題。１本章重點(diǎn)與難點(diǎn)１．機(jī)械零件的失效形式整體斷裂、過大殘余變形、零件的表面破壞（主要是腐蝕、磨損和接觸疲勞），破壞正常工作條件引起的失效。２．機(jī)械零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則強(qiáng)度準(zhǔn)則：σ≤ｍ考慮安全系數(shù)≤剛度準(zhǔn)則：ｙｙ］（許用變形量）壽命準(zhǔn)則：主要因素是腐蝕、磨損和疲

振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則：０．８５ｆ＞ｆｐ１．１５ｆ＜∫ｔ0可靠性準(zhǔn)則：可靠度Ｒ

（ｔ） ，λ（ｔ）失效率３．關(guān)于機(jī)械零件所受的應(yīng)力類型及其相應(yīng)的強(qiáng)度計(jì)算 平均應(yīng)力；ｓ 應(yīng)力幅 最大應(yīng)力；!ｉｎ 最小應(yīng)力 應(yīng)力比（循環(huán)特性） σσｍ２

σ＝σ－σ

ｒ＝σσ描述規(guī)律性的交變應(yīng)力可有５個(gè)參數(shù)，但其中只有兩個(gè)參數(shù)是獨(dú)立的。σ

ｒ＝－１對稱循環(huán)應(yīng) ｒ＝０脈動(dòng)循環(huán)應(yīng) ｒ＝ 靜應(yīng)在變應(yīng)力種類中，穩(wěn)定循環(huán)單向變應(yīng)力是最基本的變應(yīng)力。論穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力的ｒ?yàn)楹沃担鋸?qiáng)ｘ≥即：安全系數(shù)＝極限應(yīng)力／最大工作應(yīng)力≥許用安全系數(shù)從研究角度出發(fā)，可把任何穩(wěn)定非對稱循環(huán)變應(yīng)力看作是由一靜應(yīng)力（其大小等于原變應(yīng)力的平均應(yīng)力σｍ）和一對稱循環(huán)變應(yīng)力（其最大應(yīng)力等于原變應(yīng)力的應(yīng)力幅σａ）疊加而成的變應(yīng)力。這樣分２解，有助于理解為何在考慮疲勞強(qiáng)度因素對極限應(yīng)力的影響時(shí)，只需用綜合影響系數(shù)（Ｋσ）（或（Ｋτ））修正變應(yīng)力中的應(yīng)力幅σａ部分，而不必修正平均應(yīng)力σｍ。４、關(guān)于疲勞曲線（ Ｎ曲線）及極限應(yīng)力圖（ σａ圖）的含義與應(yīng)（１） Ｎ曲σ金屬材料的疲勞曲線（σＮ曲線）是取同一ｒ值、不同Ｎ值時(shí)做試驗(yàn)得到的。它表示在給定循環(huán)特征ｒ的條件下，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)Ｎ與疲勞極限的關(guān)系曲線。疲勞曲線方程 ｍＮ＝常數(shù)，如圖所示σ由于大，所以在作疲勞試驗(yàn)時(shí)，常規(guī)定一個(gè)循環(huán)次數(shù)（稱為環(huán)基數(shù)），用其相對應(yīng)的疲勞極限σ來近似代表Ｎ和σ是有：σｍＮ＝σｍＮ＝Ｃ ｒｓ－Ｎ疲勞曲槡 ０有限壽命區(qū)間內(nèi)循環(huán)次數(shù)Ｎ與疲勞極限σｒＮ的關(guān)系槡 ０

＝

ｍＮ０＝ｋＮ Ｎ

ｍ ｋＮ

ｍＮ０／式中，σｒ、ｍ的值由材料試驗(yàn)確定，ｋＮ稱為壽命系數(shù)。當(dāng)時(shí)，?。耄危絼tσ＝σ當(dāng)Ｎ＜，?。耄蝿tσ＞σ即有限壽命的疲勞極限應(yīng)力大于疲勞極限值。這就意味著，零件按有限壽命設(shè)計(jì)和按無限壽命設(shè)計(jì)將獲得不同結(jié)構(gòu)的基本尺寸。（２）極限應(yīng)力曲在同一Ｎ值（常取Ｎ＝），不同ｒ值實(shí)驗(yàn)得到用Ａ′Ｇ′Ｃ折線表示零件材料的極限應(yīng)力線圖是其中一種近似方法。Ａ′Ｇ′直線的方程為：σ－１＝′＋ψσ′ｍＣＧ′直線的方程為：′＋′＝３ψσ為試件受循環(huán)彎曲應(yīng)力時(shí)的材料常數(shù)，其值由試驗(yàn)及下式?jīng)Q定２－１－

對于碳鋼，

σ≈０．１～２，對于合金鋼，σ

≈０．２～０．３ σ由于零件幾何形狀的變化、尺寸大小、加工質(zhì)量及強(qiáng)化因素等的影響，使得零件的疲勞極限要小于材料試件的疲勞極限。σ以彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)Ｋσ表示材料對稱循環(huán)彎曲疲勞極限σ－１與零件對稱循環(huán)Ψσ勞極限

–

的比值，即

＝＝在不對稱循環(huán)時(shí)，Ｋσ是試件與零件極限應(yīng)力幅的比值將零件材料的極限應(yīng)力線圖中的直線Ａ′Ｄ′Ｇ′按比例向下移，成為右圖所示的直線ＡＤＧ，而極限應(yīng)力曲線的ＣＧ部分，由于是按照靜應(yīng)力的要求來考慮的 。這樣就得到了零件的極限應(yīng)力線圖難點(diǎn)一：單向穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)的疲勞強(qiáng)度計(jì)進(jìn)行零件疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，首先根據(jù)零件危險(xiǎn)截面上的σｍａｘ及σ確定平均應(yīng)力σｍ與應(yīng)力幅σａ，然后，在極限應(yīng)力線圖的坐標(biāo)中標(biāo)示出相應(yīng)工作應(yīng)力點(diǎn)Ｍ或Ｎ。相應(yīng)的疲勞極限應(yīng)力應(yīng)是極限應(yīng)力曲線上的某一個(gè)點(diǎn)所代表的應(yīng)力（′ｍ，σ′）計(jì)算安全系數(shù)及疲勞強(qiáng)度條件為：Ｓ＝σ′ｘ＝σ′＋σ′σσ

σｍ＋根據(jù)零件工作時(shí)所受的約束來確定應(yīng)力可能發(fā)生的變化規(guī)律，從而決定以哪一個(gè)點(diǎn)來表示極限應(yīng)力。機(jī)械零件可能發(fā)生的典型的應(yīng)力變化規(guī)律有以下三種：１）應(yīng)力比為常數(shù)：ｒ＝射線Ｍ′ＯＮ′）上任何一點(diǎn)所代表的應(yīng)力循環(huán)都具有相同的應(yīng)力比；ＭＮ′）為極限應(yīng)力點(diǎn)，其坐標(biāo)值σ′、σ′ａｅ之和就是對應(yīng)于ＭＮ）點(diǎn)的零件的極限應(yīng)力σ′ｍａｘ。４當(dāng)工作點(diǎn)Ｍ位于ＡＯＧ區(qū)域時(shí)，零件的疲勞強(qiáng)度條件是 ＝σ′ｘ

