机械零件部分课后习题答案
机械设计习题
第3章疲劳强度
问答题
1.问：试述零件的静应力与变应力是在何种载荷作用下产生的？
答：静应力只能在静载荷作用下产生，变应力可能由变载荷产生，也可能由静载荷产生。
2、稳定循环变应力的种类有哪些？画出其应力变化曲线，并分别写出最大应力σmax、最小应力σmin、平均应力σm、应力幅σa与应力循环特性γ的表达式。
答：对称循环变应力、脉动循环变应力、非对称循环变应力
3、机械零件疲劳破坏的特征有哪些？机械零件疲劳强度与哪些因素有关？
特征：（1）疲劳失效过程：裂纹萌生、裂纹扩展和突然发生脆性断裂三个阶段（2）断裂面：疲劳源、光滑的疲劳区、粗糙的断裂区（3）无明显塑性变形的脆性突然断裂（4）破坏时的应力（疲劳极限）远小于材料的屈服极限
影响因素：不仅与材料性能有关，变应力的循环特性，应力循环次数，应力幅都对疲劳极限有很大影响。
4、如何由σ-1、σ0和σs三个试验数据作出材料的简化极限应力图？
5、相对于材料，影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？综合影响因素（Kσ）D的表达式为何？如何作零件的简化极限应力图？
应力集中、零件尺寸、表面状态
6、应力集中、零件尺寸和表面状态是否对零件的平均应力σm和应力幅均有影响？
只对应力幅有影响，对平均应力没有明显影响
7、按Hertz公式，两球体和圆柱体接触时的接触强度与哪些因素有关？
外载荷F、ρΣ、弹性模量E、泊松比u以及b
8.问：零件的等寿命疲劳曲线与材料试件的等寿命疲劳曲线是否相同？
答：两者不同，零件的等寿命疲劳曲线需考虑零件上应力集中对材料疲劳极限的影响。
9.问：疲劳损伤线性累积假说的含义是什么？
答：该假说是：在每一次应力作用下，零件寿命就要受到一定损伤率，当损伤率累积达到100%时（即达到疲劳寿命极限）便发生疲劳破坏。通过该假说可将非稳定变应力下零件的疲劳强度计算折算成等效的稳定变应力疲劳强度。
10.问：机械零件上的哪些位置易产生应力集中？举例说明。如果零件一个截面有多种产生应力集中的结构，有效应力集中系数如何求取？
答：零件几何尺寸突变（如：沟槽、孔、圆角、轴肩、键槽等）及配合零件边缘处易产生应力集中。当一个截面有多处应力源时，则分别求出其有效应力集中系数，从中取最大值。
11.问：两个零件以点、线接触时应按何种强度进行计算？若为面接触时（如平键联接），又应按何种强度进行计算？
答：点、线接触时应按表面接触强度进行计算；面接触应按挤压强度计算。
12.问：零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将如何变化？
答：降低。
13.问：两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力是否相同？答：两零件的接触应力始终相同（与材料和几何尺寸无关）。
第10章螺纹联接
问答题
1.问：常用螺纹的类型主要有哪些？
答：普通螺纹、米制锥螺纹、管螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹。
2.问：哪些螺纹主要用于联接？哪些螺纹主要用于传动？
答：普通螺纹、米制锥螺纹、管螺纹主要用于联接。梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹主要用于传动。
3.问：螺纹联接的基本类型有哪些？
答：螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接。其它还有地脚螺栓联接、吊环螺钉联接和T型槽螺栓联接等。
4.问：螺纹联接预紧的目的是什么？
答：预紧的目的在于增强联接的可靠性和紧密性，以防止受载后被联接件间出现缝隙或发生相对滑移。
5.问：螺纹联接防松的方法按工作原理可分为哪几种？
答：摩擦防松、机械防松（正接锁住）和铆冲防松（破坏螺纹副关系）等。
6.问：受拉螺栓的主要破坏形式是什么？
答：静载荷下受拉螺栓的损坏多为螺纹部分的塑性变形和断裂。变载荷下多为栓杆部分的疲劳断裂。
7.问：受剪螺栓的主要破坏形式是什么？
答：螺栓杆和孔壁的贴合面上出现压溃或螺栓杆被剪断。
8.问：为了提高螺栓的疲劳强度，在螺栓的最大应力一定时，可采取哪些措施来降低应力幅？并举出三个结构例子。
答：可采取减小螺栓刚度或增大被联接件刚度的方法来降低应力幅。1）适当增加螺栓的长度；2）采用减小螺栓杆直径的腰状杆螺栓或空心螺栓；3）在螺母下面安装弹性元件。
9.问：螺纹联接设计时均已满足自锁条件，为什么设计时还必须采取有效的防松措施？
答：在静载荷及工作温度变化不大时，联接一般不会自动松脱。但在冲击、振动、载荷变化、温度变化较大或高温下均造成联接间摩擦力减小或瞬时消失或应力松驰而发生联接松脱。
10.问：横向载荷作用下的普通螺栓联接与铰制孔用螺栓联接两者承受横向载荷的机理有何不同？当横向载荷相同时，两种
答：前者靠预紧力作用，在接合面间产生的摩擦力来承受横向力；后者靠螺栓和被联接件的剪切和挤压来承载。前者由于靠摩擦传力，所需的预紧力很大，为横向载荷的很多倍，螺栓直径也较大。
11.问：承受预紧力Qp和工作拉力F的紧螺栓联接，螺栓所受的总拉力Q是否等于Qp+F？为什么？
Q'，答：不等于。因为当承受工作拉力F后，该联接中的预紧力Qp减为剩余预紧力
p
Q'+F
故Q=
p
12.问：对于紧螺栓联接，其螺栓的拉伸强度条件式中的系数1.3的含义是什么？
答：系数1.3是考虑到紧联接时螺栓在总拉力F2的作用下可能补充拧紧，故将总拉力增加30%以考虑此时扭转切应力的影响。
选择题
1、采用普通螺栓联接的凸缘联轴器，在传递转矩时，＿＿。
A、螺栓的横截面受剪切
B、螺栓与螺栓孔配合面受挤压
C、螺栓同时受剪切与挤压
D、螺栓受拉伸与扭转作用
2、当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，细牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁
性能＿＿。
A、好
B、差
C、相同
D、不一定
3、用于联接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角形螺纹＿＿。
A 牙根强度高，自锁性能好B、传动效率高
C、防振性能好
D、自锁性能差
4、若螺纹的直径和螺旋副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的＿＿。
A、螺距和牙型角
B、升角和头数
C、导程和牙形斜角
D、螺距和升角
5、对于联接用螺纹，主要要求联接可靠，自锁性能好，故常选用＿＿。
A、升角小，单线三角形螺纹
B、升角大，双线三角形螺纹
C、开角小，单线梯形螺纹
D、升角大，双线矩形螺纹
6、用于薄壁零件联接的螺纹，应采用＿＿。
A、三角形细牙螺纹
B、梯形螺纹
C、锯齿形螺纹
D、多线的三角形粗牙螺纹
7、当铰制孔用螺栓组联接承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓＿＿。
A、必受剪切力作用
B、必受拉力作用
C、同时受到剪切与拉伸
D、既可能受剪切，也可能受挤压作用
8、计算紧螺栓联接的拉伸强度时，考虑到拉伸与扭转的复合作用，应将拉伸载荷增加
到原来的＿＿倍。
A、l.l
B、l.3
C、1.25
D、0.3
9、在螺栓联接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是＿＿。
A、提高强度
B、提高刚度
C、防松
D、减小每圈螺纹牙上的受力
10、在同一螺栓组中，螺栓的材料、直径和长度均应相同，这是为了＿＿。
A、提高强度
B、提高刚度
C、外形美观
D、降低成本
11、紧螺栓联接在按拉伸强度计算时，应将拉伸载荷增加到原来的1.3倍，这是考虑＿＿。
A、螺纹的应力集中
B、扭转切应力作用
C、安全因素
D、载荷变化与冲击
12、预紧力为F'的单个紧螺栓联接，受到轴向工作载荷F作用后，螺栓受到的总拉力F0＿＿F'+F。
A、大于
B、等于
C、小于
D、大于或等于
13、在螺栓联接设计中，若被联接件为铸件，则有时在螺栓孔处制做沉头座孔或凸台，其目的是＿＿。
A、避免螺栓受附加弯曲应力作用
B、便于安装
C、为安置防松装置
D、为避免螺栓受拉力过大
14、若要提高轴向变载荷作用的紧螺栓的疲劳强度，则可： 。
A 、在被联接件间加橡胶垫片
B 、增大螺栓长度
C 、采用精制螺栓
D 、加防松装置
答案：D 、A 、A 、B 、A 、A 、D 、B 、C 、B 、B 、C 、A 、B
分析计算题
1．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剩余预紧力。（2）若被联接件间不出现缝隙，最大工作载荷是多少？
题1：解题过程
?=30tan b C ，?=45tan m C ，N Qp 4000=
200045tan 30tan 30tan 4000??
+??+=++=F C C C Q Q m b b p ＝4732N N F C C C Q Q m b m p p 2732200045tan 30tan 45tan 4000=??
+??-=+-=' ≥?
