机械设计基础下要点.docx

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机械设计基础下要点

机械设计基础（下）

第一章机械设计概论

复习思考题

1、机械设计的基本要求包括哪些方面？

2、机械设计的一般程序如何？

3、对机械零件设计有哪些一般步骤？

4、对机械零件设计有哪些常用计算准则？

5、对机械零件材料的选择应考虑哪些方面的要求：

习题

1．何谓机械零件的失效？

何谓机械零件的工作能力？

2．机械零件常用的计算准则有哪些？

第二章机械零件的强度

复习思考题

1、静应力与变应力的区别？

静应力与变应力下零件的强度计算有何不同？

2、稳定循环变应力的种类有哪些？

画出其应力变化曲线，并分别写出最大应力σmax、最小应力σmin、平均应力σm、应力幅σa与应力循环特性γ的表达式。

3、静应力是否一定由静载荷产生？

变应力是否一定由变载荷产生？

4、机械零件疲劳破坏的特征有哪些？

机械零件疲劳强度与哪些因素有关？

5、如何由σ-1、σ0和σs三个试验数据作出材料的简化极限应力图？

6、相对于材料，影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？

综合影响因素Kσ的表达式为何？

如何作零件的简化极限应力图？

7、应力集中、零件尺寸和表面状态是否对零件的平均应力σm和应力幅均有影响？

8、按Hertz公式，两球体和圆柱体接触时的接触强度与哪些因素有关？

习题

1．某材料的对称循环弯曲疲劳极限

MPa。

取循环基数N0=5×106，m=9，试求循环次数N分别为7000、25000、62000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。

