机械设计复习.docx

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机械设计复习

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第一章绪论

1、一台机器的机械结构总是由一些机构组成的，每个机构又是由若干零件组成的。

有些零件是在各种机器中常用的，称之为通用零件；有些零件只有在特定的机器中才用到，称之为专用零件。

2、一个机械系统一般包含机械结构系统、驱动动力系统、检测与控制系统。

第二章机械设计总论

1、一台完整机器通常由原动机部分、传动部分、执行部分三个基本部分组成。

2、机械零件的常规设计方法主要有理论设计、经验设计和模型实验设计。

3、设计机械零件时应满足的基本要求

避免在预定寿命期内失效的要求，应保证零件有足够的强度、刚度、寿命。

结构工艺性要求，设计的结构应便于加工和装配。

经济性要求，零件应有合理的生产加工和使用维护的成本。

质量小的要求，质量小则可节约材料，质量小则灵活、轻便。

可靠性要求，应降低零件发生故障的可能性（概率）。

4、机械零件的设计准则

设计零件时，首先应根据零件的失效形式确定其设计准则以及相应的设计计算方法。

一般来讲，有以下几种准则：

强度准则，确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性变形，是最基本的设计准则。

刚度准则，确保零件不发生过大的弹性变形。

寿命准则，通常与零件的疲劳、磨损、腐蚀相关。

振动稳定性准则，高速运转机械的设计应注重此项准则。

可靠性准则，当计及随机因素影响时，仍应确保上述各项准则。

5、简述设计机械零件时应满足那些基本要求？

答：

１）避免在预定寿命期内失效的要求，应保证零件有足够的强度、刚度、寿命。

（1分）

２）结构工艺性要求，设计的结构应便于加工和装配。

（1分）

３）经济性要求，零件应有合理的生产加工和使用维护的成本。

（1分）

４）质量小的要求，质量小则可节约材料，质量小则灵活、轻便。

（1分）

５）可靠性要求，应降低零件发生故障的可能性（概率）（1分）

6、机械零件的设计准则主要有强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则

和可靠性准则。

7、标准“设计”的含义是

化就是要通过对零件的尺寸、结构要素、材料性能、设计方法、制图要求等，制定出大家共同遵守的标准。

第五章螺纹联接与螺旋传动

1、下列四种螺纹中，自锁性能最好的是　　[B]　　。

A、粗牙普通螺纹B、细牙普通螺纹.C、梯形螺纹D、锯齿形螺纹

2、受轴向载荷的普通螺栓紧联接，其螺栓所受总载荷F2等于工作拉力F与残余预紧力F1之和。

3、问：

普通螺栓紧连接,被连接件承受轴向载荷时,如螺栓的最大应力不变时,为提高螺栓的疲劳强度,可采取哪些措施来降低应力幅?

答：

1）减小螺栓刚度;

2）增大被连接件刚度;

3）减小螺栓刚度的同时增大被连接件刚度.

4、问：

对于普通螺栓紧连接,被连接件承受轴向载荷时,其螺栓的拉伸强度条件式中的系数1.3的含义是什么?

答:

系数1.3是考虑到紧连接时螺栓在总拉力F2的作用下可能补充拧紧,故将总拉力增加30%以考虑此时扭转切应力的影响

4、防止螺纹联接自动松脱的方法主要有：

直接锁住、利用摩擦、破坏螺纹副。

5、已知某三线螺纹中径为13.2mm，螺距为1mm，则螺纹的导程为3mm。

计算题（10分）

1、铰制孔用螺栓组联接的方案如图所示，已知L=400mm，a=80mm，试求方案中，哪个螺栓受力最大？

受力最大的螺栓所受的力为多少？

答:

1）判断受力最大的螺栓（5分）

由力F得每个螺拴受大小、方向相同的力：

F’=F/3

由力矩F

L对每个螺拴产生的力分别为：

螺拴1、3：

F’’=LF/2a其中螺拴3的受力方向与F’相同

螺拴2：

F’’=0

联接方案中螺拴3受力最大.