+??-=+-='F F C C C Q Q m b m p p 45tan 30tan 45tan 40000 N F 6308≤
2. 图示用普通螺栓联接机座承受旋转力矩T=400N?m ，轴向力F Q =104N ,螺栓布置如图示，已知a=200mm ，b=80mm ，c=20mm ，L 1=300mm ，L 2=150mm ，接合面摩擦系数f=0.15，防
滑系数K s =1.2，螺栓相对刚度C b /(C b +C m )=0.3，螺栓许用拉应力[σ]=120Mpa ，接合面许用挤压应力 [σp ]=90Mpa 。试求联接螺栓组小径必须的最小直径d 1。
题2：解题过程
1、由Q F 作用下，各螺栓所受的工作拉力
N 67.1666N 6
000 1041===Q
F F
2、由T 作用下，各螺栓所受的工作拉力
()N 6.265KN 10040440216.04002.12212=+?+???==∑=z i i
s r f T
K F
2F Θ是残余预紧力
∴ 螺栓工作时，KN F F F 9312.721=+=
∴ 1d ≥
mm 10.459mm 120π2.79313.14][3.14=???=?σπF
3、由F ，则预紧力
KN F C C C F Q m b b P 4312.71=+-= ∴a p
p MP A zQ 991.0 1503004312.76max =??==σ
∴满足。
3.图示支架用4个普通螺栓联接在立柱上，已知载荷P=12400N ，联接的尺寸参数如图示，接合面摩擦系数f=0.2，螺栓材料的屈服极限σs=270N/mm 2，安全系数S=1.5，螺栓的相对刚度3.0=+m
b b C C C ，防滑系数Ks=1.2。试求所需螺栓小径d 1。
题3：解题过程 在力P 的作用下
（1） 螺栓组联接承受的倾覆力矩（顺时针方向）
cm N P M ?=?=?=186000015012400150
（2） 在倾覆力矩M 的作用下，左边两螺栓受力较大，所以载荷
N l
Ml F z i i 5.581280
4801860000212max
max =??==∑= （3） 在横向载荷P 作用下，支架与立柱接合面可能产生滑移，根据不滑移
条件
P K z fQ s p ≥
可得：
N fz P K Q s p 186004
2.0124002.1=??=≥ （4） 左边螺栓所受的总拉力
N F C C C Q Q m
b b p 75.203435.58123.018600=?+=++= （5） 螺栓的许用应力
MPa S s
1805
.1270][==σσ （6） 螺栓危险截面的直径（螺纹小径d 1）
mm Q d 677.13180
75.203433.14][3.141=???=?≥πσπ (7) 为避免右半部分被压溃，应校核接合面右部的压强。
p W
M A W M A zQ p
p ][186004max σσ≥+?=+=
4.如图所示，一支架用四个螺栓固定于铅垂的墙上，螺栓为上、下两个。螺栓距轴线O －O 的距离为200mm 、，载荷P ＝20000N ，铅垂向下。离墙壁距离为400mm ，为使支架在P 作用下不相对滑动，也不产生分离．求受轴向载荷最大螺栓上所受的总拉力。
设：(1)支架底与墙之间的摩擦系数f=0.15 ；(2)取可靠系数Ks ＝1．2； (3)受轴向载荷最大的螺栓在外载荷作用下应保持的剩余预紧力)(4.0为轴向工作拉力F F Q p ='；
（4）相对刚度系数3.0=+m
b b C C C 。
题4：解题过程
(1)螺栓所受的工作载荷
在P 作用下，螺栓受到横向载荷P 和倾覆载荷M 的作用
M=P ×0.4＝20000×0.4＝8000N
(2)在M 作用下，螺栓所受的最大载荷
N l
Ml F F z i i 100002
.042.08000212max
max =??===∑= （3）保证支架不产生滑移所需的预紧力Qp ，
（4）按需保持0.4F 的剩余预紧力来确定Qp ，
F F C C C Q Q m
b m p p 4.0=+-=' Qp=1.1F=11000N
(5)螺栓所受的总拉力Q
N F Q Q p 43000100003.0400003.0=?+=+=
5.一厚度δ＝12mm 的钢板用4个螺栓固连在厚度δ1=30mm 的铸铁支架上，螺栓的布置有(a)、(b)两种方案，如例图所示。
已知：螺栓材料为Q235，[σ]＝95MPa 、[τ]＝96MPa 、钢板[σ]p=320Mpa 、铸铁
[σ]p1=180MPa ，接合面间摩擦系数f=0.15，可靠性系数Ks=1.2，载荷F ∑＝12000N ，尺寸l=400mm ，a=100mm 。
N fz P K Q s p 400004
15.0200002.1=??=≥
（1）试比较哪种螺栓布置方案合理？
（2）按照螺栓布置合理方案，分别确定采用普通螺栓联接和铰制孔用螺栓联接时的螺栓直径。
题5：解题过程
1.螺栓组联接受力分析
（1）将载荷简化
将载荷F ∑向螺栓组联接的接合面形心O 点简化，得一横向载荷F ∑＝＝12000N 和一旋转力矩T= F ∑l=12000N ×400mm=4.8×106（图解一）
（2）确定各螺栓所受的横向载荷
在横向载荷F ∑作用下，各个螺栓所受的横向载荷F s1大小相同，与F ∑同向。
N F F s 30004/120004
1===∑ 而在旋转力矩T 作用下，由于各个螺栓中心至形心O 点距离相等，所以各个螺栓所受的横向载荷F s2大小也相同，但方向各垂直螺栓中心与形心O 的联线（图解二）。
对于方案(a)，个螺栓中心至形心O 点的距离为
mm a r a 4.1412== 所以：N r T F a
a s 848742== 由图解二（a ）可知，螺栓1和2所受两力的夹角最小，故螺栓1和2所受横向载荷最大，即
N F F F F F a s s a s s a s 1082045cos 2212221max =?++=
对于方案（b ），各螺栓中心至形心O 点的距离为
mm a r b 100==
所以 N r T F b
b s 1200042== 由图解二b 可知，螺栓1所手横向载荷最大，即
N F F F b s s b s 1500012000300021max =+=+=
（3）两种方案比较
由于b Fs a s F max max <，因此方案（a ）比较合理4
2.按螺栓布置方案（a ）确定螺栓直径
（1）采用铰制孔用螺栓联接
1）因为铰制孔用螺栓联接是靠螺栓光杆受剪切和光杆配合面间受挤压来传递横向载荷，因此按剪切强度设计螺栓光杆部分的直径ds:
mm F ds s 98.11]
[4=≥τπ 查GB27-88，取M12×60（ds=13mm>11.98mm ）
2)校核配合面的挤压强度；
按图解三所示的配合面尺寸，有：螺栓光杆与钢板孔间
MPa p MPa h d F p s s 320][1048
1310820=<=?==σσ 螺栓光杆与铸铁支架孔间
MPa MPa d F p s s p 180][7.2730
1310820111=<=?==σδσ 故配合面挤压强度足够。
（2）采用普通螺栓联接
因为普通螺栓联接，是靠预紧螺栓在被联接件的结合面间产生的摩擦力来传递横向载荷，因此首先要求出螺栓所需的预紧力Qp 。
由s s p F K fQ ≥，得
N f
KsFs Qp 86560=≥ 根据强度条件式可得螺栓小径d 1，即
mm Qp d 84.38]
[3.141=?≥σπ 查GB196-81，取M45(d1=40.129mm>38.84mm)
6.铸铁托架紧固在钢立柱上，托架材料为铸铁，螺栓强度级别为4.6。载荷Fw=6400N,托架与立柱间摩擦系数f=0.15，尺寸如图所示，设计此螺栓联接。
题6：解题过程
1.螺栓组结构设计 螺栓采用对称布置，取Z ＝4；因螺栓组受翻转力矩作用，螺栓布置尽量远离对称轴，根据底板尺寸，间距如图取340mm ×140mm 。
2.螺栓组受力分析、失效分析
将载荷向中心简化，可得螺栓组受横向载荷Fw 和翻转力矩M ，翻转力矩M 为
Nmm mm mm Fw M 6102.35006400500?=?=?=
根据载荷的情况，此螺栓组有可能产生以下失效：
（1）上端受力最大的螺栓被拉断；
（2）在力矩M 作用下接合面上端可能分离，下端托架或立柱可能被压坏；
（3）在横向载荷Fw 的作用下，托架会产生滑移。
3.螺栓组工作能力计算
（1）确定预紧力
为保证托架不滑移取Ks=1.2 ,则 N fz F K Q w s p 128004
15.064002.1=??== (a) 由接合面不分离应满足 0min ≥-=W
M A zQ p
p σ
接合面面积224000)280400(200mm A =-?= 接合面抗弯截面系数3333504000400
6)280400(200mm W =?-?= 则： N z
A W M Qp 5479=?≥ (b)
由式（a ）、(b)取Qp=12800N ，可保证托架不会滑移，接合面上端不分离。
（2）确定螺栓直径
在M 作用下上端螺栓所受的工作载荷为
N l M l
Ml F 4706442max max ==?= 查P107，2.0=+m
b b C C C ，则螺栓总拉力为 N F Q Q p 1374047062.0128002.0max =?+=+=
螺栓强度等级4.6级，材料Q235，查表6.3并计算得（控制预紧力） MPa S s 1605
.1240][===σσ 则螺栓小径
mm Q d 92..11]
[43.11=?≥σπ 由国家标准GB/196-1981查表，选取四个M16(d1=13.835mm)的螺栓。
（3）校核托架下端不压溃
