机械设计问答题整理

1、机械设计问答题整理：（注：1、做题过程中发现问答题都没答案，所以复习过程中就一边复习一边整 理；2、并不是全部内容，所以有缺少，欢迎指正）按基本额定动负荷进行轴承的寿命计算，其可靠度是多少？为什么？答：可靠度：由于滚动轴承寿命的离散性，需对生产的滚动轴承的进行抽样试验，以检验滚动轴承的合格率。设抽样试验件数为广 在特定的载荷下进行加载试验。经过一个特定的时间（转次L或时间如）后，其中有N件发生点蚀。滚动轴承的可靠度R = M#X1%7Nt注：滚动轴承的可靠度与试验中所加的载荷和试验时间有关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？答：设计液体动压滑动轴承时，为了保证轴承能

2、正常工作，则必须满足以下条件，即：1）hminS（Rz1 + Rz2），式中Rz1、Rz2分别为轴颈和轴瓦的表面粗糙度（或称微观不平度）的十点平均高度，S为安全系数2）p p， v v， pv pv3）出口油温 To = 6070C，入口油温 T. = 3040C4）足够的供油量试述径向滑动动压油膜的形成过程。答：当轴颈开始转动时，转速较低，由于轴颈与轴承内壁的摩擦力作用，使轴 颈沿轴承内壁逆转动方向产生爬行。随着轴颈转速的逐步提高，润滑油将被带 入楔形间隙，并产生动压力而将轴颈推离。此时，轴颈与轴承间已建立起一层 较薄的油膜。就液体动压润滑的一维雷诺方程夺=6叩/说明形成液体动压dxhi润滑

3、的必要条件。答：必要条件：）相对运动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙；6）被油膜 分开的两表面必须有一定的相对滑动速度，其运动方向必须使润滑油由大口流 进、从小口流出；Q润滑油必须有一定的黏度，且供油要充分液体摩擦动压滑动轴承的相对间隙的大小，对滑动轴承的承载能力、温升和运转精度有何影响？答：流体动压润滑径向滑动轴承的相对间隙寸是影响轴承工作性能的重要参 数，在一定范围内，当寸增大时，会使hmin增加，但超过这个范围再增大寸时， 则hmin将减小；寸增大时，润滑油流量增加，温升将下降，摩擦功也降低；但寸 增大后，轴与轴瓦间的间隙增大，运转精度要降低。反之亦然。有一液体动压单油楔滑动轴承，在两种

4、外载荷下工作时，其偏心率分别为勺=。6、x2 = 0.8，试分析哪种情况下轴承承受的外载荷大。为提高该轴承的承载能力，有哪些措施可供考虑？（假定轴颈直径和转速不允许改变）答：1）由题给条件可知，同一个径向滑动轴承，寸一定、L 一定、勺一定、v一 定（转速没变），故轴承所承受的载荷T；与承载量系数&成正比，查阅G-e曲线 可知，在L/d一定的条件下，8小，则&小，8大，则&大，故勺=0.8时轴承承 受的外载荷大。2）为提高该轴承的承载能力，可采取的措施有：Q增大长径比0d； b） 在&一定条件下，减小相对间隙寸非液体摩擦滑动轴承需进行哪些计算？各有何含义？答：对非液体摩擦滑动轴承要进行验算压强p

5、p，vv，pv pv，其 目的分别是防止过度磨损、防止过热产生胶合和防止轴及轴瓦在边缘接触时过 热产生胶合为了保证滑动轴承获得较高的承载能力，油沟应设置在什么位置？答：为了保证滑动轴承获得较高的承载能力，油沟应布置在中间的位置9何谓轴承承载量系数 ？ Cp值大是否说明轴承所能承受的载荷也越大？答：1）C = 2 =时 2P gdB 2-qvB2）Cp是一个量纲一的量，由计算公式可见，值大，并不一定说明轴承所能承受的载荷也大因为影响cp值的还有寸、l、n和v滑动轴承的摩擦状态有哪几种？它们的主要区别如何？答：滑动轴承的摩擦状态及区别：G径向运动的摩擦方式，旋转；6）轴向运 动的摩擦方式，往复运动

