机械设计课后简答题答案

机械设计课后简答题答案
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3-9 弯曲疲劳极限的综合影响系数Kδ 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,Kδ是试件的与零件的疲劳极限的比值;在不对称循环时, Kδ是试件的与零件的极限应力幅的比值。Kδ与零件的有效应力集中系数ζkδ、尺寸系数εδ、表面质量系数βδ和强化系数βq 有关。Kδ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Kδ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

螺栓连接紧密要求和静强度的前提下,要提高螺栓连接的疲劳强度,应如何改变螺栓及连接件的刚度和预紧力的大小?通过力变形图线说明。答:降低螺栓的刚度,提高被连接件的刚度和提高预紧力,其受力变形线图参见。。。。。。8-7 在普通V 带的基本额定表中,单根V 带的基本额定功率的值随小带轮转速的增大有何变化特点?说明原因。答:P0 随小带轮转速增大而增大,当转速超过一定值后,P0 随小带轮转速的进一步增大而下降。这是因为P=Fev,在带传动能力允许的范围内,随着小带轮转速的增大(带速v 增大)带传递的功率增大。然而当转速超过一定值后,由于离心力的影响,使得带所能传递的有效拉力Fe 下降,因此,小带轮转速进一步增大时,带的传动能力P0 下降。8-10 某带传动由变速电动机驱动,大带轮的输出转速变化范围为500~1000 转每分,若大带轮上的负载为恒定功率负载,应该按哪一种转速设计带传动?若大带轮上的负载为恒定转矩负载,应该按哪一种转速设计带传动?为什么?答:若大带轮上的负载为恒功率负载,则转速高时带轮上的有效拉力小,转速低时有效拉力大。因此,应当按转速为500r/min 来设计带传动。若大带轮上的负载为恒转矩负载,则转速高时输出功率大,转速低时输出功率小。因此,应当按转速为1000r/min 来设计带传动。8-11V 带传动比大于1 时为什么会使带的传递功率有所增加?答:因为单根普通V 带的基本额定功率P0 是在i=1(主、从动带轮都是小带轮)的条件下实验得到的。当i>1 时,大带轮上带的弯曲应力小,对带的损伤减少,在相同的使用寿命情况下,允许带传递更大一些的功率,因此引入额定功率增量△P0。8-12 带与

带轮的摩擦系数对带传动有什么影响?为了增加传动能力,将带轮的工作面加工的粗糙些以增大摩擦系数这样做是否合理?为什么?答:摩擦系数f 增大,则带的传动能力增大,反之则减小。这样做不合理,因为若带轮工作面加工得粗糙,则带的磨损加剧,带的寿命缩短。8-13 带传动中的弹性滑动时如何产生的?打滑又是如何长生的?两者有何区别?对带传动各产生什么影响?打滑首先发生在哪个带轮上?为什么?答:在带传动中,带的弹性滑动是因为带的弹性变形以及传递动力时松、紧边的拉力差造成的,是带在轮上的局部滑动,弹性滑动是带传动所固有的,是不可避免的。弹性滑动使带传动的传动比增大。当带传动的负载过大,超过带与轮间的最大摩擦力时,将发生打滑,打滑时带在轮上全面滑动,打滑是带传动的一种失效形式,是可以避免的。打滑首先发生在小带轮上,因为小带轮上带的包角小,带与轮间所能产生的最大摩擦力较小。

8-14 在设计带传动时,为什么要限制小带轮的最小基准直径和带的最小最大速度?答:小带轮的基准直径过小,将使V 带在小带轮上的弯曲应力过大,使带的使用寿命下降。小带轮的基准直径过小,也使得带传递的功率过小,带的传动能力没有得到充分利用,是一种不合理的设计。带速v 过小,带所能传递的功率也过小(因为P=Fv),带的传动能力没有得到充分利用;带速v 过大,离心力使得带的传动能力下降过大,带传动在不利条件下工作,应当避免。8-16 题目太长,要点打出,大家自己看题目应该明白。此题有图为带式输送机装置,小带轮的直径d1=140,大带轮基准直径为d2=400,鼓轮直径D=250 为

了提高生产效率有以下三个方案,分析方案的合理性?为什么?方案—:将大带轮的直径减小到280 方案二:将小带轮的直径增大至200 方案三:将鼓轮直径D 增大到350 答:输送机的F 不变,v 提高30%左右,则输出功率增大30%左右。三种方案都可以使输送带的速度v 提高,但V 带传动的工作能力却是不同的。(1)2dd 减小,V 带传动的工作能力没有提高(P0,Kl,Ka,ΔP0 基本不变),传递功率增大30%将使小带轮打滑。故该方案不合理。(2)1dd 增大,V 带传动的工作能力提高(P0 增大30%左右,Kl,Ka,ΔP0 基本不变),故该方案合理。(3)D 增大不会改变V 带传动的工作能力。故该方案不合理。9-11 为什么链传动的传动比是常数,而在一般情况下瞬时传动比不是常数?答:链传动为链轮和链条的啮合传动,平均传动比i12=Z2/Z1 为常数。由于链传动的多边形效应,瞬时传动比is 是变化的10-11 在不改变齿轮的材料和尺寸的情况下,如何提高齿轮的抗折断能力?答:减小齿根处的应力集中;增大轴和轴承处的支承刚度;采用合适的热处理方法,使齿面具有足够硬度,而齿芯具有足够的韧性;对齿根表面进行喷丸、滚压等强化处理。10-12 为什么齿面点蚀一般首先出现在靠近接线的齿根面上?在开式齿轮传动中,为什么一般不出现点蚀破坏?如何提高齿面抗点蚀的能力?答:在节线附近通常为单对齿啮合,齿面的接触应力大;在节线附近齿面相对滑动速度小,不易形成承载油膜,润滑条件差,因此易出现点蚀。在开式齿轮传动中,由于齿面磨损较快,在点蚀发生之前,表层材料已被磨去,因此,很少在开式齿轮传动中发现点蚀。提高齿面硬度可以有效地提高齿面抗点蚀

的能力,润滑油可以减少摩擦,减缓点蚀。10-14 闭式齿轮传动与开式齿轮传动是失效形式和设计准则有何不同?为什么?答:闭式齿轮传动的主要失效形式为轮齿折断、点蚀和胶合。设计准则为保证齿面接触疲劳强度和保证齿根弯曲疲劳强度。采用合适的润滑方式和采用抗胶合能力强的润滑油来考虑胶合的影响。开式齿轮传动的主要失效形式为齿面磨损和轮齿折断,设计准则为保证齿根弯曲疲劳强度。采用适当增大齿轮的模数来考虑齿面磨损对轮齿抗弯能力的影响。10-15 通常所谓软齿面与硬齿面的硬度界限是如何划分的?软齿面齿轮和硬齿面齿轮在加工方法上有何区别?为什么?答:软齿面齿轮的齿面硬度≤350HBS,硬齿面齿轮的齿面硬度>350HBS。软齿面齿轮毛坯经正火或调质处理之后进行切齿加工,加工方便,经济性好。硬齿面齿轮的齿面硬度高,不能采用常规刀具切削加工。通常是先对正火或退火状态的毛坯进行切齿粗加工(留有一定的磨削余量),然后对齿面进行硬化处理(采用淬火或渗碳淬火等方法),最后进行磨齿精加工,加工工序多,费用高,适用于高速、重载以及精密机器的齿轮传动。10-16 导致载荷沿齿轮接触线分布不均匀的原因有哪些?如何减轻载荷的不均匀程度?答:轴、轴承以及支座的支承刚度不足,以及制造、装配误差等都会导致载荷沿轮齿接触线分布不均,另一方面轴承相对于齿轮不对称布置,也会加大载荷在接触线上分布不均的程度。改进措施有:增大轴、轴承以及支座的刚度;对称布置轴承;尽量避免将齿轮悬臂布置;适当限制齿轮的宽度;提高齿轮的制造和安装精度等。10-17 在齿轮强度计算时,为什么要引入载荷系数K?载荷系数K 是由那几部

