机械设计习题集分析思考题及答案

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。

6，两个曲面形状的金属零件互相压紧，其表面接触应力的大小由哪些因素确定？如果这两个零件的材料，尺寸都不同，其相互接触的个点上彼此的接触应力值是否相等？

答：材料的弹性模量，泊松比，作用力大小。相等。

7，受交变接触应力作用的零件其失效是何性质？提高接触疲劳强度的主要措施有哪些？

答：表面疲劳磨损或者称为点蚀。措施：将外接触改为内接触；在结构设计上将点接触改为线接触；提高零件表面硬度；在一定范围内提高接触表面的加工质量；采用粘度较高的润滑油。

8，什么是零件的表面挤压应力？

答：通过局部配合间的接触来传递载荷的零件，在接触面上的压应力称为挤压应力。

9，零件表面磨损强度的条件性计算包含哪些内容？提高零件表面磨损强度的的主要措施有哪些？

答：滑动速度低载荷大时，可只限制工作表面的压强p；滑动速度较高时，还要限制摩擦功耗，以免工作温度过高而使润滑失效；高速时，还要限制滑动速度，以免由于速度过高而加速磨损，降低零件工作寿命。措施：选用合适的摩擦副材料；提高表面硬度；降低表面粗糙度值；采用有效地润滑剂和润滑方法；表面镀层，氧化处理；防止尘土落入两摩擦表面间；限制工作温度过高。

第三章机械零件的疲劳强度设计

1，机械零件的疲劳强度的计算方法有哪两种？其计算准则各是什么？

答：a安全-寿命设计：在规定的工作期间内，不允许零件出现疲劳裂纹，一旦出现，即认为失效。b破损-安全计算：允许零件存在裂纹并缓慢扩展，但须保证在规定的工作周期内，仍能安全可靠地工作。

2,机械零件在变应力条件下工作发生疲劳断裂而失效的过程怎样？

答：第一阶段是零件表面上应力较大处的材料发生剪切滑移，产生初始裂纹，形成疲劳源，可以有多个或数个；第二阶段是裂纹尖端在切应力下发生反复塑性变形，使裂纹扩展直至发生疲劳断裂。

3，什么是应力循环基数？一般碳钢和高硬度合金钢的循环基数是多少？

答：应力循环基数（No），即在疲劳试验曲线上对应于接触强度极限的应力循环次数。一般碳钢：10*6—10*7 高硬度合金钢：10X10*7—25X10*7.

4,按疲劳曲线（σ—N）设计零件时，适用的条件是什么？当循环次数N<10*4时，（σ—N）曲线是否适用？为什么？在这种情况下应如何处理？

答：在循环特征r下的变应力，经过N次循环后，材料不发生破坏。不适用。疲劳极限较高，接近屈服极限，几乎与循环次数的变化无关。一般可按照静应力强度计算。

5,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？

答：1）应力集中，零件尺寸，表面状态，环境介质，加载顺序和频率。2)降低应力集中的影响；选用疲劳强度高的材料或规定能够提高材料疲劳强度的热处理方法及强化工艺，提高零件的表面质量；尽可能的减小或消除零件表面可能发生的初始裂纹的尺寸。

6，机械零件在受载时在什么地方产生应力集中？应力集中与材料的强度有什么关系？

答：1）零件受载时，在几何形状突然变化处要产生应力集中。2）降低应力集中，可以提高零件的疲劳强度。

7，怎样区分变应力是稳定的还是非稳定的？怎样进行在稳定变应力下的零件强度计算？怎样进行在规律性非稳定变应力下的零件强度计算？

答：1）在每次循环中，平均应力，应力幅和周期都不随时间变化的变应力为稳定变应力，若其中之一随时间变化的则成为非稳定变应力。2）3）略。

8,在极限应力简图上，对各种加载情况（即r=常数，σm=常数，σmin=常数）如何判断零件是首先产生疲劳破坏还是首先产生塑性变形破坏？

答：连接原点与拐点，工作点在疲劳安全区先发生疲劳破坏，在塑性安全区，先发生塑性变形破坏，连线上方为疲劳安全期，下方为塑性安全区。

9，ψσ和ψτ的几何意义和物理意义是什么？材料的强度俞高，ψσ和ψτ的值愈大还是愈小？

答：平均应力折合为应力幅的等效系数，其大小表示材料对循环不对称性的敏感程度。材料的强度愈高，二者值俞小。

10，何谓疲劳损伤累积假说？线性疲劳损伤累积计算的数学表达式为何？

答：在每一次应力作用下，零件寿命就要受到微量的疲劳损伤，当疲劳损伤积累到一定程度达到疲劳寿命极限时便会发生疲劳断裂。F=N1/N1'+N2/N2'+N3/N3'+......达到疲劳寿命极限时，总寿命损伤率为F=1。

