机械设计简答题(综合)

轴承：1．对于滚动轴承的轴系固定方式，请解释什么叫“两端固定支承”？答：两端固定支承即为轴上的两个轴承中，一个轴承的固定限制轴向一个方向的串动，另一个轴承的固定限制轴向另一个方向的串动，两个轴承的固定共同限制轴的双向串动。

2.什么是轴承的基本额定动负荷？基本额定动负荷的方向是如何规定的？（6分）答：轴承的基本额定动负荷：滚动轴承标准中规定，轴承工作温度在100℃以下，基本额定寿命L＝1×106r时，轴承所能承受的最大载荷成为轴承的基本额定动负荷.（3分）轴承的基本额定动负荷的方向，对于向心轴承为径向载荷（1分），对于推力轴承为中心轴向载荷（1分），对于角接触向心轴承为载荷的径向分量（1分）。

3．简述形成稳定动压油膜的条件？答：1）两摩擦表面之间必须能够形成收敛的楔形间隙；2）两摩擦表面之间必须有充足的、具有一定粘度的润滑油；3）两摩擦表面之间必须有足够的相对运动速度。

4．解释名词；滚动轴承的寿命；滚动轴承的基本额定动载荷。

答：1）滚动轴承的寿命即滚动轴承中内、外圈滚道以及滚动体，任一元件出现疲劳点蚀之前，两套圈之间的相对运转总转数。

也可用恒定转速下的运转小时数表示；2）基本额定动载荷即基本额定寿命为106转时，轴承所能承受的最大载荷。

5.滚动轴承的当量静载荷P0的定义。

当量静载荷是一个假想载荷，其作用方向与基本额定静负荷相同，而在当量静载荷作用下，轴承的受载最大滚动体与滚道接触处的塑性变形总量与实际载荷作用下的塑性变形总量相同。

6．同滚动轴承相比，液体摩擦滑动轴承有哪些特点？1) 在高速重载下能正常工作，寿命长；2) 精度高；滚动轴承工作一段时间后，旋转精度↓ 3) 滑动轴承可以做成剖分式的—能满足特殊结构需要。

如曲轴上的轴承；4) 液体摩擦轴承具有很好的缓冲和阻尼作用，可以吸收震动，缓和冲击。

5) 滑动轴承的径向尺寸比滚动轴承的小。

6) 起动摩擦阻力较大。

7、按照摩擦界面的润滑状态，可将摩擦分为干摩擦、边界摩擦、液体摩擦和混合摩擦。

0.滑动轴承计算中，计算p，pv，v各考虑什么问题？答：p——轴承磨损；pv——发热；v——局部磨损。

8.选择滚动轴承时主要考虑哪些因素?方向和性质；轴承的转速；调心性能要求；轴承的安装与拆卸；经济性。

联轴器：1、联轴器和离合器都是用来实现轴与轴之间的连接，传递运动和动力。

但联轴器与离合器的主要区别在于联轴器需要在停止转动后才能实现轴与轴的结合或分离，而离合器可使工作中的轴随时实现结合或分离。

链：1、链传动设计时，链条节数应选偶数。

链轮齿数应选质数；速度较高时，链节距应选小些。

节距p＝（25.4/16）*链号，节距大，尺寸大，功率大。

2.与带传动相比，链传动有那些特点？答案：优点：没有弹性滑动和打滑现象，平均传动比准确，传动效率较高，压轴力小，能在高温，多灰尘，湿度大且有腐蚀性的环境下工作，工况相同时，结构较为紧凑；缺点：瞬时传动比不准确，传动不平稳，工作时有噪声，不适合在载荷变化很大和急速反向的传动中工作，只限于平行轴传动，制造成本较高。