分构成的?各考虑了什么因素的影响?答:齿轮上的公称载荷Fn 是在平稳和理想条件下得来的,而在实际工作中,还应当考虑到原动机及工作机的不平稳对齿轮传动的影响,以及齿轮制造和安装误差等造成的影响。这些影响用引入载荷系数K 来考虑,K=KAKvKαKβ。KA 为使用系数,用于考虑原动机和工作机对齿轮传动的影响;Kv 为动载系数,用于考虑齿轮的精度和速度对动载荷大小的影响;Kα为齿间载荷分配系数,用于考虑载荷在两对(或多对)齿上分配不均的影响;Kβ为齿向载荷分布系数,用于考虑载荷沿轮齿接触线长度方向上分布不均的影响。10-18 齿面接触疲劳强度计算公式是如何建立的?为什么要选择节点作为齿面接触应力的计算点?答:齿面接触疲劳强度计算公式是按齿轮在节点啮合时的受力情况推导出来的。选择节点作为计算点可以使计算公式得以简化,同时节点处的接触应力值与齿面最大接触应力值(位于单对齿啮合极限点)相差很小。因此,通常以节点啮合进行齿面的接触疲劳强度计算。10-19 标准直齿圆柱齿轮传动,若传动比i,转矩T1,齿宽b 均保持不变,试问在下列条件下齿轮的弯曲应力与接触应力各将发生什么变化?1,模数m 不变,齿数Z1 增加;2,齿数Z1 不变,模数m 增大3,齿数Z1 增加一倍答:(1)1z 增大则1d 增大,在1T 不变的条件下,nF 将减小。对于接触应力,1d 增大和nF 减小都使得Hζ减小。对于弯曲应力,nF 减小使得Fζ减小,1z 增加使得FaYsaY 减小,也同样使Fζ减小。m 增大则1d 增大,在1T 不变的条件下,nF 将减小。对于接触应力,1d 增大和nF 减小都使得Hζ减小。对于弯曲应力,nF 减小和m 增大都使得Fζ

减小。1z 增加一倍,m 减小一半,则1d 不变,Fn 也不变。对于接触应力,1d 不变则Hζ不变。对于弯曲应力,1z 增大使得Fζ少量减小,而m 减小则使得Fζ大量增大。因此,Fζ增大。10-20 一对圆柱齿轮传动大小齿轮的接触应力是否相等?如果大小齿轮的材料即热处理情况相同,期许用接触应力是否相同?答:在任何情况下,大、小齿轮的接触应力都相等。若大、小齿轮的材料和热处理情况相同,许用接触应力不一定相等,这与两齿轮的接触疲劳寿命系数Khn 是否相等有关,如果Khn1=Khn2,则两者的许用接触应力相等,反之则不相等10-21 配对齿轮齿面有一定的硬度差时,对软齿面有什么影响?答:当相互啮合的两齿轮之一为软齿面齿轮时,或两齿轮均为软齿面齿轮时,较硬齿面的齿轮将会对较软齿面的齿轮的齿面造成冷作硬化效应,从而使较软齿面的齿面硬度得以提高,即提高了较软齿面齿轮的疲劳极限。10-22 在齿轮设计公式中为什么要引入齿宽系数?它主要与那两方面因素有关?答:在进行齿轮尺寸的设计计算时,齿轮的分度圆直径d1 和齿宽 b 都是待求参数,而使用弯曲疲劳强度或接触疲劳强度设计计算时,只能将其中的分度圆直径d1 作为设计值,而将齿宽 b 转化为与d1 成比例的齿宽系数φd,设计时φd 由表查取,齿宽系数的大小主要与支承方式以及齿面硬度有关。10-23 为什么小齿轮比大齿轮齿宽?答:在直齿、斜齿圆柱齿轮传动中,轴系零件和支承箱体存在加工和装配偏差,使得两齿轮轴向错位而减少了轮齿的接触宽度。为此将小齿轮设计得比大齿轮宽一些,这样即使有少量轴向错位,也能保证轮齿的接触宽度为大齿轮宽度11-6 蜗杆传动与齿轮传动相比有

何特点?常用于什么场合?答:特点:a,可以实现大的传动比零件数目少,结构很紧凑,2,冲击载荷小,传动平稳,噪声低3,蜗杆传动具有自索性4,蜗杆传动与涡旋齿轮传动相似,在啮合出相对滑动,当滑动速度很大,总昨天见不够良好时,会产生较严重的摩擦和磨损,从而引起过分发热,使润滑情况变

化。蜗杆传动通常用于减速装置,也有个别机器用于增速装置。11-10 在普通圆柱蜗杆传动中,为什么将蜗杆的分度圆直径规定为标准值?答:蜗轮滚刀与对应的蜗杆具有相同的分度圆直径,因此,只要有一种分度圆直径的蜗杆,为了加工与之相啮合的蜗轮,就得有一种对应的蜗轮滚刀。为了限制蜗轮滚刀的数目,以及便于蜗轮滚刀的标准化,故将蜗杆的分度圆直径标准化,并与标准模数对应12-8 在滑动轴承上开设有空和油槽要注意哪些问题?答:油孔和油槽应开在轴承的非承载区,轴向油槽在轴承宽度方向上不能开通,以免漏油。剖分式轴承的油槽通常开在轴瓦的剖分面处,当载荷方向变动范围超过180°时,应采用环形油槽,且布置在轴承宽度中部。12-9 一般轴承的宽径比在什么范围内?为什么不宜过大或过小?答:一般轴承的宽径比B/d 在0.3~1.5 范围内。若宽径比过大,则润滑油不易从轴承中泄出,造成轴颈与轴承间的油温升高,油的粘度下降,使得轴承的承载能力下降。若宽径比过小,则润滑油从轴承侧面的泄出量大,轴承的承载能力过低。12-15 在设计滑动轴承时,相对间隙的选取与速度和载荷的大小有什么关系?答:滑动轴承速度高时,油的温升高,为了降低油的温升,设计时相对间隙ψ应取得大一些;速度低时则取得小一些,这也有利于

