机械设计-思考题-练习题-20131010.doc

第1部分 机械设计概论1.设计机械时，应考虑哪些基本要求？ 2.何谓零件的失效？机械零件的主要失效形式有哪些？零件失效的原因有哪些？3.零件强度和刚度的条件是什么？ 4.熟悉：名义载荷、名义应力、计算载荷、计算应力、载荷系数等名词术语5.机械零件的设计步骤6.磨损的主要类型有哪些？7.制作机械零件的常用金属材料有哪些？钢和铸铁的区分标志是什么？常用钢材有哪些种类？8.零件毛坯获取方法有哪些？ 9.设计机械零件时，优先选取哪种材料？ 10.常用的有色金属是哪些？常用的非金属材料有哪些？ 11.何谓零件的互换性？ 12.你理解如下名词的物理含义吗？基本尺寸、实际尺寸、最大极限尺寸、最小极限尺寸、尺寸误差、上偏差、下偏差、尺寸公差、零线、公差带、孔与轴的基本偏差、公差等级与标记方法、配合、间隙或过盈。13.配合的类型有哪三种？其孔与轴的公差带相对位置如何？ 14.配合的基准制有哪两种？对应公差带位置如何？15.试解释配合代号: H6/h5 (基准制、孔、轴代号、精度等级)。16.表面粗糙度反映零件的什么误差？不同加工方法获得的零件表面粗糙度变化趋势如何？ 17.零件工艺性良好的标志是什么？零件的工艺性优势哪些基本要求？18.何谓标准化？制定标准化有何意义？标准化的特征？工程中使用的标准有哪些层次？性质如何？何谓优先数系？第2部分 联 接1.螺纹是怎样形成的？常用螺纹的牙型有那几种？如何判断螺旋的旋向？何谓单线螺纹和多线螺纹？螺距与导程有何关系？何谓联接螺纹和传动螺纹？2.螺纹的主要参数有哪些？各用什么符号表示？（大径d、小径d1、中径d2、螺距P、导程S、螺旋升角 、牙型角 、牙侧角) 3.何谓螺纹的拧紧与拧松？螺纹拧紧时驱动力矩T与轴向载荷F之间有何关系？测力矩扳手与定力矩扳手有何区别？4.何谓螺纹的自锁？自锁的条件是什么？与矩形螺纹相比，非矩形螺纹的摩擦力是增大还是减小？为什么？5.传动螺旋与联接螺纹的螺旋升角的取值范围如何？三角形普通螺纹与管螺纹的牙型角各为多少度？ 6.何谓粗牙螺纹和细牙螺纹？梯形螺纹和锯齿型螺纹的牙侧角各是多少？用于何种场合？ 7.普通螺栓与铰制孔螺栓有何异同？各用于什么场合？ 8.螺栓联接与螺钉联接的区别是什么？双头螺柱用于什么场合？紧定螺钉的作用是什么？用于什么场合？ 9.常用的螺母结构形式有哪些？垫圈的作用是什么？有哪些常用的结构形式？10.螺纹防松目的？有哪些方法？ 11.螺栓联接的主要失效形式有哪几种？12.松螺栓的强度条件是什么？紧螺栓的强度条件是什么？何谓预紧力与残余预紧力？ 13.受横向载荷螺栓的预紧力与载荷之间有何关系？横向载荷较大时，可采取哪些措施来承受横向载荷？ 14.为什么说受轴向载荷的螺栓，其总拉力不等于预紧力与工作载荷之和（即：Fa F0+FE）？其正确计算公式如何？ 15.你能利用螺栓与被联接件的受力变形图来分析螺栓与被联接件刚度对螺栓总拉力的影响吗？ 34.相对刚度系数是如何定义的？它对螺栓总拉力有何影响？ 16.螺栓受变载荷作用时，最容易在何部位产生疲劳断裂？采取什么措施可提高螺栓联接的疲劳强度？ 为什么降低kb 或增大 kc 可以减小螺栓总拉力的变化范围？ 17.为什么采用悬置螺母可以改善螺纹牙间的载荷分布？ 减小应力集中的措施有哪些？避免或减小附加应力的措施有哪些？ 18.键的作用是什么？键的类型有哪几种？标记：键C16100 GB1096-79 的含义是什么？ 19.导向平键、半圆键、楔键和切向键联接有何特点？常用于何处？ 20. 当同一轴段采用两个键时，这两个键应于何布置？ 21. 花键联接有何特点，有几种类型？第3部分 带传动 链传动 设计1.带传动是如何工作的？有哪几种类型？ 2.带传动为什么要定期张紧？有哪些张紧方法？ 3.带传动有哪些有缺点？ 4.带传动的紧边与松边有何关系？ 5.平皮带与V形带在条件相同时？哪个传递动力大？为什么？ 6.最大应力包括哪几部分？出现在何处？ 7.何谓带传动的弹性滑动？ 8.带绕过主动轮时，带速是落后还是超前轮速？ 9.带绕过从动轮时，带速是落后还是超前轮速？ 10.V带由哪几部分组成？何谓节线、节面？ 11.何谓带轮的基准直径和基准长度？ 12.