机械设计基础问答题

机械设计基础问答题

1.试述机械与机构、零件与构件、运动副与约束的涵义。

①零件是制造的基本单元；②某些零件固联成没有相对运动的刚性组合称为构件，构件是

运动的基本单元；③构件与构件之间通过一泄的相互接触与制约，构成保持相对运动的可动联接，称为运动副；④当构件用运动副联接以后，它们之间的某些相对运动将不能实现，这种对相对运动的限制称为运动副的约束：⑤能完成有用的机械功或转换机械能的机构组合系统称为机器：⑥机器与机构总称为机械。

2.何谓复合较链、局部自由度和虚约束？

①三个或三个以上的构件在同一轴线上用回转副相联接构成复合较链：②局部自由度是指不

影响机构中输入与输出关系的个别构件的独立运动（凸轮机构中的滚子一一提高效率，减少磨损）；③运动副引入的约束中，对机构自由度的影响与其他机构重复，这些重复的约朿称为虚约束（机械中常设计带有虚约束，对运动情况虽无影响，但往往能使受力情况得到改善）。

3.机构具有确定运动的条件是什么？若不满足条件，将会出现什么情况？

①运动链成为具有确定相对运动的机构的必要条件为：运动链的自由度必须大于零，主动构

件数必须等于运功链的自由度：②不满定条件时，当自由度为零时，运动链将成为各构件间没有相对运动的刚性构架，当主动构件数大于自由度时，可能会折断构件，当主动构件数小于自由度时，从动件的运动不确定。

4.试述机件损伤和失效的主要形式以及机件工作准则的涵义。

①机件的主要的损伤及失效形式有：机件产生整体的或工作表而的破裂或塑性变形，弹性变

形超过允许的限度，工作表面磨损、胶合和其他破环，靠摩擦力工作的机构产生打滑和松动，超过允许强度的强烈震动，等等：②主要准则：强度一一机件抵抗断裂、过大的塑性变形或表而疲劳破坏的能力，刚度一一机件受载时抵抗弹性变形的能力，常用产生单位变形所需的外力或外力矩来表示（提髙刚度的办法：改进机件结构，增加辅助支撑或肋板以及减小支点的距离，适当增加断面尺寸）耐磨性一一磨损过程中抵抗材料脱落的能力，振动稳泄性一一机器在工作时不能发生超过容许的振动，耐热性。