2）求解最大力（5分）

螺拴3所受的合力为：

F3＝F’＋F’’＝2.83F

2、题目：

铰制孔用螺栓组联接的方案如图所示，已知L=300mm，a=60mm，试求方案中，哪个螺栓受力最大？

受力最大的螺栓所受的力为多少？

答案:

1）判断受力最大的螺栓（5分）

由力F得每个螺拴受大小、方向相同的力：

F’=F/3

由力矩F

L对每个螺拴产生的力分别为：

螺拴1、3：

F’’=LF/2a其中螺拴1、3的受力方向均与F’方向垂直

螺拴2：

F’’=0

方案中螺拴1、3受力最大

2）求解最大力（5分）

螺拴1、3所受的合力为：

F1＝F3＝（F’

＋F’’

）

＝2.52F

方案中螺拴1、3受力最大

第六章键、花键、无键联接和销联接

1.花键按齿形的不同分为矩形花键、渐开线花键两种类型。

2.平键分为普通平键、薄型平键、导向平键和滑键四种类型。

普通平键联接的工作面是键的两侧面，楔键联接的工作面是键的上下面。

3.在普通平键联接中，若采用两个键时，一般两键间的布置角度为：

A.90°；B.180°；C.120°。

3、键联接的主要类型有平键联接、半圆键联接、楔键联接和切向键联接。

4、花键联接的主要失效形式是工作面被压溃（静联接）和工作面过度磨损（动联接）。

5、根据用途，平键又可分为普通平键导向平键滑键

6、b×h根据轴径d由标准中查得，键的长度参考轮毂的长度确定，一般应略短于轮毂长，并符合标准中规定的尺寸系列。

7、根据销的用途不同，一般有：

定位销、联接销、安全销。

根据销的结构形式有：

圆柱销、圆锥销、槽销、销轴和开口销等。

8、导向平键连接的主要失效形式是工作面的磨损，设计时通过限制工作面间的压强来进行耐磨性计算；半圆键的缺点是键槽对轴强度削弱较大，所以主要适用于轴端。

第七章铆接、焊接、胶接和过盈联接

一、焊接件的工艺及设计注意要点

1、焊缝应按被焊件厚度制成相应坡口，或进行一般的侧棱、修边工艺。

在焊接前，应对坡口进行清洗整理；

2、在满足强度条件下，焊缝的长度应按实际结构的情况尽可能地取得短

些或分段进行焊接，并应避免焊缝交叉；

3、在焊接工艺上采取措施，使构件在冷却时能有微小自由移动的可能；

4、焊缝在焊后应经热处理（如退火），消除残余应力；

5、在焊接厚度不同的对接板件时，应使对接部位厚度一致，以利于焊缝金属均匀熔化；

6、设计焊接件时，注意恰当选择母体材料和焊条；

7、合理布置焊缝及长度；

8、对于那些有强度要求的重要焊缝，必须按照有关行业的强度规范进行焊缝尺寸校核，明确工艺要求和技术条件，并在焊后仔细进行质量检验。

二、简述过盈联接的特点

过盈联接是利用被联件间的过盈配合直接把被联接件联接在一起。

过盈联接的优点：

构造简单、定心性好、承载能力高，在振动下能可靠地工作。

主要缺点：

装配困难和对配合尺寸的精度要求较高。

第八章带传动

1.带传动适用于：

A．重载；B.低速轻载；C.高速轻载

２、带传动的弹性滑动是无法避免的，而打滑却是可以克服的。

A.问：

带传动的设计准则是什么？

答：

在保证带传动不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。

３、带工作是截面上产生的应力有拉应力、弯曲应力和离心应力。

第九章链传动

１.链传动的瞬时传动比不准确,而平均传动比准确。

设计带传动时，选择小带轮基准直径dd1≥ddmin，其主要目的是为了：

2、V带在减速传动过程中，带的最大应力发生在

A、V带离开大带轮处　B、V带绕上小带轮处

C、V带离开小带轮处　D、V带绕上大带轮处

３、问：

提高带传动工作能力的措施主要有哪些？

答：

增大摩擦系数、增大包角、尽量使传动在靠近最佳速度下工作、采用新型带传动、采问：

４、链传动的中心距过大或过小对传动有何不利？

答：

中心距过小，链速不变时，单位时间内链条绕转次数增多，链条曲伸次数和应力循环次数增多，因而加剧了链的磨损和疲劳。

同时，由于中心距小，链条在小链轮上的包角变小，在包角范围内，每个轮齿所受的载荷增大，且易出现跳齿和脱链现象；中心距太大，会引起从动边垂度过大。

５、简述带传动的特点。

答：

适于中心矩较大的场合；

带具有良好的扰性，可缓和冲击、吸收振动;

过载时带与带轮间会出现打滑，打滑虽使传动失效，当可防止损坏其他零件;

结构简单、成本低廉.

