太原理工大学机械设计基础期末复习题
第一章机械设计概论
1，一部完整的机器由哪些部分所组成？各部分的作用是什么？试以汽车为例说明这些组成部分各主要包括些什么？
答：包括：动力部分，执行部分，控制部分，辅助部分，传动部分。
2,人们常说的机械的含义是什么？机器和机构各指的是什么？
答：机械是机器和机构的总称。机器是人类进行生产以减轻体力劳动和提高生产率的主要工具。有两个或两个以上构件通过活动联接形成的构件系统称为机构。
3，什么是部件？什么是零件？什么是构件？
答：为完成同一使命在结构上组合在在一起并协同工作的零件成为部件。组成机器的不可拆的基本单元称为机械零件。构件是机械系统中实际存在的可更换部分，它实现特定的功能，符合一套接口标准并实现一组接口。
4，什么是通用零件？什么是专用零件？
答：各种机器中普遍使用的零件称为通用零件。只有在一定类型的机器中使用的零件称为专用零件。
5，什么是标准件？
答：经过优选，简化，统一并经以标准代号的零件和部件称为标准件。
6：机器设计应满足哪些基本要求？机械零件设计应满足哪些基本设计要求？
答：（1），在使用方面，机器应能在给定的工作期限内具有高的工作可靠性，并能始终正常工作；在经济方面，应从机器费用，产品制造成本等多种因素中综合衡量，以能获得最大经济效益的方案为最佳设计方案；机器外观造型应比例协调，大方，给人以时代感，美感，安全感；限制噪声分贝数。（2）工作可靠，又要成本低廉，应正确选择材料，合理规定公差等级以及认真考虑零件的加工工艺性和装配工艺性。
7,机械零件的计算可分为哪两种？它们大致可包含哪些内容？
答：可分为设计计算和校核计算两种。设计计算根据零件的工作情况和选定的工作能力准则拟定出安全条件，用计算方法求出零件危险截面的尺寸，然后根据结构与工艺条件和尺寸协调的原则，使结构进一步具体化。校核计算是先参照已有实物，图纸和经验数据初步拟定零件的结构布局和有关尺寸，然后根据工作能力准则核验危险截面是否安全。
第二章机械零件的工作能力和计算准则
1，什么是机械零件的失效？机械零件可能的失效形式主要有哪些？
答：机械零件丧失工作能力或达不到设计要求性能时，称为失效。包括：因强度不足而断裂：过大的弹性变形或塑性变形；摩擦表面的过度磨损，打滑或过热；联接松动；压力容器，管道等的泄漏；运动精度达不到要求等。
2，什么是零件的工作能力？什么是零件的承载能力？
答：零件不发生失效时的安全工作限度称为工作能力。对载荷而言的工作能力称为承载能力。3，什么是静载荷，变载荷，名义载荷，计算载荷？什么是静应力和变应力？
答：不随时间变化或变化缓慢的载荷称为静载荷。随时间作周期性变化或非周期变化的载荷称为变载荷。根据额定功率用力学公式计算出的载荷称为名义载荷。不随时间变化或变化缓慢的应力称为静应力。随时间变化的应力称为变应力。
4，稳定循环变应力σmax，σmin，σa，σm，r，五个参数分别代表什么？试列出根据已知零件的σmax，σmin计算σa，σm，及r的公式
答：σmax最大应力，σmin最小应力，σa应力幅，σm平均应力，r循环特性。σa= （σmax- σmin）/2，σm=（σmax+ σmin）/2，r= σmin/σmax。
5，提高零件强度的措施有哪些？
答：a合理布置零件，减少所受载荷；b降低载荷集中，均匀载荷分布；c采用等强度结构；d选用合理截面；e减小应力集中。
6，两个曲面形状的金属零件互相压紧，其表面接触应力的大小由哪些因素确定？如果这两个零件的材料，尺寸都不同，其相互接触的个点上彼此的接触应力值是否相等？
答：材料的弹性模量，泊松比，作用力大小。相等。
7，受交变接触应力作用的零件其失效是何性质？提高接触疲劳强度的主要措施有哪些？
答：表面疲劳磨损或者称为点蚀。措施：将外接触改为内接触；在结构设计上将点接触改为线接触；提高零件表面硬度；在一定范围内提高接触表面的加工质量；采用粘度较高的润滑油。
8，什么是零件的表面挤压应力？
答：通过局部配合间的接触来传递载荷的零件，在接触面上的压应力称为挤压应力。
9，零件表面磨损强度的条件性计算包含哪些内容？提高零件表面磨损强度的的主要措施有哪些？
答：滑动速度低载荷大时，可只限制工作表面的压强p；滑动速度较高时，还要限制摩擦功耗，以免工作温度过高而使润滑失效；高速时，还要限制滑动速度，以免由于速度过高而加速磨损，降低零件工作寿命。措施：选用合适的摩擦副材料；提高表面硬度；降低表面粗糙度值；采用有效地润滑剂和润滑方法；表面镀层，氧化处理；防止尘土落入两摩擦表面间；限制工作温度过高。
第三章机械零件的疲劳强度设计
1，机械零件的疲劳强度的计算方法有哪两种？其计算准则各是什么？
答：a安全-寿命设计：在规定的工作期间内，不允许零件出现疲劳裂纹，一旦出现，即认为失效。b破损-安全计算：允许零件存在裂纹并缓慢扩展，但须保证在规定的工作周期内，仍能安全可靠地工作。
2,机械零件在变应力条件下工作发生疲劳断裂而失效的过程怎样？
答：第一阶段是零件表面上应力较大处的材料发生剪切滑移，产生初始裂纹，形成疲劳源，可以有多个或数个；第二阶段是裂纹尖端在切应力下发生反复塑性变形，使裂纹扩展直至发生疲劳断裂。
3，什么是应力循环基数？一般碳钢和高硬度合金钢的循环基数是多少？
答：应力循环基数（No），即在疲劳试验曲线上对应于接触强度极限的应力循环次数。一般碳钢：10*6—10*7 高硬度合金钢：10X10*7—25X10*7.
4,按疲劳曲线（σ—N）设计零件时，适用的条件是什么？当循环次数N<10*4时，（σ—N）曲线是否适用？为什么？在这种情况下应如何处理？
答：在循环特征r下的变应力，经过N次循环后，材料不发生破坏。不适用。疲劳极限较高，接近屈服极限，几乎与循环次数的变化无关。一般可按照静应力强度计算。
5,影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？提高机械零件疲劳强度的措施有哪些？
答：1）应力集中，零件尺寸，表面状态，环境介质，加载顺序和频率。2)降低应力集中的影响；选用疲劳强度高的材料或规定能够提高材料疲劳强度的热处理方法及强化工艺，提高零件的表面质量；尽可能的减小或消除零件表面可能发生的初始裂纹的尺寸。
6，机械零件在受载时在什么地方产生应力集中？应力集中与材料的强度有什么关系？
答：1）零件受载时，在几何形状突然变化处要产生应力集中。2）降低应力集中，可以提高零件的疲劳强度。
7，怎样区分变应力是稳定的还是非稳定的？怎样进行在稳定变应力下的零件强度计算？怎样进行在规律性非稳定变应力下的零件强度计算？
答：1）在每次循环中，平均应力，应力幅和周期都不随时间变化的变应力为稳定变应力，若其中之一随时间变化的则成为非稳定变应力。2）3）略。
8,在极限应力简图上，对各种加载情况（即r=常数，σm=常数，σmin=常数）如何判断零件是首先产生疲劳破坏还是首先产生塑性变形破坏？
答：连接原点与拐点，工作点在疲劳安全区先发生疲劳破坏，在塑性安全区，先发生塑性变形破坏，连线上方为疲劳安全期，下方为塑性安全区。
9，ψσ和ψτ的几何意义和物理意义是什么？材料的强度俞高，ψσ和ψτ的值愈大还是愈小？
答：平均应力折合为应力幅的等效系数，其大小表示材料对循环不对称性的敏感程度。材料的强度愈高，二者值俞小。
10，何谓疲劳损伤累积假说？线性疲劳损伤累积计算的数学表达式为何？
答：在每一次应力作用下，零件寿命就要受到微量的疲劳损伤，当疲劳损伤积累到一定程度达到疲劳寿命极限时便会发生疲劳断裂。F=N1/N1'+N2/N2'+N3/N3'+......达到疲劳寿命极限时，总寿命损伤率为F=1。
第四章摩擦﹑磨损及润滑概述
1，何谓摩擦﹑磨损和润滑？它们之间的相互关联如何？
答：在外力作用下，一物体相对于另一物体运动或有运动趋势是在摩擦表面上所产生的切向阻力称为摩擦力，其现象称为摩擦。使摩擦表面的物质不断损失的现象成为磨损。用润滑剂减少两摩擦表面之间的摩擦和磨损或其他形式的表面破坏的措施称为润滑。摩擦可以产生磨损，润滑可以降低摩擦，减少磨损。
2，按摩擦面间的润滑状况，滑动摩擦可分为哪几种？
答：根据摩擦面间摩擦状态的不同，即润滑油量及油层厚度大小的不同，滑动摩擦又可分为干摩擦，边界摩擦，流体摩擦和混合摩擦。
3，根据磨损机理的不同，磨损通常可分为哪几种类型？它们各有什么主要特点？
答：粘着磨损：由于干摩擦，在有油，无油的表面，都需要切向力使吸附膜和脏污膜破裂后，由新表面直接接触才能发生粘着，载荷越大，表面温度越高，粘着现象也越严重；表面疲劳磨损：受交变接触应力的摩擦副，在其表面上将形成疲劳点蚀，有小块金属剥落；磨粒磨损：硬质颗粒或摩擦表面上的硬质突出物，在摩擦过程中引起材料脱落，与摩擦材料的硬度，磨粒的硬度有关；腐蚀磨损：与周围介质发生化学反应或电化学反应。
4，机械零件的磨损过程分为哪三个阶段？怎样跑合可以延长零件的寿命？
答：跑和磨损阶段；稳定磨损阶段；剧烈磨损阶段。应注意由轻至重缓慢加载并注意油的清洁，注意换油，避免压力过大和温度过高。
5，实现液体润滑的方法有哪几种？它们的工作原理有何不同？各自特点如何？
答：流体动力润滑，弹性流体动力润滑，流体静力润滑。
6，获得流体动压润滑的必要条件是什么？
