机械设计基础填空题(附答案)教学提纲

机械设计基础填空题(附答案)精品文档精品文档收集于网络，如有侵权请联系管理员删除收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档收集于网络，如有侵权请联系管理员删除《机械设计基础》原理部分填空第一章自由度1、两构件直接接触并能产生一定相对运动的联接称为运动副，按照其接触特性，又可将它分为低副和高副。两构件通过面接触组成的运动副称为低副；平面机构中又可将其分为回转副和移动副。两构件通过点或直线接触组成的运动副称为高副。2平面机构具有确定运动的条件是自由度等于原动件个数，且自由度>0。第二章四杆机构铰链四杆机构中的固定件称为机架，与其用回转副直接相连接的构件称为连架杆，不与固定件相连接的构件称为连杆。按照连架杆是曲柄还是摇杆，可将铰链四杆机构分为三种基本型式曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。平面机构中，压力角越小，则传动角越大，机构的传动性能越好。导杆机构的传动角是900，压力角是00，其传力性能很好。曲柄摇杆机构中，当摇杆为主动件时，在曲柄和连杆共线时，会出现死点现象。在平面四杆机构中，极位夹角越大，则行程速比系数就越大，急回性能也越明显；若极位夹角为零，则其行程速比系数等于1，就意味着该机构的急回性能没有。在连杆机构设计中，习惯上用传动角来判断传力性能。在出现死点时，传动角等于00，压力角等于900。在机构设计中，若要提高传动效率，须增大传动角。作出三种含单个移动副的基本平面四杆机构的运动简图，并说明各种机构的名称。第三章凸轮机构凸轮机构按凸轮形状可分为盘形凸轮机构、移动凸轮机构和园柱凸轮机构。按从动件的型式可分为滚子从动件、尖顶从动件和平底从动件三种。在图解法设计滚子从动件凸轮中，把滚子中心的轨迹称为凸轮理论轮廓；为使凸轮型线在任何位置既不变尖，更不相交，就要求滚子半径必须小于理论轮廓外凸部分的最小曲率半径。凸轮机构中，从动件采用等加速等减速运动规律时，将引起柔性冲击，采用等速运动规律时，会引起刚性冲击。选择凸轮基园半径时，要保证其压力角的要求，其它条件不变的情况下，结构越紧凑，基圆的半径越小，压力角就越大，机械效率越低。凸轮机构的压力角随基园半径的减小而增大，为减小推力和避免自锁，压力角应越小越好。3、简答题：试作出凸轮机构中从动件的加速度线图，并比较几种常用运动规律的特点。4、试简述凸轮机构的优缺点。第四章一对直齿圆柱齿轮正确啮合的条件为m1=m2=m和α1=α2=α，连续传动的条件为重合度≥1。标准斜齿轮正确啮合的条件为法向模数相等、法向螺旋角相等和螺旋角大小相等，方向相反（mn1=mn2=m、αn1=αn2=α和β1=-β2）；一对锥齿轮的正确啮合条件是R1=R2，m1大=m2大=m和α1=α2=α。齿轮的加工方法按其切齿原理可分为仿形法和范成法两种。斜齿轮的端面压力角大于法向压力角，其法向参数（法向模数和压力角）作为标准值；其发生根切的最少齿数小于直齿轮。齿条的基园半径为+∞。（四）一个正常齿制标准渐开线斜齿轮发生根切现象时的最少齿数至少小于17；斜齿轮与直齿轮相比，它有许多优点，但其最大的缺点是产生轴向力。一标准渐开线圆柱齿轮的齿数为14，此时该齿轮已产生根切现象，为克服这一现象可采用正变位方法加工，刀具可采用正移距，这样制得的齿轮称为变位齿轮。