σ

ｋσ＋φ

σ σ，２）平均應(yīng)力為常數(shù)：σｍ＝

＝σσ

σａ＋過ＭＮ）點(diǎn)作縱軸的平行線，則此線上任何一個(gè)點(diǎn)所代表的應(yīng)力循環(huán)都具有相同的平均應(yīng)力值ＭＮ的坐標(biāo)值之和就是對應(yīng)于ＭＮ）的零件的極限應(yīng)力σ′ｘ當(dāng)工作點(diǎn)Ｍ位于ＯＨＧＡ區(qū)域時(shí)，零件的疲勞強(qiáng)度條件為 ＝σ′ｘ＝σ－１＋（Ｋσ－φσ）

ｋ（ ＋σ

當(dāng)工作點(diǎn)Ｍ位于ＧＨＣ區(qū)域內(nèi)時(shí)，其極限應(yīng)力值為屈服極限，故強(qiáng)度條件為３）最小應(yīng)力為常數(shù)：σｍｉｎ＝

＝σσ

σａ＋過ＭＮ）點(diǎn)作與橫坐標(biāo)軸成４５°的線（′），則此線上任何一點(diǎn)所代表的應(yīng)力均具有相同的最小應(yīng)力，因此，ＭＮ為極限應(yīng)力點(diǎn)。但當(dāng)工作點(diǎn)落在ＡＯＪ區(qū)域時(shí)，最小應(yīng)力σｍｉｎ負(fù)值，這在實(shí)的機(jī)械結(jié)構(gòu)中極少見，故不予討論５當(dāng)工作點(diǎn)Ｍ位于ＯＪＧＩ區(qū)域時(shí)，零件的疲勞強(qiáng)度條件為 ＝σ′ｘ＝２－１＋（Ｋσ－φσ）σ σσ

（

＋

）（

＋σｎ當(dāng)工作點(diǎn)Ｍ位于ＩＧＣ區(qū)域內(nèi)時(shí)，其極限應(yīng)力值為屈服極限，故強(qiáng)度條件為 QQ1374448 σσ關(guān)于影響機(jī)械零件疲勞強(qiáng)度的主要因素

σａ＋影響機(jī)械零件疲勞強(qiáng)度的主要因素有材料性能、應(yīng)力循環(huán)特征ｒ、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)Ｎ、應(yīng)力集中、絕對尺寸和表面狀態(tài)等。在進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，必須充分考慮這些影響因素。要注意兩點(diǎn)：（１）因?yàn)樵谄渌麠l件相同下，鋼的強(qiáng)度越高，綜合影響系數(shù)（Ｋσｅ）或（Ｋτｅ）值越大，所以對于用高強(qiáng)度鋼制造的零件，為了得到提高強(qiáng)度的效果，必須采取減少應(yīng)力集中及適當(dāng)提高表面質(zhì)量的措施。（２）在考慮應(yīng)力集中影響時(shí)，若零件危險(xiǎn)剖面處有多個(gè)不同的應(yīng)力集中源，則應(yīng)取諸有效應(yīng)力集中系數(shù)Ｋσ（或Ｋτ）中較大者代入式 ＝Ｋσ（或 ＝τ）中計(jì)算σ ε σ

難點(diǎn)二：單向不穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)的疲勞強(qiáng)度計(jì)不穩(wěn)定變應(yīng)

非規(guī)律 用統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)規(guī)非規(guī)律 用統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì) 規(guī)律性不穩(wěn)定變應(yīng)若應(yīng)力每循環(huán)一次都對材料的破壞起相同的作用，則應(yīng)力σ１每循環(huán)一次對材料的損傷率即為１／Ｎ１，而循環(huán)了ｎ１次的σ１對材料的損傷率即為ｎ１／Ｎ１。如此類推，循環(huán)了ｎ２次的σ２對材料的損傷率即為ｎ２／……。當(dāng)損傷率達(dá)到１００％時(shí)，材料即發(fā)生疲勞破壞，故對應(yīng)于極限狀況有：

＋

＋

＝１通６ ０ ∑ｉ＝１其中Ｎ＝ ｚ ｉ１ 這就是疲勞損傷線性累積假說的數(shù)學(xué)表達(dá)式試驗(yàn)證明，當(dāng)各個(gè)作用的應(yīng)力幅無巨大差別以及無短時(shí)的強(qiáng)烈過載時(shí)，這個(gè)規(guī)律是正確的；當(dāng)各級(jí)應(yīng)力是先作用最大的，然后依次降低時(shí)，上式中的等號(hào)右邊將不等于１而小于１；當(dāng)各級(jí)應(yīng)力是先作ｚ用最小的，然后依次升高時(shí)，則式中的等號(hào)右邊要大于１。通過大量試驗(yàn)，ｉ１

＝０．７～２．不穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)的極限條件

ｚｉ∑ｎｚｉ ｎσｍ＋ｎσｍ＋…＋ｎσｍ＝ｉ ＝Ｎ Ｎ １ ２Ｎ Ｎ０ ０ｚ若材料在這些應(yīng)力作用下 則：ｚ

ｎ ＜Ｎｉ ０令不穩(wěn)定變應(yīng)力的計(jì)算應(yīng)力

＝

ｉｎ

則： ＜其強(qiáng)度條件為：

＝σ σ

∑ｉ槡０ｉ

５．提高機(jī)械零件疲勞強(qiáng)度的措１）盡可能降低零件上的應(yīng)力集中的影響，是提高零件疲勞強(qiáng)度的首要措施２）在不可避免地要產(chǎn)生較大應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu)處，可采用減載槽來降低應(yīng)力集中的作用３）在綜合考慮零件的性能要求和經(jīng)濟(jì)性后，采用具有高疲勞強(qiáng)度的材料，并配以適當(dāng)?shù)臒崽幚砗透鞣N表面強(qiáng)化處理。４）適當(dāng)提高零件的表面質(zhì)量，特別是提高有應(yīng)力集中部位的表面加工質(zhì)量，必要時(shí)表面作適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)處理。５）盡可能地減少或消除零件表面可能發(fā)生的初始裂紋的尺寸，對于延長零件的疲勞壽命有著比提高材料性能更為顯著的作用。６．機(jī)械零件的接觸強(qiáng)當(dāng)兩零件以點(diǎn)、線相接處時(shí)，其接觸的局部會(huì)引起較大的應(yīng)力。這局部的應(yīng)力稱為接觸應(yīng)力。對于線接觸的情況，其接觸應(yīng)力可用赫茲應(yīng)力公式計(jì)算。 Ｂ σＨ