答：1）两滑动表面沿运动方向的间隙必须呈由大到小的形状；2）相对速度必须足够大；3)一定的润滑油粘度。
7，润滑剂的作用是什么？常用的润滑剂有哪几种？
答：润滑剂的作用主要是减小摩擦和磨损，降低工作表面间的温度，此外有防锈，传递动力，消除污物，减震，密封等作用。有：液体润滑剂，半固体润滑剂，气体润滑剂和固体润滑剂四类。
8，流体动压润滑及弹性流体动压润滑，二者之间的根本差别是什么？
答：后者考虑了弹性变形和压力两个因素对粘度的影响。
9，润滑油的主要性能指标有哪些？润滑脂的主要性能指标有哪些？在润滑油和润滑脂中加入添加剂的作用是什么？
答：1）粘度，凝点，闪点和燃点，油性；2）滴点，锥入度。3）改善润滑性能。
第六章螺纹连接及螺旋传动
1,普通螺纹分为粗牙和细牙螺纹，请问细牙螺纹有何特点？用于何处？
答：密封好，自锁性好，抗震防松能力强，螺纹牙深度浅，不能承受更大的拉力，强度低。细牙螺纹一般用来锁薄壁零件和对防震要求比较高的零件。
2，常用的螺纹连接的类型有哪几种？应用场合是什么？
答：螺纹联接有4中基本类型。螺栓联接：用于被联接件不太厚且两边有足够的安装空间的场合。螺钉联接：用于不能采用螺栓联接，如被联接件之一太厚不宜制成通孔，或没有足够的装配空间，又不需要经常拆卸的场合。双头螺柱联接：用于不能采用螺栓联接且又需要经常拆卸的场合。紧定螺钉联接：用于传递力和力矩不大的场合。
3，螺纹连接为什么要防松？防松的根本问题是什么？
答：螺纹防松的目的是防止螺栓螺母等在工作中松脱，造成事故，从而造成人身伤害。根本问题在于：防止螺纹副相对转动。
4，防松的基本原理有哪几种？具体的防松方法和装置各有哪些？
答：1）防止螺纹副的相对转动，可以有，利用摩擦，直接锁住和破坏螺纹副关系三种。2）利用对顶螺母，弹簧垫圈，金属锁紧螺母，尼龙圈锁紧螺母，锲紧螺纹锁紧螺母，开口销与槽型螺母，止动垫片，串联金属丝，焊接，冲点，胶接等等。
5，什么叫螺纹的自锁现象？自锁条件如何？螺纹副的传动效率又如何计算？
答：1）螺纹自锁性是指在静载荷和工作温度变化不大时,螺纹连接不会自动松脱。2）自锁
条件:螺纹升角小于螺旋副的当量摩擦角。3）
6，试画出螺纹连接的力—变形图，并说明联接在受到轴向工作载荷后，螺纹所受的总拉力，被连接件的剩余预紧力和轴向工作载荷之间的关系。
答:F0=F+F'',F0为总拉力，F为轴向工作载荷，F''为余预紧力。
7，在承受横向载荷的紧螺栓联接中，螺栓是否一定受剪切作用？为什么？
答：是，因为被连接的上下两个物体，质量不一样，横向力作用时，受到惯性不一样，就会产生相对的惯性剪切力，通过螺纹孔直接作用在螺栓，产生剪切应力。
8，常见的提高螺纹联接强度的措施有哪些？
答：匀螺纹牙受力分配；减小附加应力；减轻应力集中；降低应力幅；择恰当的预紧力并保持减退；改善制造工艺。
9，在螺栓连接中，螺纹牙间载荷分布为什么会出现不均匀现象？常用哪些结构形式可使螺纹牙间载荷分布趋于均匀？
答：由于螺栓螺母的刚度和变形性质不同造成螺纹牙间载荷分布不均匀的现象。置螺母，环槽螺母，内斜螺母，钢丝螺母等等结构。
10，两螺纹连接分别采用厚薄不同的螺母，其中一个可旋合10圈，另一个可以旋合20圈，其他结构和受力条件均相同，问这两个联接的强度是否一样？为什么？
答：相同。应变产生的结果。
第七章键﹑花键和销联接
1，普通平键的公称长度L与工作长度l之间有什么关系？
答：圆头平键工作长度l = L- b l = L l = L -b/2，b为键的宽度。
2，平键联接的工作原理是什么？主要失效形式有哪些？平键的剖面尺寸bXh和键的长度L 是如何确定的？
答：1）平键是通过两个侧面受挤压和剪切来传递转矩。2）平键的失效形式有工作面被压溃，个别情况会出现键被剪断。主要失效形式是压溃。3）普通平键的截面尺寸和长度的确定是根据轴颈定键，可按GB1095键和键槽的剖面尺寸；
一根轴上有两个键,其轴颈相差不大，最好统一，且在同一方向，以降低制造费用简化工艺，键长要根据套的长度。关键的键要强度计算。
3，导向平键联接和花键联接有什么不同，各使用何种场合？
答：导向平键是固定在轴上，工作时允许轴上零件沿轴滑动的平键。用于周上零件移向距离不大的动联接；花键联接是柔轮筒壁与输出联接盘以内外花键联接的形式。适用于载荷大和定心精度要求高的静联接和动联接。
4，普通平键的强度条件怎样（用公式表示）？如何在进行普通平键联接强度计算时，强度条件不能满足，可采取哪些措施？
答：静联接：T=0.5Xh'l'd[σp],动联接：0.25Xhl'd[p].。如经校核判断强度不足时,可在同一联接处错开180°布置两个平键,强度按1.5个计算.
5，平键和契键在结构和使用性能上有何区别？为什么平键应用较广？
答：1）平键是通过两个侧面受挤压和剪切来传递转矩，矩形或方形剖面而厚度、宽度不变的键；而楔键是靠上下面受挤压来传递转矩，楔键上下面是工作面，键的上表面有1：100的斜度，轮毂键槽的底面有1：100的斜度。2）因为平键制造简易，装拆方便，在一般情况下不影响被连接件的定心。
6，当使用单键联接不能满足联接的强度要求时，可采用双键联接。试说明为什么使用两个平键联接时，一般设置在同一轴段上相隔180度布置；采用两个契键联接时，相隔120度左右；采用两个半圆键联接时则常设置在轴的同一母线上？
答：．两个平键联接相隔180度是为了加工时便于分度；两个楔键在大概同一方向，在另一方向轴与轮毂结合的更紧密，传递扭矩更稳定；两个半圆键联接布置在同一条母线上是为了加工时用一把刀具直接加工出来而不用更换刀具。
7，花键联接和平键联接相比有哪些优缺点？为什么矩形花键和渐开线型花键应用较广？
答：花键相比平键，具有的优点：齿对称布置，是轮毂受力均匀；齿轴一体而且齿槽较浅，齿根的应力集中较小，被联接件的强度削弱较少；齿数多接触面积大，压力分布较均匀。缺点：加工较复杂。原因：以上优点加上齿可以利用较完善的制造工艺，被联接件能得到较好的定心和轴上零件沿轴移动时能得到较好的导引，而且零件的互换性也容易保证。
第十一章带传动
1，简述带传动产生弹性滑动的原因和不良后果。
答:原因：由于带是弹性体，受力不同时伸长量不同。后果：从动轮的圆周速度低于主动轮；降低了传动效率；引起带的磨损；使带温度升高。
2，为什么说弹性滑动是带传动固有的物理现象？
答：弹性滑动在带传动中是不可避免的。因为产生弹性滑动的原因是：带的弹性和带在紧边和松边所受拉力不等（拉力差），而带的弹性是固有的，又因为传动多大圆周力就有多大拉力差，拉力差随载荷变化而变化，因此拉力差也是不可避免的。所以，弹性滑动在带传动中不可避免，传动比的大小也随载荷变化。
3,在相同条件下，V带传动与平带传动的传动能力有何不同？为什么？如何提高代的传动能力？
答：1）V带传动没有接头，运动较平稳；数根同时使用时，即使损坏一根，不会导致机器立刻停车；但是使用寿命较平带短；带轮价格昂贵；传动效率较平带低一些。2）平带工作时，带的内面是工作面，V带传动工作时，带的两侧面是工作面，由于带的拉力是变化的，同时引起带宽尺寸的改变，从而使带轮沿轮槽做径向移动.3）增大摩擦系数；增大包角；尽量使传动在靠近最佳速度下工作；采用新型带传动；采用高强度带材料。
4，为什么带传动一般放在传动系统的高速段，而不放在低速段？
答：带传动平稳性好，能缓冲吸振，具有过载保护能力（过载即打滑），但承载能力较小。宜布置在高速级。
5，在V带传动设计时，为什么要求D1≧D min，α1≧120度，5≦v≦25m/s？
答：带轮的直径过小，则带的弯曲应力大，寿命降低；包角过小可加大中心距或增加张紧轮；带速过大，则会因离心力过大而降低带和带轮间的正压力，从而降低摩擦力和传动的工作能力，同时离心力过大又降低了带的疲劳强度，带速过小，传动能力降低或者使所需的圆周力
过大，易打滑，从而使所需的带根数增多。
6，在V带传动设计时，为什么要限制带的根数？
答：根数多结构大，由于带的长度误差，使各根带间受力不等。
7，带传动的主要失效形式是什么？设计准则是什么？
答：1）打滑和疲劳破坏。2）在保证带传动不打滑的条件下具有一定的疲劳强度和寿命。
8，带传动工作中，带上所受应力有哪几种？如何分布？最大应力在何处？
答：拉应力，弯曲应力和离心应力；小带轮为主动轮，最大应力发生在紧边进入小带轮处。一般弯曲应力最大，离心应力比较小。
9，当传递相同功率时，为什么V带传动作用在轴上的压力比平带传动小？
答：V形槽有“楔形”增力能力，能增大皮带与带轮的正压力，进而增大摩擦力，传递相同功率的V带传动比平带作用在轴上的压力小。
第十二章齿轮传动
1，齿轮传动常见的失效形式有哪些？各种失效形式常在何种情况下发生？试对工程实际中所见的齿轮失效的形式和原因进行分析。
答：1）主要有轮齿折断和齿面损伤两类，齿面损伤又有齿面接触疲劳磨损，胶合，磨粒磨损和塑形流动等。2）轮齿折断：一种是由多次重复的弯曲应力和应力集中造成的疲劳折断；一种是因短时过载或冲击载荷而产生的过载折断；齿面接触疲劳磨损：由于齿面接触应力交变引起表层小片状剥落而形成麻点；齿面胶合：高速重载产生瞬时高温，造成齿面间的焊接现象；齿面磨粒磨损：由于相对滑动，软齿面被划伤；齿面塑形流动：重载时，在摩擦力的作用下破坏正确齿形。3）大概同2)。