与正常标准齿轮相比较，它的分度园齿厚增大，发生根切的最少齿数变小。渐开线齿廓上各点的压力角是变化的，国家标准规定分度圆上齿廓的压力角为标准值且等于200，而齿顶园上的压力角大于分度园上的压力角（大于200），齿条的齿顶线上的压力角等于分度线上的压力角。标准渐开线直齿轮齿顶圆上的齿距等于分度园上的齿距。在渐开线齿轮啮合过程中，其齿廓间的压力方向不变；一对渐开线齿轮制成后，若安装时两轮的中心距稍有偏差，与标准中心距相比，其角速度不变，啮合角变大。一对外啮合的标准直齿圆柱齿轮，它们基园的外公切线，既是啮合线，又是接触齿廓的公法线。渐开线齿廓的形状取决于基园的大小，基园半径越大，则齿廓的曲率半径越大，基圆半径无穷大时，齿廓曲线为直线，称之为齿条。与直齿圆柱齿轮相比较，斜齿圆柱齿轮的重合度大，发生根切的最小齿数少。对斜齿圆柱齿轮，其当量齿数大于实际齿数，端面分度园上的压力角大于200。斜齿轮分端面和法向，在分析轮齿强度问题时，应从法向来分析；在计算几何尺寸时，须按端面参数进行。锥齿轮的标准模数选在大端。简述斜齿轮圆柱齿轮传动的优缺点。第六章常用间歇机构名称第七章调节速度波动1、驱动力所做的功小于阻力所做的功时，出现亏功，反之出现盈功，两者都会导致机械动能的变化，从而引起机械速度的波动。机械速度波动产生的根本原因是机械动能的变化；机械速度波动可分为周期性速度波动和非周期性速度波动;它们的调节方法为加装飞轮和加装调速器。周期性速度波动中，加装的飞轮转动惯量越大，则不均匀系数就越小；为减小飞轮转动惯量宜将飞轮安装在高速轴上，而从刚性方面考虑，应将飞轮装在主轴轴上。过分追求机械运转的均匀性，将使飞轮的质量增大。第八章平衡1、根据轴向宽度与直径比值（宽径比）的大小不同，刚性转子的平衡分为动平衡和静平衡，其目的是消除离心力的作用。轴向尺寸较大的刚性回转件，其质量分布不能近似认为在同一回转面内，故须进行动平衡，而轴向尺寸较小的刚性回转件仅需进行静平衡，两者的差别在于静平衡只需平衡离心力；动平衡除此之外，还需平衡离心力矩。静平衡的目的是使其离心力之和为零即回转件的质心与回转件的轴线重合。动平衡的目的是离心力之和为零和离心力矩之和为零。刚性回转件的平衡中，根据质量分布是否在同一回转面内，应进行静平衡或动平衡，两者的关系是经过动平衡的回转件一定是静平衡，反之不然。《机械设计基础》填空部分复习题二、机械零件部分填空题复习第九章1、机械零件由于某种原因，不能正常工作时，称为失效。机械零件在不发生失效的条件下，零件能安全工作的限度，称为工作能力。2、若两个零件在受载前是点接触或线接触，受载后接触变形处为一小面积，在这小面积上产生的局部应力称为接触应力，如齿轮等零件工作时就有这种应力作用。对高副接触的零件，在外载荷作用下，接触处将产生接触应力，从而将引起零件的疲劳点蚀破坏。两零件高副接触时，其最大接触应力取决于材料弹性模量，接触点，线处的曲率半径及单位接触宽度上的载荷。两零件高副接触时，其接触应力随接触点，线处的曲率半径增大而减小；随材料的弹性模量减小而减小；随单位接触宽度载荷的增大而增大。提高零件的表面硬度，增大接触表面的综合曲率半径，可以提高零件的接触疲劳强度。材料发生疲劳破坏时的应力循环次数N必小于该材料的循环基数N0；由于应力集中，截面尺寸和表面状态等因素的影响，零件的疲劳极限必小于其材料的疲劳极限。4、随时间变化的应力称为变应力，具有周期性变化的变应力称为循环变应力。按照随时间变化的情况，应力可分为静应力和变应力。