(NEW)邱宣怀《机械设计》（第4版）笔记和考研真题详解.pdf

目录 第1篇总论 第1章机械设计概论 1.1复习笔记 1.2名校考研真题详解 第2章机械零件的工作能力和计算 准则 2.1复习笔记 2.2名校考研真题详解 第3章机械零件的疲劳强度 3.1复习笔记 3.2名校考研真题详解 第4章摩擦、磨损、润滑 4.1复习笔记 4.2名校考研真题详解 第5章机械常用材料和制造公艺性 5.1复习笔记 5.2名校考研真题详解 第2篇联接 第6章螺纹联接 6.1复习笔记 6.2名校考研真题详解 第7章键、花键、销、成形联接 7.1复习笔记 7.2名校考研真题详解 第8章过盈联接 8.1复习笔记 8.2名校考研真题详解 第9章铆接焊接胶接 9.1复习笔记 9.2名校考研真题详解 第3篇传动 第10章摩擦轮传动 10.1复习笔记 10.2名校考研真题详解 第11章带传动 11.1复习笔记 11.2名校考研真题详解 第12章齿轮传动 12.1复习笔记 12.2名校考研真题详解 第13章蜗杆传动 13.1复习笔记 13.2名校考研真题详解 第14章链传动 14.1复习笔记 14.2名校考研真题详解 第15章减速器 15.1复习笔记 15.2名校考研真题详解 第4篇轴、轴承、联轴器 第16章轴 16.1复习笔记 16.2名校考研真题详解 第17章滑动轴承 17.1复习笔记 17.2名校考研真题详解 第18章滚动轴承 18.1复习笔记 18.2名校考研真题详解 第19章联轴器和离合器 19.1复习笔记 19.2名校考研真题详解 第5篇其它零件 第20章弹簧 20.1复习笔记 20.2名校考研真题详解 第21章机架零件 21.1复习笔记 21.2名校考研真题详解 第1篇总论 第1章机械设计概论 1.1复习笔记 一、课程性质和任务 1机器、机械、器械和仪器 （1）机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料或信 息。

（2）机械是机器和机构的总称 （3）用来进行物料传递和变换的机器，通常称为器械、装置或设备， 如过滤装置等 （4）用来进行信息传递和变换的机器，通常称为仪器，如测量仪等 2机械零件和部件 （1）机械零件（简称零件）是指组成机器的不可拆的基本单元，如螺 钉、键、带等 （2）部件是指为完成同一使命在结构上组合在一起（可拆或不可拆） 并协同工作的零件，如联轴器、轴承、减速器等 3通用零件和专用零件 （1）通用零件是指各种机器中普遍使用的零件 （2）专用零件是指只在一定类型的机器中使用的零件，如汽轮机中的 叶片，纺织机中的织梭、纺锭等 4标准件和易损件 （1）标准件是指经过优选、简化、统一，并给以标准代号的零件和部 件 （2）易损件是指在正常运转过程中容易损坏，并在规定期限内必须更 换的零件或部件 5机械系统 任何机械系统都是由“输入量技术系统输出量”所构成，输入量 可以是能量、物料或信息，技术系统的职能是联接输入量和输出量并完 成功能的转变复杂的机械系统可以按不同的目标分解为若干主系统、 分系统、子系统 二、设计机器的基本原则和设计程序 1设计机器时应满足的要求 在能胜任对机器提出的功能要求（或工作职能）的前提下，同时满足使 用方便、安全可靠、经济合理、外形美观等各项要求，并希望能做到体 积小、重量轻、能耗少、效率高。

（1）在使用方面，机器应能在给定的工作期限内具有高的工作可靠 性，并能始终正常工作 （2）在经济方面，应从机器费用、产品制造成本等多种因素中综合衡 量，以能获得最大经济效益的方案为最佳设计方案 （3）机器外观造型应比例协调、大方，给人以时代感、美感、安全 感色彩要和产品功能相应 （4）限制噪声分贝数已成为评定机器质量的指标之一为了降低噪 声，首先要分析产生噪声的原因，然后从设计、工艺、材料等因素着 手，采取各种降低噪声的措施 2设计方法 （1）内插式设计 在两个现有设计方案中作内插式设计是一般机器常用的设计方法类比 设计、相似设计都属于内插式设计范畴 （2）外推式设计 和内插式设计不同，外推部分处于未知领域，外推式设计必须慎重对 待，对外推领域要做好技术开发研究、理论探讨和科学实验工作 （3）开发性设计 应用新原理、新技术设计新型技术装备的工作称为开发性设计功能设 计和结构设计是开发性设计的核心 图1-1 新产品开发设计程序 3设计程序 新产品从提出任务到投放市场的全部程序要经过四个阶段（如图1-1所 示）：调查决策阶段、研究设计阶段、试制阶段、投产销售阶段 （1）调查决策阶段 调查项目：工作原理及其应用成果；有关技术情报和专利；用户意见 和要求；市场供销和竞争等。

