机械设计概论4机械零件的主要失效形式和计算准则一
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东北大学机械设计简答题大全第一章基础知识一、机械零件的主要失效形式1)整体破裂2)表面破坏(磨料磨损、胶合、点蚀、磨蚀磨损)3)变形量过大4)破坏正常工作条件引起的失效二、机械零件设计哪几种设计准则强度准则、刚度准则、寿命准则、耐磨性准则、振动稳定性准则。
三、影响寿命准则的主要失效形式是腐蚀、磨损、疲劳。
四、安全系数如何选择?许用安全系数取得过大,会使机器笨重;过小,机器可能不安全。
因此,许用安全系数或者许用应力的的选取原则是在保证机器安全可靠的前提下,尽可能减小许用安全系数或者许用应力。
五、影响许用安全系数的因素有哪些?荷载和应力计算的准确性、材料机械性能数据的可靠性和零件的重要性等六、什么是疲劳破坏?机械零件在变应力作用下,经过一段时间后在局部高应力区形成微裂痕,微裂纹逐渐扩展以至最后断裂的现象成为疲劳破坏。
疲劳破坏的定义可表述为:在远低于材料抗拉强度极限的循环应力作用下工程材料发生破坏的现象。
七、疲劳断裂过程三个阶段是什么?1.裂纹源在零件应力集中部位由于金属产生循环的弹塑性应力-应变而形成初试裂纹。
2.裂纹尖端在切应力下发生反复塑性变形是裂纹逐渐扩展。
3.产生瞬断。
八、疲劳破坏的特点1)在循环应力多次反复作用产生;2)不存在宏观的,明显的塑性变形迹象;3)循环应力远小于材料的静强度极限;4)对材料的组成、零件的形状、尺寸。
表面状态、使用条件和外界环境等都非常敏感。
九、影响零件疲劳强度的因素1、应力集中局部应力远大于名义应力,这种现象成为应力集中。
(常发生在过渡圆角、键槽、螺纹、横孔)2.绝对尺寸零件剖面的绝对尺寸越大,其疲劳极限越低。
由于剖面尺寸大时材料晶粒粗,出现缺陷的概率大。
3.表面状态零件表面越粗糙其疲劳极限越低。
第二章螺纹联接一、螺纹分类1、联接螺纹2、传动螺纹1)矩形螺纹的牙型为方形,牙型角α=0.其传动效率较其他螺纹都高,但牙根强度弱、螺纹磨损后间隙难以补偿,使传动精度降低。
1.机械零件的失效形式:整体断裂、过大的残余变形、零件表面破坏(腐蚀、磨损和接触疲劳)、破坏正常工作条件引起的失效2.设计零件应满足的要求:避免在预定寿命期内失效的要求(强度、刚度、寿命)、结构工艺性要求、经济性要求、质量小的要求、可靠性要求3.零件的设计准则:强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则、可靠性准则4.零件的设计方法:理论设计、经验设计、模型试验设计5.机械零件常用的材料:金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料6.零件的强度分为:静应力强度和变应力强度7.应力比r=-1为对称循环应力;r=0为脉动循环应力8.BC阶段为应变疲劳(低周疲劳);CD为有限寿命疲劳阶段;D点以后的线段代表了试件无限寿命疲劳阶段;D点为持久疲劳极限9.提高零件疲劳强度的措施:尽可能降低零件上应力集中的影响(减载槽、开环槽)、选用疲劳强度高的材料和规定能提高材料疲劳强度的热处理方法及强化工艺10.滑动摩擦:干摩擦、边界摩擦、流体摩擦及混合摩擦11.零件的磨损过程:磨合阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段;应该力求缩短磨合期、延长稳定磨损期、推迟剧烈磨损的到来12.磨损的分类:粘附磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、冲蚀磨损、腐蚀磨损、微动磨损13.润滑剂分为:气体、液体、固体和半固体四种;润滑脂分为:钙基润滑脂、纳基润滑脂、锂基润滑脂、铝基润滑脂14.普通连接螺纹牙型为等边三角形,自锁性较好;矩形传动螺纹的传动效率比其他螺纹高;梯形传动螺纹是最常用的传动螺纹15.常用的连接螺纹要求自锁性,故多用单线螺纹;传动螺纹要求传动效率高,故多用双线或三线螺纹16.普通螺栓连接(被连接件上开有通孔或铰制孔)、双头螺柱连接、螺钉连接、紧定螺钉连接17.螺纹连接预紧的目的:增强连接的可靠性和紧密性,防止受载后被连接件间出现缝隙或相对滑移。
螺纹连接放松的根本问题:防止螺旋副在受载时发生相对转动。
