机械设计简答题答案

简答题1.机械设计的一般步骤是怎样的？选择零件类型、结构计算零件上的载荷确定计算准则选择零件的材料确定零件的基本尺寸结构设计校核计算画出零件工作图写出计算说明书3. 螺纹升角的大小对自锁和效率有何影响？写出自锁条件及效率公式。

答：螺母被拧紧时，其拧紧力矩为M1＝Ft d2/2＝G d2tan(ψ+ρν)/2，无摩擦时，M10＝Ft d2/2＝G d2tan(ψ)/2，机械效率为η1＝M10 / M1＝tanψ/tan(ψ+ρν)。

螺母被放松时，其阻碍放松的力矩为M2＝F d2/2＝G d2tan(ψ－ρν)/2，无摩擦时，M20＝F d2/2＝G d2tan(ψ)/2，机械效率为η2＝M2 / M20＝tan(ψ－ρν)/tanψ。

由η1＝＝tanψ/tan(ψ+ρν)得知，当ψ越小，机械效率越低。

由η2＝tan(ψ－ρν)/tanψ得知，当ψ－ρν≤0时，螺纹具有自锁性。

4.为什么螺母的螺纹圈数不宜大于10圈？答：因为螺栓和螺母的受力变形使螺母的各圈螺纹所承担的载荷不等，第一圈螺纹受载最大，约为总载荷的1/3，逐圈递减，第八圈螺纹几乎不受载，第十圈没用。

所以使用过厚的螺母并不能提高螺纹联接强度.5. 作出螺栓与被联接件的受力—变形图，写出F'、F、F''、F0间的关系式。

6. 在相同的条件下，为什么三角胶带比平型带的传动能力大？答：两种传输动力都是靠摩擦力，同样的皮带和轮的材质摩擦系数是一样的，但是三角带接触面是V型表面压力大于平行带，所以摩擦力大，所以传输的动能要大一些。

7.在非液体摩擦滑动轴承的计算中，为什么要限制轴承的压强p和pv值答：限制p 目的是防止轴瓦过度磨损。

限制pv目的是控制温度，防止边界膜破裂。

8.什么是带传动的弹性滑动和打滑？弹性滑动和打滑对传动有何影响？答：（1）由于带的弹性变形而产生的带与带轮间的滑动称为带的弹性滑动。

打滑是指带传动中带传递的外载荷超过最大有效圆周力，带在带轮上发生显著相对滑动现象。

（2）影响：弹性滑动：1 ）带的传动比不稳定；2 ）降低了传动效率；3 ）引起带的磨损和带的温升，降低带的寿命。

打滑：1 ）打滑将造成带的严重磨损；2 ）从动轮转速急速下降，甚至停转，带的运动处于不稳定状态，带不能正常工作，致使传动失效。

9.试简述带传动中的弹性滑动与打滑现象的联系与区别。

答：弹性滑动是由于带本身的弹性和带传动两边的拉力差引起的，只要传递圆周力，两边就必须出现拉力差，故弹性滑动是不可以避免的。

打滑是当带传递的工作载荷超过了带与带轮之间摩擦力的极限值，带与带轮之间发生剧烈的相对滑动，故在工作中可以，而且应该避免。

打滑是弹性滑动从量变到质变的飞跃。

在传动突然超载时，打滑可以起到过载保护作用，避免其它零件发生损坏。

但应尽快采取措施克服，以免带摩损发热使带损坏。

10.带传动中，带上可能产生的瞬时最大应力发生在何处？它是由哪几种应力组成的和？答：紧边开始进入小带轮处。

紧边应力σ1 松边应力σ2 张紧应力σo 离心应力σc 弯曲应力σb11.带传动为什么要限制带速，限制范围是多少？答:因带速愈大,则离心力愈大,使轮面上的正压力和摩擦力减小,带承受的应力增大,对传动不利,但有效圆周力不变时,带速高有利于提高承载能力,通常带速在5-25m/s范围为宜.12.带传动的带速v为什么规定在5-25m/S范围内？答:带速越大离心力越大，使轮面上的正压力摩擦力减小，带承受的应力增大对传动不利，但有效圆周力不变时带速高有利于提高承载能力，通常带速在5-25m/s范围内为宜。

为了控制离心力和带中的拉力，考虑带的承载能力和寿命13.在设计V带传动时，为什么要限制其最小中心距和最大传动比？答:中心距越小，则带的长度越短，在一定的速度下，单位时间内带的应力变化次数越多，会加速带的疲劳损坏;当传动比较大时，短的中心距将导致包角过小。

