机械设计基础复习题
1. 是非题 （每小题1分，共5分）（用‘‘√’’或‘‘×’’）
(1) 蜗杆传动比122112ddnni ( )
(2) 对于刚性转子，满足动平衡，必然满足静平衡。 ( )
(3) 尺寸越小的一对渐开线标准齿轮越容易发生根切。 ( )
(4) 渐开线标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是21bbPP ( )
(5) 周转轮系的转化机构是相对系杆的定轴轮系。 ( )
(6) 一般参数的闭式齿轮传动的主要失效形式是点烛 。 ( )
(7) 铰制孔用螺栓只能承受横向载荷和扭矩。 ( )
(8) V带传动中其它条件相同时，小带轮包角愈大，承载能力愈大。 ( )
(9) 滚动轴承所受的当量动载荷超过其基本额定动载荷，就会发生破坏。( )
(10) 轴的计算弯矩最大处可能是危险截面，必须进行强度校核。 ( )
(11) 蜗杆传动比122112ddnni ( )
(12) 对于刚性转子，满足动平衡，必然满足静平衡。 ( )
(13) 尺寸越小的一对渐开线标准齿轮越容易发生根切。 ( )
(14) 渐开线标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是21bbPP ( )
(15) 周转轮系的转化机构是相对系杆的定轴轮系。 ( )
2、填空题
普通平键联接靠 面来传递转矩；楔键联接主要靠 面来传递转矩。
矩形花键联接采用 定心。
机械设计总论
一、简答题：
（1） 机械设计的程序是什么？其各阶段大致需要完成哪些任务？
（2） 试述机械零件设计的一般步骤。
（3） 什么是机械零件的失效？机械零件的失效形式有哪些？试结合日常接触的机械举出其中几种零件的失效形式并分析其原因。
（4） 机械零件设计计算准则与失效形式有什么关系？有哪些日常的计算准则？它们是针对什么失效形式建立的？
（5） 稳定循环变应力的、、、、五个参数各代表什么？试列出根据已知零件的、计算、及的公式。
（6） 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、、只对变应力的应力幅部分有影响？
（7） 何谓摩擦？按机理不同，磨损可分为哪几类？各类有何特点？有哪些措施可以提高零件的磨损寿命？
（8） 零件的正常磨损分为哪几个阶段？每阶段各有何特点？
（9） 润滑油、润滑脂各有何主要性能指标？如何理解粘度的概念？
（10）润滑油常用的粘度单位有几种？彼此之间如何换算？压力、温度对粘度有何影响
二、填空：
（1）若一零件的应力循环特性= +0.5，则此时 =70Mpa，则此时 为
，为
，为
。
（2）影响机械零件疲劳强度的主要因素，除材料性能、应力循环特性r和应力循环次数N之外，主要有
、 、和 。
（3）根据磨损机理，磨损可分为 、 、
和
。
（4）一个零件的磨损大致可以可分
磨损、 磨损、 磨损三个阶段，在设计或使用时，应力求 、 、 。
（5）机械零件的主要失效形式有 ； ； 及 。
（6）新产品从任务提出到投放市场的全部程序一般要经过 、 、 及 四个阶段。
（7）产品设计中的“三化”是指 、 、 。
焊接构件失效的原因及预防措施
焊接构件在各种⼤型设备中常见，往往作为底座的外壳、⽀撑底座、⼯作平台等结构出现。焊
接构件的使⽤寿命影响着整个设备的使⽤寿命，但往往在焊接位置出现裂纹等失效问题，现在就来分析⼀下焊接失效的原因以及预防措施。
