機械設計課程設計答辯答案湖南工程學院

1、機械設計課程設計答辯題答案機械設計徐錦康1題： 電動機的類型如何選擇？其功率和轉速如何確定？電動機的選擇主要有兩個因素。第一是電機容量，主要是額定功率的選擇。首先要確定長期運轉載荷穩(wěn)定的帶動工作機的功率值以及估算整個傳動系統(tǒng)的功率，以此計算出電機所需的功率，然后按照額定功率大于實際功率的原則選擇相應的電機。第二是個轉速因素。要綜合考慮電動機和傳動系統(tǒng)的性能、尺寸、重量和價格等因素，做出最佳選擇。聯(lián)軸器的類型如何選擇？你選擇的聯(lián)軸器有何特點？ 圓柱齒輪的齒寬系數如何選擇？閉式傳動中的軟齒面和硬齒面的齒寬系數有何不同，開式齒輪呢？ 箱體上裝螺栓和螺塞處，為何要有魚眼坑或凸臺？ 減小和避免受附加彎曲

2、應力作用2題： 試分析你設計的減速器中低速軸齒輪上的作用力。 考慮傳動方案時，帶傳動和鏈傳動誰布置在高速級好，誰在低速級好，為什么? 答：帶傳動等摩擦傳動承載能力低，傳遞相同轉矩時，外輪廓尺寸較其他形式大，但傳動平穩(wěn)，且具有過載保護，故宜放在轉速較高的運動鏈初始端;鏈傳動因出安定不均勻，傳動中有較大沖擊振動，故不宜放在高速軸。滾動軸承部件設計時，如何考慮因溫度變化而產生軸的熱脹或冷縮問題？ 對于裝配前環(huán)境溫度影響，一般裝配精度高的軸承裝配前要測量軸承座和軸承尺寸，以保證配合關系。裝配后使用溫升，要考慮軸承裝配后游隙，保證溫升穩(wěn)定后不會出現(xiàn)抱死等嚴重問題。為什么要設視孔蓋？視孔蓋的大小和位置如何

3、確定？ 3題： 一對圓柱齒輪傳動嚙合時，大小齒輪嚙合處的接觸應力是否相等？接觸許用應力是否 相等？為什么？ 圓柱齒輪在高速軸上非對稱布置時，齒輪接近扭轉輸入端好，還是遠離輸入端好？為 什么？遠離輸入端好,這樣嚙合起來才能更好的傳動轉力矩 , 不容易使軸受應力集中而彎曲軸的強度不夠時，應怎么辦？ 定位銷有什么功能？在箱體上應怎樣布置？銷的長度如何確定？ 答：.定位銷：保證拆裝箱蓋時仍保持軸承座孔的加工精度，一般位于箱體縱向兩側連接凸緣處呈非對稱布置；4題： 雙級圓柱齒輪減速器的傳動比分配的原則是什么？高速級的傳動比盡可能選得大是否合適，為什么？滾動軸承的類型如何選擇？你為什么選擇這種軸承？有何特

4、點？根據軸徑選軸承內徑，初選軸承，選擇合適外徑，再計算徑向當量動載荷及所需基本額定動載荷值，與所選軸承額定值作比較，再調整外徑; 齒形系數與哪些因素有關？試說明齒形系數對彎曲應力的影響？ 以你設計的減速器為例，試說明高速軸的各段長度和跨距是如何確定的？減速器內最低和最高油面如何確定？ 最低油面確定后在此基礎上加5到10mm定出最高油面位置。放在低速軸一側吧，油面會比較穩(wěn)定5題： 開式圓輪應按什么強度進行計算？磨損問題如何在設計中考慮？p105對開式齒輪傳動，主要失效形式是齒面磨損和齒根彎曲疲勞折斷，故先按齒 根彎曲疲勞強度進行設計計算，然后考慮磨損的影響，將強度計算所求得的齒輪模數適當增大。一

5、對相嚙合的齒數不等的標準圓柱齒輪,哪個彎曲應力大？如何兩輪的彎曲強度接近相等？ 如果兩個斜齒輪的齒數相同，且沒有變位，彎曲應力是相等的。不考慮作用在齒輪齒面上的摩擦力，大小齒輪嚙合力是相等的，但是小齒輪的齒根厚大于大齒輪的齒根厚，彎曲應力作用的截面積不同。但是，小齒輪輪齒工作“頻繁”，在相同的工作時間內，比大齒輪輪齒應力循環(huán)次數多（與傳動比大小有關），所以常校核小齒輪的疲勞強度。相同齒數的齒輪（包括斜齒輪），正變位的齒輪齒厚（包括齒根厚）變大。固定式剛性凸緣聯(lián)軸器和尼龍柱銷聯(lián)軸器在性能上有何不同？試講述你所選聯(lián)軸器的特點？ 軸承凸緣旁螺栓孔中心位置(相對軸心距離)如何確定？它距軸承軸線距離近好

