邱宣怀《机械设计》(第4版)笔记和考研真题详解-第20章 弹 簧【圣才出品】
邱宣怀《机械设计》(第4版)(名校考研真题 机械零件的工作能力和计算准则)【圣才出品】
一、填空题1．若一零件的应力循环特性，，N/mm 2，此时为（ ），=0.5r +a 70σ=m σ为（ ），为（ ）。
[中南大学2000研]max σmin σ【答案】210N/mm 2；280N/mm 2；140N/mm 2【解析】根据题意可得min max max min a =0.5702r σσσσσ⎧=⎪⎪⎨-⎪==⎪⎩解得：N/mm 2；N/mm 2max 280σ=min 140σ=则平均应力：。
2max min m 210/2N mm σσσ+==2．支承定轴线齿轮传动的转轴，轴横截面上某点的弯曲应力循环特性r ＝______；而其扭转应力的循环特性r ＝______。
[国防科技大学2001研]【答案】；1-0【解析】支承定轴线齿轮传动的转轴，受方向不变的径向载荷。
因此，轴横截面上既分布有拉应力，也有压应力。
随着轴的转动，拉压应力交变，所以轴所受的弯曲应力为对称循环变应力，其应力循环特性。
而转轴所受的切向力方向也是恒定不变的，但大1r =-小是周期性变化的。
因此，扭转应力是脉动变化的。
故扭转应力的循环特性。
0r =3．变应力可由______产生，变应力特性可用______等五个参数中的任意两个来描述。
[北京航空航天大学2001研]4．额定载荷是指______；计算载荷是指______。
[国防科技大学2002研]【答案】在工作平稳、载荷均匀等理想条件下，根据理论计算确定的载荷考虑实际工作中存在各种误差因素；将额定载荷修正后用于零件设计计算的载荷5．当单向转动的轴上作用力方向不变的径向载荷时，轴的弯曲应力为______循环变应力，扭转剪应力为______循环变应力（运转不平稳）。
[中南大学2002研]【答案】对称；脉动【解析】轴上作用径向载荷时，轴的弯曲应力部分为压应力，部分为拉应力。
又因为轴单向转动时，压应力区和拉应力区交变，所以轴的弯曲应力随时间正负交变，为对称循环应力。
但是轴所受的扭转剪应力方向是始终不变的，所以为脉动循环变应力。
邱宣怀《机械设计》(第4版)(名校考研真题 弹 簧)【圣才出品】
第20章 弹 簧一、选择题1．弹簧旋绕比C值选的过大的缺点是（）。
[哈尔滨工业大学2001研]A．刚度过小B．难于卷制C．内侧剪应力大【答案】A【解析】弹簧的旋绕比C＝D/d，根据弹簧的刚度计算公式：知，是弹簧的一个重要的设计参数，其值的大小对弹簧的特性有显著的影响。
特别是弹簧刚度，它与旋绕比C的三次方成反比，故C值若过大，则弹簧刚度会特别小，工作时稳定性差且易颤动；反之弹簧刚度大，簧丝卷绕时弯曲强烈，旋绕制造困难。
当然，若从强度的角度来看，增大C值意味着中径D增大或簧丝直径d减小。
若中径D增大而簧丝直径d不变，则簧丝承受的扭矩T增大，相应的剪切应力也增大，簧丝强度降低；若中径D不变而簧丝直径d减小，则簧丝剖面积减小，相应的剪切应力增大，簧丝强度也降低；所以从强度考虑，C值大，簧丝中弯曲应力大，强度降低。
但与刚度相比，此为次要矛盾。
2．压缩弹簧受载后，簧丝剖面上的应力主要是（）。
[大连理工大学2001研]A．弯曲应力B．剪应力C．拉应力【答案】B【解析】对于圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧受拉或受压时，当承受轴向载荷F时，簧丝所受的载荷主要是切向力F和扭矩T＝FD/2。
弹簧丝的受力情况是一样的。
簧丝截面上所产生的应力都为切应力；对于圆柱螺旋扭转弹簧，当承受扭矩丁T时，弹簧丝中主要是受弯矩M作用，且M≈T。
簧丝截面上所产生的应力为弯曲应力。
3．圆柱拉伸、压缩螺旋弹簧在外载沿其轴心线作用下，弹簧丝截面上的最大切应力发生在（）。
[上海交通大学2000研]A．弹簧丝截面中心处B．靠近弹簧轴心的一侧C．远离弹簧轴心的一侧【答案】B【解析】由于弹簧升角和曲率的影响，弹簧丝截面上的最大应力发生在弹簧丝截面靠近轴心的内侧。
4．螺旋弹簧制造时的工艺过程包括：a．卷绕；b．镀层；c．热处理；d．工艺试验或强压处理；e．制作端部挂钩线加工端面支承圈。
上述各项工艺进行的顺序为（）。