第四章摩擦﹑磨损及润滑概述

1，何谓摩擦﹑磨损和润滑？它们之间的相互关联如何？

答：在外力作用下，一物体相对于另一物体运动或有运动趋势是在摩擦表面上所产生的切向阻力称为摩擦力，其现象称为摩擦。使摩擦表面的物质不断损失的现象成为磨损。用润滑剂减少两摩擦表面之间的摩擦和磨损或其他形式的表面破坏的措施称为润滑。摩擦可以产生磨损，润滑可以降低摩擦，减少磨损。

2，按摩擦面间的润滑状况，滑动摩擦可分为哪几种？

答：根据摩擦面间摩擦状态的不同，即润滑油量及油层厚度大小的不同，滑动摩擦又可分为干摩擦，边界摩擦，流体摩擦和混合摩擦。

3，根据磨损机理的不同，磨损通常可分为哪几种类型？它们各有什么主要特点？

答：粘着磨损：由于干摩擦，在有油，无油的表面，都需要切向力使吸附膜和脏污膜破裂后，由新表面直接接触才能发生粘着，载荷越大，表面温度越高，粘着现象也越严重；表面疲劳磨损：受交变接触应力的摩擦副，在其表面上将形成疲劳点蚀，有小块金属剥落；磨粒磨损：硬质颗粒或摩擦表面上的硬质突出物，在摩擦过程中引起材料脱落，与摩擦材料的硬度，磨粒的硬度有关；腐蚀磨损：与周围介质发生化学反应或电化学反应。

4，机械零件的磨损过程分为哪三个阶段？怎样跑合可以延长零件的寿命？

答：跑和磨损阶段；稳定磨损阶段；剧烈磨损阶段。应注意由轻至重缓慢加载并注意油的清洁，注意换油，避免压力过大和温度过高。

5，实现液体润滑的方法有哪几种？它们的工作原理有何不同？各自特点如何？

答：流体动力润滑，弹性流体动力润滑，流体静力润滑。

6，获得流体动压润滑的必要条件是什么？

答：1）两滑动表面沿运动方向的间隙必须呈由大到小的形状；2）相对速度必须足够大；3)一定的润滑油

粘度。

7，润滑剂的作用是什么？常用的润滑剂有哪几种？

答：润滑剂的作用主要是减小摩擦和磨损，降低工作表面间的温度，此外有防锈，传递动力，消除污物，减震，密封等作用。有：液体润滑剂，半固体润滑剂，气体润滑剂和固体润滑剂四类。

8，流体动压润滑及弹性流体动压润滑，二者之间的根本差别是什么？

答：后者考虑了弹性变形和压力两个因素对粘度的影响。

9，润滑油的主要性能指标有哪些？润滑脂的主要性能指标有哪些？在润滑油和润滑脂中加入添加剂的作用是什么？

答：1）粘度，凝点，闪点和燃点，油性；2）滴点，锥入度。3）改善润滑性能。

第六章螺纹连接及螺旋传动

1,普通螺纹分为粗牙和细牙螺纹，请问细牙螺纹有何特点？用于何处？

答：密封好，自锁性好，抗震防松能力强，螺纹牙深度浅，不能承受更大的拉力，强度低。细牙螺纹一般用来锁薄壁零件和对防震要求比较高的零件。

2，常用的螺纹连接的类型有哪几种？应用场合是什么？

答：螺纹联接有4中基本类型。螺栓联接：用于被联接件不太厚且两边有足够的安装空间的场合。螺钉联接：用于不能采用螺栓联接，如被联接件之一太厚不宜制成通孔，或没有足够的装配空间，又不需要经常拆卸的场合。双头螺柱联接：用于不能采用螺栓联接且又需要经常拆卸的场合。紧定螺钉联接：用于传递力和力矩不大的场合。

3，螺纹连接为什么要防松？防松的根本问题是什么？

答：螺纹防松的目的是防止螺栓螺母等在工作中松脱，造成事故，从而造成人身伤害。根本问题在于：防止螺纹副相对转动。

4，防松的基本原理有哪几种？具体的防松方法和装置各有哪些？

答：1）防止螺纹副的相对转动，可以有，利用摩擦，直接锁住和破坏螺纹副关系三种。2）利用对顶螺母，弹簧垫圈，金属锁紧螺母，尼龙圈锁紧螺母，锲紧螺纹锁紧螺母，开口销与槽型螺母，止动垫片，串联金属丝，焊接，冲点，胶接等等。

