1、. 1 -.機械設計基礎一.填空題：概論：1.機械設計課程主要討論通用機械零件和部件的設計計算理論和方法。2.3.強度：零件抵抗破裂表面疲勞、壓潰、整體斷裂及塑性變形的能力。結構組成及自由度：1.所謂機架是指機構中作為描述其他構件運動的參考坐標系的構件。2.機構是機器中的用以傳遞與轉換運動的單元體；構件是組成機構的運動單元；零件組成機械的制造單元。3.4.組成轉動副的兩個運動副元素的基本特征是圓柱面。5.兩構件通過面接觸而形成的運動副稱為低副,它引入2個約束,通過點線接觸而構成的運動副稱為高副,它引入1個約束。6.機構的自由度數等于原動件數是機構具有確定運動的條件。7.在機構運動簡圖上必須反映

2、與機構運動情況有關的尺寸要素。因此,應該正確標出運動副的中心距,移動副導路的方向,高副的輪廓形狀。連桿機構：1.鉸鏈四桿機構若最短桿與最長桿長度之和小于等于其余兩桿長度之和則可能存在曲柄。其中若最短桿是連架桿,則為曲柄搖桿機構；若最短桿是連桿,則為雙搖桿機構；若最短桿是機架,則為雙曲柄機構；若最短桿與最長桿長度之和大于其余兩桿長度之和則不存在曲柄任何情況下均為雙搖桿機構2.最簡單的平面連桿機構是兩桿機構。3.為保證連桿機構傳力性能良好,設計時應使最小傳動角min4.機構在死點位置時的傳動角=0.5.6.曲柄搖桿機構中,必然出現死點位置的原動件是搖桿。7.曲柄滑塊機構共有6個瞬心。8.當連桿機構

3、無急回運動特性時行程速比系數K=1. 9.以曲柄為主動件的曲柄搖桿機構、曲柄滑塊機構中,可能出現最小傳動角的位置分別是曲柄與機架共線、曲柄兩次垂直于滑塊導路的瞬時位置,而導桿機構始終是90凸輪機構：1.凸輪的基圓半徑是指凸輪轉動中心至理論廓線的最小半徑。2.3.使凸輪機構的壓力角減小的有效方法是增大基圓半徑。4.5.從動件的等速運動規律可使凸輪機構有剛性沖擊硬沖,而等加速等減速運動規律可使凸輪機構有柔性沖擊軟沖。6.按滾子對心移動從動件設計制造的盤形凸輪廓線若將滾子直徑rK改小則滾子對心移動從動件盤形凸輪機構的最大升距不變rb變大變大。齒輪機構：1.2.漸開線標準直齒圓柱齒輪必須具備的兩個條件

4、是：標準的基本參數、在分度圓上s=e。3齒輪機構的基本參數中,與重合度無關的參數是壓力角 .4.5.一對漸開線齒輪在嚙合傳動過程中,從動輪齒廓上的壓力角的值由大逐漸變到小。6.一對漸開線標準直齒圓柱齒輪在安裝時,其中心距不等于標準中心距,則參數嚙合角和重合度有變化。7.兩軸線交角為90的直齒圓錐齒輪減速傳動,其傳動比i=tg2=ctg1=r2/r1=z2/z1 。輪系：1.定軸輪系的傳動比計算可表示為： 周轉輪系傳動比的計算可表示為：間歇機構 ：1.2.能將連續等速轉動轉換為時停時動的單向間歇轉動的機構是槽輪機構3.能將往復擺動轉換為單向間歇轉動的機構是棘輪機構。平衡與調速：1.靜平衡：對于寬

5、徑比1/5的構件,可近似認為其全部質量都分布在同一平面內,當Fi=0時質心分布在轉動軸線上,稱其為靜平衡。2.動平衡：當寬徑比1/5時,各不平衡質量產生的離心慣性力是一空間力系,位于至少兩個平面內,當Fi=0、Mi=0,稱其為動平衡。3.剛性轉子靜平衡的力學條件是Fi=0,動平衡的條件是：回轉件各偏心質量產生的離心慣性力的合力和合力偶矩均為零即Fi=0,Mi=0,各力所處平衡面2個。4.機器產生速度波動的主要原因是輸入功與輸出功之差形成的機械動能的增減,速度波動的類型有周期性速度波動和非周期性速度波動兩種,前者一般采用的調節方法是在回轉件上裝一轉動慣量很大的飛輪速度波動減小,后者一般采用的方法