2，齿轮传动的设计计算准则是根据什么来确定的？目前常见的计算方法有哪些，它们分别针对何种失效形式？针对其余失效形式的计算方法怎样？在工程设计实践中，对于一般的闭式硬齿面，闭式软齿面和开式齿轮传动的设计计算准则是什么？
答：1）由失效形式确定；2）与3）和4）闭式传动的齿轮，一般只进行接触疲劳强度和弯曲疲劳强度计算。当有短时过载时还应进行静强度计算。对于高速大功率的齿轮传动，还应进行抗胶合计算。开式传动的齿轮，目前只进行弯曲疲劳强度计算，用适当加大模数的办法以考虑磨粒磨损的影响。有短时过载时，仍应进行静强度计算。
3，轮齿折断一般起始于齿轮的哪一侧？全齿面折断和局部折断通常在什么条件下发生？轮齿疲劳折断和过截折断的特征如何？
答：1）起始于轮齿受拉应力一侧；2)与3）齿宽较小的直齿圆柱齿轮，齿根裂纹一般是从齿根沿着横向扩展，发生全齿折断。齿宽较大的直齿圆柱齿轮常因载荷集中在齿的一端，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，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，齿面点蚀一般首先发生在节线附近的齿根面上，试对这一现象加以解释。
答：当轮齿在靠近节线处啮合时，由于相对滑动速度低形成油膜的条件差，润滑不良，摩擦力较大，特别是直齿轮传动，通常这时只有一对齿啮合，轮齿受力也最大，因此，点蚀也就首先出现在靠近节线的齿根面上。
5，有一闭式齿轮传动，满载工作几个月后，发现在硬度为220到240HBS的齿面上出现小的凹坑，问：（1）这是什么现象？（2）如何判断该齿轮是否可以继续使用？（3)应采取什么措施？
答：1）早期疲劳点蚀。2）若不再发展则可继续使用。3）用高粘度润滑剂可提高抗疲劳点蚀能力。
6，在设计软齿面齿轮传动时，为什么常使小齿轮的齿面硬度高于大齿轮齿面硬度30到50HBS？
答：：小齿轮的齿数比大齿轮齿数少，在相同时间内，小齿轮的轮齿参与啮合的次数多，为使两齿轮的齿面均匀磨损，所以通常要将小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高30~50HBS。
7，应主要根据哪些因素来决定齿轮的结构形式？常见的齿轮结构形式有哪几种？它们分别应用于何种场合？
答：1)根据齿轮的几何尺寸，毛培材料，加工工艺等决定齿轮结构。2）齿轮轴：用于直径很小的场合；实心结构：用于直径小于160mm；腹板式结构：用于直径小于等于500mm；轮辐式结构：用于直径大于等于400mm小于等于1000mm。
8，试阐述建立直齿圆柱齿轮轮齿根弯曲强度计算公式时所采用的力学模型。
答：由于轮缘刚度很大，故轮齿可看作是宽度为b的悬臂梁，齿根处为危险截面，它可用30度切法线确定。
9，根据齿轮啮合原理，渐开线齿轮传动可以实现瞬时传动比不变，为什么齿轮啮合过程中还会产生内部附加动载荷？动载荷系数Kv反映了哪些产生动载荷的影响因素？如何减小作用在轮齿上的内部附加动载荷？
答：1）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；2）制造精度，运转速度；3）为减小动载荷，重要齿轮采用修缘齿。
10，齿轮强度计算中为什么要引入齿间载荷分布系数Kβ，它的值主要受哪些因素影响？可采取哪些措施来减小齿间载荷分布不均的程度？
答：1）由于齿轮副相互倾斜及轮齿扭曲。2）轴的弯曲变形和扭转变形，轴承的弹性位移以及传动装置的制造和安装误差。3）提高轴，轴承和机座的刚度，选取合理的齿轮布置位置，合理的齿宽，提高制造和安装精度。
11，对相对两支承非对称布置的齿轮传动，从减小齿向载荷分布不均的角度考虑，齿轮应远离还是靠近转矩输入端来布置？
答：远离转矩输入端。
12，试说明齿形系数YFα的物理意义。它与齿轮的哪些参数有关？是如何影响齿轮抗弯强度的？
答：1）齿形系数YFα是反映当力作用于齿顶时，轮齿齿廓形状对齿根弯曲应力的影响系数，它是指齿根厚度与齿高的相对比例关系。是反映轮齿“高、矮、胖、瘦”程度的形态系数。
2）取决于轮齿的形状，与模数大小无关。3）轮齿的抗弯强度随着齿形系数YFα的增加而增大，而齿形系数YFα又随着变位系数的增大而增加。如果总的变位系数不变，为了提高某个齿轮的抗弯强度，还可以在两个齿轮之间适当分配这一数值，使抗弯强度较弱的齿轮得到较大的加强，以提高整个齿轮传动的抗弯强度。
13，一对圆柱齿轮传动，大，小轮齿齿面接触应力是否相等？大，小齿轮的接触强度是否相等？在什么条件下两齿轮的接触强度相等？
答：1)相等2）不等3）接触强度与直径有关，直径越大，接触强度越高，但是两齿轮直径不可能会相等，只有加强小齿轮的材料，才能达到要求。
14，对于闭式软齿面，闭式硬齿面和开式齿轮传动，齿数选的太多或者太少，将分别出现什么问题？设计时应分别按什么原则选取？
答：对于闭式软齿面，传动尺寸主要取决于接触疲劳强度，而弯曲疲劳强度往往比较富裕，齿数宜取多些，齿数增加有利于增大重合度，提高传动稳定性；减小滑动系数，提高传动效率；减小毛柸外径，减轻齿轮质量；减少切削量，延长刀具使用寿命。对于闭式硬齿面，传动尺寸有可能取决于轮齿弯曲疲劳强度，故齿数不宜过多。对于开式齿轮传动，齿数不宜过多。
15，斜齿与直齿圆柱齿轮传动相比有何特点？螺旋角β太大或太小会怎样？为什么一般在8到25度的范围内取值？应按什么原则选取？
答：1）优点：啮合特性好；重合度大；不产生根切的最小齿数较直齿少。缺点：工作时产生轴向力。2）：螺旋角太小，没发挥斜齿圆柱齿轮传动与直齿圆住齿轮传动相对优越性，即传动平稳和承载能力大。螺旋角β越大，齿轮传动的平稳性和承载能力越高。但β值太大，会引起轴向力太大，大了轴和轴承的载荷。故β值选取要适当。通常β要求在8°～25°范围内选取。3)见原因。4）同一轴上两齿轮螺旋角方向应相同，以便轴向力相互抵消。把高速级螺旋角取大，低速级螺旋角取小，以减小低速级的轴向力。
16，有两对闭式直齿圆柱齿轮传动，A对模数m=4mm，齿数z1=18，z2=41；B对模数m=2mm，齿数z1=36，z2=82；齿轮精度为8级，小齿轮转速均为1450r/min。若其他条件均相同，是分析：（1）按接触强度考虑，哪对齿轮允许传递的转矩大？(2）按抗弯强度考虑，哪对齿轮允许传递的转矩大？
答：1）相同2）B对允许传递的转矩大。
第十三章蜗杆传动
1，在普通圆柱蜗杆传动中，为什么将蜗杆的分度圆直径规定为标准值？
答：是为了通用性即互换性；经济性；与国际接轨标准化。
2，采用变位蜗杆传动的目的是什么？变位蜗杆传动与变位齿轮传动相比有何特点？
答：1）为了配合中心距或提高涡轮蜗杆减速机传动的承载能力及传动效率。常采用变位蜗杆传动。2）在蜗杆传动中，由于蜗杆的齿廓形状和尺寸要与加工涡轮的的滚刀形状和尺寸相同，所以为了保持刀具尺寸不变，蜗杆尺寸是不能变的，因而只能对涡轮进行变位。变位后，涡轮的的分度圆和节圆仍旧重合。只是蜗杆在中间平面上的节线有所变化，不再与其分度线重合。
3，影响蜗杆传动效率的主要因素有哪些？为什么传递大功率时很少用普通圆柱蜗杆传动？答：1）导程角，滑动速度，蜗轮蜗杆的材料，表面粗糙度，润滑油粘度等；2）大功率连续传动对涡轮磨损比较大，需要经常更换蜗轮齿圈，所以采用较少。
4，蜗杆传动中为何常以蜗杆为主动件？蜗杆能否作为主动件？为什么？
答：自锁现象。不可以。蜗轮由于螺旋配合中的自锁效应，是无法成为主动件的，只能是从动件。
5，在动力蜗杆传动中，涡轮的齿数在什么范围内选取？齿数过多或多少有何不利？
答：蜗轮齿数z2主要根据传动比来确定。应注意：为了避免用蜗轮滚刀切制蜗轮时产生根切与干涉，理论上应使z2min≥17。但当z2<26时，啮合区要显著减小，将影响传动的平稳性，而在z2≥30时，则可始终保持由两对以上的齿啮合，所以通常规定z2大于28。对于动力传动，z2一般不大于80。这是由于当蜗轮直径不变时，z2越大，模数就越小，将使轮齿的弯曲强度削弱；当模数不变时，蜗轮尺寸将要增大，使相啮合的蜗杆支承间距加长，这将降低蜗杆的弯曲刚度，容易产生挠曲而影响正常的啮合。z1、z2的荐用值见下表<蜗杆头数z1与蜗轮齿数z2的荐用值>（具体选择时应考虑表<普通圆柱蜗杆基本尺寸和参数及其与蜗轮参数的匹配>中的匹配关系）。当设计非标准和分度传动时，z2的选择可不受限制。6，选择蜗杆，涡轮材料的原则是什么？
答：蜗轮蜗杆不能都用硬材料来制造，其中之一应该用减摩性良好的软才来来制造。
8，蜗杆传动设计中为何特别重视发热问题？如何进行热平衡计算？常用的散热措施有哪些？
答：因为蜗杆传动在其啮合平面间会产生很大的相对滑动速度，摩擦损失大，效率低，工作时会产生大量的热。在闭式蜗杆传动中，若散热不良，会因油温不断升高，使润滑失效而导
即，要求达到热平衡时的工作油温t1≤06℃~70如不满足热平衡条件可采取以下的措施降低其温升：1，在箱体外壁增加散热片，以增大散热面积；2，在蜗杆轴端设置风扇，以增大散热系数；3，若上述还不能满足热平衡条件，可在箱体油池中装设蛇形冷水管，或采用压力喷油循环润滑。
第十四章链传动
1，套筒滚子链已标准化，链号为20A的链条节距p等于多少？有一滚子链标记为：
10A-2X100GB1243.1-83，是说明它表示什么含义?