14.在润滑良好的闭式齿轮传动中，齿轮的主要失效形式是什么？发生在哪个部位？试举出三种措施答:齿面接触疲劳磨损（点蚀），1.提高齿面硬度和降低表面粗糙度。

2.在许可范围内采用大的变位系数和以增大综合曲面半径。

3.采用粘度较高的润滑油。

4.减小动载荷。

15.齿轮传动中，主要有哪几种失效形式？并分析开式与闭式齿轮传动时主要失效情况及计算准则。

答:齿轮失效的主要形式有断齿、磨损、点蚀、胶合。

⑴ 闭式传动闭式传动的主要失效形式为齿面点蚀和轮齿的弯曲疲劳折断。

当采用软齿面（齿面硬度≤350HBS）时，其齿面接触疲劳强度相对较低。

因此，一般应首先按齿面接触疲劳强度条件，计算齿轮的分度圆直径及其主要几何参数（如中心距、齿宽等），然后再对其轮齿的抗弯曲疲劳强度进行校核。

当采用硬齿面（齿面硬度＞350HBS）时，则一般应首先按齿轮的抗弯曲疲劳强度条件，确定齿轮的模数及其主要几何参数，然后再校核其齿面接触疲劳强度。

⑵ 开式传动开式传动的主要失效形式为齿面磨粒磨损和轮齿的弯曲疲劳折断。

由于目前齿面磨粒磨损尚无完善的计算方法，因此通常只对其进行抗弯曲疲劳强度计算，并采用适当加大模数的方法来考虑磨粒磨损的影响。

16.蜗杆传动为什么要引入直径系数q？答:为了限制切削涡轮时所需的滚刀数目，便于刀具标准化，以提高生产的经济性并保证配对的蜗杆与涡轮能够正确的啮合17.闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？当热平衡计算不能满足要求时怎么办？答：由于蜗杆传动中蜗轮齿和蜗杆齿面间有较大的相对滑动速度，所以发热量大，传动效率低。

如果蜗杆传动的散热条件差，使工作温度过高，润滑油粘度降低，油膜破坏，引起润滑失效，导致齿面胶合，并加剧磨损。

所以，对连续工作的闭式蜗杆传动进行热平衡计算是为了使产生的热量及时散出去，不发生胶合失效。

当热平衡不满足要求时，应采用不列措施，以增加传动的散热能力：（1）在箱体处增加散热片，以增大散热面积；(2)在蜗杆轴伸上装风扇，以提高散热系数；（3）在油池中在装蛇形冷却水管，以降低油温；（4）大功率的蜗杆减速器，可采用压力喷油润滑。

18.为什么蜗杆传动的传动比只能表达为i=z2/z1，却不能以i=d2/d1来表示。

答：因为蜗轮蜗杆传动的传动比与蜗杆的直径无关19.影响链传动动载荷的主要参数是什么？设计中应如何选择？答：1.影响链传动动载荷的主要参数是链轮齿数、链节距和链轮转速。

2、设计中采用较多的小链轮齿数，较小的链节距，并限制链轮转速不要过高，对降低动载荷都是有利的。

20.链传动设计时，链轮齿数z和节距p选择的原则是什么？并分析其原因。

答：链轮齿数，不宜过多或过少，从增加传动均匀性和减少动载荷考虑，小链轮齿数宜适当多。

从限制大链轮齿数和减少传动尺寸考虑传动比大的链传动建议选取较少的链轮齿数。

考虑均匀磨损，由于链节数应选用偶数，链轮齿数最好选质数或不能整除的数21.试分析链传动产生动载荷的原因。

何为链传动的多边形效应？它对链传动有什么影响？答：①原因：链速V和从动链轮角速度W周期性变化，从而产生附加的动载荷②多边形效应：链传动的瞬时传动比i=W1/ W2=R2cosγ/R1cosβ（γ、β分别为每一链节与主从动链轮啮合过程中链节较链在主从动轮上的相位角），在传动中，β、γ随时间变化，因此瞬时传动比i也是随时间不断变化的，这种链传动的固有特性称为链的多边形效应。

③影响：链传动的多边形效应使链传动的瞬时传动比周期性变化，从而产生冲击振动和噪声、产生动载荷22.为什么一般情况下链传动瞬时传动比不是恒定的？在什么条件下是恒定的？答：①链传动的瞬时传动比i=W1/ W2=R2cosγ/R1cosβ（γ、β分别为每一链节与主从动链轮啮合过程中链节较链在主从动轮上的相位传动中γ、β随时间变化，故i也随时间变化，不能得到恒定值。

