機械設(shè)計復(fù)習(xí)要點及重點習(xí)題1

1、2、什么叫機械零件的失效？機械零件的主要失效形式有哪些？【答】機械零件由于某種原因喪失工作能力或達不到設(shè)計要求的性能稱為失效。機械零件的主要失效形式有1）整體斷裂；2）過大的殘余變形（塑性變形）；3）零件的表面破壞，主要是腐蝕、磨損和接觸疲勞；4）破壞正常工作條件引起的失效：有些零件只有在一定的工作條件下才能正常工作，如果破壞了這些必要的條件，則將發(fā)生不同類型的失效，如帶傳動的打滑，高速轉(zhuǎn)子由于共振而引起斷裂，滑動軸承由于過熱而引起的膠合等。3、什么是機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則？機械零件的主要設(shè)計準(zhǔn)則有哪些？【答】機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則是指機械零件設(shè)計計算時應(yīng)遵循的原則。機械零件的主要設(shè)計準(zhǔn)則有：強度準(zhǔn)則

2、、剛度準(zhǔn)則、壽命準(zhǔn)則、振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則、可靠2、機件磨損的過程大致可分為幾個階段？每個階段的特征如何？ 【答】試驗結(jié)果表明，機械零件的一般磨損過程大致分為三個階段，即磨合階段、穩(wěn)定磨損階段及劇烈磨損階段。4、潤滑油和潤滑脂的主要質(zhì)量指標(biāo)有哪幾項？【答】潤滑油的主要質(zhì)量指標(biāo)有：粘度、潤滑性（油性）、極壓性、閃點、凝點和氧化穩(wěn)定性。潤滑脂的主要質(zhì)量指標(biāo)有：錐（針）入度（或稠度）和滴點。3、螺紋連接為何要防松？常見的防松方法有哪些？【答】連接用螺紋緊固件一般都能滿足自鎖條件，并且擰緊后，螺母、螺栓頭部等承壓面處的摩擦也都有防松作用，因此在承受靜載荷和工作溫度變化不大時，螺紋連接一般都不會自動松脫。但在

3、沖擊、振動、變載荷及溫度變化較大的情況下，連接有可能松動，甚至松開，造成連接失效，引起機器損壞，甚至導(dǎo)致嚴(yán)重的人身事故等。所以在設(shè)計螺紋連接時，必須考慮防松問題。螺紋連接防松的根本問題在于防止螺旋副相對轉(zhuǎn)動。具體的防松裝置或方法很多，按工作原理可分為摩擦防松、機械防松和其它方法，如端面沖點法防松、粘合法防松，防松效果良好，但僅適用于很少拆開或不拆的連接。9、受軸向載荷的緊螺栓連接，被連接鋼板間采用橡膠墊片。已知螺栓預(yù)緊力 N，當(dāng)受軸向工作載荷 N時，求螺栓所受的總拉力及被連接件之間的殘余預(yù)緊力。采用橡膠墊片密封，取螺栓的相對剛度由教材公式（5-18），螺栓總拉力 N由教材公式（5.15），殘余

4、預(yù)緊力為1、分析比較平鍵和楔鍵的工作特點和應(yīng)用場合?！敬稹科芥I連接的工作面是兩側(cè)面，上表面與輪轂槽底之間留有間隙，工作時，靠鍵與鍵槽的互壓傳遞轉(zhuǎn)矩，但不能實現(xiàn)軸上零件的軸向定位，所以也不能承受軸向力。具有制造簡單、裝拆方便、定心性較好等優(yōu)點，應(yīng)用廣泛。楔鍵連接的工作面是上下面，其上表面和輪轂鍵槽底面均有1:100的斜度，裝配時需打緊，靠楔緊后上下面產(chǎn)生的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩，并能實現(xiàn)軸上零件的軸向固定和承受單向軸向力。由于楔緊后使軸和輪轂產(chǎn)生偏心，故多用于定心精度要求不高、載荷平穩(wěn)和低速的場合。2、平鍵連接有哪些失效形式？普通平鍵的截面尺寸和長度如何確定？【答】平鍵連接的主要失效形式是較弱零件（通常

