機械設(shè)計題庫——簡答題1

1、間答題齒輪傳動1. 特一對標準齒輪傳動設(shè)計成高度變位齒輪傳動，這對輪齒的彎曲強度和接觸 強度有什么影響？為什么？答：高度變位齒輪傳動，可增加小齒輪的齒根厚度，提高其彎曲強度，因大、小齒輪相比， 小齒輪的YFaYsa乘積較大、齒根彎曲應(yīng)力大，所以高度變位（小齒輪正變位、大齒輪負變位） 可實現(xiàn)等彎曲強度，從而提高傳動的彎曲強度。高度變位對接觸強度無影響。2. 一對大、小圓柱齒輪傳動，其傳動比i =2，其齒面嚙合處的接觸應(yīng)力是否相 等？為什么？當兩輪的材料熱處理硬度均相同，且小輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù) Ni =106 N2,齒輪壽命系數(shù)ZN1V ZN2，所以小輪的許用接觸應(yīng)力較小。3. 齒輪傳動有哪些設(shè)計理

2、論？各針對的是哪些失效形式？答：主要有齒面接觸疲勞強度設(shè)計， 針對齒面疲勞點蝕失效； 齒根彎曲疲勞強度設(shè)計， 針對 疲勞折斷失效形式。 此外還有抗膠合能力設(shè)計，針對齒面膠合失效；靜強度設(shè)計，針對短期4.答:性。過載折斷和塑性變形失效。設(shè)計一對圓柱齒輪傳動時，大、小齒輪齒寬的確定原則是什么？為什么？ 齒輪越寬，輪齒的承載能力越強；但齒輪的寬度過大，將增加載荷沿齒寬分布的不均勻 齒輪軸支承相對齒輪對稱布置時，齒寬可選大些，軟齒面齒輪寬度也可選大些。5.答：會引起磨損失效，它是開式齒輪傳動的主要失效形式。 閉式齒輪傳動，其次是減小齒面的表面粗糙度。分析齒輪產(chǎn)生齒面磨損的主要原因，防止磨損失效的最有效

3、辦法是什么？在齒輪傳動中，當落人磨料性物質(zhì)時，輪齒工作表面會出現(xiàn)磨損，而且輪齒表面粗糙也防止磨損失效最有效的辦法就是改用6. 在進行齒輪強度計算時，為什么不用平均載荷或名義載荷而用計算載荷，計 算載荷中考慮了哪些方面的影響因素？答：平均載荷或名義載荷是根據(jù)額定功率及額定轉(zhuǎn)速，并通過力學(xué)模型計算得到的，沒有考慮原動機及工作機的性能，而且，也沒有考慮輪齒在嚙合過程中產(chǎn)生的動載荷以及載荷沿接 觸線分布不均等因素的影響，因此，不能直接用于齒輪的強度計算。而計算載荷主要考慮了原動機及工作機的性能、工作情況、輪齒嚙合產(chǎn)生的動載荷、載荷在齒面上沿接觸線分布的 均勻性等因素，因此，在進行齒輪強度計算時，應(yīng)該用

4、計算載荷進行計算。帶傳動1. 寫出皮帶傳動中緊邊拉力F與松邊拉力F2的關(guān)系式并說明其含義答：FiF2efa，式中：e為自然對數(shù)的底（e=2.718.）；a為帶在帶輪上的包角；f為帶與帶輪間的摩擦系數(shù)（對 V帶應(yīng)為fa）。2. 三角膠帶傳動中，小帶輪基準直徑 di的選取對帶傳動有什么影響？ 答：小帶輪di變小，帶的彎曲應(yīng)力增大，另外在傳動比不變的情況下，皮帶在小帶輪上的 包角變小，摩擦力相應(yīng)變小，而引起皮帶在小帶輪上打滑。小帶輪過大，為保持傳動比，大 帶輪也隨之變大，整個傳動機構(gòu)的體積增加，皮帶變長，使機構(gòu)的結(jié)構(gòu)不夠緊湊。3. 簡述帶傳動彈性滑動產(chǎn)生的主要原因。答：帶傳動在工作時，帶受到拉力后要