6、是使用調速器。帶傳動：1.當帶速v30m/s時,一般選用灰鑄鐵作為帶輪的材料。2.帶傳動設計中最主要的問題是保證帶與帶輪間有足夠的摩擦力影響其傳動能力的主要因素有F。、f、1。3.帶傳動在空載條件下運轉時,緊邊拉力F1與松邊拉力F2的關系是F1/ F2=1；傳遞功率達到極限時,緊邊拉力F1與松邊拉力F2的關系是F1/ F2= ;正常工作時,緊邊拉力F1與松邊拉力F2的關系隨著F。、f、1的變化而變化。4.5.在相同工作條件下,單根V帶傳動能夠產生的摩擦力為FV,單根平帶傳動能夠產生的摩擦力為FV,二者關系是FV=3FP6.整體打滑和彈性滑動在帶傳動正常工作時前者必須避免,后者不可避免。7.V帶

7、傳動設計中為保證帶具有足夠的使用壽命,應限制帶傳動中的最大應力。限制小帶輪的最小直徑是為了限制彎曲應力b1即增大小帶輪直徑,可降低其彎曲應力。若其太大則增大了帶傳動的外廓尺寸；限制F。是為了限制1不能太大,太大則過緊而很快松弛,太小易打滑；限制帶速v是為了限制c帶速v不能過高。8.帶傳動在工作時,帶的橫截面上的應力分布值中的max=1+b1+c.最大應力發生在緊邊剛繞上小帶輪時的接觸點；增速傳動中,發生在離開小帶輪處增速傳動,速度變大,大帶輪主動9.、由離心力引起的附加拉應力cqveq osup 7,sdo 3/A。1011.標準V帶型號的選擇主要取決于計算功率及小帶輪轉速。12.在相同工作條

8、件下,V帶傳動比平帶傳動的傳動能力大,但傳動效率低。13.若將帶傳動的中心距減小,則所設計的帶傳動傳動能力降低而壽命提高。14.V帶傳動中小帶輪包角最小值應不小于90。鏈傳動：1.鏈條的節數宜采用偶數。2.鏈傳動的多邊形效應主要與齒數Z和節距P鏈速對其起放大作用,要降低滾子鏈傳動不均勻性和動載荷則要減小P和增大Z。齒輪傳動：1.2.開式齒輪傳動最可能發生的失效形式是齒面磨損。3.齒輪在穩定載荷下運轉,齒面也常因接觸疲勞而發生點蝕,主要是由于輪齒受到循環變化的載荷。4.對軟齒面閉式齒輪傳動,在設計時通常先按接觸強度條件進行設計,然后按彎曲強度條件進行校核,原因是軟齒面閉式齒輪傳動的主要失效形式是

9、齒面點蝕；對硬齒面閉式齒輪傳動,通常先按彎曲強度條件進行設計,然后按接觸強度條件進行校核主要失效形式是輪齒折斷。5.6.齒輪傳動的齒面點蝕發生在近節線的齒根部分。7.一對齒面硬度HBS350的閉式剛制齒輪傳動,最可能發生的失效形式是齒面點蝕。8一大、一小不同的兩齒輪組成的圓柱齒輪傳動,其齒輪寬度分別為b2和b1, 通常應使b2b1差約510mm,為了便于安裝、補償軸向尺寸誤差、保證接觸線長度和提高小齒輪彎曲強度；對于鋼制的軟齒面齒輪常用的熱處理方法是調質、正火當采用相同材料時一般將小齒輪調質、大齒輪正火,最可能發生的失效形式是齒面點蝕；小齒輪的齒面硬度應比大齒輪的硬度高2550HBS,以利于大

10、小齒輪同時完成跑合,而且也加強了小齒輪的強度9.10.一對剛制軟齒面齒輪傳動小齒輪與大齒輪相比較,齒面硬度HB1HB2；若齒寬b1=b2,則齒根最大彎曲應力F1F2；齒面接觸應力H1=H2；*若按無限長壽命計算,則小齒輪齒面接觸強度H1H211.輪齒彎曲應力修正系數Ysa與模數m無關。12.齒輪傳動設計中,齒形系數YFa與模數m無關,而與齒數Z和變位系數x有關。13.提高齒輪齒面接觸強度的主要措施是增大中心距a、增大齒寬b、提高齒輪制造精度、通過選材料和熱處理增大許用接觸應力。14*.若齒輪傳動的齒面接觸強度已足而輪齒彎曲強度不夠,則應不改變中心距,減小齒數重新設計。15.一對齒輪的齒寬、模數

