机械设计简答题

1． 蜗杆传动散热计算不能满足时，试举出三种改进措施。

（6分）2． 受横向载荷的普通螺栓联接强度计算时，为什么要把螺栓所受的轴向预紧力增大%30？（4分）3． 齿轮传动强度计算中的载荷系数βανK K K K =K A ，式中A K 、νK 、αK 、βK 的物理含义？（6分）1、改进措施：1）加装风扇；2）增加散热片；3）蛇形冷却水管（6分）2、因为拧紧螺母后，螺栓初受到预紧力的作用外，还受到螺纹阻力矩的作用，使螺栓产生扭转切应力。

为了考虑扭转切应力对螺栓强度的影响，可将所受轴向预紧力增大30%。

（4分）3、—工作情况系数，考虑齿轮系统外部原因引起的附加动载荷对齿轮工作的影响。

— 动载荷系数，考虑齿轮副本身的误差引起的附加动载荷对齿轮工作的影响。

— 齿向载荷分布系数，考虑沿齿宽方向载荷分布不均的影响。

— 齿间载荷分布系数，考虑同时啮合的各对轮齿间载荷分配不均的影响。

（4分）1．试给出以下有关变应力的定义表达式（并予以说明）①平均应力m σ；②应力幅a σ；③循环特性r 。

2．阿基米德蜗杆传动的正确啮合条件是什么？3．链传动与带传动相比较有哪些优缺点？4．在齿轮传动中，为减少动载荷，试至少举出三种措施。

5．流体动压润滑的轴承为什么要选用耐磨性好的材料来制造轴瓦？并验算P ，ν和νP 值。

6．滚动轴承预紧的目的是什么？1、2minmax σσσ+=m 相当于循环中应力不变部分2min max σσσ-=a 相当于循环中应力变动部分 maxmin σσγ=表示变应力的不对称程度 2、在主平面内蜗轮与蜗杆的压力角相等，模数相等，螺旋角大小相等，方向相同3、优点：1）承载能力高2）适用于恶劣的工作环境3）效率高4）作用于轴上的力小缺点：1）工作时有噪声2）存在冲击、振动3）对安装精度要求高4、1）提高制造、安装精度2）减小齿轮直径以降低圆周速度3）齿顶修缘5、在启动、停车时，由于转速低，油楔中油量少，不能形成动压润滑，工作状态仍是非液体润滑，所以选择耐磨性好的材料，并验算p 、v 和pv 值。

6、为了提高运转精度，增加轴承组合结构的刚性，减少振动和噪声1．螺纹连接为什么需要放松？2．齿轮接触疲劳强度的计算原则是什么？计算依据是什么？1、螺纹联接的自锁作用只有在静载荷下才是可靠的，在振动和变载荷下，会产生自动松脱的现象，因此需采用防松装置。