计算V带的许用功率时，为什么要对基本额定功率进行修正？ 13.为什么要限制带轮的最小直径？ 14.对小带轮的包角有何限制？可采取哪些措施可增大包角？ 15.带传动的设计步骤如何？17.链传动有哪些特点？传动范围如何？ 18.链传动有哪些优缺点？ 19.链传动的主要参数是什么？ 20.为什么链条的节数最好取偶数？而链轮齿数最好取奇数？ 21.链轮的分度圆直径如何计算？ 22.当主动链轮匀速转动时，从动链轮也是匀速转动吗？ 23.链传动的速度不均匀系数与链轮齿数有何关系？ 24.当链轮的齿数过大时，容易出现什么现象？ 25.链节距对传动过程有何影响？ 26.为什么链传动的中心距一般设计成可调节的？ 27.何谓链传动的功率曲线图？ 28.链传动有哪些润滑方式？ 29.链传动的布置原则如何？ 第4部分 齿轮传动 蜗杆传动设计 1.齿轮的传动类型有哪两类？各用于什么场合？ 2.齿轮的失效形式有哪些？ 3.齿面疲劳点蚀的机理如何？常出现在哪种传动类型？ 4.齿面胶合的失效机理如何？避免齿面胶合的措施有哪些？ 5.减小齿面磨损的措施有哪些？ 6.齿轮常用材料及热处理方法有哪些？ 7.齿轮误差对传动过程有何影响？ 8.直齿轮切向力、径向力、法向力如何计算？ 9.齿形系数是否与模数有关？为什么？ 10.软齿面闭式齿轮传动的设计模式如何？ 11.硬齿面闭式齿轮传动的设计模式如何？ 12.开式齿轮传动的设计模式如何？ 13.斜齿轮切向力、径向力、轴向力如何计算？ 14.斜齿轮的螺旋角通常取多少？人字齿轮的螺旋角一般取多少？ 15.锥齿轮切向力、径向力、轴向力如何计算？ 16.开式齿轮传动采用什么方式润滑？17.闭式齿轮传动的润滑方式取决于什么参数？ 18.为什么高速齿轮传动不宜采用油池润滑? 19.影响齿轮传动效率的因素有哪些？ 1.蜗杆是如何形成的？蜗杆传动用于哪种传动场合？ 2.蜗杆传动的优缺点有哪些？ 3.阿基米德蜗杆是如何得到的？ 4.蜗杆传动的正确啮合条件如何？ 5.蜗杆的导程角与蜗轮的螺旋角有何关系？ 6.何谓蜗杆的直径系数？定义该系数的目的是什么？ 7.蜗杆的分度圆直径、导程角如何计算？ 8.蜗轮旋转方向如何确定？ 9.为什么蜗轮常采用青铜制造？ 10.蜗杆的圆周力、径向力、轴向力大小如何计算？ 11.轴向力的方向如何确定？ 12.蜗杆传动的效率如何计算？ 13.当蜗杆传动的热平衡计算超过允许值时，可采取哪些降温措施？第5部分 滑动轴承 滚动轴承1.轴承的作用如何？ 2.按轴承表面润滑情况，摩擦有哪几种状态？ 3.何谓向心滑动轴承？何谓推力滑动轴承？ 4.对轴承材料有哪些基本要求？常用的轴承材料有哪些？ 5.润滑剂的作用是什么？工程上常用的润滑剂有哪几类？ 6.润滑油的具有哪些特性？其选用原则是什么？ 7.润滑脂是如何得到的？它有何优缺点？ 8.常用的固体润滑剂有哪几种？适用于什么场合？9.动压油膜产生的必要条件是什么？1.滚动轴承由哪些零件组成？各零件的起何作用？ 2.滚动轴承有哪些优缺点？ 3.何谓滑动轴承的接触角？它与轴向承载能力有何关系？ 4.滚动轴承是如何分类的？ 5.滚动轴承基本类型有哪些？它们都能承受哪些载荷？ 6.什么是滚动轴承的极限转速？ 7.何谓滚动轴承的角偏差？角偏差过大时，宜采用什么轴承？ 8.滚动轴承基本代号代表什么含义？代号:61210的含义是什么？ 9.滚动轴承的失效形式有哪些？ 10.何谓滚动轴承的寿命？ 11.何谓滚动轴承的可靠度？ 12.何谓滚动轴承的基本额定寿命？ 13.何谓滚动轴承的基本额定动载荷？ 14.何谓滚动轴承的当量动载荷？ 15.如何正确判别角接触向心轴承所受轴向载荷？ 16.滚动轴承密封的目的是什么？17.滚动轴承的密封形式有哪些？ 18.你会根据载荷情况选择滚动轴承的类型吗？ 19.滚动轴承常用的固定形式有那两种？ 20.两端固定支承预留补偿间隙的目的是什么？ 21.一端固定、一端游动适用于什么场合？ 22.轴承间隙调整方法有哪些？ 23.滚动轴承为什么要预紧？预紧方法有哪些？ 24.轴承组合位置的调整可用什么方法来实现？ 25.滚动轴承内外圈的配合的一般原则是什么？ 第6部分 轴、联轴器、离合器、制动器1.轴的作用如何？ 2.轴的类型有哪些？转轴、传动轴、心轴的承受载荷有何区别？ 3.常用轴的形状有哪些？ 