5，什么叫螺纹的自锁现象？自锁条件如何？螺纹副的传动效率又如何计算？

答：1）螺纹自锁性是指在静载荷和工作温度变化不大时,螺纹连接不会自动松脱。2）自锁条件:螺纹升角

小于螺旋副的当量摩擦角。3） 6，试画出螺纹连接的力—变形图，并说明联接在受到轴向工作载荷后，螺纹所受的总拉力，被连接件的剩余预紧力和轴向工作载荷之间的关系。

答:F0=F+F'',F0为总拉力，F为轴向工作载荷，F''为余预紧力。

7，在承受横向载荷的紧螺栓联接中，螺栓是否一定受剪切作用？为什么？

答：是，因为被连接的上下两个物体，质量不一样，横向力作用时，受到惯性不一样，就会产生相对的惯

性剪切力，通过螺纹孔直接作用在螺栓，产生剪切应力。

8，常见的提高螺纹联接强度的措施有哪些？

答：匀螺纹牙受力分配；减小附加应力；减轻应力集中；降低应力幅；择恰当的预紧力并保持减退；改善制造工艺。

9，在螺栓连接中，螺纹牙间载荷分布为什么会出现不均匀现象？常用哪些结构形式可使螺纹牙间载荷分布趋于均匀？

答：由于螺栓螺母的刚度和变形性质不同造成螺纹牙间载荷分布不均匀的现象。置螺母，环槽螺母，内斜螺母，钢丝螺母等等结构。

10，两螺纹连接分别采用厚薄不同的螺母，其中一个可旋合10圈，另一个可以旋合20圈，其他结构和受力条件均相同，问这两个联接的强度是否一样？为什么？

答：相同。应变产生的结果。

第七章键﹑花键和销联接

1，普通平键的公称长度L与工作长度l之间有什么关系？

答：圆头平键工作长度l = L- b 方头平键的工作长度l = L 单圆头平键l = L -b/2，b为键的宽度。

2，平键联接的工作原理是什么？主要失效形式有哪些？平键的剖面尺寸bXh和键的长度L是如何确定的？

答：1）平键是通过两个侧面受挤压和剪切来传递转矩。2）平键的失效形式有工作面被压溃，个别情况会出现键被剪断。主要失效形式是压溃。3）普通平键的截面尺寸和长度的确定是根据轴颈定键，可按GB1095键和键槽的剖面尺寸；

一根轴上有两个键,其轴颈相差不大，最好统一，且在同一方向，以降低制造费用简化工艺，键长要根据套的长度。关键的键要强度计算。

3，导向平键联接和花键联接有什么不同，各使用何种场合？

答：导向平键是固定在轴上，工作时允许轴上零件沿轴滑动的平键。用于周上零件移向距离不大的动联接；花键联接是柔轮筒壁与输出联接盘以内外花键联接的形式。适用于载荷大和定心精度要求高的静联接和动联接。

4，普通平键的强度条件怎样（用公式表示）？如何在进行普通平键联接强度计算时，强度条件不能满足，可采取哪些措施？

答：静联接：T=0.5Xh'l'd[σp],动联接：0.25Xhl'd[p].。如经校核判断强度不足时,可在同一联接处错开180°布置两个平键,强度按1.5个计算.

5，平键和契键在结构和使用性能上有何区别？为什么平键应用较广？

答：1）平键是通过两个侧面受挤压和剪切来传递转矩，矩形或方形剖面而厚度、宽度不变的键；而楔键是靠上下面受挤压来传递转矩，楔键上下面是工作面，键的上表面有1：100的斜度，轮毂键槽的底面有1：100的斜度。2）因为平键制造简易，装拆方便，在一般情况下不影响被连接件的定心。

6，当使用单键联接不能满足联接的强度要求时，可采用双键联接。试说明为什么使用两个平键联接时，一般设置在同一轴段上相隔180度布置；采用两个契键联接时，相隔120度左右；采用两个半圆键联接时则常设置在轴的同一母线上？

答：．两个平键联接相隔180度是为了加工时便于分度；两个楔键在大概同一方向，在另一方向轴与轮毂结合的更紧密，传递扭矩更稳定；两个半圆键联接布置在同一条母线上是为了加工时用一把刀具直接加工出来而不用更换刀具。

7，花键联接和平键联接相比有哪些优缺点？为什么矩形花键和渐开线型花键应用较广？

答：花键相比平键，具有的优点：齿对称布置，是轮毂受力均匀；齿轴一体而且齿槽较浅，齿根的应力集中较小，被联接件的强度削弱较少；齿数多接触面积大，压力分布较均匀。缺点：加工较复杂。原因：以上优点加上齿可以利用较完善的制造工艺，被联接件能得到较好的定心和轴上零件沿轴移动时能得到较好的导引，而且零件的互换性也容易保证。

第十一章带传动

1，简述带传动产生弹性滑动的原因和不良后果。

答:原因：由于带是弹性体，受力不同时伸长量不同。后果：从动轮的圆周速度低于主动轮；降低了传动效率；引起带的磨损；使带温度升高。

2，为什么说弹性滑动是带传动固有的物理现象？

答：弹性滑动在带传动中是不可避免的。因为产生弹性滑动的原因是：带的弹性和带在紧边和松边所受拉力不等（拉力差），而带的弹性是固有的，又因为传动多大圆周力就有多大拉力差，拉力差随载荷变化而变化，因此拉力差也是不可避免的。所以，弹性滑动在带传动中不可避免，传动比的大小也随载荷变化。