答：p=31.75。查表！
2，影响链传动速度不均匀性的主要因素是什么？为什么在一般情况下链传动的瞬时传动比不是恒定的？在什么条件下瞬时传动比才恒定？
答：链速做周期性的变化；从动链轮由于链速不是常数和γ角的不断变化，造成角速度也是变化的；只有当两链轮的齿数相等，紧边的长度恰为链节距的整数倍时。
3，链传动在工作时引起动载荷的主要原因是什么？能否避免？如何减小动载荷？
答：1）因为链速和从动轮角速度周期性变化，从而产生了附加的动载荷；链沿垂直方向分速度也做周期性变化；当链节进入链轮的瞬间，链节和轮齿以一定的相对速度相啮合，产生冲击；张紧不好，链条松弛，会有惯性冲击2）不能；3）采用较小的链节距并限制链轮的极限转速；进行链张紧。
4，链传动的许用功率曲线是在什么试验条件下得出来的？若设计的链传动与试验的条件不同要进行那些修正？
答：1)z1=19，Lp=100，单列链水平布置，载荷平稳，工作做环境正常，按推荐的润滑方式润滑，使用寿命15000h；链因磨损儿引起的链节距的相对伸长量Δp/p≦3%。2）k z小链轮齿数系数，k p多排链排数系数，K A
5，为什么链传动的平均运动速度是个常数，而瞬时运动速度再做周期性变化？这种变化给传动带来什么影响？如何减轻这种影响？
答：链速是做着由小到大，又由大到小的变化。给链传动带来了速度的不均匀性，工作上的不平稳性和有规律的震动。当两链轮的齿数相等，紧边的长度又恰为链节距的整数倍，可以减轻这种影响。
6，链传动设计中，确定小链轮齿数时考虑哪些因素？
答：考虑传动速度，当速度v大，小链轮齿数z1应多些；考虑传动比，当传动比大，z1应
少些，当传动比小，z1可多些；使zmin≥9（一般≥17），zmax≤120。
7，链传动张紧的主要目的是什么？链传动怎样布置时必须张紧？
答：目的：张紧力并不决定链的工作能力，而只是决定垂度的大小，防止引起啮合不良和链条振动现象的发生；链传动中如果松边垂度过大的话。
第十六章轴
1，在同一工作条件下，若不改变轴的结构和尺寸，仅将轴的材料由碳钢改为合金钢，为什么只提高了轴的强度而不能提高轴的刚度？
答：轴的刚度只与尺寸有关，与弹性模量有关系，与材料无关。
2，轴上零件的轴向固定方法有哪几种？各自有什么特点？
答：1）有：轴肩，挡圈，圆螺母，套筒，圆锥形轴头等；2）轴肩：可承受较大的轴向力；螺钉锁紧挡圈用紧定螺钉固定在轴上，在轴上零件两侧各用一个挡圈时，可任意调节轴上零件的位置，装拆方便，但不能承受大的轴向力，且盯端坑会引起轴应力集中；当轴上零件一边采用轴肩定位时，另一边可采用套筒定位，以便于装拆；如果要求套筒很长时，可不采用套筒而用螺母固定轴上零件，螺母也可以用于轴端；轴端挡圈常用于轴端零件的固定；圆锥形轴头对中好，常用于转速较高，也常用于轴端零件的固定。
3，轴的强度设计方法有哪几种？它们各适用何种情况？
答：许用切应力计算：1）传递以转矩为主的传动轴2）初步估算轴径以便进行结构设计3）不重要的轴；许用弯曲应力计算：主要用于计算一般重要的，弯扭结合的轴，计算精度中等；安全系数校核计算：主要用于重要的轴，计算精度较高但计算较复杂，且需要足够的资料。4，如何提高轴的疲劳强度？如何提高轴的刚度？
答:合理布置轴上零件，减小轴受转矩；改进轴上零件结构，减小轴受弯矩；采用载荷分担的方法减小轴的载荷；采用力平衡或局部相互抵消的办法就爱你小周的载荷；改变支点位置，改善轴的强度和刚度；减少应力集中；改善表面质量提高轴的疲劳强度。
5，轴的功用是什么？根据所受载荷不同，轴可分为哪几类？自行车的前轴，中轴，后轴及脚踏板分别是什么轴？
答：做回转运动的零件都要装在轴上来实现其回转运动，大多数轴还起着传递转矩的作用。分为转轴，心轴和传递轴。前轴为心轴，中轴为心轴，后轴为转轴，脚踏板的轴为心轴。6，轴按弯扭合成强度条件计算时，其当量弯矩计算式中为什么要考虑系数α？当转矩T产生的扭转剪应力τT的循环特征r=-1时，α=？
答：因为实际中机器运转不可能完全均匀，且有扭转震动的存在，称为应力校正系数。为1。
第十七章滑动轴承
1，滑动轴承主要适用于哪些场合？
答：转速极高的轴承、载荷特重的轴承、冲击很大的轴承、要求特别精密的轴承、剖分式轴承、有特殊要求的轴承。
2，非液体摩擦滑动的轴承的失效形式和设计准则各是什么？
答：磨损和胶合。维护边界膜不被破坏，尽量减少轴承材料的磨损。
3，非液体摩擦滑动轴承需要进行那些计算？其目的各是什么？
答：验算：p≦[p]，以防止轴承过度的磨料磨损；pv≦[pv]，以防止轴承温升过高而发生胶合；v≦[v]，以防止局部高压强区的pv值过大而磨损。
4，根据滑动轴承可能发生的失效形式，分析对轴瓦材料有哪些性能要求。
答：良好的减摩性、耐磨性；良好的抗胶合性、顺应性，嵌入性和跑合性；足够的强度（抗压和疲劳强度 )；良好的耐腐蚀性、热化学性能（传热性和热膨胀性）和调滑性（对油的吸附能力）；良好的工艺性和经济性等。
5，试画出动压轴承的油膜形成过程。
答：略。
6，提高液体动压润滑轴承承载能力的措施有哪些？
答：维持边界油膜不受破坏，以减少发热和磨损（计算准则），并根据边界膜的机械强度和破裂温度来决定轴承的工作能力。
7，根据液体摩擦滑动轴承的承载机理，试述形成动压油膜的必要条件。
答：（1）相对运动两表面必须形成一个收敛楔形；（2）被油膜分开的两表面必须有一定的相对滑动速度v s，其运动方向必须使润滑从大口流进，小口流出；（3）润滑油必须有一定的粘度，供油要充分。
第十八章滚动轴承
1，向心角接触轴承为什么要成对使用，反向安装？
答：单个的角接触轴承只能承受单面的轴向力，所以一般用组合安装。一般有3种组合：正面组合、反面组合、串联组合，根据实际情况进行选择。反面组合的优点是可以承受径向负荷和双向轴向负荷，特别适用于承受力矩。
2，试说明轴承代号6201的主要含义？
答：6201是轴承的基本代号，6是类型代号：表示深沟球轴承系列，（0）2是尺寸系列代号，其中（0）表示宽度系列代号，2表示直径系列代号，后面的01是内径系列代号。
3，何谓滚动轴承的基本额定寿命？何谓滚动轴承的基本额定动载荷？
答：1）是指90%的可靠度，常用材料和加工质量，常规运转条件下的寿命。2）将基本额定寿命为一百万转时轴承所能承受的恒定载荷取为基本额定动载荷C。
4，何谓角接触轴承的正装和反装，这两种安装方式对轴系刚度有何影响？
答：轴承外圈窄边相对称为正装，又叫＂面对面＂安装，轴承外圈窄边相背称为反装，又叫＂背靠背＂安装。当传动零件悬臂安装时，反装的轴系刚度比正装的轴系高，这是因为反装的轴承压力中心距离较大，使轴承的反力、变形及轴的最大弯矩和变形均小于正装。当传动零
件介于两轴承中间时，正装使轴承压力中心距离减小而有助于提高轴的刚度，反装则相反。5，滚动轴承的组合设计要考虑哪些问题？
答：轴系支承端结构；轴承与相关零件的配合；轴承的润滑与密封；提高轴承系统的刚度。6，滚动轴承的失效形式有哪些？选择轴承时进行的寿命计算，静载荷计算及极限转速校核是针对哪种失效？
答：1）滚动轴承的主要失效形式，是滚动体或内外圈滚道上发生疲劳点蚀。2）当轴承转速很低(n≤10r/min)或只慢慢摆动且静载荷很大时，其失效形式是滚动体或内外圈滚道表面发生塑性变形。
第十九章联轴器和离合器
1，联轴器，离合器有何区别？各用于什么场合？
答：联轴器：只有在机器停车后用拆装方法才能把两轴分离。用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩；离合器：不必采用拆装的方法在机器工作时就能使两周分离或结合。
2，试比较刚性联轴器，无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器各有何优缺点？各适用于什么场合？
答：刚性联轴器：构造简单，价格较低；无法补偿两轴偏斜和位移，对两轴的对中性要求较
高；联轴器中都是刚性零件，缺乏缓冲和吸震的能力；应用于机器本身要求两轴严格对中的场合。无弹性元件的挠性联轴器：不仅能传递运动和转矩，而且具有不同程度的轴向、径向、角向补偿性能，所以通常不能缓冲和减振。有弹性元件的挠性联轴器：能传递运动和转矩；具有不同程度的轴向、径向、角向补偿性能；还具有不同程度的减振、缓冲作用，改善传动系统的工作性能，常用于频繁起动、变载荷、高速运转、经常正反转工作和两轴不便于严格对中的场合。
3，万向联轴器有何特点？双万向联轴器安装时应注意什么问题？
答：补偿偏斜。安装双万向联轴器时，应使两个叉子位于同一平面内，而且应使主从动轴与连接轴所称的夹角相等，避免动载荷的产生。
《机械设计基础》实验 实验归属：课内实验 课程编码：0BH01207 课程性质：专业基础课 实验学时：8 适用专业：工业工程 一、实验教学的地位、任务及作用 实验教学是本课程教学体系的重要组成部分，是对学生进行科学试验训练、使学生对所学理论知识强化音响、深化理解并从中传授实用仪器设备、探索试验科学理论的基本方法。实验与工程实践教学，是培养学生实践能力和创新能力，提高学生综合素质的重要环节。 二、实验教学的目的及学生应达到的实验能力标准 通过实验课使学生获得实验技能和科研能力的基本训练，提高学生观察分析事物和动手解决问题的能力，使学生养成实事求是和严肃认真的科学作风，巩固、深化和验证课堂教学中掌握的机械设计基本理论和方法。 三、实验内容及基本要求 序号 实验项目名称 学 时 实验内容与要求 必开 / 选开 1 机构运动简图绘 制与结构认识实 验 2 绘制插齿机、小型冲床、油泵模型、摆动导杆机构、内燃机模型、 缝纫机的机针机构、缝纫机的脚踏驱动机构、缝鞋机的机针机构、 机车驱动机构等机构的机构运动简图，并计算自由度，分析机构 的运动，机构的组成，了解组成机构需要的各种结构。 必开 2 渐开线齿轮范成 实验 2 在一张图上，一半画标准齿轮的范成图，另一半画变位齿轮的范 成图；并计算所画的标准齿轮和变位齿轮的基本参数，并分析实 验结果。 必开 3 带传动实验 2 测定带传动主、从动轮的转速n1、n2，测定带传动主、从动轮的 转转矩T1、T2，绘制带传动的滑动率和效率随带传动负载的变化 测定带传动主、从动轮的转速曲线，分析带传动的涨紧力对这些 曲线的影响。 必开 4 轴系结构测绘与 分析实验 2 分析和测绘轴系模型，明确轴系结构设计需要满足的要求（固定 与定位要求，装拆要求，调整要求，加工工艺性要求等），画两种 轴系的结构装配图。 必开四、主要设备与器材配置 主要设备有用于测绘与分析的机构25个：缝纫机，插齿机，抛光机，牛头刨床，颚式 破碎机，机械手腕部机构，制动机构，急回简易冲床，步进输送机，假支膝关节机构，装订 机机构，铆机机构等；齿轮范成仪10个；插齿演示机一台 ；用于齿轮参数的测定与分析的 齿轮啮合对12个；机构运动参数测定实验台两台；机械原理陈列柜一套；带传动实验机三 台；拆装减速器8种：单级直齿圆柱齿轮减速器，单级斜齿圆柱齿轮减速器，单级直齿圆锥 齿轮减速器，双级同轴式圆柱齿轮减速器，双级展开式圆柱齿轮减速器，双级分流式圆柱齿
