机械设计考试---填空

第九章1、机械零件由于某种原因，不能正常工作时，称为失效。

机械零件在不发生失效的条件下，零件能安全工作的限度，称为工作能力。

2、若两个零件在受载前是点接触或线接触，受载后接触变形处为一小面积，在这小面积上产生的局部应力称为接触应力，如齿轮等零件工作时就有这种应力作用。

对高副接触的零件，在外载荷作用下，接触处将产生接触应力，从而将引起零件的疲劳点蚀破坏。

两零件高副接触时，其最大接触应力取决于材料弹性模量，接触点，线处的曲率半径及单位接触宽度上的载荷。

两零件高副接触时，其接触应力随接触点，线处的曲率半径增大而减小；随材料的弹性模量减小而减小；随单位接触宽度载荷的增大而增大。

提高零件的表面硬度，增大接触表面的综合曲率半径，可以提高零件的接触疲劳强度。

2、材料发生疲劳破坏时的应力循环次数N必小于该材料的循环基数N0；由于应力集中，截面尺寸和表面状态等因素的影响，零件的疲劳极限必小于其材料的疲劳极限。

3、随时间变化的应力称为变应力，具有周期性变化的变应力称为循环变应力。

按照随时间变化的情况，应力可分为静应力和变应力。

变应力可归纳为对称循环变应力、非对称循环变应力和脉动循环变应力三种基本类型。

变应力的五个基本参数是σmax、σmin、σm、σa、r。

应力循环中的最小应力与最大应力之比，可用来表示变应力中应力变化的情况，通常称为变应力的循环特性r。

当r=+1表示为静应力，r=0表示为脉动应力，它的σmin=0，σm=σa=σmax/2；当r=-1表示为对称应力，它的σm =σa；σm= 0 ；非对称循环变应力的r变化范围为-1~0和0~+1之间。

ax4、在变应力中，表示应力与应力循环次数之间的关系曲线称为材料的疲劳曲线。

在变应力作用下，零件的主要失效形式是疲劳破坏。

在静应力下，塑性材料的零件按不发生塑性变形条件进行强度计算，故应取材料的屈服极限作为极限应力；而脆性材料的零件按不发生断裂的条件进行计算，故应取材料的强度极限作为极限应力。

变应力下，零件的许用极限应力与零件材料的疲劳极限有关，同时还应考虑应力集中系数、尺寸__系数和表面状态系数。

6、一非对称循环变应力，其σmax=100N/mm2，σmin=-50N/mm2，计算其应力幅σa=75N/mm2，平均应力σm=__25_N/mm2，循环特性r= -0.5。

7、机械磨损的主要类型有磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损与腐蚀磨损。

运动副中，摩擦表面物质不断损失的现象称为磨损，在预定使用期限内，零件的磨损量不超过允许值就认为是正常磨损。

8、安全系数可用部分安全系数来确定S=S1•S2•S3其中S1是考虑载荷及应力计算的准确性；S2是考虑机械性能的均匀性；S3是考虑零件的重要性。

第十章联接1、联接有可拆和不可拆两种，可拆联接有螺纹联接、键联接和销联接等。

不可拆联接有焊接、铆接等。

2、螺纹按照螺纹线的数目，可分为单线螺纹和多线螺纹，其中单线螺纹常用于联接。

螺纹按其平面图形的形状，可分为三角形、梯形和锯形等等。

按其螺旋的旋向，可分为左旋和右旋。

常用的旋向是右旋。

螺纹联接的基本类型有螺栓联接，双头螺柱联接，螺钉联接以及紧定螺钉联接等四种。

当被联接件之一厚度较大，并需经常拆卸时，可采用螺栓联接；而不需经常拆卸的可采用双头螺柱联接。

3、螺纹的升角随线数减小而减小，随中径增加而减小。

当升角λ〈当量摩擦角ρˊ时，将发生自锁现象。

螺旋副的自锁条件为λ≤ρ’，矩形螺纹牙形斜角β为0°，不易自锁，故传动性能好，常用作传动螺纹；普通三角螺纹常用右旋，公称直径为大径，牙型角α= 60°，故自锁性能好，常用作联接使用。

