机械设计简答题答案

1.螺栓的主要失效形式有哪些？
螺纹联接根据载荷性质不同，其失效形式也不同：受静载荷螺栓的失效多为螺纹部分的塑性变形或螺栓被拉断；受变载荷螺栓的失效多为螺栓的疲劳断裂；对于受横向载荷的铰制孔用螺栓联接，其失效形式主要为螺栓杆剪断，栓杆或被联接件孔接触表面挤压破坏；如果螺纹精度低或联接时常装拆，很可能发生滑扣现象。

2.为什么螺纹联接常需要防松？防松的实质是什么？有哪几类防松措施？
一般螺纹连接能满足自锁条件而不会自动松脱,但在受振动或冲击载荷下,或是温度变化较大时,连接螺母可能会逐渐松动。

螺纹松动的主要原因是螺纹副之间的相对转动造成的,因此在实际设计时,必须采用防松措施。

防松的实质：防止螺纹副间的相对转动。

methods：摩擦，机械，破环螺栓副防松。

提高螺栓联接强度的措施有哪些？
（1）改善载荷在螺纹牙间的分配，如：环槽螺母，目的是使载荷上移悬置螺母，使螺杆螺母都受拉。

（2）减小螺栓的应力幅，如采用柔性螺栓，目的是减小联接件的刚度。

（3）减小应力集中，如采用较大的过渡圆角或卸荷结构。

（4）避免附加弯曲应力，如采用凸台和沉头座。

（5）采用合理的制造工艺，如：滚压、表面硬化处理等。

带传动的设计准则是什么
在不打滑前提下保证带具有一定的疲劳强度。

5.带传动的弹性滑动与打滑有何区别？设计V带传动时，为什么要限制小带轮的直径d1min？
弹性滑动是带传动的固有特性，是不可避免的。

当具备1.存在拉力差；2.（带）具有弹性体；两个条件时就会发生弹性滑动现象
打滑是由于过载造成的，时一种失效形式，是可以避免的，而且必须避免
打滑发生在小带轮上
原因：外载越大，两边的拉力差就越大，就导致弹性滑动区增大，当包角内都发生弹性滑动现象时就发生打滑现象
弹性滑动是量变，打滑是质变。

小轮直径小，包角小，摩擦接触面积小，容易打滑。

摩擦力和负载的比较
6.带传动弹性滑动和打滑又使传动产生什么影响？打滑先发生在哪个带轮上？
为什么？
产生：带传动中，由于皮带的弹性引起的带与带轮之间的相对滑动产生。

产生：输送带正常运转时，带速不低于辊筒转速的95%。

如果辊筒与输送带的摩擦力不够，输送带就容易出现打滑的现象。

影响：弹性滑动没有影响，但是打滑会使传动的机械效率得不到充分的利用。

弹性滑动的大小与带的松、紧边拉力差有关。

带传递的圆周力愈大，弹性滑动也愈大。

当外载荷所产生的刚周力大于带与小带轮接触弧上的全部摩擦力时，弹性滑动就转变为前面提到的打滑。

7.齿轮传动的设计准则是什么？开式齿轮与闭式齿轮的设计准则各是什么？
⑴闭式传动闭式传动的主要失效形式为齿面点蚀和轮齿的弯曲疲劳折断。

当采用软齿面（齿面硬度≤350HBS）时，其齿面接触疲劳强度相对较低。

因此，一般应首先按齿面接触疲劳强度条件，计算齿轮的分度圆直径及其主要几何参数（如中心距、齿宽等），然后再对其轮齿的抗弯曲疲劳强度进行校核。

当采用硬齿面（齿面硬度＞350HBS）时，则一般应首先按齿轮的抗弯曲疲劳强度条件，确定齿轮的模数及其主要几何参数，然后再校核其齿面接触疲劳强度。

⑵开式传动开式传动的主要失效形式为齿面磨粒磨损和轮齿的弯曲疲劳折断。

由于目前齿面磨粒磨损尚无完善的计算方法，因此通常只对其进行抗弯曲疲劳强度计算，并采用适当加大模数的方法来考虑磨粒磨损的影响。

8.在两级齿轮传动中，如果有一级用斜齿圆柱齿轮传动，它一般被用在高速级还是低速级？为什么？
一般作为低速级，因为斜齿轮传动比较直齿齿轮大，能起到较好的降速效果
9.一对齿轮传动，如何判断大、小齿轮中哪个齿面不易产生疲劳点蚀？哪个齿轮不易产生弯曲疲劳折断？
一般小齿轮的齿面硬度要高于大齿轮的齿面硬度，而两齿轮相互啮合的时候，由于力和反作用力大小相等，所以其接触应力相等，故大齿轮容易发生疲劳点蚀；两齿轮相互啮合时，小齿轮发生的应力循环次数较大齿轮多，综合来看，不好判断哪个先出现疲劳点蚀。