变应力可归纳为对称循环变应力、非对称循环变应力和脉动循环变应力三种基本类型。变应力的五个基本参数是σmax、σmin、σm、σa、r。应力循环中的最小应力与最大应力之比，可用来表示变应力中应力变化的情况，通常称为变应力的循环特性r。当r=+1表示为静应力，r=0表示为脉动应力，它的σmin=0，σm=σa=σmax/2；当r=-1表示为对称应力，它的σmax=σa；σm=0；非对称循环变应力的r变化范围为-1~0和0~+1之间。在变应力中，表示应力与应力循环次数之间的关系曲线称为材料的疲劳曲线。在变应力作用下，零件的主要失效形式是疲劳破坏。在静应力下，塑性材料的零件按不发生塑性变形条件进行强度计算，故应取材料的屈服极限作为极限应力；而脆性材料的零件按不发生断裂的条件进行计算，故应取材料的强度极限作为极限应力。变应力下，零件的许用极限应力与零件材料的疲劳极限有关，同时还应考虑应力集中系数、尺寸__系数和表面状态系数。6、一非对称循环变应力，其σmax=100N/mm2，σmin=-50N/mm2，计算其应力幅σa=75N/mm2，平均应力σm=__25_N/mm2，循环特性r=-0.5。7、机械磨损的主要类型有磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损与腐蚀磨损。运动副中，摩擦表面物质不断损失的现象称为磨损，在预定使用期限内，零件的磨损量不超过允许值就认为是正常磨损。8、安全系数可用部分安全系数来确定S=S1•S2•S3其中S1是考虑载荷及应力计算的准确性；S2是考虑机械性能的均匀性；S3是考虑零件的重要性。第十章联接1、联接有可拆和不可拆两种，可拆联接有螺纹联接、键联接和销联接等。不可拆联接有焊接、铆接等。2、螺纹按照螺纹线的数目，可分为单线螺纹和多线螺纹，其中单线螺纹常用于联接。螺纹按其平面图形的形状，可分为三角形、梯形和锯形等等。按其螺旋的旋向，可分为左旋和右旋。常用的旋向是右旋。螺纹联接的基本类型有螺栓联接，双头螺柱联接，螺钉联接以及紧定螺钉联接等四种。当被联接件之一厚度较大，并需经常拆卸时，可采用螺栓联接；而不需经常拆卸的可采用双头螺柱联接。3、螺纹的升角随线数减小而减小，随中径增加而减小。当升角λ〈当量摩擦角ρˊ时，将发生自锁现象。螺旋副的自锁条件为λ≤ρ’，矩形螺纹牙形斜角β为0°，不易自锁，故传动性能好，常用作传动螺纹；普通三角螺纹常用右旋，公称直径为大径，牙型角α=60°，故自锁性能好，常用作联接使用。螺纹联接中，梯形螺纹和锯齿螺纹主要用于传动，其中锯齿形螺纹只适用于承受单向轴向载荷。4、普通螺纹的公称直径是螺纹的大径，计算时其危险截面直径为小径；管螺纹的公称直径上管子的公称直径，其螺纹的牙型通常为三角型。圆锥管螺纹的优点是紧密性比圆柱管螺纹高。与粗牙螺纹相比，在公称直径相同时，三角形细牙螺纹的螺距小，小径大，升角小；故它的自锁性能好，强度高。5、在螺栓联接中，在装配时一般都需在拧紧时加上预紧力，其作用是提高螺纹联接的可靠性，联接的强度，联接的密封性。在重要的螺纹联接中，拧紧力矩的测定较方便的方法是使用测力矩扳手，较精确的方法是测量拧紧时螺栓的伸长变形量。6、螺栓联接中，普通螺栓联接通过在联接上加预紧力，从而在接合面上产生摩擦力来承受外加横向载荷的，普通螺栓联接所能产生的摩擦力大小主要取决于预紧力、接合面上摩擦系数及接合面数。依靠摩擦力来承受外加横向载荷的紧螺栓联接的缺点是在冲击振动下易松动和螺栓直径较大等。