提高承载能力。滑动轴承的承载能力 F 与相对间隙ψ的平方成反比。因此载荷大时,相对间隙ψ应取得小一些;载荷小时则取得大一些,这也有利于降低油温。12-17 验算滑动轴承的压力p ,速度v,和压力与速度的乘积pv,是不完全液体润滑油轴承设计的内容,对液体动力润滑油轴承是否需要进行此验算,为什么?答:液体动力润滑轴承在起动时仍处于不完全润滑状态,因此,仍对轴瓦材料有要求,仍应进行压力p,速度v 和压力与速度的乘积pv 的验算。12-18 答:液体润滑轴承与不完全液体润滑轴承的区别在于前者有一套连续供油系统,保证轴承间隙中充满润滑油,液体润滑轴承用于重要轴承。不完全液体润滑轴承没有连续供油的系统,不能保证连续供油,不完全润滑轴承用于一般轴承。12-19 答:形成动压油膜的必要条件是: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。12-20 对已设计好的液体动力润滑径向滑动轴承,试分析在仅改动下面参数之一时,将如何影响该轴承的承载能力。(1)转速由500 转每分改为700 转每分;(2)宽径比B/d 由 1.0 改为0.8 (3)润滑油由采用46 号全损耗油系统改为68 号全损耗油系统;(4)轴承孔表面粗糙度由 6.3 改为 3.2 答:液体动力润滑径向滑动轴承的承载能力可通过公式(12-21)和(12-24)分析。(1)转速n 提高,则承载能力F 提高。(2)宽径比B/d 减小,则承载能力F 降低。(3)润滑油的粘度η提高,则承载能力F 提高。(4)表面粗糙度值减小,则允许的最小油膜厚度减小,偏心率x 增大。因此,承载能力提高。12

-21 答:(1)当最小油膜厚度minh 的计算值小于许用油膜厚度][h 时,说明轴承的承载能力不够。可考虑采用以下方法进行改进,如增大,d B,B/d,η,或减小ψ等。(2)可考虑改选材料,增大B 等来提高承载能力。(3)当入口温度it 的计算值偏低时,说明轴承的温升过高,承载量过大。可考虑增大d,B 等来提高承载能力。12-23 答:液体润滑轴承的润滑油除了起润滑作用外,还起到带走摩擦面间热量的作用;不完全润滑轴承的润滑油主要起润滑作用。12-24 答:润滑剂分为润滑脂、润滑油和固体润滑剂。润滑脂用于要求不高、难于经常供油、或者低速重载以及做摆动运动的轴承中;固体润滑剂只用于一些有特殊要求的场合;其他情况下均可采用润滑油。13-9 为什么30000 和70000 型轴承常成对使用?成对使用时,什么叫正装和反装?什么叫面对面和背靠背?试比较正装和反装的特点。答因为30000 型和70000 型轴承只能承受单方向的轴向载荷,成对安装时才能承受双向轴向载荷。正装和反装是对轴的两个支承点而言,两支承点上的轴承大口相对为正装,小口相对为反装。“面对面”和“背靠背”安装是对轴的一个支承点而言,一个支承点上的两个轴承大口相对为“面对面”安装,小口相对为“背靠背”安装。正装使得轴的支承跨距减小,适合于载荷作用于支承跨距之间的简支梁。反装使得轴的支承跨距增大,适合于载荷作用于支承跨距之外的悬臂梁。13-11 滚动轴承基本额定动载荷C 的含义是什么?当滚动轴承上作用的当量动载荷不超过 C 时,轴承是否就不会发生点蚀破坏?为什么?答:C 的含义:是轴承的基本额定寿命恰好为10 的六次方时轴承所能承受的载荷。当P≤C 时,轴承是

否出现点蚀要具体分析。当所要求的工作寿命等于(C/P)ε时,出现点蚀的概率为10%;大于(C/P)ε时,概率>10%;小于(C/P)ε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)ε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) ε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Ⅰ1-21.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Kδ=(kδ/εδ+1/β)/βq 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。轮3,4 的螺旋线方向应如何选择,才能使轴Ⅱ上的两个齿轮的轴向力相反?画出齿轮2,3 所受各分力的方向。答: 自测题Ⅱ2-21.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转矩下降约1/3。2-22.一对直齿圆柱齿轮传动,若载荷、齿轮材料、齿宽、传动比及中心距等都不改变,试分析当增大小齿轮(主动轮)齿数Z1 时,将对齿轮传动的平稳性、齿根弯曲强度、齿面磨损、齿面接触强度及抗胶合能力等各有何影响?为什么?答:Z1↑↑↑↑↑传动的平稳性提高Z1↑↑m↓↑齿根弯曲强度降低。

Z1↑↑h↓↑vs↓↑抗胶合能力提高,磨损减小。Z1↑↑a 不变↑齿面接触强度不变

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7-1解:(1)先求解该图功的比例尺。 (2 )求最大盈亏功。根据图7.5做能量指示图。将和曲线的交点标注, ,,,,,,,。将各区间所围的面积分为盈功和亏功,并标注“+”号或“-” 号,然后根据各自区间盈亏功的数值大小按比例作出能量指示图(图7.6)如下:首先自向上做 ,表示区间的盈功;其次作向下表示区间的亏功;依次类推,直到画完最后一个封闭 矢量。由图知该机械系统在区间出现最大盈亏功,其绝对值为: (3 )求飞轮的转动惯量 曲轴的平均角速度:; 系统的运转不均匀系数:; 则飞轮的转动惯量:

图7.5图7.6 7-2 图7.7 图7.8 解:(1)驱动力矩。因为给定为常数,因此为一水平直线。在一个运动循环中,驱

动力矩所作的功为,它相当于一个运动循环所作的功,即: 因此求得: (2)求最大盈亏功。根据图7.7做能量指示图。将和曲线的交点标注, ,,。将各区间所围的面积分为盈功和亏功,并标注“+”号或“-”号,然后根据各自区间盈亏 功的数值大小按比例作出能量指示图(图7.8)如下:首先自向上做,表示区间的盈功; 其次作向下表示区间的亏功;然后作向上表示区间的盈功,至此应形成一个封闭区间。 由图知该机械系统在区间出现最大盈亏功。 欲求,先求图7.7中的长度。如图将图中线1和线2延长交于点,那么在中, 相当于该三角形的中位线,可知。又在中,,因此有: ,则

根据所求数据作出能量指示图,见图7.8,可知最大盈亏功出现在段,则 。 (3)求飞轮的转动惯量和质量。 7-3解:原来安装飞轮的轴的转速为,现在电动机的转速为,则若将飞轮 安装在电动机轴上,飞轮的转动惯量为: 7-4解:(1)求安装在主轴上飞轮的转动惯量。先求最大盈亏功。因为是最大动能与最小 动能之差,依题意,在通过轧辊前系统动能达到最大,通过轧辊后系统动能达到最小,因此: 则飞轮的转动惯量: (2)求飞轮的最大转速和最小转速。