机械设计课程思考题和习题（适用教材：李建功主编《机械设计》（第四版）） 机械设计课程组
第一章机械设计总论 思考题 1－1 一部现代化的机器主要有哪几部分组成 1－2 开发一部新机器通常需要经过哪几个阶段每个阶段的主要工作是什么 1－3 作为一个设计者应具备哪些素质 1－4 机械设计课程的性质、任务和内容是什么 1－5 机械设计课程有哪些特点学习中应注意哪些问题 1－6 什么是失效什么是机械零件的计算准则常用的计算准则有哪些 1－7 什么是校核计算什么是设计计算 1－8 什么是名义载荷什么是计算载荷为什么要引入载荷系数 1－9 静应力由静载荷产生，那么变应力是否一定由变载荷产生 1－10 什么是强度准则对于零件的整体强度，分别用应力和安全系数表示的强度条件各是什么 1－11 在计算许用应力时，如何选取极限应力 1－12 什么是表面接触强度和挤压强度这两种强度不足时，分别会发生怎样的失效 1－13 刚度准则、摩擦学准则以及振动稳定性准则应满足的条件各是什么这些准则得不到满足时，可能的失效形式是什么 1－14 用合金钢代替碳钢可以提高零件的强度，是否也可以提高零件的刚度 1－15 什么是机械零件的“三化”“三化”有什么实际意义 1－16 机械零件的常用材料有哪些设计机械零件时需遵循哪些原则 第二章机械零件的疲劳强度设计 思考题 2－1 什么是疲劳破坏疲劳断口有哪些特征 2－2 变应力有哪几种不同的类型 2－2 什么是疲劳极限什么是疲劳寿命 2－4 什么是疲劳曲线什么是极限应力图用它们可以分别解决疲劳强度计算中的什么问题 2－5 什么是有限寿命设计什么是无限寿命设计如何确定两者的极限应力 2－6 塑性材料和脆性材料的σm－σa极限应力图应如何简化 2－7 影响机械零件疲劳强度的三个主要因素是什么它们是否对应力幅和平均应力均有影响 2－8 如何根据几个特殊点绘出机械零件的σm－σa极限应力图 2－9 机械零件受恒幅循环应力时，可能的应力增长规律有哪几种如何确定每种规律下的极限应力点如何计算安全系数
《机械设计实验指导书》 徐双满洪建平编 王青温审 机械工程实验教学中心 2011年 2月
螺栓联接实验指导书 一．实验目的 1．掌握测试受轴向工作载荷的紧螺栓联接的受力和变形曲线（即变形协调图）。 2．掌握求联接件（螺栓）刚度C 1、被联接件刚度C 2、相对刚度C 1/C 1+C 2。 3．了解试验预紧力和相对刚度对应力幅的影响，以考察对螺栓疲劳的影响。 二．实验设备 图1—1为螺栓联接实验机结构组成示意图，手轮1相当于螺母，与螺栓杆2相连。套筒3相当于被联接件，拧紧手轮1就可将联接副预紧，并且联接件受拉力作用，被联接件受压力作用。在螺栓杆和套筒上均贴有电阻应变片，用电阻应变仪测量它们的应变来求受力和变形量。测力环4是用来间接的指示轴向工作载荷的。拧紧加载手轮（螺母）6使拉杆5产生轴向拉力，经过测力环4将轴向力作用到螺杆上。测力环上的百分表读数正比于轴向载荷的大小。 １．螺栓联接实验机的主要实验参数如下: 1)．螺栓材料为45号钢，弹性模量E 1=2.06×105N/mm 2，螺栓杆直径d=10mm ，有效变形计算长度L 1=130mm 。 2）．套筒材料为45号钢，弹性模量E 2=2.06×105N/mm 2，两件套筒外径分别为D=31和32，径为D 1=27.5mm ，有效变形计算长度L 2=130mm.。 2．仪器 1）YJ-26型数字电阻应变仪。 2）YJ-26型数字电阻应变仪。 3）PR10-26型预调平衡箱。
ΔF Dn λb λm λ λm ’ θn λ F θ0 D0 Q p F Q p Q 图4－３ 力－变形协调图 图4－２ LBX-84型实验机结构图 1-加载手轮 2-拉杆 3-测力计百分表 4-测力环 5-套筒 6- 电阻应变片 7-螺栓 8-背紧手轮 9-予紧手轮 三．实验原理 1．力与变形协调关系 在螺栓联接中，当联接副受轴向载荷后，螺栓受拉力，产生拉伸变形；被联接件受压力，产生压缩变形，根据螺栓（联接件）和被联接件预紧力相等，可把二者的力和变形图线画在一个坐标系中，如4－3所示。当联接副受工作载荷后，螺栓因受轴 向工作载荷F 作用，其拉力由预紧力Ｑp 增加到总拉力Q ，被联接件的压紧力Q p 减少到剩余预紧力Q ˊp ，这时，螺栓伸长变形的增量Δλ1，等于被联接件压缩变形的恢复Δλ2，即Δλ1=Δλ2=λ，也就是说变形的关系是协调的。因此，又称为变形协调图。 知道了力和变形的大小便可计算出连接副的刚度的大小，即力与变形之比Q/λ称
2012机械设计思考题 答案
2012机械设计思考题参考答案 （此为自行整理的答案，仅供参考） 第一篇 1.机器的基本组成要素是什么？p1（课本，下同） 答：机器的基本组成要素是机械零件。 2.机械零件分哪两大类？ 答：通用零件，专用零件。 3.什么叫部件？(摘自百度文库) 为完成共同任务而结合起来的一组零件成为部件，是装配的单元，eg.滚动轴承、联轴器 4.机器的基本组成部分是什么？p3 答：原动机部分，传动部分，执行部分。 5.机械零件的主要失效形式有那些？p10-11 答：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。 6.机械零件的设计准则是什麽？其中最基本的准则是什麽？p11-14 答：机械零件的设计准则是设计时对零件进行计算所依据的准则；其中最基本的准则有强度准则，刚度准则，寿命准则，振动稳定性准则，可靠性准则。(是强度准则，刚度准则，寿命准则，振动稳定性准则，可靠性准则；最基本的准则是强度准则) 7.什麽叫静应力、变应力和稳定循环变应力？稳定循环变应力有那三种形式？
静应力：应力幅等于零的应力（p24）；大小和方向不随时间转移而产生变化或变化较缓慢的应力。其作用下零件可能产生静断裂或过大的塑性变形，即应按静强度进行计算。（百度文库） 变应力：大小和方向均随时间转移而产生变化的应力。它可以是由变载荷引起的，也可能因静载荷产生的（如电动机重量给梁带来的弯曲应力）。变应力作用的零件主要发生疲劳失效。（百度文库） 稳定循环变应力：变应力的最大、最小应力始终不变。（百度文库） （不稳定循环变应力：变应力的最大、最小应力呈周期性变化。） 稳定循环变应力：单向稳定变应力，单向不稳定变应力，双向稳定变应力三种形式。 8.什麽是疲劳极限？何为有限寿命疲劳极限阶段和无限寿命疲劳阶段？ 疲劳极限：在疲劳试验中，应力交变循环大至无限次而试样仍不破损时的最大应力。（百度百科） 有限寿命疲劳极限阶段：在σ-N曲线上，试件经过一定次数的交变应力作用后总会发生疲劳破坏的范围，即CD段； 无限寿命疲劳阶段：在σ-N曲线上，作用的变应力的最大应力小于持久疲劳极限（即D点的应力），无论应力变化多少次，材料都不会破坏的范围，即D点以后的线段。P23 9.表示变应力的基本参数有那些？它们之间的关系式是什麽？(课件) (1) 最大应力：σmax (2) 最小应力：σmin
《带传动》课堂练习题 一、填空题 1、普通V带传动中，已知预紧力F =2500 N，传递圆周力为800 N，若不计带的离心力，则 工作时的紧边拉力F 1为 2900 ，松边拉力F 2 为 2100 。 2、当带有打滑趋势时，带传动的有效拉力达到最大，而带传动的最大有效拉力决定于 F 、、 f 三个因素。 3、带传动的设计准则是保证带疲劳强度，并具有一定的寿命。 4、在同样条件下，V带传动产生的摩擦力比平带传动大得多，原因是V带在接触面上所受的正压力大于平带。 5、V带传动的主要失效形式是疲劳断裂和打滑。 6、皮带传动中，带横截面的最大拉应力发生在紧边开始绕上小带轮处；皮带传动的打滑总是发生在皮带与小带轮之间。 7、皮带传动中，预紧力F 过小，则带与带轮间的摩擦力减小，皮带传动易出现打滑现象而导致传动失效。 8、在V带传动中，选取小带轮直径D1≥D 1lim 。的主要目的是防止带的弯曲应力过大。 9、在设计V带传动时，V带的型号可根据计算功率Pca 和小带轮转速n1 查选型图确定。 10、带传动中，打滑是指带与带轮之间发生显著的相对滑动，多发生在小带轮上。 刚开始打滑时紧边拉力F 1与松边拉力F 2 的关系为 F 1 =F 2 e f。 11、带传动中的弹性滑动是由松紧边的变形不同产生的，可引起速度损失，传动效率下降、带磨损等后果，可以通过减小松紧边的拉力差即有效拉力来降低。 12、带传动设计中，应使小带轮直径d≥d rnin ，这是因为直径越小，带的弯曲应力越大；应使传动比i ≤7，这是因为中心距一定时传动比越大，小带轮的包角越小，将降低带的传动性能。 13、带传动中，带上受的三种应力是拉应力，弯曲应力和离心应力。最大应力等于1+b1+ c ，它发生在紧边开始绕上小带轮处处，若带的许用应力小于它，将导致带的疲劳失效。 14、皮带传动应设置在机械传动系统的高速级，否则容易产生打滑。 二、选择题