5.机械中常用哪些材料？选用材料的原则是什么？

1.机械制造中常用的材料是钢和铸铁，英次是有色金属合金以及非金属材料。

2.材料选用有3种原则：a：使用要求一一考虑机件所受的则和的大小、性质和应力方向（拉

伸为主一钢件；受压机件一铸铁），机件的工作条件，机件的尺寸和重量的限制，

机件的重要程度；b：工艺要求；c：经济要求。

6.滑动縻擦根据摩擦面间润滑剂的存在情况，滑动摩擦如何分类？

a：干摩擦：两摩擦表而间无任何润滑剂而直接接触的纯净表而间的摩擦状态：

b：边界摩擦：摩擦副表而各吸附一层极薄的边界膜，边界膜厚度通常在O.lum以下，尚不足以将微观不平的两接触表而分隔开，两表而间仍有凸峰接触；

c：流体摩擦：两摩擦表而完全被流体层分隔开，表而凸U床不直接接触的摩擦状态；d：混合摩擦：干摩擦、边界摩擦、流体摩擦处于混合共存状态下的摩擦状态。

7.试述螺纹牙型的主要种类及应用。

a：三角形螺纹：螺纹牙根厚、强度高、牙型角大，当量摩擦系数大、自锁性能好但传动效率低，适用于联接：

b：矩形螺纹：由于牙型角为0度，传动效率最髙，但是精加工困难，磨损后间隙难以补偿，

易松动，螺母与螺杆对中心的准确度较差，螺纹根部强度最弱，应用已经很少。c：锯齿形螺纹：效率较矩形螺纹略低，牙根强度很高，适用于承受单向载荷的螺旋传动：

d：梯形螺纹：牙型角为30度，传动效率较矩形螺纹低，但牙根强度高，当采用剖分螺母时，螺纹磨损后的间隙可以补偿，广泛用于螺旋传动。

8.螺纹联接的基本类型有哪些？各适用于什么场合？

a：螺栓联接：不需加工螺纹孔，结构简单，装拆方便，多用于被联接件不太厚并需经常拆卸的场合：

b：螺纹联接：用于被联接之一较厚，不便加工通孔的场合，但不能经常拆卸，否则会因螺纹孔磨损而导致被联接件磨损：

c：双头螺柱联接：用于被联接件之一太厚不便于穿孔且需经常拆卸或结构上受限制不能采用普通螺栓联接的场合：

d：紧定螺钉：多用于轴上零件的固泄，可以传递不大的力和转矩八

9.螺纹联接防松的意义及基本意义是什么？

在静载荷和温度变化不大的情况下，联接所用的三角形螺纹都有自锁性，但在冲击、箴动和变载荷的作用以及温度变化较大的情况下，联接有可能松动，甚至松脱，不仅彫响机器正常工作，有时还会造成严重事故，所以在设汁螺栓联接时必须考虑防松。螺纹联接防松的实质问题是在于防I匕螺纹副拧紧后的反向相对运动。防松的方法按工作原理不同有以下三大类：a：附加摩擦力防松，如使用弹簧垫圈：b：直接锁住防松，如开口销、串联金属丝的使用；

c：破坏螺纹副关系防松，例如焊接或冲点。

10.试从传递转矩能力、制造成本、削弱轴强度几个方面比较平键、半圆键和花键联接。

a：传递扭矩的能力：平键和半圆键均是靠轮毂和键侧面的相互挤压来传递扭矩的，而花键是利用多齿传递载荷而且键和轴做成一体，故其承载能力较大，而半圆键用于轻载的场合。

b：制造成本：由于花键是在轴上周向均匀加工出多个键齿，且轮毂也要加工岀相应的键齿槽，故其制造成本较高。

c：削弱轴的强度：平键和半圆键均需要在轴上开出键槽，故均会削弱轴的强度，而半圆键的键槽开的最深，故对轴的强度的削弱最大，而花键的键和轴为一体，对轴强度的削弱最小。

11.柳接，焊接，和粘接各有什么特点，分别适用于什么情况？

a：钏接：钏钉联接是利用顶杆和预制头的钏钉通过被联接件的预制孔，然后利用钾型施压再制造岀另一端的挪头构成的不可拆分的联接。钏接具有工艺简单，耐冲击和牢固等优点，但结构笨重，并会削弱被联接件的强度。主要用于轻金属结构、非金属元件的联接以及受冲击或震动的金属结构而由于焊接技术限制的场合；

b：焊接：焊接是利用局部加热的方法是两个以上的金属元件在联接处形成分子间的结合而构成的不可拆卸的联接。与钾接相比，具有重量轻、强度高、工艺简单等优点，但是由于焊接后常有残余应力及变形，不宜承受严重的冲击和丧动，而且由于某些材料的焊接技术还有待研究，应此还不能完全取代挪接，应用在单件生产时，用焊接代替铸造来生产结构形状复杂或尺寸较大的零件，大的锻件也可以分开制造后再焊接为整体；c：粘接：粘接是由胶粘剂直接涂在被联接件的联接表面间，固着后粘合而形成的一种联接，粘接工艺较简单，具有重量轻，耐腐蚀，密封性能好等优点，但不宜在高温条件下工作。目前用于要避免钏接、焊接因钻孔、髙温而引起的应力集中以及不同材料或极薄金属间的联接。

12.带传动的工作能力取决于哪些方面？请分析预拉力、小轮包角、小轮直径、传动比和中心距

数值的大小对带传动的影响。

带传动是依靠带与带轮接触面之间的摩擦力來传递运动和动力的，故摩擦力増大其所能传递的功率也越大。增大小轮包角和预拉力均能增大摩擦力，其他条件不变时，增大小轮直径，减小传动比和增人中心距均可以使得包角增人，但是小轮直径越小其所受的弯曲应力会增大。