１－μ １－ １ 式中ρ１和ρ２分別為兩零件初始接觸線處的曲率半徑，其中正號(hào)用于外接觸，負(fù)號(hào)用于內(nèi)觸接觸應(yīng)力是不同于以往所學(xué)過的擠壓應(yīng)力的。擠壓應(yīng)力是面接觸引起的應(yīng)力，是二向應(yīng)狀態(tài)，而接觸應(yīng)力是三向應(yīng)力狀態(tài)。接觸應(yīng)力的特點(diǎn)是：僅在局部很小的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生很大的應(yīng)力。７．四種滑動(dòng)摩擦狀１）干摩擦是指表面間無任何潤滑劑或保護(hù)膜的純金屬接觸時(shí)的摩擦２）邊界摩擦是指摩擦表面被吸附在表面的邊界膜隔開，其摩擦性質(zhì)取決于邊界膜和表面的吸附性能時(shí)的摩擦。３）流體摩擦是指摩擦表面被流體膜隔開，摩擦性質(zhì)取決于流體內(nèi)部分子間粘性阻力的摩擦。流體摩擦?xí)r的摩擦系數(shù)最小，且不會(huì)有磨損產(chǎn)生，是理想的摩擦狀態(tài)。４）混合摩擦是指摩擦表面間處于邊界摩擦和流體摩擦的混合狀態(tài)。混合摩擦能有效降低摩擦阻力，其摩擦系數(shù)比邊界摩擦?xí)r要小得多。５）邊界摩擦和混合摩擦在工程實(shí)際中很難區(qū)分，常統(tǒng)稱為不完全液體摩擦８．磨磨粒磨 沖蝕磨 微動(dòng)磨粘附磨 疲勞磨 腐蝕磨磨合階段包括摩擦表面輪廓峰的形狀變化和表面材料被加工硬化兩個(gè)過程。它是磨損的不穩(wěn)定階段，在整個(gè)工作時(shí)間內(nèi)其所占的比率很小。在穩(wěn)定磨損階段內(nèi)，零件在平穩(wěn)而緩慢的速度下磨損，它標(biāo)志著摩擦條件保持相對恒定。這個(gè)階段的長短就代表零件使用壽命的長短。經(jīng)過穩(wěn)定磨損階段后，零件的表面遭到破壞，運(yùn)動(dòng)副中的間隙增大，引起額外的動(dòng)載荷，出現(xiàn)噪聲和振動(dòng)。８９．潤滑油、潤滑劑和潤滑方學(xué)習(xí)潤滑劑及其主要的性能指標(biāo)時(shí)，重點(diǎn)應(yīng)放在潤滑油上，而對其他潤滑劑只作#般了解。潤油是粘性流體，符合粘性定律表達(dá)式τ＝－ηυ。潤滑油粘度（動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度、條件粘度）是ｙ要的概念，要弄清楚它的物理意義和常用單位的換算。對粘－溫、粘－壓特性及其對潤滑的影響要—定的了解。要掌握潤滑劑的選用原則。熟悉常用的潤滑方法本章考考考點(diǎn)點(diǎn)１２機(jī)關(guān)械于零機(jī)件械的零失件效形所受的應(yīng)力類考點(diǎn)３關(guān)于疲勞曲線（σＮ曲線）計(jì)考點(diǎn)４單向穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)的疲勞強(qiáng)度計(jì)考點(diǎn)５按損傷累積假說進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)考點(diǎn)６機(jī)械零件的接觸強(qiáng)考點(diǎn)７ 關(guān)于摩擦、磨損基本知識(shí)考點(diǎn)８ 關(guān)于潤滑的基本知識(shí)考點(diǎn) 機(jī)械零件的失效形概念：整體斷裂，過大殘余變形、零件的表面破壞（主要是腐蝕、磨損和接觸疲勞），破壞正常工作條件引起的失效。通常考概念?！窘?jīng)典例題／考研真題例題 （東北大學(xué)考研真題機(jī)械零件的失效形式有哪些？（５分）例題２ （吉林工業(yè)大學(xué)考研試題）圖示一拐形零件，當(dāng)Ａ點(diǎn)受一垂直向下的力Ｆ時(shí)，試分析其與板聯(lián)接處Ｂ截面的應(yīng)力種類，并斷Ｂ截面有可能產(chǎn)生的失效形式。（３．５分９考點(diǎn) 關(guān)于機(jī)械零件所受的應(yīng)力類型及計(jì)概念：應(yīng)力類型有靜應(yīng)力、變應(yīng)力（對稱循環(huán)變應(yīng)力ｒ＝脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力ｒ＝）。應(yīng)力計(jì)算 σσｍ２

σ＝σ－σ

ｒ＝σσ例題 ）448σ

若一零件的應(yīng)力循環(huán)特性ｒ＝＋０．５，σ＝７０Ｎ／ｍｍ２，則此時(shí)，σ ，σ σ 。（２分例題 （中南工業(yè)大學(xué)考研試題 —等截面直桿，其直徑ｄ＝１５ｍ，受靜拉力Ｆ＝４０ｋＮ，材料為３５＃鋼，σ＝ｍｍ２，σ＝ ｍｍ２，則該桿的工作安全系數(shù)Ｓ 。（３分Ａ．２． Ｂ．１． Ｃ．１． Ｄ．１．考點(diǎn) 關(guān)于疲勞曲線（σ—Ｎ曲線）計(jì)概念：σｍＮ＝σｍＮ＝ ｒ槡 有限壽命區(qū)間內(nèi)循環(huán)次數(shù)Ｎ與疲勞極限σｒＮ的關(guān)系槡

０＝０

Ｎ０＝ｋＮ Ｎ

ｍ ｋＮ

ｍＮ０／式中，σｒ、ｍ的值由材料試驗(yàn)確定，ｋＮ稱為壽命系數(shù)例題 （吉林工業(yè)大學(xué)考研試題材料對稱循環(huán)彎曲疲勞極限σ（－１）＝３００Ｎ／ｍｍ２，循環(huán)基數(shù)Ｎ０＝１０６，壽命指數(shù)ｍ＝９，當(dāng)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)Ｎ＝１０５時(shí)，材料的彎曲疲勞極限σ－１Ｎ＝ Ｎ／ｍｍ２。例題 （吉林工業(yè)大學(xué)考研試題某鋼材的σ＝ｍｍ力循環(huán)基數(shù)Ｎ０＝ｍ＝９。求（１）Ｎ＝材料的疲勞極限；（２）Ｎ＝２×１０７時(shí)材料的疲勞極限。（４分）例題７ （上海交通大學(xué)考研試題）—鋼制零件材料的疲勞強(qiáng)度極限σｒ＝１５２Ｎ／ｍｍ２，取壽命指數(shù)ｍ＝９，應(yīng)力循環(huán)基數(shù)Ｎ０＝５×１０６，則當(dāng)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)Ｎ＝８×１０６時(shí)，材料的疲勞強(qiáng)度極限σｒＮ＝ 。（１分）Ａ．１４４； Ｂ．１５２； Ｃ．１６０?？键c(diǎn) 單向穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)的疲勞強(qiáng)度計(jì)概念：這部分出題主要題型較多，主要以計(jì)算為主。分三種情況。例題７ （吉林工北大學(xué)考研試題）圖示４０鋼的極限應(yīng)力線圖，已知用此材料制成的轉(zhuǎn)動(dòng)心軸，工作時(shí)危險(xiǎn)截面最大彎曲應(yīng)力σｂ＝１１０ｍｍ合影響系數(shù)Ｋ＝軸的計(jì)算安全系數(shù)。（４分）σ例題 （中南工業(yè)大學(xué)考研試題在圖示零件極限應(yīng)力圖上，工作點(diǎn)Ｃ和Ｄ為斜齒輪軸上兩種應(yīng)力工作點(diǎn)。試在圖中標(biāo)出對應(yīng)的極限應(yīng)力點(diǎn)，并說明分別會(huì)出現(xiàn)什么形式的破壞？（８分）例題 （大連理工大學(xué)考研試題某零件材料的機(jī)械性能為σ－１＝５００ａσ０＝８００ａσＳ＝８５０ａ綜合影響系數(shù)Ｋσ＝２，零件工作的最大應(yīng)力σｍａｘ＝３００ａ最小應(yīng)力σ５０ａ加載方式為ｒ＝Ｃ（常數(shù)）。求：１）按比例繪制該零件的極限應(yīng)力線圖．并在圖中標(biāo)出該零件的工作應(yīng)力點(diǎn)Ｍ和其相應(yīng)的極限應(yīng)力點(diǎn)２）根據(jù)極限應(yīng)力線圖，判斷該零件將可能發(fā)生何種破壞３）若該零件的設(shè)計(jì)安全系數(shù)Ｓ＝５，用計(jì)算法驗(yàn)算其是否安全。（１２分考點(diǎn) 按疲勞損傷累積假說進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)概念：疲勞損傷累積假說（又稱ｉｎｒ法則），應(yīng)力每循環(huán)一次對材料的損傷率為１／Ｎｉ最后累加當(dāng)損傷率達(dá)到１００％，材料發(fā)生疲勞破壞。主要是針對規(guī)律性的單向不穩(wěn)定應(yīng)力時(shí)的疲勞強(qiáng)度計(jì)算例題１０（國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)考研試題運(yùn)用ｉｎｒ理論分析對稱循環(huán)的不穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，若材料的持久疲勞極限為σ－１，計(jì)算時(shí)所考慮的應(yīng)力幅ｓｉ應(yīng)當(dāng)是整個(gè)工作壽命期限內(nèi) 的應(yīng)力幅。（２分）例題 （吉林工業(yè)大學(xué)考研試題ｚｚ材料疲勞損傷累積假說數(shù)學(xué)表達(dá)式