2．已知材料的机械性能为σs=260MPa，σ-1=170MPa，ψσ=0.2，试绘制此材料的简化根限应力线图。

3．圆轴轴肩处的尺寸为：

D=54mm，d=45mm，r=3mm。

如用上题中的材料，设其强度极限B=420MPa，试绘制此零件的简化极限应力线图，零件的βσ=βq=1。

4．如上题中危险剖面上的平均应力σm=20MPa，应力幅σa=30MPa，试分别按①

=C，②σm=C，求出该载面的计算安全系数Sca。

第三章摩擦、磨损与润滑

复习思考题

1、滑动摩擦为哪几种类型？

各有何特点？

2、典型的磨损分哪三个阶段？

磨损按机理分哪几种类型？

3、润滑油和润滑脂的主要性能指标有哪些？

4、什么是流体的粘性定律？

5、粘度的常用单位有哪些？

影响粘度的主要因素是什么？

如何影响？

6、流体润滑有哪些类型？

各有何特点？

习题

1．根据摩擦面间存在润滑剂的状况，滑动摩擦分为哪几种？

2．获得流体动力润滑的基本条件是什么？

3．评价润滑脂和润滑油性能的指标各有哪几个？

第四章螺纹联接和螺旋传动

复习思考题

1、受横向转矩的螺栓组采用铰制孔时，每个螺栓所受的载荷是。

①相等的；②与到几何中心距离成正比；③与到几何中心距离成反比；④都不变

2、在螺栓联接的结构设计中，被联接件与螺母和螺栓头接触表面处需要加工，这是为了。

①不致损伤螺栓头和螺母；②增大接触面积，不易松脱；③防止产生附加偏心载荷；④便于装配。

3、在受轴向载荷的紧螺栓强度计算公式

，Q为。

①工作载荷；②预紧力；③预紧力+工作载荷；④工作载荷+残余预紧力。

4、设计螺栓组时常把螺栓布置成轴对称的均匀的几何形状，这主要是为了。

①美观；②受力最小；③联接方便；④接合面受力较均匀。

5、在确定紧螺栓联接的计算载荷时，预紧力QP比一般值提高30%，这是考虑了。

①螺纹上的应力集中；②螺栓杆横截面上的扭转应力；③载荷沿螺纹圈分布的不均匀性；④螺纹毛刺的部分挤压。

6、受横向载荷的普通螺栓联接有何缺点？

7、为什么大多数螺纹联接都要预紧？

预紧力QP过小后果是什么？

预紧力QP过大有什么结果？

8、简述提高螺纹联接强度的四种措施：

9、若用降低螺栓刚度的办法来提高螺栓联接的疲劳强度，试作力和变形图说明之。

10、举二种常用螺纹联接的类型，并分别说明应用场合？

11、螺纹联接中摩擦防松、机械防松装置各有哪几种？

（各举出二例）。

12、螺旋传动有哪些类型？

滚珠螺旋传动有何特点？

习题

1．如图所示为某受轴向工作载荷的紧螺栓联接的载荷变形图：

（1）当工作载荷为2000N时，求螺栓所受总拉力及被联接件间残余预紧力。

（2）若被联接件间不出现缝隙，最大工作载荷是多少？

2．如图所示支承杆用三个M12铰制孔螺栓联接在机架上，（铰孔直径d0=13mm）若螺杆与孔壁的挤压强度足够，试求作用于该悬壁梁的最大作用力F。

（不考虑构件本身的强度，螺栓材料的屈服极限σs=600MPa，取剪切安全系数nτ=2.5）。

3．如图凸缘联轴器，用六个普通螺栓联接，螺栓分布在D=100mm的圆周上，接合面摩擦系数f=0.16，防滑系数KS=1.2，若联轴器传递扭矩为150N·m，试求螺栓螺纹小径。

（螺栓[σ]=120MPa）

第五章键、花键、无键联接及销联接

复习思考题

1、平键联接的可能失效形式为。

①疲劳点蚀；②弯曲疲劳破坏；③胶合；④压溃、摩损、剪切破坏等

2、楔键联接与平键联接相比，前者对中性。

①好；②差；③相同；④无法比较

3、半圆键联接具有特点。

①对轴强度削弱小；②工艺性差、装配不方便；③调心性好；④承载能力大

4、渐开线花键的定心方式有哪些？

5、花键联接与平键联接相比，有哪些特点？

习题

如图所示的凸缘半联轴器及圆柱齿轮，分别用键与减速器的低速轴相联接。

试选择两处键的类型及尺寸，并校核其联接强度。

已知轴的材料为45号钢，传递的转矩T=1000N·m，齿轮用锻钢制成，半联轴器用灰铸铁制成，工作时有轻微冲击。

第六章铆接、焊接与胶接

复习思考题

1、按工作要求铆缝分哪些类型？

2、常用焊接方法有哪些？

焊缝的类型有哪些？

3、胶接接头应如何设计？

如何选择粘胶剂？

第七章带传动

复习思考题

1、带传动正常工作时，小带轮上的滑动角小带轮的包角。

①大于；②小于；③小于或等于；④大于或等于。

2、设计中限制小带轮的直径D1≥D1min是为了。

①限制带的弯曲应力；②限制相对滑移量；③保证带与轮面间的摩擦力；④带轮在轴上安装需要。

3、带传动的设计准则是。

①保证带具有一定寿命；②保证带不被拉断；③保证不发生滑动情况下，带又不被拉断；④保证传动不打滑条件下，带具有一定的疲劳强度。

4、在相同的条件下，为什么三角胶带比平型带的传动能力大？

5、带传动为什么要限制其最小中心距？

6、在三角胶带传动中，为什么一般推荐使用的带速v≤25m/s？

7、带传动的弹性滑动是什么原因引起的？

它对传动的影响如何？

8、带传动的打滑经常在什么情况下发生？

打滑多发生在大轮上还是小轮上？

刚开始打滑时，紧边拉力松边拉力有什么关系？

9、给出带的应力分布图注明各种应力名称及最大合成应力的位置？

习题

1．V带传动传递的功率P=7.5kW，平均带速v=10m/s，紧边拉力是松边拉力的两倍（F1=2F2）。

试求紧边拉力F1，有效圆周力Fe和预紧力F0。

2．V带传动传递的功率P=5kW，小带轮直径D1=140mm，转速n1=1440r/min，大带轮直径D2=400mm，V带传动的滑动率ε=2%，①求从动轮转速n2；②求有效圆周力Fe。

