机械设计期末考试.doc

1在疲劳曲线上，以循环基数N0为界分为两个区：当NN0时，为（ 无限寿命区 ）区；当NN0时，为（ 有限寿命区 ）区。2刚度是指机械零件在载荷作用下抵抗（ 弹性变形 ）的能力。零件材料的弹性模量越小，其刚度就越（ 小 ）。3润滑油的（ 油 ）性越好，则其产生边界膜的能力就越强；（ 粘度 ）越大，则其内摩擦阻力就越大。4为改善润滑油在某些方面的性能，在润滑油中加入的各种具有独特性能的化学合成物即为（ 添加剂 ）。 5正是由于（ 弹性滑动 ）现象，使带传动的传动比不准确。带传动的主要失效形式为（ 打滑 ）和（ 带的疲劳破坏 ）。6蜗杆传动的主要缺点是齿面间的（ 相对滑动速度 ）很大，因此导致传动的（ 效率 ）较低、温升较高。7链传动水平布置时，最好（ 紧边 ）边在上，（ 松边 ）在下。 8设计中，应根据被联接轴的转速、（ 转矩 ）和（ 直径 ）选择联轴器的型号。9径向滑动轴承的半径间隙与轴颈半径之比称为（ 相对间隙 ）；而（ 偏心距 ）与（ 半径间隙 ）之比称为偏心率。10对于普通平键，考虑到载荷分布的不均匀性，双键联接的强度按（ 1.5 ）个键计算。二、判断题（每小题1分，共10分）（正确的划“”，错误的划“”）1十字滑块联轴器中的所有元件都是刚性元件，因此属于刚性联轴器。 （ ）2两摩擦表面的粗糙度值越小，则越容易实现液体动力润滑。 （ ）3在计算转轴的强度时，安全系数法比当量弯矩法更精确。 （ ）4相啮合的蜗杆和蜗轮的螺旋角必须大小相等，旋向相反。 （ ）5闭式齿轮传动皆须首先按齿面接触强度进行设计计算，确定传动的几何尺寸，然后校核齿根弯曲疲劳强度。 （ ）6由于链传动不需要张紧力，故作用在轴上的载荷较小。 （ ）7正是由于过载时产生“弹性滑动”，故带传动对传动系统具有保护作用。 （ ）8楔键只能用于单向传动，双向传动时，必须采用两个楔键。 （ ）9性能等级为6.6级的螺栓，其屈服点600MPa。 （ ）10机械零件的计算分为设计计算和校核计算，两种计算的目的都是为了防止机械零件在正常使用期限内发生失效。 （ ）三、简答题（每小题5分，共20分）1 简述为什么开式齿轮传动一般不会出现点蚀现象？答：因为在开式齿轮传动中，磨粒磨损的速度比产生点蚀的速度还快，在点蚀形成之前，齿面的材料已经被磨掉，故而一般不会出现点蚀现象。2 对于滚动轴承的轴系固定方式，请解释什么叫“两端固定支承”？答：两端固定支承即为轴上的两个轴承中，一个轴承的固定限制轴向一个方向的串动，另一个轴承的固定限制轴向另一个方向的串动，两个轴承的固定共同限制轴的双向串动。3 简述形成稳定动压油膜的条件？答：1）两摩擦表面之间必须能够形成收敛的楔形间隙；2）两摩擦表面之间必须有充足的、具有一定粘度的润滑油；3）两摩擦表面之间必须有足够的相对运动速度。4 解释名词； 滚动轴承的寿命； 滚动轴承的基本额定动载荷。答：1）滚动轴承的寿命即滚动轴承中内、外圈滚道以及滚动体，任一元件出现疲劳点蚀之前，两套圈之间的相对运转总转数。也可用恒定转速下的运转小时数表示；2）基本额定动载荷即基本额定寿命为106转时，轴承所能承受的最大载荷。5了解机械零件的一般磨损过程：大致分为三个阶段1） 跑合阶段 新的摩擦副表面较粗糙，在10% 50%的额定载荷下进行试运转，使摩擦表面的凸峰被磨平，实际接触面积逐步增大，压强减小，磨损速度在跑合开始阶段很快。跑合阶段对新的机械是十分必要的。2） 稳定磨损阶段 经过跑合，摩擦表面逐步被磨平，微观几何形状发生改变，建立了弹性接触的条件，进入稳定磨损阶段，这时零件的磨损速度缓慢，它表征零件正常工作寿命的长短。3） 急剧磨损阶段 经过长时间的稳定磨损阶段，积累了较大的磨损量，零件开始失去原来的运动轨迹，磨损速度急剧增加，间隙加大，精度降低，效率减小，出现异常的噪声和振动，最后导致零件失效。 6、螺纹联接的防松 螺纹联接虽然能自锁，但在受到冲击、振动、温度变化等瞬时，螺纹联接的摩擦力会消失，产生松动，故要有可靠的防松措施。 