机械设计思考题集讲解

机械设计思考题集第一章机械设计总论1.机械设计的基本要求？机械设计的准则？常用的机械设计方法有哪些？2.什么叫机械零件的失效？机械零件失效的形式有哪些？机械零件失效的原因？3.表面损伤失效的分类，及其成因以及避免措施？表面强化？表面强化深度的影响因素，如何控制其强化深度？4.什么是标准化、系列化、和通用化？机械设计中“三化”有什么意义？第二章机械零件的强度1.作用在机械零件上的变应力有哪几种类型？如何区分它们？2.何为工作载荷、名义载荷、和计算载荷？名义载荷与计算载荷有和关系？3怎样区分表面挤压应力和表面接触应力？试说明两圆柱体接触应力计算公式中各符号的意义。

4.什么是静载荷、变载荷、和变应力？试举出两个机械零部件在工作时受静载荷作用而产生变应力的例子？5．什么是稳定变应力和非稳定变应力？双向稳定变应力下机械零件的疲劳强度计算如何进行？6.什么是材料的疲劳极限？试根据材料的疲劳曲线（σ-N曲线），说明什么叫循环基数Ν0、条件疲劳极限N rN和疲劳极限σr，并根据疲劳曲线方程导出N rN 的计算公式。

极限应力线图有何用处？7.影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？原因是什么？为什么影响因素中的Kσ、εσ、β只对变应力的应力幅部分有影响？如何提高机械零件的疲劳强度？8.疲劳破坏与静强度破坏的区别？试述金属材料疲劳断裂的过程？摩擦与润滑9.何谓摩擦？常见润滑方式有哪几种？各有何特点？10.何谓磨损？按机理不同，磨损可分为哪几类？各有何特点？减轻磨损的途径有哪些？11.零件的正常磨损分为几个阶段？每阶段各有何特点？试画出正常磨损过程中磨损量随时间变化的曲线图？12.润滑油、润滑脂各有何主要性能指标？如何理解黏度的概念？13.润滑有何作用？常用润滑剂有哪几类？各适用什么场合？14.润滑剂黏度对摩擦的影响？温度压力变化对润滑油粘度的影响？15．在进行机械零件有限寿命的疲劳强度计算时，需将材料的疲劳曲线修正成零件的疲劳曲线。

有几种修正方法？各有何优缺点?第三章螺纹连接0.常用螺纹分类？各有什么特点？其应用场合是什么？1.螺纹连接的主要失效形式有哪些？2.螺栓组连接受力分析的目的是什么？在进行受力分析时，通常要做哪些假设条件？螺栓柱连接结构设计应考虑哪些方面的问题？3提高螺纹连接强度的措施有哪些？4.受拉伸载荷作用的紧螺栓联接中，为什么总载荷不是预紧力和拉伸载荷之和？对于受轴向变载荷作用的螺栓，可以采取哪些措施来减小螺栓应力σa？5.在螺纹连接中，螺纹牙间载荷分布为什么会出现不均匀现象？常用哪些结构可使螺纹牙间载荷分布趋于均匀？6.什么是螺栓的预紧？螺纹预紧的目的是什么？列举常用的预紧的方法？7.为什么对重要联接要控制预紧力大小？控制预紧力大小的方法有哪几种？8.螺纹的防松？为什么螺纹连接需要防松？防松的实质是什么？有哪几类防松措施？9.在重要的紧螺栓联接中，为什么尽可能不用小于 M12～M16 的螺纹？10．提高螺栓疲劳强度的措施有哪些？为什么增大被连接件刚度或减小螺栓刚度能提高螺栓联接强度？并画出被连接件刚度改变后的力——变形图。

降低螺栓刚度C b及增大被连接件刚度C m的措施有哪些？11.为改善螺纹牙上载荷分配不均现象，常采用悬置螺母或内斜螺母，是分析其原因？12.偏心载荷对螺栓连接强度有什么影响？常采用哪些措施防止偏心载荷出现？13.紧螺栓连接强度计算公式中系数1.3的含义是什么？14.为防止螺旋千斤顶失效，社计时应对螺杆和螺母进行哪些验算？填空1.常用螺纹的类型有：三角形螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹。