5、為輪轂）的工作面被壓潰（靜連接）或磨損（動連接，特別是在載荷作用下移動時），除非有嚴(yán)重過載，一般不會出現(xiàn)鍵的剪斷。鍵的截面尺寸應(yīng)根據(jù)軸徑d從鍵的標(biāo)準(zhǔn)中選取。鍵的長度L可參照輪轂長度從標(biāo)準(zhǔn)中選取，L值應(yīng)略短于輪轂長度。3、采用兩個平鍵時，一般布置在沿周向相隔180的位置，采用兩個楔鍵時，則應(yīng)沿周向相隔90120，而采用兩個半圓鍵時，卻布置在軸的同一母線上3、帶傳動中的彈性滑動和打滑是怎樣產(chǎn)生的？對帶傳動有何影響？【答】帶傳動中的彈性滑動是由于帶松邊和緊邊拉力不同，導(dǎo)致帶的彈性變形并引起帶與帶輪之間發(fā)生相對微小滑動產(chǎn)生的，是帶傳動固有的物理現(xiàn)象。帶傳動中由于工作載荷超過臨界值并進一步增大時，帶與帶

6、輪間將產(chǎn)生顯著的相對滑動，這種現(xiàn)象稱為打滑。打滑將使帶的磨損加劇，從動輪轉(zhuǎn)速急劇降低，甚至使傳動失效，這種情況應(yīng)當(dāng)避免。4、帶傳動的主要失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則是什么？【答】帶傳動的主要失效形式是打滑和疲勞破壞。帶傳動的設(shè)計準(zhǔn)則是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。1、與帶傳動相比，鏈傳動有哪些優(yōu)缺點？【答】與屬于摩擦傳動的帶傳動相比，鏈傳動無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，因而能保證準(zhǔn)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得很，所以作用于軸上的徑向壓力較小；在同樣的條件下，鏈傳動結(jié)構(gòu)較為緊湊。同時鏈傳動能在高溫和低溫的情況下工作。2、何謂鏈傳動的多邊形效應(yīng)？如何減輕多邊形效應(yīng)

7、的影響？【答】鏈傳動運動中由于鏈條圍繞在鏈輪上形成了正多邊形，造成了運動的不均勻性，稱為鏈傳動的多邊形效應(yīng)。這是鏈傳動固有的特性。減輕鏈傳動多邊形效應(yīng)的主要措施有：1） 減小鏈條節(jié)距；2） 增加鏈輪齒數(shù);3） 降低鏈速a4、在如圖所示鏈傳動中，小鏈輪為主動輪，中心距。問在圖a、b所示布置中應(yīng)按哪個方向轉(zhuǎn)動才合理？兩輪軸線布置在同一鉛垂面內(nèi)（圖c）有什么缺點？應(yīng)采取什么措施？a）b）c）題 4 圖【答】a）和b）按逆時針方向旋轉(zhuǎn)合理。c）兩輪軸線布置在同一鉛垂面內(nèi)下垂量增大，下鏈輪的有效嚙合齒數(shù)減少，降低了傳動能力，應(yīng)采取（1）調(diào)整中心距（2）加張緊輪（3）兩輪偏置等措施。1、齒輪傳動常見的失效

8、形式有哪些？簡要說明閉式硬齒面、閉式軟齒面和開式齒輪傳動的設(shè)計準(zhǔn)則。【答】齒輪傳動常見的失效形式有以下幾種：（1）輪齒折斷；（2）齒面點蝕；（3）齒面磨損；（4）齒面膠合；（5）塑性變形。閉式硬齒面的設(shè)計以保證齒根彎曲疲勞強度為主；閉式軟齒面的設(shè)計通常以保證齒面接觸疲勞強度為主；開式齒輪傳動的設(shè)計目前僅以保證齒根彎曲疲勞強度作為設(shè)計準(zhǔn)則。3、軟齒面齒輪傳動設(shè)計時，為何小齒輪的齒面硬度應(yīng)比大齒輪的齒面硬度大3050 HBS？【答】金屬制的軟齒面齒輪配對的兩輪齒中，小齒輪齒根強度較弱，且小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)較多，當(dāng)大小齒輪有較大硬度差時，較硬的小齒輪會對較軟的大齒輪齒面產(chǎn)生冷作硬化的作用，可提高大