ｉ＝１中，右端何時(shí)小于１，何時(shí)大于１，并說明理由．（ｉ１分例題 （大連理工大學(xué)考研試題—轉(zhuǎn)軸材料為４５鋼調(diào)質(zhì)，受規(guī)律性非穩(wěn)定對稱循環(huán)變應(yīng)力作用， － 級(jí)應(yīng)力的最大值分別為σ ＝４００Ｎ／ｍｍ２，σ ＝１１５Ｎ／ｍｍ２，σ ＝１００ｎ／ｍｍ２，作用次數(shù)分別為ｎ＝３×１０４次，ｎ＝７×１０４次，ｎ＝３×１０６次，并已知σ＝２５０Ｎ － 許用安全系數(shù)［ｎｗ］＝５，試校核該軸的疲勞強(qiáng)度。（１３分考點(diǎn) 機(jī)械零件的接觸強(qiáng)度計(jì)概念：接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算主要依據(jù)赫茲接觸理論，對于公式的理解，兩個(gè)相互接觸的物體，無論么材質(zhì)，在接觸區(qū)域產(chǎn)生的接觸應(yīng)力是相等的，Ｆ１±１１ Qσ13＝44480 Ｂ１ 例題 （大連理工大學(xué)考研試題

π１－μ 兩圓柱體沿母線相壓，載荷為Ｆ時(shí)，最大接觸應(yīng)力為σ若載荷增大到２Ｆ時(shí)，最大接觸應(yīng)力變（１．５分Ａ．１．２６ｓＨ； Ｂ．１．４１ｓＨ； Ｃ．１．５９ｓＨ； Ｄ．２ｓＨ。例題１４ （北京理工大學(xué)考研試題）兩圓柱體相接觸，其直徑ｄ１＝２ｄ性模量Ｅ１＝泊松比μ１＝μ２，長度ｂ１＝２ｂ接觸應(yīng)σ１與σ２的關(guān)系 。（２分Ａ．σ１＝σ２； Ｂ．σ１＝２σ２； Ｃ．σ１＝４σ２； 例題１５ （北方交通大學(xué)考研題）—對相嚙合的圓柱齒輪ｚ１＜ｚ２，ｂ１＞ｂ２，其接觸應(yīng)力的大小是 Ａ．σＨ１＜σＨ２； Ｂ．Ｈ１＞σＨ２；Ｃ．Ｈ１＝σ Ｄ．可能相等，也可能不等考點(diǎn) 關(guān)于摩擦、磨損基本知概念：一般考填空、選擇、或簡單，是關(guān)于摩擦、磨損的基本知識(shí)。例題１６ （北京理工大學(xué)考研試題）—般的磨損過程分哪幾個(gè)階段，試畫出一般磨損過程中磨損呈隨時(shí)間變化的曲線圖。（４分磨合階段包括摩擦表面輪廓峰的形狀變化和表面材料被加工硬化兩個(gè)過程。它是磨損的不穩(wěn)定階段，在整個(gè)工作時(shí)間內(nèi)其所占的比率很小。在穩(wěn)定磨損階段內(nèi)，零件在平穩(wěn)而緩慢的速度下磨損，它標(biāo)志著摩擦條件保持相對恒定。這個(gè)段的長短就代表零件使用壽命的長短經(jīng)過穩(wěn)定磨損階段后，零件的表面遭到破壞，運(yùn)動(dòng)副中的間隙增大，引起額外的動(dòng)載荷，出現(xiàn)噪聲和振動(dòng)。例題 （北方交通大學(xué)考研試題根據(jù)磨損機(jī)理，磨損可分為 例題１８（北方交通大學(xué)考研137題4480—個(gè)零件的磨損大致可以分為 磨損、 磨損、 磨椐三個(gè)階段，在設(shè)計(jì)或使用時(shí)，應(yīng)力求 （６分例題 （浙江大學(xué)考研試題兩相對滑動(dòng)的接觸表面，依靠吸附油膜進(jìn)行潤滑的摩擦狀態(tài)稱 。（３分Ａ．干摩擦； Ｂ．邊界摩擦； Ｃ．混合摩擦； Ｄ．液體摩擦。例題２０ （浙江大學(xué)考研試題）根據(jù)摩擦面間存在潤滑劑的情況，簡述滑動(dòng)摩擦可分為哪幾種狀態(tài)？（３分）７．四種滑動(dòng)摩擦狀態(tài)１）干摩擦是指表面間無任何潤滑劑或保護(hù)膜的純金屬接觸時(shí)的摩擦２）邊界摩擦是指摩擦表面被吸附在表面的邊界膜隔開，其摩擦性質(zhì)取決于邊界膜和表面的吸附性能時(shí)的摩擦。例題 （上海交通大學(xué)考研試題減少磨損的一般方法有很多種，其 是錯(cuò)誤的Ａ．選擇合適的材料組合 Ｂ．生成表面膜Ｃ．改滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦； Ｄ．增加表面粗造度；Ｅ．建立壓力潤滑油膜。例題 （北京理工大學(xué)考研試題零件表面在混合潤滑狀態(tài)時(shí)的摩擦系數(shù)比液體潤滑狀態(tài)時(shí)的摩擦系 。（２分Ａ．大； Ｂ．?。?Ｃ．可能大也可能??； 例題２３ （北京理工大學(xué)考研試題）為了減輕摩擦副的表面疲勞$損，下列措施中， 是不合理的（２分）Ａ．降低表面粗糙度； Ｂ．增大潤滑油粘度；Ｃ．提高表面硬度； Ｄ．提高相對滑動(dòng)速度。例題２４ （北京理工大學(xué)考研試題）采用含有油性和極壓添加劑的潤滑劑，主要為了減少 Ａ．粘著磨損； Ｂ．磨粒磨損；Ｃ．表面疲勞磨損 Ｄ．腐蝕磨損考點(diǎn) 關(guān)于潤滑的基本知概念：一般考填空、選擇、 滑的基本知識(shí)。例題２５ （北京理工大學(xué)考研試題）圖示幾種情況是否都能建立流體動(dòng)壓潤滑？為什么？（２分例題 （北方交通大學(xué)考研試題潤滑油的油性是 膜。極壓性是 膜（３分例題 （北方交通大學(xué)考研試題摩擦副表面為液體動(dòng)壓潤滑狀態(tài)，當(dāng)外載荷不變時(shí)，摩擦面間的最小油膜厚度隨相對滑動(dòng)速度的增加而 。（２分）Ａ．變薄 Ｂ．增厚 Ｃ．不變本章?。保菊轮R(shí)點(diǎn)較多，內(nèi)容要求多，需要掌握記憶的概念較多，要注重概念的理解，題型主要以客觀題型較多。２．本章的重點(diǎn)和難點(diǎn)是機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算，對疲勞曲線（σＮ曲線）及極限應(yīng)力圖（σｍσａ圖）要掌握并學(xué)會(huì)應(yīng)用，疲勞損傷累積假說（ｉｎｒ法則）在進(jìn)行分析時(shí)，注意小于持久疲勞極限的應(yīng)力不需要考慮。３．接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，注意相接觸的兩個(gè)物體，接觸處產(chǎn)生的接觸應(yīng)力是大小相等的４．注意掌握磨擦、磨損和潤滑的相關(guān)概念和基礎(chǔ)知識(shí)，這幾年都有小分題出現(xiàn)，要概念清晰，不能混淆。第二 螺紋聯(lián)接與螺旋傳本章內(nèi)容及基本考情分本章涵容了教材中螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)，包括螺紋和螺紋聯(lián)接件的類型、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用場合及選用原則。要特別注意普通螺栓聯(lián)接和鉸制孔用螺紋聯(lián)接在傳力、失效形式、結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則上的不同；在螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算上，主要是緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算，要求掌握緊螺栓聯(lián)接力與變形之間的關(guān)系、提高螺栓連接強(qiáng)度的措施；螺栓聯(lián)接的防松原理及防松裝置；螺栓組的受力分析、失效分析及強(qiáng)度計(jì)算方法；螺栓傳動(dòng)的基本知識(shí)，滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)的工作原理及選擇計(jì)算。是各大高校研究生入學(xué)考試最愛考的內(nèi)容之一本章重點(diǎn)及難１．受預(yù)緊力和軸向工作載荷的緊螺栓連接總拉力的確這種連接螺栓既受預(yù)緊力，又受軸向工作載荷，故對這類連接的要求是（１）螺栓應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度（２）螺栓聯(lián)接一定要預(yù)緊，且在工作載荷作用下，被聯(lián)接接合面不應(yīng)出現(xiàn)間隙，保證聯(lián)接的緊密性。在進(jìn)行分析時(shí)，由于螺栓與被連接件均有彈性，故屬彈性體組合受力分析問題，必然涉及零件的剛度和變形。聯(lián)接所受外載荷將按螺栓和被連接件的剛度在兩者之間進(jìn)行分配。所以應(yīng)從受力和變形關(guān)系開始，建立螺栓總拉力＝螺栓所受工作載荷＋被連接件給螺栓的剩余預(yù)緊力。螺栓預(yù)緊力，在工作拉力Ｆ的作用下，螺栓的總拉力Ｆ２＝Ｆ１＋式中Ｆ１為殘余預(yù)緊力，為保證聯(lián)接的緊密性，應(yīng)使Ｆ１＞０，一般根據(jù)連接的性質(zhì)確定Ｆ１的大小。為使工作載荷作用后，聯(lián)接結(jié)合面間有殘余預(yù)緊力Ｆ１存在，要求螺栓聯(lián)接的預(yù)緊力Ｆ０為：Ｆ０＝Ｆ１ ＋Ｃ＋Ｃ 這時(shí)螺栓的總拉力為：

