機械設(shè)計基礎(chǔ)

1、1- 1什么是運動副？高副與低副有何區(qū)別？答：運動副：使兩構(gòu)件直接接觸，并能產(chǎn)生一定相對運動的連接。平面低副-凡是以面接觸的運動副，分為轉(zhuǎn)動副和移動副； 平面高副-以點或線相接觸的運動副。1-2什么是機構(gòu)運動簡圖？它有什么作用？ 答：構(gòu)件和運動副，并按比例定岀各運動副位置，表示機構(gòu)的組成 和傳動情況。這樣繪制岀的簡明圖形就稱為機構(gòu)運動簡圖。作用：機構(gòu)運動簡圖不僅能表示岀機構(gòu)的傳動原理，而且還可以用圖解法求岀機構(gòu)上各 有關(guān)點在所處位置的運動特性（位移，速度和加速度）。它是一種在分析機構(gòu)和設(shè)計機構(gòu)時 表示機構(gòu)運動的簡便而又科學(xué)的方法。1- 3平面機構(gòu)具有確定運動的條件是什么？答：機構(gòu)自由度 F&g

2、t;0,且與原動件數(shù)相等，則機構(gòu)各構(gòu)件間的相對運動是確定的；這就是機 構(gòu)具有確定運動的條件。（復(fù)習(xí)自由度 4個結(jié)論P17）Cha pter22- 1什么是曲柄搖桿機構(gòu)的急回特性和死點位置？答：急回特性：曲柄等速回轉(zhuǎn)的情況下，搖桿往復(fù)運動速度快慢不同，搖桿反行程時的平均 擺動速度必然大于正行程時的平均擺動速度，此即急回特性。死點位置：搖桿是主動件，曲柄是從動件，曲柄與連桿共線時，搖桿通過連桿加于曲柄 的驅(qū)動力F正好通過曲柄的轉(zhuǎn)動中心，所以不能產(chǎn)生使曲柄轉(zhuǎn)動的力矩， 機構(gòu)的這種位置稱為死點位置。即機構(gòu)的從動件岀現(xiàn)卡死或運動不確定的 現(xiàn)象的那個位置稱為死點位置（從動件的傳動角=0°）。Ch

3、a pter33- 2通常采用什么方法使凸輪與從動件之間保持接觸？答：力鎖合：利用重力、彈簧力或其他外力使從動件與凸輪輪廓始終保持接觸。形鎖合：利用高副元素本身的幾何形狀使從動件與凸輪輪廓始終保持接觸。3- 3什么叫剛性沖擊和柔性沖擊？用什么方法可以避免剛性沖擊？答：剛性沖擊：從動件在運動開始和推程終止的瞬間，速度突變?yōu)榱?，理論上加速度為無窮 大，產(chǎn)生無窮大的慣性力，機構(gòu)受到極大的沖擊，稱為剛性沖擊。柔性沖擊：當從動件做等加速或等減速運動時，在某些加速度突變處，其慣性力也隨之 有限突變而產(chǎn)生沖擊，這種由有限突變而引起的沖擊比無窮大慣性力引起的 岡時生沖擊輕柔了許多，故被稱為柔性沖擊。避免剛性沖

4、擊的方法：為了避免剛性沖擊，常將這種運動規(guī)律已知的運動開始和終止兩 小段加以修正，使速度逐漸升高和逐漸降低。讓從動件按正弦加速度運動（既 無剛性運動，也無柔性沖擊）Cha pter44- 1棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)及不完全齒輪機構(gòu)各有何運動特點？是舉岀應(yīng)用這些間歇運動機構(gòu) 的實例。1答：槽輪機構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，常用于只要求恒定旋轉(zhuǎn)角的分度機構(gòu)中；停歇 運動主要依靠槽數(shù)和圓柱銷數(shù)量（運動系數(shù)）應(yīng)用：應(yīng)用在轉(zhuǎn)速不高，要求間歇轉(zhuǎn)動的裝置中。如：電影放映機自動傳送 鏈裝置紡織機械1個齒距，且工作時有響聲。棘輪機構(gòu)特點：這種有齒的棘輪其進程的變化最少是 應(yīng)用：起重機絞盤牛頭刨床的橫向進給機構(gòu)計數(shù)器不

