机械设计作业一(2012 08 22)

班级 10 森工一班学号 2010 0798 姓名成绩二、工程题。

1. 以下任选1个做：试提出保钓船、暗杀用枪、防爆轮胎、适合上班族“最后1里路”用交通工具的设计/改装要求及缘由。

暗杀用枪暗杀用枪主要要求：不易被发现、隐蔽性要好，所以要是日常用品造型；攻击性要强；易于启动；便于携带或容易组装；消声性要好；没有子弹壳留下。

设计思想：外形设计成手机、具有手机的功能；把子弹设计成手机的电池，未启动时做电池使用，枪口是usb接口，通过手机功能来控制发射。

2.以下任选1个做：列举多功能自行车的多项功能，初步提出其解决方案；火灾发生时，可上下楼梯的简单救护用担架的设计方案（非消防专业用）或高楼救护方案（消防专业用）；家庭生活垃圾处理机的设计方案。

须图文并茂，如引用须有出处家庭生活垃圾处理机的设计方案随着生活品味的迅速提升，家庭生活垃圾也与日俱增，逐渐成为现代社会的一个沉重包袱。

各种各样的厨房垃圾和日常生活垃圾，因其不易管理、有些极易腐烂、散发恶臭而成为滋生细菌、蚊虫的地方（如厨房垃圾），有些垃圾（如塑料袋、一次性包装、啤酒瓶、易拉罐、洗手间纸巾等等），直接影响家居环境、生活质量及人的健康。

消除家庭生活垃圾，已成为现代人们得迫切需要。

然而，目前家庭生活垃圾处理机还主要是针对厨房垃圾和食物垃圾（骨头、果皮、菜叶、剩饭剩菜、陶瓷、玻璃等等），如市场上的天狗垃圾处理器。

（来源于/888/2314/3716/4685/4685_w.htm?iup=157072&fto=2012092318&api_ok=txooo&toid=157072）该产品特点如下：1、多重粉碎，四级研磨：能将骨头、鱼刺和一些果壳等较难处理垃圾研磨成溶浆。

2、全程环保，超低能耗：不需要任何化学制剂，就能自动维护机体，防止腐蚀，有效抑制食物垃圾处理中盐类、油脂等产生的细菌和异味。

全年用电量仅需几元钱。

3、三点定位调节卡口：独特的出水口装置，具有明显的节约空间作用，三点定位平衡调节卡口，接触更科学紧固。

4、防卡死功能：专业防卡死功能设计，并特设有防漏水和过载自动保护功能，更放心。

5、碳刷外置功能：首次采用碳刷外置，可让机器使用寿命延长三倍。

6、抗振静音：比同类产品抗振能力更强，工作噪声控制在50分贝以下，在同行中最低。

7、超强耐用：爱厨客采用美国航天特种不锈钢制作而成的悬空磨头，耐腐耐磨，有效寿命长，且磨碎效果好，终生免维护。

从该产品看出，此垃圾处理器的基本原理是：通过电动机带动刀具旋转粉碎、研磨放入机箱内的厨房垃圾，最终以熔浆形式经下水道排除。

因此，对刀具、机箱内壁材料要求较高、要具有较高强度与硬度、能防腐蚀；还有防卡死要求智能化传感性能好；要抗震动静音则防震动与消声要求高，还有是要有良好的密封性；外观设计空间要尽可能小点，耐用性要好；在这些要求下就是考虑客户的经济承受度。

该产品有它的局限性如处理的垃圾仅限于水果、骨头、鱼刺、剩饭剩菜等容易处理的厨房垃圾，对于其他一些日常生活垃圾（如塑料袋、一次性包装、啤酒瓶、易拉罐、洗手间纸巾等等）还是不能很好处理。

我的设计思想：通过设计多功能垃圾处理机对这类生活垃圾进行简单处理，如塑料袋进行清洗、平铺整理分类出破的与没破的以便重复回收使用；啤酒瓶进行成扎处理，减少存放空间与易于处理；易拉罐可以进行压扁处理以便回收；洗手间纸巾能进行无害化学处理随下水道排出。