＝ＦＣ Ｃｂ

＋ 式中：Ｃ＋Ｃ為螺栓的相對剛度，其取值范圍為０ 靜強(qiáng)度條件： ＝１．３Ｆ２［σ１ｄ２／１當(dāng)工作拉力在０～Ｆ之間變化時(shí)，螺栓的總拉力在Ｆ０～間變化，若不考慮摩擦力矩影響則螺栓上的最大拉應(yīng)力：

＝１πｄ１最小拉應(yīng)力

＝πｄ１應(yīng)力幅 ＝σｍａｘ－σ ·１ Ｃｂ＋ １按σ＝Ｃ進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算，得最大計(jì)算安全系數(shù) ＝２σ－１ｔｃ＋（Ｋσ－φσ）σ （ ＋

）（

＋σ２．關(guān)于螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)

（１）松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算：σ ［１πｄ２／１（２）僅受預(yù)緊力的緊螺栓聯(lián)接預(yù)緊力引起的拉應(yīng)力：σ＝４Ｆｔａｎ（ψ＋φ）０螺牙間的摩擦力矩引起的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力：τ

π

２≈０．１６根據(jù)第四強(qiáng)度理論，螺栓在預(yù)緊狀態(tài)下的計(jì)算應(yīng)力 ＝σ２＋３≈強(qiáng)度條件： ＝１．３Ｆ０［ π４當(dāng)聯(lián)接承受較大的橫向載荷Ｆ時(shí)，由于要求≥／ｆ（ｆ＝０．２），即５，因而需要大幅度地增加螺栓直徑。為減小螺栓直徑的增加，可采用減載措施。（３）承受工作剪力的緊螺栓聯(lián)Ｆ螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件為：σＰ＝ｄ

［螺栓桿的剪切強(qiáng)度條件為：τ＝４

［

這種聯(lián)接是利用鉸制孔用螺栓抗剪切來承受載荷的。螺栓桿與孔壁之間無間隙，接觸表面受擠壓。在聯(lián)接結(jié)合面處，螺栓桿則受剪切。３．關(guān)于緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算公式中系數(shù)１．３的物理意緊螺栓聯(lián)接時(shí)，要擰緊螺母，在螺紋力矩Ｔ作用下，螺紋部分產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，使螺栓處于拉伸和扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力作用下，對于Ｍ１０～Ｍ６８的螺栓而言，τ＝０．５σ，由于螺栓材料是塑性的，可按第四強(qiáng)度理論求出螺栓在預(yù)緊狀態(tài)下計(jì)算應(yīng)力為σｍ＝σ２＋３３故其強(qiáng)度條件式為：

＝１．１ｄ／１

［σ此條件式說明緊螺栓聯(lián)接在擰緊時(shí)，雖然同時(shí)承受拉、聯(lián)合作用，但計(jì)算時(shí)仍可按純拉伸問題來處理，只將拉力增加３０％來考慮扭轉(zhuǎn)剪切力對于受軸向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接，由于加上軸向載荷后，螺栓中的拉力的預(yù)緊力增大到Ｑ，栓強(qiáng)度為 ＝１．１ｄ／１