4.轴的常用材料有哪些？ 5.轴的设计应考虑哪些要求？ 6.为什么直轴要设计成阶梯状？ 7.轴端倒角、砂轮越程槽、螺纹退刀槽有何作用？ 8.用什么方法可实现轴上零件的准确定位？ 9.用什么方法可实现轴上零件的轴向与周向固定？ 10.轴端零件可用什么方法固定？ 11.轴肩尺寸与轴上零件的倒角与圆角参数有何关系？ 12.轴向力较小时，常用哪些方式固定轴上零件？ 13.零件的周向固定可采用哪些方式来实现？ 14.当同一根轴上有两个键槽时，往往设计成共线形式，为什么？ 15.有哪些措施可减小轴的应力集中？ 16.按弯扭合成计算轴的强度时，为什么要引入折合系数？ 17.何谓当量弯矩？1.联轴器、离合器、制动器的作用是什么？有哪些类型？ 2.选择联轴器、离合器的依据是什么？ 3.两轴线可能存在哪几种相对位移量？ 4.为什么在工程上常采用双万向联轴器而不用单万向联轴器？ 5.双万向联轴器实现等速输出的条件是什么？ 6.牙嵌式离合器的牙型有哪几种？7.摩擦式离合器的工作原理如何？有何优缺点？ 8.为什么圆锥式摩擦离合器只需要很小的操纵力即能使离合器传递较大的转矩？ 9.根据定向离合器的工作原理，你能判断星轮的转动方向吗？ 10.制动器有何作用？其工作原理是什么？ 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 。相等的；与到几何中心距离成正比；与到几何中心距离成反比；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 。不致损伤螺栓头和螺母；增大接触面积，不易松脱；防止产生附加偏心载荷；便于装配。3、在受轴向载荷的紧螺栓强度计算公式，Q为 。工作载荷；预紧力；预紧力+工作载荷；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 。美观；受力最小；联接方便；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 。螺纹上的应力集中；螺栓杆横截面上的扭转应力；载荷沿螺纹圈分布的不均匀性；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：举二种常用螺纹联接的类型，并分别说明应用场合？9、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）。10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？11、平键联接的可能失效形式为 。疲劳点蚀；弯曲疲劳破坏；胶合；压溃、摩损、剪切破坏等12、花键联接与平键联接相比，有哪些特点？1、设计中限制小带轮的直径D1D1min是为了 。限制带的弯曲应力；限制相对滑移量；保证带与轮面间的摩擦力；带轮在轴上安装需要。2、带传动的设计准则是 。保证带具有一定寿命；保证带不被拉断；保证不发生滑动情况下，带又不被拉断；保证传动不打滑条件下，带具有一定的疲劳强度。3、在相同的条件下，为什么三角胶带比平型带的传动能力大？带传动为什么要限制其最小中心距？4、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？5、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？6、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？7V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。8V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=2%，求从动轮转速n2；求有效圆周力Fe。1、链传动设计中限制小链轮齿数不小于9齿是为了 。防止脱链现象；防止小链轮转速过高；提高传动平稳性；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 。减小而提高；减小而降低；增大而提高；增大而不变。3、链传动中合理的链条长 。