机械设计实验指导书
目录 实验一机械零件列柜演示实验 (4) 实验二带传动分析 (6) 实验三轴系结构分析 (11) 实验四减速器结构分析 (14) 实验五滑动轴承实验 (16) 实验六机械设计课程设计列柜演示实验 (22) 实验七机械传动系统方案设计和性能测试综合实验指导书 (24)
学生实验守则 一、学生实验前应认真预习相关实验容，明确实验目的、容、步骤，对指导教师的抽查提问回答不 合要求者，须重新预习，否则不准其做实验。 二、学生在实验中，应听从指导教师及实验人员的安排，在使用精密、贵重仪器时，必须按要求操 作以确保设备的安全使用，禁止随意动用与本实验无关的仪器设备，若对实验容持有创见性的改革，实施前必须经指导人员同意后方可进行。 三、学生应认真地进行实验，严格按操作规程办事，正确记录实验数据，实验后要认真做好实验报 告，认真分析实验结果、处理实验数据。 四、严格考勤，对无故缺席实验的学生以旷课论处，不得补做；对请假的学生，须另行安排时间予 以补做。 五、实验完毕后，学生必须按规定断电、关水、关气、整理设备、清扫场地，经指导教师检查合格 后方可离开。如发现有损坏仪器设备、偷盗公物者，一经查实，须追究责任，视情节按有关规定论处。 六、实验室应保持安静，不准高声喧哗、吸烟，注意环境卫生。实验时应注意安全，节约水、电、 气，遇到事故应切断电（气）源，并向指导教师报告
实验一机械零件列柜演示实验 一、实验设备： XJ-10B型精选机械零件列柜、铅笔、橡皮、直尺等绘图工具、钢笔或圆珠笔等二、实验目的： 了解常用机械零件的构造及应用。 三、实验要求： 1.回答每一柜中一个简答题； 2.画出主动斜齿轮、主动锥齿轮、主动蜗杆的受力图。 四、实验容：
机械零件的强度 复习思考题 1、静应力与变应力的区别？静应力与变应力下零件的强度计算有何不同？ 静应力只受静载荷作用而变应力则可能受到静载荷作用也可能受到动载荷作用 静应力：1）脆性材料取抗拉强度极限2）塑性材料取屈服极限 变应力：均取疲劳极限 2、稳定循环变应力的种类有哪些？画出其应力变化曲线，并分别写出最大应力σmax、最小应力σmin、平均应力σm、应力幅σa与应力循环特性γ的表达式。 静应力，非对称循环应力，对称循环应力，脉动循环应力 3、静应力是否一定由静载荷产生？变应力是否一定由变载荷产生？ 是；不一定 4、机械零件疲劳破坏的特征有哪些？机械零件疲劳强度与哪些因素有关？ 整体断裂，表面破坏，变形量过大，破坏正常工作中引起的失效应力集中，尺寸大小，表面状态 5、如何由σ-1、σ0和σs三个试验数据作出材料的简化极限应力图？ 以σ-1、在y轴上确定点A，以σs在x轴上确定点C，定坐标点B （σ0／2,σ0／2）,连接AB两点作直线，过C点作与OC成45°角的直线交线AB于点E就可以得到简化的极限应力图 6、相对于材料，影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？综合影响因素K σ的表达式为何？如何作零件的简化极限应力图？ 1应力集中，尺寸大小，表面状态 （K)=σ-1／σ-1e σ-1材料对称循环弯曲疲劳极限 σ-1e零件对称循环弯曲疲劳极限 7、应力集中、零件尺寸和表面状态是否对零件的平均应力σm和应力幅均有影响？ 有 8、按Hertz（接触应力）公式，两球体和圆柱体接触时的接触强度
与哪些因素有关？ 作用于接触面上的总压力，初始接触线长度，初始接触线处的曲率半径，材料泊松比，材料的弹性模量 9．何谓机械零件的失效？何谓机械零件的工作能力？ 零件由于某种原因丧失工作能力或达不到设计要求的性能称为失效；在一定的使用寿命时间内零件的各性能可以满足机械工作的各项要求的能力。 10．机械零件常用的计算准则有哪些？ 强度刚度寿命振动稳定性可靠性 11、在静强度条件下，塑性材料的极限应力是___屈服极限应力_______；而脆性材料的极限应力是______抗拉极限应力_____。 摩擦、磨损与润滑 复习思考题 1、滑动摩擦为哪几种类型？各有何特点？ 1）干摩擦：表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属摩擦 2）边界摩擦：表面有边界膜隔开，摩擦性质取决于边界膜和表面的吸附能力 3）流体摩擦：表面被流栖膜隔开，摩擦性质取决于流体内部分子间粘性阻力 4）混合摩擦：此摩擦处于流体擦擦和边界摩擦的混合状态 2、典型的磨损分哪三个阶段？磨损按机理分哪几种类型？ 分磨合阶段，稳定磨损阶段，剧烈磨损阶段 粘附，磨粒，疲劳，冲蚀，腐蚀，微动51 3、润滑油和润滑脂的主要性能指标有哪些？ 粘度，润滑性，极压性，内闪点，凝点，氧化稳定性 润滑脂：锥入度，滴点 4、什么是流体的粘性定律？ 5、粘度的常用单位有哪些？影响粘度的主要因素是什么？如何影响？ 恩氏粘度，通用赛氏粘度，商用雷氏秒，巴氏度。 温度，压力；温度升高，粘度下降。压力增大粘度增大。 6、流体润滑有哪些类型？各有何特点？ 1流休动力润滑,借助于相对速度而产生的粘性流体膜将两摩擦表
实验一机构的认知及运动简图的绘制实验 一、实验目的 1、了解常用基本机构的结构特点、主要类型及应用实例。增强对机构与机器的感性认识。 2、了解机械运动简图与实际机械结构的区别，掌握根据实际机械或模型绘制机构运动简图的技能和正确标注运动尺寸。 3、进一步加深理解机构的组成原理和机构自由度的含义，掌握机构自由度的计算方法及其具有确定运动的条件。 二、实验设备和工具 1、机构陈列柜和各种机构模型、实物。 2、测量工具：钢尺、内外卡规。 3、绘图工具（学生自备）：三角板、直尺、圆规、铅笔、橡皮擦、草稿纸（供测绘、画草图用）。 三、实验原理 通过观察机构陈列室展示的各种常用机构的模型以及动态展示，增强学生对机构与机器的感性认识。通过观察，对常用机构的结构、类型、特点有一定的了解。 由于机构的运动仅与机械中所有的构件数和构件所组成的运动副的数目、种类、相对位置有关。因此，在绘制机构运动简图时可以撇开构件的复杂外形和运动副的具体构造，而用简略的符号来代表构件和运动副，并按一定的比例尺绘出各运动副的相对位置和机构结构，以此表明实际机构的运动特殊，从而便于进行机构的运动分析和动力分析。 四、实验方法和步骤 实验前先由指导老师对实验过程讲解示范，然后分组进行。每组同学应测绘2~3个机构，应认真测量其有关尺寸，按比例尺作出正规的机构运动简图。 1、机构的认识 通过实物模型和机构运动的观察，了解平面四杆机构、凸轮机构、齿轮机构、以及其他常用机构（如棘轮机构、槽轮机构、摩擦式棘轮机构、不完全齿轮机构、 1
万向联轴器及非圆齿轮机构等）组成、类型、传动特点、运动状况及应用等。 2、机构运动简图的绘制 （1）使被测绘的机构或模型缓慢地运动，从原动件开始仔细观察机构的运动，分清各个运动构件，从而确定组成机构的构件数目。对于两个构件的相对运动非常微小而不易察觉到的地方应特别加以注意，切不可误认为刚性联接。 （2）根据相联接的两构件间的接触情况及相对运动的性质，确定各个运动副的类型。 （3）选择恰当的视图，并在草稿纸上徒手按规定的符号及构件的联接次序逐步画出机构运动简图的草图，用数字1，2，3……分别标出各构件，用字母A、B、C……分别标出各运动副，然后用箭头标出原动件。 （4）计算机构的自由度并以此检查所绘机构运动简图的草图是否正确。应当注意，在计算自由度时应除去局部自由度及虚约束。 （5）自由度检查无误后，仔细测量机构各运动副间相对位置（即运动尺寸），最后按一定比例尺将草图绘成正式的机构运动简图。 实际长度（米） 比例尺u l = 图上尺寸（毫米） 五、实验报告及基本要求 实验后，学生应将实验数据，计算结果等直接填入实验报告内，绘制好机构运动简图，独立完成实验报告【见附录】交老师批阅。 六、思考题 1、在本次实验中你感兴趣的机构有哪些？请予以简单介绍。 2、一个正确的机构运动简图应包含哪些内容？ 3、绘制机构运动简图，原动件的位置是否可以任意确定？若任意确定会不会影响简图的正确性？ 4、自由度大于或小于原动件数会有什么结果？
《机械设计基础》实验指导书 二零零九年十一月
机械设计基础实训规则及要求 一、作好实训前的准备工作 （1）按各次实训的预习要求，认真阅读实训指导复习有关理论知识，明确实 训目的，掌握实训原理，了解实训的步骤和方法。 （2）对实训中所使用的仪器、实训装置等应了解其工作原理，以及操作注意 事项。 （3）必须清楚地知道本次实训须记录的数据项目及其数据处理的方法。 二、严格遵守实训室的规章制度 （1）课程规定的时间准时进入实训室。保持实训室整洁、安静。 （2）未经许可，不得随意动用实训室内的机器、仪器等一切设备。 （3）作实训时，应严格按操作规程操作机器、仪器，如发生故障，应及时报告，不得擅自处理。 （4）实训结束后，应将所用机器、仪器擦拭干净，并恢复到正常状态。 三、认真做好实训 （1）接受教师对预习情况的抽查、质疑，仔细听教师对实训内容的讲解。 （2）实训时，要严肃认真、相互配合，仔细地按实训步骤、方法逐步进行。 （3）实训过程中，要密切注意观察实训现象，记录好全部所需数据，并交指 导老师审阅。 四、实训报告的一般要求 实训报告是对所完成的实训结果整理成书面形式的综合资料。通过实训报告的书写，培养学习者准确有效地用文字来表达实训结果。因此，要求学习者在自己动
手完成实训的基础上，用自己的语言扼要地叙述实训目的、原理、步骤和方法，所使用的设备仪器的名称与型号、数据计算、实训结果、问题讨论等内容，独立地写 出实训报告，并做到字迹端正、绘图清晰、表格简明。