拟订新产品开发计划书，内容包括：调查结果分析；设计方案构思和 建议；新技术、新工艺、新结构的采用；投资、成本、价格和利润；日 程安排等在设计开始阶段，构思方案应多样化，以便从中选取最佳的 设计方案 （2）研究设计阶段 研究设计阶段应在决策后开始，一般分两步进行 功能设计研究，称为前期开发，主要任务是解决技术中的关键问题 新产品的技术设计，称为后期开发，应绘出总装配图、部件装配图、 零件工作图、各种系统图以及详细的计算说明书计算内容包括动力计 算、运动计算、功率确定、强度计算以及刚度计算等 以上各部分内容常需互相配合、交叉进行 （3）试制阶段 样机试验完成以后，应进行全面技术经济评价，以决定设计方案是否可 用或需要修改即使是可用的方案，亦需作适当修改，使设计达到最佳 化 （4）方案修改阶段 需要修改的方案，应检查数学、物理模型是否符合实际，必要时，改进 模型后重新进行试验，甚至重新设计 （5）销售服务阶段 开展销售服务工作，如传授正确使用方法、规定免费保修期限、定期跟 踪检查、健全索赔制度等，这对于进一步完善产品设计，提高产品可靠 度，萌生新的设计构思，开发新产品都有积极意义 4技术经济评价 （1）技术评价 技术评价用技术价值x表示 P为评定总分数；Pmax为满分总分数。

P=Pmax时，x=1表示技术价 值最高一般认为x值在0.8以上是很好的方案，在0.6以下不合要求 （2）经济评价 经济评价用经济价值y表示 若H=H1，则y=1，表示经济价值最高理想制造费用建议取为允许制造 费用H的70因允许制造费用通常应低于销售费用，故若H=H，即 y=0.7时仍然有利可图 （3）技术经济对比图 技术经济对比图如图1-2所示，图中任何一点代表一种设计方案的技术 价值和经济价值S点是理想的设计方案，线上各点是技术价值与经 济价值相等的设计方案靠近线且愈近S的点，其设计方案愈近理 想 图1-2 技术经济对比图 （4）提高技术经济价值的措施 进一步改善和简化设计，减少零件数目，提高标准化、通用化程度； 采用廉价材料； 改善毛坯、零件加工、装配等工艺性，合理选择精度、公差和配合以 及其他技术条件； 改善生产、经营管理制度 在以上四方面中，改善设计最为重要 三、机械零件设计概述 1设计机械零件时应满足的要求 （1）工作可靠 需要根据可能发生的失效，确定零件在强度、刚度、振动稳定性、耐磨 性、温升等方面必须满足的条件 （2）成本低廉 从设计和制造两方面着手设计时应正确选择材料，合理规定公差等级 以及认真考虑零件的加工工艺性和装配工艺性。

2设计步骤 （1）确定载荷 根据机器的具体运转情况和简化的计算方案，确定零件的载荷 名义载荷 名义载荷是指根据额定功率用力学公式计算出作用在零件上的载荷，如 力F、功率P、转矩T其是机器在平稳工作条件下作用在零件上的载 荷 计算载荷 计算载荷是指载荷系数K与名义载荷的乘积，如Fe=KF，Pe=KP， Te=KT机械零件常按计算载荷进行计算 （2）选择零件材料 根据材料的力学性能、物理性质、经济因素及供应情况等选择零件的材 料 （3）确定零件主要尺寸 根据零件工作能力准则，确定零件的主要尺寸，并加以标准化或圆整 （4）绘制零件工作图 根据确定的主要尺寸并结合结构上和工艺上的要求，绘制零件工作图 （5）审查零件工作图 零件工作图是制造零件的依据，故应对其进行严格的检查，以提高工艺 性，避免差错，造成浪费 3设计计算和校核计算 （1）设计计算 先根据零件的工作情况和选定的工作能力准则拟定出安全条件（如许用 应力、许用变形等），用计算方法求出零件危险截面的尺寸，然后根据 结构与工艺要求和尺寸协调的原则，使结构进一步具体化 （2）校核计算 先参照已有实物、图纸和经验数据初步拟定零件的结构布局和有关尺 寸，然后根据工作能力准则核验危险截面是否安全。

