第一篇机械设计总论参考答案

第一章绪论

(1)组成机械的基本单元是什么?

机械零件是组成机械的基本制造单元

(2)何谓零件？何谓部件?

零件是组成机器的不可拆的基本单元，即制造的基本单元。

一组协同工作的零件所组成的独立制造或独立装配的组合体称为“部件”。

(3)机械零件可归纳为哪两种类型?试各举两个典型实例说明，本课程的研究对象是什么?

通用零件：各种机械中经常用到的一般参数的零件，如螺钉，齿轮等

专用零件：在特定类型的机器中才能用到的零件，如涡轮机的叶片、飞机的螺旋桨等

本课程的研究对象：普通条件下工作，且具有一般参数的通用零件

(4)什么叫在普通条件下工作，且具有一般参数的通用零件？试从你所学专业的机械设备中，对联接零件，传动零件、轴系零件和其他零件各举两例。

普通工作条件无严格定义，通常指常温、常压、低速等。

一般参数也无严格定义。国家标准《一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差》(GB/T1804-2000)中基本尺寸定义为0.5-4000mm，可以认为一般参数的零件的尺寸在0.5-4000mm之间。

连接零件：键、螺栓

传动零件：带、齿轮

轴系零件：滚动轴承、滑动轴承

其他零件：弹簧、机座

(5)为什么说本课程起着基础课与专业课之间的承前启后的作用？

(6)在了解本课程的性质、内容和任务以后，总结本课程的特点和你所采取的学习方法。

第二章机械设计总论

(1)对机器提出的主要要求包括什么？

使用功能要求；经济性要求；劳动保护和环境保护要求；寿命与可靠性要求；其他专用要求等。

(2)机器设计应满足哪些基本要求?机械零件设汁应满足哪些基本要求?分析下列机械零件应满足的基本要求是什么：电动机轴，普通减速器中的齿轮轴，起重机吊钩，精密机床主轴．汽门弹簧。农业机械中的拉曳链，联合收割机中的V带。

避免在预定寿命期内失效；结构工艺性要求；经济性要求；质量小要求；可靠性要求。

(3)设计机械的经济性要求包括哪些方面?

a.零件本身的生产成本；

b.尽可能采用标准化的零、部件以取代特殊加工的零、部件。

(4)何谓机械的可靠度?机械中零件之间组成的模式不同，其可靠度如何计算？

在规定的使用时间(寿命)内和预定的环境条件下，机械能正常地完成其功能的概率。

机械零件的可靠度通过概率统计的方法计算。

(5)机械设计的一般程序怎样?

计划阶段；方案设计阶段；技术设计阶段；技术文件的编制。

(6)机械零件的失效形式有哪些？针对这些失效形式相应建立的设计准则是什么?

主要失效形式：整体断裂；过大的残余变形；零件的表面破坏；破坏正常工作条件引起的失效。

断裂断裂→强度准则

过大的残余变形→刚度准则

零件表面破坏→寿命准则

破坏正常工作条件引起的失效→振动稳定性准则[与零件的工作条件相关，这只是一个例子]

(7)机械零件设计的一般步骤有哪些？

1.根据零件的使用要求，选择零件的类型和结构。

2.根据机器的工作要求，计算在零件上的载荷。

3.分析零件的可能失效形式，确定相应的设计准则。

4.根据零件的工作要求及对零件的特殊要求，选择适当的材料。

5.根据设计准则，确定零件的基本尺寸。

6.根据工艺性及标准化等原则进行零件的结构设计。

7.进行校核计算。

8.画出零件的工作图，并写出设计说明书。

(8)机械零件的常用材料有哪些？这些材料各有何特点，适用在何种场合?

金属材料：较好的力学性能、价格便宜、容易获得。

高分子材料：原料丰富、密度小，在适当的温度范围内有很好的弹性，耐腐蚀性好等，缺点：容易老化，阻燃性差，耐热性不好等。

陶瓷材料：硬度极高、耐磨、耐腐蚀性、熔点高、刚度大以及密度比钢铁低；缺点：断裂韧度低、价格昂贵、加工工艺性差等。

复合材料：较高的强度和弹性模量，而质量又特别小；缺点：价格贵，耐热性、导电性较差等。

(9)铸铁和钢的区别是什么?普通碳钢与优质碳钢的区别是什么?

铸铁和钢的区别是含碳量不同，钢是含碳量为0.03%～2%；含碳量2%～4.3%的铁碳合金为铸铁。

普通碳素结构钢又称普通碳素钢，对含碳量、性能范围以及磷、硫和其他残余元素含量的限制较宽。普通碳钢分为三类：甲类钢（A类钢）是保证力学性能的钢。乙类钢（B类钢）是保证化学成分的钢。特类钢(C类钢）是既保证力学性能又保证化学成分的钢，常用于制造较重要的结构件。

优质碳素结构钢和普通碳素结构钢相比，硫、磷及其他非金属夹杂物的含量较低。根据含碳量和用途的不同，这类钢大致又分为三类：①小于0.25%C为低碳钢。②0.25～0.60%C为中碳钢。③大于0.6%C为高碳钢。

(10)什么叫做合金钢，与碳钢相比有何优缺点？

合金钢除含有普通碳钢的铁、碳外，根据性能需求还添加有其它合金元素，比如常见的铬、镍、钼、锰、硅等，以提高其机械性能，通常价格较普通碳钢高。

(11)选择机械零件材料时，通常考虑的机械性能、物理化学性能和工艺性能有哪些？

•机械性能

强度，硬度，耐磨性，冲击韧性，塑性

•物理化学性能

密度，导热性，导电性，导磁性，耐热性，耐酸性，耐腐蚀性性等•工艺性能

易熔性，液态流动性，可塑性，可焊性，可加工性，可热处理性等

(12)为节约原材料，尤其是节约贵重材料而选用廉价材料，可采取哪些具体措施?举例说明

1.对材料进行热处理和表面处理，如为提高齿轮表面硬度，常对齿轮零件进行调质处理。

2.采用型材，如型钢焊接而成的机架。

3.采用组合结构，如蜗轮采用齿圈式组合结构(由青铜齿圈与铸铁轮芯组成)。

(13)选用机械零件材料时，应考虑的基本要求有哪些?

1.使用性能要求

2.工艺性能要求

3.经济性