東北大學機械設計簡答題大全

1、第一章 基礎知識一、 機械零件的主要失效形式1整體破裂 2表面破壞(磨料磨損、膠 合、點蝕、磨蝕磨損 3變形量過大 4破壞正常工作條件引起的失效二、機械零件設計哪幾種設計準則強度準則、剛度準則、壽命準則、耐磨性準則、振動穩(wěn)定性準則。三、 影響壽命準則的主要失效形式 是腐 蝕、磨損、疲勞。四、 安全系數(shù)如何選擇?許用安全系數(shù)取得過大,會使機器笨重; 過小,機器可能不安全。因此,許用安全 系數(shù)或者許用應力的的選取原則是在保 證機器安全可靠的前提下, 盡可能減小許 用安全系數(shù)或者許用應力。五、 影響許用安全系數(shù)的因素有哪些? 荷載和應力計算的準確性、 材料機械性能 數(shù)據(jù)的可靠性和零件的重要性等六、

2、什么是疲勞破壞?機械零件在變應力作用下, 經(jīng)過一段時間 后在局部高應力區(qū)形成微裂痕, 微裂紋逐 漸擴展以至最后斷裂的現(xiàn)象成為疲勞破 壞。疲勞破壞的定義可表述為:在遠低于材料 抗拉強度極限的循環(huán)應力作用下工程材 料發(fā)生破壞的現(xiàn)象。七、 疲勞斷裂過程三個階段是什么? 1. 裂紋源在零件應力集中部位由于金屬產(chǎn) 生循環(huán)的彈塑性應力 -應變而形成初試裂 紋。2. 裂紋尖端在切應力下發(fā)生反復塑性變形 是裂紋逐漸擴展。3. 產(chǎn)生瞬斷。八、疲勞破壞的特點1在循環(huán)應力多次反復作用產(chǎn)生;2 不存在宏觀的, 明顯的塑性變形跡象;3循環(huán)應力遠小于材料的靜強度極限;4對材料的組成、零件的形狀、尺寸。 表面狀態(tài)、 使用條

3、件和外界環(huán)境等都非常 敏感。九、影響零件疲勞強度的因素1、應力集中 局部應力遠大于名義應力, 這種現(xiàn)象成為應力集中。 (常發(fā)生在過渡圓角、鍵槽、螺紋、橫孔2. 絕對尺寸零件剖面的絕對尺寸越大, 其疲勞極限越低。由于剖面尺寸大時材料晶粒粗,出現(xiàn)缺陷的概率大。3. 表面狀態(tài)零件表面越粗糙其疲勞極限越低。第二章 螺紋聯(lián)接一、螺紋分類1、聯(lián)接螺紋2、傳動螺紋1矩形螺紋的牙型為方形,牙型角 =0.其傳動效率較其他螺紋都高, 但牙根強度弱、螺紋磨損后間隙難以補償,使傳動精度降低。3梯形螺紋的牙型為等腰梯形,牙型角=30.梯形螺紋效率略低,但其公益性好、牙根強度高、對中性好。3鋸齒形螺紋的牙型為不等腰梯形,

4、其工作面牙型半角 =3, 非工作面牙型半角為 30. 只能用于單向受力的傳動螺旋中。二、螺紋聯(lián)接的類型1. 螺栓聯(lián)接應用場合:1用于被聯(lián)接件不太厚和兩邊有足夠的裝配空間的場合。2易做通孔的:3有下搬手空間鉸制孔用螺栓聯(lián)接只能用于工作載荷是橫向載荷或扭轉(zhuǎn)力矩的場合。2. 螺釘聯(lián)接被聯(lián)接太厚或不宜制成通孔及不需要經(jīng)常拆卸的場合。3. 雙頭螺栓聯(lián)接用于不能用螺栓聯(lián)接且又經(jīng)常拆卸的場合。4. 緊固螺釘聯(lián)接特點:軸向、周向都可固定,受載荷小。三、為什么放松,放松的實質(zhì),以及方法?在沖擊、震動或變載荷的作用下,螺旋副間的摩擦力可能減小或瞬時消失。 在高溫或溫度變化大的情況下, 由于螺紋聯(lián)接件和被聯(lián)接件的材

5、料發(fā)生蠕變和應力松弛, 也會使聯(lián)接中的預緊力和摩擦力逐漸減小,最終將導致聯(lián)接失效。螺紋聯(lián)接 一旦出現(xiàn)松脫, 輕者會影響極其正常運轉(zhuǎn), 重者會造成嚴重事故。實質(zhì):放松的根本問題在于防止螺旋副 相對轉(zhuǎn)動。方法:摩擦放松,機械防松及破壞螺紋 副的關(guān)系。四、螺栓組聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)設計應考慮哪些問 題?(1幾何形狀通常設計成軸對稱簡單 幾何形狀。 (2螺栓的布置應使各螺栓的 受力合理。 (3螺栓的排列應有合理的間 距、邊距。 (4分布在同一圓周上的螺栓 數(shù)目,應取成 4、 6、 8等偶數(shù)。五、 螺栓組受力分析的目的是 確定螺栓 組中受力最大的螺栓及所受的工作載荷 的大小。六、提高螺栓聯(lián)接強度的措施1. 改善螺紋

