机械设计最后一节课.ppt

三 简答题及其特点 20分 简答题类型较复杂 几乎涉及机械设计课程的全部内容 但也有一些规律 1 各种零件的工作原理 失效形式 设计准则 强度计算 参数选择 以及结构设计中的理论问题等 2 与设计有关的基本概念 基本理论和基本方法 如一些重要设计参数的概念 影响因素 选择方法 出现问题后采取的措施等等 3 各零件的特点 区别和联系 以及应用问题 4 涉及一些零部件的设计计算 简单作图 方案分析讨论等 经常涉及的问题 1 摩擦磨损润滑部分1 粘度的意义及其影响因素 各种粘度表达的名称 单位 运动和动力粘度换算等2 摩擦的种类 边界摩擦和干摩擦的区别 3 磨损的种类 机械磨损的过程有哪些 规律如何 4 润滑剂 及其种类 润滑剂的作用 2 螺纹连接1 螺栓组连接的受力分析内容 设计计算问题 方案选择 涉及简单的分析计算 如例2 12 螺旋传动效率3 螺栓连接的预紧防松4 改善螺栓连接的疲劳强度的措施等5 普通螺纹牙型种类 适用场合 6 紧螺栓连接强度计算的特点 公式中1 3的意义 7 螺栓的受力变形图各部分的意义 3 轴毂连接部分1 普通平键的的工作原理 失效形式 强度计算准则 截面尺寸 长度尺寸如何确定 2 轴的结构设计主要要求 举例表达轴上零件的轴向 周向固定方法 3 轴的种类 截面应力的分类 循环特性如何确定 转轴的设计计算方法 为何分为3步进行 4 转轴的当量弯矩法应力公式中a的意义 5 平键与楔键的区别与联系 4 滑动轴承部分1 非液体摩擦滑动轴承的设计问题 涉及失效形式 设计准则 计算内容 如为何验算p v pv值 计算公式 2 大直径推力轴承的设计特点 为何不宜采用实心式结构 3 滑动轴承的常用材料种类 要求 为何设计中常采用轴瓦结构 轴瓦中油沟的设计原则 4 滑动轴承的工作过程 5 液体动压润滑形成的条件 必要条件 充分条件 主要参数的选择及其影响 5 滚动轴承部分1 滚动轴承的基本额定寿命 基本额定动载荷 当量动载荷的意义及其联系 2 为何要采用当量动载荷计算滚动轴承的寿命 及其简单计算问题 P L10h 3 滚动轴承组合的支撑方式有几种 怎样选择 4 滚动轴承的失效形式 计算准则 5 滚动轴承的选择原则 6 常见滚动轴承的的代号组成意义 6 带传动部分1 带传动的工作原理 失效形式 设计准则 2 带传动的应力种类 最大应力发生部位 计算公式 绘图表达 3 带传动的特点 弹性滑动与打滑的主要区别 弹性滑动能否避免 影响后果 4 带传动的中心矩对传动性能的影响 5 带传动的主要参数 如带的线速度 传动比 最小带轮直径 包角 摩擦系数等选择对传动性能的影响 6 带传动的种类 v带比平带的优点 双速带传动的设计方法 7 齿轮传动部分1 齿轮传动的特点 与其他方案的组合设计原则 2 齿轮传动的失效形式及其特点 减小的措施 设计准则3 齿轮传动的常见材料 实现不同硬度的热处理方法 软硬齿面的差异值 4 齿轮传动的载荷系数组成 及其各参数的意义 影响因素 改进措施 变式较多 各系数可独立出题 要扩展复习 5 齿轮传动的强度计算内容 齿面接触和齿根弯曲疲劳强度的计算模型 6 齿轮传动的主要参数 如齿宽系数 螺旋角 模数 齿数 的选择原则 7 齿形系数YF的意义 影响因素 如何选择 为何与模数无关 同一齿数的直齿轮和斜齿轮齿形系数相等吗 8 一对齿轮的齿面接触应力和齿根弯曲弯曲应力有何联系 其许用应力又有何联系 9 涉及一些简单计算的问答题 1 4分 图示是包角为180 液体动压径向滑动轴承的静止状态 试绘图表达该轴承形成液体动压润滑的过程 当形成液体动压润滑时 画出液体动压油膜承载区的压力曲线 并标出最小油膜厚度和最大压力的位置 例1 08 每小题4分 2 在确定齿轮传动计算载荷时 引入了载荷系数 试述载荷系数由几部分组成 它们主要都是为了考虑哪些因素 