2.传动螺纹的牙型斜角比联接螺纹的牙型斜角小，这主要是为了提高传动效率。

3.普通螺栓承受横向外载荷时，依靠被联接件接触面间的摩擦力承载，螺栓本身受预紧力的作用，该螺栓可能的失效形式为被连接件间的相对滑移。

铰制孔用螺栓连接承受横向外载荷时，依靠螺栓抗剪切承载，螺栓本身受剪切和挤压力作用，螺栓可能出现的失效形式是剪断和压溃。

4.螺纹的公称直径是指螺纹的大径，强度计算中，常用最小直径作为危险截面的计算直径；螺纹升角是指螺纹中径处的升角。

螺旋自锁的条件为：螺旋升角ψ小于螺旋副的当量摩擦角ψv。

5.若螺纹的直径和螺纹副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的导程S和牙型角。

6.受轴向载荷的紧螺栓连接形式有普通螺栓连接和双头螺柱联接。

7.发动机缸体与气缸的螺栓连接经常拆卸，应该使用双头螺柱联接，为控制预紧力大小需用定力矩扳手拧紧。

8.为了提高紧螺栓连接中在变载荷作用下的疲劳强度，则应增大被联接件的刚度，减少联接件的刚度，预紧力适当增大。

9.螺纹连接预紧的目的在于增强连接件的可靠性、紧密性，以防止结合面出现缝隙或滑移。

第四章带传动1.带传动是怎样工作的？有什么特点（优点与缺点）？适用于什么场合？2.相同情况下，V带传动与平带传动能力有何不同？为什么？3.常见V带剖面结构有几种？他们有那几部分组成？各部分的特点是什么？4.柔韧体摩擦的欧拉公式的推导前提是什么？它适用于什么范围？根据欧拉公式，用什么措施可以使带传动的能力提高？5.普通V带传动所能承受的最大有效圆周力如何计算？6.什么是弹性滑动？弹性滑动时如何产生的？它和打滑有什么区别？弹性滑动对传动有什么影响（利与弊）？什么是带的滑动率？如何计算？一般情况下，滑动率变动范围如何？7.普通V带剖面夹角是40°，为何带轮轮槽角分别是32°、34°，36°，38°？8.带传动常见的失效形式是什么？设计计算准则是什么？9.在V带传动中，为什么要控制张紧力？带传动为何要有张紧装置？常见张紧装置有哪些？张紧轮位置的安放？10.带轮中包角大小对传动有什么影响？如何增大包角？11.影响带寿命的因素是什么？如何保证带具有足够的寿命？12.为什么带传动一般放在高级而不是放在低速及？为什么普通车床的第一级传动采用带传动，而车床的主轴与丝杠之间的运动链不能采用带传动？13.带传动中，为什么d d1≥ d d1min；α1≥120°；25≥ν≥5m／s；z≤10根？在V带设计中，为什么笑带轮包角不能过小？增加小带轮包角措施有哪些？14.V带传动中，带速原为10m／s；如果传动功率不变，而将传动速度提高一倍，那么胶带的跟数能否减少一半？15.两组V带传动，带轮直径、带的型号、根数、转速都相同，而带长相差一倍，那组V带承载能力更强？为什么？16.V带传动中为何要限制带的根数？限制条件如何？V带的标准长度和计算长度个指的是什么长度？17.带传动中紧边和松边是怎样产生的？怎样理解紧边和松边的拉力差即为带传动的有效圆周力（有效拉力）？带传动最大有效圆周力Fe的大小与哪些因素有关？（思考到底与速度有无关系？）说明带传动中紧边拉力F1、松边拉力F2、有效拉力F、张紧力F0之间的关系？带的松边拉力能否减小为零？为什么？18.水平或接近水平布置的开口传动，为什么将其紧边设计在下边？19.在V带设计中，为什么要限制带的根数极小轮的最小直径？20.带传动设计中，为什么要限制最小中心距和最大传动比？21．带传动工作时，为什么从动轮的节圆线速度比主动带轮低？填空1.带传动工作时，松边带速小于紧边带速。