11、及齒數比一定時,增大齒數可使彎曲強度和接觸強度均提高。16.當設計一對齒輪傳輪時,若保持齒寬b、齒數比u=z2/z1及Z=Z1+ Z2不變而增大模數m,則齒輪的彎曲強度提高,接觸強度提高.17.影響齒輪齒面接觸強度的主要幾何參數是中心距a和齒寬b。18.在閉式軟齒面齒輪傳動中,若齒寬系數a選取較大,則設計結果必然是齒寬b較大中心矩a及齒輪直徑較小。19.齒輪作正變位后,其尺寸變化是：基圓不變、齒頂高不變、齒根圓變大、齒槽寬變大。20.兩平行軸之間的斜齒圓柱齒輪傳動中,其螺旋角及其旋向應滿足1=2,旋向相反。21.設計斜齒圓柱齒輪傳動時,螺旋角一般在820范圍內選取,若取值過大,會使齒輪的軸向力

12、太大,太小則斜齒輪優點不能充分體現運載平穩、承載力高、最小齒數小于直齒輪的Zmin。22.直齒圓錐齒輪模數的標準值指的是齒輪大端模數。蝸桿蝸輪傳動：1.阿基米德蝸桿在軸面內的齒廓是直線。2.兩軸間交錯角=90的蝸桿傳動的正確嚙合條件是ma1=mt2=m、a1=t2=、=2.3.在蝸桿傳動中用來計算傳動比的公式i=1/2=z2/z1=n1/n2。4.標準蝸桿傳動的中心距a=m/2。5.6.7.蝸桿傳動中,作用于蝸桿上的總作用力的三個分力中圓周力Ft1最大。8.蝸桿傳動中較為理想的材料組合是鋼和青銅。9.選擇蝸桿蝸輪材料時,首先要減摩性好,其次才是強度。10.尺寸較大的青銅蝸輪,常采用的鑄鐵輪芯配

13、上青銅輪緣,這主要是為了節約青銅材料。11.當蝸桿材料為B300MPa的青銅時,許用接觸應力HP由材料的抗膠合性能決定；當蝸桿材料為B300MPa的青銅時,許用接觸應力HP由材料的抗點蝕性能決定。12.當蝸輪材料為錫青銅時其許用接觸應力HP由材料的抗點蝕能力決定。13.蝸桿傳動的失效形式和齒輪的失效形式相似,其中最易發生的失效是齒面磨損與膠合由于相對滑動速度大、效率低、發熱量大。14.蝸桿傳動發熱計算的主要目的是：由于其傳動效率低要及時散熱,以防止箱體內油溫生高,潤滑失效。15.在潤滑條件良好時,為了提高蝸桿傳動效率,所能采取的最有效措施是改用多頭蝸桿。16.在蝸桿傳動中,若保持蝸桿模數和蝸桿

14、頭數不變而增大蝸桿分度圓直徑,將使蝸桿傳動效率降低而蝸桿剛度提高。17.具有自鎖特性的蝸桿傳動,其效率為0.5。18.在生產實際中采用變位蝸桿傳動的目的是湊中心距及改變傳動比。19.蝸桿傳動不宜用于傳遞大功率,其主要原因是傳動效率低。20.在蝸輪蝸桿傳動和齒輪傳動組成的多級傳動中,蝸桿蝸輪通常放在高速級,其原因是：提高系統總效率,發揮蝸桿傳動平穩性好的特點,尺寸小而節省有色金屬降低成本。21.蝸桿傳動中,蝸桿軸的支撐方式中常見的組合方式是兩端固定。軸：1.軸的常用材料是碳鋼和合金鋼。2.用合金鋼代替碳鋼作為軸的材料而不改變軸的結構尺寸,對軸的強度和剛度的影響是強度提高,剛度不變.3.圖中三個齒