6、；C）径向和轴向同时运动的摩擦方式；Q相对运动 的摩擦。滑动轴承的主要失效形式有哪些？答：失效形式：磨粒磨损、刮伤、咬粘（胶合）、疲劳剥落相对间隙寸对轴承承载能力有何影响？在设计时，若算出的hmin过小或温升过高时，应如何调整寸值？答：1）由hmin=r（1- x），（其中轴颈半径,、相对间隙寸、偏心率），相对 间隙寸越小，最小油膜厚度hmin越小，轴承的承载能力越大，运转精度越大， 温升越大2）若hmin过小或温升过高时，应该增大相对间隙寸轴受载荷的情况可分哪三类？试分析自行车的前轴、中轴、后轴的受载情况，说明它们各属于哪类轴。答：1）按承受载荷性质分：Q转轴一一工作中既承受弯矩又承受转矩的

7、轴； 6）心轴一一工作中承受弯距而不传递转矩的轴（固定心轴、转动心轴）；C）传 动轴一一工作中只传递转矩而不承受弯矩或很小弯矩的轴2）自行车前轴时心轴，中轴为转轴及传动轴，后轴为心轴为提高轴的刚度，把轴的材料由45钢改为合金钢是否有效？为什么？答：材料的种类对弹性模量的影响很小，所以不能通过改变轴的材料来提高轴 的刚度轴上零件的轴向及周向固定各有哪些方法？各有何特点？各应用于什么场合？答：1）轴向固定的方法、特点及应用场合：Q轴肩：结构简单，定位可靠， 可承受较大轴向力；6）圆螺母：固定可靠，装拆方便，可承受较大的轴向力； Q轴端挡圈：适用于固定轴端零件，可承受一定程度的振动和冲击载荷；d）

8、弹性挡圈：结构简单紧凑，不能承受较大的轴向力，常用于固定滚动轴承；e） 套筒：结构简单，定位可靠，轴上不需开槽、钻孔和切制螺纹，因而不影轴的 疲劳强度。2）周向固定的方法、特点及应用场合：）平键：结构简单，装拆方便， 对中性好，应用广泛；6）半圆键：由于半圆键与键槽配合较松，可倾转，易装 拆，常用于锥形轴端，传递不大的力矩；Q楔键：由于楔紧后使轴与轴上零件 产生偏心，故常用于对中性要求不高、载荷平稳的低速场合；d）切向键：当传 递双向转矩时，采用两对切向键并互成120布置。多用于载荷较大，对中要 求不严的场合。由于键槽对轴的削弱较大，故一般用在直径大于100mm的轴 上；e）花键：适用于传递载

9、荷较大和定心精度要求较高的动、静联接，特别 是对常滑移的动联接更具有独特的优越性，在飞机、汽车、拖拉机、机床、农 业机械等机械传动中得到了广泛的应用轴的计算当量弯矩公式虬 =眼2+（aT）2礼应力校正系数1的含义是什么？如何取值？答：1）应力校正系数：是根据转矩而定的应力校正系数，其含义是将扭剪应力 的循环特性转换成与弯曲应力循环特性一致2）取值：若轴只承受单向转矩，则取。=气/%就0.6；对于承受双 向转矩的轴，取a=1。对于只作摆动（摆角小于180）的轴，由于弯曲应力也 为脉动循环应力，所以一般应取a = %/% = 117.影响轴的疲劳强度的因素有哪些？在设计轴的过程中，当疲劳强度不够时