3．C618车床的电动机和床头箱之间采用垂直布置的V型带传动。

已知电动机功率P=4.5kW，转速n=1440r/min，传动比i=2.1，二班制工作，根据机床结构，带轮中心距a应为900mm左右。

试设计此V带传动。

第八章链传动

复习思考题

1、链传动设计中限制小链轮齿数不小于9齿是为了。

①防止脱链现象；②防止小链轮转速过高；③提高传动平稳性；④保证链轮轮齿的强度。

2、链传动中当其它条件不变的情况下，传动的平稳性随链条节距P的。

①减小而提高；②减小而降低；③增大而提高；④增大而不变。

3、链传动中合理的链条长。

①应等于奇数倍链节距；②应等于偶数倍链节距；③可以为任意值；④按链轮齿数来决定

4、链传动为何小链轮齿数Z1不宜过少？

而大链轮齿数Z2又不宜过多？

5、影响链传动不平稳的因素有哪些？

6、链传动有哪几种主要的失效形式？

习题

一链式运输机驱动装置采用套筒滚子链传动，链节距p=25.4mm，主动链轮齿数z1=17，从动链轮齿数z2=69，主动链轮转速n1=960r/min，试求：

（1）链条的平均速度v；

（2）链条的最大速度vmax和最小速度vmin；

（3）平均传动比i。

第九章齿轮传动

复习思考题

1、锥齿轮弯曲强度计算中的齿形系数YFa应按确定：

①max{[σ]H1,[σ]H2}；②min{[σ]H1,[σ]H2}；③[σ]H1；④[σ]H2

2、由直齿和斜齿圆柱齿轮组成的减速器，为使传动平稳，应将直齿圆柱齿轮布置在。

①高速级；②低速级；③高速级或低速级；④哪一级，无法判断。

3、齿轮传动中，当齿轮分度圆直径不变时，将模数加大，其接触疲劳强度将，弯曲强度将。

①提高；②降低；③不变；④无法判明变动情况。

4、一对齿轮啮合传动时，大、小齿轮上齿面的接触应力。

①σH1=σH2；②σH1>σH2；③σH1<σH2；④不能判明大小关系。

5、开式齿轮传动中，保证齿根弯曲应力σF≤[σ]F，主要是为了避免齿轮的失效。

①轮齿折断；②齿面磨损；③齿面胶合；④齿面点蚀。

6、在齿轮传动中，提高其抗点蚀能力的措施之一是。

①提高齿面硬度；②降低润滑油粘度；③减小分度圆直径；④减少齿数。

7、在齿轮传动中，为减少动载，可采取的措施是。

①改用好材料；②提高齿轮制造精度；③降低润滑油粘度；④加大模数。

8、在齿轮传动中，为改善齿端偏载现象，可采取的措施之一是。

①增加齿宽；②将齿轮轮齿作成鼓形齿；③把齿轮悬臂布置；④加大齿面硬度。

9、在齿轮传动的载荷计算中，为什么要引入动载荷系数Kv？

Kv与哪些因素有关？

10、为提高齿面的抗点蚀能力，试至少举出三种办法。

11、为提高齿轮轮齿抵抗弯曲折断的能力，试至少举出三种措施。

12、在齿轮传动中，为减少动载荷，试至少举出三种措施。

13、在齿轮传动中，为减轻齿轮的齿端偏载，试至少举出三种措施。

习题

1．齿轮传动主要有哪几种失效？

2．齿轮传动强度计算中引入的载荷系数K考虑了哪几方面的影响？

分别加以说明。

3．图示为蜗杆、齿轮传动装置。

右旋蜗杆I为主动件，为使轴Ⅱ、Ⅲ上传动件的轴向力能相抵消，试确定：

（1）蜗杆的转向1；

（2）一对斜齿轮3、4轮齿的旋向；

（3）用图表示轴Ⅱ上传动件的受力（用各分力表示）情况。

4．图示两级斜齿轮传动，已知第一对齿轮：