［σ，式中仍有系數(shù)１．３，從理論上講偏于安全。因?yàn)榕まD(zhuǎn)剪切力是由預(yù)緊引起，軸向工作載荷不會(huì)引起扭轉(zhuǎn)剪切力，而公式則把剪切力的影響估計(jì)偏大，但由于工作中會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)，需要在受最大載荷Ｑ情況下擰緊螺栓，故強(qiáng)度條件式中仍有１．３的系數(shù)。４．螺栓組聯(lián)接的設(shè)對于螺栓組設(shè)計(jì)計(jì)算，關(guān)鍵是怎樣從受力分析過渡到單個(gè)螺栓的強(qiáng)度計(jì)算。核心是受力分析，必須學(xué)會(huì)根據(jù)螺栓組聯(lián)接的受載情況與聯(lián)接結(jié)構(gòu)，判斷屬于何種受力類型。首先根據(jù)螺栓組受外載荷，分析每個(gè)位置上的螺栓聯(lián)接處所傳遞的工作載荷，從而確定其中受力最大的螺栓，然后按單個(gè)螺栓的強(qiáng)度公式對螺栓進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，定出其直徑，其余螺栓同樣尺寸選用。設(shè)計(jì)步驟如下（１）進(jìn)行螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。確定聯(lián)接結(jié)合面的形狀、聯(lián)接結(jié)構(gòu)類型、螺栓數(shù)目及其在結(jié)合面上的布置。力求各螺栓受力均勻，有利于加工和裝配。（２）計(jì)算總載荷在各個(gè)螺栓上的分配。先把螺栓組聯(lián)接的任意外載荷向螺栓組結(jié)合面的形心簡化。簡化后運(yùn)用靜力平衡條件和變形協(xié)調(diào)條件進(jìn)行載荷分配，找出受力最大的螺栓所受到的各種載荷，用矢量疊加原理求得該螺栓所受最大載荷。（３）進(jìn)行單個(gè)螺栓強(qiáng)度計(jì)算，受力分析時(shí)注意底板上反力的方向。其具體受力分析計(jì)算分下列幾種情況：（１）受橫向載荷的螺栓組聯(lián)１）對于鉸制孔用螺栓聯(lián)接（圖ｂ），每個(gè)螺栓所受工作剪力為：Ｆ＝ＦΣ式中：ｚ為螺栓數(shù)目。ｚ圖示為由四個(gè)螺栓組成的受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接２）對于普通螺栓聯(lián)接（圖ａ），按預(yù)緊后接合面間所產(chǎn)生的最大摩擦力必須大于或等于橫向載荷的要求，有：ｆＦ ＫＦ或 ＫＳ Ｓ Ｋｓ防滑系數(shù)，設(shè)計(jì)中可?。耍螅剑保薄常ǎ玻┦苻D(zhuǎn)矩的螺栓組聯(lián)采用普通螺栓和鉸制孔用螺栓組成的螺栓組受轉(zhuǎn)矩時(shí)的受力情況是不同的。采用普通螺栓，是靠聯(lián)接預(yù)緊后在接合面間產(chǎn)生的摩擦力矩來抵抗轉(zhuǎn)矩Ｔ。Ｆ０ｆｒ１＋Ｆ０ｆｒ２··＋Ｆ０ Ｋｓ得：

ＫＳｚ∑ｉ采用鉸制孔用螺栓，是靠螺栓的剪切和螺栓與孔壁的擠壓作用來抵抗轉(zhuǎn)矩Ｔ

＝

∑

＝

＝ｉ ｉｉ（３）受軸向載荷的螺栓組聯(lián)

∑∑ｉ若作用在螺栓組上軸向總載荷ＦΣ作用線與螺栓軸線平行，并通過螺栓組的對稱中心，則各個(gè)螺栓受載相同，每個(gè)螺栓所受軸向工作載荷為 Ｆ ｚ通常，各個(gè)螺栓還承受預(yù)緊力作用，當(dāng)聯(lián)接要有保證的殘余預(yù)緊力為，每個(gè)螺栓所承受的總載荷：Ｆ２＝Ｆ１＋Ｆ（４）受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)傾覆力矩Ｍ作用在聯(lián)接接合面的一個(gè)對稱面內(nèi)，底板在承受傾覆力矩之前，螺栓已擰緊并承受預(yù)緊力ｚ作用在底板兩側(cè)的合力矩與傾覆力矩Ｍ平衡，即：Ｍ＝∑Ｆｉ由此可以求出最大工作載荷：

∑∑ｉ受傾覆力矩的底板螺栓組聯(lián)接的受力過程可用下圖表示為防止結(jié)合面受壓最大處被壓碎或受壓最小處出現(xiàn)間隙，要求ｚＦ０＋Ｍ［σ ≈ｚＦ０－Ｍ＞σＰｍａｘ 在傾覆力矩作用前，螺栓地基374工448點(diǎn)0都處于Ａ點(diǎn)底板受傾覆力矩后，在軸線Ｏ－Ｏ左側(cè)，螺栓與地基的工作點(diǎn)分別移至兩者作用在底板上的合力為Ｆ。在軸線Ｏ－Ｏ右側(cè)，螺栓與地基的工作點(diǎn)分別移至兩者作用在底板上的合力為Ｆｍ螺栓的總拉力：

＝Ｆ

Ｃ Ｃｂ

＋Ｃｍ５．提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措提高螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度，可采用減小螺栓應(yīng)力幅和改善螺紋牙間的載荷分配等措施。減小應(yīng)力幅值可以通過增大被連接件的剛度或者減小螺栓的剛度，如許多重要螺栓聯(lián)接中，采用空心螺桿或適當(dāng)增加螺栓的長度用以減小螺栓剛度，或者采用剛度大的硬墊片增大被聯(lián)接件的剛度并同時(shí)提高預(yù)緊力。又如采用懸置螺母、環(huán)槽螺母等，以改善螺紋牙上載荷分布不均勻現(xiàn)象。這些螺紋聯(lián)接件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，一般較難加工，只用于重要的螺紋聯(lián)接中。減小螺栓的應(yīng)力集中的影響，采用加大圓角和卸載結(jié)構(gòu)，或者將螺紋收尾改為退刀槽等措施。合理的制造工藝方法。６．螺旋傳動(dòng)與螺栓聯(lián)接在強(qiáng)度計(jì)算的差（１）螺旋傳按其用途不同，可分為以下三種類型：傳力螺旋，傳導(dǎo)螺旋，調(diào)整螺旋按其螺旋副摩擦性質(zhì)的不同，又可分為：滑動(dòng)螺旋，滾動(dòng)螺旋，靜壓螺旋傳動(dòng)螺紋常在載荷作用下相對運(yùn)動(dòng)，工件易磨損，故須進(jìn)行磨性計(jì)算，螺桿大多是一根細(xì)長桿件，當(dāng)受軸向壓力時(shí)，易產(chǎn)生側(cè)彎現(xiàn)象，故須校核其穩(wěn)定性。另外，在某些情況下，螺紋牙可能產(chǎn)生折斷現(xiàn)象，故須校核牙根部的強(qiáng)度，而聯(lián)接螺紋因?yàn)椴怀Ｗ飨鄬\(yùn)動(dòng)，不承受軸向壓力，且螺母為標(biāo)準(zhǔn)高度，故不存在上述問題１）耐磨性計(jì) 滑動(dòng)螺旋的耐磨性計(jì)算，主要是限制螺紋工作面上的壓力，其強(qiáng)度條件：ｐ［ｐ］對有自鎖性要求的螺旋傳動(dòng)，應(yīng)校核自鎖條件：ψ

πｄ２

πｄ２２）螺桿的強(qiáng)度計(jì)