3,在相同条件下，V带传动与平带传动的传动能力有何不同？为什么？如何提高代的传动能力？

答：1）V带传动没有接头，运动较平稳；数根同时使用时，即使损坏一根，不会导致机器立刻停车；但是使用寿命较平带短；带轮价格昂贵；传动效率较平带低一些。2）平带工作时，带的内面是工作面，V带传动工作时，带的两侧面是工作面，由于带的拉力是变化的，同时引起带宽尺寸的改变，从而使带轮沿轮槽做径向移动.3）增大摩擦系数；增大包角；尽量使传动在靠近最佳速度下工作；采用新型带传动；采用高强度带材料。

4，为什么带传动一般放在传动系统的高速段，而不放在低速段？

答：带传动平稳性好，能缓冲吸振，具有过载保护能力（过载即打滑），但承载能力较小。宜布置在高速级。5，在V带传动设计时，为什么要求D1≧D min，α1≧120度，5≦v≦25m/s？

答：带轮的直径过小，则带的弯曲应力大，寿命降低；包角过小可加大中心距或增加张紧轮；带速过大，则会因离心力过大而降低带和带轮间的正压力，从而降低摩擦力和传动的工作能力，同时离心力过大又降低了带的疲劳强度，带速过小，传动能力降低或者使所需的圆周力过大，易打滑，从而使所需的带根数增多。

6，在V带传动设计时，为什么要限制带的根数？

答：根数多结构大，由于带的长度误差，使各根带间受力不等。

7，带传动的主要失效形式是什么？设计准则是什么？

答：1）打滑和疲劳破坏。2）在保证带传动不打滑的条件下具有一定的疲劳强度和寿命。

8，带传动工作中，带上所受应力有哪几种？如何分布？最大应力在何处？

答：拉应力，弯曲应力和离心应力；小带轮为主动轮，最大应力发生在紧边进入小带轮处。一般弯曲应力最大，离心应力比较小。

9，当传递相同功率时，为什么V带传动作用在轴上的压力比平带传动小？

答：V形槽有“楔形”增力能力，能增大皮带与带轮的正压力，进而增大摩擦力，传递相同功率的V带传动比平带作用在轴上的压力小。

第十二章齿轮传动

1，齿轮传动常见的失效形式有哪些？各种失效形式常在何种情况下发生？试对工程实际中所见的齿轮失效的形式和原因进行分析。

答：1）主要有轮齿折断和齿面损伤两类，齿面损伤又有齿面接触疲劳磨损，胶合，磨粒磨损和塑形流动等。2）轮齿折断：一种是由多次重复的弯曲应力和应力集中造成的疲劳折断；一种是因短时过载或冲击载荷而产生的过载折断；齿面接触疲劳磨损：由于齿面接触应力交变引起表层小片状剥落而形成麻点；齿面胶合：高速重载产生瞬时高温，造成齿面间的焊接现象；齿面磨粒磨损：由于相对滑动，软齿面被划伤；齿面塑形流动：重载时，在摩擦力的作用下破坏正确齿形。3）大概同2)。

2，齿轮传动的设计计算准则是根据什么来确定的？目前常见的计算方法有哪些，它们分别针对何种失效形式？针对其余失效形式的计算方法怎样？在工程设计实践中，对于一般的闭式硬齿面，闭式软齿面和开式齿轮传动的设计计算准则是什么？

答：1）由失效形式确定；2）与3）和4）闭式传动的齿轮，一般只进行接触疲劳强度和弯曲疲劳强度计算。当有短时过载时还应进行静强度计算。对于高速大功率的齿轮传动，还应进行抗胶合计算。开式传动的齿轮，目前只进行弯曲疲劳强度计算，用适当加大模数的办法以考虑磨粒磨损的影响。有短时过载时，仍应进行静强度计算。

3，轮齿折断一般起始于齿轮的哪一侧？全齿面折断和局部折断通常在什么条件下发生？轮齿疲劳折断和过截折断的特征如何？

答：1）起始于轮齿受拉应力一侧；2)与3）齿宽较小的直齿圆柱齿轮，齿根裂纹一般是从齿根沿着横向扩展，发生全齿折断。齿宽较大的直齿圆柱齿轮常因载荷集中在齿的一端，斜齿圆柱齿轮和人字齿轮常因接触线是倾斜的，载荷有时会作用在一端齿顶上，裂纹往往是从齿根斜向齿顶的方向扩展，发生轮齿局部折断。