1.设计机械时，应考虑哪些基本要求？使用功能要求、经济要求、劳动保护和环境保护要求、寿命与可靠性要求、避免在预定寿命期内失效的要求、结构工艺性要求、其他专用要求2.磨损的主要类型有哪些？粘附磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、流体磨粒磨损和流体侵蚀磨损、机械化学磨损、微动磨损3.制作机械零件的常用金属材料有钢铁常用的有色金属是除钢铁以外的金属材料常用的非金属材料有高分子材料（塑料、橡胶、合成纤维）陶瓷材料复合材料4.零件工艺性良好的标志是在既定的生产条件下，能够方便而经济地生产出来，并便于装配成机器。

5．钠基润滑脂有较高的耐热性（<120℃）但抗水性差；钙基润滑脂有较好抗水性但耐热性较差。

6．一个机件的磨损过程大致可分为三个阶段：磨合阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段。

第2部分联接1.常用螺纹的牙型有等边三角形、等腰三角形、正方形、等腰梯形、不等腰梯形等螺距与导程的关系单线螺纹s p=多线螺纹s np=2.螺纹的主要参数有（大径d、小径d1、中径d2、螺距P、导程S、螺旋升角ψ、牙型角α、牙侧角β)3.螺纹拧紧时驱动力矩T与轴向载荷F之间有何关系？0.2T Fd≈三角形普通螺纹与管螺纹的牙型角各为多少度？ 60度 55度4.普通螺栓与铰制孔螺栓有何异同？铰制孔螺栓无螺纹部分与孔壁的基本尺寸相同，属于配合；而普通螺栓的无螺纹部分与孔壁的基本尺寸不同，不属于配合。

各用于什么场合？普通螺栓链结大多是通用，用要对后续加工和装配要求不高的地方。

铰制孔螺栓是用在对后续装配有特定要求的地方。

比如后续要求，螺栓装配后，顶部不可以高于装配面。

5.双头螺柱用于什么场合？螺孔的材料易损，多次拧螺丝对孔很不利。

就用双头螺栓，以后不再卸下来了。

高空重件，拆时不把螺栓卸下，可起防落作用，有利安全。

太大的螺栓，如压机的立柱，连柱子（螺杆）转动来上紧是不行的，就把螺冒分开做，只拧螺冒来上紧。

有些部位，带头螺栓不方便操作，只好用双头螺栓。

紧定螺钉用于什么场合？被紧定的零件的表面硬度较低或不经常拆卸的场合；扭矩较小起紧定零件作用的场合；6.常用的螺母结构形式有哪些？悬置螺母、换槽螺母、内斜螺母、普通螺母7.垫圈的作用是止动、增加接触面、减少螺母（弹簧）等对机器表面的损伤、密封、防松、紧固作用等有哪些常用的结构形式？止动垫圈、平垫圈、防松垫圈、组合垫圈、弹簧垫圈等8.螺纹拧紧力矩与轴向载荷的关系如何？0.2T Fd≈测力矩扳手与定力矩扳手有何区别？测力矩扳手是通过扳手上的弹性元件，在拧紧力的作用下所产生的弹性变形来指示拧紧力矩的大小；定力矩扳手是当拧紧力超过规定值时，通过计算螺钉调整弹簧压紧力来测得。

9.螺纹的防松有哪些方法？摩擦防松、机械防松、破坏螺旋副运动关系防松10.松螺栓的强度条件是1d ≥F 为工作拉力 d1 螺栓危险截面的直径mm ，[]σ为螺栓材料的许用应力紧螺栓的强度条件是 a 、仅受预紧力作用时，[]0211.34ca F d σσπ=≤；b 、承受预紧力和工作拉力时， []b 2202b m11.34ca C F F F C C d σσπ=≤=++其中F b m C 螺栓刚度、C 被连接件刚度 ；c 、承受工作剪力时，[]p p 20min 0==d d 4F F L σσττπ⎡⎤≤≤⎣⎦螺栓杆与孔壁的挤压强度条件、螺栓杆的剪力强度条件11.受横向载荷螺栓的预紧力与载荷之间有何关系？ 00(f )F F F F f >其中是预紧力、是横向荷载、是摩擦系数 .横向载荷较大时，可采取哪些措施来承受横向载荷？ 采用减载零件（减载销、减载套筒、减载键）来承担横向工作荷载12.利用螺栓与被联接件的受力变形图来分析螺栓与被联接件刚度对螺栓总拉力的影响解：由螺栓与被连接件的受力变形图可得 b 20b m C F F C C =++F ，b b m C C C +为螺栓的相对刚度。