螺纹联接中，梯形螺纹和锯齿螺纹主要用于传动，其中锯齿形螺纹只适用于承受单向轴向载荷。

4、普通螺纹的公称直径是螺纹的大径，计算时其危险截面直径为小径；管螺纹的公称直径上管子的公称直径，其螺纹的牙型通常为三角型。

圆锥管螺纹的优点是紧密性比圆柱管螺纹高。

与粗牙螺纹相比，在公称直径相同时，三角形细牙螺纹的螺距小，小径大，升角小；故它的自锁性能好，强度高。

5、在螺栓联接中，在装配时一般都需在拧紧时加上预紧力，其作用是提高螺纹联接的可靠性，联接的强度，联接的密封性。

在重要的螺纹联接中，拧紧力矩的测定较方便的方法是使用测力矩扳手，较精确的方法是测量拧紧时螺栓的伸长变形量。

6、螺栓联接中，普通螺栓联接通过在联接上加预紧力，从而在接合面上产生摩擦力来承受外加横向载荷的，普通螺栓联接所能产生的摩擦力大小主要取决于预紧力、接合面上摩擦系数及接合面数。

依靠摩擦力来承受外加横向载荷的紧螺栓联接的缺点是在冲击振动下易松动和螺栓直径较大等。

为避免上述缺点，常用的措施是通过减载键、减载套筒或销承受横向工作载荷，而螺栓仅起联接作用。

采用铰制孔用螺栓时，其特点是螺栓杆与孔壁之间没有间隙，而是通过两者之间的配合来进行联接，在工作时，它通过螺栓光杆部分受剪切，螺栓杆与孔壁间受挤压来承受外加横向载荷。

7、螺杆传动的功率损耗主要有：啮合功率损耗、轴承摩擦损耗、油阻损耗等。

螺纹的防松方法按原理可分为摩擦力防松、专用元件防松和铆冲粘合防松等。

8、螺栓的主要失效形式有：螺栓杆拉断、螺纹压潰、剪断及经常拆装时滑扣。

在受有轴向变载荷的紧螺栓联接中，通过减小螺栓的刚度或增加被联接件的刚度，来提高螺栓的疲劳强度，但由此会使联接中的残余预紧力减小，从而降低联接的紧密性；为了减小螺栓刚度，可减小螺栓光杆部分的直径，或采用空心螺栓，也可以增加螺栓长度。