6、還是遠 好？ 6題： 提高圓柱齒輪傳動的接觸強度有哪些措施？小齒輪采用正變位。2.使用高強度材料、選擇合理的熱處理方式，提高齒面硬度。3.如果輪齒彎曲強度“富?！?，可以選擇較小模數、增加齒數。等。一對相嚙合的大、小圓柱齒輪的齒寬是否相等？為什么？ p121小齒輪較大齒輪可寬一些，安裝嚙合時容易組裝設計帶傳動時，發(fā)現(xiàn)帶的根數太多，怎么辦？ 可增大三角帶型號，這樣可減少帶的數量旁螺栓距箱體外壁的位置如何確定？考慮哪些問題？ 7題：齒輪的材料應如何選擇？齒輪材料對齒輪結構有何影響？ z1小齒輪齒數和大齒輪的最后互為質數，以防止磨損和失效集中發(fā)生在某幾個齒輪上面。當齒寬系數d: 齒寬系數d =b/d1

7、, 當d1一定時, 增大齒寬系數必然增大齒寬, 而輪齒越寬, 載荷能力越高, 但載荷沿齒寬分布的不均勻性增大, 而使傳動能力降低， 因此, 齒寬系數應選擇適當。你設計的轉軸上有哪些應力，其應力性質是怎樣的？ 滾動軸承的內圈與軸、外圈與座孔基孔制還是基軸制配合?你采用什么配合？為什么？滾動軸承的外圈與殼體孔的配合應采用基軸制，而其內圈與軸徑的配合則是基軸制。 8題： 提高圓柱齒輪的彎曲強度有哪些措施？ 在彎曲強度富裕的情況下，可減小模數，增加齒數。在中心距無要求的情況下，可增加中心距。設計帶傳動，當小輪包角太小時，應怎樣增大包角？增大膠帶長度計算滾動軸承壽命時，發(fā)現(xiàn)軸承壽命太長或太短時，應怎么辦

8、？ 齒輪結構根據什么來確定？什么情況采用齒輪軸的結構？p1369題： 當大小齒輪的材料和熱處理相同時，齒輪彎曲強度應按哪個齒輪進行計算， 接觸強度按 哪個齒輪來計算？ 小齒輪，p118圓柱齒輪傳動中大齒輪和小齒輪的接觸應力是相等的。因為作用力與反作用力相等，面積也相等，所以與 相等如大、小齒輪的材料及熱處理情況相同，則它們的許用接觸力與 一般不相等，它不僅與材料的性質有關，而且與循環(huán)次數n有關。帶傳動的小帶輪直徑和中心距根據什么原則來確定？ 提高軸的強度有那些措施？提高軸的剛度有那些措施？ 吊環(huán)螺釘的直徑根據什么來確定？吊耳和吊環(huán)螺釘各用在何種場合？ 當減速器超過25kg時，為了便于拆卸和搬運

9、，在箱體上應設置起吊裝置。它常由箱蓋上的吊耳和箱座上的吊鉤構成也可采用吊環(huán)螺釘擰入箱蓋以起吊小型減速器。吊環(huán)螺釘為標準件，可按起吊重量參考（gb/t825-1988）選用。10題： 為什么按齒面接觸強度設計齒輪時，必須保證有足夠的中心距或分度圓直徑？分度圓直徑大，根本是基圓直徑大，基圓直徑大，齒廓漸開線曲率就小（這是根本原因），接觸強度就高。在你的設計中，選擇電動機功率時，用的是什么功率？計算傳動零件的強度時，用的是 什么功率，為什么？ 選用向心推力軸承時，軸承的軸向力如何確定？（以設計的實例說明之） 一般減速器為什么做成分式？部分面應開在什么位置？為什么？圓柱齒輪減速器的齒輪都較大，不好拆裝