5、產(chǎn)生彈性變形。但由于松、緊邊的拉力不同，故其彈性變形也不同。在主動輪上帶在開始繞上帶輪處，帶的線速度與主動輪的圓周速度相等。在帶由上繞點轉(zhuǎn)到分離點時，帶所受拉力由Fi，逐漸降到F2，帶的彈性變形也隨之逐漸減小，因而帶沿帶輪的運動是一面繞進、一面向后收縮，說明帶與主動輪緣之間發(fā)生了相對滑動， 即彈性滑動。4. 在帶傳動中，為什么要限制其最小中心距和最大傳動比？答：一方面，中心距愈小，帶長愈短，因此，在一定的帶速下，單位時間內(nèi)帶的應(yīng)力變化次 數(shù)愈多，從而使帶的疲勞強度較低；另一方面，在傳動比一定的條件下，中心距越小，小帶 輪的包角也越小，從而使傳動能力降低。所以，在帶傳動設(shè)計中，需要限制最小中心距

6、。在 中心距不變的情況下，當傳動比過大時，會導(dǎo)致小帶輪的包角過小，從而使傳動能力降低， 因此要限制其最大傳動比。稱為彈性 （臨界）值5. 帶傳動的彈性打滑與打滑的主要區(qū)別是什么？ 答：帶傳動在工作時，傳動帶受到拉力后要產(chǎn)生彈性變形，但由于緊邊和松邊的拉力不同， 所以帶兩邊彈性變形也不同，從而導(dǎo)致帶與帶輪輪緣之間發(fā)生的微小的相對滑動， 打滑；而打滑是由于工作載荷過大，使帶傳動需要傳遞的有效圓周力超過了最大 而引起的在整個帶與帶輪接觸面上所發(fā)生的顯著滑動。而打滑則發(fā)彈性滑動發(fā)生在帶由主動帶輪和從動帶輪上離開以前的那一部分接觸弧上， 生在相對于全部包角的接觸弧上，即前者靜弧不等于零，后者靜弧等于零。

7、彈性滑動是帶傳動正常工作時的固有特性，無法避免，而打滑則屬于傳動失效， 應(yīng)該避 免。6.答:7.答:帶傳動的設(shè)計準則是什么？在保證帶傳動不打滑的條件下，具有一定的疲勞強度和壽命。帶傳動中，帶中應(yīng)力主要由哪幾部分組成？最大應(yīng)力發(fā)生在何處? 緊邊拉應(yīng)力和松邊拉應(yīng)力，；離心拉應(yīng)力；彎曲應(yīng)力。最大應(yīng)力發(fā)生在緊邊靠近小帶輪處。軸承1. 如圖（a）和圖（b）所示的兩軸上安裝一對角接觸球軸承。它們的軸承采用正裝還是反裝方式為好？為什么?ab較大，齒輪懸臂較短,較大，軸的剛性較大。答：圖（a）軸上兩個軸承反裝為好。因為反裝兩個軸承受力點的間距 軸的剛性較大。圖（b）軸上兩個軸承正裝為好。因為正裝兩個軸承受力點

8、的間距2. 試分析角接觸球軸承和推力球軸承在承受徑向載荷、軸向載荷和允許極限轉(zhuǎn) 速方面有何不同？答：角接觸球軸承能同時承受較大的徑向和軸向載荷，允許的極限轉(zhuǎn)速高； 推力球軸承只能承受較大的軸向力，而不能承受徑向力，允許的極限轉(zhuǎn)速較低。3. 液體摩擦動壓滑動軸承的寬徑比（l/d ）和潤滑油的粘度大小對滑動軸承的承 載能力、溫升有什么影響？答：寬徑比I / d大，軸承的承載能力大，但拽油困難，溫升高，反之，軸承的承載能力小， 溫升低。潤滑油粘度大，軸承的承載能力大，內(nèi)摩擦大，溫升高；反之，軸承的承載能力小，溫 升低。4. 說明不完全液體潤滑滑動軸承設(shè)計計算中，驗算軸承壓強P和pv值的目的。答：驗算