2答案 载荷系数由4部分组成 分别为使用系数KA 动载系数K 齿向载荷分布系数K 和齿间载荷分配系数K 使用系数KA主要考虑原动机 工作机性能 载荷特性等齿轮外部因素对齿轮传动的影响 动载系数K 考虑制造精度 运转速度等齿轮内部因素引起的附加动载荷对齿轮传动的影响 齿向载荷分布系数K 考虑沿齿宽方向载荷分布不均匀对轮齿应力的影响 齿间载荷分配系数K 考虑同时啮合的各对齿间载荷分配不均匀对轮齿应力的影响 3 何谓滚动轴承的当量动载荷 如果某滚动轴承的其他条件不变 只将其当量动载荷减小二分之一 则该滚动轴承的寿命增加几倍 3答案 当量动载荷为与试验条件相同的假想载荷 在该载荷的作用下 轴承具有与实际载荷作用下相同的寿命 根据滚动轴承寿命公式 4答案 点蚀通常发生在润滑良好的闭式软齿面齿轮传动中 它是由于齿轮齿面在脉动变化的接触应力重复作用下疲劳失效 与循环次数有直接关系 经常发生在节线附近齿根处 而胶合失效通常发生在润滑不良的高速重载齿轮传动中 它是由于齿面局部受力过大 滑动速度大 摩擦热高 瞬间粘连 与滑动速度有直接关系 经常发生在齿顶或齿根处 润滑良好的闭式软齿面齿轮传动的失效形式主要是齿面点蚀 设计准则是按齿面接触疲劳强度设计 按齿根弯曲疲劳强度校核 4 点蚀和胶合是齿轮传动的两种常见的失效形式 试述它们的主要区别 润滑良好的闭式软齿面齿轮传动的失效形式和设计准则是什么 5答案 因为所验算的p和pv值都是平均值 对于跨距较大的轴 由于装配误差或轴的挠曲变形 会造成轴及轴瓦在边缘接触 局部压强很大 如速度很大则局部摩擦功也很大 就会造成局部摩擦热很高 导致边界润滑油膜破裂 这时只验算p和pv值并不能保证安全可靠 因此要验算v值 5 在非液体摩擦滑动轴承设计计算中 不仅要验算p和pv值 有时还必须验算v值 试述验算v值的目的 例2 07 5 一对直齿圆柱齿轮 已知模数m 3mm 齿数Z1 21 Z2 63 两齿轮材料和热处理方法相同 按无限寿命考虑 哪个齿轮的抗弯强度高 为什么 两个齿轮的抗接触强度如何 为什么 1 试述齿根弯曲疲劳强度计算的力学模型是如何建立的 其强度计算采用的是什么公式 其危险截面是如何确定的 2 滚动轴承部件的轴向固定方式有哪几种 各自适用于何种场合 3 试列出验算非液体摩擦径向滑动轴承工作能力的计算公式 设作用在轴颈上的径向载荷Fr N 轴径直径为d mm 轴承长度为L mm 轴的转速为n r min 4 在带传动的简图中画出应力分布图 注明应力名称 请将图画在答题纸上 1 一个普通的三级减速传动装置 其中有斜齿圆柱齿轮传动 直齿圆柱齿轮传动和普通V带传动 请按高速 低速排列其顺序 并简述其理由 2 请说明验算非液体摩擦滑动轴承p值 pv值的目的 3 带传动中产生弹性滑动的原因是什么 它对传动有什么影响 能否避免 4 写出一维流体动压基本方程 并说明形成流体动压所必须具备的三个条件 5 简述齿轮传动的设计准则 例4 05 每小题4分 1 软齿面闭式齿轮传动中 最主要的失效形式是什么 通常首先出现在齿廓的什么位置 为什么 2 以滑轮轴为例 绘简图说明 当提升重量不变时 固定心轴和转动心轴哪一种具有更长的使用寿命 3 什么是滚动轴承的基本额定动负荷 4 对于长期受大载荷而且径向载荷方向一定的滚动轴承而言 外圈与轴承座孔的配合选择应该是外圈相对于轴承座能作极缓慢转动的过渡配合 这是为什么 例5 04 每小题5分 共20分 1 按防松原理螺纹防松的方法可分几类 每一类各举两个具体的防松方法 6分 2 普通平键的工作面是哪个面 普通平键联接的失效形式有哪些 平键的b h如何确定 3分 例6 03 3 在非液体摩擦滑动轴承计算中 为什么要限制轴承的压强p和pv值 4分 4 试述形成动压油膜的基本条件是什么 4分 5 试分析齿轮传动中 齿面疲劳点蚀失效产生的原因 