MPa W
M A zQp p 05.3max =+=σ 由表6.4，托架底座选铸铁HT200，MPa S p B 805.2/200][===
σσ 钢立柱选Q235，MPa S s
p 19225.1/240][===σσ
p p ][max σσ≤，满足强度条件，不会压溃。
7.图中所示为一固定在钢制立柱上的铸铁托架，已知总载荷F ∑＝4800N ，其作用线与垂直线的夹角α＝50°，底板高h=340mm ，宽b=150mm ，试设计此螺栓组联接。
题7：解题过程
1.螺栓组结构设计
采用如图所示的结构，螺栓数z=4，对称布置。
2.螺栓受力分析
1)在总载荷∑F 的作用下，螺栓组联接承受以下各力和倾覆力矩的作用：
轴向力（∑F 的水平分力h F ∑，作用于螺栓组中心，水平向右）
N F F h 3677sin ==∑∑α
横向力（∑F 的垂直分力v F ∑，作用于接合面，垂直向下）
N F F v 3085cos ==∑∑α
倾覆力矩（顺时针方向）
Nmm mm F mm F M v h 1051070150160=?+?=∑∑
2）在轴向力h F ∑的作用下，各螺栓所受的工作拉力为 N F F h a 9194
==∑ 3)在倾覆力矩M 的作用下，上面两螺栓受到加载作用，而下面两螺栓受到减载作用，故上面的螺栓受力较大，所受的载荷 N Ml F 1877140
4max max 2?=
故上面的螺栓所受的轴向工作载荷为
N F Fa F 27961877919max =+=+=
4)在横向载荷v F ∑的作用下，底板联接接合面可能产生滑移，根据底板接合面不滑移的条件
v s p F K z Q f ∑≥' （a ）
a b
m m p p F C C C Q Q +-=' (b) 联立两式可得：Q p =6520N
5)上面每个螺栓所受的总拉力F 2
N F C C C Q F m
b b p 707927962.065202=?+=++= 3.确定螺栓直径
选择螺栓材料为Q235、性能等级为4.6的螺栓，则σs=240MPa ，查得安全系数
S=1.5，故螺栓材料的许用应力MPa S s 1605
.1240][===σσ。 求得螺栓危险截面的小径d1，
mm F d 6.8]
[3.1421=?≥σπ 按粗牙普通螺纹标准，选用螺纹公称直径d=12mm(螺纹小径
d1=10.106mm>8.6mm)。
4.校核螺栓组联接接合面的工作能力
1）联接接合面下端的挤压应力不超过许用值，以防止接合面压碎
MPa W M A F C C C Q z W M A Q z p a m b m p p
84.1)(max =++-=+
'=σ 由表6.4，托架底座选铸铁HT200，MPa S p B 805.2/200][===
σσ 钢立柱选Q235，MPa S s
p 19225.1/240][===σσ
p p ][max σσ≤，满足强度条件，不会压溃。
2)联接接合面上端应保持一定的残余预紧力，以防止托架受力时接合面间产生间隙，即0min >p σ，由
072.0min >=-'=MPa W
M A Q z p
p σ
故接合面上端受压最小处不会产生间隙。
5.校核螺栓所需的预紧力是否合适
对于碳素钢螺栓，要求
1)7.0~6.0(A Q S p σ≤
由计算比较，满足要求。
根处
第11章 齿轮传动
1.问：常见的齿轮传动失效有哪些形式？
答：齿轮的常见失效为：轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、塑性变形等。
2.问：在不改变材料和尺寸的情况下，如何提高轮齿的抗折断能力？
答：可采取如下措施：1)减小齿根应力集中;2)增大轴及支承刚度;3)采用适当的热处理方法提高齿芯的韧性;4)对齿根表层进行强化处理。
3.问：为什么齿面点蚀一般首先发生在靠近节线的齿根面上？
答:齿轮在啮合过程中，因轮齿在啮合的齿对数少，接触应力大，且在节点处齿廓相对滑动速度小，油膜不易形成，摩擦力大，故点蚀首先出先在节线附近的齿根表面上，然后向其他部位扩展。
4.问：在开式齿轮传动中，为什么一般不出现点蚀破坏？
答：开式齿轮传动，由于齿面磨损较快，很少出现点蚀。
5.问：如何提高齿面抗点蚀的能力？
答：可采取如下措施：1)提高齿面硬度和降低表面粗糙度;2)在许用范围内采用大的变位系数和,以增大综合曲率半径;3)采用粘度高的润滑油;4)减小动载荷。
6.问：什么情况下工作的齿轮易出现胶合破坏？如何提高齿面抗胶合能力？
答：高速重载或低速重载的齿轮传动易发生胶合失效。措施为：1)采用角度变位以降低啮合开始和终了时的滑动系数;2)减小模数和齿高以降低滑动速度;3)采用极压润滑油;4)采用抗校核性能好的齿轮副材料;5)使大小齿轮保持硬度差;6)提高齿面硬度降低表面粗糙度。
7.问：闭式齿轮传动与开式齿轮传动的失效形式和设计准则有何不同？
答：闭式齿轮传动：主要失效形式为齿面点蚀、轮齿折断和胶合。目前一般只进行接触疲劳强度和弯曲疲劳强度计算。开式齿轮传动：主要失效形式为轮齿折断和齿面磨损，磨损尚无完善的计算方法，故目前只进行弯曲疲劳强度计算，用适当增大模数的办法考虑磨损的影响。
8.问：硬齿面与软齿面如何划分？其热处理方式有何不同？
答：软齿面：HB≤350，硬齿面：HB>350。软齿面热处理一般为调质（小齿轮）或正火（大齿轮），而硬齿面则是正火或调质后切齿，再经表面硬化处理。
9.问：在进行齿轮强度计算时，为什么要引入载荷系数K？
答：是为了考虑齿轮传动在工作中实际承受的载荷大小。其中使用系数是考虑到受到原动机和工作机运转不平稳等外部因素的影响；动载荷系数是考虑齿轮啮合本身啮合振动产生的内部附加动载荷影响的系数；齿间载荷分配系数用以考虑同时啮合的各对轮齿间载荷分配不均匀的影响；齿向载荷分布系数是由于齿轮、轴、轴承和箱体的变形及制造误差等因素的影响，使得作用在齿面上的载荷沿接触线呈不均匀分布，因此用齿向载荷分布不均匀系数表征其影响。
10.问：齿面接触疲劳强度计算公式是如何建立的？为什么选择节点作为齿面接触应力的计算点？
答：齿面接触疲劳强度公式是按照两圆柱体接触的赫兹公式建立的；因齿面接触疲劳首先发生在节点附近的齿根部分，所以应控制节点处接触应力。
11.问：一对圆柱齿轮传动，大齿轮和小齿轮的接触应力是否相等？如大、小齿轮的材料及热处理情况相同，则其许用接触应力是否相等？
答：一对齿轮传动，其大小齿轮的接触应力一定相等。两齿轮材料和热处理相同时，其许用应力不一定相等。因为许用应力还与寿命系数有关，大小齿轮的应力循环次数不等，故许用应力不一定相等。
12.问：配对齿轮的齿面有较大的硬度差时，对较软齿面会产生什么影响？
答：当小齿轮与大齿轮有较大的硬度差，且速度又较高时，较硬的齿面对较软的齿面会起较显著的冷作硬化效应，从而提高其疲劳极限。
13.问：在直齿轮和斜齿轮传动中，为什么常将小齿轮设计得比大齿轮宽一些？
答：其目的是防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合宽度减小而增大轮齿的工作载荷。
14.问：齿轮传动的常用润滑方式有哪些？润滑方式的选择主要取决于什么因素？
答：齿轮的常用润滑方式有：人工定期加油、浸油润滑和喷油润滑。润滑方式的选择主要取决于齿轮圆周速度的大小。
15.问：齿形系数与模数有关吗？有哪些因素影响齿形系数的大小？
答：齿形系数与模数无关，齿形系数的大小取决于齿数。
16.问：为什么设计齿轮时，齿宽系数既不能太大，又不能太小？
答：齿宽系数过大将导致载荷沿齿宽方向分布不均匀性严重；相反若齿宽系数过小，轮齿承载能力减小，将使分度圆直径增大。
17.问：选择齿轮传动第Ⅱ公差组精度等级时，除了考虑传动用途和工作条件以外，主要依据是什么？
答：圆周速度。
18.问：选择齿轮毛坯的成型方法时（铸造，锻造，轧制圆钢等），除了考虑材料等因素外，主要依据是什么？
答：齿轮的几何尺寸和批量大小。
19.问：斜齿轮传动的接触强度计算中的重合度系数Zε考虑了重合度对单位齿宽载荷的影响，它与哪些因素有关？
答：它与斜齿传动的端面重合度和纵向重合度有关。
20.问：有一标准直齿圆柱齿轮传动，齿轮1和齿轮2的齿数分别为Z1和Z2,且Z1< Z2。若两齿轮的许用接触应力相同，问两 答：两齿轮接触强度相等。因齿轮1和齿轮2的接触应力相等，许用接触应力相同，所以两齿轮的接触强度相等。
21.问：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？
答：许用应力不一定相同。因许用应力与疲劳极限值有关外，还与齿轮的循环次数（即寿命系数ZN,YN ）有关。当大小齿轮的循环次数都达到或超过无限循环的次数时，大小齿轮的许用应力相同；否则，大小齿轮的许用应力不相同。
22.问：斜齿圆住齿轮传动中螺旋角β太小或太大会怎样，应怎样取值？
答：螺旋角太小，没发挥斜齿圆柱齿轮传动与直齿圆住齿轮传动相对优越性，即传动平稳和承载能力大。螺旋角β越大，齿轮传动的平稳性和承载能力越高。但β值太大，会引起轴向力太大，大了轴和轴承的载荷。故β值选取要适当。通常β要求在8°～25°范围内选取。
23.问。一对齿轮传动，若按无限寿命设计，如何判断其大、小齿轮中哪个不易出现齿面点蚀？哪个不易出现齿根弯曲疲劳折断？理由如何？
答：许用接触应力[σH ]1、[σH ]2与齿轮的材料、热处理及齿面工作循环次数有关，一般HBS1=HBS2+(30~50)HBS ，即试验齿轮的接触疲劳极限σHlim1>σHlim2,故[σH ]1>[σH ]2。 况且σH1>σH2，而按按无限寿命设计，寿命系数ZN=1,故小齿轮不易出现点蚀。
比较两齿轮的111][F Sa Fa Y Y σ与2