10、，所以要做成剖分式. 11題：進行齒輪強度計算時， 為什么不直接用名義確定， 而用計算載荷？計算載荷如何確定？p112 計算軸上當量彎矩時，系數在的物理意義是什么？計算軸的強度時，如何確定的 值？ p306試講述鏈傳動的主要參數 z1，z2 和節(jié)距 p 的選擇原則。 采用過盈配合的軸頭最好采用什么結格型式，為何？ 12題： 一對嚙合軟齒面的大小圓柱齒輪的齒面硬度是相同好還是不同好？若不同，哪個硬度應高些，為什么？因為一對齒輪在同樣時間，小齒輪輪齒工作次數較大齒輪的材料多，齒根彎曲疲勞強度較大齒輪低為使其強度和壽命接近，小齒輪齒面硬度應較大齒輪大。調整滾動軸承間隙，有那些方法？你的設計采用何方法

11、？ 齒輪精度包括那幾個公差組？說明你所設計的齒輪應檢驗那些公差項目？ p121銷的種類有幾種？什么時候用圓柱銷，什么時候用圓錐銷？后者在箱體上如何布置為 好？p329 13題： 在進行軸的結構設計時，如何考慮軸上零件的定位和固定，如何考慮加工和裝拆的方 便？p293-296 當固定滾動軸承時，軸肩（或套筒）直徑d應小于軸承內圈的外徑（厚度），以便于拆裝軸承。試分析你設計的低速軸上齒輪的受力？ 你所設計的減速箱采用的螺栓聯(lián)接是普通受螺栓聯(lián)接還是剪切螺栓聯(lián)接，為什么？ 彈簧墊圈有什么作用？其工作原理是什么？彈簧墊圈作用是擰緊螺母以后，彈簧墊圈給螺母一個彈力，抵緊螺母，使其不易脫落。彈簧的工作原理是

12、再螺母擰緊之后給螺母一個力，增大螺母和螺栓之間的摩擦力14題： 你的傳動裝置的設計方案是如何確定的？試講述其特點。 答：.首先考慮原動機的功能參數及執(zhí)行構件的運動形式和動作要求，工作負載，傳動距離大小及整體布局，如對粉塵，溫度等的要求；其次是考慮其方案的可行性，經濟性，即盡量降低制造維修成本，提高使用壽命。進行軸的強度校核時，危險截面是如何確定的？載荷最大處是否一定是危險截面？ 若圓柱齒輪的齒面接觸強度不夠時，采用那些解決辦法？小齒輪采用正變位。2.使用高強度材料、選擇合理的熱處理方式，提高齒面硬度。3.如果輪齒彎曲強度“富裕”，可以選擇較小模數、增加齒數。等。 軸承旁凸緣度 h 如何確定？同

13、一箱體上各個軸承旁凸緣高度是否相等，為什么？ 15題： 選擇閉式圓柱的傳動的傳動比與開式齒輪傳動比有何不同，為什么它們的齒寬系數 選 擇是否相同？p101 p121 剛性聯(lián)軸器與彈性聯(lián)軸器在性能上有何不同，各用于何種場合？ p261 p268從物理概念上說明中心距 a 對齒面而接觸強度，模數 m 對輪齒彎曲強度的影響。 為了提高軸承的剛性，在箱體設計是你采取了那些措施？軸承座附近設加強肋(外肋)，以增強軸承座處的局部剛度; 16題 試分析你設計的減速器中高速軸上的作用力。當齒輪尺寸受限制時，設計時發(fā)現(xiàn)彎曲強度不夠，怎么辦？ 更換材料,改變熱處理圓柱齒輪減速器齒輪浸油深度如何確定？大齒輪浸油深度

14、最多浸多少? 計算結果，若滾動軸承的壽命不夠，而軸徑又不能改變時，為了提高軸承壽命應采取什么措施？ 壽命過短，需加大軸承系列尺寸17題： 選擇傳動裝置方案時，開式齒輪傳動，帶傳動和鏈傳動應如何布置為好，為什么？ 減速箱中齒輪的潤滑方式和滾動軸承的潤滑方式根據什么來確定？齒輪線速度有大于2的取油潤滑，反之用脂潤滑你所設計的減速器有哪些特點？還有什么需要改進的? 通氣塞的作用是什么？若不用通氣塞會發(fā)生什么問題，為什么？ 通氣器設置在箱體頂部或直接在窺視孔蓋上，用于排出箱內受熱膨脹氣體，以保持箱體 內外壓力平衡。減速器運轉時，由于摩擦發(fā)熱，使機體內溫度升高，氣壓增大，導致潤滑油從縫隙(如剖面、軸外伸