3.简述链节距P 的选择原则。

答题要点：在满足传递功率要求的前提下，应尽量选择小节距的单排链；若传动速度高、功率大时，则可选用小节距多排链。

4.紧边布置在上面，避免咬链或发生紧边与松边相碰。

张紧轮：靠近主动轮松边还要增大包角螺纹螺栓：1、分别说明普通螺纹、梯形螺纹的特点和应用场合。

答：普通螺纹自锁性能好，强度高（2分），主要用于连接（1分）。

梯形螺纹效率比矩形螺纹略低，但牙根强度较高，易于对中，磨损后可以补偿（2分）；在螺旋传动中应用最普遍。

（1分）2.螺纹连接防松的实质就是防止螺纹副的相对转动。

按照防松方法的工作原理可将其分为三类，分别是摩擦防松、机械防松、和永久防松。

3.简述螺纹联结预紧的作用。

答案：绝大多数螺纹联接在装配时都需要拧紧，称为预紧。

预紧可夹紧被联接件，使联接结合面产生压紧力，这个力即为预紧力，它能防止被联接件分离、相对滑移或结合面开缝。

适当选用较大的预紧力可以提高联接的可靠性、紧密性。

齿轮：1．简述为什么开式齿轮传动一般不会出现点蚀现象？答：因为在开式齿轮传动中，磨粒磨损的速度比产生点蚀的速度还快，在点蚀形成之前，齿面的材料已经被磨掉，故而一般不会出现点蚀现象。

2.分别说明硬齿面闭式齿轮传动和闭式蜗杆传动的主要失效形式与设计准则。

答：硬齿面闭式齿轮传动的主要失效形式是齿根弯曲疲劳折断(1分) ；其设计准则是按齿根弯曲疲劳强度进行设计，然后校核齿面接触疲劳强度(2分)。

闭式蜗杆传动的主要失效形式是齿面胶合、点蚀和磨损（1分）；其设计准则是按齿面接触疲劳强度条件计算蜗杆传动的承载能力，在选择许用应力时适当考虑胶合和磨损的影响，同时应进行热平衡计算（2分）。

3.齿轮传动中的载荷系数K为四个系数的乘积，K=KAKVKβKα，分别说明KV和Kβ的名称及引入该系数是为了考虑哪些方面的影响。

答：动载系数（1分）Kυ考虑由于齿轮制造精度、运转速度等轮齿内部因素引起的附加动载荷影响系数（2分）齿向载荷分布系数（1分）Kβ考虑沿齿宽方向载荷分布不均匀对轮齿应力的影响系数。

4.闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？提高散热能力的常用措施主要有哪些？（6分）答：因为蜗杆传动效率低，发热大，在闭式蜗杆传动中，如果产生的热量不能及时散逸，就会使油温升高，润滑油粘度下降，润滑条件恶化，导致齿面磨损加剧，甚至发生胶合，所以，需要进行热平衡计算。

（得2分）。

常用的提高散热能力的措施主要有1）合理地设计箱体的结构，铸出或焊上散热片，以增大散热面积；2）在蜗杆上安装风扇，进形人工通风，以提高散热系数；3）在箱体油池中装设蛇形冷却水管，直接降低油温；4）采用压力喷油循环润滑。

（得4分）。

5.齿面点蚀常发生在什么部位？如何提高抗点蚀的能力？答：点蚀首先出现在靠近节线的齿根面上，然后再向其他部位扩展。

齿面抗疲劳点蚀的能力主要取决于齿面硬度，齿面硬度越高抗疲劳点蚀的能力越强。

6.轮齿折断通常发生在什么部位？如何提高抗弯疲劳折断的能力？答：轮齿折断一般发生在齿根部位。

为提高齿轮的抗折断能力，可适当增大齿根过渡圆角的半径，消除该处的加工刀痕，以降低应力集中作用；增大轴及轴承的刚度，以减小齿面上局部受载的程度；正确地选择材料和热处理形式使齿面较硬齿芯材料具有足够的韧性；以及在齿根处施加适当的强化措施（如喷丸、辗压）等带：1、带传动受3种应力，分别是紧边和松边的拉应力1和2，弯曲应力b，离心应力c（3分）。

最大应力发生在紧边绕上小带轮处（1分）。

2.传动带所能传递的最大有效圆周力Fmax与初拉力F0、包角α1、摩擦系数f等因素有关，它们的值越大，Fmax就越大。

带的单位长度质量g、带速v，使Fmax变小。

当传递的外载荷超过最大有效圆周力下的承载能力时，带在带轮上发生打滑现象；而且在传动比大于1的情况下，打滑总是先从小带轮上开始的，其原因是带在小带轮上的包角小于大带轮上的包角（或带在大带轮上的包角大于小带轮上的包角）。