z1=20，z2=40，mn1=5mm，°；第二对齿轮；z3=17，z4=52，mn2=7mm。

今使轴Ⅱ上传动件的轴向力相互抵消，试确定：

（1）斜齿轮3、4的螺旋角β2的大小及轮齿的旋向；

（2）用图表示轴Ⅱ上传动件的受力情况（用各分力表示）。

第十章蜗杆传动

复习思考题

1、磨削时没有理论误差精度较高的普通圆柱蜗杆是

①延伸渐开线蜗杆；②渐开线蜗杆；③阿基米德蜗杆；④圆弧面蜗杆

2、标准蜗杆传动的中心距计算公式应力

①

；②

；

③

；④

3、蜗杆蜗轮啮合面间的滑动速度Va与蜗杆的圆周速度V1之间有如下关系

①Va=V1；②；Va>V1；③Va

4、蜗杆传动的主要失效形式是

①齿面疲劳点蚀；②齿根的弯曲折断；③齿面的胶合和磨损；④齿面的塑性变形

5、蜗杆传动的油温最高不应超过

①30℃；②50℃；③80℃；④120℃

6、其他条件相同时，若增加蜗杆头数，则滑动速度

①增加；②减小；③保持不变；④不一定

7、蜗杆传动为什么要引入直径系数q？

8、蜗杆的热平衡核算不满足要求时可采取哪些措施。

习题

1．闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？

2．试分析图示蜗杆传动中各轴的回转方向、蜗轮轮齿的螺旋线方向及蜗杆、蜗轮所受各力的作用位置及方向（用各分力表示）。

3．图中所示为手动绞车。

已知：

m=8，q=8，z1=1，z2=40，D=200mm。

问：

（1）欲使重物W上升1m，手柄应转多少转？

转向如何？

（2）若当量摩擦系数fv=0.2，该传动啮合效率η1是多少？

该机构能否自锁？

第十一章轴

复习思考题

1、轴上零件的轴向定位方法有哪些？

2、自行车的前轴是。

心轴；②转轴；③传动轴；④光轴

3、若不改变轴的结构和尺寸，仅将轴的材料由碳素钢改为合金钢，轴的刚度。

不变；②降低了；③增加了；④不定

4、轴的强度计算公式

中α的含意是什么？

其大小如何确定？

5、当旋转轴上作用恒定的径向载荷时，轴上某定点所受的弯曲应力是对称循环应力、脉动循环应力还是恒应力？

为什么？

6、公式d≥A

有何用处？

其中A取决于什么？

计算出的d应作为轴上哪部分的直径？

7、按许用应力验算轴时，危险剖面取在哪些剖面上？

为什么？

8、轴的刚度计算内容包括哪些？

9、什么叫刚性轴？

什么叫挠性轴？

习题

1．由电机直接驱动的离心水泵，功率3kW，轴转速为960r/min，轴材料为45钢，试按强度要求计算轴所需的直径。

2．如图所示为某减速器输出轴的结构图，试指出其设计错误，并画出其改正图。

第十二章滑动轴承

复习思考题

1、滑动轴承的宽径比B/d愈小，则。

①轴承温升愈大；②摩擦功耗愈小；③承载能力愈大；④端泄愈小。

2、流体动压润滑轴承进行P、v、Pv的验算是因为。

①启动时属于液体润滑状态；②运行时属于液体润滑状态；③运行时会发生金属过度磨损；④启动时会发生金属过度磨损。

3、影响流体动力润滑后滑动轴承承载能力因素有：

①轴承的直径；②宽径比B/d；③相对间隙；④轴承包角

4、流体动力润滑轴承在稳定运转工作时，油膜不致被破坏的条件是什么？

5、流体动压轴承的工作过程可分为哪三个阶段？

6、向心滑动轴承有哪几种结构类型？

7、简要说明设计非液体摩擦向心滑动轴承时，计算p、v值是解决了什么问题？