8、键主要用来实现轴和轴上零件之间的周向固定以传递握矩。

键可分为平键、半圆键、楔键、切向键等。

当需要采用双键联接时，两个普通平键应相隔180°度布置，强度校核按1.5个键校核，两个切向键应相隔120°~130°度。

9、平键的剖面尺寸应根据轴径选定，键长则根据轮毂长度确定。

平键联接的主要失效形式是工作面的压溃和磨损。

平键的工作面为两侧面，常用的平键有普通平键和导向平键。

普通平键主要用于静联接，其主要失效形式是挤压破坏，故应进行挤压强度计算。

导向平键主要用于动联接，其主要失效形式是磨损，故应进行耐磨性计算。

10、楔键可分为普通楔键和钩头楔键两种，工作面为两侧面，工作时靠摩擦力传递转矩，并能承受单方向的轴向力。

11、花键联接根据其齿形不同，可分为矩形、三角形和渐开线三种。

花键联接与平键联接相比，具有承载能力高，对轴强度削弱小和对中定心好等优点。

12、销分为圆柱销和圆锥销。

需多次装拆或用于定位时，常用圆锥销。

第十一章齿轮传动1、按照工作条件，齿轮传动可分为开式传动和闭式传动两种。

重要的齿轮传动都采用闭式传动。

圆柱齿轮及齿轮副有12个精度等级，1 级精度最高，常用的是6~9级精度。

最常见的轮齿失效形式有轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损和齿向塑性流动五种。

闭式齿轮传动中，润滑方式根据齿轮的速度大小而定，可分为浸油润滑和喷油润滑方式。

2、经过调节和正火两种热处理后的齿轮齿面称为软齿面，其齿面硬度HB S≤350。

齿轮的齿面硬度值HB> 350时，称为硬齿面，热处理方法有表面淬火、渗碳淬火和渗氮，其主要失效形式在闭式传动中是弯曲折断；而当处于高速重载下则易产生胶合破坏。

在闭式传动中，硬齿面齿轮齿面接触承载能力较高，其主要失效形式是弯曲折断，故应按弯曲强度设计，求出齿轮的模数后，再按接触强度校核。

在闭式传动中软齿面齿轮的主要失效形式是疲劳点蚀，故应按接触强度设计，然后再按弯曲强度校核。

而在开式传动中，齿轮的主要失效形式是磨损，故一般应按弯曲强度设计。

若传动要求结构紧凑，一般选用硬齿面传动。

3、齿轮传动中的动载荷系数，随速度的增加而增加，随精度的提高而减小。

齿轮强度计算中，轴和轴承的刚度越小，轴上齿轮的齿宽越宽，载荷集中越严重，在满足弯曲强度条件下可适当选取较多的齿数，从而使齿轮工作较平稳。

4、图示齿轮传动中，当齿轮1主动时，齿轮2齿面上的接触应力属脉动循环变应力，每转一圈单侧齿面的啮合次数为1次，齿根上的弯曲应力属对称循环变应力，每转一圈单侧齿面的啮合次数为1次。

又当齿轮2主动时，该齿轮齿根上的弯曲应力属脉动循环变应力，每转一圈单侧齿面的啮合次数为2次。

5、齿轮传动中，齿根部分靠近节线偏下处最易发生点蚀，故常取节点处的接触应力为计算依据。

在齿轮强度计算中，接触应力是按一对轮齿在节点处啮合为计算依据；弯曲应力是假定全部载荷由一对轮齿承担，并且该载荷作用于齿顶时进行计算，计算时将轮齿看作悬臂梁，其危险截面可用30°切线法法来确定。

斜齿圆柱齿轮传动的强度计算按轮齿法面的当量直齿进行分析。

而直齿圆锥齿轮传动的强度计算近似按位于齿宽中点的一对当量直齿圆柱齿轮进行计算的。

6、一对齿轮作单向传动时，轮齿齿根所受弯曲应力是脉动循环变应力。

而作双向传动时（如惰轮），轮齿齿根的弯曲应力是对称循环变应力，齿面上的接触应力是脉动循环变应力。

7、当大小一对齿轮都是软齿面时，考虑到小齿轮齿根较薄，弯曲强度较低，受载次数较多，故在选材上和热处理中，一般使小齿轮齿面硬度比大齿轮的高。

齿轮弯曲强度中，一对传动比不等于1的齿轮传动，齿形系数不等，两齿轮的许用弯曲应力一般不等，因此应验算两个齿轮的弯曲应力。

齿轮弯曲强度计算中，标准齿轮的齿形系数Y F仅与齿轮齿数有关，而与模数无关，且Y F随齿数的增加而减小。

8、当一对齿轮的材料、传动比及齿宽系数一定时，由齿面接触强度所决定的承载能力，仅与中心距或分度园直径有关。

齿轮接触强度计算中，两个相互接触的轮齿所受的接触应力相同，一般情况下两个轮齿的许用接触应力不相等。

计算中，应该代入较小的那一个许用接触应力值。

如一对直齿轮，其[σH]1=600N/mm2，[σH]2=400N/mm2，[σF]1=180N/mm2，[σF]2 =130N/mm2，Y F1=2.57，Y F2=2.18；如按接触强度计算时，许用接触应力应以[σH]2代入；按弯曲强度计算时，式中的Y F/[σF]应以Y F2/[σF]2代入。

9、在斜齿轮传动中，其标准模数是齿轮的法面模数；锥齿轮传动的标准模数是齿轮的大端模数；在蜗杆传动中，蜗杆的轴面模数等于蜗轮的端面模数，并定为标准模数。

在斜齿轮传动中，由于螺旋角的存在，使齿轮的接触强度和弯曲强度提高，但由此将使轴和轴承上受有轴向力的作用，故一般螺旋角限制在8°~20°范围之内。

第十二章1、蜗杆传动用于传递交错轴之间的回转和动力，通常两轴的交错角为90°。

圆柱蜗杆按其螺旋面的形状可分为阿基米德蜗杆和渐开线蜗杆。

蜗杆传动的主要优点是：能得到较大的传动比，传动较平稳，噪音较小等。

蜗杆传动的主要失效形式有胶合、点蚀和磨损等，这是因为蜗杆传动在齿面上有较大的相对滑动速度，故选取材料时，蜗杆一般采用钢，而蜗轮采用青铜制造。