2.机械传动中，V带传动常用于传动的高速级。

3.带内产生的瞬时最大应力由紧边拉应力和紧边进入小轮处弯曲应力两种应力组成。

4.常见带传动张紧装置有定期张紧装置、自动张紧装置、张紧轮张紧装置。

5.V带传动限制速度v＜25~30m／s，目的是为了避免速度过大，使离心力过大；速度过小使受力增大，造成带根数增大；限制带在主动轮上包角α1≥120°的目的是：增大摩擦力，提高承载能力。

6.为了使V带与带轮轮槽更好的接触，轮槽楔角应小于带断面的楔角；随着带轮直径的减小，角度的差值变大。

（为什么？）7.在设计V带传动时，V带的型号是根据计算功率和小带轮转速选取的8.带传动工作时，带内应力是非对称循环性质的变应力。

9.用 C 提高带传动传递的功率是不合适的。

A.适当增大预紧力B.增大轴间距C.增加带轮表面粗糙度D.增大主动轮基准致敬10.装有张紧轮的带传动，带的寿命会减少。

11．用于高速的带传动，宜采用 C 。

A.窄V带B.普通V带C.平带原因解释：平带传动结构简单，价格便宜，且柔性较好。

早期的平带传动常用在传递叫大功率的场合（原则上只要带足够宽），较笨重，现在几乎逐渐被结构紧凑的V带所取代。

目前平带常用在高速，这是因为平带有较小的离心力和较好的柔性。

在一般机械中，应用最广的是V带传动。

由于楔形增压的原理，可是结构紧凑，V带多以标准化生产，因而V带的应用比平带广泛。

12.弹性滑动的不利后果：从动轮圆周速度低于主动轮圆周速度，影响传动比，使传动比不稳定；降低传动效率；引期待的磨损；使带的温度升高13.离心应力的影响因素？（有些资料上说受轮的直径影响，到底受不受呢？）14.带传动的最大有效拉力决定于张紧力包角摩擦系数和带速。

（带速到底是不是影响传动最大圆周力的因素？）此题见于《传动零部件设计实例精讲》14页，第14题。

第五章齿轮传动1.齿轮传动有什么特点？齿轮传动常见哪几种形式？各有什么特点？2.齿轮常见失效形式有哪几种？试解释其产生的原因？3.齿轮产生折断的原因有哪些？如何提高齿根弯曲疲劳强度？疲劳裂纹首先发生在齿轮的那一侧？为什么？在不改变材料和尺寸的前提下，如何提高轮齿的抗折断能力？原因：齿轮折断主要有疲劳折断和过载折断。

疲劳折断是由于齿轮受多次重复的弯曲应力和应力集中造成的。

过载折断是因为齿轮短时过载或冲击而产生的，主要发生于脆性材料。

为提高齿轮抗折断能力首先保证弯曲应力小于需用弯曲应力可采取以措施：措施：；①增大齿根过渡圆角半径及消除加工刀痕来减小齿根应力集中②增大轴及支撑的刚性，使轮齿接触线上受载均匀③采用合理的热处理方法使齿心具有足够的韧性④采用喷丸、滚压等工艺措施对齿根表层进行强化处理疲劳裂纹：齿轮折断一般先发生于受拉应力的一侧；齿宽较小的直齿圆柱齿轮齿根裂纹一般是从齿根横向扩展，发生全齿折断。

齿宽较大的直齿圆柱齿轮畅饮在和集中在齿的一端，斜齿圆柱齿轮和人字齿轮常因接触线是倾斜的，载荷有时会作用在一端齿顶上，股裂纹往往是从齿根斜向齿顶的方向扩展，发生轮齿局部折断。

4.齿轮为什么会发生齿面点蚀与剥落？点蚀一般发生在那种齿轮传动中？为什么在开式齿轮传动中，一般不出现点蚀破坏？点蚀为什么首先发生在靠近节线的齿根面上？防止点蚀有哪些措施？（如何提高齿面的抗点蚀能力？）齿面疲劳点蚀原因：由于齿面交变接触应力的反复作用，在节线附近靠近齿根部分的表面上，由于接触应力过大，会产生小裂纹，封闭在裂纹中的润滑油，在压力作用下，产生楔挤作用而是裂纹扩大，最终导致表层小片状剥落而形成麻点，即疲劳点蚀。