φ＝ａｒｃｔａｎ

＝—%徑它卻不能引用σｍ１．σ的關(guān)系為其力矩較扭剪應(yīng)力不再與拉應(yīng)力保持τ０５σ的關(guān)系須在分別計(jì)算出σ對于受力比較大的螺桿，需根據(jù)第四強(qiáng)度理論求出危險(xiǎn)截面的計(jì)算應(yīng)力： σ２＋３＝１ １）Ｆ２＋３（４Ｔ） 式中，Ｆ為螺桿所受的軸向壓力（或拉力），Ｔ為螺桿所受的扭矩Ｔ＝Ｆｔａｎ（ψ＋φ） 螺桿的強(qiáng)度條件：σ［本章考考點(diǎn)１螺紋及螺紋連接基本知識(shí)考點(diǎn)２螺紋連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)考點(diǎn)３螺栓聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意的問考點(diǎn)４提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施考點(diǎn) 螺紋及螺紋連接基本知~、概螺紋的基本知識(shí)：螺紋類型、螺紋主要參數(shù)、螺紋連接的基本類型（普通螺栓連接、雙頭螺柱連接螺釘連接、緊頂螺釘連接）和用途螺紋連接的預(yù)緊和放松：預(yù)緊的目的：增強(qiáng)聯(lián)接的可靠性和緊密性，以防止受載后被聯(lián)接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對移動(dòng)。防松的根本問題在于防止螺旋副相對轉(zhuǎn)動(dòng)。按工作原理的不同，防松方法分為摩擦防松、機(jī)械防松等。此外還有一些特殊的防松方法，例如鉚沖防松、在旋合螺紋間涂膠防松等?！窘?jīng)典例題／考研真題例題 （東北大學(xué)考研試題為什么螺紋聯(lián)接常需要防松？防松的實(shí)質(zhì)是什么有哪幾類防松措施？（５分）例題２ （東南大學(xué)考研試題）在重要的緊螺栓聯(lián)接中，為什么盡可能不用小于“Ｍ１２～１６的螺栓？（５分）例題３ （北京理工大學(xué)考研試題）螺紋聯(lián)接中擰緊目的是什 例題４ （北京航空航天大學(xué)考研試題）螺紋的公稱直徑是指螺紋的 徑，螺紋的升角是指螺紋 徑處的升角。螺旋的自鎖條件為 擰緊螺母時(shí)效率公式為 。（２分）例題 （北京航空航天大學(xué)考研試題螺紋聯(lián)接常用的防松原理 其對應(yīng)的防松裝置 例題６ （中國地質(zhì)大學(xué)考研試題）三角形螺紋主要用于 ，而矩形、梯形和鋸齒形螺紋主要用于 例題７ （北京航空航天大學(xué)考研試題）采用螺紋聯(lián)接時(shí)，若被聯(lián)接件之一厚度較大，且材料較軟，強(qiáng)度較低，需要經(jīng)常裝拆，則一般宜采 。（１分）Ａ．螺栓聯(lián)接； Ｂ．雙頭螺柱聯(lián)接； 例題８ （北方交通大學(xué)考研試題）在常用螺紋中，效率最低、自鎖性最好的是 ，效率較高，牙根強(qiáng)度較大，制造方便的 ，聯(lián)接螺紋常用 ，傳動(dòng)螺紋常用 。（２分）Ａ．矩形螺紋 Ｂ．梯形螺紋 Ｃ．三角螺紋考點(diǎn)２螺紋連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)~、概念此考點(diǎn)的內(nèi)容往往和螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算綜合在一起計(jì)算，往往都是“大題”。因此，這里我們也將這兩個(gè)考點(diǎn)的內(nèi)容綜合一起來講。【經(jīng)典例題／考研真題例題 （吉林工業(yè)大學(xué)１９９９年考研試題如圖所示的支架用４個(gè)普通螺栓連接在立柱上，已知載荷Ｐ＝１２４００Ｎ，聯(lián)接的尺寸參數(shù)如圖所示，接合面摩擦系數(shù)ｆ＝２，螺栓材料的屈服極限σｓ＝ｍｍ，安全系數(shù)Ｓ＝１．５，螺栓的相對剛度為０．３，防滑系數(shù)Ｋｓ＝２。試求所需螺栓小徑ｄ１。（１２分）例題１０ 圖示的方形蓋板用４個(gè)２ｄ１＝１０．６ｍ）的螺栓與箱體連接，位于對稱中心Ｏ處的吊環(huán)受拉力Ｆ，已知螺栓的許用應(yīng)力［σ＝Ｍａ，Ｑ′Ｐ＝０．６Ｆ，問（１）作用在吊環(huán)上的最大拉力Ｆ＝（２）由于制造誤差，吊環(huán)的位置由Ｏ移至Ｏ′點(diǎn)，若測得ＯＯ′＝５求Ｆ下受力最大螺栓的工作拉力Ｆ。（３）說明在（２）的情況下，該螺栓組連接是否安全

槡例題１１（北京理工大學(xué)考研試題圖示一厚度為１５ｍｍ的薄板，用兩個(gè)鉸制孔用螺栓固定在機(jī)架上。已知載荷Ｐ＝４０００Ｎ，螺栓、板和機(jī)架材料許用拉應(yīng)力［］＝１２０ａ，許用剪應(yīng)力［τ］＝９５ａ，許用擠壓應(yīng)力［］ｐ＝１５０ａ，板間摩擦系數(shù)ｆ＝２。（１０分）（１）確定合理的螺紋直徑（２）若改用普通螺栓，螺栓直徑應(yīng)為多大？（取可靠性系數(shù)Ｋｓ＝考點(diǎn) 螺栓聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問~、概在螺栓聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要從結(jié)構(gòu)上采用措施避免螺栓受偏心載荷作用，因偏心載荷使螺栓受到彎曲應(yīng)力的作用。如：鑄件和鍛件上在未加工表面安裝螺栓處要做成凸臺(tái)或沉頭坑，也可以采用球面墊圈或帶有腰環(huán)的螺栓來保證螺栓聯(lián)接不受偏心載荷?！窘?jīng)典例題／考研真題例題 （華中理工大學(xué)考研試題試改正圖中螺栓聯(lián)接的結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤。（６分考點(diǎn)４提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措概念：提高螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度，可采用減小螺栓應(yīng)力幅和改善螺紋牙間的載荷分配等措施。減小應(yīng)力幅值可以通過增大被連接件的剛度或者減小螺栓的剛度，如許多重要螺栓聯(lián)接中，采用空心螺桿或適當(dāng)增加螺栓的長度用以減小螺栓剛度，或者采用剛度大的硬墊片增大被聯(lián)接件的剛度并同時(shí)提高預(yù)緊力?！窘?jīng)典例題／考研真題例題 （國防科技大學(xué)考研試題受軸向載荷的緊螺栓連接，在工作載荷Ｆ和殘余預(yù)緊力不變的情況下，要提高螺栓強(qiáng)度，可以采取的措施有 。（２分）Ａ．將被聯(lián)接件間的橡膠墊片改為皮革墊片；Ｂ．在螺母下放置彈性元件；Ｃ．將被聯(lián)接件間的金屬墊片改為橡膠墊片Ｄ．去掉螺母下放置的彈性元件而改用普通平墊圈。例題１４ （華南理工大學(xué)考研試題）為提&螺栓聯(lián)接的疲勞強(qiáng)度，應(yīng) Ａ．減小螺栓剛度，增大被聯(lián)接件剛度；Ｂ．同時(shí)減小螺栓與被聯(lián)接件的剛度；Ｃ．增大螺栓剛度，減小被聯(lián)接件剛度；Ｄ．同時(shí)增大螺栓與被聯(lián)接件的剛度。本章?。保菊聝?nèi)容的重點(diǎn)、難點(diǎn)和易考點(diǎn)是螺栓組連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核計(jì)算，往往出現(xiàn)“大題”，丟分比較嚴(yán)重，只要是受力分析不到位，造成計(jì)算結(jié)果的錯(cuò)誤，此處要引起重視。２．螺紋及螺紋連接的基本知識(shí)要把握，客觀性試題經(jīng)常出現(xiàn)３．螺紋連接結(jié)構(gòu)圖的正確繪制必須引起重視，容易在結(jié)構(gòu)改錯(cuò)題中出現(xiàn)，只要認(rèn)證掌握螺釘、螺栓、螺柱的連接結(jié)構(gòu)圖，就不會(huì)出錯(cuò)。第三 軸轂聯(lián)本章內(nèi)容及基本考情分本章涵容了教材中軸轂聯(lián)接的基本知識(shí)，包括鍵、花鍵、銷聯(lián)接的類型、工作原理、結(jié)構(gòu)形式和應(yīng)用，平鍵聯(lián)接尺寸的確定方法、失效形式、強(qiáng)度校核方法，型面聯(lián)接、膨脹聯(lián)接、過盈配合聯(lián)接的工作原理、特點(diǎn)和應(yīng)用。是各大高校研究生入學(xué)考試中大多以客觀性試題填空、選擇、簡單等方式出現(xiàn)，考的內(nèi)容主要以基本知識(shí)為主。本章重點(diǎn)及難１．普通平鍵聯(lián)接的理論和計(jì)平鍵的兩側(cè)面是工作面，上表面與輪轂上的鍵槽底部之間留有間隙，鍵的上、下表面為非工作面。工作時(shí)靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓來傳遞扭矩，故定心性較好。［σｐ