3.、什么是摩擦型带传动中的弹性滑动现象？可否避免？它对带传动有何影响？答：由带的弹性变形而引起带与带轮之间的相对滑动现象称为弹性滑动(2分)。

弹性滑动是带传动中不可避免的现象（2分）。

它会引起以下后果：①从动轮的圆周速度总是落后于主动轮的圆周速度，并随载荷变化而变化，导致此传动的传动比不准确。

②损失一部分能量，降低了传动效率，会使带的温度升高，并引起传动带磨损。

（2分）4.传动布置在高速级是因为：带传递的力不宜过大，否则容易打滑；带有过载保护的作用；带是弹性体，有缓冲吸振的作用。

链传动布置在低速级是因为：链传动具有多边形效应，高速时冲击振动大，动载荷大。

齿轮放在高速级易胶合失效，因此放在带后一级比较好。

5.弹性滑动与打滑区别：由于带的弹性变形而引起的带与带轮间的滑动，称为带传动的弹性滑动。

这是带传动正常工作时固有的特性。

打滑是由于工作载荷过大使得带与带轮间的显著相对滑动，是带的失效形式之一，应避免。

6.带传动为什么要限制其最小中心距和最大传动比？1）中心距愈小，带长愈短。

在一定速度下，单位时间内带的应力变化次数愈多，会加速带的疲劳破坏；如在传动比一定的条件下，中心距越小，小带轮包角也越小，传动能力下降，所以要限制最小中心距。

（2）传动比较大及中心距小时将导致小带轮包角过小，传动能力下降，故要限制最大传动比。

7.张紧轮：松边内侧靠大轮，使带只受单向弯曲，避免影响带在小带轮上的包角。

松边外侧小带轮，增大包角。

8.两种传动装置传递的圆周力一样大。

因为两种传动装置的最小包角α一样样，摩擦系数f和初拉力Fo也相同，所以Fe相等。

(2) (b) 传动装置传递的功率大。

因为d1<d3，以v＝πdn/60000，所以V1＜V3而Fe1=Fe3，故P<P。

(3)(a) 传动装置的带寿命长。

因为两种传动装置传递的圆周力相同，但v1<v3;,单位时间内(b) 装置带的应力循环次数多，容易疲劳破坏。

9.因为单根V带的功率P1主要与带的型号，小带轮的直径和转速有关。

转速高，P1增大，则V带根数将减少，因此应按转速低的工作情况计算带的根数，这样高速时更能满足。

同时也因为P=Fv，当P不变时，v减小，则F增大，则需要的有效拉力大，带的根数应增加。

按300r/min设计的V带传动，必然能满足600r/min的要求，反之则不行。

10.应按小直径进行设计，由p＝FV可知，当功率p不变时，电机转速恒定，d减小则带速减小，即带所需的有效拉力就大，以此设计的带也必将符合其它情况。

反之不然。

轴：1、按照轴所受载荷类型的不同，轴分为那几种类型？并分别举例说明。

（1）仅受弯矩M的轴——心轴，只起支撑零件作用，如自行车前轴。

（2）仅受转矩T的轴——传动轴，只传递运动和转矩不起支撑作用，如汽车后轮传动轴。

（3）既受弯矩又受转矩的轴——转轴，既起支撑又起传运动和转矩作用，如减速器的输出轴。

2.(3)齿轮减速器中输入和输出的轴段长，原动机和工作机的振动和冲击对齿轮传动影响小；轴的单位长度扭转变形小，轴的扭转刚性较好；轴的扭转剪应力分布减弱了弯曲正应力的分布不均。

键：1.导向平键连接的主要失效形式是工作面的磨损，设计时通过限制工作面间的压强来进行耐磨性计算；半圆键的缺点是键槽对轴强度削弱较大，所以主要适用于轴端。

2.花键：①静联接：工作面被压溃，工作面上的挤压应力进行强度计算σp≤［σp］②动联接：工作面过度磨损。

按工作面上的压强进行条件性强度计算p≤［p］。

3.平键：①静联接：工作面被压溃，工作面上的挤压应力进行强度计算σp＝4T/dhl≤［σp］②动联接：工作面过度磨损。

按工作面上的压强进行条件性强度计算p≤［p］。

滑动轴承：1.动力润滑的必要条件：1）相对运动的两表面间必须形成楔形间隙；2）被油膜分开的两表面须有一定的相对滑动速度，其方向应保证润滑油由大口进，从小口出；3）润滑油须有一定的粘度，供油要充分。