22][F Sa Fa Y Y σ，比值小的其弯曲疲劳强度大，不易出现齿根弯曲疲劳折断。
24.问：两级圆柱齿轮传动中，若一级为斜齿，另一级为直齿，试问斜齿圆柱齿轮应置于高速级还是低速级？为什么？若为直齿锥齿轮和圆柱齿轮所组成的两级传动，锥齿轮应置于高速级还是低速级?为什么？
答：（1）在两级圆柱齿轮传动中，斜齿轮应置于高速级，主要因为高速级的转速高，
用斜齿圆柱齿轮传动工作平稳，在精度等级相同时，允许传动的圆周速度较高；在忽略摩擦阻力影响时，高速级小齿轮的转矩是低速级小齿轮转矩的1/i （i 是高速级的传动比），其轴向力小。
（2）由锥齿轮和圆柱齿轮组成的两级传动中，锥齿轮一般应置于高速级，主要因为当
传递功率一定时，低速级的转矩大，则齿轮的尺寸和模数也大，而锥齿轮的锥距R 和模数m
大时，则加工困难，或者加工成本大为提高。
25. 问：试分析，采用增大齿轮压力角（25度）的办法，可以提高圆柱齿轮齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度的原因。
答： 由机械原理知识可知，增大压力角，能使轮齿的齿厚和节点处的齿廓曲率半径增大，可以提高齿轮的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度。
26．问：设计软齿面齿轮传动，为什么要使小齿轮的齿面硬度比大齿轮齿面硬度高一些？ 答：因为在啮合过程中，小齿轮的轮齿啮合次数多，寿命要短于大齿轮，为使大、小齿
轮寿命比较接近，应使小齿轮齿面硬度较大齿轮高些。另外，较硬的小齿轮齿面可以对较软的大齿轮齿面起冷作硬化作用，提高大齿轮齿面的疲劳极限。
27. 问：齿轮传动设计时，小齿轮齿数z1的选择对传动质量有何影响？闭式传动的软齿面与硬齿面及开式传动中，z1的选择有何不同？
答：首先应保证所选齿数z1不会使齿轮发生根切。当中心距不变时，齿数增加可增大重
合度，改善传动的平稳性；同时增加齿数，可以减少模数，降低齿高，减少金属切削量，降低制造成本，还可以减小磨损及产生胶合的可能性。但是，齿数增加的同时使得模数减小、齿厚减薄，这样会降低轮齿的弯曲强度。因此在满足齿根弯曲疲劳强度的条件下，齿数宜多取。对闭式硬齿面齿轮和开式（或半开式）齿轮传动，因主要失效形式为齿面磨损，为使轮齿不致过小，齿数不宜过多。
28．问：对标准直齿圆柱齿轮传动，问：
（1）计算大、小齿轮弯曲强度时所用公式是否相同？
（2）计算大、小齿轮弯曲强度时哪些参数取值不同？
（3）两轮弯曲强度大小通过哪些参数比较就能看出来？可得到什么结论？ 注：][F Sa Fa t F Y Y Y bm
KF σσε≤= 答：（1）公式相同，均为][F Sa Fa t F Y Y Y bm KF σσε≤=
； （2）其中，YFa 、YSa 及[σ]F 取值不同；
（3）由
][F Sa Fa Y Y σ和]
[F Sa Fa Y Y σ的大小可以看出，小的强度高。
选择题
l 、一般开式齿轮传动的主要失效形式是＿＿。
A 、齿面胶合
B 、齿面疲劳点蚀
C 、齿面磨损或轮齿疲劳折断
D 、轮齿塑性变形
2、高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式是＿＿。
A、齿面胶合
B、齿面疲劳点蚀
C、齿面磨损
D、轮齿疲劳折断
3、45号钢齿轮，经调质处理后其硬度值约为＿＿。
A、HRC＝45~50
B、HBS=220~270
C、HBS=160~180
D、HBS=320~350
4、齿面硬度为56~62HRC的合金钢齿轮的加工工艺过程为＿＿。
A、齿坏加工、淬火、磨齿、滚齿
B、齿坏加工、淬火、滚齿、磨齿
C、齿坏加工、滚齿、渗碳淬火、磨齿C、齿坏加工、滚齿、磨齿、淬火
5、齿轮采用渗碳淬火的热处理方法，则齿轮材料只可能是＿＿。
A、45号钢
B、ZG340~640
C、40Cr
D、20CrMnTi
6、齿轮传动中齿面的非扩展性点蚀一般出现在＿＿。
A、跑合阶段
B、稳定性磨损阶段
C、剧烈磨损阶段
D、齿面磨料磨损阶段
7、对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般＿＿。
A、按接触强度设计齿轮尺寸，再校核弯曲强度
B、按弯曲强度设计齿轮尺寸，再校核接触强度
C、只需按接触强度设计
D、只需按弯曲强度设计
8、一对标准直齿圆柱齿轮，已知z1=18，a2=72，则这对齿轮的弯曲应力＿＿。
A、F1>F2
B、F1 C、F1=F2 D、F1≤F2 9、一对标准渐开线圆柱齿轮要正确啮合时，它们的＿＿必须相等。 A、直径 B、模数 C、齿宽 D、齿数 10、在设计闭式硬齿面传动中，当直径一定时，应取较少的齿数，使模数增大以＿＿。 A、提高齿面接触强度 B、提高轮齿的抗弯曲疲劳强度 C、减少加工切削量，提高生产率 D、提高抗塑性变形能力 11、在直齿圆柱齿轮设计中，若中心距保持不变，而把模数增大，则可以＿＿。 A、提高齿面接触强度 B、提高轮齿的弯曲强度 C、弯曲与接触强度均可提高 D、弯曲与接触强度均不变 12、轮齿的弯曲强度，当＿＿，则齿根弯曲强度增大。 A、模数不变，增多齿数 B、模数不变，增大中心距 C、模数不变，增大直径 D、齿数不变，增大模数 13、轮齿弯曲强度计算中齿形系数与＿＿无关。 A、齿数 B、变位系数 C、模数 D、斜齿轮的螺旋角 P23~P24： 2-8 在题2-8图所示曲柄滑块机构中，已知a =100mm ，α=60°，∠ABC =90°，v c =2m /s 。指出速度瞬心P 13，并用瞬心法求构件1的角速度ω1。 解：速度瞬心P 13如图所示。 因为 v P 13= v c =l AB ·ω1 所以 s m l v AB c /32.1731060sin /1.02 1==?= = ω 2-13 题2-13图所示机构的构件1作等速转功，角速度为ω1，试用相对运动图解法求构件3上D 点的速度。 解：列3B v 的矢量方程： 2323B B B B v v v += 方向： 水平 ⊥AB 铅垂 大小： ？ AB l 1ω ? 以速度比例尺v μ作右图所示矢量多边形，得： ?ωμsin 1333AB v B l pb v v =?==（方向:水平向左） 2-16 在题2-16图所示机构中，已知a =0.1m ，b =0.4m ，c =0.125m ，d =0.54m ，h =0.35m ，y =0.2m ，当ω1=10rad /s ，逆时针转功，φ1=30°时，求冲头E 的速度v E 。 解：v B =a ·ω1=0.1×10=1m /s ，方向指向左上且垂直AB 列D v 的矢量方程： DB B D v v v += 方向：⊥CD ⊥AB ⊥DB 大小： ？ √ ? 以速度比例尺v μ=0.01作下图所示矢量多边形pbd 。 列E v 的矢量方程： ED D E v v v += 方向： //CE √ ⊥DE 大小： ？ √ ? 以相同速度比例尺v μ作下图所示矢量多边形pde ，得： s m pe v v E /225.001.052.22=?=?=μ （方向垂直向下） P 13 P 14 P 12 P 23 P 24 ∞ P 24 ∞ p b 2 b 3 D E p (c) b d e 机 械 创 新 设 计 班级:机械2104 姓名:韩杰 学号:3102101441 落叶清理机的设计 摘要:该落叶清理器主要用于对道路旁的落叶进行清扫,该机器操作维护方便, 便于工人使用,其结构需简单,可靠性好,清扫机构可调节。 该机器在整体方案上采用三轮传动形式,通过前轮的旋转来带动整个机构的运动。清扫功能实现形式确定为扫把运动方向与机器前进方向相同。扫把环绕工作轴成星形布置(放射状),工作轴与车轮所在轴平行。落叶收集方式确定为扫把成环状布置在一根轴上,环轴一圈扫把逐渐增长,通过轴旋转,扫把一点点地将落叶送上斜坡,由最长的那根扫把将落叶弹入垃圾箱。传动的方式采用的两轴间的带传动。改机器的设计适用于各种道路的落叶垃圾等的清理,有着很高的应用前景。 1.设计背景 目前路面上的清洁车基本都就是用吹吸式或冲水式来清除垃圾,只能在大路中间行驶,清洁范围有限。路边或小路上等无法用清洁车清扫的地方,只能依靠工人手工清扫垃圾,劳动量大且效率低。所以有必要开发一种小型清洁机器,以减少工人劳动量,同时提高效率。 2.方案设计选择 该机器应具备以下特点: 1、结构简单。因就是小型清洁机器,要求成本低,操作维护方便,便于工人使用,其结构需简单,可靠性好。目前国内虽然已有同类机器,但其结构偏复杂,成本高,无法推广使用。 2、清扫机构可调节,即清扫时该机构工作,不清扫时该机构不工作,以免做无用功。 在以上分析的基础上,对机器各部分方案进行设计。 1、整体方案的设计,即机器的整体结构形式(外观)的确定。有两种方案可供选择: (1)、机器为四轮车形式,由人推动或机车拖动。清扫的动力来源为前轮与地面的摩擦力。前轮旋转,带动前轮所在轴旋转,再带动工作轴旋转,扫把旋转,完成运动。 (2)、机器为三轮车形式,由人力驱动。清扫的动力来源为人蹬脚踏板的力。人蹬脚踏板,带动后轮运动,再将后轮运动传递给工作轴,扫把旋转,完成运动。 对方案(1)(2)进行比较: 方案(1): 优点:仅有一个传动(从前轮所在轴到工作轴),结构简单,紧凑。若机器自备动力源,通过一定方式控制机器运动,还可实现自动清扫。 缺点:动力来源不稳定,可能会使机器无法正常工作。而且要产生足够大的摩擦力,机器自重必须足够大。 方案(2): 优点:动力来源稳定,可直接在现有三轮车基础上进行改装,成本低。因就是骑行,效率较手推车高。 缺点:结构尺寸相对较大。 方案(1)动力开源问题难以解决,方案(2)虽然结构尺寸较大,但相对来说,其稳定性好,效率高。最终选择方案(2),同时选定动力源为人力。 