②只有当两链轮的齿数z相等，紧边的长度又恰为链节距的整数倍时，i才恒定。

23.链传动的运动不均匀性产生的原因是什么？可采取哪些措施减小链传动的运不均匀性和动载荷？答：链传动中，具有刚性链节的链条与链轮相啮合时，链节在链轮上呈多边形分布，当链条每转过一个链节时，链条前进的瞬时速度周期性的由小变大，再由大变小，这种周期性的变化，给链传动带来了速度不均匀性。

减小链传动的运动不均匀性和运载荷的措施：减低转速，减小链节距，增大齿轮数；24.按轴工作时所受载荷不同，可把轴分成哪几类？各举一实例。

答：轴，若按机构原理分类可分为“心轴”和“转轴”；简单地说，那些不旋转的轴就是心轴；那些旋转的轴就是转轴。

自行车，摩托车的前后轮轴是心轴，汽车的半轴，传动轴是转轴。

如果按照轴的功能分类，可分为：传动轴，齿轮轴，中间轴，浮动轴，花键轴，等。

25.何为转轴、心轴和传动轴？按受载形式来分，自行车的前轴、中轴、及后轴各是什么轴。

答：转轴：同时承受和转矩和弯矩的轴心轴：轴只受弯矩，不受转矩传动轴：轴主要受转矩，不瘦弯矩或者受弯矩很小。

脚踏车的前轴和后轴是心轴，中轴是转轴26. 轴的强度计算公式 M 当=22)(T M α+中，α的含义是什么？答：α是根据转矩性质而定的应力校正系数。

对于不变的转矩α= 脉动的转矩乘对称循环的转矩27. 下列间隙中充满润滑液体，画出形成液体润滑后的油膜压力分布规律及对应各段的润滑油的速度分布规律？28. 在非液体摩擦滑动轴承的计算中，为什么要限制轴承的压强 p 和 pv 值？答：限制p ：为了不产生过度磨损； 限制pv ：限制轴承的温升29. 根据流体动压润滑的一维雷诺方程306hh h v x p -=∂∂η，说明形成液体动压润滑的必要条件。

答：①两摩擦数表面必须形成楔形 ②润滑油必须大口进小口出 ③必须具有足够的相对滑动速度V>0 ④必须充满足够的具有一定粘度的润滑油Y>030. 设计液体动压向心滑动轴承时，其相对间隙ψ应如何选取？增加或减少ψ会产生哪些后果？答：相对间隙中的选择应综合考虑载荷大小，转速高低，材料性质轴承精度等一系列因素，4小时，油膜相对原度变大，承载能力提高，轴承回转精度提高，但轴承温升也提高，若ψ过小，会使油膜原度过小，可能出现，使摩擦状态。

ψ增大时，轴承温升会降低，但承载能力，回转精度都会降低，甚至噪声增大31. 试分析ψ、ε、d B /对液体动力润滑滑动轴承承载能力的影响。

答：ψ相对间隙ψ较小时，承载能力将提高 相对间隙ψ较大时，承载能力降低，减小了发热 ε：保证得到动压润滑油的前提下，偏心率越大，轴承承载能力越大，反之越小 β/d ：越大，承载能力越大，越小，平稳性越好32. 联轴器和离合器的功用是什么？它们的功用有何异同？答：①主要用来联接两轴，使之一同回转，以传递涌动和动力 ②异：联轴器：机器还在转时两轴不能分离 。

离合器：机器还在转时两轴可以分离33. 设计圆柱形螺旋弹簧时，为什么一般要求弹簧指数16≥C ≥4？C 过大：弹簧刚度小，易发生抖动 C 过小，加工困难，弹丝内外侧应力悬殊，刚度大，材料利用率低（1）转动件与静止件接触（a）轴与端盖；（b）套筒与轴承外圈；（2）轴上零件未定位、固定（c）套筒顶不住齿轮；（d）联轴器未定位；（e）联轴器周向及轴向均未固定；（f）卡圈无用；（3）工艺不合理加工：（g）精加工面过长且拆卸轴承不方便；（h）联轴器孔未打通；（i）箱体端面加工面与非加工面没有分开；安装：（j）台肩过高，无法拆卸轴承；（k）键过长，套筒无法装入；调整：（l）无垫片，无法调整轴承游隙；（4）润滑与密封的问题（m）齿轮油润滑，轴承脂润滑而无挡油环；（n）无密封；。