4，齿面点蚀一般首先发生在节线附近的齿根面上，试对这一现象加以解释。

答：当轮齿在靠近节线处啮合时，由于相对滑动速度低形成油膜的条件差，润滑不良，摩擦力较大，特别是直齿轮传动，通常这时只有一对齿啮合，轮齿受力也最大，因此，点蚀也就首先出现在靠近节线的齿根面上。

5，有一闭式齿轮传动，满载工作几个月后，发现在硬度为220到240HBS的齿面上出现小的凹坑，问：（1）这是什么现象？（2）如何判断该齿轮是否可以继续使用？（3)应采取什么措施？

答：1）早期疲劳点蚀。2）若不再发展则可继续使用。3）用高粘度润滑剂可提高抗疲劳点蚀能力。

6，在设计软齿面齿轮传动时，为什么常使小齿轮的齿面硬度高于大齿轮齿面硬度30到50HBS？

答：：小齿轮的齿数比大齿轮齿数少，在相同时间内，小齿轮的轮齿参与啮合的次数多，为使两齿轮的齿面均匀磨损，所以通常要将小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高30~50HBS。

7，应主要根据哪些因素来决定齿轮的结构形式？常见的齿轮结构形式有哪几种？它们分别应用于何种场合？

答：1)根据齿轮的几何尺寸，毛培材料，加工工艺等决定齿轮结构。2）齿轮轴：用于直径很小的场合；实心结构：用于直径小于160mm；腹板式结构：用于直径小于等于500mm；轮辐式结构：用于直径大于等于400mm小于等于1000mm。

8，试阐述建立直齿圆柱齿轮轮齿根弯曲强度计算公式时所采用的力学模型。

答：由于轮缘刚度很大，故轮齿可看作是宽度为b的悬臂梁，齿根处为危险截面，它可用30度切法线确定。9，根据齿轮啮合原理，渐开线齿轮传动可以实现瞬时传动比不变，为什么齿轮啮合过程中还会产生内部附加动载荷？动载荷系数Kv反映了哪些产生动载荷的影响因素？如何减小作用在轮齿上的内部附加动载

荷？

答：1）由于齿轮制造精度、运转速度等轮齿内部因素引起的附加动载荷；2）制造精度，运转速度；3）为减小动载荷，重要齿轮采用修缘齿。

10，齿轮强度计算中为什么要引入齿间载荷分布系数Kβ，它的值主要受哪些因素影响？可采取哪些措施来减小齿间载荷分布不均的程度？

答：1）由于齿轮副相互倾斜及轮齿扭曲。2）轴的弯曲变形和扭转变形，轴承的弹性位移以及传动装置的制造和安装误差。3）提高轴，轴承和机座的刚度，选取合理的齿轮布置位置，合理的齿宽，提高制造和安装精度。

11，对相对两支承非对称布置的齿轮传动，从减小齿向载荷分布不均的角度考虑，齿轮应远离还是靠近转矩输入端来布置？

答：远离转矩输入端。

12，试说明齿形系数YFα的物理意义。它与齿轮的哪些参数有关？是如何影响齿轮抗弯强度的？

答：1）齿形系数YFα是反映当力作用于齿顶时，轮齿齿廓形状对齿根弯曲应力的影响系数，它是指齿根厚度与齿高的相对比例关系。是反映轮齿“高、矮、胖、瘦”程度的形态系数。2）取决于轮齿的形状，与模数大小无关。3）轮齿的抗弯强度随着齿形系数YFα的增加而增大，而齿形系数YFα又随着变位系数的增大而增加。如果总的变位系数不变，为了提高某个齿轮的抗弯强度，还可以在两个齿轮之间适当分配这一数值，使抗弯强度较弱的齿轮得到较大的加强，以提高整个齿轮传动的抗弯强度。

13，一对圆柱齿轮传动，大，小轮齿齿面接触应力是否相等？大，小齿轮的接触强度是否相等？在什么条件下两齿轮的接触强度相等？

答：1)相等2）不等3）接触强度与直径有关，直径越大，接触强度越高，但是两齿轮直径不可能会相等，只有加强小齿轮的材料，才能达到要求。

14，对于闭式软齿面，闭式硬齿面和开式齿轮传动，齿数选的太多或者太少，将分别出现什么问题？设计时应分别按什么原则选取？

答：对于闭式软齿面，传动尺寸主要取决于接触疲劳强度，而弯曲疲劳强度往往比较富裕，齿数宜取多些，齿数增加有利于增大重合度，提高传动稳定性；减小滑动系数，提高传动效率；减小毛柸外径，减轻齿轮质量；减少切削量，延长刀具使用寿命。对于闭式硬齿面，传动尺寸有可能取决于轮齿弯曲疲劳强度，故齿数不宜过多。对于开式齿轮传动，齿数不宜过多。