第一讲 1、机械创新设计与现代设计、常规设计有什么差异和关联？创新设计方法:充分发挥设计者的创造力,利用人类现有相关科学技术知识,实现创新构思,获得新颖性、创造性、实用性成果.特点：强调发挥创造性，提出新方案，提供新颖。独特的设计方法，获得具有创新性、新颖性、实用性的成果。现代设计:以计算机为工具，运用各类工程应用软件及现代设计理念进行的机械设计。 常规设计：常规设计是以应用公式、图标为先导，已成熟的技术为基础，借助设计经验等常规方法进行设计 关联： 机械常规设计始终是最基本的机械设计方法，在强调现代设计、创新设计时不可忽视其重要性。 创新设计的基础——常规、现代设计方法的综合、灵活运用。现代设计方法仅仅借助了先进、高效的计算机应用手段，提高了设计过程的效率，但没有脱离常规设计的思维。 2.现代创新人才应具备那些基本素质？ (1) 具备必须的基础知识和专业知识 (2) 不断进取与追求的精神 (3) 合理的创新思维方式（突破传统定式） (4) 善于捕捉瞬间的灵感（创新的必备条件） (5) 掌握一定的创新技法 3.学习机械创新设计的内容有那些？ 1.机构的创新设计 2.机构应用创新设计 3.机构组合设计产生新机构系统 4.机械结构的创新设计 5.利用反求原理进行创新设计 6.利用仿生原理进行创新设计 第二讲 1简述创造性思维四大特性 (方法的开放性；过程的自觉性；解决问题的顿悟性；结果的独特性)。 影响创造性思维形成与发展的主要因素包括哪些？ (1)天赋能力：与生俱来的所有神经元 (2)生活实践：后天实践活动具有的重大意义 (3)科学地学习与训练科学、简单易行的专业学习与训练 2．了解和阐述创造性思维、创造活动、创造能力三者的关系。3.理解综合、分离创造原理的特性和基本实施途径。 概念：有目的的将复杂对象分解，提取核心技 术，并利用于其他新事物。 特征：1）与综合创造原理对立，但不矛盾； 2）冲破事物原有形态的限制，在分离中产生新的技术价值； 3）实质上综合法与分离法两者无明显界限，实践中常常相互贯穿，共同促成新事物。 实施途径：1）基于结构的分解；2）基于特性、原理的列举分离 第三讲 1．学习创造原理的基础知识有什么实际意义？ 2．物场三要素是指什么？（两个物与一个场）比较完全物场（三个要素齐全的场）、不完全物场（三要素中有两个要素存在的场）、非物场（三要素中仅有一个要素的场）的异同。 3．列举三种所熟悉的创造理论，简述其实施的基本途径。 （1）物场要素变换：电磁场取代机械场 （2）物场要素补建：超声波加工（特种加工工艺） 第四讲 1、实施群体集智法应遵循哪些原则？提出自己运用此法的技巧。（要求从不同角度提两点） 1.自由思考原则：解放思想、消除顾虑 2.延迟评判原则：过早的结论会压制不同的 想法，可能扼杀有创造性的萌芽 3.以量求质原则：相关统计表明，一批设想 的价值含量与总数量成非线性正比。 4.综合改善原则：充分利用信息的增值。 ２．为什么设问探求法特别强调“善于提问”？简述所学的九种基本提问。 ●学习者的基本技能 ●创造者分析、解决问题的基础 ①有无其他用途;②能否借用（直接）;③能否改变使用（间接）;④能否扩大（改良）; ⑤能否缩小（改良）;⑥能否代用;⑦能否重新调整;⑧能否颠倒;⑨能否组合 机械设计自测试题Ⅰ 一、是非题和选择题[是非题在括号内填√(正确)或填×(不正确)，选择题在空格处填相应的答案号] I-1 选用普通平键时，键的截面尺寸b×h和键长L都是根据强度计算确定的。( ) I-2 圆柱齿轮结构形式和毛坯获取方法的选择都与齿轮的外径大小有关( ) I-3 圆柱螺旋弹簧的弹簧丝直径d=6mm，旋绕比C=5，则它的内径D1=30mm。( ) I-4 V带横截面中两工作面之间的夹角为40°，所以带轮槽角也是40°。( ) I-5 变应力是由变载荷产生，也可能由静载荷产生。( ) I-6 在承受横向载荷的普通紧螺栓联接中，螺栓杆__________作用。 (1)受切应力(2)受拉应力(3)受扭转切应力和拉应力(4)既可能只受切应力又可能只受拉应力 I-7 在下列四种向心滚动轴承中，_____________型除可以承受径向载荷外，还能承受不大的双向轴向载荷。 (1)60000 (2)N0000 (3)NA0000 (4)50000 1-8 在载荷比较平稳，冲击不大，但两轴轴线具有一定程度的相对偏移的情况下，两轴间通常宜选____________联轴器。 (1)刚性(2)无弹性元件的挠性(3)有弹性元件的挠性(4)安全 I-9 采取___________的措施不能有效地改善轴的刚度。 (1)改用其它高强度钢材(2)改变轴的直径(3)改变轴的支承位置(4)改变轴的结构 I-10 在滑动轴承材料中，__________通常只用于作为双金属或三金属轴瓦的表层材料。 (1)铸铁(2)轴承合金(3)铸造锡磷青铜(4)铸造黄铜 二、填空题 I-11 在承受轴向载荷的紧螺栓联接中，当预紧力F0和轴向工作载荷F一定时，若降低螺栓的刚度C b，则螺栓中的总拉力将______________。 I-12 在转轴的结构设计中，轴的最小直径d min是按____________________初步确定的。 I-13 圆柱螺旋弹簧的旋绕比C(弹簧指数)选得过大则弹簧将______________。 I-14 蜗杆传动的失效形式与齿轮传动的失效形式相类似，其中蜗杆传动最易发生____________失效。 I-15 带传动正常工作时不能保证准确的传动比，是因为________________________________。 I-16 对于闭式软齿面齿轮传动，在传动尺寸不变并满足弯曲疲劳强度要求的前提下，齿数宜适当取多些。其目的是_________________________________________________________________。I-17 滑块联轴器属于_____________________联轴器。 I-18 滚子链传动中，限制链轮最少齿数的目的是__________________________。 I-19 相同系列和尺寸的球轴承与滚子轴承相比较，_______________________轴承的承载能力高，______________________轴承的极限转速高。 I-20 ____________键联接既可用于传递转矩，又可承受单向的轴向载荷，但轴与轮毂的对中性较差。 三、问答题 I-21 用同一材料制成的机械零件和标准试件的疲劳极限通常是不相同的，试说明导致不相同的主要原因。 I-22 在设计齿轮的过程中，当出现满足齿根弯曲疲劳强度条件而不满足齿面接触疲劳强度条件时，可以考虑从哪几方面提高齿面接触疲劳强度? I-23 在哪些场合，滚动轴承是难以替代滑动轴承的?为什么? 四、分析题 I-24 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的螺旋方向应如何选择，才能使轴Ⅱ上两齿轮的轴向力相反? (2)画出齿轮2、3所受各分力的方向。 I-25 试用受力变形线图说明受轴向工作载荷的紧螺栓联接中螺栓所受的总载荷F2与预紧力F0的关系。 试题I-24图 五、计算题 I-26 一根轴用两个角接触球轴承支承，如图所示。L l=40mm，L2=200mm，轴端作用有轴向力F ae=820N，径向力F re=1640N。试分别求出两轴承所受的径向载荷F r1、F r2和轴向载荷F al、F a2(注：轴承派生轴向力F d=0.68F r)。 机械创新设计课程设计 拆装式便携桌椅 院系：机械工程学院 班级： 成员 指导老师： 设计题目：拆装式便携桌椅 2011年3月1日 便携式桌椅设计方案 一、设计任务简介 现今社会，做事讲究效率，那就要求我们身边的一些东西都能简单方便的满足我们的生活需求，简单方便才能提高效率。我们所设计的这款便携式桌椅就是基于这种要求，将桌椅分成各个部件，不用的时候将零件以一种形式组装，使其达到携带方便的要求；使用的时候将各个零件拿出来以另一种形式组装起来当桌椅使用。以此来实现便携方便的特点。 系统设计流程： 总功能 总功能原理解 构思工艺动作过程 工艺过程分解 稳定功能执行功能替换功能 机械整体 确定若干系统可行方案 方案评价、决策 二、便携式桌椅的市场展望 随着社会的发展，人们生活工作的空间范围越来越大，随时随地都可能成为人们学习工作生活的场所，我们的便携式桌椅可以随时随 地为人们的学习工作生活提供一席之地，制作成本也不高，人们会乐 于接受这种给他们带来方便的新型桌椅。 二、便携式桌椅的设计方案 1、便携式桌椅的功能与设计要求 （1）功能：把平时我们使用的桌椅拆分成各个部件，不使用的时候 组装起来便于存放和携带，使用的时候拿出部件以另一种形式组装起 来使用。 基于triz理论进行设计分析 问题解决过程： 桌椅的折叠问题 系统功能分析 技术矛盾物场模型 物理矛盾HOW TO 模型 知识库 创新原理分离方法标准解法 实现功能 折叠安装便于携带 拆分安装组装成桌椅适用 功能分析 1）制作一个类似包裹的圆形袋子，桌椅在不使用的时候，将其拆分成各个零部件，组装在圆形布袋里面，布袋周围做成拉链，拉上拉链就可以形成一个圆柱型整体，想在外面随处使用的时候只需外出携带这个装有零件的圆形布袋，使用的时候拿出零件简单的组装起来就可以成为一个可以适用的桌椅一套。 2）由于我们设计的桌椅是三个凳子脚支撑，相当于是三点支撑桌子，起到很好的固定作用，三点定面，适用场合广，即使地面不是很平整也能比较稳固。 解决方案1分割。把物体分成容易组装和拆卸的部分 2改变局部。把物体的每个部分处于各自动作的最佳位置 5组合。在空间上将物体或操作加以组合 7嵌套。