[上海交通大学2000研]A．a→b→c→d→eB．a→e→c→d→bC．a→c→e→b→d【答案】B【解析】螺旋弹簧的制造工艺包括卷制、挂钩的制作或端面圈的精加工、热处理、工艺试验及强压处理。
邱宣怀《机械设计》(第4版)(章节题库 摩擦、磨损、润滑)【圣才出品】
第4章 摩擦、磨损、润滑一、选择题1．现把研究有关摩擦、磨损与润滑的科学与技术统称为（）。
A．摩擦理论B．磨损理论C．润滑理论D．摩擦学【答案】D2．当温度升高时，润滑油的粘度（）。
A．随之升高B．随之降低C．保持不变D．升高或降低视润滑油性质而定【答案】B二、填空题1．按摩擦状态不同，摩擦可分为______、______、______及______。
【答案】干摩擦；边界摩擦；流体摩擦；混合摩擦2．机械零件的磨损过程一般分为______、______及______三个阶段。
【答案】跑合磨损；稳定磨损；剧烈磨损3．按建立压力油膜的原理不同，流体润滑主要有______、______及______三种类型。
【答案】流体静力润滑；流体动力润滑；弹性流体动力润滑4．获得流体动压油膜的必要条件是______、______及______。
【答案】两滑动表面间必须具有收敛状的楔形油楔；移动件必须有足够的相对速度，且其速度方向应使润滑油从楔形大口流入，从小口流出；油具有一定的黏度，且供油充分5．在______润滑状态下，磨损可以避免，而在______及______润滑状态下，磨损则不可避免。
【答案】流体；边界；混合6．磨损按破坏机理不同，可分为______、______、______及______四种基本类型。
【答案】黏着磨损；磨粒磨损；表面疲劳磨损；腐蚀磨损7．弹性流体动力润滑计算是在流体动力润滑基础上又计入的主要因素有______及。
【答案】弹性变形；压力对黏度的影响8．工业用润滑油的黏度主要受______及______的影响。
【答案】温度；压力9．工业用润滑油的黏度因______而降低；在一定压强下，又因______而提高。
【答案】温度升高；压力增加10．润滑油的黏度是度量液体______的物理量。
【答案】内摩擦大小11．流体的黏性定律是______。
【答案】流体作层流运动时，油层的切应力r与其速度梯度成正比12．黏度指数M越大的油，其黏度受______变化越小。
邱宣怀《机械设计》(第4版)(章节题库 带传动)【圣才出品】
第11章 带传动一、选择题1．平带、V带传动主要依靠（）传递运动和拉力。
A．带的紧边拉力B．带和带轮接触面间的摩擦力C．带的预紧力【答案】B4．带速v＞30 m/s、主动轴转速n1＝1×104～5×104r/min的带传动属于高速带传动，这种传动除要求带轮重量轻、质量均匀对称外，还在轮缘表面开环形槽，其目的是（）。
A．为了动平衡B．防止掉带C．减轻带轮重量D．防止带和轮缘表面间形成空气层而降低摩擦系数【答案】B7．带传动中，v1为主动轮圆周速度、v2为从动轮圆周速度、v为带速，这些速度之间存在的关系是（）。
A．v1＝v2＝vB．v1＞v＞v212D．v1＝v＞v2【答案】B10．带传动打滑总是（）。
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【答案】A13．带传动工作时，紧边拉力为F1，松边拉力为F2，若带速v＜10m/s，当载荷达到极限值，带将开始打滑还未打滑时，F1和F2的比值为（）。
A．F1/F2≈0B．F1/F2≈1C．F1/F2≈e fαD．1<F1/F2<e fα【答案】C16．V带传动设计中，选取小带轮基准直径的依据是（）。
A．带的型号B．带的速度C．主动轮转速【答案】A二、填空题1．带传动的失效形式有______和______。
【答案】打滑；疲劳破坏2．带传动所能传递的最大有效圆周力决定于______、______、______和______四个因素。
【答案】初拉力；小带轮的包角；摩擦因数；带速3．传动带中的工作应力包括______、______和______。
【答案】拉应力；离心拉应力；弯曲应力4．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______、______和______有关。