15、輪均對稱布置于兩軸承之間,不計效率,中間軸為心軸的是:4.5.心軸是只受彎矩不受轉矩的軸。6.軸的剛度不足時,應采用增大軸徑的辦法提高剛度。7.軸上零件常用的軸向固定的方法有軸肩、軸環、套筒、圓螺母; 常用的周向固定的方法有鍵聯接、銷聯接、過盈配合,其中能傳遞很大轉矩零件可軸向移動的是花鍵聯接。8.不能用于軸上零件軸向定位和固定的方式是鍵聯接。9.計算軸的疲勞強度安全系數時若截面處有多個應力集中源,則該截面處的有效應力集中系數K應取為各應力集中源的有效應力集中系數中的最大值。10.11.理想狀態下與軸一起轉動的一偏心質量在軸上引起的彎曲應力是靜應力。12.若由彎矩所產生的彎曲應力是對稱循環變應

16、力,按彎扭合成強度條件進行軸的計算時,折算系數的取值由扭轉剪應力的循環特性決定。滾動軸承：1.2.深溝球軸承和角接觸球軸承,前者可承受雙向的軸向力,后者只可承受單向的軸向力。3.4.滾動軸承內外圈分別與軸和孔的配合是前者是基孔制,后者是基軸制。5.一軸運轉速度低,有較大沖擊載荷,兩軸承座分別加工,支撐跨距大,軸剛度小,最適合這一工作情況的軸承類型是調心滾子軸承。6.滾動軸承的預緊不會產生提高軸承承載能力的結果。7.滾動軸承預緊的目的是為了提高軸承的旋轉精度和提高軸承的支撐剛度。8.滾動軸承的基本額定壽命是指可靠度R為90%的軸承壽命,基本額定動負荷是指基本額定壽命L10=11000000轉時軸

17、承所承受的負荷。9.按額定動負荷計算的滾動軸承,在額定使用期限內其工作可靠度為0.9。10.滾動軸承當量動負荷的一般計算式為P=fpft。11.一內圈轉動外圈固定的深溝球軸承受到大小和方向均不變的恒定載荷作用,外圈滾道上承載區內一固定點上的接觸應力為脈動循環變應力。滑動軸承：1.根據工作時摩擦性質的不同,軸承可分為液體摩擦滑動軸承和非液體摩擦滑動軸承兩大類；根據軸承所受負荷的方向,又可分為徑向滑動軸承、推力滑動軸承和徑向推力混合滑動軸承。2.滑動軸承的三種潤滑狀態是流體膜潤滑、邊界潤滑和混合潤滑。3.液體摩擦滑動軸承的潤滑狀態通常為流體膜潤滑。4.非液體摩擦滑動軸承的潤滑狀態通常為邊界潤滑或混

18、合潤滑。5.對軸承材料最主要要求是：1.摩擦系數小。2.導熱性好,熱膨脹系數小。3.耐磨,耐蝕,抗膠合能力強。4.有足夠機械強度及可塑性。6.滑動軸承常用材料為金屬材料、非金屬材料、粉末冶金材料；常用金屬材料主要有軸承合金、青銅、鑄鐵。7.非液體摩擦滑動軸承設計中,驗算比壓是為了防止軸承過度磨損,驗算pv 值是為了防止軸承因過度發熱而發生膠合。8.設計液體摩擦滑動軸承時應保證最小膜厚滿足hmink.9.動壓液體摩擦徑向滑動軸承設計中,為了降低溫升,應在保證承載能力的前提下適當增大間隙比,減小寬徑比。1011.12.下圖所示的油模中能產生流體動壓力的是 13.聯軸器：1.萬向聯軸器的主要缺點是瞬

19、時速比不恒定。2.聯軸器除應可靠的傳遞運動和轉矩外還要求具有以下兩個功能：.對軸的偏移進行補償,具有這種能力的稱為可移式聯軸器,否則稱為固定式聯軸器。.吸振緩沖,具有這種能力的稱為彈性聯軸器否則稱為剛性聯軸器。3.NZ撓性爪聯軸器、尼龍柱銷聯軸器4.NZ撓性爪聯軸器、齒輪聯軸器不能吸收震動、緩和沖擊,但能補償軸線偏移。5.在凸緣聯軸器、尼龍柱銷聯軸器、套筒聯軸器、齒輪聯軸器中屬于剛性可移式聯軸器的是齒輪聯軸器。6.在凸緣聯軸器、尼龍柱銷聯軸器、套筒聯軸器、齒輪聯軸器中屬于彈性可移式聯軸器的是尼龍柱銷聯軸器。7.聯軸器和離合器的主要區別是：聯軸器,欲使兩軸分離,必須停車拆卸；離合器,能使兩軸在轉