目录 实验一平面机构运动简图的测绘和分析实验 (4) 实验二齿轮范成原理实验 (8) 实验三渐开线直齿圆柱齿轮的参数测量实验 (13) 实验四组合式轴系结构设计与分析实验 (19) 实验五机械传动性能综合测试实验 (32)
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？
第三章 机械零件的强度p45 习题答案 3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ，取循环基数60105?=N ， 9=m ，试求循环次数 N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿 命弯曲疲劳极限。 [解] MPa 6.37310 710 5180936 9 10111 =???==--N N σσN MPa 3.324105.210 51809469 20112=???==--N N σσN MPa 0.22710 2.610 51809569 30113=???==--N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ，MPa 1701=-σ，2.0=σΦ，试绘制此 材料的简化的等寿命寿命曲线。 [解] )170,0('A )0,260(C 0 012σσσΦσ -=-Θ σ Φσσ+=∴-1210 MPa 33.2832 .01170 21210=+?=+= ∴-σΦσσ 得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D ' 根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示
3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D =72mm ，d =62mm ，r =3mm 。如用题3-2中的材料，设其强度极限σB =420MPa ，精车，弯曲，βq =1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。 [解] 因2.145 54==d D ，067.045 3 == d r ，查附表3-2，插值得88.1=ασ，查附 图3-1得78.0≈σq ，将所查值代入公式，即 ()()69.1188.178.0111k =-?+=-α+=σσσq 查附图3-2，得75.0=σε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=σβ，已知1=q β，则 35.21 1191.0175.069.1111k =???? ??-+=? ??? ??-+=q σσσσββεK ( )()()35.267.141,67.141,0,260,35 .2170 ,0D C A ∴ 根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图 3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ，应力幅MPa 20a =σ，试分别按①C r =②C σ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。 [解] 由题3-4可知35.2,2.0MPa,260MPa,170s 1-====σσK Φσσ
机械设计基础实验指导书 教师：李伟 2017年3月
实验一机构展示与认知实验 一、实验目的 1. 通过实验增强对机构与机器的感性认识； 2. 通过实验了解各种常用机构的结构、类型、特点及应用。 二、实验方法及主要内容 本陈列室陈列了一套CQYG-10B机械原理展示柜，主要展示平面连杆机构、空间连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、轮系、间歇机构以及组合机构等常见机构的基本类型和应用。 通过演示机构的传动原理，增强学生对机构与机器的感性认识。通过实验指导老师的讲解与介绍，学生的观察、思考和分析，对常用机构的结构、类型、特点有一初步的了解。提高对学习机械原理课程的兴趣。 三、展示及分析 （一）机构的组成 通过对蒸气机、内燃机模型的观察，我们可以看到，机器的主要组成部分是机构。简单机器可能只包含一种机构，比较复杂的机器则可能包含多种类型的机构。可以说，机器乃是能够完成机械功或转化机械能的机构的组合。 机构是机械原理课程研究的主要对象。通过对机构的分析，我们可以发现它由构件和运动副所组成。机器中每一个独立运动的单元体称为一个构件，它可以由一个零件组成也可以由几个零件刚性地联接而组成；运动副是指两构件之间的可动联接，常用的有转动副、移动副、螺旋副、球面副和曲面副等。凡两构件通过面的接触而构成的运动副，通称为低副；凡两构件通过点或线的接触而构成的
运动副，称为高副。 （二）平面连杆机构 连杆机构是应用广泛的机构，其中又以四杆机构最为常见。平面连杆机构的主要优点以能够实现多种运动规律和运动轨迹的要求，而且结构简单、制造容易、工作可靠。 平面连杆机构分成三大类：即铰链四杆机构；单移动副机构；双移动副机构。 1. 铰链四杆机构分为：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构，即根据两连架杆为曲柄，或摇杆来确定。 2. 单移动副机构，它是以一个移动副代替铰链四杆机构中的一个转动副演化而成的。可分为：曲柄滑块机构，曲柄摇块机构、转动导杆机构及摆动导杆机构等。 3. 双移动副机构是带有两个移动副的四杆机构，把它们倒置也可得到：曲柄移动导杆机构、双滑块机构及双转块机构。 通过平面连杆机构应用实例，我们可以归纳出平面连杆机构在生产实际中所
第一章机械设计概论 1，一部完整的机器由哪些部分所组成？各部分的作用是什么？试以汽车为例说明这些组成部分各主要包括些什么？ 答：包括：动力部分，执行部分，控制部分，辅助部分，传动部分。 2,人们常说的机械的含义是什么？机器和机构各指的是什么？ 答：机械是机器和机构的总称。机器是人类进行生产以减轻体力劳动和提高生产率的主要工具。有两个或两个以上构件通过活动联接形成的构件系统称为机构。 3，什么是部件？什么是零件？什么是构件？ 答：为完成同一使命在结构上组合在在一起并协同工作的零件成为部件。组成机器的不可拆的基本单元称为机械零件。构件是机械系统中实际存在的可更换部分，它实现特定的功能，符合一套接口标准并实现一组接口。 4，什么是通用零件？什么是专用零件？ 答：各种机器中普遍使用的零件称为通用零件。只有在一定类型的机器中使用的零件称为专用零件。 5，什么是标准件？ 答：经过优选，简化，统一并经以标准代号的零件和部件称为标准件。 6：机器设计应满足哪些基本要求？机械零件设计应满足哪些基本设计要求？ 答：（1），在使用方面，机器应能在给定的工作期限内具有高的工作可靠性，并能始终正常工作；在经济方面，应从机器费用，产品制造成本等多种因素中综合衡量，以能获得最大经济效益的方案为最佳设计方案；机器外观造型应比例协调，大方，给人以时代感，美感，安全感；限制噪声分贝数。（2）工作可靠，又要成本低廉，应正确选择材料，合理规定公差等级以及认真考虑零件的加工工艺性和装配工艺性。 7,机械零件的计算可分为哪两种？它们大致可包含哪些内容？ 答：可分为设计计算和校核计算两种。设计计算根据零件的工作情况和选定的工作能力准则拟定出安全条件，用计算方法求出零件危险截面的尺寸，然后根据结构与工艺条件和尺寸协调的原则，使结构进一步具体化。校核计算是先参照已有实物，图纸和经验数据初步拟定零件的结构布局和有关尺寸，然后根据工作能力准则核验危险截面是否安全。 第二章机械零件的工作能力和计算准则 1，什么是机械零件的失效？机械零件可能的失效形式主要有哪些？ 答：机械零件丧失工作能力或达不到设计要求性能时，称为失效。包括：因强度不足而断裂：过大的弹性变形或塑性变形；摩擦表面的过度磨损，打滑或过热；联接松动；压力容器，管道等的泄漏；运动精度达不到要求等。 2，什么是零件的工作能力？什么是零件的承载能力？ 答：零件不发生失效时的安全工作限度称为工作能力。对载荷而言的工作能力称为承载能力。 3，什么是静载荷，变载荷，名义载荷，计算载荷？什么是静应力和变应力？ 答：不随时间变化或变化缓慢的载荷称为静载荷。随时间作周期性变化或非周期变化的载荷称为变载荷。根据额定功率用力学公式计算出的载荷称为名义载荷。不随时间变化或变化缓慢的应力称为静应力。随时间变化的应力称为变应力。 4，稳定循环变应力σmax，σmin，σa，σm，r，五个参数分别代表什么？试列出根据已知零件的σmax，σmin计算σa，σm，及r的公式 答：σmax最大应力，σmin最小应力，σa应力幅，σm平均应力，r循环特性。σa= （σmax- σmin）/2，σm=（σmax+ σmin）/2，r= σmin/σmax。 5，提高零件强度的措施有哪些？ 答：a合理布置零件，减少所受载荷；b降低载荷集中，均匀载荷分布；c采用等强度结构；d选用合理截面；e减小应力集中。