15、處間隙)向外滲漏。所以多在機蓋頂部或窺視孔蓋上安裝通氣器，使機體內熱漲氣體自由逸出，達到機體內外氣壓相等，提高機體有縫隙處的密封性能。18題： 閉式的軟齒面、硬齒面和開式齒輪的齒寬系數的選擇有何不同？為什么? p121通常選擇齒寬系數時閉式傳動要比開式傳動要大，一般開式為0.1-0.3、閉式為0.3-0.6，計算向心推力軸承的壽命時，其所受的徑向載荷和軸向載何是如何計算的？ 聯(lián)軸器與軸、軸承與軸之間的配合采用什么配合為好？你為什么選這種配合？ 封油檔圈的作用是什么？為什么？擋油圈，是主要用來防油防水防腐密封氣體，防止泄露。擋油圈一般采用丁腈橡膠、天然橡膠、氯丁橡膠、乙丙橡膠、氟橡膠、硅橡膠以及

16、共混膠制造。除了o型外還有三角型、矩型、d型、t型、方型、心型、x型、五棱型、橄欖型等19題： 圓柱齒輪的齒面硬度對齒面接觸強度有何影響？為什么？ p117齒面硬度越高，齒輪的接觸強度越高。試講述你所選的滾動軸承的特點，為什么選這種軸承？ 設計減速箱體時，是以強度還是以剛度為主？為什么？ 選用鑄造箱體，剛性好，材料為灰鑄鐵。在軸承座附近設加強肋(外肋)，以增強軸承座處的局部剛度;齒輪零件圖的嚙合特性表中要標哪些公差和偏差，各表示什么意義，各屬幾級精度？ 20題： 閉式軟齒面和硬齒面齒輪各按強度進行設計？它們的小齒輪的齒數如何選擇？ p121在閉式傳動中齒輪多因齒面膠合或點蝕而失效，因此，通常按

17、齒面接觸疲勞強度進行設計，而按齒根彎曲疲勞強度進行校核當用單個平鍵時，若計算該聯(lián)結強度不夠，應如何解決？ 1 適當增加鍵和輪轂長度。 2 采用180對稱雙鍵 3 如果軸的結構允許，那增加軸的直徑設計減速箱箱體時，如何提高其剛度？ 選用鑄造箱體，剛性好，材料為灰鑄鐵。在軸承座附近設加強肋(外肋)，以增強軸承座處的局部剛度;圓柱齒輪減速器裝配圖的技術要求中為什么要提高接觸斑點要求？其值如何確定？ 21題： 雙級圓柱齒輪減速箱內的各級傳動比如何分配？ 設計軸時，如何保證軸上零件定位準確、固定牢固？ 減速箱的內齒輪的潤滑方式和潤滑劑的牌號如何選擇？ 對于用滾動軸承制成的滾動軸來說，軸的軸向定位就是滾動

18、軸承相對于機架的定位，一般情況下都是用兩個軸承蓋分別在兩端固定，即兩端單向固定形式其他的固定形式還有一端雙向固定，另一端游走等減速箱的密封，其作用是什么？密封方式如何選定？為了防止減速器軸承孔座內的潤滑脂泄入箱內，同時為了防止箱內潤滑油濺入軸承室，應在近箱體內壁的軸承旁設置擋油環(huán)。而此處采用的油潤滑，軸承旁的小齒輪的直徑小于軸承外徑，為了防止過多的經嚙合處擠壓出來的可能帶有金屬屑等雜物的油涌入軸承室，也應加擋油環(huán)。外處加氈圈油封。 設計箱體時，如何保證箱體內腔的潤滑油流干凈？ 在箱座油池的最低處設置放油孔，箱體底面向放油孔方向傾斜1到2度，使油便于流出，平時用放油螺塞將放油孔堵住。22題： 一

19、對圓柱齒輪嚙合時， 大小齒輪嚙合處的接觸應力是否相等？接觸許用應力是否相等？ 相等，不一定相等按扭轉許用應力初算軸的直徑時，計算直徑 d 的公式中的系數 a 如何確定？所確定的 直徑是軸上何處的直徑？p291 什么情況下要在箱體上開油溝？試述油溝中油的流向。 減速箱裝配圖上標的接觸斑點表示檢驗哪一公差組的項目？你標的是幾級公差？ 23題： 在一定的載荷作用下，圓柱齒輪齒面接觸應力的大小，主要取決于哪些因素？ 合成彎矩有突變時，該截面的當量彎矩如何確定？ 對軸承部件的結構設 滾動軸承的潤滑方式如何確定？滾動軸承的潤滑方式選擇不同時， 計有什么不同？齒輪線速度有大于2的取油潤滑，反之用脂潤滑透氣塞