20、動時隨時分離和結合。螺紋聯接及螺旋傳動：1.螺紋的公稱直徑是指大徑d2.螺紋副中一個零件相對于另一個零件轉過一轉時,則它們沿軸線方向相對移動的距離是一個螺距。4.需經常拆卸,而被聯接件之一又較厚時,宜采用雙頭螺柱聯接聯接。5.6.采用緊配鉸制孔用螺栓聯接的螺栓組,在旋轉力矩作用下單個螺栓主要受剪力作用。7.用于聯接的螺紋牙形為三角形,這是因為螺紋副的摩擦阻力大,自鎖性好。8.9.為提高螺栓聯接的疲勞強度,在結構上可采取的措施有減小C1；增加螺栓長度,減小螺栓橫截面積；增大C2；在允許的部位增設筋板,以加大必要的尺寸。10.11.一螺紋聯接大徑d、中徑d2、升角、當量摩擦角v、預緊力F預緊時,螺

21、紋副的阻力矩為F=d2tg+v/212.某汽缸蓋螺栓聯接,若汽缸內氣體壓力在02MPa之間循環變化,則缸蓋聯接螺栓的應力是非對稱循環變應力。鍵聯接：1.平鍵標記：鍵B16x70GB1096-79中,B表示方頭普通平鍵,16x70表示bxL.2.鍵的截面尺寸通常是根據軸的直徑按標準選取。3.設計鍵聯接的主要內容按順序是：按使用要求選擇鍵的類型；按軸的直徑選擇鍵的剖面尺寸；按輪轂長度選擇鍵的長度；對聯接進行必要的強度校核。4.鍵的擠壓應力計算公式為4000T/dhl。5.普通能平鍵連接的承載力,通常取決于鍵表面的擠壓強度。6.正確的傳動順序：電動機V帶傳動蝸桿傳動圓錐齒輪傳動斜齒圓柱齒輪傳動直齒圓

22、柱齒輪傳動鏈傳動。二簡答題：1.既然虛約束對機構的運動實際上不起約束作用,在實際機械中為何又常常存在虛約束？2.什么是機構的壓力角？曲柄搖桿機構在何位置上壓力角最大？分別以曲柄為原動件和以搖桿為原動件兩種情況討論3.棘輪機構與槽輪機構均可用來實現從動軸的單向間歇轉動,但在具體使用選擇上又有什么不同？4.在帶傳動中是否可以通過增大小帶輪包角1來避免帶傳動的彈性打滑？為什么？是否可以通過增大小帶輪包角1來避免帶傳動打滑？為什么？5.在圖示塔輪平帶傳動中,d1=D2,d2=D1,中心距a不變,現欲設計次帶傳動,使其既能實現減速傳動又能實現升速傳動。試問：1.若主動輪轉速n1和傳遞的功率P一定,則該傳

23、動應按減速還是按升速的情況設計,為什么？2. 若主動輪轉速n1和工作阻力矩T2一定,則應按哪種情況設計,為什么？6.下圖寶塔輪皮帶傳動,設主動輪軸上功率P和轉速n1不變。問該帶傳動應按減速還是按升速的情況設計,為什么？7.影響齒輪齒面接觸應力大小的主要幾何參數有哪些？在齒輪傳動設計過程中,當發現齒面的接觸強度不足時,可采取哪些措施提高齒面接觸強度？8.一對材料及熱處理條件相同的直齒圓柱齒輪傳動,大、小齒輪齒根最大彎曲應力是否相等？輪齒許用彎曲應力是否相等？為什么？9.如圖所示的雙級雙軸線圓柱齒輪減速器,兩對齒輪的材料及所有參數都一樣,這樣做是否合理？為什么？10.11.如果a不變,而使各輪齒數減少,則各輪的齒面接觸強度、齒根彎曲強度有無變化？12.一雙級雙軸線直齒援助齒輪減速器如下圖所示,各輪的材料及硬度均相同,齒輪寬度也相等,且Z1=Z3=50,Z2=Z4=150。試分析：哪一輪齒面強度最低？哪一輪彎曲強度最低？低速級和高速級的齒寬系數哪個應該大些？1