10、，应采取哪些措施使其满足强度要求？答：1）因素：轴结构设计强度、热处理组织和热处理质量、机加工缺陷等均会 影响轴的疲劳强度2）措施：不考虑轴结构设计因素，提高轴疲劳强度措施有：适当提高调质 强度，避免工件表面氧化脱碳,工件表面采取高频淬火、滚压、渗氮等平键连接的失效形式有哪几种？静连接和动连接的强度校核有何不同？答：1）失效形式：挤压、剪切2）校核不同：静连接校核挤压强度,动连接校核压力强度花键有哪几种？各用在什么场合？哪种花键应用最广？矩形花键有哪三种定心方式？答：1）类型：矩形花键、渐开线花键2）场合：Q矩形花键：轻系列的承载能力较差，多用于静连接或轻载连 接、中系列用于中等载荷的连接；6

11、）渐开线花键：多用于载荷较轻、直径较小 的静连接，特别适用于薄壁零件的轴毂连接3）矩形花键定心方式：按大径D定心、按小径d定心、按键宽B定心过盈配合连接中有哪几种装配方法？哪种方法能获得较高的连接紧固性？为什么？答：1）装配方法：压入法、热胀配合法、冷缩配合法、液压套合法2）采用热胀配合法、冷缩配合法，可以减少或避免损伤配合表面，而在常 温下即达到牢固的连接平键连接、楔键连接和切向键连接在工作原理上有什么不同？各 有什么特点？各使用在什么场合？答：1）工作原理：）平键：键的两侧面是工作面，工作时，靠键槽侧面的挤 压来传递转矩；6）楔键：工作时，靠键的楔紧作用来传递转矩，同时还可以承 受单向的轴

12、向载荷，对轮毂起到单向的轴向固定作用；C）切向键：工作时，靠 工作面上的挤压力和轴与轮毂间的摩擦力来传递转矩2）特点：）平键：结构简单、装拆方便、对中性较好，但不能承受轴向 力，因而对轴上的零件不能起到轴向固定的作用；6）楔键：连接在传递有冲击 和振动的较大转矩时，仍能保证连接的可靠性、键楔紧后，轴和轮毂的配合产 生偏心和偏斜；Q切向键：用一个切向键时，只能传递单向转矩；当要传递双 向转矩时，必须用两个切向键，两者间的夹角为1201303）使用场合：）平键：圆头平键宜放在轴上用键槽铣出的键槽中，键在 键槽中轴向固定良好、平头平键是放在用盘铣刀铣出的键槽中，因而避免了上 述缺点，但对于尺寸大的键

13、，宜用紧定螺钉固定在轴上的键槽中，以防松动、 单圆头平键则常用于轴端与毂类零件的连接、薄型平键常用于薄壁结构、空心 轴及一些径向尺寸受限制的场合、导向平键用于工作过程中必须在轴上作轴向 移动时使用，当零件需滑移的距离较大时，采用滑键；6）楔键：主要用于毂类 零件的定心精度要求不高和低转速的场合；Q常用于直径大于100mm的轴上，如用于大型带轮、大型飞轮、矿山用大型绞车的卷筒及齿轮等与轴的连接联轴器和离合器的功用有何相同点和不同点？答：1）相同点：都是用于两轴间的联接，使之一同回转并传递转矩；2）不同点：联轴器只有在机械停止后才能将联接的两根轴分离，而离合器 在机械运转过程中就可以随时进行两轴的

14、分离和结合联轴器所连接两轴的偏移形式有哪些？综合位移指何种偏移形式？答：1）偏移形式：）平行偏差，即两轴之间的同心度偏差，这也是安装中最 常见的偏差；6）角度偏差，即两轴之间有个夹角，轴线不平行；Q轴向位 移，即轴向的窜动，例如由热膨胀导致轴的伸缩等2）综合偏差：即以上三种偏差的任意组合固定式联轴器与可移式联轴器有何区别？各适用于什么工作条件？刚性可移式联轴器和弹性联轴器的区别是什么？各适用于什么工作条件？答：1）固定式联轴器：是采用紧固螺栓的方式来使轴心固定，这是一种最传 统、成本最低的固定方式，但是螺栓的前端和轴心直接接触。可能造成轴心的 损伤和拆卸困难。最常见的固定式联轴器：套筒联轴器、