9、壓強P是為了使軸承不過度磨損，驗算pv值的目的是限制軸承的溫升。5. 在液體潤滑滑動軸承設(shè)計中，為什么需進行熱平衡計算？（ 10分）答：軸承工作時，摩擦功耗將轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃浚節(jié)櫥蜏囟壬?。如果油的平均溫度超過計算 承載能力時所假定的數(shù)值，則軸承承載能力就要降低。因此要計算油的溫升t,并將其限制在允許的范圍內(nèi)。6. 與滾動軸承比較，滑動軸承有何特點？適用于何種場合？答：與滾動軸承相比，滑動軸承的特點有：徑向尺寸??；承載能力大；耐沖擊性能好；形成 液體潤滑后工作平穩(wěn)、摩擦系數(shù)小、精度高?；瑒虞S承適用于高速或低速、高精度、重載或沖擊載荷的場合。7. 試述滾動軸承的壽命與基本額定壽命的區(qū)別。某軸承實際

10、使用壽命低于其計 算的基本額定壽命，試解釋其原因。答：滾動軸承的壽命是指在循環(huán)應(yīng)力作用下，軸承中任何一個滾動體或內(nèi)、外圈滾道出現(xiàn)疲勞點蝕前運轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)（兩套圈之問的相對轉(zhuǎn)數(shù)）或在一定轉(zhuǎn)數(shù)下的工作小時數(shù)。滾動軸承的基本額定壽命是指一批相同的軸承，在相同的條件下工作，其中90%軸承產(chǎn)生疲勞點蝕前所能運轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)或在一定轉(zhuǎn)數(shù)下所能工作的小時數(shù)。軸承的基本額定壽命是指90%可靠度、常用材料和加工質(zhì)量、常規(guī)運轉(zhuǎn)條件下的壽命。某軸承實際使用壽命低于其計算的基本額定壽命的原因是：按基本額定壽命選擇的軸承 只有90%的可靠性，自然會有10%的軸承提前失效，即其實際使用壽命小于基本額定壽命。&何謂滾動軸承基本額

11、定動載荷？何謂當量動載荷？它們有何區(qū)別？當量動載 何超過基本額定動載何時，該軸承是否可用？答：基本額定動載荷是指滾動軸承的基本額定壽命為106轉(zhuǎn)時所能承受的載荷。當量動載荷是一個假想的恒定載荷， 在這一載荷作用下，軸承壽命與在實際載荷作用下的壽命相等。對于徑向接觸軸承和向心角接觸軸承，當量動載荷是徑向載荷；對于軸向接觸軸承， 當量動載荷是軸向載荷。當量動載荷超過基本額定動載荷時，軸承是否可用還取決于軸承的靜強度是否滿足要求。若靜強度滿足要求，則軸承可用，但其使用壽命在理論上小于106;否則，軸承不可用。螺紋聯(lián)接1. 兩根起重螺旋的螺桿，其外徑、螺距、牙型角及起重量均相同，一根為單頭 螺紋，另一

12、根為雙頭螺紋，間舉起重物時，這兩根螺桿中哪一根省力？為什么? 答：單頭螺紋螺桿的升角小，傳動效率低，雙頭螺紋螺桿的升角大，傳動效率高，故雙頭螺 紋螺桿省力。2. 公稱尺寸相同的粗牙螺紋和細牙螺紋的螺桿和螺紋牙的強度是否相同？各適 用于什么場合？答：不相同。粗牙螺紋的螺紋聯(lián)接強度比較高，而細牙螺紋螺桿的強度比較高。粗牙螺紋用 于一般常用的聯(lián)接.沒有特殊要求；細牙螺紋用于要求聯(lián)接的可靠性能比較高或要求自鎖的 場合，用于受變載荷、沖擊、振動載荷的聯(lián)接，還可用于一些薄壁、微調(diào)機構(gòu)。3. 螺紋的基本牙型是哪五種？其中聯(lián)接用的牙型有哪幾種？答：三角螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋、管螺紋；三角螺紋和管