并说明疲劳点蚀首先出现的部位及影响齿面抗点蚀能力的主要因素 5分 6 轴的当量弯矩公式 中系数 的含义是什么 如何取值 4分 例7 02 1 平键联接与楔键联接的工作原理有何不同 2 相同的条件为什么V带比平带传动能力大 3 为提高圆柱齿轮的抗弯曲疲劳的能力 可采取那些措施 4 非液体摩擦滑动轴承计算中 验算P值 PV值的目的是什么 5 写出一维流体动压基本方程 并分析形成流体动压所必须具备的三个条件 6 引起带的弹性滑动和打滑的原因是什么 各对传动有什么影响 7 写出齿轮传动的设计准则 例8 01 1 写出螺旋传动的自锁条件 并分析影响自锁性能的因素 6分2 写出齿轮传动中许用接触应力计算式 并分析其主要影响因素 6分 例9 00 1 有一支架用4个普通螺栓固连与底座上 如图所示 试述确定该螺栓组连接的预紧力F 时应考虑哪些问题 6分 答案 1 拉力的影响 螺栓要有足够的强度 2 横向力的影响 结合面不能滑移 3 倾翻力矩的影响 左右结合面不能出现压溃和离缝 提高齿轮的制造精度和安装精度 提高支撑系统的刚度 包括轴 轴承 基座 合理选择齿宽系数 恰当布置齿轮在轴上的位置 采用软齿面 对于硬齿面齿轮 可做成鼓形齿等 2 试述在齿轮传动中 减小齿向载荷分布系数K 的措施 6分 3 欲设计一对标准直齿圆柱齿轮传动 有两种方案 各参数如下表所示 试分析这两种方案对齿面接触疲劳强度 齿根弯曲疲劳强度 抗胶合能力和成本等方面的影响 8分 答案 1 从接触疲劳强度公式看 2个方案的参数不影响接触强度 2 方案2齿数多 重合度大 传动平稳性好 3 在中心距不变时 方案2的齿数增加 使模数下降 齿高减小 加工成本降低 4 方案2齿高降低 会使滑动速度降低 减小胶合失效的可能性 5 从弯曲疲劳强度看 方案2的模数变小 导致齿厚减薄 轮齿抗弯曲能力下降 例10 99 1 由一双速电动机驱动V带传动 若电机输出功率不变 则V带传动应按哪种转速设计 为什么 按低速设计 2 有一种由V带传动 链传动和齿轮传动组成的减速传动装置 试合理布置其传动顺序 并说明其原因 3 在软齿面闭式齿轮传动设计中 如何选择模数m mn 及小齿轮齿数z1 为什么 4 设计液体动压润滑滑动轴承时 为保证轴承正常工作 应满足哪些条件 5 一对直齿圆柱齿轮 已知模数m 3mm 齿数Z1 21 Z2 63 两齿轮材料和热处理方法相同 按无限寿命考虑 哪个齿轮的抗弯强度高 为什么 两个齿轮的抗接触强度如何 为什么 第3次课 问答题和填空题分析 1 一个普通的三级减速传动装置 其中有斜齿圆柱齿轮传动 直齿圆柱齿轮传动和普通V带传动 试按高速 低速排列其布置顺序 并简述理由 2 边界摩擦与干摩擦有何区别 经常涉及的问题 1 摩擦磨损润滑部分1 粘度的意义及其影响因素 各种粘度表达的名称 单位 运动和动力粘度换算等2 摩擦的种类 边界摩擦和干摩擦的区别 3 磨损的种类 机械磨损的过程有哪些 规律如何 2 螺纹连接1 螺栓组连接的受力分析内容 设计计算问题 方案选择 涉及简单的分析计算 如例2 12 螺旋传动效率3 螺栓连接的预紧防松4 改善螺栓连接的疲劳强度的措施等5 普通螺纹牙型种类 适用场合 6 紧螺栓连接强度计算的特点 公式中1 3的意义 7 螺栓的受力变形图各部分的意义 8 螺纹参数的定义 如公称直径 螺旋升角 自锁条件 效率公式及计算 9 紧螺纹连接的受力状态 危险截面的载荷 应力及强度条件 计算特点 10 螺纹牙型受力不均的原因 改善螺纹牙型受力的常用措施 11 螺纹连接种类 适用场合及其选用 12 螺旋传动的主要失效形式 13 螺栓连接的预紧作用是什么 防松的目的是什么 常用的防松方法和控制预紧力的办法有几种 3 轴毂连接部分1 普通平键的的工作原理 失效形式 强度计算准则 截面尺寸 长度尺寸如何确定 2 