5、完全齒輪機構(gòu)特點：普通齒輪傳動，不同之處在于輪齒不布滿整個圓周。主動輪上的鎖住弧與從動輪上的鎖住弧互相配合鎖住，以保證從動輪停歇在預(yù)定位置上。應(yīng)用：各種計數(shù)器多工位自動機半自動機Cha pter66- 1設(shè)計機械零件時應(yīng)滿足哪些基本要求？6-2按時間和應(yīng)力的關(guān)系，應(yīng)力可分為幾類？實際應(yīng)力、極限應(yīng)力和許用應(yīng)力有什么不同？ 答：隨時間變化的特性，應(yīng)力可分為靜應(yīng)力和變應(yīng)力兩類。許用應(yīng)力：是設(shè)計零件時所依據(jù)的條件應(yīng)力。門極限應(yīng)力：零件設(shè)計時所用的極限值，為材料的屈服極值。實際應(yīng)力：零件工作時實際承受的應(yīng)力。(靜應(yīng)力下：(T = (T S/s (T = (T B/ss=s1s2s3)6-4指岀下列符號各

6、表示什么材料：Q235 35、65Mn 20CrMnTi、ZG310-570、：屈服強度為235，抗拉強度為 375-460，伸長率為：26%勺普通碳素鋼。35 :優(yōu)質(zhì)碳素鋼(數(shù)字表示碳的平均含量)65Mn;優(yōu)質(zhì)碳素鋼，平均含碳量為%含Mn量約為1%。20CrMnTi :合金鋼，含碳量 % 平均含 Cr，Mn, Ti量約為1%。ZG310-570 :屈服強度為 310MPa抗拉強度為 570MPa伸長率為15% 硬度為：40-50HRC的 鑄鋼HT200:抗拉強度為 200，硬度為170-241HBS的灰鑄鐵。6-5在強度計算時如何確定許用應(yīng)力？答：許用應(yīng)力的確定通常有兩種方法：對于一定材料制

7、造的并在一定條件下工作的零件，根據(jù)過去機械制造的實踐與理論分析，將他們所能安全工作的最大應(yīng)力制成專門的表格。這種表格簡單，具體，可靠，但每一種表格的適用范圍較窄。:以幾個系數(shù)的乘積來確定總的安全系數(shù)s S1S2S3s1=。S1考慮計算載荷及應(yīng)力準確性的系數(shù)，一般S2考慮材料力學(xué)性能均勻性的系數(shù)。S3考慮零件重要程度的系數(shù)。-1。6-8 -1 0 1各代表什么？-1 :對稱循環(huán)變應(yīng)力下，疲勞極限為20:脈動循環(huán)變應(yīng)力下，疲勞極限為0。1:靜應(yīng)力下的疲勞極限。Cha pter7?多線螺紋與單線螺7- 1常見的螺栓中的螺紋式右旋還是左旋、是單線還是多線？怎樣判別 紋的特點如何？答：常見的螺栓中的螺紋

8、是右旋、單線。根據(jù)螺旋線繞行方向科判別右旋與左旋；根據(jù)螺旋 線的數(shù)目可判別單線還是多線。螺旋升角較小，用在螺紋的鎖緊，多線螺紋由于其螺紋升角較大，用于傳遞動力和運動。7-2螺紋主要類型有哪幾種？說明他們的特點及用途。答：機械制造中主要螺紋類型：三角形螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋、半圓形螺紋?？估瓘姸容^高，連接自鎖作用也較可靠，一般適用于薄壁零件及受沖擊零件的連接。b.管螺紋(半圓形螺紋)：特點為螺紋深度較淺，是專門用來連接管子的。矩形螺紋：特點為刨面呈以及等缺點；沒有自鎖。梯形螺紋：特點為刨面為梯形，效率較矩形螺紋低，沒有自鎖。多用于車床絲桿等傳動 螺旋及起重螺旋中。鋸齒形螺紋：效率較

9、矩形螺紋略低，強度較大，沒有自鎖。在受載很大的起重螺旋及螺 旋壓力機中常采用。（三角形螺紋用于連接；鋸齒、梯形、矩形用于傳動。）為升角，p 為摩擦角A1tg當摩擦角不變時，螺旋副的效率是升7- 3螺旋副的效率與哪些參數(shù)有關(guān)？各參數(shù)變化大小對效率有何影響？螺紋牙型角大小對 效率有何影響？ 答： A2tg角的函數(shù)。7-4螺牙型角變小，效率變大；牙型角變大，效率變小。（舉例矩形螺紋變?yōu)槿切温菁y） 旋副自鎖條件和意義是什么？常用鏈接螺紋是否自鎖？（一般情況：越小，自鎖性能愈好）:螺紋升角p：當量摩擦答：自鎖條件：角。重物不會自動下滑。即螺旋副不會自動松脫，當擰緊螺母時,50%意義：不加支持力 F,