(摩擦防松、机械防松、破坏螺旋副运动关系防松)18.提高螺纹连接强度的措施:降低影响螺栓疲劳强度的应力幅(减少螺栓刚度或增大被连接件刚度)、改善螺纹牙上载荷分布不均的现象、减小应力集中的影响、采用合理的制造工艺19.键连接类型:平键连接(两侧面是工作面)、半圆键连接、锲键连接、切向键连接20.带传动分为:摩擦型和啮合型21.带的瞬间最大应力发生在带的紧边开始绕上小带轮处;带一周,应力变化四次22.V带传动的张紧:定期张紧装置、自动张紧装置、采用张紧轮的张紧装置23.滚子链的链节数一般为偶数(链轮的齿数取奇数),滚子链为奇数时采用过度链节24.链传动张紧的目的:避免在链条的松边垂度过大时产生啮合不良和链条振动现象,同时为了增加链条与链轮的啮合包角25.齿轮的失效形式:轮齿折断、齿面磨损(开式齿轮)、齿面点蚀(闭式齿轮)、齿面胶合、塑性变形(从动轮出现脊棱、主动轮出现沟槽)26.齿轮工作面的硬度大于350HBS或38HRS的称为硬面齿;反之为软齿面齿轮27.提高制造精度,减小齿轮直径以降低圆周速度,均可减小动载荷;为了减小动载荷,可将齿轮进行齿顶修缘;将齿轮的轮齿做成鼓形是为了改善齿向载荷分布28.Tanr=z1:q(直径系数)导程角越大,效率越高,自锁性越差29.对蜗轮进行变位,变位后蜗轮的分度圆和节园仍旧重合,只是蜗杆的节线有所改变不再与其分度圆重合30.蜗杆传动的失效形式:点蚀、齿根折断、齿面胶合及过度磨损;失效经常发生在蜗轮上31.闭式蜗杆传动的功率损耗:啮合磨损损耗、轴承磨损损耗、进入油池中的零件搅油时的溅油损耗32.蜗杆传动必须根据单位时间内的发热量等于同时间内的散热量条件进行热平衡计算措施:加装散热片以及增大散热面积、在蜗杆轴端加装风扇以加速空气流动、在传动箱内装循环冷却管路33.形成液体动力润滑的条件:相对滑动的两表面必须形成收敛的锲形间隙;被油膜分开的两表面必须有足够的相对滑动速度,其运动必须使润滑油由大口流进小口流出;润滑油必须有一定的粘度,供油要充分34.滚动轴承的基本结构:内圈、外圈、液动体、保持架35. 3圆锥滚子轴承、5推力球轴承、6深沟球轴承、7角接触轴承、N圆柱滚子轴承00、01、02、03分别d=10mm、12mm、15mm、17mm 04表示d=20mm,12表示d=60mm 36.基本额定寿命:一组轴承中百分之十的轴承发生点蚀破坏,而百分之九十的不发生点蚀破坏的转速或工作小时数作为轴承的寿命37.基本额定动载荷:使轴承的基本额定寿命恰好为106转时,轴承所能承受的载荷38.轴承配置方法:双支点各单向固定、一支点双向固定另一端支点游动、两端游动支承39.轴承按载荷分:转轴(弯矩和扭矩)、心轴(弯矩)、传动轴(扭矩)。
二、机械零件的主要失效形式:1)整体断裂:零件在受拉压弯剪和扭等外载荷作用时,由于某一危险截面的应力超过零件的强度极限而发生断裂,或者危险截面发生疲劳疲劳断裂均属此类。
2)过大的残余变形3)零件的表面破坏:零件的表面破坏主要是腐蚀、磨蚀、和接触疲劳。
4)破坏正常工作条件引起的失效。
腐蚀、磨损、疲劳是引起失效的主要原因。
三、不随时间变化的应力称为静应力,随时间变化的应力称为变应力,具有周期性的变应力称为循环变应力当一零件受脉动循环变应力时,则其平均应力是其最大应力的50%。
循环特性r=-1的变应力是对称循环变应力。
四1.当动压润滑条件不具备,且边界膜遭破坏时,就会出现流体摩擦、边界摩擦和干摩擦同时存在的现象,这种摩擦状态称为混合摩擦2摩擦分为内、外摩擦;滑动摩擦又分为干、边界、流体、混合摩擦。
1.螺纹公称直径是螺纹大径,强度计算时应用的螺纹直径参数是螺纹小径。
、五、螺纹连接中,按其工作原理不同,螺纹防松方法有摩擦防松(对顶螺母弹性垫圈自锁螺母)、机械防松(止动垫圈开口销加六角开槽螺母串联钢丝)和永久性防松(铆合冲点涂胶粘剂)等。
联接螺纹防松的目的是:防止螺纹副的相对转动。
2.提高螺栓联接强度的措施:1降低影响螺栓疲劳的应力幅2改善螺纹牙上载荷分布不均的现象3减小应力集中的影响4采用合理的制造工艺方法。
3.螺纹联接的基本类型:螺栓联接、螺钉、双头螺柱、紧定螺钉螺纹有外螺纹和内螺纹之分,它们共同组成螺旋副,起连接作用的螺纹称为连接螺纹,起传动作用的螺纹称为传动螺纹。
螺纹连接的预紧:绝大数螺纹连接在装配时都必须拧紧,使连接在承受工作载荷之前,预先受到力的作用。
这个预加作用力称为预紧力。
预紧力的目的在于增强连接的可靠性和紧密性,以防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相对滑移。
控制预紧力的方法通常是借助测力矩扳手或定力矩扳手。
采用螺纹联接时,当被连接件很厚不经常拆卸时,宜采用螺钉联接。
紧螺栓联接按拉伸强度计算时,考虑到拉伸应力和扭转切应力复合作用,应将拉抻载荷增大至1.3倍。