常用的放松措施有： (表183） 1、弹簧垫圈 4、尼龙圈锁紧螺母 2、对顶螺母 5、槽形螺母和开口销 3、止动垫片 6、圆螺母带翅垫片 7、钢丝串联 8、冲点、粘接 7、弹性滑动与打滑 弹性滑动是由于带的弹性引起的，他造成带速轮速之间的速度差，形成相对滑动，降低传动效率，造成传动比不稳定，加速带的磨损，他是不可避免的，但它不影响带的正常工作。 打滑 是负载超过带的最大有效圆周力，带不动负载，便发生打滑。打滑是带传动的一种失效形式。尽量避免。8齿轮传动的失效形式齿轮的失效主要发生在轮齿上，其余部分，如轮毂、轮辐部分为金属实体，一般很少失效。齿体失效1. 疲劳断齿 2. 过载断齿 3. 偏载断齿齿轮失效形式 齿面失效 1. 点蚀2. 胶合3. 磨损4. 塑性变形 通常开式齿轮的主要失效形式是齿面磨粒磨损，导致齿体变薄，进而断齿。闭式齿轮软齿面传动主要失效形式是齿面疲劳点蚀，闭式齿轮硬齿面传动主要失效形式是齿根弯曲折四、9螺栓连接应用场合1、螺栓：由头部和螺杆（带有外螺纹的圆柱体）两部分构成的一类紧固件，需与螺母配合，用于紧固连接两个带有通孔的零件。这类连接形式称为螺栓连接。T型槽用螺栓适用于螺栓只能从被连接件一边进行连接的场合。将螺栓从T型槽中插入后再转动90，即可使螺栓不再脱出；也用于结构要求紧凑的场合。活结螺栓多用于需要经常拆卸链接的场合和工装上。地脚螺栓专供预埋于水泥基础中，做固定机器设备之用。方头螺栓的方头尺寸较大，便于扳手卡住，或依靠其它零件起止转作用；也可用于带T型槽的零件中，以便于调整螺栓位置六角头螺栓是应用最广泛的一类螺栓。A级和B级螺栓用于重要的、装配精度要求高，以及承受较大冲击、振动或交变载荷的场合。C级螺栓用于表面粗糙，装配精度要求不高的场合。螺栓上的螺纹，一般均为粗牙普通螺纹，细牙普通螺纹螺栓自锁性好，主要用于薄壁零件上或承受冲击、振动或交变载荷的场合。一般螺栓上都是制成部分螺纹，全螺纹螺栓主要用于公称长度较短的螺栓以及要求较长螺纹的场合10提高螺栓联接强度的措施1、改善螺纹牙间载荷分配不均现象1）、悬置螺母 2）、内斜螺母 3）、环槽螺母2、减小螺栓的应力幅由应力幅的公式：看出：减小应力幅，即减小 Kc = CL / (CL + CF) 1）、减小螺栓的刚度： 柔性螺栓（中空或光杆部分变细）螺母下垫弹性垫圈2）、增大被联接件的刚度： 结构上加加筋板、斜撑或加大被联接件厚度 两被联接件之间的密封选用硬材料垫圈11链传动 多边形效应链传动的传动比变化与链条绕在链轮上的多边形特征有关，将此现象称为链传动的多边形效应。12影响带传动能力的主要因素：1、初拉力：F0 2、小带轮包角：13、带与带轮间的摩擦系数：f，fv 4、带的型号 截面尺寸大的V带，能传递更大的力！ 5、带的根数 带的根数多，传动能力就越大！ 6、带速： 带速越大，带的质量越大，离心力越大，正 7、带的质量 压力减小，摩擦力 小，带传动能力减13、轴承寿命和载荷 1、实际寿命：L 一套滚动轴承，其中一个套圈或滚动体的材料出现第一个疲劳扩散迹象时，一个 套圈相对另一个套圈的转数。 2、基本额定寿命：L10h 对于一个滚动轴承或一组在同样 条件下运转的近似相同的轴承，在与常用的材料和加工质量以及常规的运转条件下，能达到可靠性为90%的寿命。3、基本额定动载荷：C 假想的恒定载荷，轴承在这个载 荷作用下，基本额定寿命为106。 4、当量动载荷：P 假想的恒定载荷，轴承在这个载荷作用下，与实际载荷作用时具有相同的寿命。14、形成动压润滑的必要条件（1） 两工作表面必须形成楔形间隙；（2） 间隙中必须充满具有一定粘度的润滑剂；（3 被润滑剂分隔的两表面必须有一定的相对滑动速度，并且保证润滑油从大截面流进小 截面流出。15、轴的结构设计 1、轴上圆角要小于轮毂上圆角或倒角 2、轴上长度要小于轮毂上相应长度23mm。 3、轴肩或轴环的高度一般不小于5，如果是用于滚动 轴承定位，则不能高于滚动轴承内环的三分之二。 4、各阶梯轴的轴端加倒角，便于安装。 5、键槽应在同一个方向。 6、减小应力集中，如加大圆角半径、用退刀槽 砂轮越程槽等。 7、合理安排轴的零件，减轻轴的负荷。16、润滑油、润滑脂以及添加剂 润滑油的主要质量指标是黏度，黏度越大，指油越稠，油膜的承载能力就越高。