机械设计基础--简答题

机械设计基础—简答题汇总
一、铰链四杆机构的基本类型与传动特性；
类型：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。

基本特性：若最短杆与最长杆长度之和大于另外两杆之和，无论以哪一个构件为机架，均不存在曲柄，之能是双摇杆机构。

存在曲柄的条件：若最短杆与最长杆长度之和小于另外两杆之和，是否存在曲柄取决于以哪一个构件作为机架：
①以最短杆邻边作为机架，构成曲柄摇杆机构；
②以最短杆作为机架，构成双曲柄机构；
③以最短杆对边作为机架，构成双摇杆机构；
④平行四边形机构作为特例，以任何一边作为机架，均构成双曲柄机构。

二、铰链四杆机构的基本特性
①急回特性：机构的空回行程速度大于工作行程速度的特性。

②压力角及传动角：从动件受到驱动力的方向与受力点速度方向所夹的锐
角；压力角的余角为传动角。

压力角越小，有效分力越大，传动性能越
好；通常以传动角衡量机构的传力性能，传动角越大，传力性能越好。

③死点位置：压力角等于90°，不产生驱动力矩推动曲柄传动，使整个机构
处于静止状态。

三、凸轮机构的类型、特点、运动规律及应用；
类型：
①形状分类：盘行凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮；
②从动件形式分类：尖顶从动件、滚子从动件、平底从动件
③从动件运动方式分类：移动从动件、摆动从动件
④从动件与凸轮保持接触的方式分类：力锁定凸轮机构、几何锁定凸轮机
构
优点：只要选择合适的凸轮轮廓曲线，就可以获得预期的运动规律，而且凸轮机构结构简单紧凑。

缺点：凸轮轮廓形状复杂，加工比较困难；凸轮轮廓与从动件之间通过点或线接触，易于磨损。

运动规律：
①等速运动：产生刚性冲击，适用于低速、轻载、从动件质量较小的场合；
②等变速运动：产生柔性冲击，适用于中速、轻载的场合；
③余弦加速运动：产生柔性冲击，适用于中速、中载的场合；
④正弦加速运动：不产生冲击，适用于高速、轻载的场合。

四、凸轮机构的压力角和基圆半径的关系；
cos a =R基圆/R向径
五、凸轮轮廓的设计原理和方法；
设计方法：①反转法；②图解法；③解析法
加工方法：①铣、锉削加工；②数控加工
六、间歇运动机构的种类
①棘轮机构；②槽轮机构（柔性冲击）；③不完全齿轮机构（刚性冲击）；
④凸轮式间歇运动机构（圆柱凸轮、蜗杆凸轮）。

七、普通平键尺寸选择：
键的主要尺寸为其剖面尺寸（一般以键宽b×键高h表示）与长度L。

键的剖面尺寸b×h按轴的直径d从有关标准中选定，键长L应该略小于轮毂长度并符合标准系列。

八、普通平键的失效形式和校核计算方法；
①普通平键主要失效形式为组成连接的键、轴和轮毂三者之中强度最弱
的材料的工作面被压溃，极个别情况下也会出现键被剪断的情况。

②导向平键的主要失效形式为组合键连接的轴或轮毂工作面部分的磨
损。

校核计算方法：导向平键强度条件：p=4000T/（dhl）<=[p]；普通平键强度校核同上。

九、渐开线齿轮的正确啮合条件、连续传动条件；
正确啮合条件：m1=m2=m ；a1=a2=a
连续传动条件：重合度大于等于1 。

当齿数趋向无穷多，齿轮变成齿条时，重合度增大。

两个齿条啮合时得到直齿圆柱齿轮重合度的最大值为4h/（πsin 2a）
十、齿轮传动的材料选择、失效形式和设计准则；
材料选择：①齿面应有足够的硬度和耐磨性，以抵抗齿面磨损、点蚀、胶合以及塑性变形等；②轮齿心部应有足够的强度和较好的韧性以抵抗齿根折断和冲击载荷；③应有良好的加工工艺性能以及热处理性能，使之便于加工且便于提高其力学性能。

失效形式：齿轮的主要失效形式为轮齿失效，轮齿失效又分为齿体损伤和齿面损伤。

齿体损伤—轮齿折断—疲劳折断和过载折断；
齿面损伤—点蚀、胶合、磨损和塑性变形等。

设计准则：
①闭式齿轮传动：闭式软齿面（HBS<=350）齿轮传动，齿面点蚀是最
主要的失效形式。

应先按齿面接触强度进行设计计算，确定齿轮的主
要参数和尺寸，然后再按弯曲疲劳强度校核齿根的弯曲强度。

②闭式齿轮传动：闭式硬齿面(HBS>350)齿轮传动中，常因为齿根折断
而失效，故先按齿根弯曲强度进行设计计算，确定齿轮的主要参数和
尺寸，然后再按接触疲劳强度校核齿根的弯曲强度。