轴的结构设计主要要求 举例表达轴上零件的轴向 周向固定方法 3 轴的种类 截面应力的分类 循环特性如何确定 转轴的设计计算方法 为何分为3步进行 4 转轴的当量弯矩法应力公式中 的意义 5 平键与楔键的区别与联系6 同一轴段安装2个键位置关系 7 几种轴向定位方案承受受向力大小的比较 8 轴的验算中强度不足采取措施有哪些 刚度不足又如何 9 在轴的当量弯矩公式中 引入 是为了消除M与T产生的应力 10 支承固定轴线齿轮传动的转轴 轴横截面上某点的弯曲应力循环特性 而其扭转应力的循环特性 12 导向平键的使用场合 失效形式 4 滑动轴承部分1 非液体摩擦滑动轴承的设计问题 涉及失效形式 设计准则 计算内容 如为何验算p v pv值 计算公式 2 大直径推力轴承的设计特点 为何不宜采用实心式结构 3 滑动轴承的常用材料种类 要求 径向滑动轴承的结构 为何设计中常采用轴瓦结构 轴瓦中油沟的设计原则 4 滑动轴承的工作过程 偏心率随转速的变化规律 5 液体动压润滑形成的条件 雷诺方程及各参数的意义 必要条件 充分条件 主要参数 如长径比 相对间隙 偏心率 粘度 摩擦系数等的选择及其对最小油膜厚度的影响 6 影响最小油膜厚度的因素有哪些 如果油膜厚度不满足 采取的有效措施有哪些 5 滚动轴承部分1 滚动轴承的基本额定寿命 基本额定动载荷 当量动载荷的意义及其联系 2 为何要采用当量动载荷计算滚动轴承的寿命 及其简单计算问题 P L10h 3 滚动轴承组合的支撑方式有几种 怎样选择 4 滚动轴承的失效形式 计算准则 5 滚动轴承的选择原则 6 常见滚动轴承的的代号组成意义 7 常见滚动轴承的代号 公称接触角定义 承载特性 适合转速 载荷大小 轴向力承受情况等 8 单个滚动轴承的寿命和基本额定寿命 9 滚动轴承的寿命计算 10 调心轴承 承受轴向载荷的轴承 兼而有之的 双向轴向载荷的 纯推力的型号记牢 6 带传动部分1 带传动的工作原理 失效形式 设计准则 2 带传动的应力种类 最大应力发生部位 计算公式 绘图表达 3 带传动的特点 弹性滑动与打滑的主要区别 弹性滑动能否避免 影响后果 传动比 磨损 效率降低 4 带传动的中心矩对传动性能的影响 5 带传动的主要参数 如带的线速度 传动比 最小带轮直径 包角 摩擦系数等选择对传动性能的影响 6 带传动的种类 V带比平带的优点 双速带传动的设计方法 7 其他条件不变 带速增加两倍 传递功率将增加还是减小 8 提高带传动能力的有效措施是 包角 初拉力 摩擦系数 增大包角的措施 9 V带的型号 根数和小带轮直径的选择10 带传动的打滑通常发生在哪个轮上 避免打滑的最有效措施 7 齿轮传动部分1 齿轮传动的特点 与其他方案的组合设计原则 2 齿轮传动的失效形式及其特点 减小的措施 设计准则3 齿轮传动的常见材料 实现不同硬度的热处理方法 软硬齿面的差异值 4 齿轮传动的载荷系数组成 及其各参数的意义 影响因素 改进措施 变式较多 各系数可独立出题 要扩展复习 5 齿轮传动的强度计算内容 齿面接触和齿根弯曲疲劳强度的计算模型 6 齿轮传动的主要参数 如齿宽系数 螺旋角 模数 齿数 的选择原则 7 齿形系数YF的意义 影响因素 如何选择 为何与模数无关 同一齿数的直齿轮和斜齿轮齿形系数相等吗 8 一对齿轮的齿面接触应力和齿根弯曲弯曲应力有何联系 其许用应力又有何联系 9 涉及一些简单计算的问答题 10 m对平稳性的影响 一对齿轮的齿面接触 齿根弯曲应力关系 许用值的关系 11 动载荷系数的影响因素有哪些 12 斜齿轮的正确啮合条件是 13 影响接触疲劳强度的主要因素14 齿宽系数 d的选择及对K 的影响 15 硬齿面齿轮传动采用齿廓修形 轮齿修缘 和采用齿向修形 鼓形齿 的作用分别是什么 Kv K 填空题举例 1 普通平键连接工作时 平键的工作面是 