应等于奇数倍链节距；应等于偶数倍链节距；可以为任意值；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？链传动有哪几种主要的失效形式？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。1、锥齿轮弯曲强度计算中的齿形系数YFa应按 确定：maxH1,H2；minH1,H2；H1；H22、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 。高速级；低速级；高速级或低速级；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 。提高；降低；不变；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 。H1=H2；H1H2；H1z1,b1b2,其接触应力的大小为：-。(1)H1=H2 (2)H1H2 (3)H1H2 (4)H1H2042 在齿轮抗弯强度的设计公式m中，应代入_.(1) (2) (3) 与中大者 (4) 与中小者。043 提高齿轮的抗点蚀能力，可以采取_的方法.(1)采取闭式传动 (2)加大传动的中心距 (3)减小齿轮的齿数，增大齿轮的模数 (4)降低齿面的硬度044 为了提高齿轮的接触强度应_.(1)增大模数，但中心距不变 (2)增大中心距 (3)中心距不变，增大齿数045 齿轮传动引起附加动载荷和冲击振动的根本原因是_.(1)齿面误差 (2)齿距误差 (3)基节误差 (4)中心距误差 (4)以上都不是046 为提高齿轮传动的抗点蚀能力，有人提出下列几种方法：采用闭式传动；加大中心局；提高齿面硬度；减少齿数加大模数，你认为其中_是正确的.(1)两种 (2)一种 (3)三种 (4)四种047 不能减少齿轮传动的动载荷. 1)作成鼓形齿 2)降低齿面硬度(350HBS) 3)齿顶修缘4)在同样中心距下减小模数002 对于传递动力的蜗杆传动，为了提高传动效率，在一定限度内可采用_ (1)较大的蜗杆直径系数 (2)较大的蜗杆分度圆导程角 (3)较小的模数 (4)较少的蜗杆头数003 圆柱蜗杆的轴向模数mx、法向模数mn与标准模数m的关系是_(为蜗杆分度圆导程角).(1) mmxmnoos (2) mmnmx/oos (3) mmxmn/oos (4) mmnmx/oos004 在蜗杆传动中，通常_为主动件. (1)蜗杆 (2)蜗轮 (3)蜗杆或蜗轮都可以005 阿基米德蜗杆的_模数，应符合标准数值. (1)法向 (2)端面 (3)轴向006 在蜗杆传动中，当需要自锁时，应使蜗杆导程角_当量摩擦角. (1)小于 (2)大于 (3)等于007 起吊重物用的手动蜗杆传动装置应采用_蜗杆1)单头，小导程角2)单头，大导程角3)多头，小导程角4)多头，大导程角008 在蜗杆传动中，如果模数和蜗杆头数一定，增加蜗杆分度圆直径，将使_.1)传动效率提高，蜗杆刚度降低 2)传动效率降低，蜗杆刚度提高3)传动效率和蜗杆刚度都提高4)传动效率和蜗杆刚度都降低009 为了减少蜗轮刀具数目，有利于刀具标准化，规定_为标准值. (1)蜗轮齿数 (2)蜗轮分度圆直径 (3)蜗杆头数 (4)蜗杆分度圆直径010 为了凑中心距或改变传动比，可采用变位蜗杆传动，这时_. (1)仅对蜗杆进行变位 (2)仅对蜗轮进行变位 (3)同时对蜗杆、蜗轮进行变位011 变位蜗杆传动中，蜗轮分度圆与节圆_. (1)分离 (2)重合 (3)可能分离，也可能重合012 变位蜗杆传动中，蜗杆分度圆和节圆_. (1)分离 (2)重合 (3)可能分离，也可能重合013 蜗杆传动的失效形式与齿轮传动相类似，其中_最易发生.1)点蚀与磨损2)胶合与磨损3)轮齿折断与塑性变形014 蜗杆传动中，轮齿承载能力的计算主要是针对_来进行的. (1)蜗杆齿面接触强度和蜗轮齿根抗弯强度 (2)蜗轮齿面接触强度和蜗杆齿根抗弯强度 (3)蜗杆齿面接触强度和齿根抗弯强度 (4)蜗轮齿面接触强度和齿根抗李强度015 蜗杆分度圆直径为：_.(1) d1=mz (2) d1=mnq (3) d1=mq (4) d1=z1q016 为了提高蜗杆传动的啮合效率1，在良好的润滑条件下，可用_.