⼀、铸-焊结构焊接失效的原因及危害
通常意义上讲，焊接失效就是焊接接头由于各种因素，在⼀定条件下断裂（如：应⼒、温度、
材质、焊接质量和实际使⽤⼯况条件等）。接头⼀旦失效，就会使相互紧密联系成⼀体的构件
局部分离、撕裂并扩展，造成焊接结构损坏，致使设备停机，影响正常⽣产。
焊接失效的基本条件：⼀是焊接结构设计不合理，如在局部或整体焊缝的布置与设计上存在问
题；⼆是材料本⾝的缺陷，如板材化学成分偏析，铸钢件的组织存在缩松、⽓孔、裂纹等；三
是焊接⼯艺的应⽤不合理，如焊接材料的选择、焊接⽅法的制定；四是构件所处的⼯作环境、
⼯况条件差（如受到交变及冲击载荷），引起结构材料疲劳破坏。
针对接头失效进⾏分析，应从两个⽅⾯⼊⼿：⼀是产⽣的根源；⼆是其危害性。
1. 结构件焊接失效产⽣的根源
通常情况下，材料本⾝的缺陷（如化学成分的不均匀性、局部微观裂纹），焊缝由于各种原因
产⽣的冷热裂纹、未焊透、夹渣、⽓孔及咬边等，焊接过程中近缝区较⾼的残余应⼒（包括焊
缝及热影响区相变的组织应⼒），以及焊接过程⾼温下的组织软化和冷却后产⽣的脆化等，都是造成接头失效的根源，也为接头的脆断或扩展提供了条件。
2. 结构件焊接失效的危害性
井下⼯作⾯刮板输送机、转载机和破碎机，是采煤⼯作⾯的关键设备，⼯作⾯使⽤条件复杂。
由于刮板输送机除要完成运煤、清理浮煤外，还要作为采煤机运⾏的轨道和牵引⽀承、液压⽀
架前沿的基点，担负着采煤⼯艺过程中的落、装、运、⽀、控等全部⼯序，井下设备的可靠性
决定了⾼效采煤的经济性，所以设备质量的好坏、寿命长短、性能的优劣，直接影响着煤炭⽣
产。
由于刮板输送机和转载机的使⽤特点，中部槽之间的联结强度和可靠性显得尤为重要，⽽其结
1 机械设计
第一部分； 1.1机械：机器和机构的总称。 1.2.机器：有若干个构件组成的具有确定的运动的人为组合体，可用来变换或传递能量，代替人完成有用的机械功。 1.3.机构：有若干哥构件组成的具有确定相对运动的认定为组合体，再机器中起着改变运动速度，运动方向和运动形式的作用。 1.4.构件：机器中的运动单元体。 1.5.零件：机器中的制造单元体。 1.6.失效： 机械零件由于某种原因丧失了工作能力。常见的失效形式有断裂，变形。磨损。打滑，过热，强烈振动。 1.7.工作能力：零件所能安全工作的限度。 1.8.计算准则：针对各种不同的失效形式而确定的判定条件，主要有强度计算准则，刚度计算准则，耐磨计算准则和振动稳定性计算准则。 1.9.机械设计师应满足那些基本要求？a.根据使用报告要求， 选择零件的构建类型，b.根据工作要求，对零件进行受力分析 c.根据受力情况对零件进行应力分析 d.根据工作条件及特殊要求选择材料 e.根据零件所受荷载，进行失效形式分析。 f.根据计算准则和设计方法选用计算公式。g.根据数据确定零件的组要尺寸 h.绘制零件工作图 2.1运动副：机构是由许多构件组合而成的，使两构件直接接触而又能产生一定的相对运动的联接称为运动服。运动副分类：高副 和低副（转动副，移动副） 2.2机构运动简图：用简单的线条和符号代表构件的运动副，并按比例各运动副位置，表示机构的组成和传动情况。这样绘制出的简图就称为运动简图。 2.3机构运动简图绘制步骤：a.分析构件和运动情况 b.确定构件数目，运动副类型和数目c.测量运动尺寸 d.选择视图平面 e.绘制机构运动简图 2.4 绘制和使用机构运动简图应注意哪些：a.熟识常用的运动副的符号和表示 b.再机构运动简图中，应标出各运动副的位置机与运动有关的尺寸 c.