機(jī)械設(shè)計(jì)思考題答案

1、一2,人們常說(shuō)的機(jī)械的含義是什么？機(jī)器和機(jī)構(gòu)各指的是什么？答：機(jī)械是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱(chēng)。機(jī)器是人類(lèi)進(jìn)行生產(chǎn)以減輕體力勞動(dòng)和提高生產(chǎn)率的主要工 具。有兩個(gè)或兩個(gè)以上構(gòu)件通過(guò)活動(dòng)聯(lián)接形成的構(gòu)件系統(tǒng)稱(chēng)為機(jī)構(gòu)3,什么是部件？什么是零件？什么是構(gòu)件？答：為完成同一使命在結(jié)構(gòu)上組合在在一起并協(xié)同工作的零件成為部件。 組成機(jī)器的不可拆的基本單元稱(chēng)為機(jī)械零件。構(gòu)件是機(jī)械系統(tǒng)中實(shí)際存在的可更換部分，它實(shí)現(xiàn)特定的功能，符合一套接口標(biāo)準(zhǔn)并實(shí)現(xiàn)一組接口。6:機(jī)器設(shè)計(jì)應(yīng)滿足哪些基本要求？機(jī)械零件設(shè)計(jì)應(yīng)滿足哪些基本設(shè)計(jì)要求？答：（1）,在使用方面，機(jī)器應(yīng)能在給定的工作期限內(nèi)具有高的工作可靠性，并能始終正常工作； 在經(jīng)濟(jì)方面

2、，應(yīng)從機(jī)器費(fèi)用，產(chǎn)品制造成本等多種因素中綜合衡量，以能獲得最大經(jīng)濟(jì)效益的方案為最佳設(shè)計(jì)方案；機(jī)器外觀造型應(yīng)比例協(xié)調(diào)，大方，給人以時(shí)代感，美感，安全感；限制噪 聲分貝數(shù)。（2）工作可靠，又要成本低廉，應(yīng)正確選擇材料，合理規(guī)定公差等級(jí)以及認(rèn)真考 慮零件的加工工藝性和裝配工藝性。7,機(jī)械零件的計(jì)算可分為哪兩種？它們大致可包含哪些內(nèi)容？答：可分為設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算兩種。設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)零件的工作情況和選定的工作能力準(zhǔn)則擬定出安全條件，用計(jì)算方法求出零件危險(xiǎn)截面的尺寸，然后根據(jù)結(jié)構(gòu)與工藝條件和尺寸協(xié)調(diào)的原則，使結(jié)構(gòu)進(jìn)一步具體化。校核計(jì)算是先參照已有實(shí)物，圖紙和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)初步擬定零件的結(jié)構(gòu)布局和有關(guān)尺寸，然后根

3、據(jù)工作能力準(zhǔn)則核驗(yàn)危險(xiǎn)截面是否安全二3,什么是靜載荷，變載荷，名義載荷，計(jì)算載荷？什么是靜應(yīng)力和變應(yīng)力？答：不隨時(shí)間變化或變化緩慢的載荷稱(chēng)為靜載荷。隨時(shí)間作周期性變化或非周期變化的載荷稱(chēng)為變載荷。根據(jù)額定功率用力學(xué)公式計(jì)算出的載荷稱(chēng)為名義載荷。不隨時(shí)間變化或變化緩慢的應(yīng)力稱(chēng)為靜應(yīng)力。隨時(shí)間變化的應(yīng)力稱(chēng)為變應(yīng)力。7,受交變接觸應(yīng)力作用的零件其失效是何性質(zhì)？提高接觸疲勞強(qiáng)度的主要措施有哪些？答:表面疲勞磨損或者稱(chēng)為點(diǎn)蝕。 措施：將外接觸改為內(nèi)接觸； 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上將點(diǎn)接觸改為線接觸；提高零件表面硬度； 在一定范圍內(nèi)提高接觸表面的加工質(zhì)量；采用粘度較高的潤(rùn)滑油。8,什么是零件的表面擠壓應(yīng)力？答：通過(guò)局

4、部配合間的接觸來(lái)傳遞載荷的零件，在接觸面上的壓應(yīng)力稱(chēng)為擠壓應(yīng)力。9,零件表面磨損強(qiáng)度的條件性計(jì)算包含哪些內(nèi)容？提高零件表面磨損強(qiáng)度的的主要措施有 哪些？答：滑動(dòng)速度低載荷大時(shí)，可只限制工作表面的壓強(qiáng)p；滑動(dòng)速度較高時(shí)，還要限制摩擦功耗，以免工作溫度過(guò)高而使?jié)櫥?；高速時(shí)，還要限制滑動(dòng)速度，以免由于速度過(guò)高而加 速磨損，降低零件工作壽命。措施：選用合適的摩擦副材料；提高表面硬度；降低表面粗糙 度值；采用有效地潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑方法；表面鍍層，氧化處理；防止塵土落入兩摩擦表面間； 限制工作溫度過(guò)高1,機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度的計(jì)算方法有哪兩種？其計(jì)算準(zhǔn)則各是什么？答：a安全-壽命設(shè)計(jì)：在規(guī)定的工作期間內(nèi)，不