若被连接件的刚度mC 很大，而螺栓的刚度b C 很小（如细长的或中空的螺栓），则螺栓的相对刚度趋于零，此时，工作荷载的作用后，使螺栓所受的总拉力增加很少。

反之，当螺栓的刚度很大，被连接件的刚度很小，则工作荷载作用后，螺栓所受得总拉力增加很大。

为了降低螺栓的受力，bb m C C C +要尽量小些。

13.螺栓受变载荷作用时，易在何部位产生疲劳断裂？车削螺栓疲劳破坏，60-65%疲劳断裂发生在螺栓与螺母的旋合部分第一扣的根部，如图所示，20-25%发生在螺纹的退出部分，10-15%的发生在螺栓的其他部分 采取什么措施可提高螺栓联接的疲劳强度？ 降低影响螺栓疲劳强度的应力幅、改善螺纹牙上荷载分布不均的现象、减小应力集中的影响、采用合理的制造工艺方法 .14.键的作用是 用来实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩，还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向 键的类型有 平键、半圆键、楔键和切向键 .15标记：键C16×100 GB1096-79 的含义是 GB1096-79是普通平键的标准，C 是单圆头普通平键，16*100，键宽16，长10016.导向平键、半圆键、楔键和切向键联接常用于何处？导向平键：轴上零件可以轴向滑动，同时可以传递扭矩。

半圆键：一般是在锥轴表面设置半圆键；楔形键：一般做成勾头形式（便于拔键），楔形键一般设置在轴端，定位是靠楔形面，同心度没有平键好。

切向键：承受单向重载荷，双切向键可以承受双向载荷17.当同一轴段采用两个键时，这两个键应于何布置？（此题极易失分，不同种类布置不同！） 如果，两个平键，分别连接两个零件（例如齿轮），在同一方向位置布置，方便加工。

如果，两个平键，只是连接一个零件，应该对称分布（180°）。

如果是两楔键，两者间的夹角为120度~130度分布。

18.花键联接有何特点，有几种类型？应用何处？ 特点：连接受力较为均匀、应力集中小、可承受较大的荷载、可用磨削的方法提高加工精度及连接质量。

类型有矩形花键和渐开线花键； 花键连接适用于定心精度要求高、载荷大或经常滑移的连接 场合。

19.受横向转矩的螺栓组采用铰制孔时，每个螺栓所受的载荷是 ② 。

①相等的；②与到几何中心距离成正比；③与到几何中心距离成反比；④都不变20.在螺栓联接的结构设计中，被联接件与螺母和螺栓头接触表面处需要加工，这是为了 ③ 。

①不致损伤螺栓头和螺母；②增大接触面积，不易松脱；③防止产生附加偏心载荷；④便于装配。

21.在受轴向载荷的紧螺栓强度计算公式][43.121σπσ≤=d Q ca ，Q 为 ④ 。

①工作载荷；②预紧力；③预紧力+工作载荷；④工作载荷+残余预紧力。

22.设计螺栓组时常把螺栓布置成轴对称的均匀的几何形状，这主要是为了 ② ④ 。

①美观；②受力最小；③联接方便；④接合面受力较均匀。

23.在确定紧螺栓联接的计算载荷时，预紧力Q P 比一般值提高30%，这是考虑了 ② 。

①螺纹上的应力集中；②螺栓杆横截面上的扭转应力；③载荷沿螺纹圈分布的不均匀性；④螺纹毛刺的部分挤压。

24.思考（不作答）：受横向载荷的普通螺栓联接有何缺点？为什么大多数螺纹联接都要预紧？预紧力Q P 过小后果是什么？预紧力Q P 过大有什么结果？答：对中性不好，只能靠预紧后在结合面产生摩擦力来抵抗横向荷载，所以大多数螺纹要预紧，预紧力过小，在结合面产生的摩擦力不能抵抗横向荷载 ，连接效果差；如预紧力过大，对螺栓刚度要求高。