設(shè)鍵側(cè)面的作用力沿鍵的工作長度和高度均勻分布，則普通平鍵的強(qiáng)度條件為：σｐ＝導(dǎo)向平鍵和滑鍵聯(lián)接的強(qiáng)度條件為：ｐ＝２Ｔ［２．鍵的類型以及各鍵應(yīng)用上的差

＝２Ｔ平鍵分為：普通平鍵、導(dǎo)向平鍵、滑鍵。普通平鍵與輪轂上鍵槽的配合較緊，屬靜聯(lián)接。導(dǎo)向平鍵和滑鍵與輪轂的鍵槽配合較松，屬動(dòng)聯(lián)接?；凭嚯x長用滑鍵，距離短用導(dǎo)向平鍵。半圓鍵聯(lián)接：鍵呈半圓形，其側(cè)面為工作面，鍵能在軸上的鍵槽中繞其圓心擺動(dòng)以適應(yīng)輪轂上鍵槽的斜度，安裝方便。常用與錐形軸端漁輪故的聯(lián)接。楔鍵聯(lián)接：楔鍵的上、下表面為工作面，兩側(cè)面為非工作面。鍵的上表面與鍵槽底面均有１：１００的斜度。工作時(shí)，鍵的上下兩工作面分別與輪轂和軸的鍵槽工作面壓緊，靠其摩擦力和擠壓傳遞扭矩。切向鍵：由兩個(gè)斜度為１：１００的楔鍵組成。一個(gè)切向鍵只能傳遞一個(gè)方向的轉(zhuǎn)矩，傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時(shí)，須用互成１２０°～角的兩個(gè)鍵。本章考考點(diǎn)１鍵的工作原理考點(diǎn)２鍵的失效形式考點(diǎn)３鍵的選用考點(diǎn)４花考點(diǎn)５銷連考點(diǎn)１鍵的工作原~、概念從工作原理看，平鍵和半圓鍵聯(lián)接靠被聯(lián)接件與鍵的擠壓和鍵的剪切傳遞動(dòng)力，切向鍵聯(lián)接靠被聯(lián)接件與鍵的擠壓和摩擦力傳遞動(dòng)力。切向鍵聯(lián)接用于用于轉(zhuǎn)矩大，對中性要求不高的大型軸轂聯(lián)接，楔鍵聯(lián)接用于轉(zhuǎn)矩不大，定心精度要求不高，轉(zhuǎn)速較低的聯(lián)接，半圓鍵聯(lián)接承載能力較小，常用于軸端錐形的聯(lián)接，平鍵聯(lián)接對中性好，承載能力較大，應(yīng)用最廣?！窘?jīng)典例題／考研真題例題 （北京理工大學(xué)考研試題說出幾種軸上零件周向固定方式（至少四種）（４分）例題２ （北京理工大學(xué)考研試題）試?yán)L出鍵的合理布置位置。（５分１）兩個(gè)平 ２）兩個(gè)楔例題 （東南大學(xué)考研試題畫出軸與輪轂平鍵聯(lián)接的剖面圖。（５分例題 （南京航空航天大學(xué)考研試題花鍵聯(lián)接與平鍵聯(lián)接相比較有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？（５分考點(diǎn)２鍵的失效形~、概平鍵聯(lián)接雖存在擠壓和剪切兩種失效形式，但因平鍵的尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，只要不被擠壞，一般不會(huì)剪斷，所以平鍵聯(lián)接只做擠壓或磨損校核。平鍵聯(lián)接的擠壓力沿鍵接觸長度和高度的分布不均勻，為計(jì)算方便通常簡化假設(shè)成均布。另外，鍵與軸及輪轂互壓的接觸高度是不等的，為了便于工程計(jì)算，把兩邊的接觸高度都近似取鍵高的一半，引起的差異是通過降低許用應(yīng)力的辦法解決的。因校核所用許用應(yīng)力是由實(shí)驗(yàn)得到的，所以校核計(jì)算是可靠的?！窘?jīng)典例題／考研真題例題５（北方交通大學(xué)考研試題普通平鍵聯(lián)接有哪些失效形式？強(qiáng)度校核判定強(qiáng)度不夠時(shí)，可采取哪些措施？（５分例題６（國防科技大學(xué)考研試題）一軸頸截面上布置了兩個(gè)普通平鍵，傳遞扭矩為Ｔ＝０Ｎ·ｍ，在進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算時(shí)，若仍按一個(gè)平鍵來計(jì)算，則只需將傳遞的扭矩改為 Ｎｍ即可。（２分）考點(diǎn)３鍵的選~、概念鍵的剖面尺寸和鍵長分別由軸轂直徑及配合部分長度確定。鍵長略小于轂長，強(qiáng)度校核式中的鍵長為鍵與輪轂鍵槽接觸的長度，許用擠壓應(yīng)力和許用壓強(qiáng)應(yīng)取軸、鍵、轂三者中的較小值。【經(jīng)典例題／考研真題例題 （中國地質(zhì)大學(xué)考研試題選擇普通平鍵時(shí)，鍵的截面尺寸（ｂ×ｈ）是根 '標(biāo)準(zhǔn)來確定；普通平鍵的工作面（２分例題 （北京航空航天大學(xué)考研試題平鍵聯(lián)接中， 面是工作面；楔形鍵聯(lián)接中， 是工作面。平鍵聯(lián)接中， 于動(dòng)聯(lián)接。（２分）例題（吉林工業(yè)大學(xué)考研試題按當(dāng)采用兩個(gè)楔鍵傳遞周向載荷時(shí)，應(yīng)使兩鍵布置在沿周向相隔鍵計(jì)算。（３分位置，在強(qiáng)度校核時(shí)例題１０（華中理工大學(xué)考研試題在平鍵