5、允許零件出現(xiàn)疲勞裂紋，一旦出現(xiàn)，即認(rèn)為 失效。b破損-安全計(jì)算：允許零件存在裂紋并緩慢擴(kuò)展，但須保證在規(guī)定的工作周期內(nèi)， 仍能安全可靠地工作。2,機(jī)械零件在變應(yīng)力條件下工作發(fā)生疲勞斷裂而失效的過(guò)程怎樣？答：第一階段是零件表面上應(yīng)力較大處的材料發(fā)生剪切滑移，產(chǎn)生初始裂紋，形成疲勞源，可以有多個(gè)或數(shù)個(gè)；第二階段是裂紋尖端在切應(yīng)力下發(fā)生反復(fù)塑性變形，使裂紋擴(kuò)展直至發(fā)生疲勞斷裂。3,什么是應(yīng)力循環(huán)基數(shù)？ 一般碳鋼和高硬度合金鋼的循環(huán)基數(shù)是多少？答：應(yīng)力循環(huán)基數(shù)（No）,即在疲勞試驗(yàn)曲線上對(duì)應(yīng)于接觸強(qiáng)度極限的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。一般碳鋼：10*6 10*7高硬度合金鋼：10X10*7 25X10*7.4,按疲

6、勞曲線（b N）設(shè)計(jì)零件時(shí)，適用的條件是什么？當(dāng)循環(huán)次數(shù)N 17。但當(dāng)z2 30時(shí)，則可始終保持由兩對(duì)以上的齒嚙合，所以通常規(guī)定z2大于28。對(duì)于動(dòng)力傳動(dòng),z2一般不大于80。這是由于當(dāng)蝸輪直徑不變時(shí)，z2越大，模數(shù)就越小，將使輪齒的彎曲強(qiáng)度削弱；當(dāng)模數(shù)不變時(shí)，蝸輪尺寸將要增大，使相嚙合的蝸桿支承間距加長(zhǎng)，這將降低蝸桿的彎曲剛度，容易產(chǎn)生撓曲而影響正常的嚙合。z1、z2的薦用值見(jiàn)下表蝸桿頭數(shù)z1與蝸輪齒數(shù)z2的薦用值（具體選擇時(shí)應(yīng)考慮表 普通圓柱蝸桿基本尺寸和參數(shù)及其與蝸輪 參數(shù)的匹配 中的匹配關(guān)系）。當(dāng)設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)和分度傳動(dòng)時(shí)，z2的選擇可不受限制。6,選擇蝸桿，渦輪材料的原則是什么？答：蝸輪

7、蝸桿不能都用硬材料來(lái)制造，其中之一應(yīng)該用減摩性良好的軟才來(lái)來(lái)制造。8,蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)中為何特別重視發(fā)熱問(wèn)題？如何進(jìn)行熱平衡計(jì)算？常用的散熱措施有哪 些？答：因?yàn)槲仐U傳動(dòng)在其嚙合平面間會(huì)產(chǎn)生很大的相對(duì)滑動(dòng)速度，摩擦損失大，效率低，工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱。在閉式蝸桿傳動(dòng)中，若散熱不良，會(huì)因油溫不斷升高，使?jié)櫥Ф鴮?dǎo)致齒面膠合.:丁以巾，。斜殆到必頸歸以平陽(yáng)十茸以云I:燦;X定f衛(wèi)況的范書(shū)牛 即，要求達(dá)到熱平衡時(shí)的工作油溫t1 9（一般17）, zmaxv 120。7,鏈傳動(dòng)張緊的主要目的是什么？鏈傳動(dòng)怎樣布置時(shí)必須張緊？答：目的：張緊力并不決定鏈的工作能力，而只是決定垂度的大小，防止引起嚙合不良和鏈