第1章 机械及机械零件设计概要 思考题： 1． 在机械零件设计中，确定许用应力时，极限应力要根据零件的材料性质和应力种类选 定，试区分金属材料的几种极限应力：σB （τB ）、σS （τS ）、σ-1（τ-1）、σ0（τ0）、σr （τr ），它们各适用于什么工作情况？ 对于脆性材料，在静应力作用下→ 脆性断裂→σlim （τlim ）=σB （τB ） 对于塑性材料，在静应力作用下→ 塑性变形→σlim （τlim ）=σS （τS ） 对于塑性材料 ，在对称循环变应力作用下→ 疲劳断裂→σ（τ）=σ（τ） 3 第2章 机械零件的强度 思考题： 1． 什么叫疲劳曲线？绘制疲劳曲线的根据是什么？如何划分有限寿命区和无限寿命区？ σ—N 疲劳曲线——应力循环特性r 一定时，材料的疲劳极限σrN （τrN ）与应力循环次数N 之间关系的曲线。 绘制疲劳曲线的根据是：σrN （τrN ）和N N 在104 ——N D 之间为有限寿命区；N 超过N D 为无限寿命区 2． 采用有限寿命设计的目的是什么？如何计算有限寿命下零件材料的疲劳极限？ 有色金属和高强度合金钢无无限寿命区。 3． 绘制疲劳极限应力线图（σm —σa ）的根据是什么？简化的极限应力线图（σm —σa ） 是由哪些实验数据绘制而成的？ 以σm 为横坐标、σa 为纵坐标，即可得材料在不同应力循环特性r 下的σm —σa 的关 系曲线。 个参数，但其中只有两个参数是独立的。 r = -1 对称循环应力 r =0 脉动循环应力 r =1静应力 r = -1对称循环应力 r =0脉动循环应力r =1静应力
本文由https://www.doczj.com/doc/2d8683069.html,【中文word文档库】收集 实验一机构运动简图测绘 分析机构的组成可知，任何机构都是由许多构件通过运动副的联接而构成的。这些组成机构的构件其外形和结构往往是很复杂的，但决定机构各部分之间相对运动关系的是原动件的运动规律、运动副类型及运动副相对位置的尺寸，而不是构件的外形（高副机构的轮廓形状除外）、断面尺寸以及运动副的具体结构。因此，为了便于对现有机构进行分析或设计新机构，可以撇开构件、运动副的外形和具体构造，而只用简单的线条和符号代表构件和运动副，按比例定出各运动副的位置，以此表示机构的组成和运动情况。这种表示机构相对运动关系的简单图形称为机构运动简图。掌握机构运动简图的绘制方法是工程技术人员进行机构设计、机构分析、方案讨论和交流所必需的。 一、实验目的 1．对运动副、零件、构件及机构等概念建立实感； 2．熟悉并运用各种运动副、构件及机构的代表符号； 3．学会根据实际机械或模型的结构测绘机构运动简图； 4．验证和巩固机构自由度计算方法和机构运动是否确定的判定方法。 二、实验设备及用具 1．各种机构和机器的实物或模型 2．直尺、圆规、铅笔、橡皮、草稿纸（自备） 三、机构运动简图绘制的方法及步骤 1．了解待绘制机器或模型的结构、名称及功用，认清机械的原动件、传动系统和工作执行构件。 2．缓慢转动原动件，细心观察运动在构件间的传递情况，了解活动构件的数目。 3. 根据相连接的两构件间的接触情况和相对运动特点，判定机构中运动副种类、个数和相对位置。 在了解活动构件的数目及运动副的数目时，需注意以下两种情况： ①当两构件间的相对运动很小时，勿认为一个构件。 ②由于制造误差和使用日久，同一构件各部分之间有稍许松动时，易误认为两个构件。碰到这种情况，要仔细分析，正确判断。 3．要选择最能表示机构特征的平面为视图平面，同时，要将原动件放在一适当的位置，以使机构运动简图最为清晰。 4．在草稿纸上按规定的符号绘制机构运动简图，在绘制时，应从原动件开始，先画出运动副，再用粗实线连接属于同一构件的运动副，即得各相应的构件。原动件的运动方向用箭头标出。在绘制时，在不影响机构运动特征的前提下，允许移动各部分的相对位置，以求图形清晰。初步绘制时可按大致比例作图（称之为机构示意图）。图作完后，从原动件开始分别1、2、3……标明各构件，再用A、B、C……表明各运动副。
齿轮传动习题 1.问：常见的齿轮传动失效有哪些形式？ 答：齿轮的常见失效为：轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、塑性变形等。 2.问：在不改变材料和尺寸的情况下，如何提高轮齿的抗折断能力？ 答：可采取如下措施：1)减小齿根应力集中;2)增大轴及支承刚度;3)采用适当的热处理方法提高齿芯的韧性;4)对齿根表层进行强化处理。 3.问：为什么齿面点蚀一般首先发生在靠近节线的齿根面上？ 答：当轮齿在靠近节线处啮合时，由于相对滑动速度低形成油膜的条件差，润滑不良，摩擦力较大，特别是直齿轮传动，通常这时只有一对齿啮合，轮齿受力也最大，因此，点蚀也就首先出现在靠近节线的齿根面上。 4.问：在开式齿轮传动中，为什么一般不出现点蚀破坏？ 答：开式齿轮传动，由于齿面磨损较快，很少出现点蚀。 5.问：如何提高齿面抗点蚀的能力？ 答：可采取如下措施：1)提高齿面硬度和降低表面粗糙度;2)在许用范围内采用大的变位系数和,以增大综合曲率半径;3)采用粘度高的润滑油;4)减小动载荷。 6.问：什么情况下工作的齿轮易出现胶合破坏？如何提高齿面抗胶合能力？ 答：高速重载或低速重载的齿轮传动易发生胶合失效。措施为：1)采用角度变位以降低啮合开始和终了时的滑动系数;2)减小模数和齿高以降低滑动速度;3)采用极压润滑油;4)采用抗校核性能好的齿轮副材料;5)使大小齿轮保持硬度差;6)提高齿面硬度降低表面粗糙度。 7.问：闭式齿轮传动与开式齿轮传动的失效形式和设计准则有何不同？ 答：闭式齿轮传动：主要失效形式为齿面点蚀、轮齿折断和胶合。目前一般只进行接触疲劳强度和弯曲疲劳强度计算。开式齿轮传动：主要失效形式为轮齿折断和齿面磨损，磨损尚无完善的计算方法，故目前只进行弯曲疲劳强度计算，用适当增大模数的办法考虑磨损的影响。 8.问：硬齿面与软齿面如何划分？其热处理方式有何不同？ 答：软齿面：HB≤350，硬齿面：HB>350。软齿面热处理一般为调质或正火，而硬齿面则是正火或调质后切齿，再经表面硬化处理。 9.问：在进行齿轮强度计算时，为什么要引入载荷系数K？ 答：在实际传动中，由于原动机及工作机性能的影响，以及齿轮的制造误差，特别是基节误差和齿形误差的影响，会使法向载荷增大。此外在同时啮合的齿对间，载荷的分配并不是均匀的，即使在一对齿上，载荷也不可能沿接触线均匀分布。因此实际载荷比名义载荷大，用载荷系数K 计入其影响 10.问：齿面接触疲劳强度计算公式是如何建立的？为什么选择节点作为齿面接触应力的计算点？ 答：齿面接触疲劳强度公式是按照两圆柱体接触的赫兹公式建立的；因齿面接触疲劳首先发
机械设计基础实验室参观报告精编W O R D版 IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】
机械设计基础实验室参观 报告 班级：石工10-1班 姓名：王艺 通过一个学期的学习，我们已经初步掌握了一些机械设计基础的理论与常识。可是面对课本上的平面图形，我们仍然很难对各种机械链接与机构的运动关系及方式形成一个形象的、直观的画面与过程。于是机械设计机构陈列室便给了我们一个很好的学习机会，从中我也受益匪浅。 机构陈列室是根据机械原理课程教学内容设计的。它有十个陈列柜组成，主要展出常见的各类机构，介绍其基本类型和用途，演示传动原理。通过参观学习，有利于帮助我们加深对机构的认识和理解。 链传动的运动是不均匀的，选用小链结距，增加链轮齿数和限制链轮转速。图中我们看到了链传动的实际应用；曳引链和起重链。 我们看到几种螺纹的类型和螺纹连接的基本类型，比如螺栓连接，螺钉连接，双头螺柱连接等，加深了我们对圆柱螺纹和圆锥螺纹的各种参数的理解。
还有一些螺纹连接的预紧和放松的实物展示。 聚集人数最多的地方就是一些平面连接机构的模型展示了，大家开心的转动着各种连接机构，看到不同奇妙的连接方式与传动方法，一定激发了对机械设计课程学习的热情。我想这也是陈列室带给我们感受最深的地方。 机构陈列室的十个陈列柜分别向我们展示了不同种类的常用机构。从最基础的连杆机构、凸轮机构、齿轮机构，到复杂的轮系和间歇运动机构等等，并且对应每一种机构都有其基本类型以及用途、功能、特点的介绍。清晰明了的向我们展示了我们本学期在书本上学习的各种机构。通过具体形象的实体机构，向我们阐述机构和零件的工作原理，促使我们进一步了解了我们所学的知识。
思考题（第10-17章）： 第10章联接 1 用于连接的螺纹一般是何种螺纹？用于传动一般有哪些？ 2 什么是粗牙螺纹、细牙螺纹? 3 螺纹联接基本类型有哪些？各适用于什么场合？ 4、螺纹联接预紧的作用是什么？为什么对重要联接要控制预紧力？ 5、为什么螺纹联接常需要防松？其防松原理有哪些？ 6、受横向载荷的螺栓组联接，什么情况下宜采用铰制孔用螺栓？ 7、普通紧螺栓联接中的螺栓危险截面上都有什么应力存在？强度计算公式中1.3的含义是什么？ 8、常用的提高螺栓联接强度的措施有哪些？ 9、普通螺栓紧联接的强度条件是什么？ 10、平键联接有哪几种？各适用什么场合? 11 .平键联接有哪些失效形式？主要失效形式是什么? 应怎样进行强度校核？ 12. 采用两个平键时，一般怎样布置，承载力能否按单键的2倍来计算？ 13 . 导键联接的主要失效形式是什么? 应对联接进行哪方面的计算？ 14.如何选取普通平键的尺寸b×h×L? 它的公称长度L与工作长度l、轮毂长度间有什 么关系？ 15. 平键和楔键的工作面都是键的两侧面，对否？ 16 、销的作用是什么？举出几种常见的销。 第11章齿轮传动 1、齿轮传动常见的失效形式有哪些？失效的原因是什么？ 2、开式传动与闭式传动的主要失效形式是什么？ 3、齿面点蚀首先发生在什么部位？为什么？ 4、轮齿折断有几种？ 5、什么叫软齿面齿轮、硬齿面齿轮？为什么一对软齿面齿轮的大小齿轮硬度有一定差值？ 7、总结直齿、斜齿圆柱齿轮传动受力分析的特点和规律。 8、试述直齿圆柱齿轮齿面接触疲劳强度校核公式中各项参数的名称及意义；在齿面接触疲劳强度计算中，若大小齿轮的许用应力不相等，应代入哪个值计算？ 9、试述直齿圆柱齿轮齿根弯曲疲劳强度校核公式中各项参数的名称及意义。