③开式齿轮传动：齿面磨损为主要失效方式，但是由于目前磨损尚无可靠的计算方法，所以通常按照齿根弯曲强度进行设计计算，确定齿轮的模数，考虑磨损因素，再将模数增大10%～20%,因而无需校核接触强度。

十二、普通蜗杆传动的失效形式、设计准则；
失效形式：校核、磨损、点蚀。

设计准则：
①闭式蜗杆传动：一般按齿面接触强度进行设计，按齿根弯曲强度进行校核。

②开式蜗杆传动：通常按齿根弯曲强度进行设计。

③对于跨度大刚性差的蜗杆轴，过大的弯曲变形会造成齿向载荷分布不均，因此还需要进行蜗杆轴的刚度校核。

十三、提高螺栓连接强度的措施；
①改善螺纹牙间的载荷分配；
②减小螺栓的应力变化幅度；
③减小应力集中；
④避免附加应力。

十四、带传动的张紧、安装与维护；
张紧装置：1、调整中心距的方法；2、张紧轮的方法。

安装和维护：
1、选用的V带型号和计算长度要正确，以保证V带截面在轮槽的正确位置；
2、两带轮的中心线应保持平行，主动轮和从动轮的轮槽必须调整在同一平面内；
3、V带的张紧程度调整要适当；
4、对V带传动应定期检查，及时调整；
5、带不宜与酸、碱、油类介质接触，工作温度一般不超过60 °，以防带老化；
6、V带传动装置必须装安全防护罩。

十五、轴的类型(心轴、传动轴、转轴的定义方法)；
①心轴：只受弯矩而不受转矩的轴；
②传动轴：只受转矩不受弯矩或者受很小弯矩的轴；
③转轴：既受弯矩又受转矩的轴。

十六、轴的材料选择
轴的材料首先要有足够的强度，对应力集中敏感性低；还需能满足刚度、耐磨性、耐腐蚀性要求；并具有良好的加工性能，且价格低廉，易于获得。

（常用碳钢、合金钢）
十七、轴的结构设计准则：
①轴的受力合理，有利于提高轴的刚度和强度；
②轴相对于机架和轴上零件相对于轴的定位准确，固定可靠；
③轴便于加工制造，轴上零件便于拆装和调整；
④尽量减少应力集中，并节省材料，减轻重量。

十八、合理选择轴承类型
①轴承所承受的载荷大小、方向和性质；
②轴承的转速；
③轴承的装调性能；
④轴承的调心性能；
⑤经济型。

十九、滚动轴承的失效形式
疲劳点蚀、塑性变形、磨损。

二十、滚动轴承设计准则：
①对于一般转速的轴承(10r/min<n<n lin)，主要失效形式为疲劳点蚀，应
此应以疲劳强度计算为依据进行轴承的寿命计算；
②对于高速轴承，除疲劳点蚀外其各元件接触表面的过热也是主要的失
效形式，因此除需进行寿命计算外，还需要校验其极限转速n lin 。

③对于低速轴承（n<1 r/min），可近似认为轴各元件是在静应力下工作，
其失效形式为塑性变形，应进行以不发生塑性变形为准则的静强度计
算。

二十一、带传动的特点：
优点：①能缓和载荷冲击；
②运行平稳无噪声；
③制造和安装精度不像啮合传动那样严格；
④过载时将引起带在带轮上打滑，因而可防止其它零件的损坏；
⑤可增加带长以适应中心距较大的工作条件（可达15米）
缺点：①有弹性滑动和打滑，是传动效率降低并且不能保证准确的传动比；
②传递同样大的圆周力时，轮廓尺寸和轴上的压力都比啮合传动大；
③带的寿命较短。

二十二、带传动的应用：
带传动应用范围非常广，多用于两轴中心距较大，传动比要求不严格的机械中。

传动效率较齿轮传动低，所以大功率传送带较少用，常用的一般不超过50KW。

带的工作速度一般为5～25m/s，传动比i<=5；使用特种带的高速传动可达60m/s，传动比i<=7；超高速传动可达100m/s；同步带的速度可达40～50m/s，传动比i<=10。

祝各位同学学习进步，学业有成！。