机械设计基础第七版课后习题答案

机械设计基础第七版课后习题答案 第一章 1-1什么是运动组合?高对和低对有什么区别? 答:运动副:使两个部件直接接触并能产生一定的相对运动联系。 平面低副-所有表面接触的运动副分为旋转副和移动副。平面高副-与点或线接触的运动副。 1-2什么是机构运动图?它是做什么的? 答:简单的线和符号用于表示部件和运动副,每个运动副的位置按比例确定,以表示机构的组成和传动。如此绘制的简明图形称为机构运动图。功能:机构的运动图不仅能显示机构的传动原理,还能通过图解法找出机构上各相关点的运动特性(位移、速度和加速度)。在分析和设计机构时,表达机构的运动是一种简单而科学的方法。 1-3平面机构有确定运动的条件是什么? 答:如果机构的自由度f大于0且等于活动部件的数量,则确定机构部件之间的相对运动;这是机构有确定运动的条件。(复习关于自由度的四个结论P17)第2章 2-1曲柄摇杆机构的快速返回特性和死点位置是什么? 答:急回特性:当曲柄以相同速度旋转时,摇杆的往复速度不同。反向冲程期间摇臂的平均摆动速度必须大于正常冲程期间的平均摆动速度,这是快速返回特性。死点位置:摇杆是驱动部分,曲柄是从动部分。当曲柄与连杆共线时,摇杆通过连杆施加到曲柄上的驱动力f刚好经过曲柄的旋转中心,因此不会产生转动曲柄的力矩。该机构的位置称为死点位置。也就是说,机构从动件卡住或运动不确定的位置称为死点位置(从动件的驱动角?=0).第三章 3-2通常用什么方法保持凸轮与从动件接触? 答:力锁:使用重力、弹簧力或其他外力来保持从动件始终与凸轮轮廓接触。

形状锁定:使用高副元件本身的几何形状,使从动件始终与凸轮轮廓接触。 3-3什么是刚性冲击和柔性冲击?如何避免刚性冲击? 答:刚性冲击:从动件的速度在运动开始和推动过程结束的瞬间突然变为零。 理论上,加速度是无限的,导致无限的惯性力。该机构受到很大冲击,这被称为刚性冲击。柔性冲击:当从动构件以相等的加速度或减速度运动时,从动构件的惯性力也会在某些加速度突变点发生有限的突变,从而产生冲击。这种由有限突变引起的冲击比由无限惯性力引起的刚性冲击要软得多,所以它被称为柔性冲击。 避免刚性冲击的方法:为了避免刚性冲击,已知运动规律的两段运动,即开始和结束,经常被修改以逐渐增加和降低速度。让随动件按照正弦加速度运动(既不是刚性运动也不是柔性冲击)第4章 4-1棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构的运动特点是什么?给出了这些间歇运动机构的应用实例。 答:槽轮机构特点:结构简单,运行可靠。它通常用于只需要恒定旋转角度的分度机构。停止运动主要取决于槽的数量和圆柱销的数量(运动系数)用途:适用于低转速、间歇旋转的设备。例如:电影放映机纺织机械的自动传动链装置 棘轮机构的特点:这种齿形棘轮至少有一个齿距的过程变化,工作时会发出噪音。应用:起重机绞车成型机横向进给机构计数器 不完全齿轮机构的特点:普通齿轮传动,只是轮齿不是分布在整个圆周上。 主动轮上的锁定弧和从动轮上的锁定弧相互配合锁定,保证从动轮停在预定位置。 应用:各种计数器多站自动机半自动机第6章 6-1设计机械零件时应满足哪些基本要求? 答:足够的强度和刚度、摩擦和耐磨性、耐热性和抗振性(衡量机械零件工作能力的标准)。

机械设计简答题(综合)

轴承:1.对于滚动轴承的轴系固定方式,请解释什么叫“两端固定支承”?答:两端固定支承即为轴上的两个轴承中,一个轴承的固定限制轴向一个方向的串动,另一个轴承的固定限制轴向另一个方向的串动,两个轴承的固定共同限制轴的双向串动。 2. 什么是轴承的基本额定动负荷?基本额定动负荷的方向是如何规定的?(6 分)答:轴承的基本额定动负荷:滚动轴承标准中规定,轴承工作温度在100 C以下,基本额定寿命L= 1 X 106时,轴承所能承受的最大载荷成为轴承的基本额定动负荷.(3分)轴承的基本额定 动负荷的方向,对于向心轴承为径向载荷( 1 分),对于推力轴承为中心轴向载荷( 1 分),对于角接触向心轴承为载荷的径向分量( 1 分)。 3.简述形成稳定动压油膜的条件?答:1)两摩擦表面之间必须能够形成收敛的楔形间隙;2)两摩擦表面之间必须有充足的、具有一定粘度的润滑油;3)两摩擦表面之间必须 有足够的相对运动速度。 4.解释名词;滚动轴承的寿命;滚动轴承的基本额定动载荷。答:1)滚动轴承的寿命即滚动轴承中内、外圈滚道以及滚动体,任一元件出现疲劳点蚀之前,两套圈之间的相对运转总转数。也可用恒定转速下的运转小时数表示;2)基本额定动载荷即基本额定寿命为 106转时,轴承所能承受的最大载荷。 5?滚动轴承的当量静载荷P0的定义。当量静载荷是一个假想载荷,其作用方向与基本额定静负荷相同,而在当量静载荷作用下,轴承的受载最大滚动体与滚道接触处的塑性变形总量与实际载荷作用下的塑性变形总量相同。 6.同滚动轴承相比,液体摩擦滑动轴承有哪些特点?1)在高速重载下能正常工作,寿命长;2)精度高;滚动轴承工作一段时间后,旋转精度J 3)滑动轴承可以做成剖分式的一能满足特殊结构需要。如曲轴上的轴承;4)液体摩擦轴承具有很好的缓冲和阻尼作用,可以吸收震动,缓和冲击。5)滑动轴承的径向尺寸比滚动轴承的小。6)起动摩擦阻力较大。 7、按照摩擦界面的润滑状态,可将摩擦分为干摩擦、边界摩擦、液体摩擦和混合摩擦。0?滑动轴承计算中,计算p, pv, v各考虑什么问题?答:p――轴承磨损;pv――发热;v 局部磨损。 8. 选择滚动轴承时主要考虑哪些因素?方向和性质;轴承的转速;调心性能要求;轴承的安 装与拆卸;经济性。 联轴器: 1 、联轴器和离合器都是用来实现轴与轴之间的连接,传递运动和动力。但联轴器与离合器的主要区别在于联轴器需要在停止转动后才能实现轴与轴的结合或分离, 而离合器可使工作中的轴随时实现结合或分离。 链: 1 、链传动设计时,链条节数应选偶数。链轮齿数应选质数;速度较高时,链节距应 选小些。节距p =(25.4/16)*链号,节距大,尺寸大,功率大。 2. 与带传动相比,链传动有那些特点?答案:优点:没有弹性滑动和打滑现象,平均传动 比准确,传动效率较高,压轴力小,能在高温,多灰尘,湿度大且有腐蚀性的环境下工作, 工况相同时,结构较为紧凑; 缺点:瞬时传动比不准确,传动不平稳, 工作时有噪声, 不适合在载荷变化很大和急速反向的传动中工作,只限于平行轴传动,制造成本较高。 3. 简述链节距P 的选择原则。 答题要点:在满足传递功率要求的前提下,应尽量选择小节距的单排链;若传动速度高、功率大时,则可选用小节距多排链。 4. 紧边布置在上面,避免咬链或发生紧边与松边相碰。张紧轮:靠近主动轮松边还要增大