为避免上述缺点，常用的措施是通过减载键、减载套筒或销承受横向工作载荷，而螺栓仅起联接作用。采用铰制孔用螺栓时，其特点是螺栓杆与孔壁之间没有间隙，而是通过两者之间的配合来进行联接，在工作时，它通过螺栓光杆部分受剪切，螺栓杆与孔壁间受挤压来承受外加横向载荷。7、螺杆传动的功率损耗主要有：啮合功率损耗、轴承摩擦损耗、油阻损耗等。螺纹的防松方法按原理可分为摩擦力防松、专用元件防松和铆冲粘合防松等。8、螺栓的主要失效形式有：螺栓杆拉断、螺纹压潰、剪断及经常拆装时滑扣。在受有轴向变载荷的紧螺栓联接中，通过减小螺栓的刚度或增加被联接件的刚度，来提高螺栓的疲劳强度，但由此会使联接中的残余预紧力减小，从而降低联接的紧密性；为了减小螺栓刚度，可减小螺栓光杆部分的直径，或采用空心螺栓，也可以增加螺栓长度。8、键主要用来实现轴和轴上零件之间的周向固定以传递握矩。键可分为平键、半圆键、楔键、切向键等。当需要采用双键联接时，两个普通平键应相隔180°度布置，强度校核按1.5个键校核，两个切向键应相隔120°~130°度。9、平键的剖面尺寸应根据轴径选定，键长则根据轮毂长度确定。平键联接的主要失效形式是工作面的压溃和磨损。平键的工作面为两侧面，常用的平键有普通平键和导向平键。普通平键主要用于静联接，其主要失效形式是挤压破坏，故应进行挤压强度计算。导向平键主要用于动联接，其主要失效形式是磨损，故应进行耐磨性计算。10、楔键可分为普通楔键和钩头楔键两种，工作面为两侧面，工作时靠摩擦力传递转矩，并能承受单方向的轴向力。11、花键联接根据其齿形不同，可分为矩形、三角形和渐开线三种。花键联接与平键联接相比，具有承载能力高，对轴强度削弱小和对中定心好等优点。12、销分为圆柱销和圆锥销。需多次装拆或用于定位时，常用圆锥销。第十一章齿轮传动1、按照工作条件，齿轮传动可分为开式传动和闭式传动两种。重要的齿轮传动都采用闭式传动。圆柱齿轮及齿轮副有12个精度等级，1级精度最高，常用的是6~9级精度。最常见的轮齿失效形式有轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损和齿向塑性流动五种。闭式齿轮传动中，润滑方式根据齿轮的速度大小而定，可分为浸油润滑和喷油润滑方式。2、经过调节和正火两种热处理后的齿轮齿面称为软齿面，其齿面硬度HBS≤350。齿轮的齿面硬度值HB>350时，称为硬齿面，热处理方法有表面淬火、渗碳淬火和渗氮，其主要失效形式在闭式传动中是弯曲折断；而当处于高速重载下则易产生胶合破坏。在闭式传动中，硬齿面齿轮齿面接触承载能力较高，其主要失效形式是弯曲折断，故应按弯曲强度设计，求出齿轮的模数后，再按接触强度校核。在闭式传动中软齿面齿轮的主要失效形式是疲劳点蚀，故应按接触强度设计，然后再按弯曲强度校核。而在开式传动中，齿轮的主要失效形式是磨损，故一般应按弯曲强度设计。若传动要求结构紧凑，一般选用硬齿面传动。3、齿轮传动中的动载荷系数，随速度的增加而增加，随精度的提高而减小。齿轮强度计算中，轴和轴承的刚度越小，轴上齿轮的齿宽越宽，载荷集中越严重，在满足弯曲强度条件下可适当选取较多的齿数，从而使齿轮工作较平稳。4、图示齿轮传动中，当齿轮1主动时，齿轮2齿面上的接触应力属脉动循环变应力，每转一圈单侧齿面的啮合次数为1次，齿根上的弯曲应力属对称循环变应力，每转一圈单侧齿面的啮合次数为1次。