9、齒輪的接觸疲勞強度。所以要求小齒輪齒面硬度比大齒輪大3050HBS。4、試分析圖示斜齒圓柱齒輪所受的力（用受力圖表示出各力的作用位置和方向）。Fr1Fr2Fr3Fr4Ft1Ft3Ft4Fa2Fa1Fa3Fa4Ft2【解】1、簡述蝸桿傳動的特點和應(yīng)用場合？【答】蝸桿傳動的主要特點有：（1）傳動比大，零件數(shù)目少，結(jié)構(gòu)緊湊；（2）沖擊載荷小、傳動平穩(wěn)，噪聲低；（3）當(dāng)蝸桿的螺旋升角小于嚙合面的當(dāng)量摩擦角時，蝸桿傳動具有自鎖性；（4）摩擦損失較大，效率低；當(dāng)傳動具有自鎖性時，效率僅為0。4左右；（5）由于摩擦與磨損嚴(yán)重，常需耗用有色金屬制造蝸輪（或輪圈），以便與鋼制蝸桿配對組成減摩性良好的滑動摩擦副。

10、蝸桿傳動通常用于空間兩軸線交錯，要求結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比大的減速裝置，也有少數(shù)機器用作增速裝置。2、蝸桿直徑系數(shù)的含義是什么？為什么要引入蝸桿直徑系數(shù)？【答】蝸桿直徑系數(shù)是蝸桿分度圓直徑和模數(shù)的比值。引入蝸桿直徑系數(shù)是為了限制蝸輪滾刀的數(shù)目及便于滾刀的標(biāo)準(zhǔn)化。3、為什么蝸輪的端面模數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)值？蝸桿傳動的正確嚙合條件是什么？【答】1）在中間平面上，普通圓柱蝸桿傳動就相當(dāng)于齒條與齒輪的嚙合傳動。所以在設(shè)計蝸桿傳動時，均取中間平面上的參數(shù)（如模數(shù)、壓力角等）和尺寸（如齒頂圓、分度圓等）為基準(zhǔn)，并沿用齒輪傳動的計算關(guān)系。對于蝸輪來說，端面模數(shù)等于中間平面上的模數(shù)。2）蝸桿傳動的正確嚙合條件是：蝸桿的軸向模

11、數(shù)等于蝸輪的端面模數(shù)，蝸桿的軸向壓力角等于蝸輪的端面壓力角，蝸桿中圓柱上螺旋線的導(dǎo)程角等于蝸輪分度圓上的螺旋角，且螺旋線方向相同。4、蝸桿傳動的主要失效形式是什么？相應(yīng)的設(shè)計準(zhǔn)則是什么？【答】蝸桿傳動的失效形式主要有齒面點蝕、齒根折斷、齒面膠合及過度磨損等。在開式傳動中多發(fā)生齒面磨損和輪齒折斷，因此應(yīng)以保證齒根彎曲疲勞強度作為開式傳動的主要設(shè)計準(zhǔn)則。在閉式傳動中，蝸桿副多因齒面膠合或點蝕而失效。因此，通常是按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計，而按齒根彎曲疲勞強度進行校核。對于閉式傳動，由于散熱較為困難，還應(yīng)作熱平衡核算。5、試分析畫出圖5所示蝸桿傳動中各軸的回轉(zhuǎn)方向、蝸輪輪齒的螺旋方向及蝸桿、蝸輪所受