15，斜齿与直齿圆柱齿轮传动相比有何特点？螺旋角β太大或太小会怎样？为什么一般在8到25度的范围内取值？应按什么原则选取？

答：1）优点：啮合特性好；重合度大；不产生根切的最小齿数较直齿少。缺点：工作时产生轴向力。2）：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。3)见原因。4）同一轴上两齿轮螺旋角方向应相同，以便轴向力相互抵消。把高速级螺旋角取大，低速级螺旋角取小，以减小低速级的轴向力。

16，有两对闭式直齿圆柱齿轮传动，A对模数m=4mm，齿数z1=18，z2=41；B对模数m=2mm，齿数z1=36，z2=82；齿轮精度为8级，小齿轮转速均为1450r/min。若其他条件均相同，是分析：（1）按接触强度考虑，哪对齿轮允许传递的转矩大？(2）按抗弯强度考虑，哪对齿轮允许传递的转矩大？

答：1）相同2）B对允许传递的转矩大。

第十三章蜗杆传动

1，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：是为了通用性即互换性；经济性；与国际接轨标准化。

2，采用变位蜗杆传动的目的是什么？变位蜗杆传动与变位齿轮传动相比有何特点？

答：1）为了配合中心距或提高涡轮蜗杆减速机传动的承载能力及传动效率。常采用变位蜗杆传动。2）在蜗杆传动中，由于蜗杆的齿廓形状和尺寸要与加工涡轮的的滚刀形状和尺寸相同，所以为了保持刀具尺寸不变，蜗杆尺寸是不能变的，因而只能对涡轮进行变位。变位后，涡轮的的分度圆和节圆仍旧重合。只是蜗杆在中间平面上的节线有所变化，不再与其分度线重合。

3，影响蜗杆传动效率的主要因素有哪些？为什么传递大功率时很少用普通圆柱蜗杆传动？

答：1）导程角，滑动速度，蜗轮蜗杆的材料，表面粗糙度，润滑油粘度等；2）大功率连续传动对涡轮磨损比较大，需要经常更换蜗轮齿圈，所以采用较少。

4，蜗杆传动中为何常以蜗杆为主动件？蜗杆能否作为主动件？为什么？

答：自锁现象。不可以。蜗轮由于螺旋配合中的自锁效应，是无法成为主动件的，只能是从动件。

5，在动力蜗杆传动中，涡轮的齿数在什么范围内选取？齿数过多或多少有何不利？

答：蜗轮齿数z2主要根据传动比来确定。应注意：为了避免用蜗轮滚刀切制蜗轮时产生根切与干涉，理论上应使z2min≥17。但当z2<26时，啮合区要显著减小，将影响传动的平稳性，而在z2≥30时，则可始终保持由两对以上的齿啮合，所以通常规定z2大于28。对于动力传动，z2一般不大于80。这是由于当蜗轮直径不变时，z2越大，模数就越小，将使轮齿的弯曲强度削弱；当模数不变时，蜗轮尺寸将要增大，使相啮合的蜗杆支承间距加长，这将降低蜗杆的弯曲刚度，容易产生挠曲而影响正常的啮合。z1、z2的荐用值见下表<蜗杆头数z1与蜗轮齿数z2的荐用值>（具体选择时应考虑表<普通圆柱蜗杆基本尺寸和参数及其与蜗轮参数的匹配>中的匹配关系）。当设计非标准和分度传动时，z2的选择可不受限制。

6，选择蜗杆，涡轮材料的原则是什么？

答：蜗轮蜗杆不能都用硬材料来制造，其中之一应该用减摩性良好的软才来来制造。

8，蜗杆传动设计中为何特别重视发热问题？如何进行热平衡计算？常用的散热措施有哪些？

答：因为蜗杆传动在其啮合平面间会产生很大的相对滑动速度，摩擦损失大，效率低，工作时会产生大量的热。在闭式蜗杆传动中，若散热不良，会因油温不断升高，使润滑失效而导致齿面胶合。所以，闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算 以保证其油温稳定在规定的范围内，即，要求达到热平衡时的工作油温t1≤06℃~70℃ 如不满足热平衡条件可采取以下的措施降低其温升：1，在箱体外壁增加散热片，以增大散热面积；2，在蜗杆轴端设置风扇，以增大散热系数；3，若上述还不能满足热平衡条件，可在箱体油池中装设蛇形冷水管，或采用压力喷油循环润滑。

第十四章链传动

1，套筒滚子链已标准化，链号为20A的链条节距p等于多少？有一滚子链标记为：10A-2X100GB1243.1-83，是说明它表示什么含义?

