機械設(shè)計題庫——簡答題1

1、間答題齒輪傳動1特一對標(biāo)準(zhǔn)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(fù)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(dāng)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)N1 =106 N2，齒輪壽命系數(shù)ZN1 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)計理論

2、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 過載折斷和塑性變形失效。4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 答：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 性。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辦法是什么 答：在齒輪傳動中， 當(dāng)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 會引

3、起磨損失效， 它是開式齒輪傳動的主要失效形式。 防止磨損失效最有效的辦法就是改用 閉式齒輪傳動，其次是減小齒面的表面粗糙度。6在進(jìn)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(jìn)行齒

4、輪強度計算時，應(yīng)該用計算載荷進(jìn)行計算。帶傳動1. 寫出皮帶傳動中緊邊拉力Fi與松邊拉力F2的關(guān)系式并說明其含義答：F! F2efa，式中：e為自然對數(shù)的底（e=-. ）； 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(zhǔn)直徑 di的選取對帶傳動有什么影響 答：小帶輪 d1 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

5、作時，帶受到拉力后要產(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(jìn)、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

6、設(shè)計中，需要限制最小中心距。在 中心距不變的情況下，當(dāng)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。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， 稱為彈性 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（臨界）值 而引起的在整個帶與帶輪接觸面上所發(fā)生的顯著滑動。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，而打滑則發(fā)生在相對于全部包角的接觸弧上，即前者靜弧不

7、等于零，后者靜弧等于零。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帶傳動的設(shè)計準(zhǔn)則是什么答：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。7.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 答：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的間距b較大，齒輪懸臂較

8、短,較大，軸的剛性較大。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（I / 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

9、算壓強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(jìn)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?，使?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厶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。某軸承實際使用壽命低

10、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。8 何謂滾動軸承基本額定動載荷

11、何謂當(dāng)量動載荷它們有何區(qū)別當(dāng)量動載荷超過基本額定動載荷時，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(dāng)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(dāng)量動載荷是徑向載荷； 對于軸向接觸軸承， 當(dāng)量動載 荷是軸向載荷。當(dāng)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(xì)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(xì)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(xì)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；三角螺紋和管螺紋。4

13、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(dāng)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(yán)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方法。 答

14、：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。8螺栓的主要失效形式有哪些 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， 受剪螺栓的失效形式為螺栓桿和 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在進(jìn)行

15、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(jìn)行單 個螺栓連接的強度計算。在進(jìn)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 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、 避免附加應(yīng)力和 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)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，并將所

16、受的拉力增大30來考慮扭轉(zhuǎn)的影響。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 b 和高度 h 由軸頸確定，長 l 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， 導(dǎo)向性能好， 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)乙和鏈速對傳動各有什么影響 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 p 越大，多邊 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)

17、影響傳動平穩(wěn)性和使用壽命。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。 齒數(shù)少可減小外輪廓尺寸， 但齒數(shù)過少，將會導(dǎo)致：傳動的不均勻性和動載荷增大；鏈條進(jìn)入和退出嚙合時， 連節(jié)間的相對轉(zhuǎn)角增大，使鉸鏈的磨損加劇；鏈傳動的圓周力增大，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

18、使用。4 簡述鏈傳動運動不均勻性產(chǎn)生的原因。僅有鉸鏈銷軸的軸心是沿著鏈輪分度圓運答：鏈傳動中，鏈條曲折成正多邊形繞在鏈輪上,動的，設(shè)其速度v R 。鏈條前進(jìn)的速度Vx VCOS ，與前進(jìn)方向垂直的分速度和不斷變化，瞬時傳動比也是不斷變化的。 傳動的不均勻性。Vyvsin ,為鏈節(jié)在主動輪上的相位角，1, 12 2可見，鏈條前進(jìn)的瞬時速度周期性地變化。若從動鏈輪上的相位角為,則瞬時傳動比：1 R2 cosi s2 R1 cos正是由于鏈輪上的鏈條形成正多邊形造成了鏈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(zhǔn)確

19、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，所以作用于軸上的徑向壓力較小；在同樣使用條件下， 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(dāng)量摩擦角v （選用摩擦性能好的材料、提高齒面粗糙度或改進(jìn)潤滑等）。2. 蝸桿傳動為什么要進(jìn)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♂專瑥亩龃竽Σ翐p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

20、發(fā)生在蝸輪輪齒上，因此蝸桿與蝸輪的材料組合不僅要求有足夠的強度，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。軸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