（6分）2、齿轮接触疲劳强度的计算是以一对齿轮在节点啮合为研究对象，把它看作曲率半径分别为及宽度为的两个圆柱体相接触的力学模型，利用赫兹公式求得接触疲劳强度。

齿轮弯曲疲劳强度的计算是以一对轮齿在齿顶啮合时为研究对象，把它看作一个悬臂梁的力学模型，利用悬臂梁强度计算求的弯曲疲劳强度。

（6分）1． 试分别绘出稳定变应力中应力循环特性1-=r ，0=r 两种变应力的变化情况（即应力谱），并标出max σ，min σ，a σ，m σ。

2． 链传动为何链轮齿数不宜过少？又不宜过多？的条件是：v ϕλ<，λ为蜗杆螺旋角，v ϕ为当量摩擦角。

4、1）可以提高加工和安装齿轮的精度；2）可以提高轴、轴承跟箱体的刚度；3）可以合理选择齿宽系数。

5、轴承的寿命是指轴承在发生点蚀前所能达到的或超过的总转数或总工作小时数。

额定寿命是指一批零件在相同的运转条件下，90%的轴承在发生点蚀前所达到的或超过的总转数或总工作小时数。

6、pv 是解决轴承的温升问题。

因为单位面积的摩擦做功为pfv ，而f 一定，所以验算pv 就够了。

1． 带传动为什么要限制其最小中心距？2． 已知某零件的简化极限应力图及其危险剖面上的m σ，a σ，如图所示。

当其应力变化规率按C m =σ（常数）变化时，试在图中找出相应的极限应力点，并确定其计算安全系数ca n （简述求解过程）。

3． 为什么拧紧的螺栓会自动脱落？常用的防松措施有哪些？（举三例）4． 在液体摩擦向心动压滑动轴承设计中，若增大相对间隙ϕ值后，一般入口温度1t 将如何变化？为什么？5． 链传动中为什么链轮齿数Z 不宜过少m in Z ≥Z ？而又不宜过多120≤Z ？6． 说明滚动轴承密封的作用，并举出三种密封方法？1．a 过小，则小轮包角1α过小，小轮易打滑，承载能力下降。

另a 过小，则单位时间内应力循环次数增加，带的疲劳寿命下降。

2．1）工作点在()a m M σσ,，则极限应力点为()ae meM σσ''', am ae ma m ae me ca n σσσσσσσσσσ+'+=+'+'==m ax lim 2）工作点在()a m N σσ,，则极限应力点为()aem N σσ'', am s a m ae m ca n σσσσσσσσσ+=+'+==m ax lim 3．由于动载、振动或高温会使螺纹副中的摩擦力在瞬间消失，从而导致螺纹松动。

防松的措施：对顶螺母、弹簧垫圈、尼龙锁紧螺母等。

4．增大相对间隙ψ，则入口温度1t 将增加。

因为当平均油温m t 确定后，由于ψ增大，则从入口至出口油的温升t ∆将下降，则21t t t m ∆-=将升高。

5．如果链轮齿数过少，则链传动的多边形效应越严重，动载冲击加大。

而链轮齿数过多，则又容易造成脱链。

6．密封是为了防止润滑剂流失，并且防止外界灰尘和水分的进入。

毡圈密封、皮碗密封、间隙密封、迷宫密封。

1. 闭式软齿面齿轮传动中，当1d 一定时，如何选择1Z ？并详述理由。

2、 蜗杆传动的热平衡核算不满足要求时，可以采用哪些措施？3、 齿轮传动产生动载荷的原因是什么？4、 三角带传动中，为什么要验算下列几项：（1）s m s m /25/5≤≤ν（2）o 1201≥δ（3）m in 1D D ≥5、 说明螺栓联接，螺钉联接的结构特点及其应用上的不同之处。

6、 设计非液体摩擦向心滑动轴承应验算什么？1、在满足弯曲强度的条件下，尽量选较大的z1，因齿面主要失效是接触疲劳，而接触疲劳强度只与m 和z 的乘积即d1成正比，而与m 无关，在d1一定时，较多的z1，可提高重合度，提高传动平稳性，减少金属切削量，降低制造费用，减小滑动速度，减小磨损和胶合2、1）增加散热面积（加散热片）2）轴端加风扇3）油池中装冷却水管4）循环油冷却3、1）齿轮的加工误差—齿形误差和基节误差2）齿轮啮合时刚度变化3）较高的v （主要为第一点）4、1）验算v 是为了控制离心力和带中的拉力，考虑带的承载能力和寿命 2）︒≥1201α是为了提高承载能力，防止小轮打滑3）m in 11D D ≥是为了控制弯曲应力b σ5、螺栓联接—被联接件为光孔，通过螺母拧紧，适用与被联接件较薄，需经常装拆螺栓联接—被联接件之一为螺纹，不需螺母，适用与被联接件较厚，不能经常装拆6、1）验算[p],[pv]和[v]2）目的是为了防止过大的比压p ，使边界油膜破裂，造成过度磨损。