20、的作用是什么？沒有它行不行，為什么？ ? 通氣器設置在箱體頂部或直接在窺視孔蓋上，用于排出箱內受熱膨脹氣體，以保持箱體 內外壓力平衡。減速器運轉時，由于摩擦發(fā)熱，使機體內溫度升高，氣壓增大，導致潤滑油從縫隙(如剖面、軸外伸處間隙)向外滲漏。所以多在機蓋頂部或窺視孔蓋上安裝通氣器，使機體內熱漲氣體自由逸出，達到機體內外氣壓相等，提高機體有縫隙處的密封性能。24題：開式圓柱子齒輪的材料和齒數的選擇與閉式圓柱子齒輪有何不同？ 平鍵的寬和高以及鍵長如何選定？當用一個平鍵聯(lián)接時，驗算其強度 不夠怎么辦？平鍵的寬度、厚度尺寸，可以根據軸徑選取，參閱相關標準。平鍵的長度尺寸的選取，與作用在鍵上的應力大小有關

21、，應進行強度校核后，選擇、確定鍵的長度尺寸。1 適當增加鍵和輪轂長度。 2 采用180對稱雙鍵 3 如果軸的結構允許，那增加軸的直徑油標的位置如何確定？箱體上放油標的孔是用光孔還是螺紋孔好？ 油標一般設置在箱體便于觀察且油面較穩(wěn)定的部位，桿式油標與水平面的夾角小于45度， 用于指示減速器箱內油面的高度，使其經常保持適當的油量。為什么減速箱體剖分面上不能用墊片來密封？ 應采用密封膠密封。原因是軸承孔是中分面把緊后加工的。如果在中分面處加墊片，軸承就會處于松動狀態(tài)，影響裝配精度，會造成減速機工作時振動，使軸承和吃面過早損壞，所以建議還是不加墊片的好。25題：試述你所選傳動方案的特點，并說明理由。

22、設計帶傳動時，為什么要驗算帶速和小帶輪的包角？p59 p67 齒輪的結構型式如何確定？其與制造方法有何關系？ p135-137減速器中哪些地方容易漏油？你是怎樣防止漏油的？ 1）、減速器箱蓋與底座間的結合面漏油。 結合面加工粗糙、不平，殼體變形，使兩平面間存有間隙。2）、減速器軸端蓋處漏油。 加工精度不符合要求，殼體變形造成孔變形，出現(xiàn)間隙。3）、可通蓋的軸孔處漏油。 密封裝置損壞，使油液外漏。4）、觀察孔處漏油。 觀察孔蓋變形或密封墊破損，密封不嚴所致。5）、油標尺塞孔處漏油。 油量加的過多，齒輪傳動時油流外溢。26題：你所設計的圓柱齒輪，其齒寬系數 a（或 d）和齒數z是如何選擇的？為什么

23、這樣選擇？p121 圓柱齒輪減速器內的齒輪浸油深度如何確定？大輪浸油深度最多為多 少？太深了有什么問題？ 確定吊鉤的位置與箱蓋螺釘和油標的位置應注意什么？ 為了便于加工，在設計減速箱時，你采取了哪些措施？ 最基本的設計方法就是在加工面增加鑄造凸臺。加工時只加工凸臺即可，而不用大面積的加工非加工面。27題：你所設計的傳動裝置，各級傳動比是如何分配的？這樣分配有什么特點？ 為什么斜齒圓柱齒輪傳動的承載能力比直齒圓柱齒輪大？什么時候采 用斜齒輪，什么時候采用直齒輪？直齒圓柱齒輪在加載時嚙合齒輪上所受的力是突然加上和突然卸掉的，這就使傳動平穩(wěn)性差，易產生沖擊，噪聲，而斜齒輪齒廓接觸線與軸線有一定的角度，所以在加載或者卸載時是的過程，因而傳動平穩(wěn)，沖擊噪聲小，適用于高速重載場合。計算滾動軸承壽命時，發(fā)現(xiàn)軸承壽命太長或太短時，應怎么辦？壽命過短，需加大軸承系列尺寸，壽命過長，可以減小軸承系列尺寸，這樣可以降低成本。 油塞的位置如何確定？油塞為什么不能用粗牙普通螺紋？ 為了在換油時便于排放污油和清洗劑，還應在箱底部、油池的最低位置處開設油孔，普通螺紋中粗牙的密封性、抗壓性比細牙的差，所以很少使用粗牙的普通螺紋作為油塞；此外，由于油塞需要密封及抗壓，常選用英制或管制螺紋，其螺距較小，擰緊接觸面積較大，可承受壓力較大，并且密封性很好；28題：圓柱齒