13、螺紋。4. 說明普通螺栓聯(lián)接受橫向工作載荷時，螺栓中將產(chǎn)生何種應(yīng)力情況。答：螺栓中產(chǎn)生預(yù)緊引起的拉應(yīng)力和扭剪應(yīng)力。5. 為什么螺紋連接常需要防松？防松的實質(zhì)是什么？有哪幾類防松措施？ 答：螺紋連接常需要防松，其原因是在沖擊、振動或變載作用下，或當溫度變化較大時，螺 紋副間和支承面間的摩擦力會下降，或由于螺紋連接件和被連接件的材料發(fā)生蠕變和應(yīng)力松弛等現(xiàn)象，會使連接中的預(yù)緊力和摩擦力逐漸減小，導(dǎo)致連接松動甚至松開， 容易發(fā)生嚴重事故。防松的實質(zhì)在于防止螺紋副的相對轉(zhuǎn)動。按照工作原理的不同，防松有摩擦防松、機械防松以及破壞螺旋副的運動關(guān)系三種方法。6. 螺紋連接中擰緊目的是什么？舉出幾種控制擰緊力的

14、方法。答：擰緊的目的在于增強連接的可靠性和緊密性，以防止受載后被連接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對滑移。擰緊力的大小可借助測力矩扳手或定力矩扳手，通過控制擰緊力矩的方法來控制。7. 試指出普通螺栓連接、雙頭螺柱連接和螺釘連接的結(jié)構(gòu)特點，各用在什么場 合？答：普通螺栓連接：用于被連接件不太厚的場合。雙頭螺柱連接：用于被連接件之一太厚、不宜制成通孔且需要經(jīng)常裝拆的場合。螺釘連接：適用于被連接件一薄一厚、不需要經(jīng)常裝拆的場合。&螺栓的主要失效形式有哪些？受剪螺栓的失效形式為螺栓桿和答：受拉螺栓的主要失效形式是螺栓桿螺紋部分發(fā)生斷裂, 孔壁的貼合面上出現(xiàn)壓潰或螺栓桿被剪斷。9.螺栓組連接受力分析的目的是什么？

15、在進行受力分析時，通常要做哪些假設(shè) 條件？答：目的：根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)形式和受載情況，求出受力最大的螺栓及其所受的力，以進行單個螺栓連接的強度計算。在進行受理分析時，通常做以下假設(shè)：1）所有螺栓的材料、直徑、長度和預(yù)緊力均相同；2）螺栓組的對稱中心與連接接合面的形心重合；3）受載后連接接合面仍保持為平面。10. 提高螺栓連接強度的措施有哪些？避免附加應(yīng)力和答：改善螺紋牙間載荷分配不均現(xiàn)象、減少螺栓的應(yīng)力幅、減少應(yīng)力集中、 采用合理的制造工藝等。11. 緊螺栓聯(lián)接強度計算公式，說明常系數(shù)1.3的含義。答：螺母擰緊時，在擰緊力矩作用下，螺栓處于拉伸與扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下，在計算時, 按拉伸強度計算，并

16、將所受的拉力增大30%來考慮扭轉(zhuǎn)的影響。b和高度h導(dǎo)向性能好，1. 平鍵聯(lián)接有哪些失效形式？平鍵的尺寸 b、h、l是如何確定的? 答：普通平鍵為工作面的壓潰，導(dǎo)向平鍵和滑鍵為工作面過度磨損。平鍵的寬度 由軸頸確定，長I由輪轂寬和相配軸段的長度決定。2和平鍵聯(lián)接相比較，花鍵聯(lián)接有哪些優(yōu)點？答：承載能力大，齒槽較淺對軸與輪轂強度削弱較少，應(yīng)力集中小，對中性好,可以高精度加工等。鏈傳動1在鏈傳動中，節(jié)距P、小鏈輪齒數(shù)Z1和鏈速對傳動各有什么影響P越大，多邊答：鏈傳動中，節(jié)距 P越大，鏈的尺寸、重量和承載能力就越大，但鏈節(jié)距形效應(yīng)越明顯，產(chǎn)生的沖擊、振動和噪音越大。小鏈輪齒數(shù)影響傳動平穩(wěn)性和使用壽命。