平键的剖面尺寸按从标准中查取 普通平键连接主要失效形式是 2 带传动中 若为主动轮圆周速度 为从动轮圆周速度 为带速 则这些速度之间存在的关系是 3 V带传动中 V带截面楔角 则V带轮的轮槽角 0应 答案 小 相等 4 一对铸铁齿轮和一对钢制齿轮 若几何参数和载荷相同 则铸铁齿轮的齿面接触应力比钢制齿轮的齿面接触应力 而铸铁齿轮的齿根弯曲应力与钢制齿轮的齿根弯曲应力 5 有一根轴由一对球轴承支承 已知其当量动载荷为P N 轴的转速为n r min 基本额定寿命Lh 8000h 若其它条件不变 当量动载荷增加1倍 则其基本额定寿命 h 若其它条件不变 转速降低为原来的1 2 则其基本额定寿命 h 6 在非液体润滑滑动轴承中 限制p值的主要目的是 7 粘度的常用表示方法有 和 8 在常用的螺纹连接中 自锁性能最好的是 其牙型角 9 在齿轮传动设计中 一对齿轮的齿面接触应力是 它们的齿根弯曲应力是 填 相同的 不同的 或 不确定的 10 带传动的最大应力 max发生在 其值近似表达为 在设计中 应满足的疲劳强度条件是 11 用于连接的普通螺纹牙型是 传动效率最高的螺纹牙型是 12 从滚动轴承的代号30310 P4 可以判断其类型是轴承 其内径为mm 其精度等级为级 13 粘度反映了润滑油在外力作用下抵抗剪切变形的能力 也是液体大小的标志 它通常与和有关 14 在进行转轴的疲劳强度计算时 弯曲应力应按循环应力来考虑 而扭剪应力通常可按循环应力处理 15 减小应力幅是提高螺纹连接疲劳强度的有效措施 通常是增大的刚度 或减小的刚度 16 有一单个紧螺栓连接 已知预紧F 1200N 轴向工作拉力F 1000N 螺栓刚度 Cb 200N um 被连接件刚度Cm 800N um 则螺栓所受的总拉力F0 N 为使结合面不出现缝隙 该连接的轴向工作拉力的最大值Fmax N 17 螺旋角是影响螺纹性能的重要参数 而螺纹中影响螺旋角的参数有 和 线数n 螺距p和中径D218 代号为6206的滚动轴承 其类型是 内径d mm 19 高速重载的闭式齿轮传动 最可能出现的失效形式是 其失效部位发生在轮齿的 齿顶或齿根20 材料为20Cr的齿轮要获得硬齿面 适宜的热处理方法是 21 在齿轮传动中 获得软齿面的热处理方式有 22 齿轮传动的主要失效形式是 和 23 在特定条件下 单根V带的许用功率与 和有关 型号 小带轮基准直径dd1和小带轮转速n124 设计闭式硬齿面渐开线直齿圆柱齿轮传动 已知齿轮材料为40Cr其热处理方式应选用 表面淬火25 影响斜齿圆柱齿轮齿形系数YF的主要参数是和 齿形系数YF是反映对齿根弯曲应力影响的系数 齿数Z和螺旋角 轮齿齿廓形状26 工作温度在100 以下 使滚动轴承的基本额定寿命L达到106转时 轴承所能承受的最大载荷称为 27 开式齿轮润滑 一般采用人工定期加油或在齿面上涂抹 润滑脂 1 双头螺柱连接和螺钉连接均用于被连接件较厚而不宜钻通孔的场合 其中双头螺柱连接用于的场合 而螺钉连接则用于的场合 答案 经常拆卸 不经常拆卸2 在短圆柱滚子轴承 推力球轴承 圆锥滚子轴承 调心滚子轴承和深沟球轴承5类轴承中 能很好地承受径向载荷与轴向载荷的联合作用 而则具有良好的调心作用 答案 圆锥滚子轴承 调心滚子轴承3 多级齿轮传动减速器中传递的功率是一定的 但由于低速级轴的转速而使得该轴传递的扭矩 所以低速级轴的直径要比高速级轴的直径粗得多 答案 低 大 09年 4 圆柱蜗杆传动中 当蜗杆主动时 蜗杆的头数z越多 其传动啮合效率 蜗杆传动的自锁条件为 蜗杆的头数越小 越容易 答案 越高 自锁5 带传动采用张紧轮的目的是 答案调节带的初拉力6 圆柱形拉一压螺旋弹簧 若载荷 中径和弹簧材料均不变 把簧丝直径和工作圈数都增大到2倍 则其变形约为 答案 原来的1 8 10分 锥齿轮 蜗杆