防止过大pv 的造成过高的温升而使润滑失效，产生磨损与胶合。

1． 联接、传动各用什么螺纹，为什么？（8分）2． 为什么闭式蜗杆传动要进行热平衡计算？若计算不能满足要求时，试举出三种改进措施。

（10分）3． 三角带传动的最小带轮直径1D 、带速ν、小轮包角1α受什么限制，为什么？（8分）4. 现A 、B 两对闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动，A 对参数为：模数mm m 2=，齿数401=Z ，902=Z ，齿宽mm b 60=B 对参数为：模数mm m 4=，齿数201=Z ，452=Z ，齿宽mm b 60=两对齿轮精度为8级，其它条件分别相同，试比较两对齿轮接触强度及弯曲强度的高低，为什么？（6分）1、联接用三角形螺纹，自锁性好，（4分）传动用梯形螺纹、矩形螺纹，效率高（4分）2、蜗杆传动效率低，发热量大，如温升过高，易使润滑失效，产生磨损与胶合，所以，须进行热平衡计算（5分）3、1）θ1 受弯曲应力限制不能过小，否则弯曲应力过大2）v 受承载能力限制,P=Fv 一定时,v 过小,F 过大,带寿命下降，带根数过多不紧凑v 过大，离心力加大，轮面压紧力减小，摩擦力F 减小，承载下降3）α1不能过小，否则带在小轮上易打滑4、1）接触强度两对相同，因在其它条件相同时，接触强度只与齿轮副中心距有关，而两对齿轮中心距相同 （3分） 2）弯曲强度B 大于A ，因在其它条件相同时，弯曲强度与齿轮的模数成正比1． 带传动中为什么要限制带速、小带轮直径与小带轮包角？（5分）2． 为什么蜗杆传动要进行热平衡计算？若热平衡计算不满足要求，试举出三种改进措施。

（5分）3． 齿轮强度计算的载荷系数中，包含了哪几项系数，每项系数分别考虑了哪些因素的影响？（5分）4． 常用螺纹联接有哪些类型，各适用于什么场合？（5分）5． 已知某零件的简化极限应力图及危险剖面上的工作应力点()a m M σσ,。

如图，当应力按C m =σ（常数）变化时，试在图中找出相应的极限应力点，并导出安全系数ca n 的表达式。

（注：试件的材料特性：0012σσσψσ-=-）（6分）6、 造成实际零件的疲劳极限不同于标准试件的因素有哪些？（4分）1. 带速过高,离心力过大,带与带轮表面摩擦力减小,容易引起打滑; 带速过低,要求初始张紧力更大,或增加带的根数.所以要限制带速. 1分 限制小带轮直径是避免带受过大的弯曲应力. 1分 限制小带轮包角是为了保证足够大的摩擦力. 1分2. 蜗杆传动齿面滑动速度大,传动效率低,发热量大;带温升过高,会破坏原有的良好润滑条件,从而产生急剧磨损,所以要进行热平衡计算.2分①箱体上加铸散热片 1分②蜗杆轴端加装风扇 1分③箱体内安装冷却管路 1分3.αβνK K K K K A = 1分A K :工况系数,考虑了传动的外部原因如原动件和工作机等造成的影响.1分 νK :动载系数,考虑了齿轮制造误差造成的影响.1分βK :齿向载荷分布系数,考虑了载荷沿齿宽方向分布的不均匀造成的影响.1分 αK :齿向载荷分配系数,考虑了同时啮合的各对齿间载荷分配不均造成的影响.1分4.螺栓联接,适用于被联接件厚度不大,需经常拆装的场合.2分螺钉联接:适用于其中一个零件较厚且不需经常拆装的场合.1分双头螺栓联接:适用于其中一个零件较厚且需要反复拆装的场合.1分 紧定螺钉联接:适用于固定轴和轴上零件,传递不大载荷的联接.1分5.如图.2分 ()()分31⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≥+=≥+-+=-n n n K K n m a s ca a m m ca σσσσσσψσσσσ6.零件的绝对尺寸 1分表面状态,包括粗糙度和硬度等 2分应力集中源 1分1． 试给出以下有关变应力的定义表达式并予以说明：（1）平均应力m σ （2）应力幅a σ （3）循环特性r （5分）2． 机械摩擦副中有几种摩擦状态？试绘示意图说明。