温度对粘度的影响很大，温度升高，粘度降低 润滑脂的主要质量指标是 锥入度：它是表征润滑脂稀稠程度的指标，针入度越大，润滑脂就越稀。 开式齿轮的主要失效形式是齿面磨粒磨损，导致齿体变薄，进而断齿。闭式齿轮软齿面传动主要失效形式是齿面疲劳点蚀，闭式齿轮硬齿面传动主要失效形式是齿根弯曲折断。17要提高涡轮蜗杆散热能力，减小热平衡时的温度，可设法 1、提高蜗杆的传动效率 h2、增大散热面积A 3、提高散热系数 Ks18了解摩擦、磨损的基本概念，掌握润滑状态的概念 边界润滑 边界润滑是指两摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，其摩擦性质与流体的粘度无关，只与边界膜和表面的吸附性质有关。 液体润滑 当摩擦表面间的润滑膜厚度大到足以将两个表面完全隔开，即形成了完全的液体润滑 。 混合润滑 当摩擦表面间处于边界摩擦和流体摩擦的混 合状态时称为混合润滑19液体动压润滑基本方程 获得液体摩擦有两种方法：1、在滑动表面间用足以平衡外载的压力输入润滑油，人为的把两个表面分离，用这样的方法来实现液体摩擦的轴承称为液体静压滑动轴承。2、利用两摩擦表面间的收敛间隙，靠相对的运动速度把润滑油带入其间，建立起压力油膜而平衡外载荷，把两摩擦表面分开，用这样的方法来实现液体摩擦的轴承称为液体动压滑动轴承。四、某轴用一对同型号角接触球轴承支承，受力情况如图所示。已知：内部轴向力0.68，e0.68。当e时，X1，Y0；当e时，X0.41，Y0.87。问哪个轴承的寿命低？解：（1）（N） （N） （2）（N）（N） 故 （N） （N）（N） 故 （N） ，则X1，Y=0。则 4000（N）e，则 X0.41，Y0.87。则 （N） 由于 ，故轴承1的寿命短。T五、解：如图所示的螺栓组联接，已知外载荷F5KN，各有关几何尺寸如图所示。试计算受力最大螺栓所受的横向工作载荷Fsmax。T（1）将F向螺栓组形心平移，同时得转矩T。T=500F51055002.5106（N） 在F作用下，各螺栓所受横向力为 Fs1（N） 在T作用下，各螺栓所受横向力也相等，为 （N） 显然，1、2两螺栓所受的横向力最大，为 （N） 4分 六、设计一个标准直齿圆柱齿轮传动，传动比i3.2，允许传动比有不超过5的误差。通过强度计算已确定中心距a320mm，模数m3mm，取齿宽系数1。试确定下列几何尺寸：m、z1、z2、d1、d2、b1、b2。（模数系列：3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、7、8、）解：（1）由 得 取 m =5（mm）（应为标准值） 则 128 联立 （1）、（2）解得 ， 取， （mm） （mm） （mm） 取 （mm）， （mm） 注：本题主要考察：m是否为标准值？是否满足？各参数和尺寸取值圆整是否合理？四、例题：轴系由一对70206轴承支承，轴承正装。已知：n=980 r/min, Fra=1200N, Frb=1800N，FA=180N，a=270mm， b=230mm， c=230mm，求危险轴承的寿命？（ C = 33400 N , e = 0.7 , S =0.7 Fr , Fa /Fr e 时， X = 1 , Y = 0 ， Fa /Fr e时， X = 0.4 , Y = 0.85 , = 3 )解：首先求各自的径向力：1、对B点取矩（假设Fr1向上） ：Fr1（a + b） + Frb * c = Fra * b 同理，对A点取矩（假设Fr2向上） ：Fr2（a +b） = Fra * a + Frb 3(a+b+ c)2、计算派生的轴向力： S1=0.7Fr1=0.73276 S2= 0.7Fr2=0.733276 =193.2 (N) （向右） =2293.2 (N) （向左） 所有轴向力比较：FA +S2 = 180+2293.2 =2473.2 (N) S1 =193.2 (N) 轴向左移，轴承正装，故 1 轴承受压！3、计算轴承的轴向力： 受压轴承1： Fa1=S2 + FA = 247