【答案】带型号；小带轮直径；小带轮转速5．在设计V带传动时，V带的型号根据______和______选取。
邱宣怀《机械设计》(第4版)(名校考研真题 链传动)【圣才出品】
第14章 链传动一、填空题1．链传动中，即使主动链轮的角速度是常数，也只有当______时，从动轮的角速度和传动比才能得到恒定值。
[西南交通大学1998研]【答案】z1=z2，中心距是链节距的整数倍【解析】当z1=z2，中心距是链节距的整数倍时，瞬时传动比为恒定值，且恒为1。
2．对于高速重载的套筒滚子链传动，应选用节距______的排链；对于低速重载的套筒滚子链传动，应选用______节距的链传动。
[华中理工大学1998研]【答案】小；大【解析】高速重载时，为了减轻多边形效应，应选小节距链；同时为了满足重载要求，须采用多排链。
低速重载时，由于速度低，由多边形效应带来的动载荷相对较小，因此优先考虑大节距链，以解决满足承载能力这一主要问题。
二、判断题1．链传动的平均传动比恒定不变。
（）[重庆大学2001研]【答案】对【解析】根据链传动平均传动比的定义i=n1/n2=z2/z1可知，平均传动比i只与大小链轮的齿数有关。
尽管链传动的平均传动比恒定，但其瞬时传动比却是时时变化的。
三、选择题1．有一减速装置由带传动、链传动和齿轮传动组成，其安排顺序以方案（）为好。
[山东大学2004研]A．带传动→齿轮传动→链传动B．链传动→齿轮传动→带传动C．带传动→链传动→齿轮传动D．链传动→带传动→齿轮传动【答案】A【解析】带传动通常放在传动系统的高速级，链传动不适合高速场合。
2．套筒滚子链传动中心距过小的缺点是（）。
[国防科技大学2000研]A．链条工作时颤动，运行不平稳B．链条运动不均匀性与冲击性作用增强C．链条磨损快，小链轮上的包角小D．容易发生“脱链”现象【答案】C【解析】中心距过小则单位时间内链条的绕转次数增多，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，链寿命短；同时链条在小链轮上包角变小，轮齿受力大。
3．应用标准套筒滚子链传动的额定功率曲线，必须根据（）来选择链条的型号和润滑方法。
[上海交通大学2000研]A．链条的圆周力和传递功率B ．小链轮的转速和计算功率C ．链条的圆周力和计算功率D ．链条的速度和计算功率【答案】B四、简答题如图14-14所示为链传动与带传动组成的减速传动装置简图。
邱宣怀机械设计(第4版)知识点笔记课后答案
第1篇总论第1章机械设计概论1.1复习笔记一、课程性质和任务1.机器、机械、器械和仪器（1）机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料或信息。
（2）机械是机器和机构的总称。
（3）用来进行物料传递和变换的机器，通常称为器械、装置或设备，如过滤装置等。
（4）用来进行信息传递和变换的机器，通常称为仪器，如测量仪等。
2.机械零件和部件（1）机械零件（简称零件）是指组成机器的不可拆的基本单元，如螺钉、键、带等。
（2）部件是指为完成同一使命在结构上组合在一起（可拆或不可拆）并协同工作的零件，如联轴器、轴承、减速器等。
3.通用零件和专用零件（1）通用零件是指各种机器中普遍使用的零件。
（2）专用零件是指只在一定类型的机器中使用的零件，如汽轮机中的叶片，纺织机中的织梭、纺锭等。
4.标准件和易损件（1）标准件是指经过优选、简化、统一，并给以标准代号的零件和部件。
（2）易损件是指在正常运转过程中容易损坏，并在规定期限内必须更换的零件或部件。
5.机械系统任何机械系统都是由“输入量——技术系统——输出量”所构成，输入量可以是能量、物料或信息，技术系统的职能是联接输入量和输出量并完成功能的转变。
复杂的机械系统可以按不同的目标分解为若干主系统、分系统、子系统。
二、设计机器的基本原则和设计程序1.设计机器时应满足的要求在能胜任对机器提出的功能要求（或工作职能）的前提下，同时满足使用方便、安全可靠、经济合理、外形美观等各项要求，并希望能做到体积小、重量轻、能耗少、效率高。
（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。
（2）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。