６、链传动的一个主要运动特征是：

A．瞬时传动比为定值；B.平均传动比为定值；C.瞬时传动比与平均传动比皆为定值。

7、零件的表面经淬火，渗氮，喷丸，滚子碾压等处理后，其疲劳强度_______。

A降低　　B增高C不变８、在机械传动中，理论上能保证瞬时传动比为常数的是______。

A带传动B齿轮传动C链传动D摩擦轮传动

第十章齿轮传动

１、齿轮传动设计时，软齿面闭式传动通常先按齿面接触强度设计公式确定传动尺寸，然后验算轮齿弯曲强度。

２.标准斜齿圆柱齿轮传动设计计算中，查取齿形系数YFa的数值时，应按：

A．法面模数MN；B.实际齿数Z；C.当量齿数ZV。

３、闭式蜗杆传动的主要失效形式是点蚀、齿根折断、齿面胶合和过度磨损。

4、一般参数的开式齿轮传动，其主要失效形式是______。

A齿面点蚀B齿面磨粒磨损C齿面胶合D齿面塑性变形

5、齿轮传动的主要特点

传动效率高　可达99％。

在常用的机械传动中，齿轮传动的效率为最高；

结构紧凑　与带传动、链传动相比，在同样的使用条件下，齿轮传动所需的空间一般较小；与各类传动相比，齿轮传动工作可靠，寿命长；传动比稳定　无论是平均值还是瞬时值。

这也是齿轮传动获得广泛应用的原因之一；与带传动、链传动相比，齿轮的制造及安装精度要求高，价格较贵。

６、齿轮的主要失效形式

对一般工况下的齿轮传动，其设计准则是：

保证足够的齿根弯曲疲劳强度，以免发生齿根折断

保证足够的齿面接触疲劳强度，以免发生齿面点蚀。

闭式软齿面齿轮传动，以保证齿面接触疲劳强度为主。

闭式硬齿面或开式齿轮传动，以保证齿根弯曲疲劳强度为主

７、问：

硬齿面与软齿面如何划分？

其热处理方式有何不同?

答：

软齿面:

HB≤350,硬齿面:

HB>350.

软齿面热处理一般为调质或正火,而硬齿面热处理一般为淬火或表面渗碳淬火（表面硬化处理）.