机械设计基础课后习题答案

精品 机械设计基础课后习题解答参考 1-2题 ,7,5===h l P P n 107253=-?-?=F 机构有1个主动构件,所以机构有确定运动。 1-3题 1,11, 8===h l P P n 1111283=-?-?=F 机构有1个主动构件,所以机构有确定运动。 1-4题 0,11, 8===h l P P n 2011283=-?-?=F 机构有2个主动构件,所以机构有确定运动。 1-5题 1,8, 6===h l P P n 118263=-?-?=F 机构有1个主动构件,所以机构有确定运动。 2-1题 (a )双曲柄机构; (b )曲柄摇杆机构; (c )双摇杆机构; (d )双摇杆机构。 2-2题 0≠e 时,曲柄条件:e l l BC AB -<; 0=e 时, 曲柄条件:BC AB l l <。 2-4题

精品 极位夹角 ?=+-??=+-?=3636.161 2.11 2.118011180K K θ

精品 2-7题 极位夹角?=+-??=+-? =361 5.11 5.118011180K K θ 3-2题

精品 4-1题 m z m h z d a a )2()2(* +=+= 所以 25.2100 225 2== +=z d m a mm 主要几何尺寸计算(略)。 4-2题略 4-3题 分锥角 "43'25684287.6817 43arctan arctan 122?=?===z z δ "17'34215713.2190221?=?=-?=-∑=δδδ 分度圆 5117311=?==mz d mm ; 12943322=?==mz d mm 齿顶圆 580.565713.21cos 3251cos 2111=???+=+=δm d d a mm 206.1314287.68cos 32129cos 2222=???+=+=δm d d a mm 齿根圆 304 .445713.21cos 34.251cos 4.2111=???-=-=δm d d f mm 353.1264287.68cos 34.2129cos 4.2222=???-=-=δm d d f mm 锥距 358.6943172 32222 221=+?=+= z z m R mm 齿顶角 "44'4237122.3358.693 arctan arctan ?=?===R h a a θ 齿根角 " 7'2744519.4358 .696 .3arctan arctan ?=?===R h f f θ

机械设计课后习题答案及解析

3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ,取循环基数6 0105?=N ,9=m ,试求循环次数N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。 [解] MPa 6.37310 710518093 6 9 10111=???==--N N σσN MPa 3.324105.210 51809469 20112=???==--N N σσN MPa 0.227102.610 518095 69 30113=???==--N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ,MPa 1701=-σ,2.0=σΦ,试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。 [解] )170,0(' A )0,260(C 0 12σσσΦσ-= -Θ σ Φσσ+= ∴-121 MPa 33.2832 .01170 21210=+?=+= ∴-σΦσσ 得)2 33.283,233.283(D ' ,即)67.141,67.141(D ' 根据点)170,0('A ,)0,260(C ,)67.141,67.141(D ' 按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示

3-4 圆轴轴肩处的尺寸为:D =72mm ,d =62mm ,r =3mm 。如用题3-2中的材料,设其强度极限σB =420MPa ,精车,弯曲,βq =1,试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。 [解] 因 2.14554 ==d D ,067.045 3==d r ,查附表3-2,插值得88.1=ασ,查附图3-1得78.0≈σq ,将所查值代入公式,即 ()()69.1188.178.0111k =-?+=-α+=σσσq 查附图3-2,得75.0=σε;按精车加工工艺,查附图3-4,得91.0=σβ,已知1=q β,则 35.21 1191.0175.069.1111k =???? ??-+=? ??? ??-+=q σσσσββεK ( )()()35.267.141,67.141,0,260,35 .2170 ,0D C A ∴ 根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图 3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ,应力幅MPa 20a =σ,试分别按①C r =② C σ=m ,求出该截面的计算安全系数ca S 。 [解] 由题3-4可知35.2,2.0MPa,260MPa,170s 1-====σσK Φσσ (1)C r = 工作应力点在疲劳强度区,根据变应力的循环特性不变公式,其计算安全系数 28.220 2.03035.2170 m a 1-=?+?=+= σΦσK σS σσca (2)C σ=m 工作应力点在疲劳强度区,根据变应力的平均应力不变公式,其计算安全系数 ()()()() 81 .1203035.220 2.035.2170m a m 1-=+??-+=+-+= σσσσca σσK σΦK σS