15、凸缘联轴器、夹壳联 轴器、紧箍夹壳联轴器2）可移式联轴器：主要用于两轴有偏斜或在工作中有相对位移的地方，根 据补偿位移的方法又可分为刚性可移式联轴器和弹性可移式联轴器。3）刚性可移式联轴器：利用联轴器工作零件间构成的动连接具有某一方向 或几个方向的活动度来补偿，如牙嵌联轴器（允许轴向位移）、十字沟槽联轴器（用来联接平行位移或角位移很小的两根轴）、万向联轴器（用于两轴有较大偏 斜角或在工作中有较大角位移的地方）、齿轮联轴器（允许综合位移）、链条联 轴器（允许有径向位移）等。4）弹性可移式联轴器：利用弹性元件的弹性变形来补偿两轴的偏斜和位 移，同时弹性元件也具有缓冲和减振性能，如蛇形弹簧联轴器、径

16、向多层板簧 联轴器、弹性圈栓销联轴器、尼龙栓销联轴器、橡胶套筒联轴器等。联轴器有 些已经标准化。选择时先应根据工作要求选定合适的类型，然后按照轴的直径 计算扭矩和转速，再从有关手册中查出适用的型号，最后对某些关键零件作必 要的验算。制动器应满足哪些基本要求？答：基本要求：）能产生足够的制动力矩；6）结构简单、外形紧凑；Q制动 迅速,平稳,可靠；Q制动器零件有足够的强度和刚度,制动带、鼓应具有较高的 耐磨性和耐热性；e）调整，维修方便。牙嵌离合器的主要失效形式是什么？答：失效形式：牙的折断和结合面的挤压磨损常用螺纹按牙型分为哪几种？各有何特点？各适用于什么场合？答：1）螺纹牙型：主要包括三角形螺

17、纹（即普通螺纹）、梯形螺纹、矩形螺 纹、管螺纹2）各有什么特点：Q三角形螺纹（即普通螺纹）：内、外螺纹旋合后留有 径向间隙。外螺纹牙根允许有较大的圆角，以减少应力集中。同一公称直径按 螺距大小，分为粗牙和细牙。细牙螺纹常用于细小零件，薄壁管件或受冲击、 振动和变载荷的连接中，也可作为微调机构的调整螺纹，连接多用粗牙螺纹； 6）矩形螺纹：牙型为正方形，牙型角a = 0。其传动效率较其他螺纹高，但牙 根强度弱，螺旋副磨损后，间隙难以修复和补偿，传动精度降低；Q梯形螺 纹：牙型为等腰梯形，牙型角a = 30。内、外螺纹以锥面贴紧，不易松动。与 矩形螺纹相比，传动效率略低，但工艺性好，牙根强度高，对中

18、性好。如用剖 分螺母，还可以调整间隙。梯形螺纹是最常用的传动螺纹；刁）锯齿形螺纹：牙 型为不等腰梯形，工作面的牙侧角为3，非工作面的牙侧角为30。外螺纹牙根 有较大的圆角，以减小应力集中。内、外螺纹旋合后，大径处无间隙，便于对 中。这种螺纹兼有矩形螺纹传动效率高、梯形螺纹牙根强度高的特点，但只能 用于单向受力的螺纹连接或螺旋传动中，如螺旋压力机；e）管螺纹：1非螺 纹密封的管螺纹：牙型为等腰三角形，牙型角a =55，牙顶有较大的圆角，内 外螺纹旋合后无径向间隙，管螺纹为英制细牙螺纹，基准直径为管子的外螺纹 大径，适用于管接头、旋塞、阀门及其他附件，若要求连接后具有密封性，可 压紧对连接件螺纹副

19、外的密封面，也可在密封面间添加密封物。2用螺纹密 封的管螺纹：牙型为等腰三角形，牙型角a =55，牙顶有较大的圆角，螺纹分 布在锥度为1 ： 16（0 = 14724）的圆锥管壁上。螺纹旋合后，利用本身的变形 就可以保证连接的紧密性，不需要任何填料，密封简单。适用于管子、管接 头、旋塞、阀门和其他螺纹连接的附件。3 米制锥螺纹：牙型角a = 60，螺 纹牙顶为平顶，螺纹分布在锥度为1 ： 16（0 = 14724）的圆锥管壁上。用于气 体或液体管路系统依靠螺纹密封的连接螺纹（水、煤气管道用管螺纹外）拧紧螺母与松退螺母时的螺纹副效率如何计算？哪些螺纹参数影 响螺纹副的效率？答：1）如何计算：拧紧