８、问：

一对圆柱齿轮传动，大齿轮和小齿轮的接触应力是否相等？

如大、小齿轮的材料及热处理情况相同，则其许用接触应力是否相等？

答：

一对齿轮传动，其大小齿轮的接触应力一定相等。

两齿轮材料和热处理相同时，其许用应力不一定相等。

因为许用应力还与寿命系数有关，大小齿轮的应力循环齿数不等，故许用应力不一定相等。

９、分别说明硬齿面闭式齿轮传动和闭式蜗杆传动的主要失效形式与设计准则。

答：

硬齿面闭式齿轮传动的主要失效形式是齿根弯曲疲劳折断；

其设计准则是按齿根弯曲疲劳强度进行设计，然后校核齿面接触疲劳强度。

闭式蜗杆传动的主要失效形式是齿面胶合、点蚀和磨损；

其设计准则是按齿面接触疲劳强度条件计算蜗杆传动的承载能力，在选择许用应力时适当考虑胶合和磨损的影响，同时应进行热平衡计算。

10、齿轮传动的强度计算中，软齿面的判别条件是：

A.硬度≥350HBS；B.硬度<350HBS；C.硬度≤350HBS

第十一章蜗杆传动

１.蜗杆传动的滑动速度越大，所选润滑油的粘度值应越越小。

３.阿基米德蜗杆与蜗轮正确啮合的条件是m

=m

＝m、α

=α

=α

２蜗杆变位的目的一般是为了试凑中心距或者试凑传动比。

γ=β和蜗轮与蜗轮的螺旋线方向相同。

４、在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动的效率越低，自锁性越好。

一般蜗杆头数常取1、2、4、6。

５、闭式蜗杆传动的主要失效形式是点蚀、齿根折断、齿面胶合和过度磨损。

6、在润滑良好的条件下，为提高蜗杆传动的啮合效率，可采用的方法为。

A、减小齿面滑动速度vsB、增加蜗杆头数Z1

C、减少蜗杆头数Z1　D、增大蜗杆直径系数q

７、在蜗杆传动中，当需要自锁时，应使当量摩擦角　蜗杆导程角。

A、小于B、大于C、等于

８、蜗杆传动正确啮合条件：

蜗轮端面模数mt2=蜗杆轴面模数mx1=m；

蜗轮端面压力角t2=蜗杆轴面压力角x1=；

蜗轮螺旋角2=蜗杆导程角1（旋向相同）。

第十二章滑动轴承

１、在不完全液体润滑滑动轴承设计中，限制P值的主要目的是：

A.避免产生过渡磨损；B.避免产生胶合；C.避免产生点蚀

２、滑动轴承的宽径比B/d一般取值范围是：

A.在0.3～1.5范围内；B.在1.5～2.8范围内；.C.在3～5范围内。

３、轴承应满足如下基本要求：

（1）能承担一定的载荷，具有一定的强度和刚度。

（２）具有小的摩擦力矩，使回转件转动灵活。

（３）具有一定的支承精度，保证被支承零件的回转精度。

４、在不完全液体润滑滑动轴承设计中，限制P值的主要目的是：

A.避免产生过渡磨损；B.避免产生胶合；C.避免产生点蚀。

第十三章滚动轴承

５、当滚动轴承采用脂润滑时，装脂量一般为：

A.轴承内部空间的百分之百；B.轴承内部空间的1/3～2/3；C.轴承内部空间的1/5～2/5。

6、对于转动的滚动轴承,其主要失效形式是疲劳点蚀,对于不转动、低速或摆动的轴承，主要失效形式是局部塑性变形,对于高速轴承，发热以至胶合是其主要失效式。

７、代号62203的滚动轴承，为深沟球轴承，其内径为17mm。

８、代号323011的滚动轴承，其内径为mm。

A、25B、55C、35D、30

９、当滚动轴承采用脂润滑时，装脂量一般为：

A、轴承内部空间的百分之百　　B、轴承内部空间的1/3～2/3

C、轴承内部空间的1/5～2/5。

5、滚动轴承内圈与轴配合的正确标注应为C。

　　　　　　　　　　　[B]A.Ф30H7/k6B.Ф30k6C.Ф30H7

6．滚动轴承的基本类型有哪些？

答：

调心球轴承、调心滚子轴承、　圆锥滚子轴承、推力球轴承、　深沟球轴承、角接触球轴承、　推力圆柱滚子轴承、圆柱滚子轴承、　滚针轴承等。

７、在进行滚动轴承的安装设计时，应注意以下问题：

应尽量保证轴及轴承座有足够的刚度，以避免过大的变形使滚动体受阻滞

而使轴承提前损坏；

对于一根轴上两个支承的座孔，必须尽可能地保持同心。

最好的办法是采

用整体结构的外壳，并把两轴承孔一次镗出；

正确选择轴承的配合，保证轴承正常运转，防止内圈与轴、外圈与外壳孔

在工作时发生相对转动；

在安装轴承的过程中，应确保实施安装轴承的力不作用的滚动体上，否则

将使轴承损坏；