至于大小齿轮哪个容易疲劳折断，要比较两个齿轮的“（齿形系数x应力修正系数）/许用弯曲应力”值的大小，大的容易折断。

10.在闭式蜗杆传动中，为什么必须进行热平衡计算，提高散热能力的措施有哪些？
蜗杆传动由于效率低，所以工作时发热量大。

在闭式传动中，如果产生的热量不能及时散逸，将因油温不断升高而使润滑油稀释，从而增大摩擦损失，甚至发生胶合。

所以，必须根据单位时间内的发热量等于同时间内的散热量的条件进行热平衡计算，以保证油温稳定地处于规定的范围内。

采取措施：
①加散热片以增大散热面积；
②在蜗杆轴端加装风扇以加速空气的流通；
③在传动箱内装循环冷却管
11.
什么叫硬齿面齿轮和软齿面齿轮，分别适用于什么场合？
硬齿面一般是指经过热处理的齿轮，齿面硬度较高，耐磨，寿命长。

这一类齿轮正常都能使用。

软齿面一般是未经过热处理的，即材料芯部组织是什么硬度就是什么硬度，此类一般用于底载，低转速使用。

相对于硬齿面齿轮，少了一道热处理工序，所以价格方面稍微便宜一点。

12.在圆锥—圆柱齿轮减速器中，为什么将锥齿轮传动放在高速级？
当传动功率一定时，高速级（轴）的扭矩小，低速级（轴）的扭矩大。

锥齿轮的结构特点决定了其支撑情况不好，悬臂。

如果不采用悬臂支撑，则减速器箱体结构复杂、加工困难。

而圆柱齿轮的支撑不存在这样的问题的。

所以，圆锥-圆柱齿轮减速器，把圆锥齿轮放在高速级。

13.什么是滚动轴承寿命
14.何为滚动轴承基本额定动载荷？何为当量动载荷？它们有什么区别？当量动载荷超过基本额定动载荷时，该轴承是否可用？
当量动载荷：滚动轴承若同时承受径向和轴向联合载荷，为了计算轴承寿命时在相同条件下比较，在进行寿命计算时，必须把实际载荷转换为与确定基本额定动载荷的载荷条件相一致的当量动载荷，用P 表示。

基本额定动载荷：使轴承的基本额定寿命恰好为一百万转时，轴承所能承受的载荷值，称为轴承的基本额定动载荷，用C表示。

对向心轴承，指的是纯径向载荷，用Cr表示；对推力轴承，指的是纯轴向载荷，用Ca表示。

15.什么是滚动轴承的基本额定寿命?
滚动轴承中任一元件出现接触疲劳磨损前的运转总转数或在一定转速下的总工作时数，称为轴承寿滚动轴承的寿命参差很大，同一批生产的轴承在相同条件下运转，其寿命可相差数倍甚至数十倍。

同一批轴承中的90%在疲劳剥落前能达到或超过的总转数（或工作时数）时称为额定寿命L。

16.什么是轴承组合设计中的一端固定，一端游动方式？
滚动轴承的两端固定式结构简单，调整方便，一般为了补偿轴的受热伸长，轴承盖与外圈端面之间留有一定的补偿间隙，间隙值可用改变轴承盖和箱体之间的垫片厚度予以调整，适用于轴较短、工作中温度变化不大的场合；一端固定另一端游动式适用于轴较长、工作中温度变化较大的场合，固定端轴承可承受双向轴向力，内外圈均需固定，游动端轴承可沿轴向自由游动，以补偿轴的热胀冷缩。

17.自行车的前轴、中轴和后轴各属于哪类轴？请说明理由
自行车有前轴、中轴和后轴，前轴和后轴属于心轴，中轴为转轴。

自行车的中轴为转轴，因为其既受弯矩又受扭矩。

自行车的后轴为心轴，因为其只受弯矩。

自行车的前轴是支撑零件，不传递转矩，因此是心轴。

传动轴是汽车传动系中传递动力的重要部件，由轴管、伸缩套和万向节组成，自行车上没有应用。

在自行车的前轴、中轴、后轴、车把转动处，脚蹬转动处等地方，都安有钢珠。

用滚动代替滑动可以大大减小摩擦力，因此要在自行车转动的地方安装钢珠，通过经常加润滑油的方式，使接触面彼此离开，这样就可以使摩擦力变得更小。