6、牙尖的載荷分配2. 減少螺栓的應力幅3. 減小應力集中的影響4. 避免附加彎曲應力七、在工作載荷不變的情況下, 如何降低 螺栓的疲勞損傷(即減少應力幅? 降低螺栓剛度 CL (增加長度,減小橫 剖面,安裝彈性元件 ;增大被聯(lián)接件的 剛度 CF (硬墊片,改進結(jié)構(gòu),密封環(huán) ; 同時兩種方法。軸轂連接一、軸轂聯(lián)接作用, 并列舉兩種軸轂連接 實現(xiàn)軸和軸上零件的周向固定,常用的 有鍵和花鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接二、花鍵聯(lián)接有哪幾種?它的定心方式 如何?矩形花鍵:在聯(lián)接中按小徑 d 定心 漸開線花鍵:按齒形定心,具有自動定 心作用。三、平鍵連接 b ×h ×l 如何確定?b ×h 按

7、鍵所在軸段的直徑 d 由標準中 選定。長度 L 根據(jù)輪轂的寬度確定。四、 平鍵連接的主要失效形式有:工作面 被壓潰(靜聯(lián)接 ,工作面過度磨損(動 聯(lián)接 、個別情況會出現(xiàn)鍵被剪斷。(設計準則是擠壓強度校核五、 花鍵聯(lián)接優(yōu)點:花鍵聯(lián)接適用于靜、動聯(lián)接,優(yōu)點是齒數(shù)較多,而且受力均勻 承載力高;槽淺,齒根應力集中小,對軸 和轂的強度削弱較輕; 軸上零件與軸的對 中性好;導向性好;缺點是加工時需要專 用設備,成本高。六、 過盈聯(lián)接 (壓入法、溫差法優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單,定心性好,對軸的疲勞 強度削弱小, 承載能力高而且沖擊載荷下 性能良好。缺點:加工精度高,裝配不方 便。設計計算內(nèi)容(1最小過盈量(2公差 配

8、合(3裝配方法(4合理結(jié)構(gòu)帶傳動一、 摩擦帶特點優(yōu)點:1因帶有彈性,能緩沖、吸振, 從而傳動平穩(wěn)噪聲小。 2 當傳動過載時, 帶在帶輪上打滑,可防止其他零件損壞。 3結(jié)構(gòu)簡單、裝拆方便。 4可用于中心 距離較大的傳動。缺點:1傳動比不恒定。 2傳動外部尺 寸大。 3 傳動效率低。 4 帶的壽命較短。 5不宜用于高溫、易燃等場合。二、 影響帶傳動工作能力的因素1 初拉力 F 0.22包角 .33摩擦系數(shù) f.4 帶的單位長度質(zhì)量 q.5 帶速 v.三、 帶傳動的主要失效形式 是帶傳動的打 滑和帶的疲勞破壞。帶傳動的設計準則 是保證傳動不打滑和 帶具有足夠的疲勞壽命。四、 帶傳動設計步驟:1 確定

9、設計功率 P c2 初選帶的型號3 確定帶輪基準直徑 d d1和 d d24 確定中心距 a 和帶的基準長度 L d5 驗算包角 16 確定帶的根數(shù) z7 確定初拉力 F 08 計算帶對軸的壓力 Q五、張緊裝置 1. 定期張緊裝置(調(diào)中心距2. 自動張緊裝置(調(diào)中心距3. 張緊輪裝置(張緊輪六、 張緊裝置應該放在什么位置, 為什么。張緊輪一般安裝在松邊內(nèi)側(cè), 使帶只受單向彎曲應力以增加使用壽命。 盡量靠近大帶輪,以減小對包角的影響。鏈傳動四、 鏈輪特點:優(yōu)點:沒有彈性滑動和打滑現(xiàn)象,故平均傳動比準確;傳動效率較高;張緊力小,所以壓軸力較小;能在溫度高、灰塵多、濕度大及有腐蝕等惡劣條件下工作;

10、工況相同時,鏈傳動的結(jié)構(gòu)較為緊湊。與齒輪傳動相比,其優(yōu)點是:制造安裝精度要求低,成本低;適用的中心距范圍大,結(jié)構(gòu)簡單,重量輕。缺點:瞬間傳動比恒定,傳動不平穩(wěn);工作時有噪聲;磨損后易發(fā)生跳齒;不宜在載荷變化很大和急速反向傳動中工作; 只使用平行軸傳動。五、鏈傳動的失效形式:1. 鏈板、滾子與套筒的疲勞破壞。2. 銷軸與套筒的磨損。3. 銷軸與套筒的膠合。4. 鏈條靜強度破斷。六、 中高鏈傳動設計計算 (發(fā)生疲勞破壞,低速發(fā)生靜強度破壞1. 確定鏈傳動的傳動比。2. 確定鏈輪齒數(shù)。3. 確定鏈號和鏈節(jié)距。4. 驗算鏈速。5. 確定鏈條節(jié)數(shù)和中心距。6計算壓軸力。七、鏈傳動的布置1為保證鏈傳動的正