（3）机器外观造型应比例协调、大方，给人以时代感、美感、安全感。
色彩要和产品功能相应。
（4）限制噪声分贝数已成为评定机器质量的指标之一。
为了降低噪声，首先要分析产生噪声的原因，然后从设计、工艺、材料等因素着手，采取各种降低噪声的措施。
邱宣怀《机械设计》(第4版)(章节题库 滑动轴承)【圣才出品】
第17章 滑动轴承一、选择题1．设计动压径向滑动轴承时，若发现最小油膜厚度hmin不够大，在下列改进措施中，最有效的是（）。
A．减小轴承的宽径比B/dB．增大相对间隙ψC．增大供油量【答案】B2．下列各种机械中，（）只采用滑动轴承。
A．大型水轮发电机主轴B．电动机转子C．中小型减速器齿轮轴D．铁路客车车辆车轮支承【答案】A4．一径向滑动轴承，公称直径d＝80 mm，相对间隙ψ＝0.001，宽度B＝80 mm，工作载荷为Fr＝2×104 N，轴颈转速n＝960 r/min。
今查得其在液体摩擦状态下工作的耗油量系数Co＝0.12，则它的润滑油流量为（）m3/s。
A．0.151×10-5B．0.31×10-5D．1.246×10-7【答案】B二、填空题1．机械零件的磨损过程分三个阶段：______阶段、______阶段和______阶段。
【答案】跑合；稳定；磨损2．滑动轴承使用轴瓦的目的是______、降低成本及______。
【答案】节约贵重金属；维修方便3．影响润滑油粘度的主要因素有______和______。
【答案】温度；压力4．两摩擦面之间的典型摩擦状态有______状态、______状态、______状态和______状态。
不完全液体摩擦滑动轴承一般工作在______状态和______状态，液体动压滑动轴承工作在______状态，滑动轴承不允许出现______状态。
【答案】干摩擦；边界摩擦；混合摩擦；液体摩擦；边界摩擦；混合摩擦；液体摩擦；干摩擦5．不完全液体摩擦滑动轴承的主要失效形式是______和______。
防止滑动轴承发生胶【答案】磨损；胶合；维护边界膜不被破坏6．对不完全液体摩擦滑动轴承工作能力的验算项目为______、______及______。
【答案】7．设计不完全液体摩擦滑动轴承时，验算P≤[P]是为了防止______；验算pv≤[pv]是为了防止______。
邱宣怀《机械设计》(第4版)(名校考研真题 滑动轴承)【圣才出品】
第17章 滑动轴承一、选择题1．下列叙述错误的是（）。
[西安交通大学2007研]A．滑动轴承的摩擦阻力一定比滚动轴承大B．一般来讲，与滚动轴承相比滑动轴承径向尺寸小C．一般来讲，与滚动轴承相比滑动轴承运转平稳，噪声低D．滑动轴承可以用在转速很高的情况下【答案】A【解析】滑动轴承与滚动轴承相比。
优点：与滚动轴承同等体积的载荷能力要大很多；振动和噪音小，使用于精密度要求高，又不允许有振动的场合；对金属异物造成的影响较小，不易产生早起损坏。
缺点：摩擦系数大，功率消耗；不适于大批量生产，互换性不好，不便于安装、拆卸和维修。
内部间隙大，加工精度不高。
传动效率低，发热量大，润滑维护不方便，耗费润滑剂。
载荷、转速和工作温度适应范围窄，工况条件的少量变化，对轴承的性能影响较大。
不能同时承受径向和轴向载荷。
2．下列各种机械设备中，（）只采用滑动轴承。
[国防科技大学2002研]A．大型水轮发电机主轴B．中小型减速器齿轮轴C．发电机转子D．铁路机车车辆行走部分【答案】A【解析】滑动轴承常用在工作转速高、特大冲击与振动、径向空间尺寸受到限制或必须剖分安装、以及需在水或腐蚀性介质中工作的场合。
3．一滑动轴承公称直径d=80mm ，相对间隙，已知该轴承在液体摩擦状0.002ϕ=态下工作，偏心率x=0.48，则最小油膜厚度（ ）。
[中南大学2005研]min h =A ．84μm B ．42μm C ．76μm D ．38μm【答案】B【解析】最小油膜厚度。
3min (1)=40100.0021-0.48μm=42μm h r x ϕ=-⨯⨯⨯（）4．在滑动轴承设计中，如果轴承宽度较大，宜采用______结构。
[北京理工大学2006研]A ．整体式B ．部分式C ．自位式D ．多楔式【答案】C5．在设计液体动压径向滑动轴承时，如相对间隙ψ、轴颈转速n ，润滑油黏度η和轴承的宽径比B/d ，均已取定时，在保证得到动压润滑的情况下，偏心率ε越大时，则______。