（3）条件性计算 实质上是合理的简化计算当计算所涉及的问题过于复杂、内在规律不 能完全掌握时，根据充分的试验数据作些合理的假设和简化时常是必要 的条件性计算虽然不够精确，但计算结果也具有一定的可靠性 （4）优化设计 先建立能反映设计变量与工作性能关系的数学模型，然后在给定的约束 条件下，每改变一组设计变量即可构成一种设计方案，经过若干次计算 机运算，可从中选择最佳的设计方案 4标准化、系列化、通用化 标准化、系列化、通用化通称“三化”采用“三化”的重要意义是： （1）减轻设计工作量，以便把主要精力用在关键零部件的设计工作 上； （2）便于安排专门工厂采用先进技术大规模地集中生产标准零部件， 有利于合理使用原材料、保证产品质量和降低制造成本； （3）减少技术过失的重复出现； （4）增大互换性，便于维修工作； （5）有利于增加产品品种，扩大生产批量，达到产品的优质、高产和 低消耗等 四、结构设计与设计检查 1结构设计中的问题 （1）注意功能的合理配置和布局 （2）尽量采用比较短的传动链和比较简单的结构 （3）科学地划分部件 （4）零件间力的平衡，力流的合理传递与闭锁 （5）系统或零件本身的等强度设计。

（6）变形协调原理的应用及其计算 （7）斜面或楔在增压或自锁机构中的应用及其计算 （8）预加载荷或预应力的原理、应用及其计算 （9）卸载的原理和应用 （10）自平衡、自保护、自张紧、自密封等自助原则的应用 （11）稳定性原则的应用 （12）考虑与强度因素有关的结构改善措施 （13）考虑与热因素有关的结构设计 （14）考虑与摩擦磨损因素有关的结构设计 （15）考虑与腐蚀因素有关的结构设计 2设计检查中的问题 （1）设计方案是否最简单和最容易实现 （2）和同类产品相比，新产品在构思上有何新意和独到之处 （3）产品功能是否能满足用户的需要，有无多余功能或不足，能否再 简化或合并，如作适当修改是否有扩大功能的潜力 （4）运动链可否再短一些，有无多余的运动 （5）可否再作一些变更，省略或合并一些零件某些零件可否改用标 准件或借用通用件来替代在零件数目中标准件占多大比例 （6）零件毛坯的选择是否与生产批量相适应 （7）材料品种是否过多，可否再作归并有无特殊要求的材料，如何 解决 （8）总体尺寸是否紧凑，重量是否有所降低 （9）零件加工表面能否进一步减少、合并或省略 （10）零件加工是否易于装卡，是否需用专门的工装、卡具、刀具、量 具等。

（11）有无要求特种加工的零件，如何解决 （12）规定的零件公差、配合精度、粗糙度等是否要求过严，能否适当 放宽仍能满足使用要求 （13）哪些零件需要严格控制加工质量，如何保证加工精度 （14）装配时是否需要专用的组装工具 （15）装配、维修、更换易损件是否方便 （16）润滑系统的安排是否妥善和便于管理 （17）发生操作错误时有无联锁、保险装置；不正常运动时有无预警或 安全保护措施；发生事故时有无紧急制动装置 （18）操纵机器是否方便、省力、舒适、合乎人体生理要求测量、监 视、控制仪表装置等是否布置在操作者的视野之内 （19）产品造型是否美观、大方、有时代感 （20）对产品设计作何总评价，属于豪华型还是普及型 五、设计人员的素质 1要有高度的责任心； 2要有法律观念和道德观念； 3要有不断创新和改革的意愿与气质； 4要有善于学习和不断进取的精神 六、机。