17、小鏈輪齒數(shù)越少，運動速度的不均勻性和動載荷越大；小鏈輪齒數(shù)過多，輪廓尺寸和重量增加，易產(chǎn)生跳齒和脫鏈。 鏈速影響傳動平穩(wěn)性和壽命，鏈速越高，多邊形效應(yīng)越明顯， 相應(yīng)動載荷也越大。2. 為什么小鏈輪齒數(shù)不宜過多或過少？齒數(shù)少可減小外輪廓尺寸，但齒數(shù)答：小鏈輪齒數(shù)傳動的平穩(wěn)性和使用壽命有較大的影響。過少，將會導(dǎo)致：傳動的不均勻性和動載荷增大；鏈條進入和退出嚙合時，連節(jié)間的相對轉(zhuǎn)角增大，使鉸鏈的磨損加?。绘渹鲃拥膱A周力增大，從而加速了鏈條和鏈輪的損壞。3. 鏈傳動為什么要盡量避免采用過渡鏈節(jié)?答：由于過渡鏈節(jié)的鏈板要受到附加彎矩的作用，所以其強度較低，盡量避免使用。4. 簡述鏈傳動運動不均勻性產(chǎn)生的

18、原因。鏈條曲折成正多邊形繞在鏈輪上,僅有鉸鏈銷軸的軸心是沿著鏈輪分度圓運動的，設(shè)其速度v R 。鏈條前進的速度vx vcosx，與前進方向垂直的分速度Vyvsin為鏈節(jié)在主動輪上的相位角,-可見，鏈條前進的瞬時2速度周期性地變化。若從動鏈輪上的相位角為,則瞬時傳動比：iR2 cosR-, cos和不斷變化，瞬時傳動比也是不斷變化的。 傳動的不均勻性。正是由于鏈輪上的鏈條形成正多邊形造成了鏈答：鏈傳動中，5.與帶傳動相比較，鏈傳動有哪些優(yōu)缺點?答：鏈傳動是帶有中間撓性件的嚙合傳動，與帶傳動相比，鏈傳動無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，因而能保持準確的平均傳動比，傳動效率較高；又因鏈條不需要像帶那樣張的很緊，

19、所以作用于軸上的徑向壓力較?。辉谕瑯邮褂脳l件下， 鏈傳動結(jié)構(gòu)較為緊湊， 同時鏈傳動能用于高溫、易燃場合。蝸桿傳動1. 設(shè)計蝸桿傳動時，為提高其傳動效率可以采取哪些措施?v （選用摩答：可增大導(dǎo)程角 （選用多頭蝸桿或 q較小的蝸桿傳動）和減小當量摩擦角擦性能好的材料、提高齒面粗糙度或改進潤滑等）。2. 蝸桿傳動為什么要進行熱平衡計算？答：蝸桿傳動效率低，發(fā)熱量大，若不能及時散熱，將因油溫不斷升高而使?jié)櫥拖♂?，?而增大摩擦損失，甚至發(fā)生膠合.3. 為什么蝸輪常用錫青銅或鋁鐵青銅材料制造？答：蝸桿傳動的失效形式有點蝕、齒面膠合及過度磨損，且失效多發(fā)生在蝸輪輪齒上， 因此蝸桿與蝸輪的材料組合不僅要

20、求有足夠的強度，更要具有良好的磨合和耐磨性能及抗膠合能力，蝸輪用錫青銅或鋁鐵青銅與鋼制蝸桿組合這方面性能較好。1. 自行車的前軸、中軸和后軸各屬于哪類軸？請說明理由。答：由于自行車的前軸和后軸需要克服輪對軸產(chǎn)生的滾動摩擦力矩很小，所受的轉(zhuǎn)矩可以忽略，而彎矩是主要的載荷，所以應(yīng)該是心軸。前軸為不轉(zhuǎn)動的心軸，而后軸為轉(zhuǎn)動的心軸。而自行車的中軸一方面需要克服車輪對地的摩擦力，從而驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)動，因此受轉(zhuǎn)矩作用； 同時，中軸還受有鏈輪對軸的作用力和踏腳力以及由此引起的彎矩，因此中軸應(yīng)該是轉(zhuǎn)軸。2.為何大多數(shù)軸呈階梯形？答：主要是為了便于零件在軸上的裝拆和固定，同時也有利于節(jié)省材料、減輕重量、便于加 工。3.軸的三種強度計算方法各有何區(qū)別