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第20章 弹 簧
20.1 复习笔记
一、概述
1．弹簧功用
（1）控制机械的运动；
（2）吸收振动和冲击能量，例如车辆中的缓冲弹簧、联轴器中的吸振弹簧；（3）储蓄能量，例如钟表弹簧；
（4）测量力的大小。
2．弹簧种类
弹簧的基本型式如表20-1所示。
表20-1 金属弹簧的基本型式
二、弹簧材料和制造
1．弹簧材料
（1）几种主要弹簧材料的使用性能
①几种主要弹簧材料的使用性能如表20-2所示。
碳素弹簧钢丝的拉伸强度极限如图20-1所示。
表20-2 主要弹簧材料的使用性能MPa
②需要注意的问题
a．按受力循环次数不同，弹簧分为三类：I类N＞106，Ⅱ类N＝103～105以及受冲击载荷的Ⅲ类N＜103；
b ．碳素弹簧钢丝65、70钢按机械性能不同分为I 、Ⅱ、Ⅱa、Ⅲ四组，I 组强度最高，依次为Ⅱ、Ⅱa、Ⅲ组；
c ．碳素弹簧钢丝的拉伸强度极限σB 如图20-1所示；
d ．弹簧的工作极限应力τlim ：1类≤1.67[τT ]，Ⅱ类≤1.25[τT ]，Ⅲ类≤1.12[τT ]；
e ．表中许用切应力为压缩弹簧的许用值，拉伸弹簧的许用应力为压缩弹簧的80％；
f ．强压处理的弹簧许用应力可增大25％；
g ．喷丸处理的弹簧，其许用应力可增大20％；
h ．轧制钢材的机械性能与钢丝相同。
图20-1 碳素弹簧钢丝（65、70钢）的拉伸强度极限σB
（2）弹簧材料的选择
在选择弹簧材料时，应考虑到弹簧的使用条件、功用及其重要程度。
钢是最常用的弹簧材料。
受力较小而又要求防腐蚀、防磁等特性时，可以采用有色金属。
非金属弹簧材料主要是橡胶。
（3）直径系列与中径系列
圆截面弹簧丝材料的直径系列（＜1mm 的未列入）和弹簧中径系列（＜4mm 的未列入）列下，两者均为优先选用的第一系列，单位为mm 。
①直径系列
圆截面弹簧丝材料的直径系列有：1 1.2 1.6 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 6 8
10 12 16 20 25 30 35 40 45 50 60 70 80
②中径系列
圆截面弹簧丝的中径系列有：4 4.5 5 6 7 8 9 10 12 16 20 25 30 35 40 45 50 55 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 180 200 220 240 260 280 300 320 360 400
2．弹簧制造
（1）冷卷法和热卷法
弹簧丝直径在8mm以下的用冷卷法，以上的用热卷法。
冷态下卷制的弹簧多用冷拉的、经预热处理的优质碳素弹簧钢丝，卷成后一般不再经淬火处理，只经低温回火以消除内应力。
在热态下卷制的弹簧卷成后必须经过热处理。
（2）强压处理
在弹簧制成后，如再进行一次强压处理一般可提高其承载能力约25％。
强压处理是弹簧制造的最后一道工序。
为了保持有益的残余应力，强压后的弹簧不允许再进行任何热处理。
经强压处理的弹簧也不宜在较高温度和长期振动的地方应用。
在有腐蚀性介质的环境中也不宜采用强压处理的弹簧。
（3）弹簧的表面状况的影响
弹簧的疲劳强度和抗冲击强度在很大的程度上取决于弹簧的表面状况，因此弹簧材料的表面必须光洁，没有裂缝和伤痕等缺陷。
表面脱碳会严重影响材料的疲劳强度和抗冲击性能。
三、弹簧工作原理
1．弹簧特性线
按结构型式不同，弹簧特性线有直线型、刚度渐增型、刚度渐减型、混合型等多种，如图20-2所示。
图20-2 弹簧特性线
2
．弹簧刚度（1）表达式
弹簧刚度是弹簧的载荷变量与变形变量之比，对于拉、压弹簧用C 表示，扭转弹簧用c T 表示。
式中F 为拉力或压力；λ为伸长量或压缩量；T 为转矩；φ为扭角。
（
2）弹簧刚度的性质
弹簧刚度也即弹簧特性线上某点的斜率。
斜率愈大，刚度也愈大，弹簧愈硬；反之，弹簧愈软。
直线型特性线的弹簧，弹簧刚度为一常数，称为定刚度弹簧。
3．变形能
（1）变性能计算公式
在加载过程中，弹簧所吸收的能量称为变形能。
式中F （λ）、T （φ）为力的函数。
（2）变性能与摩擦耗能。