把一个物体嵌入第二个物体，然后将这两个物体 在嵌入第三个物体…让一个物体穿过另一个物体的空腔 四、方案设计 方案一 机械设计习题及答案 第一篇总论 第一章绪论 一．分析与思考题 1-1 机器的基本组成要素是什么 1-2 什么是零件什么是构件什么是部件试各举三个实例。 1-3 什么是通用零件什么是专用零件试各举三个实例。 第二章机械设计总论 一．选择题 2-1 机械设计课程研究的内容只限于_______。 (1) 专用零件的部件 (2) 在高速，高压，环境温度过高或过低等特殊条件下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件 (3) 在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部件 (4) 标准化的零件和部件 2-2 下列8种机械零件：涡轮的叶片，飞机的螺旋桨，往复式内燃机的曲轴，拖拉机发动机的气门弹簧，起重机的起重吊钩，火车车轮，自行车的链条，纺织机的纱锭。其中有_____是专用零件。 (1) 3种 (2) 4种 (3) 5种 (4) 6种 2-3 变应力特性可用σmax,σmin,σm, σa, r 等五个参数中的任意_____来描述。 (1) 一个 (2) 两个 (3) 三个 (4) 四个 2-4 零件的工作安全系数为____。 (1) 零件的极限应力比许用应力 (2) 零件的极限应力比零件的工作应力 (3) 零件的工作应力比许用应力 (4) 零件的工作应力比零件的极限应力 2-5 在进行疲劳强度计算时，其极限应力应为材料的____。 (1) 屈服点 (2) 疲劳极限 (3) 强度极限 (4) 弹性极限 二．分析与思考题 2-1 一台完整2-3 机械零件主要有哪些失效形式常用的计算准则主要有哪些 2-2 机械零件主要有哪些失效形式常用的计算准则主要有哪些 2-3 什么是零件的强度要求强度条件是如何表示的如何提高零件的强度 2-4 什么是零件的刚度要求刚度条件是如何表示的提高零件刚度的措施有哪些 2-5 机械零件设计中选择材料的原则是什么 2-6 指出下列材料的种类，并说明代号中符号及数字的含义：HTl50，ZG230-450，2-7 机械的现代设计方法与传统设计方法有哪些主要区别 第三章机械零件的强度 机械创新设计心得(精选多篇) 有幸参加本次“博亚杯”机械创新设计大赛。不管是在准备过程中还是在比赛过程中，都学到了许多在平时的学习中所学不到和感受不到的东西。 参加比赛是对一个人各方面能力的全面锻炼。这是一个自我提升的过程。在这个过程中所得到的经验对以后的学习工作生活都很重要。总结自己团队的成败得失吸取成功团队的宝贵经验，个人觉得一个团队要取得成功以下几点非常重要： 首先需要一个优秀的领导者，在拥有必要的基本知识技能外还需要能够统筹全局，充分调动整个团队的积极性，发挥每个团队成员的长处，挖掘每个成员的潜能。这需要他能够准确把握宏观的方向也要注意很小的细节问题。 二，一个团结奋进的团队，不仅是个人能力有限，在思维的灵活、见识的广度、上个人都是无法和团队相比拟的。一个团结的团队会有不竭的动力，团员间互相鼓励保证了团队的旺盛的斗志。团员间相互交流相互理解使整个比赛过程更加协调。 三、明确的目标和坚定的信念以及不灭的斗志。坚持到最后就是胜利，说的容易但做起来却不是那么回事，很多时候在最需要坚持时，我们往往忘记了这句话。生活最怕没有目标，做一件事，参加一个比赛亦如此。没有一个明确而有 强烈的目标很难取得比赛的成功。 四、各方面的支持。来自自己的内心，来自学校，来自老师。 比赛表面上是一件件参赛作品的比较，实质是思维和思想的比拼。在比赛中能够使自己在思想认识上得到提高在思维习惯上得到改善则是最大的收获。创新，一个不曾间断过的话题，但怎么做到创新，怎么才能有一个创新型的思维却很少有人做到。 另外，在比赛过程中和其他学校学生的交流，让我认识到了自己看到了现状。从对比中看到了自己的情况，对自己在今后的学习生活上也有很大的帮助，给自己今后在一些事情上的选择上提供了借鉴。 机械创新设计心得： 大三花了将近半年的时间去搞第三届大学生机械创新设计大赛的作品，本来比赛早就完成了，开学还将所有的比赛花费的发票递交了上去，最后学校还要我们写一篇比赛心得，今晚花了两个钟的时间写下了下来这篇比赛心得，真的有点长，转发到自己的博客上，见证下自己曾经的步伐。 转眼间，大三过去了，在大三的第一个学期的最后几天，我们的参赛作品——绿色环保自动吸尘黑板擦通过了答辩，最后得到了学校老师，领导的肯定，成为其中的一个立项项目，得到了学校的大力支持。 机械设计模拟题 一、填空题（每小题2分，共20分） 1、机械零件的设计方法有理论设计经验设计模型试验设计。 2、机器的基本组成要素是机械零件。 3、机械零件常用的材料有金属材料高分子材料陶瓷材料复合材料。 4、按工作原理的不同联接可分为形锁合连接摩擦锁合链接材料锁合连接。 5、联接按其可拆性可分为可拆连接和不可拆连接。 6、可拆联接是指不需破坏链接中的任一零件就可拆开的连接。 7、根据牙型螺纹可分为普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹、锯齿形螺纹。 8、螺纹大径是指与螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径，在标准中被定为公称直径。 9、螺纹小径是指螺纹最小直径，即与螺纹牙底相切的假想的圆柱直径。 10、螺纹的螺距是指螺纹相邻两牙的中径线上对应两点间的轴向距离。 11、导程是指同一条螺纹线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴线距离。 12、螺纹联接的基本类型有螺栓连接双头螺栓连接螺钉连接紧定螺钉连接。 13、控制预紧力的方法通常是借助测力矩扳手或定力矩扳手，利用控制拧紧力矩的方法来控制预紧力的大小。 14、螺纹预紧力过大会导致整个链接的结构尺寸增大，也会使连接件在装配或偶然过载时被拉断。 15、螺纹防松的方法，按其工作原理可分为摩擦防松、机械防松、破坏螺旋运动关系防松。 16、对于重要的螺纹联接，一般采用机械防松。 17、受横向载荷的螺栓组联接中，单个螺栓的预紧力F?为。 18、键联接的主要类型有平键连接半圆键连接楔键连接切向键连接。 19、键的高度和宽度是由轴的直径决定的。 20、销按用途的不同可分为定位销连接销安全销。 21、无键联接是指轴与毂的连接不用键或花键连接。 22、联轴器所连两轴的相对位移有轴向位移径向位移角位移综合位移。 23、按离合器的不同工作原理，离合器可分为牙嵌式和摩擦式。 24、按承受载荷的不同，轴可分为转轴心轴传动轴。 机械创新设计心得(精选多篇) 第一篇：机械创新设计心得有幸参加本次“博亚杯”机器创新计划大赛。不管是在准备过程中照旧在角逐历程中，都学到了许多在平时的学习中所学不到和感觉不到的工具。参加比赛是对一个人各方面本领的全面熬炼。这是一个自我提拔的历程。在这个过程中所得到的经验对以后的学习工作生存都很关键。总结自己团队的成败得失吸取乐成团队的名贵履历，个人觉得一个团队要取得成功以下几点非常重要：首先需要一个良好的领导者，在拥有必要的基本知识技能外还必要可以统筹全局，充分调动整个团队的积极性，发挥每个团队成员的优点，发掘每个成员的潜能。这需要他能够准确把握宏观的方向也要细致很小的细节题目。二，一个团结奋进的团队，不但是自己本领有限，在思维的灵活、见识的广度、上个人都是无法和团队相相比的。一个团结的团队会有不断的动力，团员间互相鼓励保证了团队的茂盛的斗志。团员间相互交流相互理解使整个角逐历程越发和谐。 三、明确的目标和坚定的信心以及不灭的斗志。对峙到末了便是胜利，说的容易但做起来却不是那么回事，很多时间在最必要对峙时，我们每每忘记了这句话。生存最怕没有目的，做一件事，到场一个角逐亦云云。没有一个明确而有强烈的目标很难取得角逐的乐成。 四、各方面的支持。来自本身的心田，来自学校，来自老师。比赛表面上是一件件参赛作品的比力，实质是头脑和头脑的比拼。在比赛中能够使自己在思想认识上得到提高在思维习 惯上得到改进则是最大的劳绩。创新，一个未曾中断过的话题，但怎么做到创新，怎么才能有一个创新型的头脑却很少有人做到。另外，在比赛过程中和其他学校学生的交换，让我认识到了本身看到了近况。从对比中看到了本身的环境，对自己在今后的学习生活上也有很大的救济，给自己今后在一些事情上的选择上提供了鉴戒。机械创新设计心得（2）：大三花了将近 半年的时间去搞 第三届大学生机械创新计划大赛的作品，原来角逐早就完成了，开学还将所有的比赛花费的发票递交了上去，最后学校还要我们写一篇角逐心得，今晚花了两个钟的时间写下了下来这篇角逐心得，真的有点长，转发到本身的博客上，见证下本身曾经的步调。转眼间，大三已往了，在大三的 第一个学期的末了几天，我们的参赛作品——绿色环保自动吸尘黑板擦通过了答辩，末了得到了学校老师，向导的肯定，成为此中的一个立项项目，得到了学校的大力支持。立项之后，我们就开始了作品的制作阶段。寒假期间，我们首先通过上网买回了一个现成的电动吸尘黑板擦举行研究，然后拆了里面的涡轮风扇用到我们的作品制作中。然后在寒假期间几次出到大德路去找我们制造作品必要的零件。大三的 第二个学期一开始，我们就开始专注于作品的制作。首先通过上彀以及老师，同砚的救济，找了许多地方，终于找到了合适我们制作作品所需要的零件——滚筒以及塑料小齿轮，这两样零件未几好找，最终我们是看到了玩具车上面的车轮跟内里的齿轮，因为从玩具车上面取下这种在市场上单件少的零件比力划算，不然我们又要费钱去订做，本钱就高了。买回滚筒以及小齿轮后，我们开始本身计划锥齿轮。在计划的时间，我们运用讲义学到的知识，计算并设计了我们必要的齿轮，不过 机械零件设计的一般步骤 1.一部机器由哪些部分组成？