答：p=31.75。查表！

2，影响链传动速度不均匀性的主要因素是什么？为什么在一般情况下链传动的瞬时传动比不是恒定的？在什么条件下瞬时传动比才恒定？

答：链速做周期性的变化；从动链轮由于链速不是常数和γ角的不断变化，造成角速度也是变化的；只有当两链轮的齿数相等，紧边的长度恰为链节距的整数倍时。

3，链传动在工作时引起动载荷的主要原因是什么？能否避免？如何减小动载荷？

答：1）因为链速和从动轮角速度周期性变化，从而产生了附加的动载荷；链沿垂直方向分速度也做周期性变化；当链节进入链轮的瞬间，链节和轮齿以一定的相对速度相啮合，产生冲击；张紧不好，链条松弛，会有惯性冲击2）不能；3）采用较小的链节距并限制链轮的极限转速；进行链张紧。

4，链传动的许用功率曲线是在什么试验条件下得出来的？若设计的链传动与试验的条件不同要进行那些修

正？

答：1)z1=19，Lp=100，单列链水平布置，载荷平稳，工作做环境正常，按推荐的润滑方式润滑，使用寿命15000h；链因磨损儿引起的链节距的相对伸长量Δp/p≦3%。2）k z小链轮齿数系数，k p多排链排数系数，K A

5，为什么链传动的平均运动速度是个常数，而瞬时运动速度再做周期性变化？这种变化给传动带来什么影响？如何减轻这种影响？

答：链速是做着由小到大，又由大到小的变化。给链传动带来了速度的不均匀性，工作上的不平稳性和有规律的震动。当两链轮的齿数相等，紧边的长度又恰为链节距的整数倍，可以减轻这种影响。

6，链传动设计中，确定小链轮齿数时考虑哪些因素？

答：考虑传动速度，当速度v大，小链轮齿数z1应多些；考虑传动比，当传动比大，z1应少些，当传动比小，z1可多些；使zmin≥9（一般≥17），zmax≤120。

7，链传动张紧的主要目的是什么？链传动怎样布置时必须张紧？

答：目的：张紧力并不决定链的工作能力，而只是决定垂度的大小，防止引起啮合不良和链条振动现象的发生；链传动中如果松边垂度过大的话。

第十六章轴

1，在同一工作条件下，若不改变轴的结构和尺寸，仅将轴的材料由碳钢改为合金钢，为什么只提高了轴的强度而不能提高轴的刚度？

答：轴的刚度只与尺寸有关，与弹性模量有关系，与材料无关。

2，轴上零件的轴向固定方法有哪几种？各自有什么特点？

答：1）有：轴肩，挡圈，圆螺母，套筒，圆锥形轴头等；2）轴肩：可承受较大的轴向力；螺钉锁紧挡圈用紧定螺钉固定在轴上，在轴上零件两侧各用一个挡圈时，可任意调节轴上零件的位置，装拆方便，但不能承受大的轴向力，且盯端坑会引起轴应力集中；当轴上零件一边采用轴肩定位时，另一边可采用套筒定位，以便于装拆；如果要求套筒很长时，可不采用套筒而用螺母固定轴上零件，螺母也可以用于轴端；轴端挡圈常用于轴端零件的固定；圆锥形轴头对中好，常用于转速较高，也常用于轴端零件的固定。

3，轴的强度设计方法有哪几种？它们各适用何种情况？

答：许用切应力计算：1）传递以转矩为主的传动轴2）初步估算轴径以便进行结构设计3）不重要的轴；许用弯曲应力计算：主要用于计算一般重要的，弯扭结合的轴，计算精度中等；安全系数校核计算：主要用于重要的轴，计算精度较高但计算较复杂，且需要足够的资料。

4，如何提高轴的疲劳强度？如何提高轴的刚度？

答:合理布置轴上零件，减小轴受转矩；改进轴上零件结构，减小轴受弯矩；采用载荷分担的方法减小轴的载荷；采用力平衡或局部相互抵消的办法就爱你小周的载荷；改变支点位置，改善轴的强度和刚度；减少应力集中；改善表面质量提高轴的疲劳强度。