8、 條振動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生；鏈傳動(dòng)中如果松邊垂度過(guò)大的話。第十六章軸1,在同一工作條件下，若不改變軸的結(jié)構(gòu)和尺寸，僅將軸的材料由碳鋼改為合金鋼，為什 么只提高了軸的強(qiáng)度而不能提高軸的剛度？答：軸的剛度只與尺寸有關(guān)，與彈性模量有關(guān)系，與材料無(wú)關(guān)。2,軸上零件的軸向固定方法有哪幾種？各自有什么特點(diǎn)？答：1）有：軸肩，擋圈，圓螺母，套筒，圓錐形軸頭等；2）軸肩：可承受較大的軸向力；螺釘鎖緊擋圈用緊定螺釘固定在軸上，在軸上零件兩側(cè)各用一個(gè)擋圈時(shí)，可任意調(diào)節(jié)軸上零件的位置，裝拆方便，但不能承受大的軸向力，且盯端坑會(huì)引起軸應(yīng)力集中；當(dāng)軸上零件一 邊采用軸肩定位時(shí)， 另一邊可采用套筒定位， 以便于裝拆；如果要求套筒

9、很長(zhǎng)時(shí)，可不采用套筒而用螺母固定軸上零件，螺母也可以用于軸端；軸端擋圈常用于軸端零件的固定；圓錐形軸頭對(duì)中好，常用于轉(zhuǎn)速較高，也常用于軸端零件的固定。3,軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法有哪幾種？它們各適用何種情況？答：許用切應(yīng)力計(jì)算：1）傳遞以轉(zhuǎn)矩為主的傳動(dòng)軸2）初步估算軸徑以便進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3）不重要的軸；許用彎曲應(yīng)力計(jì)算：主要用于計(jì)算一般重要的， 彎扭結(jié)合的軸，計(jì)算精度中等； 安全系數(shù)校核計(jì)算：主要用于重要的軸，計(jì)算精度較高但計(jì)算較復(fù)雜， 且需要足夠的資料。4,如何提高軸的疲勞強(qiáng)度？如何提高軸的剛度？答:合理布置軸上零件，減小軸受轉(zhuǎn)矩；改進(jìn)軸上零件結(jié)構(gòu)，減小軸受彎矩；采用載荷分擔(dān) 的方法減小軸的載荷；采用

10、力平衡或局部相互抵消的辦法就愛(ài)你小周的載荷；改變支點(diǎn)位置，改善軸的強(qiáng)度和剛度；減少應(yīng)力集中；改善表面質(zhì)量提高軸的疲勞強(qiáng)度。5,軸的功用是什么？根據(jù)所受載荷不同，軸可分為哪幾類(lèi)？自行車(chē)的前軸，中軸，后軸及腳踏板分別是什么軸？答：做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件都要裝在軸上來(lái)實(shí)現(xiàn)其回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，大多數(shù)軸還起著傳遞轉(zhuǎn)矩的作用。分為轉(zhuǎn)軸，心軸和傳遞軸。前軸為心軸，中軸為心軸，后軸為轉(zhuǎn)軸，腳踏板的軸為心軸。6,軸按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算時(shí)， 其當(dāng)量彎矩計(jì)算式中為什么要考慮系數(shù)a ?當(dāng)轉(zhuǎn)矩T產(chǎn)生的 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力TT的循環(huán)特征r=-1時(shí)，a =?答：因?yàn)閷?shí)際中機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不可能完全均勻，且有扭轉(zhuǎn)震動(dòng)的存在，稱(chēng)為應(yīng)力校正系數(shù)。為1。第十

11、七章滑動(dòng)軸承1,滑動(dòng)軸承主要適用于哪些場(chǎng)合？答：轉(zhuǎn)速極高的軸承、載荷特重的軸承、沖擊很大的軸承、要求特別精密的軸承、剖分式軸 承、有特殊要求的軸承。2,非液體摩擦滑動(dòng)的軸承的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則各是什么？答：磨損和膠合。維護(hù)邊界膜不被破壞，盡量減少軸承材料的磨損。3,非液體摩擦滑動(dòng)軸承需要進(jìn)行那些計(jì)算？其目的各是什么？答：驗(yàn)算：p三p,以防止軸承過(guò)度的磨料磨損；PVM pv，以防止軸承溫升過(guò)高而發(fā)生膠合；VM V,以防止局部高壓強(qiáng)區(qū)的pv值過(guò)大而磨損。4,根據(jù)滑動(dòng)軸承可能發(fā)生的失效形式，分析對(duì)軸瓦材料有哪些性能要求。答：良好的減摩性、耐磨性；良好的抗膠合性、順應(yīng)性，嵌入性和跑合性；足夠的強(qiáng)度（抗