机械设计简答题整理版

1、带传动中弹性滑动和打滑是怎样产生的?它们分别对带传动有何影响? 答:(1)弹性滑动是由于紧边和松边的拉力不同,因而弹性变形也不等,从而造成带与带轮之间的微量滑动,称为弹性滑动,它是带传动正常工作的固有特性。打滑是由于随着有效拉力增大,弹性滑动的区段也将扩大,当弹性滑动的区段扩大到整个接触弧,带的有效拉力达到最大值,如果工作载荷进一步增大,带与带轮间将发生显著的相对滑动,这称为打滑。打滑是带传动的失效形式之一。(2)弹性滑动造成带传动的传动比不为常数,它是不可避免的。打滑使带的磨损加剧,从动轮的转速急剧降低,甚至使传动失效,它是应当避免的。 2、带传动为什么必须要张紧?常用的张紧装置有哪些? 答:因为带传动是靠带与带轮之间的摩擦力来传递运动和动力的,如果不张紧,摩擦力小,传递的功率小,甚至出现打滑失效,加之由于带都不是完全的弹性体,工作一段时间以后,带由于发生塑性变形而松弛,为了保证带传动正常工作,必须要把带张紧; 常见的张紧装置有:(1)定期张紧装置:滑道式张紧装置、摆架式张紧装置。(2)自动张紧装置。(3)采用张紧轮的装置 3、与带传动相比,链传动有何优缺点? 答:链传动是带有中间挠性件的啮合传动。与带传动相比,链传动无弹性滑动和打滑现象,因而能保持准确的平均传动比,传动效率较高;又因链条不需要像带那样张得很紧,所以作用于轴上的径向压力较小;在同样使用条件下,链传动结构较为紧凑。同时链传动能用于高温、易燃场合。 4、链传动的中心距过大或过小对传动有何不利? 答:中心距过小,链速不变时,单位时间内链条绕转次数增多,链条曲伸次数和应力循环次数增多,因而加剧了链的磨损和疲劳。同时,由于中心距小,链条在小链轮上的包角变小,在包角范围内,每个轮齿所受的载荷增大,且易出现跳齿和脱链现象;中心距太大,会引起从动边垂度过大。 5、试简要说明链传动中链轮齿数和链节距对传动的影响? 答:链轮齿数少,可以减小带传动的外廓尺寸,但是过小将导致:(1)传动的不均匀性和动载荷增加;(2)链条进入和退出啮合时,链节间的相对转角增大,使铰链的磨损加剧;(3)链传动的圆周力增大,从而加速了链条和链轮的损坏。齿数过大,传动的尺寸和质量增大,链条也易于跳齿和脱链的现象发生。链轮齿数多,增大带传动的外廓尺寸。 在一定的条件下,链的节距越大,链传动的承载能力就越高,但是传动的多边形效应也要增大,于是振动、冲击、噪音也越严重。 6、链传动在工作时引起动载荷的主要原因是什么? 答:一是因为链速和从动链轮角速度周期性变化,从而产生了附加的动载荷。二是链沿垂直方向分速度v'也作周期性的变化使链产生横向振动。三是当链节进入链轮的瞬间,链节和链轮以一定的相对速度相啮合,从而使链和轮齿受到冲击并产生附加的动载荷。四是若链张紧不好,链条松弛。 7、带传动为什么要限制其最小中心距和最大传动比? 答:中心距愈小,带长愈短。在一定速度下,单位时间内带的应力变化次数愈多,会加速带的疲劳破坏;如在传动比一定的条件下,中心距越小,小带轮包角也越小,传动能力下降,所以要限制最小中心距。(2)传动比较大及中心距小时将导致小带轮包角过小,传动能力下降,故要限制最大传动比。 8、链传动的可能失效形式可能有哪些? 答: 1)铰链元件由于疲劳强度不足而破坏;2)因铰链销轴磨损使链节距过度伸长,从而破坏正确啮合和造成脱链现象;3)润滑不当或转速过高时,销轴和套筒表面发生胶合破坏;4)经常起动、反转、制动的链传动,由于过载造成冲击破断;5)低速重载的链传动发生静拉断。 9、带的速度、带轮直径对带传动有什么影响? 答:(1)带的速度过大,离心力过大;带的速度过小这时所需的有效拉力过大,即所需带的根数过多,于是带的宽度、轴径及轴承的尺寸都要随之增大。 (2)小带轮的直径过小,将使带的弯曲应力增加,强度下降;如果保证传递的功率,这势必使得带的根数增加;如果保证带的根数,这势必使得带传递的功率下降; 10、液体动压向心滑动轴承热平衡计算的基本原理是什么?如果温升过高不能满足热平衡

机械设计简答题答案

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。

机械设计课后习题答案完整版

机械设计课后习题答案 3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ,取循环基数60105?=N ,9=m ,试求循环次数N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。 [解] MPa 6.373107105180936910111=???==--N N σσN MPa 3.324105.2105180946920112=???==--N N σσN MPa 0.227102.61051809569 30113=???==--N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ,MPa 1701=-σ,2.0=σ Φ,试绘制此 材料的简化的等寿命寿命曲线。 [解] )170,0('A )0,260(C 00 12σσσΦσ-=- σΦσσ+= ∴-1210 MPa 33.2832 .0117021210=+?=+=∴-σΦσσ 得)233.283,233.283(D ',即)67.141,67.141(D ' 根据点)170,0('A ,)0,260(C ,)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示

3-4 圆轴轴肩处的尺寸为:D=72mm,d=62mm,r=3mm。如用题3-2中的材料,设其强度极限σB=420MPa,精车,弯曲,βq=1,试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。 [解] 因2.1 45 54 = = d D,067 .0 45 3 = = d r,查附表3-2,插值得88.1= α σ ,查附 图3-1得78.0≈ σ q,将所查值代入公式,即 ()()69.1 1 88 .1 78 .0 1 1 1 k= - ? + = - α + = σ σ σ q 查附图3-2,得75.0= σ ε;按精车加工工艺,查附图3-4,得91.0=σβ, 已知1= q β,则 35 .2 1 1 1 91 .0 1 75 .0 69 .1 1 1 1 k = ?? ? ? ? ? - + = ?? ? ? ? ? - + = q σ σ σ σβ β ε K ()()() 35 .2 67 . 141 , 67 . 141 ,0, 260 , 35 .2 170 ,0D C A ∴ 根据()()() 29 . 60 , 67 . 141 , 0, 260 , 34 . 72 ,0D C A按比例绘出该零件的极限应力线图如下图 3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20 m = σ,应力幅MPa 20 a = σ,试分别按①C r=②C σ= m ,求出该截面的计算安全系数 ca S。 [解] 由题3-4可知35.2 ,2.0 MPa, 260 MPa, 170 s 1- = = = = σ σ K Φ σ σ

机械设计简答题集锦教学教材

常用螺纹有哪几种类型?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。 普通螺栓连接和绞制孔用螺栓连接的主要失效形式是什么?计算准则是什么? 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。 计算普通螺栓连接时,为什么只考虑螺栓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。 螺栓上的总循环是什么循环? 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,10<

新版《机械设计基础》课后习题参考答案

机械设计基础习题参考答案 机械设计基础课程组编 武汉科技大学机械自动化学院

第2章 平面机构的自由度和速度分析 2-1画运动简图。 2-2 图2-38所示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是:动力由齿轮1输入,使轴A 连续回转;而固装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。 4 3 5 1 2 解答:原机构自由度F=3?3- 2 ?4-1 = 0,不合理 ,

2-3 试计算图2-42所示凸轮—连杆组合机构的自由度。 b) a) A E M D F E L K J I F B C C D B A 解答:a) n=7; P l=9; P h=2,F=3?7-2 ?9-2 =1 L处存在局部自由度,D处存在虚约束 b) n=5; P l=6; P h=2,F=3?5-2 ?6-2 =1 E、B处存在局部自由度,F、C处存在虚约束2-4 试计算图2-43所示齿轮—连杆组合机构的自由度。 B D C A (a) C D B A (b) 解答:a) n=4; P l=5; P h=1,F=3?4-2 ?5-1=1 A处存在复合铰链 b) n=6; P l=7; P h=3,F=3?6-2 ?7-3=1 B、C、D处存在复合铰链 2-5 先计算如图所示平面机构的自由度。并指出图中的复合铰链、局部自由度和虚约束。

A B C D E 解答: a) n=7; P l =10; P h =0,F=3?7-2 ?10 = 1 C 处存在复合铰链。 b) n=7; P l =10; P h =0,F=3?7-2 ?10 = 1 B D E C A c) n=3; P l =3; P h =2,F=3?3 -2 ?3-2 = 1 D 处存在局部自由度。 d) n=4; P l =5; P h =1,F=3?4 -2 ?5-1 = 1 A B C D E F G G' H A B D C E F G H I J e) n=6; P l =8; P h =1,F=3?6 -2 ?8-1 = 1 B 处存在局部自由度,G 、G'处存在虚约束。 f) n=9; P l =12; P h =2,F=3?9 -2 ?12-2 = 1 C 处存在局部自由度,I 处存在复合铰链。