5，轴的功用是什么？根据所受载荷不同，轴可分为哪几类？自行车的前轴，中轴，后轴及脚踏板分别是什么轴？

答：做回转运动的零件都要装在轴上来实现其回转运动，大多数轴还起着传递转矩的作用。分为转轴，心轴和传递轴。前轴为心轴，中轴为心轴，后轴为转轴，脚踏板的轴为心轴。

6，轴按弯扭合成强度条件计算时，其当量弯矩计算式中为什么要考虑系数α？当转矩T产生的扭转剪应力τT的循环特征r=-1时，α=？

答：因为实际中机器运转不可能完全均匀，且有扭转震动的存在，称为应力校正系数。为1。

第十七章滑动轴承

1，滑动轴承主要适用于哪些场合？

答：转速极高的轴承、载荷特重的轴承、冲击很大的轴承、要求特别精密的轴承、剖分式轴承、有特殊要求的轴承。

2，非液体摩擦滑动的轴承的失效形式和设计准则各是什么？

答：磨损和胶合。维护边界膜不被破坏，尽量减少轴承材料的磨损。

3，非液体摩擦滑动轴承需要进行那些计算？其目的各是什么？

答：验算：p≦[p]，以防止轴承过度的磨料磨损；pv≦[pv]，以防止轴承温升过高而发生胶合；v≦[v]，以防止局部高压强区的pv值过大而磨损。

4，根据滑动轴承可能发生的失效形式，分析对轴瓦材料有哪些性能要求。

答：良好的减摩性、耐磨性；良好的抗胶合性、顺应性，嵌入性和跑合性；足够的强度（抗压和疲劳强度 )；良好的耐腐蚀性、热化学性能（传热性和热膨胀性）和调滑性（对油的吸附能力）；良好的工艺性和经济性等。

5，试画出动压轴承的油膜形成过程。

答：略。

6，提高液体动压润滑轴承承载能力的措施有哪些？

答：维持边界油膜不受破坏，以减少发热和磨损（计算准则），并根据边界膜的机械强度和破裂温度来决定轴承的工作能力。

7，根据液体摩擦滑动轴承的承载机理，试述形成动压油膜的必要条件。

答：（1）相对运动两表面必须形成一个收敛楔形；（2）被油膜分开的两表面必须有一定的相对滑动速度v s，其运动方向必须使润滑从大口流进，小口流出；（3）润滑油必须有一定的粘度，供油要充分。

第十八章滚动轴承

1，向心角接触轴承为什么要成对使用，反向安装？

答：单个的角接触轴承只能承受单面的轴向力，所以一般用组合安装。一般有3种组合：正面组合、反面组合、串联组合，根据实际情况进行选择。反面组合的优点是可以承受径向负荷和双向轴向负荷，特别适用于承受力矩。

2，试说明轴承代号6201的主要含义？

答：6201是轴承的基本代号，6是类型代号：表示深沟球轴承系列，（0）2是尺寸系列代号，其中（0）表示宽度系列代号，2表示直径系列代号，后面的01是内径系列代号。

3，何谓滚动轴承的基本额定寿命？何谓滚动轴承的基本额定动载荷？

答：1）是指90%的可靠度，常用材料和加工质量，常规运转条件下的寿命。2）将基本额定寿命为一百万转时轴承所能承受的恒定载荷取为基本额定动载荷C。

4，何谓角接触轴承的正装和反装，这两种安装方式对轴系刚度有何影响？

答：轴承外圈窄边相对称为正装，又叫＂面对面＂安装，轴承外圈窄边相背称为反装，又叫＂背靠背＂安装。当传动零件悬臂安装时，反装的轴系刚度比正装的轴系高，这是因为反装的轴承压力中心距离较大，使轴承的反力、变形及轴的最大弯矩和变形均小于正装。当传动零件介于两轴承中间时，正装使轴承压力中心距离减小而有助于提高轴的刚度，反装则相反。

5，滚动轴承的组合设计要考虑哪些问题？

答：轴系支承端结构；轴承与相关零件的配合；轴承的润滑与密封；提高轴承系统的刚度。

6，滚动轴承的失效形式有哪些？选择轴承时进行的寿命计算，静载荷计算及极限转速校核是针对哪种失效？

答：1）滚动轴承的主要失效形式，是滚动体或内外圈滚道上发生疲劳点蚀。2）当轴承转速很低(n≤10r/min)或只慢慢摆动且静载荷很大时，其失效形式是滚动体或内外圈滚道表面发生塑性变形。

第十九章联轴器和离合器

1，联轴器，离合器有何区别？各用于什么场合？

答：联轴器：只有在机器停车后用拆装方法才能把两轴分离。用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从

动轴）使之共同旋转以传递扭矩；离合器：不必采用拆装的方法在机器工作时就能使两周分离或结合。2，试比较刚性联轴器，无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器各有何优缺点？各适用于什么场合？

答：刚性联轴器：构造简单，价格较低；无法补偿两轴偏斜和位移，对两轴的对中性要求较高；联轴器中都是刚性零件，缺乏缓冲和吸震的能力；应用于机器本身要求两轴严格对中的场合。无弹性元件的挠性联轴器：不仅能传递运动和转矩，而且具有不同程度的轴向、径向、角向补偿性能，所以通常不能缓冲和减振。有弹性元件的挠性联轴器：能传递运动和转矩；具有不同程度的轴向、径向、角向补偿性能；还具有不同程度的减振、缓冲作用，改善传动系统的工作性能，常用于频繁起动、变载荷、高速运转、经常正反转工作和两轴不便于严格对中的场合。

3，万向联轴器有何特点？双万向联轴器安装时应注意什么问题？

答：补偿偏斜。安装双万向联轴器时，应使两个叉子位于同一平面内，而且应使主从动轴与连接轴所称的夹角相等，避免动载荷的产生。