机械设计第八版简答题答案.pdf

3 9弯曲疲劳极限的综合影响系数K 的含义是什么 它与哪些因素有关 它对零件的 疲劳强度和静强度各有什么影响 答 在对称循环时 K 是试件的与零件的疲劳极限的比值 在不对称循 环时 K 是试件的与零件的极限应力幅的比值 K 与零件的有效应力集中 系数 k 尺寸系数 表面质量系数 和强化系数 q有关 K 对零件的 疲劳强度有影响 对零件的静强度没有影响 3 10 零件的等寿命疲劳曲线与材料试件的等疲劳曲线有何区别 在相同 的应力变化规律下 零件和材料试件的失效形式是否总是相同的 为什 么 答 区别在于零件的等寿命疲劳曲线相对于试件的等寿命疲劳曲线下移 了一段距离 不是平行下移 在相同的应力变化规律下 两者的失效 形式通常是相同的 如图中m1 和m2 但两者的失效形式也有可能不 同 如图中n1 和n2 这是由于K 的影响 使得在极限应力线图中零件 发生疲劳破坏的范围增大 3 11试说明承受循环变应力的机械零件 各在什么情况下按静强度条件 和疲劳强度条件计算 承受循环变应力的机械零件 当应力循环次数小于1000时 应按静强度条 件计算 当应力循环次数大于1000时 在一定的应力变化规律下 如果极 限应力点落在极限应力线图中的屈服曲线GC上时 也应按静强度条件 计算 如果极限应力点落在极限应力线图中的疲劳曲线AG上时 则应 按疲劳强度条件计算 3 12 在单向稳定应变应力下工作的零件 如何确定其极限应力 答 在单向稳定变应力下工作的零件 应当在零件的极限应力线图中 根据零件的应力变化规律 由计算的方法或由作图的方法确定其极限应 3 15 影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些 提高机械零件疲劳强度 的措施有哪些 影响机械零件疲劳强度的主要因素有零件的应力集中大小 零件的尺 寸 零件的表面质量以及零件的强化方式 提高的措施是 1 降低零 件应力集中的影响 2 提高零件的表面质量 3 对零件进行热处理和 强化处理 4 选用疲劳强度高的材料 5 尽可能地减少或消除零件表 面的初始裂纹等 5 7 常用的螺纹有哪几种类型 各用于什么场合 对连接螺纹和传动螺 纹的要求有何不同 答 常用螺纹有普通螺纹 管螺纹 梯形螺纹 矩形螺纹和锯齿形螺纹 等 前两种螺纹主要用于连接 后三种螺纹主要用于传动 对连接螺纹 的要求是自锁性好 有足够的连接强度 对传动螺纹的要求是传动精度 高 效率高 以及具有足够的强度和耐磨性 5 9 连接螺纹都具有良好的自锁性 为什么有事还需要放松装置 试举 出两个机械放松和摩擦放松的例子 答 因为螺纹连接在工作中会受到冲击 振动或变载荷作用 以及在高 温或温度变化范围较大的环境中工作 使得连接中的摩擦力和预紧力减 小 有可能松脱现象 为保证连接的可靠性 在设计时必须采取有效的 放松措施 机械防松 止动垫圈 串联钢丝 开口销与六角开槽螺母 摩擦放松 对顶螺母 弹簧垫圈 自锁螺母 永久止动 铆合 冲点 涂胶粘剂 5 10普通螺栓连接和绞制孔用螺栓连接的主要失效形式和设计准则是什 么 答 普通螺栓连接的主要失效形式是螺栓杆螺纹部分断裂 设计准则是 保证螺栓的静力拉伸强度或疲劳拉伸强度 铰制孔用螺栓连接的主要失 效形式是螺栓杆和孔壁被压溃或螺栓杆被剪断 设计准则是保证连接的 挤压强度和螺栓的剪切强度 5 11计算普通螺栓连接时 为什么只考虑危险截面的拉伸强度 而不考 虑螺栓头 螺母 和螺纹牙的强度 答 螺栓头 螺母和螺纹牙的结构尺寸是根据与螺杆的等强度条件及使 用经验规定的 实践中很少发生失效 因此 通常不需要进行强度计 算 5 12 普通螺栓连接收到的轴向工作载荷或横向工作载荷为脉动循环 时 螺栓上的总载荷是什么循环 答 普通紧螺栓连接所受轴向工作载荷为脉动循环时 螺栓上的总载荷 为不变号的不对称循环变载荷 0 r10 小于 C P 时 概率 10 总有点蚀出现的可能性 仅概率 大小不同 13 13 滚动轴承常见的失效形式有哪些 公式L C P 是针对那种失效 形式建立起来的 计算出的L是什么含义 答 中速和高速工作条件下的滚动轴承的常见失效形式为点蚀 低速 或摆动工作条件下的滚动轴承的常见失效形式为塑性变形 公式L C P 