10、螺旋副的效率總是小于 常用鏈接螺紋自鎖。7-5在螺紋連接中，為什么采用防松裝置？例舉幾種最典型的防松裝置，會岀其結(jié)構(gòu)件圖， 說明其工作原理和機構(gòu)簡圖。在振動和變載荷下，螺紋副之間會產(chǎn)答：螺紋連接的自鎖作用只有在靜載荷下才是可靠的，3生相對轉(zhuǎn)動，從而岀現(xiàn)自動松脫的現(xiàn)象，故需采用防松裝置。舉例：（一）利用摩擦力的防松裝置：原理：在螺紋間經(jīng)常保持一定的摩擦力，且附加摩擦力的大小盡可能不隨載荷大小變化。（1）彈簧墊圈：工作原理：彈簧墊圈被壓平后，利用其反彈力使螺紋間保持壓 緊力和摩擦力（2）雙螺母：工作原理：梁螺母對頂，螺栓始終收到附加壓力和附加摩擦力的 作用。結(jié)構(gòu)簡單，用于低速重載。（二）利用機械方

11、法防松裝置：原理：利用機械裝置將螺母和螺栓連成一體，消除了它們之間相對轉(zhuǎn)動的可能性。（1）開口銷：開口銷從螺母的槽口和螺栓尾部的孔中穿過，起防松作用。效果 良好。（2）止動墊圈：墊片內(nèi)翅嵌入螺栓的槽內(nèi)，待螺母擰緊后，再將墊片的外翅之 一折嵌于螺母的一個槽內(nèi)，。將止動片的折邊，分別彎靠在螺母和被聯(lián)接件的側(cè)邊起防松作用7-6將松螺栓連接合金螺栓連接（受橫向外力和軸向歪理）的強度計算公示一起列岀，是比 較其異同，并作岀必要的結(jié)論。7- 10平鍵鏈接可能有哪些失效形式？平鍵的尺寸如何確定？答：失效形式：擠壓破壞和剪切確定尺寸：按擠壓和剪切的強度計算，再根據(jù)工作要求，確定鍵的種類；再按照軸的直 徑d查標

12、準的鍵的尺寸，鍵的長度取l且要比軸上的輪轂短。Cha pter88- 2帶傳動中的彈性滑動和打滑時怎樣產(chǎn)生的？它們對帶傳動有何影響？答：彈性滑動：由于帶的緊邊與松邊拉力不等，使帶兩邊的彈性變形不等，所引起的帶與輪 面的微量相對滑動為彈性滑動。彈性滑動是不可避免的，對帶傳動影響不大 打滑：機器岀現(xiàn)過載，摩擦力不能克服從動輪上的阻力矩，帶沿輪面全面滑動，從動輪 轉(zhuǎn)速急劇降低甚至不動，此現(xiàn)象即為打滑，是帶傳動的主要失效形式之一， 可避免。8- 3帶傳動中主要失效形式是什么？設(shè)計中怎么樣考慮？答：主要失效形式：1.張緊力不足導(dǎo)致的打滑；2.張緊力過大導(dǎo)致的疲勞損壞；3.疲勞壽命。設(shè)計是必須要考慮：在保

13、證不打滑的情況下（確保工況系數(shù)），帶應(yīng)有一定的疲勞強度或壽 命。Cha pter9基本9- 1齒輪傳動的最基本要求是什么？齒廓的形狀符合什么條件才能滿足上述要求？答： 要求是：傳動比恒定。（齒廓的形狀必須滿足不論輪齒廓的形狀是：漸開線形、擺線形、圓弧齒時滿足上述要求。 齒齒廓在任何位置接觸，過觸點所做齒廓的公法線均須通過節(jié)點。）49- 2分度圓和節(jié)圓，壓力角和嚙合角有何區(qū)別？答：分度圓：為了便于齒廓各部分尺寸的計算，在齒輪上選擇一個圓作為計算的基準，該圓稱為齒輪的分度圓.（標準齒輪分度圓與節(jié)圓重合且s=e）標準化的齒輪上壓力角和模數(shù)均為標準值的圓稱為分度圓.節(jié)圓：通過節(jié)點的兩圓具有相同的圓周速

14、度，他們之間作純滾動，這兩圓稱為齒輪的節(jié)圓。 分度圓、節(jié)圓區(qū)別：分度圓是齒輪鑄造成立后本身具有的，而節(jié)圓是在兩齒輪運動 嚙合時根據(jù)其速度而確定岀來的。壓力角：漸開線上任一點法向壓力的方向線（即漸開線在該點的法線）和該點速度 方向之間的夾角稱為該點的壓力角。嚙合角：過節(jié)點的兩節(jié)圓的公切線，與兩齒廓公法線間的夾角。壓力角、嚙合角區(qū)別：選取點的不同，壓力角的大小也就不同；而只要兩齒輪的大 小確定，則其嚙合角也就隨確定。9-3 一對漸開線標準齒輪正確嚙合的條件什么？ 答：1.兩齒輪的模數(shù)必須相等m1 m2122.兩齒輪分度圓上的壓力角必須相等9-4為什么要限制齒輪的最少齒數(shù)？對于a =20、正常齒制的