12、 壓和疲勞強(qiáng)度）；良好的耐腐蝕性、熱化學(xué)性能（傳熱性和熱膨脹性）和調(diào)滑性（對(duì)油的吸 附能力）；良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性等。5,試畫(huà)出動(dòng)壓軸承的油膜形成過(guò)程。答：略。6,提高液體動(dòng)壓潤(rùn)滑軸承承載能力的措施有哪些？答：維持邊界油膜不受破壞，以減少發(fā)熱和磨損（計(jì)算準(zhǔn)則），并根據(jù)邊界膜的機(jī)械強(qiáng)度和破裂溫度來(lái)決定軸承的工作能力。7,根據(jù)液體摩擦滑動(dòng)軸承的承載機(jī)理，試述形成動(dòng)壓油膜的必要條件。答：（1）相對(duì)運(yùn)動(dòng)兩表面必須形成一個(gè)收斂楔形；（2）被油膜分開(kāi)的兩表面必須有一定的相對(duì)滑動(dòng)速度vs,其運(yùn)動(dòng)方向必須使?jié)櫥瑥拇罂诹鬟M(jìn)，小口流出；（3）潤(rùn)滑油必須有一定的粘度，供油要充分。第十八章滾動(dòng)軸承1,向心角接觸軸承為

13、什么要成對(duì)使用，反向安裝？ 答：?jiǎn)蝹€(gè)的角接觸軸承只能承受單面的軸向力，所以一般用組合安裝。一般有3種組合：正面組合、反面組合、串聯(lián)組合，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。反面組合的優(yōu)點(diǎn)是可以承受徑向負(fù) 荷和雙向軸向負(fù)荷，特別適用于承受力矩。2,試說(shuō)明軸承代號(hào)6201的主要含義？答：6201是軸承的基本代號(hào)，6是類(lèi)型代號(hào)：表示深溝球軸承系列，（0）2是尺寸系列代號(hào)，其中（0）表示寬度系列代號(hào)，2表示直徑系列代號(hào)，后面的01是內(nèi)徑系列代號(hào)。3,何謂 滾動(dòng)軸承的基本額定壽命？何謂滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷？答：1）是指90%的可靠度，常用材料和加工質(zhì)量，常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的壽命。2）將基本額定壽命為一百萬(wàn)轉(zhuǎn)時(shí)軸承所能

14、承受的恒定載荷取為基本額定動(dòng)載荷G 4,何謂角接觸軸承的正裝和反裝，這兩種安裝方式對(duì)軸系剛度有何影響？ 答：軸承外圈窄邊相對(duì)稱(chēng)為正裝，又叫”面對(duì)面”安裝，軸承外圈窄邊相背稱(chēng)為反裝， 又叫” 背靠背”安裝。當(dāng)傳動(dòng)零件懸臂安裝時(shí)，反裝的軸系剛度比正裝的軸系高，這是因?yàn)榉囱b的軸承壓力中心距離較大，使軸承的反力、變形及軸的最大彎矩和變形均小于正裝。當(dāng)傳動(dòng)零件介于兩軸承中間時(shí)，正裝使軸承壓力中心距離減小而有助于提高軸的剛度，反裝則相反。5,滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)要考慮哪些問(wèn)題？答：軸系支承端結(jié)構(gòu)；軸承與相關(guān)零件的配合；軸承的潤(rùn)滑與密封；提高軸承系統(tǒng)的剛度。6,滾動(dòng)軸承的失效形式有哪些？選擇軸承時(shí)進(jìn)行的壽命計(jì)

15、算，靜載荷計(jì)算及極限轉(zhuǎn)速校核是針對(duì)哪種失效？答：1）滾動(dòng)軸承的主要失效形式，是滾動(dòng)體或內(nèi)外圈滾道上發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕。2）當(dāng)軸承轉(zhuǎn)速很低（n 10r/min）或只慢慢擺動(dòng)且靜載荷很大時(shí)，其失效形式是滾動(dòng)體或內(nèi)外圈滾道表面發(fā) 生塑性變形。第十九章聯(lián)軸器和離合器1,聯(lián)軸器，離合器有何區(qū)別？各用于什么場(chǎng)合？答：聯(lián)軸器：只有在機(jī)器停車(chē)后用拆裝方法才能把兩軸分離。用來(lái)聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動(dòng)軸和從動(dòng)軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩；離合器：不必采用拆裝的方法在機(jī)器工作時(shí) 就能使兩周分離或結(jié)合。2，試比較剛性聯(lián)軸器，無(wú)彈性元件的撓性聯(lián)軸器和有彈性元件的撓性聯(lián)軸器各有何優(yōu)缺點(diǎn)？ 各適用于什么場(chǎng)合？答：剛性聯(lián)軸器：構(gòu)造簡(jiǎn)單，價(jià)格較低；無(wú)法補(bǔ)償兩軸偏斜和位移，對(duì)兩軸的對(duì)中性要求較 高；聯(lián)軸器中都是剛性零件， 缺乏緩沖和吸震的能力； 應(yīng)用于機(jī)器本身要求兩軸嚴(yán)格對(duì)中的 場(chǎng)合。無(wú)彈性元件的撓性聯(lián)軸器： 不僅能傳遞運(yùn)動(dòng)