分别起什么作用？ 答：机器通常由动力部分、工作部分和传动部分三部分组成。除此之外，还有自动控制部分。 动力部分是机器动力的来源，常用的发动机有电动机、内燃机和空气压缩机等。工作部分是直接完成机器工作任务的部分，处于整个传动装配的终端，起结构形式取决于机器的用途。例如金属切削机床的主轴、拖板、工作台等。 传动部分是将动力部分的运动和动力传递给工作部分的中间环节。例如：金属切削机床中常用的带传动、螺旋传动、齿轮传动、连杆机构、凸轮机构等。机器应用的传动方式主要有机械传动、液压传动、气动传动及电气传动等。 2.决定机器好坏的关键是哪个阶段？ 答：设计阶段 3.机械零件的失效形式有哪些？ 答：（一）整体断裂（二）过大的残余变形（三）零件的表面破坏（四）破坏正常工作条件引起的失效 4.常规的机械零件设计方法有哪些？ 答：（一）理论设计（二）经验设计（三）模型试验设计 5.机械零件的理论设计有哪几种？ 答：设计计算校核计算 6.惰轮轮齿的接触应力.弯曲应力分别为怎样的循环变应力？ 答：接触应力为：脉动循环变应力弯曲应力为：对称循环变应力 7.材料的疲劳特性可以用哪些参数描述？ 答：可用最大应力m ax σ，应力循环次数N ，应力比max min σσσ= 来描述。 8.循环特性r=-1,0,1分别代表什么应力？ 答：r=-1代表对称循环变应力，r=0脉动循环变应力，r=1静应力。 9.在循环变应力作用下，影响疲劳强度的最主要因素？ 答：应力幅。 10.疲劳曲线有哪两种？如何定义？ σ-N 疲劳曲线，等寿命疲劳曲线。 σ-N 疲劳曲线：在各种循环作用次数N 下的极限应力，以横坐标为作用次数N 、纵坐标为极限应力，绘成而成的曲线。 等寿命疲劳曲线：在一定的应力循环次数N 下，疲劳极限的应力幅值与平均应力关系曲线。 11.σ-N 曲线中，我们把曲线分成了那几段？各有什么特点？ 分为AB BC CD 三段。在AB 段，是材料发生破坏的最大应力值基本不变。在BC 段，材料发生疲劳破坏的最大应力不断下降。在CD 段，材料试件经过一定次数的交应变力作用后会发生疲劳破坏。 12.简述静强度设计和疲劳强度设计的不同之处？ 静强度设计是和屈服强度做比较，疲劳强度是考虑到不同因素对疲劳极限的影响。 13.简述疲劳损伤线性积累假说的内容？ 在规律性变幅循环应力作用下，各应力对材料造成的损伤是独立进行的，并可以线性 地累积成总损伤，当各应力的寿命损伤率之和等于 1 时，材料将会发生疲劳。 机械设计答案 第1章机械设计概论 1－2 设计机器时应满足哪些基本要求？ 答：1、功能要求 满足机器预定的工作要求，如机器工作部分的运动形式、速度、运动精度和平稳性、需要传递的功率，以及某些使用上的特殊要求（如高温、防潮等）。 2、安全可靠性要求 （1）使整个技术系统和零件在规定的外载荷和规定的工作时间内，能正常工作而不发生断裂、过度变形、过度磨损、不丧失稳定性。 （2）能实现对操作人员的防护，保证人身安全和身体健康。 （3）对于技术系统的周围环境和人不致造成危害和污染，同时要保证机器对环境的适应性。 3、经济性 在产品整个设计周期中，必须把产品设计、销售及制造三方面作为一个系统工程来考虑，用价值工程理论指导产品设计，正确使用材料，采用合理的结构尺寸和工艺，以降低产品的成本。设计机械系统和零部件时，应尽可能标准化、通用化、系列化，以提高设计质量、降低制造成本。 4、其他要求 机械系统外形美观，便于操作和维修。此外还必须考虑有些机械由于工作环境和要求不同，而对设计提出某些特殊要求，如食品卫生条件、耐腐蚀、高精度要求等。 1－4 机械零件的计算准则与失效形式有什么关系？常用的设计准则有哪些？它们各针对什么失效形式？ 答：在设计中，应保证所设计的机械零件在正常工作中不发生任何失效。为此对于每种失效形式都制定了防止这种失效应满足的条件，这样的条件就是所谓的工作能力计算准则。它是设计机械零件的理论依据。 常用的设计准则有： 1、强度准则：确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性变形，是最基本的设计准则。 2、刚度准则：确保零件不发生过大的弹性变形。 3、寿命准则：通常与零件的疲劳、磨损、腐蚀相关。 4、振动稳定性准则：高速运转机械的设计应注重此项准则。 5、可靠性准则：当计及随机因素影响时，仍应确保上述各项准则。 1－7 机械零件设计的一般步骤有哪些？其中哪个步骤对零件尺寸的确定起决定性的作用？ 各类零件机械设计图集锦！ 1.轴套类零件 这类零件一般有轴、衬套等零件，在视图表达时，只要画出一个基本视图再加上适当的断面图和尺寸标注，就可以把它的主要形状特征以及局部结构表达出来了。为了便于加工时看图，轴线一般按水平放置进行投影，最好选择轴线为侧垂线的位置。 在标注轴套类零件的尺寸时，常以它的轴线作为径向尺寸基准。由此注出图中所示的Ф14 、Ф11（见A-A断面）等。这样就把设计上的要求和加工时的工艺基准（轴类零件在车床上加工时，两端用顶针顶住轴的中心孔）统一起来了。而长度方向的基准常选用重要的端面、接触面（轴肩）或加工面等。 如图中所示的表面粗糙度为Ra6.3的右轴肩，被选为长度方向的主要尺寸基准，由此注出13、28、1.5和26.5等尺寸；再以右轴端为长度方向的辅助基，从而标注出轴的总长96。 2.盘盖类零件 这类零件的基本形状是扁平的盘状，一般有端盖、阀盖、齿轮等零件，它们的主要结构大体上有回转体，通常还带有各种形状的凸缘、均布的圆孔和肋等局部结构。在视图选择时，一般选择过对称面或回转轴线的剖视图作主视图，同时还需增加适当的其它视图（如左视图、右视图或俯视图）把零件的外形和均布结构表达出来。如图中所示就增加了一个左视图，以表达带圆角的方形凸缘和四个均布的通孔。 在标注盘盖类零件的尺寸时，通常选用通过轴孔的轴线作为径向尺寸基准，长度方向的主要尺寸基准常选用重要的端面。 3.叉架类零件 这类零件一般有拨叉、连杆、支座等零件。由于它们的加工位置多变，在选择主视图时，主要考虑工作位置和形状特征。对其它视图的选择，常常需要两个或两个以上的基本视图，并且还要用适当的局部视图、断面图等表达方法来表达零件的局部结构。踏脚座零件图中所示视图选择表达方案精练、清晰对于表达轴承和肋的宽度来说，右视图是没有必要的，而对于T字形肋，采用剖面比较合适。 第一章机械设计概论 1，一部完整的机器由哪些部分所组成？各部分的作用是什么？试以汽车为例说明这些组成部分各主要包括些什么？ 答：包括：动力部分，执行部分，控制部分，辅助部分，传动部分。 2,人们常说的机械的含义是什么？机器和机构各指的是什么？ 答：机械是机器和机构的总称。机器是人类进行生产以减轻体力劳动和提高生产率的主要工具。有两个或两个以上构件通过活动联接形成的构件系统称为机构。 3，什么是部件？什么是零件？什么是构件？ 答：为完成同一使命在结构上组合在在一起并协同工作的零件成为部件。组成机器的不可拆的基本单元称为机械零件。构件是机械系统中实际存在的可更换部分，它实现特定的功能，符合一套接口标准并实现一组接口。 4，什么是通用零件？什么是专用零件？ 答：各种机器中普遍使用的零件称为通用零件。只有在一定类型的机器中使用的零件称为专用零件。 5，什么是标准件？ 答：经过优选，简化，统一并经以标准代号的零件和部件称为标准件。 6：机器设计应满足哪些基本要求？机械零件设计应满足哪些基本设计要求？ 答：（1），在使用方面，机器应能在给定的工作期限内具有高的工作可靠性，并能始终正常工作；在经济方面，应从机器费用，产品制造成本等多种因素中综合衡量，以能获得最大经济效益的方案为最佳设计方案；机器外观造型应比例协调，大方，给人以时代感，美感，安全感；限制噪声分贝数。（2）工作可靠，又要成本低廉，应正确选择材料，合理规定公差等级以及认真考虑零件的加工工艺性和装配工艺性。 7,机械零件的计算可分为哪两种？它们大致可包含哪些内容？ 答：可分为设计计算和校核计算两种。设计计算根据零件的工作情况和选定的工作能力准则拟定出安全条件，用计算方法求出零件危险截面的尺寸，然后根据结构与工艺条件和尺寸协调的原则，使结构进一步具体化。校核计算是先参照已有实物，图纸和经验数据初步拟定零件的结构布局和有关尺寸，然后根据工作能力准则核验危险截面是否安全。 第二章机械零件的工作能力和计算准则 1，什么是机械零件的失效？机械零件可能的失效形式主要有哪些？ 答：机械零件丧失工作能力或达不到设计要求性能时，称为失效。包括：因强度不足而断裂：过大的弹性变形或塑性变形；摩擦表面的过度磨损，打滑或过热；联接松动；压力容器，管道等的泄漏；运动精度达不到要求等。 2，什么是零件的工作能力？什么是零件的承载能力？ 答：零件不发生失效时的安全工作限度称为工作能力。对载荷而言的工作能力称为承载能力。 3，什么是静载荷，变载荷，名义载荷，计算载荷？什么是静应力和变应力？ 答：不随时间变化或变化缓慢的载荷称为静载荷。随时间作周期性变化或非周期变化的载荷称为变载荷。根据额定功率用力学公式计算出的载荷称为名义载荷。不随时间变化或变化缓慢的应力称为静应力。随时间变化的应力称为变应力。 4，稳定循环变应力σmax，σmin，σa，σm，r，五个参数分别代表什么？试列出根据已知零件的σmax，σmin计算σa，σm，及r的公式 答：σmax最大应力，σmin最小应力，σa应力幅，σm平均应力，r循环特性。σa= （σmax- σmin）/2，σm=（σmax+ σmin）/2，r= σmin/σmax。 5，提高零件强度的措施有哪些？ 答：a合理布置零件，减少所受载荷；b降低载荷集中，均匀载荷分布；c采用等强度结构；d选用合理截面；e减小应力集中。 