15、標準直齒圓柱齒輪，最少齒數(shù)是多少？答：限制最少齒數(shù)是為了，要使所設(shè)計齒數(shù)大于不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)，當a =20的標準直齒圓柱齒輪，則ha=1，則zmin=17。9-12齒輪輪齒有哪幾種失效形式？開式傳動和閉式傳動的失效形式是否相同？在設(shè)計及使 用中應(yīng)該怎樣防止這些失效？答：失效形式有：（1）輪齒折斷（2）齒面膠合（3）齒面磨粒磨損（4）齒面點蝕（5） 塑性變形開式傳動和閉式傳動的失效形式不完全相同：其中磨損和疲勞破壞主要為開式齒輪傳動的失效形式；而齒面點蝕和折斷主要為閉式齒輪傳動的失效形式。為了防止輪齒折斷：在設(shè)計時應(yīng)使用抵抗沖擊和過載能力較強的材料。為了避免齒面磨粒磨損：可采用閉式傳動或加防

16、護罩等； 為了避免輪齒齒面點蝕：應(yīng)使用接觸應(yīng)力較大的材料； 為了防止齒面膠合：必須采用粘度大的潤滑油（低速傳動）或抗膠合能力強的潤滑油（高速 傳動）。9-13選擇齒輪材料時，為什么軟齒面齒輪的小齒輪比大齒輪的材料要好些或熱處理硬度要50高些？答：主要由于小齒輪轉(zhuǎn)速高，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)多，則壽命較短，為了使大小齒輪的壽命接近，則在材料的選取方面要好些或熱處理要更高些。YF與什么因素有關(guān)?9- 16在輪齒的彎曲強度計算中，齒形系數(shù)答:齒形系數(shù)YF只與齒形有關(guān)，即與壓力角a，齒頂高系數(shù)ha以及齒數(shù)Z有關(guān)。Cha pterlO10- 2蝸桿傳動的嚙合效率受哪些因素的影響？答：蝸桿傳動的嚙合效率為：tanr

17、，則效率受導(dǎo)程角和當量摩擦角的影響。tanr '10-3蝸桿傳動的傳動比等于什么？為什么蝸桿傳動可得到大的傳動比？答：蝸桿傳動傳動比：i=n 1/n2=z2/z1（傳動比與齒數(shù)成反比）因為蝸桿的齒數(shù)可以非常小，因而可以得到很大的傳動比。10- 4蝸桿傳動中，為什么要規(guī)定d1與m對應(yīng)的標準值？答：當用滾刀加工蝸輪時，為了保證蝸桿與該蝸輪的正確嚙合，所用蝸輪滾刀的齒形及直徑必須與相嚙合的蝸桿相同，這樣，每一種尺寸的蝸桿，就對應(yīng)有一把蝸輪刀滾，因此規(guī)定蝸 桿分度圓直徑d為標準值，且與模數(shù) m相搭配；其次，蝸輪加工的刀具昂貴，規(guī)定蝸桿分度圓直徑d為標準值且與模數(shù)相搭配可以減少加工刀具的數(shù)量。1

18、0-7為什么蝸桿傳動常用青銅渦輪而不采用鋼制渦輪？答：因為青銅的耐磨性，抗膠合性能及切削加工性能均好，而嚙合處有較大的滑動速度，會 青銅的熔點較高，所以用青銅渦輪而不用鋼制渦輪。10- 9為什么對連續(xù)工作的蝸桿傳動不僅要進行強度計算，而且還要進行熱平衡計算？答： 蝸桿傳動由于摩擦損失大，效率較低，因而發(fā)熱量就很大、若熱量不能散逸將使?jié)櫥偷恼扯冉档?，潤滑油從嚙合齒間被擠岀進而導(dǎo)致膠合。Cha pter1111- 1定軸輪系中，輸入軸與輸岀軸之間的傳動比如何確定？與主動齒輪的齒數(shù)有何關(guān)系？如何判定輸岀軸的轉(zhuǎn)向？其值等于所有從動輪齒答：輪系的總傳動比等于組成該輪系的各對齒輪的傳動比的連成積，數(shù)的連成積與所有主動輪齒連成積之比。傳動比判定方向：a.通常規(guī)定若最末從動輪與第一個主