20、时：n = tanw ；松退时：n =tan（伽）； tan（pp ”）tanW2）影响效率主要参数：pp（/、幻和寸（p、小 直径）等j螺纹连接有哪些基本类型？各有何特点？各适用于什么场合？答：1）基本类型：螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接、紧定螺钉连接2）特点及适用场合：Q螺栓连接：特点是被连接件上的通孔和螺栓杆间 留有间隙，通孔的加工精度要求低，结构简单，装拆方便，使用时不受被连接 件材料的限制，因此应用极广。一般适用于能精确固定被连接件的相对位置， 并能承受横向载荷；员双头螺柱连接：特点是拆卸这种连接时，不用拆下螺 柱，避免了被连接件螺纹孔磨损失效，一般适用于结构上不能采用螺栓连接的

21、场合；Q螺钉连接：特点是螺栓（或螺钉）直接拧入被连接件的螺纹孔中，不 用螺母，结构比双头螺柱连接简单、紧凑。一般多用于受力不大，或不需要经 常拆装的场合；刁）紧定螺钉连接：特点是利用拧入零件螺纹孔中的螺钉末端顶 住另一零件的表面或顶入相应的凹坑中，以固定两个零件的相对位置，并可传 递不大的力或转矩。一般除作为连接和紧定用外，还可用于调整零件位置，如 机器、仪器的调节螺钉等。为什么螺纹连接常需要防松？按防松原珥螺纹连接的防松方法 可分为哪几类？试举例说明。答：1）一般螺纹连接能满足自锁条件而不会自动松脱，但在受振动和冲击载 荷，或是温度变化较大时，连接螺母可能会逐渐松动。为了使连接可靠，故设 计

22、时必须考虑防松措施。防松的主要目的是在于防止螺纹副间的相对滑动。2）按其工作原理可分为：Q利用摩擦力防松，例如加弹簧垫圈，对顶双 螺母等；6）机械防松，如利用槽形螺母和开口销等；Q永久性防松，破坏及 改变螺纹副关系，例如用冲点法。有一刚性凸缘联轴州 用材料为Q235的普通螺栓连接以传递转 矩T。现欲提高其传递的转矩，但限于结构不能增加螺栓的直径和 数目，试提出三种能提高该联轴器传递的转矩的方法。答：由于是普通螺纹连接，故摩擦力矩平衡外部扭矩：T = *），故提高 跟转矩T的方法有：1）其他条件不变，增加螺栓到中心的距离*2）其他条件不变，增加初始预紧力F。3）增加表面粗糙度，已增大尸提高螺栓连

23、接强度的措施有哪些？这些措施中哪些主要是针对静强度？哪些主要是针对疲劳强度？答：措施：1）改善螺纹牙间的载荷分布针对静强度；2）减少螺栓的应力副一一针对疲劳强度；3）采用合理制造工艺针对疲劳强度；4）避免附加弯曲应力一一针对疲劳强度；5）减少应力集中一一针对疲劳强度为什么对于重要的螺栓连接要控制螺栓的预紧力FW控制预紧力的方法有哪几种？答：对于重要的受拉螺栓连接，在拧紧螺母时，对于较小直径的螺栓容易产生 过大的预紧拉应力，同时由于螺纹副和螺母支撑面之间的摩擦系数不稳定以及 加在扳手上的力矩有时很难准确控制，容易拧得过紧产生过载应力，甚至拧 断。所以要控制预紧力，且不易采用直径小于M12-M16的螺栓。控制预紧力 的方法有采用定力矩扳手或测力矩扳手等来拧紧螺母