正确地选择和使用比例尺 2.5自由度：机构的的自由度是机构所具有的独立运动的数目。 2.6约束：作平面运动的自由构件有3个自由度。当它与另一构件组成运动副后，构件间的直接接触使某些独立运动受到限制，自由度减少。这种对独立运动所加的限制称为约束。 2.7 复合铰链：定义--两个以上的机构在同一处以转动副相连接的运动副称为复合铰链。处理方法—由k哥构件汇成的复合铰链应包含k-1个转动副。 2.8局部自由度：定义--若机构中某些构件所具有的自由度仅与其自身的局部运动有关，并不影响其他构件的运动，则称这种自由度为局部自由度。场合—再减小高副摩擦而将滑动摩擦变成滚动摩擦所增加的滚子数。 处理方法—可将滚子与安装滚子的构件视为一体进行计算。或在计算公式中减去局部自由度即可。 2.9虚约束：定义—不产生实际约束效果的重复约束。 场合—a.两构件组成多个移动副且导路相互平行 b.两构件构成多个转动副且其轴线相互重合 c. 轨迹重合 d.构件中对运动不起作用的对称部分。 2.10 机构具有确定运动的条件：a.机构自有度大于0 b.原动机数=构件自由度数 3.1平面四杆机构：平面连杆机构是由若干个构件用低副连接，且构件在相互平行的平面内运动的机构，又称平面低副机构。 3.2铰链四杆机构的基本类型：a.曲柄摇杆机构b.双曲柄机构c.双摇杆机构 3.3曲柄存在的条件：a.最短杆为连架杆或机架 b.最短杆与最长杆之和小于或等于其他两杆长度之和。 3.3铰链四杆机构3种基本形形式的判别依据：（1）当铰链四杆机构满足杆才长条件时：最短杆为连架杆—曲柄摇杆机构。 最短杆为机架时—双曲柄机构。最短杆为连杆—双摇杆机构 （2）当铰链四杆机构不满足杆长条件—双摇杆机构。 3.4急回特性：当原动件作匀速定轴转动，从动件相对机架作往复运动时，从动件正反两个行程的平均速度不相等的现象。 K=180+@/180-@ 3.5压力角：不计摩擦力，惯性力和重力时。通过连杆作用于从动件上的力与力作用点绝对速度间所夹的锐角。 3.6最小传动位置：当以曲柄为原动件时。机构的最小传动角出现在曲柄与机架两次共线的位置之一处。 3.7:死点：机构在运动过程中，当从动件传动角为0.驱动力与从动件受力点的运动方向垂直。其有效分力等于0，这时机构不能运动，陈此位置为死点位置。 4.1凸轮机构组成：凸轮：具有曲线轮廓或凹槽的构件。从动件：被凸轮直接推动的构件。机架。 4.2.凸轮机构的特点：a.可使从动件实现任意给定的运动规律 b.结构简单，紧凑 工作可靠c. 高副接触 容易磨损 d. 加工复杂 e从动件行程不宜过大，否则是凸轮变的笨重。 4.3基圆半径：以凸轮轴心为圆心，以其轮廓最小向径为半斤的圆称为机缘。偏心距：凸轮回转中心与从动件导路间的偏置距离。行程h：在推程或回程中从动件的最大位移。 推程运动角：与从动件推程相对应的凸轮转角。 远修止角：与从动件远休程相对应的凸轮转角。回程运动角：与从动件回程相对应的凸轮转角。近休止角：与动件近休程相对应的凸轮转角。 4.4 从动件的运动规律；从动件子啊推程或回程时，其位移s,速度v和加速度a随时间t的变换规律。 4.5反转法：将凸轮机构绕凸轮轴线按-w 的方向转过原来突轮所转的@脚，则相当于凸轮静止不动，而导路和从动件以其绕凸轮反方向转了@角，而从动件按已选定的运动规律相对于导路移动。这样从动件尖端的运动轨迹就是凸轮的轮廓曲线。 5.1棘轮机构的组成，分类，场合：组成—棘轮，棘爪，机架。分类—齿式棘轮 和摩擦式棘轮。场