12、各力的作用位置和方向?！窘狻?）各軸的回轉(zhuǎn)方向如圖所示；2）蝸輪輪齒的螺旋方向：由于兩個蝸桿均為右旋，因此兩個蝸輪也必為右旋。3）蝸桿、蝸輪所受各力的作用位置和方向如圖所示1、滾動軸承的主要失效形式是什么？【答】滾動軸承的正常失效形式是滾動體或內(nèi)外圈滾道上的點蝕破壞。對于慢慢擺動及轉(zhuǎn)速極低的軸承，主要失效形式是滾動軸承接觸面上由于接觸應(yīng)力過大而產(chǎn)生的永久性過大的凹坑。除點蝕和永久性變形外，還可能發(fā)生其它多種形式的失效，如：潤滑油不足使軸承燒傷，潤滑油不清潔使軸承接觸部位磨損，裝配不當(dāng)使軸承卡死、內(nèi)圈漲破、擠碎內(nèi)外圈和保持架等。這些失效形式都是可以避免的。2、什么是滾動軸承的基本額定壽命？什么是

13、滾動軸承的基本額定動載荷？【答】一組軸承中，10%的軸承發(fā)生點蝕破壞，90%的軸承不發(fā)生點蝕破壞前的轉(zhuǎn)數(shù)（以106為單位）或工作小時數(shù)稱為滾動軸承的基本額定壽命，以L10表示。滾動軸承的基本額定動載荷就是使軸承的基本額定壽命恰好為106轉(zhuǎn)時，軸承所能承受的載荷值，用字母C 表示。4、試說明下面各軸承的類型和內(nèi)徑，并說明哪個軸承的公差等級最高？哪個允許的極限轉(zhuǎn)速最高？哪個承受徑向載荷的能力最大？哪個不能承受徑向載荷？N307/P4 6207/P2 30207 51307/P6【答】各軸承的內(nèi)徑均為35 mm；6207/P2為深溝球軸承，公差等級最高；允許的極限轉(zhuǎn)速最高；N307/P4為圓柱滾子軸

14、承，承受徑向載荷能力最高；30207為圓錐滾子軸承；51307/P6為雙列推力球軸承，不能承受徑向載荷。5、欲對一批同型號滾動軸承做壽命試驗。若同時投入50個軸承進行試驗，按其基本額定動載荷值加載，試驗機主軸轉(zhuǎn)速為 r/min。若預(yù)計該批軸承為正品，則試驗進行8小時20分時，應(yīng)約有幾個軸承已失效?！窘狻?小時20分時轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)數(shù)為此壽命剛好為，且軸承在基本額定載荷下試驗，所以其失效率應(yīng)為10%，應(yīng)約有個軸承已失效。1、何謂傳動軸、心軸和轉(zhuǎn)軸？自行車的前軸、中軸和后軸各屬于什么軸？【答】工作中既承受彎矩又承受扭矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸。只承受彎矩而不承受扭矩的軸稱為心軸。只承受扭矩而不承受彎矩（或彎矩很?。?/p>

15、的軸稱為傳動軸。自行車的前軸和后軸屬于心軸，中軸屬于轉(zhuǎn)軸。2、軸的常用周向和軸向定位方式有哪些？【答】軸的常用周向定位方式有：鍵、花鍵、銷、緊定螺釘以及過盈配合等。軸的常用軸向定位方式有：軸肩、套筒、軸端擋圈、軸承端蓋和圓螺母等。3、若軸的強度不足或剛度不足時，可分別采取哪些措施？【答】軸的強度不足時，可采?。涸龃筝S的直徑；改變材料類型；增大過渡圓角半徑；對軸的表面進行熱處理和表面硬化加工處理；提高表面加工質(zhì)量；用開卸載槽等方法降低過盈配合處的應(yīng)力集中程度；改進軸的結(jié)構(gòu)形狀等措施。剛度不足時只能采取增大軸徑，改變軸外形等措施。4、為什么要進行軸的靜強度校核計算？校核計算時為什么不考慮應(yīng)力集中等因素的影響？【答】靜強度校核的目的在于評定軸抵抗塑性變形的能力。這對那些瞬時載荷很大或應(yīng)力循環(huán)不對稱較為嚴(yán)重時的軸是很必要的。校核計算時不考慮應(yīng)力集中等因