又当齿轮2主动时，该齿轮齿根上的弯曲应力属脉动循环变应力，每转一圈单侧齿面的啮合次数为2次。5、齿轮传动中，齿根部分靠近节线偏下处最易发生点蚀，故常取节点处的接触应力为计算依据。在齿轮强度计算中，接触应力是按一对轮齿在节点处啮合为计算依据；弯曲应力是假定全部载荷由一对轮齿承担，并且该载荷作用于齿顶时进行计算，计算时将轮齿看作悬臂梁，其危险截面可用30°切线法法来确定。斜齿圆柱齿轮传动的强度计算按轮齿法面的当量直齿进行分析。而直齿圆锥齿轮传动的强度计算近似按位于齿宽中点的一对当量直齿圆柱齿轮进行计算的。6、一对齿轮作单向传动时，轮齿齿根所受弯曲应力是脉动循环变应力。而作双向传动时（如惰轮），轮齿齿根的弯曲应力是对称循环变应力，齿面上的接触应力是脉动循环变应力。7、当大小一对齿轮都是软齿面时，考虑到小齿轮齿根较薄，弯曲强度较低，受载次数较多，故在选材上和热处理中，一般使小齿轮齿面硬度比大齿轮的高。齿轮弯曲强度中，一对传动比不等于1的齿轮传动，齿形系数不等，两齿轮的许用弯曲应力一般不等，因此应验算两个齿轮的弯曲应力。齿轮弯曲强度计算中，标准齿轮的齿形系数YF仅与齿轮齿数有关，而与模数无关，且YF随齿数的增加而减小。8、当一对齿轮的材料、传动比及齿宽系数一定时，由齿面接触强度所决定的承载能力，仅与中心距或分度园直径有关。齿轮接触强度计算中，两个相互接触的轮齿所受的接触应力相同，一般情况下两个轮齿的许用接触应力不相等。计算中，应该代入较小的那一个许用接触应力值。如一对直齿轮，其[σH]1=600N/mm2，[σH]2=400N/mm2，[σF]1=180N/mm2，[σF]2=130N/mm2，YF1=2.57，YF2=2.18；如按接触强度计算时，许用接触应力应以[σH]2代入；按弯曲强度计算时，式中的YF/[σF]应以YF2/[σF]2代入。9、在斜齿轮传动中，其标准模数是齿轮的法面模数；锥齿轮传动的标准模数是齿轮的大端模数；在蜗杆传动中，蜗杆的轴面模数等于蜗轮的端面模数，并定为标准模数。在斜齿轮传动中，由于螺旋角的存在，使齿轮的接触强度和弯曲强度提高，但由此将使轴和轴承上受有轴向力的作用，故一般螺旋角限制在8°~20°范围之内。第十二章1、蜗杆传动用于传递交错轴之间的回转和动力，通常两轴的交错角为90°。圆柱蜗杆按其螺旋面的形状可分为阿基米德蜗杆和渐开线蜗杆。蜗杆传动的主要优点是：能得到较大的传动比，传动较平稳，噪音较小等。蜗杆传动的主要失效形式有胶合、点蚀和磨损等，这是因为蜗杆传动在齿面上有较大的相对滑动速度，故选取材料时，蜗杆一般采用钢，而蜗轮采用青铜制造。2、蜗杆传动中，在主平面内蜗轮与蜗杆的啮合相当于齿轮和齿条的啮合，它的设计计算都以主平面的参数和几何关系为准。阿基米德蜗杆传动的正确啮合条件是：蜗杆轴面模数与压力角应分别等于蜗轮端面模数与压力角，蜗杆中园柱上的螺旋线升角应等于蜗轮分度圆柱上的螺旋角，且两者旋向相同。3、蜗杆传动中，蜗杆直径系数q是指蜗杆中圆直径与模数的比值。q越小，导程角越大，传动效率越高，但蜗杆的刚度和强度越小。蜗杆头数通常取Z1=1，2，4，蜗杆头数越少，传动比越大，螺旋线升角越小，传动效率越低，传动中发热量大，工作面发生胶合失效的可能性越大，若不及时采取散热措施宜引起传动失效。蜗轮齿数少于26，会产生根切，但齿数过多，会影响蜗杆的刚度。第十三章带/链传动1、带传动和链传动是通过中间挠性体传递运动和动力的，不同的是带传动属于磨擦传动，而链传动属于啮合传动。