机械设计复习题-标准答案

2012年机械设计自学考试备考试题 第二章 一、选择填空: 1.如果危险截面上的应力超过零件的强度极限,则发生的失效形式为 。C A . 表面破坏 B. 残余变形 C . 整体断裂 D. 功能失效 2.零件设计时,限制零件中的应力不超过允许的限度的设计准则称为 。A A. 强度准则 B. 刚度准则 C . 寿命准则 D. 振动稳定性准则 3.按照机器的组成原理,变速箱是汽车的 。B A . 原动机 B. 传动部分 C. 执行部分 D. 控制系统 4.为了防止零件发生破坏,应采用的设计准则是 。D A.刚度准则 B.寿命准则 C.振动稳定性准则 D. 强度准则 二、填空题: 1.传动件包括带传动、链传动、摩擦轮传动、蜗杆传动和_________。齿轮传动 2.驱动机器完成预定功能的部分称为________。原动机 3.金属材料尤其是钢铁使用最广;在机械产品中钢铁材料占_____。90%以上 4. 描述材料的疲劳特性可用最大应力、应力循环次数和______。应力比(或循环特性) 5.机械零件制造中使用最广的金属材料是_________。钢铁 6.机器的基本组成部分为原动机部分、传动部分和 。执行部分 7.按照机器的组成原理,发动机是汽车的 。原动机部分 8.如果作用于零件上的应力超过材料的屈服极限,则零件将发生 。塑性变形 9. 一部机器的质量基本上取决于________________。设计阶段 10.机器的设计阶段是决定机器质量的________________。关键 第三章 一、选择填空: 1.零件表面经淬火、渗氮、喷丸、滚子碾压等处理后,其疲劳强度______。B A.降低 B .提高 C. 不变 D. 提高或降低视处理方法而定 2.应力的循环特性(应力比)常用“r ”表示,其值为________。D B .a m σσ?C ? 3.变应力的应力幅值a σ为________。 A A. 2min max σσ- B. 2min max σσ+ C . 2max σ?D.min max σσ- 4.对称循环应力,其循环特性“r ”值是________。 D A.1? B.0.5 C. 0 D .-1 5.下列四种叙述中正确的是______。D A.变应力只能由变载荷产生 B.静载荷不能产生变应力

机械设计课后习题答案

第9章 齿轮传动设计 习题解答 9.2 有一渐开线直齿轮如题图所示,用卡尺测量得两个齿和三个齿反向渐开线之间的法向距离(称为公法线长度)分别为mm 11.382=W 和mm 73.613=W ,齿顶圆直径mm 208=a d ,齿根圆直径mm 172=f d ,数得齿数其24=z 。试求: (1)该齿轮的模数m 、分度圆压力角α、齿顶高系数? a h 和顶隙系数?c ; (2)分度圆直径d 、、基圆直径b d 、齿厚s 及齿顶厚a s 。 题9.2图 解:(1)απcos 23m p W W b ==?。 取°=20α进行试算,则mm 001.820cos 11 .3873.61=° ?=πm , 考虑测量误差,可知该齿轮的模数应为mm 8=m 。 因)2(?+=a a h z m d ,即)224(8208?+=a h ,故1=? a h 因)22(????=c h z m d a f ,即)224(8172???=c ,故25.0=?c (2)mm 192248=×==mz d ,mm 421.18020cos 248cos =°×==αmz d b 以下按标准齿轮进行计算:mm 566.122/82/===ππm s )(2ααinv inv r r r s s a a a a ??=,°===842.29)104/21.90arccos()/arccos(11a b a r r α 052838.0180/842.29842.29tan tan =°°?°=?==παααθa a a a inv (也可查表9.2) 014904.0180/2020tan tan =°°?°=?==παααθinv mm 723.5)014904.0052838.0(104296 104 566.12=?×?×=a s 9.3 试问渐开线标准直齿轮的齿根圆与基圆重合时,其齿数应为多少?又问当齿数大于求得的齿数时,齿根圆与基圆哪一个大? 解:)22(?? ??=c h z m d a f ,αcos mz d b =, )](2)cos 1([cos )22(?? ??+??=???=?c h z m mz c h z m d d a a b f αα 当齿根圆与基圆重合时:b f d d =,4145.4120cos 1) 25.01(2cos 1)(2≈=° ?+= ?+=?? αc h z a (按正常齿制进行计算) 因此,当41=z 时,齿根圆和基圆接近重合,实际是齿根圆略小于基圆。 而当45.41>z 时,齿根圆将大于基圆。

机械设计基础课后习题与答案

机械设计基础 1-5至1-12 指出(题1-5图~1-12图)机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束,计算各机构的自由度,并判断是否具有确定的运动。

1-5 解 F =H L P P n --23=18263-?-?=1 1-6 解F =H L P P n --23=111283-?-?=1 1-7 解F =H L P P n --23=011283-?-?=2 1-8 解F =H L P P n --23=18263-?-?=1 1-9 解F =H L P P n --23=24243-?-?=2 1-10 解F =H L P P n --23=212293-?-?=1 1-11 解F =H L P P n --23=24243-?-?=2 1-12 解F =H L P P n --23=03233-?-?=3 2-1 试根据题2-1图所标注的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。 题2-1图

答 : a )160907015011040=+<=+,且最短杆为机架,因此是双曲柄机构。 b )1707010016512045=+<=+,且最短杆的邻边为机架,因此是曲柄摇杆机构。 c )132627016010060=+>=+,不满足杆长条件,因此是双摇杆机构。 d )1909010015010050=+<=+,且最短杆的对边为机架,因此是双摇杆机构。 2-3 画出题2-3图所示个机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。 题2-3图 解: 2-5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构,如题2-5图所示,要求踏板CD 在水平位置上下各摆10度,且500CD l mm =,1000AD l mm =。(1)试用图解法求曲柄AB 和连杆BC 的长度;(2)用式(2-6)和式(2-6)’计算此机构的最小传动角。

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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?