(1)单头蜗杆 (2)多头蜗杆 (3)较高的转速n1 (4)大直径系数q的蜗杆017 蜗杆传动热平衡计算的目的是为了控制温升，防止_.(1)蜗杆力学性能下降 (2)润滑油变性或齿面胶合 (3)传动效率下降 (4)蜗杆材料退火018 一般中速中载条件下，蜗轮齿圈常用_材料制造.(1)碳钢 (2)合金钢 (3)青铜 (4)铸铁三、问答题001 根据齿轮啮合原理，渐开线齿轮传动可以实现瞬时传动比不变，为什么齿轮啮合过程中还会产生内部附加动载荷?动载荷系数Kv反映了哪些产生动载荷的影响因素?如何减小作用在轮齿上的内部附加动载荷?002 对相对两支承非对称布置的齿轮传动，从减小齿向载荷分布不均的角度考虑,齿轮应远离还是靠近转矩输入端来布置?003 设计齿轮传动时，若大、小齿轮的疲劳极限值相同，这时它们的许用应力是否相同?为什么?004一对圆柱齿轮传动，大、小齿轮齿面接触应力是否相等?大、小齿轮的接触强度是否相等?在什么条件下两齿轮的接触强度相等?005 一圆柱齿轮传动，一般大、小齿轮齿根抗弯应力是否相等?大、小齿轮弯曲强度相等的条件是什么?006 对于闭式软齿面、闭式硬齿面和开式齿轮传动，齿数选得太多或太少，将分别出现什么问题?设计时应分别按什么原则选取?007 在圆柱齿轮传动设计中，为什么通常取小齿轮的齿宽大于大齿轮齿宽?008 斜齿与直齿圆柱齿轮传动相比有何特点?螺旋角太大或太小会怎样，为什么一般在8-25范围内取值?应按什么原则选取?009 当用下面给定的传动机构组成多级传动时,怎样的布置顺序较合理?为什么?(1) 链传动,带传动,圆柱齿轮传动.(2) 直齿圆柱齿轮传动,斜齿圆柱齿轮传动,直齿圆锥齿轮传动.四、计算题010 图示为圆锥一斜齿圆柱齿轮二级减速器。已知：轴I的输入功率为P1，转速为n1，转动方向如图所示，各齿轮齿数分别为z1、z2、z3、z4；齿轮1和3的模数分别为m1和m3；锥齿轮齿宽为b。试解答：(1) 标出轴,的转动方向，并用已知条件写出各轴所受转矩的表达式。(2) 为使轴上齿轮2和齿轮3的轴向力完全抵消，试确定齿轮3和齿轮4的轮齿旋向，并用已知条件写出齿轮1的分锥角1和齿轮3的螺旋角3之间的关系式。(3) 标出各齿轮在啮合点处所受切向力Ft、径向力Fr和轴向力Fx的方向五、结构题001 试说明图中各齿轮所指结构处的作用： (1) 图a中在齿轮上钻孔。 (2) 图b中在齿轮腹板两侧加约束阻尼层。 (3) 图c中在轮缘侧面上卡入阻尼环。002 图示两种螺栓联接式蜗轮结构，哪种合理，为什么?在合理的结构中，蜗轮适合承受哪个方向的轴向力?其中的螺栓联接通常采用何种类型?螺桂的直径和数目如何确定?003 为了增加蜗杆减速器输出轴的转速，其它参数不变，决定把原来的单头蜗杆改为双头蜗杆，原来的蜗轮是否可以继续使用？为什么？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；转轴；传动轴；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；降低了；增加了；不定4、轴的强度计算公式中的含意是什么？其大小如何确定？5、公式dA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？6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。7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。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 。增大；减小；不变；不一定2、什么是滚动轴承的接触角？为什么向心推力轴承必须成对安装使用？3、滚动轴承最常见的失效形式是什么？安装滚动轴承时为什么要施加预紧力？增加滚动轴承刚度的办法有哪些？什么是轴承的寿命？什么是轴承的额定寿命？什么是滚动轴承的当量动载荷P？P应如何计算？滚动轴承的支承形式有哪些？各有何特点？4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