在传动中，带传动宜布置在高速级，松边宜布置在上边，链传动宜布置在低速级，松边宜布置在下边。2、传动带按横截面形状可分为平带、三角带和特殊截面带三大类。带传动的主要张紧方法有调节中心距和加张紧装置两种。带传动的主要失效形式是打滑和发生疲劳损坏。故带传动的设计依据是保证带不打滑及具有一定的疲劳寿命。3、在带传动中，弹性滑动是由带材料的弹性变形和带轮两侧胶带上的拉力差引起的，而打滑是由过载引起的。在带传动中，当过载产生打滑时，可采用的措施有：a)增加预紧力b)加大包角c)加大磨擦系数等来增大带传动的承载能力，避免打滑。4、增大包角和增大摩擦系数，都可提高带传动所传递的圆周力。小轮包角越大，带的摩擦力和能传递的功率越大，在开口传动中，大小带轮的包角之和应等于3600。5、在带传动中，胶带中的应力是由拉力产生的拉应力，离心力产生的拉应力及弯曲应力三部分组成。其中数值最大，起主要作用的是弯曲应力。带的最大应力发生在紧边与小带轮的接触处，其值为σ1+σc+σb1。6、在带传动中，若小带轮选得过小，带的截面尺寸越大，则带的弯曲应力过大，带的寿命将降低；小带轮过小还会使小带轮的包角减小，从而使带的承载能力下降，所以带传动中小带轮的直径必须大于某个极限值；反之，若小带轮直径选得过大，虽能延长带的寿命，但会使带传动的外廓尺寸增大。带传动中，其它条件不变的情况下，带速越高，带的材料质量越大，离心拉应力越大。7、V带是由抗拉层，填充物和外包层组成的，普通V带已标准化，按截面尺寸不同分为七种型号，楔角Φ为400。三角胶带二侧面夹角为400，但当带进入带轮产生弯曲，会使带的夹角变小，所以要求带轮上轮槽楔角要小于400，且随着带轮直径越小，带轮轮槽楔角越小。V型带在规定的张紧力，位于带轮基准直径上的周线长度称为基准长度；V型带的公称长度称为内周长度。带传动中，当预紧力相同的情况下，V带比平带传递的功率大，这是因为V带的当量摩擦系数较大的缘故。8、传递动力用的链条，按结构的不同主要有套筒滚子链和齿形链。链传动的主要失效形式有：链板的疲劳破坏，套筒滚子的冲击疲劳破坏，链条铰链的磨损，销轴与套筒间的胶合等。链传动中两轴应平行布置，两链轮应位于同一平面，一般宜采用水平或接近水平布置。9、链传动是以链条作为中间挠性件，通过链与链轮的啮合来传递动力的。在链传动中，链条中的作用力由圆周力、悬垂拉力和离心拉力三部分组成。链传动中，因为多边形效应，瞬时链速和传动比都是变化的。10、链传动设计时，链节数应尽量取偶数，以避免采用受附加弯矩作用的过渡链节，同时，链轮齿数宜采用奇数，以使轮齿工作时的磨损均匀；当小链轮齿数过少时会影响链传动的工作平稳性，而大链轮齿数过多时，则在链条磨损时易产生跳齿脱链现象；链条的节距越大，链条的强度增大，则链传动的承载能力越大，但传动中的动载荷增大，由此在链传动中引起的冲击越大。故链节距选择的原则是：在满足强度的条件下，链节距应尽量小一些。第十四章轴1、由于合金钢与普通钢的弹性模量E差别不大，所以轴的材料选用合金钢主要是为了提高强度，而不是提高刚度；同时通常要进行适当的热处理才能得到充分利用。因为钢材的种类和热处理对其弹性模量的影响很小，欲采用合金钢和热处理来提高轴的刚度，效果几乎没有，而且合金钢对应力集中的敏感性较高。2、根据承受载荷的不同，轴可分为转轴、传动轴和心轴三种。既传递转矩，又承受弯矩的轴是转轴；只传递转矩，不承受弯矩的轴是传动轴；不传递转矩，只承受弯矩的轴是心轴。自行车的前轴是心轴，中间