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第一章绪论 1-2 现代机械系统由哪些子系统组成,各子系统具有什么功能? 答:组成子系统及其功能如下: (1)驱动系统其功能是向机械提供运动和动力。 (2)传动系统其功能是将驱动系统的动力变换并传递给执行机构系统。 (3)执行系统其功能是利用机械能来改变左右对象的性质、状态、形状或位置,或对作业对象进行检测、度量等,按预定规律运动,进行生产或达到其他预定要 求。 (4)控制和信息处理系统其功能是控制驱动系统、传动系统、执行系统各部分协调有序地工作,并准确可靠地完成整个机械系统功能。 第二章机械设计基础知识 2-2 什么是机械零件的失效?它主要表现在哪些方面? 答:(1)断裂失效主要表现在零件在受拉、压、弯、剪、扭等外载荷作用时,由于某一危险截面的应力超过零件的强度极限发生的断裂,如螺栓的断裂、齿轮轮齿根部的折断等。 (2)变形失效主要表现在作用在零件上的应力超过了材料的屈服极限,零件产生塑性变形。 (3)表面损伤失效主要表现在零件表面的腐蚀、磨损和接触疲劳。 2-4 解释名词:静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷、静应力、变应力、接触应力。答:静载荷大小、位置、方向都不变或变化缓慢的载荷。 变载荷大小、位置、方向随时间变化的载荷。 名义载荷在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷。 计算载荷计算载荷就是载荷系数K和名义载荷的乘积。 静应力不随时间变化或随时间变化很小的应力。 变应力随时间变化的应力,可以由变载荷产生,也可由静载荷产生。 2-6 机械设计中常用材料选择的基本原则是什么? 答:机械中材料的选择是一个比较复杂的决策问题,其基本原则如下: (1)材料的使用性能应满足工作要求。使用性能包含以下几个方面: ①力学性能 ②物理性能 ③化学性能 (2)材料的工艺性能应满足加工要求。具体考虑以下几点: ①铸造性 ②可锻性 ③焊接性 ④热处理性 ⑤切削加工性 (3)力求零件生产的总成本最低。主要考虑以下因素: ①材料的相对价格 ②国家的资源状况 ③零件的总成本 2-8 润滑油和润滑脂的主要质量指标有哪几项? 答:衡量润滑油的主要指标有:粘度(动力粘度和运动粘度)、粘度指数、闪点和倾点等。 衡量润滑脂的指标是锥入度和滴度。

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第三章部分题解参考 3-5 图3-37所示为一冲床传动机构的设计方案。设计者的意图是通过齿轮1带动凸轮2旋转后,经过摆 杆3带动导杆4来实现冲头上下冲压的动作。试分析此方案有无结构组成原理上的错误。若有,应如何修改? 习题3-5图 习题3-5解图(a) 习题3-5解图(b) 习题3-5解图(c) 解 画出该方案的机动示意图如习题3-5解图(a),其自由度为: 14233 2345=-?-?=--=P P n F 其中:滚子为局部自由度 计算可知:自由度为零,故该方案无法实现所要求的运动,即结构组成原理上有错误。 解决方法:①增加一个构件和一个低副,如习题3-5解图(b)所示。其自由度为: 1 15243 2345=-?-?=--=P P n F ②将一个低副改为高副,如习题3-5解图(c)所示。其自由度为: 1 23233 2345=-?-?=--=P P n F 3-6 画出图3-38所示机构的运动简图(运动尺寸由图上量取),并计算其自由度。 习题3-6(a)图 习题3-6(d)图 解(a) 习题3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(a)解图(a)或习题3-6(a)解图(b)的两种形式。 自由度计算: 1042332345=-?-?=--=P P n F

习题3-6(a)解图(a) 习题3-6(a)解图(b) 解(d) 习题3-6(d)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(d)解图(a)或习题3-6(d)解图(b)的两种形式。 自由度计算: 1042332345=-?-?=--=P P n F 习题3-6(d)解图(a) 习题3-6(d)解图(b) 3-7 计算图3-39所示机构的自由度,并说明各机构应有的原动件数目。 解(a) 10102732345=-?-?=--=P P n F A 、 B 、 C 、 D 为复合铰链 原动件数目应为1 说明:该机构为精确直线机构。当满足B E =BC =CD =DE ,AB =AD , AF =CF 条件时,E 点轨迹是精确直线,其轨迹垂直于机架连心线AF

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模块八 一、填空 1、带传动的失效形式有打滑和疲劳破坏。 2、传动带中的的工作应力包括拉应力、离心应力和弯曲应力。 3、单根V带在载荷平稳、包角为180°、且为特定带长的条件下所能传递的额定功率P0主要与带型号、小轮直径和小轮转速有关。 4、在设计V带传动时,V带的型号根据传递功率和小轮转速选取。 5、限制小带轮的最小直径是为了保证带中弯曲应力不致过大。 6、V带传动中,限制带的根数Z≤Z max,是为了保证每根V带受力均匀(避免受力不均)。 7、V带传动中,带绕过主动轮时发生带滞后于带轮的弹性滑动。 8、带传动常见的张紧装置有定期张紧装置、自动张紧装置和张紧轮等几种。 9、V带两工作面的夹角θ为40°,V带轮的槽形角?应小于θ角。 10、链传动和V带传动相比,在工况相同的条件下,作用在轴上的压轴力较小,其原因是链传动不需要初拉力。 11、链传动张紧的目的是调整松边链条的悬垂量。采用张紧轮张紧时,张紧轮应布置在松边,靠近小轮,从外向里张紧。 二、选择 1、平带、V带传动主要依靠(D)来传递运动和动力。 A.带的紧边拉力;B.带的松边拉力;C.带的预紧力;D.带和带轮接触面间的摩擦力。 2、在初拉力相同的条件下,V带比平带能传递较大的功率,是因为V带(C)。 A.强度高;B.尺寸小;C.有楔形增压作用;D.没有接头。 3、带传动正常工作时不能保证准确的传动比,是因为(D)。 A.带的材料不符合虎克定律;B.带容易变形和磨损; C.带在带轮上打滑;D.带的弹性滑动。 4、带传动在工作时产生弹性滑动,是因为(B)。 A.带的初拉力不够;B.带的紧边和松边拉力不等;

C.带绕过带轮时有离心力;D.带和带轮间摩擦力不够。 5、带传动发生打滑总是(A)。 A.在小轮上先开始;B.在大轮上先开始;C.在两轮上同时开始;D不定在哪轮先开始。 6、带传动中,v1为主动轮的圆周速度,v2为从动轮的圆周速度,v为带速,这些速度之间存在的关系是(B)。 A.v1 = v2 = v;B.v1>v>v2;C.v1<v< v2;D.v1 = v> v2。 7、一增速带传动,带的最大应力发生在带(D)处。 A.进入主动轮;B.进入从动轮;C.退出主动轮;D.退出从动轮。 8、用(C)提高带传动传递的功率是不合适的。 A.适当增加初拉力F0;B.增大中心距a; C.增加带轮表面粗糙度;D.增大小带轮基准直径d d; 9、V带传动设计中,选取小带轮基准直径的依据是(A)。 A.带的型号;B.带的速度;C.主动轮转速;D.传动比。 10、带传动采用张紧装置的目的是(D)。 A.减轻带的弹性滑动;B.提高带的寿命; C.改变带的运动方向;D.调节带的初拉力。 11、确定单根V带许用功率P0的前提条件是(C)。 A.保证带不打滑;B.保证带不打滑,不弹性滑动; C.保证带不打滑,不疲劳破坏;D.保证带不疲劳破坏。 12、设计带传动的基本原则是:保证带在一定的工作期限内(D)。 A.不发生弹性滑动;B.不发生打滑; C.不发生疲劳破坏;D.既不打滑,又不疲劳破坏。 13、设计V带传动时,发现带的根数过多,可采用(A)来解决。 A.换用更大截面型号的V带;B.增大传动比;C.增大中心距;D.减小带轮直径。 14、与齿轮传动相比,带传动的优点是(A)。 A.能过载保护;B.承载能力大;C.传动效率高;D.使用寿命长。

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