对轴承适当地预紧，以此提高轴承的旋转精度，增加轴承装置的刚度、减

小机器工作时轴的振动。

８、滚动轴承轴系一端固定一端游动的固定方式常用在跨距较大或工作温度较高情况下。

９、在轴上安装一对圆锥滚子轴承，安装方式如图所示。

已知轴上两个斜齿圆柱齿轮的轴向力分别为Fae1=2000N,Fae2=5000N，方向如图所示。

两端轴承的径向力分别为Fr1=1000N,Fr2=1500N，载荷平稳。

试求两个轴承的轴向力Fa。

其中派生轴向力公式为：

Fd=1.4Fr。

解：

1）求两轴承的派生轴向力Fd1、Fd2（4分）

Fd1=1.4Fr1＝1.4×1000＝1400N方向指向右

Fd2=1.4Fr2＝1.4×1500＝2100N方向指向左

2）求两轴承的轴向力Fa1、Fa2（8分）

Fae＝Fae2－Fae1＝5000－2000＝3000N方向指向右

Fd1＋Fae＝1400＋3000＝4400N＞Fd2＝2100N

轴承2为紧边，轴承1为松边

Fa2＝Fd1＋Fae＝4400N

Fa2＝Fd2＝2100N

在轴上安装一对角接触球轴承，安装方式如图所示。

已知Fae=1300N,Fr1=1000N,Fr2=2000N，载荷平稳。

试求两个轴承的轴向力Fa。

其中派生轴向力公式为：

Fd=0.68Fr。

解：

1）求两轴承的派生轴向力Fd1、Fd2

由题意给出轴承70000ACFd=0.68Fr，

得:

Fd1=0.68Fr1＝0.68×1000＝680N方向指向左

Fd2=0.68Fr2＝0.68×2000＝1360N方向指向右

2）求两轴承的轴向力Fa1、Fa2

Fd1＋Fae＝680＋1300＝1980N＞Fd2＝1360N

轴承2为紧边，轴承1为松边

Fa2＝Fd1＋Fae＝1980N

Fa1＝Fd1＝680N

第十四章联轴器和离合器

6.对于要求有综合位移，外廓尺寸紧凑，传递转矩较大，起动频繁，经常正反转的重型机械应选用哪种联轴器？

A.凸缘式联轴器；B.十字轴式万向联轴器；C.齿式联轴器；D.弹性柱销联轴器。

７、挠性联轴器依所能补偿位移的方向不同可分为几种？

A.轴向位移、径向位移两种；B.轴向位移、径向位移、角位移和综合位移等四种；C.轴向位移、径向位移、角位移三种。

2、当动压润滑条件不具备，且边界膜遭破坏时，就会出现流体摩擦、边界摩擦和干摩擦同时存在的现象，这种摩擦状态称为混合摩擦。

选用联轴器的基本步骤为：

选择联轴器的类型

计算联轴器的计算转矩

确定联轴器的型号

校核最大转矩

协调轴孔直径

规定部件相应的安装精度

进行必要的承载能力校核

第十五章轴

１、为提高轴悬臂部分的支撑刚度，轴承装置（组合）设计中轴承的安装方式若不考虑其它因素应该采用

A．面对面安装（正装）；B.背靠背安装（反装）。

轴的结构设计应该确定：

轴的合理外形和全部结构尺寸。

２、轴按所受载荷性质分类，只承受弯矩的称心轴；只承受扭矩称传动轴；承受弯矩和扭矩称转轴。

３、提高轴的强度的常用措施

合理布置轴上零件以减小轴的载荷

◆改进轴上零件的结构以减小轴的载荷

◆改进轴的结构以减小应力集中的影响

◆改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度

４、试指出图示斜齿圆柱齿轮轴系中的错误结构，并画出正确结构图（只需指出三处错误）。

另：

两轴承应面对面安装，该结构共约十四处错误，其中包括轴承端盖外表面中间部位应该设置内凹结构。

改正后供参考结构：

答:

试指出图示斜齿圆柱齿轮轴系中的错误结构，并画出正确结构（只需指出三处错误）。

另：

两轴承应面对面安装

答:

另：

两轴承应面对面安装，该结构共约十五处错误

改正后供参考结构：

如图所示，已知圆锥滚子轴承安装在零件1的轴承座孔内。

由于结构限制，设计时不能改变零件1的尺寸。

试问：

采用何种方法以便于轴承外圈拆卸？

并在图上画出零件1的结构。

答：

可在零件1圆周方向上等分圆周位置加2至3个螺纹孔，

用螺钉顶轴承外圈拆卸

如右图所示。

１、简述弹簧的用途。

答：

1）控制机构的运动；（1分）

2）减震和缓冲；（2分）

3）储存技输出能量；（1分）

4）测量力的大小。

（1分）