是针对点蚀失效建立的 计算出的L是循环次数 单位为1000000 转 13 16 滚动轴承支撑的轴系 其轴向固定的典型结构形式有三类 1 两 支点各单向固定2 一支点单向固定 另一支点游动3 两支点游动 试 问这三种类型各适用于什么场合 答 两支点各单向固定的支承方式用于工作温度变化较小且支承跨度不 大的短轴 一支点双向固定 另一支点游动的支承方式用于支承跨度较 大或工作温度变化较大的轴 两支点游动的支承方式用于人字齿轮传动 的游动齿轮轴 13 19 在锥齿轮传动中 小齿轮的轴常支撑在套杯里 采用这种结构形 式有何优点 答 小锥齿轮轴通常采用悬臂支承方式 将轴和轴承支承在套杯里 这 种结构可以通过两组调整垫片方便地调整小锥齿轮的轴向位置以及轴承 游隙的大小 13 20 滚动轴承常见的润滑方式有那几种 具体选用时如何考虑 答 滚动轴承的常用润滑方式有油润滑和脂润滑两采用哪种润滑方式 一般由轴承的dn值 d为滚动轴承的内径 n为轴承转速 确定 dn值小 时采用脂润滑 dn值大时采用油润滑 13 21 接触式密封有哪几种常见的结构形式 分别适用于什么速度范 围 答 接触式密封可分为毡圈油封 唇型密封圈和密封环 毡圈油封用 于v 4 5m s或v 7 8m s 轴表面抛光 唇型密封圈用于v 10m s 或v 15m s 轴颈磨光 密封环用于v 100m s的场合 15 7轴的疲劳计算方法有哪几种 各适用什么场合 答 扭转强度条件用于仅 主要 承受扭矩的传动轴的计算 也用于 转轴结构设计时的初步估算轴径 弯扭合成强度条件用于转轴的强度校 核计算 疲劳强度条件用于校核计算变应力情况下轴的安全程度 静强 度条件用于校核计算轴对塑性变形的抵抗能力 15 8 按弯扭合成强度校核轴时 危险截面如何确定 确定时考虑的因 素有何区别 答 按弯扭合成强度校核轴时 危险截面应选在弯曲应力和扭转切应 力大的截面 考虑的因素主要是轴上的弯矩 扭矩和轴径 按疲劳强度 校核轴时 危险截面应选在弯曲应力和扭转切应力较大且应力集中系数 大的截面 考虑的因素除了轴上的弯矩 扭矩和轴径外 还应考虑综合 影响系数的影响 15 10校核发现轴的疲劳强度不符合要求 在不增大轴径的情况下如何 提高疲劳强度 答 可采取的措施有 增大过渡圆角半径 对轴的表面进行热处理和 表面硬化加工处理 提高表面加工质量 用开卸载槽等方法降低过盈配 合处的应力集中程度 改进轴的结构形状等 自测题 1 21 同一种材料制成的机械零件和标准试件疲劳极限通常是不 相同的 试说明导致不相同的主要原因 答 零件的应力集中 表面质量 尺寸效应以及强化方式与试件是不同 的 因此 两者的疲劳极限也不同 可由 K k 1 q 说明 各 参数对疲劳极限的影响参见教材 1 22 简述在受轴向载荷条件下 提高紧螺栓连接的疲劳强度的措施 答 在受轴向变载荷条件下 降低螺栓上应力幅的大小 能够提高紧螺 栓连接的疲劳强度 可以采用降低螺栓的刚度 提高被连接件的刚度等 措施降低螺栓上应力幅的大小 此外 还可采用减少螺栓上的应力集 中 改进螺栓的制造工艺 采用均载螺母等方法来提高螺栓连接的疲劳 强度 1 23 设计液体动力润滑轴承时 为保证轴承正常工作应满足哪些条件 答 应满足的条件是 1 相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间 隙 2 被油膜分开的两表面必须有足够的相对滑动速度 3 润滑油必 须有一定的粘度 供油要充分 1 24 试用受力变形线图说明受轴向工作载荷的紧螺栓连接中螺栓所受的 总载荷F2与预力F0的关系 1 25 图示为圆锥 圆柱齿轮传动装置 轮1为主动轮 转向如图所示 轮 3 4为斜齿圆柱齿轮 1 轮3 4的螺旋线方向应如何选择 才能使轴 上的两个齿轮的轴向 力相反 2 画出齿轮2 3所受各分力的方向 答 自测题 2 21 在V带传动中 若仅将传动比i 3改为i 2 相应地减小大 带轮的基准直径和增大中心距 则V带传动的承载能力有何变化 为什 么 答 由于小带轮的直径和转速没有改变 因此带所能传递的功率没有 大的变化 而传动比的改变使得小带轮的包角增大 因此带所能传递的 功率有所增加 传动比的改变使得大带轮直径减小 因此大带轮的最大 输出