8、试分析滑动轴承相对间隙

的大小对承载能力有什么影响？

9、试说明单油楔圆柱形流体动压滑动轴承的工作过程如何？

并绘图说明其轴颈中心位置的变化。

10、形成流体动压润滑的基本条件是什么？

习题

1．非全液体润滑滑动轴承验算p、v、pv三项指标的物理本质是什么？

为什么液体动力润滑滑动轴承设计时首先也要验算此三项指标？

2．某不安全液体润滑径向滑动轴承，已知：

轴径直径d=200mm，轴承宽度B=200mm，轴颈转速n=300r/min，轴瓦材料为ZCuSn10P1，试问它可以承受的最大径向载荷是多少？

第十三章滚动轴承

复习思考题

1、向心推力滚动轴承承受轴向载荷的能力是随接触角的增大而。

①增大；②减小；③不变；④不一定

2、典型的滚动轴承由哪四部分组成？

3、什么是滚动轴承的接触角？

4、滚动轴承最常见的失效形式是什么？

5、安装滚动轴承时为什么要施加预紧力？

6、增加滚动轴承刚度的办法有哪些？

7、什么是轴承的寿命？

什么是轴承的额定寿命？

8、为什么向心推力轴承必须成对安装使用？

9、什么是滚动轴承的当量动载荷P？

P应如何计算？

10、轴向载荷是如何影响角接触滚动轴承滚动体的载荷分布的？

11、滚动轴承的支承形式有哪些？

各有何特点？

12、选择滚动轴承配合的原则有哪些？

习题

1．试说明下列各轴承的内径有多大？

哪个轴承的公差等级最高？

哪个允许的极限转速最高？

哪个承受径向载荷能力最大？

哪个不能承受径向载荷？

6208/P2、30208、5308/P6、N2208

2．设某斜齿轮轴根据工作条件在轴的两端反装两个圆锥滚子轴承，如图所示。

已知轴上齿轮受力切向力Ft=2200N，径向力Fr=900N，轴向力Fa=400N，齿轮分度圆直径d=314mm，轴转速n=520r/min，运转中有中等冲击载荷，轴承预期计算寿命L’h=15000h。

设初选两个轴承型号均为30205，其基本额定动载荷和静载荷分别为C=32200N、C0=37000N，计算系数e=0.37，Y=1.6，Y0=0.9。

试验算该对轴承能否达到预期寿命要求。

3．指出图中齿轮轴系上的错误结构并改正之。

滚动轴承采用脂润滑。

第十四章联轴器、离合器与制动器

复习思考题

1、机械式联轴器有哪些类型？

各有何特点？

分别适用于什么场合？

2、如何确定联轴器的类型与尺寸？

3、牙嵌式离合器与摩擦式离合器各适用于什么场合？

4、超越离合器的工作原理如何？

适用于哪些场合？

5、制动器与离合器的区别是什么？

常开式制动器与常闭式制动器各适用于什么场合？

习题

1．试说明联轴器与离合器的不同功用。

2．离心式水泵与驱动电动机用尼龙柱销联轴器联接，传递功率38kW，转速为960r/min。

两端被联接轴直径分别为d1=60mm，d2=50mm。

试选择联轴器的型号。

第十五章弹簧

复习思考题

1、按承载性质和外形弹簧各分为哪几种主要类型？

2、什么是弹簧的刚度？

什么是弹簧的阻尼系数？

3、如何确定弹簧的材料及许用应力？

4、什么是弹簧的弹簧指数？

它与弹簧的工作性能有什么关系？

第十六章机架零件

复习思考题

1、对机架零件设计的一般要求有哪些？

2、不同截面形状的机架，对强度和刚度的影响如何？

3、如何合理布置机架的肋板以增加机架的强度和刚度？