Through the reasonable organization of the production process, effective use of production resources to carry out production activities, to achieve the desired goal. 机械零件设计中形位公差的确定性方法研究正式版 机械零件设计中形位公差的确定性方 法研究正式版 下载提示：此安全管理资料适用于生产计划、生产组织以及生产控制环境中，通过合理组织生产过程，有效利用生产资源，经济合理地进行生产活动，以达到预期的生产目标和实现管理工作结果的把控。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 随着正确地选择和确定形位公差的项目、基准及数值对机械零件的设计是十分重要的。依据机械零件的功能要求。并考虑其使用性、工艺性和经济性的综合效果,详细分析了确定形位公差时公差项目、基准和公差数值的选择方法。零件的功能特性是选择形位公差项目、基准和公差数值的基础;公差间的关系可作为进一步精选它们的依据;同时还应兼顾经济性和测量的方便性。 在机械零件的设计过程中,正确地选择形位公差项目以及合理地确定形位公差数 值,不仅直接影响到机器的使用性能和质量,而且关系到零件加工的难易程度和成本高低。形位公差的国家标准规定了l4项并列的形位公差,项目较多,而且有些公差项目之间还存在着从属和包容等关系。因此,机械零件的形位公差设计一直是机械零件设计中的难点。本文将根据形位公差的理论与多年的机械零件设计经验,分析形位公差项目及公差值大小等公差内容的选择依据。为设计者提供参考。 1.形位公差项目的选择 1.依据零件的功能特性初选形位公差项目 选择形位公差项目首先应满足零件的功能要求，主要考虑形位误差对零件使用 有幸参加本次“博亚杯”机械创新设计大赛。不管是在准备过程中还是在比赛过程中，都学到了许多在平时的学习中所学不到和感受不到的东西。下面是为大家收集整理的机械创新设计学习心得，欢迎大家阅读。 大三花了将近半年的时间去搞第三届大学生机械创新设计大赛的作品，本来比赛早就完成了，开学还将所有的比赛花费的发票递交了上去，最后学校还要我们写一篇比赛心得，今晚花了两个钟的时间写下了下来这篇比赛心得，真的有点长，转发到自己的博客上，见证下自己曾经的步伐。 转眼间，大三过去了，在大三的第一个学期的最后几天，我们的参赛作品——绿色环保自动吸尘黑板擦通过了答辩，最后得到了学校老师，领导的肯定，成为其中的一个立项项目，得到了学校的大力支持。 立项之后，我们就开始了作品的制作阶段。寒假期间，我们首先通过上买回了一个现成的电动吸尘黑板擦进行研究，然后拆了里面的涡轮风扇用到我们的作品制作中。然后在寒假期间几次出到大德路去找我们制造作品需要的零件。 大三的第二个学期一开始，我们就开始专注于作品的制作。首先通过上以及老师，同学的帮助，找了很多地方，终于找到了合适我们制作作品所需要的零件——滚筒以及塑料小齿轮，这两样零件不多好找，最终我们是看到了玩具车上面的车轮跟里面的齿轮，因为从玩具车上面取下这种在市场上单件少的零件比较划算，不然我们又要花钱去订做，成本就高了。 买回滚筒以及小齿轮后，我们开始自己设计锥齿轮。在设计的时候，我们运用课本学到的知识，计算并设计了我们需要的齿轮，不过当我们将我们设计好的锥齿轮参数拿到外面叫师傅订做的时候开始遇到了一些问题。由于我们只是运用课本上的知识，没有什么社会上的设计经验，将我们设计的参数拿去加工的时候，师傅跟我们说那样的参数的小锥齿轮没法加工，模数太小了，机床没法加工。我们问了很多家，终于找到一家能加工我们参数的锥齿轮的商铺，跟老板核查好参数之后，这样就完成了锥齿轮的设计工作。 齿轮，锥齿轮，滚筒都买了回来之后，又买了传动轴，我们就开始设计自己的黑板擦外盒了。一开始我们计划用薄铁皮做外盒，用cad完成自己的加工图形，然后去大德路找师傅帮我们加工，我们跟师傅说完了我们的设计方案就回去了，一周之后再去领会我们定制的黑板擦外盒的时候发现了问题，由于我们画的图纸表示得不是很明白，加上给我加工的师傅也不是很专业，外盒拿回来，我们安装上齿轮，轴，锥齿轮，风扇发现很多地方不能配合，还有加工错误的地方。我们遇到了失败，很快我们就想出了解决的方法，我们发现用图纸比较难说明我们的作品制作细则，然而我们也不能守在师傅身边跟他一起完成作品的制作，我们有很多课程，而且做一个那样的外盒要花上几天的时间，师傅的时间都比较匆忙。我们想到了首先在学校的塑焊中心首先自己先粗糙得大概作己的作品模型，然后再通过模型跟师傅说明我们作品的制作细则。在塑焊中心制作模型的时候，我们可是吃了不少苦，最后在老师的悉心教导跟我们的不懈努力下，最终我们完成了模型的制作。 完成了外盒的模型制作，我们再一次出到大德路找师傅给我们加工的师傅加工我们的产品。这次有了模型跟师傅讲解，我们吸取上一次失败的教训，找出问题的根源，跟师傅说的相当清楚作品制作的细则。果然第二次加工出来的作品完全符合我们的要求，我们实现了自 机械零件设计准则 机械零件的设计具有众多的约束条件，设计准则就是设计所应该满足的约束条件。技术性能准则是指相关的技术性能必须达到规定的要求。例如振动会产生额外的动载荷和变应力，尤其是当其频率接近机械系统或零件的固有频率时，将发生共振现象，这时振幅将急剧增大，有可能导至零件甚至整个系统的迅速损坏。振动性稳定准则就是限机械零件的设计具有众多的约束条件，设计准则就设计所应该满足的约束条件。 一、技术性能准则 技术性能包括产品功能、制造和运行状况在内的一切性能，既指静态性能，也指动态性能。例如，产品所能传递的功率、效率、使用寿命、强度、刚度、抗摩擦、磨损性能、振动稳定性、热特性等。技术性能准则是指相关的技术性能必须达到规定的要求。 例如振动会产生额外的动载荷和变应力，尤其是当其频率接近机械系统或零件的固有频率时，将发生共振现象，时振幅将急剧增大，有可能导致零件甚至整个系统的迅速损坏。 振动性稳定准则就是限制机械系统或零件的相关振动数，如固有频率、振幅、噪声等在规定的允许范围之内。又如机器工作时的发热可能会导致热应力、热应变，甚至会造成热损坏。热特性准则就是限制各种相关的热参数(如热应力、热应变、温升等)在规定范围内。 二、标准化准则 与机械产品设计有关的主要标准大致有：概念标准化：设计过程中所涉及的名词术语、符号、计量单位等应符合标准；实物形态标准化：零部件、原材料、设备及能源等的结构形式、尺寸、性能等，都应按统一的规定选用。方法标准化：操作方法、测量方法、试验方法等都应按相应规定实施。标准化准则就是在设计的全过程中的所有行为，都要满足上述标准化的要求。现已发布的与机械零件设计有关的标准，从运用范围上来讲，可以分为家标准、行业标准和企业标准三个等级。从使用强制性来说，可分为必须执行的和推荐使用的两种。 三、可靠性准则可靠性：产品或零部件在规定的使用条件下，在预期的寿命内能完成规定功能的概率。 可靠性准则就是指所设计的产品、部件或零件应能满足规定的可靠性要求。 四、安全性准则机器的安全性包括：零件安全性：指在规定外载荷和规定时间内零件不发生如断裂、过度变形、过度磨损和不丧失稳定性等等。整机安全性：指机器保证在规定条件下不出故障，能正常实现总功能的要求。工作安全性：指对操作员的保护，保证人身安全和身心健康等等。环境安全性：指对机器周围的环境和人不造成污染和危害。(机械制造行业)机械零件设计答案
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机械零件设计的一般步骤
机械零件的设计大体要经过以下几个步骤: 1)根据零件的使用要求,选择零件的类型和结构.为此,必须对各种零件的不同 用途,优缺点,特性与使用范围等,进行综合对比并正确选用. 2)根据机器的工作要求,计算作用在零件上的载荷. 3)根据零件的工作要求及对零件的特殊要求,选择适当的材料. 4)根据零件可能的失效形式确定计算准则,根据计算准则进行计算,确定出零件 的基本尺寸. 5)根据工艺性及标准化等原则进行零件的结构设计. 6)细节设计完成后,必要时进行详细的校核计算,以判定结构的合理性. 7)画出零件的工作图,并写出计算说明书. 在进行设计时,对于数值的计算除少数与几何尺寸精度要求有关外,对于手算工作 一般以两,三位有效数字的计算精度为宜. 必须再度强调指出,结构设计是机械零件的重要设计内容之一,在有些情况下,它 占用了设计工作量中的一个较大比例,一定要给予足够的重视. 绘制的零件工作图应完全符合制图标准,并满足加工的要求. 写出的设计说明书要条理清晰,语言简练,数字正确,格式统一,并附有必要的结 构草图和计算草图.重要的引用数据,一般要指明来源出处.对于重要的计算结果,要 写出简短的结论.
1.3 机械零件的计算准则
在设计时对零件进行计算所依据的准则, 无疑地是与零件的失效形式紧密地联系在 一起的.概括地讲,大体有以下准则: (一)强度准则 强度准则就是指零件中的应力不得超过允许的限度.即: σ≤σlim 其中:σlim 为材料的极限应力,对于脆性材料:σlim=σB(强度极限),对于塑 性材料:σlim=σS(屈服极限). 考虑到各种偶然性或难以精确分析的影响,上式右边要除以设计安全系数(简称安 全系数),即: σ≤σlim/S 即 σ≤[σ] 式中:安全系数 S 为大于 1 的数,S 过大,虽安全但浪费材料;S 过小,虽节省材 料但趋危险,故 S 的选取应适当.[σ]称为许用应力. (二)刚度准则 零件在载荷作用下产生的弹性变形量 y,小于或等于机器工作性能所允许的极限值 [y](许用变形量),就叫做满足了刚度要求,或符合刚度计算准则.其表达式为: y≤[y]机械设计简答题答案
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