11、確嚙合,兩鏈輪應位于同一鉛垂面內(nèi),且兩軸線平行。2兩鏈輪中心線最好平行布置或者使其與水平線夾角 453 緊邊在上為佳。4 必須采用垂直傳動時, 兩鏈輪應偏置,否則應采用張緊裝置。八、張緊目的1為了增大鏈條與鏈輪的包角2避免因鏈條錘度過大而產(chǎn)生嚙合不良以及振動現(xiàn)象。九、張緊方法1. 調(diào)整中心距。 2. 用張緊裝置齒輪傳動一.齒輪的失效形式1. 輪齒折斷措施:改善材料的性能,適當增大模 數(shù),增大齒根過渡圓角,提高齒輪制 造精度,降低齒根表面的粗糙度,消 除齒根加工刀痕, 對齒根部位進行噴 丸、碾壓強化處理等。2. 齒面點蝕措施:提高齒面硬度,降低齒面粗糙 度,改善潤滑油性能,提高齒輪的傳 動精度和

12、都采用較角變位齒輪傳動 等可提高抗點蝕的能力。3. 齒面膠合措施:減小模數(shù)降低齒高,以減少齒 面間的滑動速度, 采用減摩和極壓性 能好的潤滑油;提高齒面硬度,降低 吃面粗糙度; 選用不同牌號的材料配 對;兩齒面有一定的硬度差,可減緩 和防止齒面膠合的發(fā)生。4. 齒面磨損措施:采用閉式傳動和加防護罩,改 善潤滑條件,保持油品清潔;采用硬 齒面;降低吃面粗糙度等,可有效地 減輕或者防止齒面磨損。5. 齒體塑性變形措施,采用機械強度高的材料和提高齒 體的硬度可防止齒體塑性變形。6. 齒面塑性變形措施:適當提高齒面硬度,采用減摩 性能好的潤滑油。二.齒輪傳動的計算準則閉式:齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲

13、勞 強度開式:磨損是其主要失效形式,磨損后輪 齒變薄易發(fā)生折斷, 按齒根彎曲疲勞強度 計算。三.齒輪傳動潤滑方式1. 浸油潤滑圓周速度 v<10m/s的齒輪傳動采用浸油潤 滑。 速度高時齒輪浸入油中的深度以一兩 個齒高為宜但不小于 10mm; 速度低時浸 油深度可達 1/3齒頂圓半徑。油池中的油 量按齒輪齒輪傳遞功率大小確定。 2. 噴油潤滑(v>10m/s v<25m/s,噴油嘴置于齒輪嚙入邊和嚙出邊均可。 v>25m/s噴油嘴應置于齒輪嚙出邊。四、合理選擇齒寬系數(shù)齒寬系數(shù)增大,齒輪的徑向尺寸減小,但齒寬相對增大。齒寬越大,載荷沿齒寬分布不均勻越嚴重, 故應合理選擇齒

14、寬系數(shù)。齒寬大,則強度大,但過大,載荷分布不均。蝸桿傳動一、蝸桿傳動的特點及應用結(jié)構(gòu)緊湊;傳動比大,動力傳動一般為8-80,傳動平穩(wěn),無噪聲;嚙合面間的相對滑動速度較大,摩擦和磨損嚴重;發(fā)熱量大, 傳動效率低, 一般為 0.70.8, 自鎖的蝸桿傳動,其傳動效率低于 0.5。蝸桿傳動廣泛應用冶金、 礦山、 起重運輸、機床、電梯等機械設備中。二、 蝸桿中為什么只對渦輪進行變位, 變位的目的是什么?目的:1、湊中心距。 2、提高蝸桿傳動的承載能力。 3、提高傳動效率。為了能用同一把刀加工非變位及變位渦輪, 變?yōu)槲仐U傳動中蝸桿的尺寸是不能變動的,只能對渦輪進行變位。變位蝸桿傳動中, 渦輪的分度圓與節(jié)

15、圓重合, 只是蝸桿在中間平面內(nèi)的節(jié)線位置有所改變,其不再與分度線重合。三、 蝸桿傳動的主要失效形式是什么?為什么要對連續(xù)工作的閉式蝸桿傳動進行熱平衡計算?蝸桿螺旋齒部分的強度通常高于渦輪齒的強度,所以失效常發(fā)生在蝸輪輪齒上。嚙合齒面間的相對滑動速度較大, 摩擦大,發(fā)熱量大, 所以其主要失效形式是蝸輪齒面的膠合、點蝕及磨損。仿照圓柱齒輪進行齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度的條件性計算。因此對于閉式蝸桿傳動, 通常是按齒面接觸疲勞強度進行設計, 而按齒根彎曲疲勞強度進行校核;對于開式蝸桿傳動,則通常只需按齒根彎曲疲勞強度進行設計。對于閉式蝸桿傳動,由于散熱較為困難,還應作熱平衡核算。四、 蝸桿傳

16、動最常用的配對材料, 為什么 這么選擇?蝸桿一般用碳鋼或合金鋼制成。 渦輪材料 為鑄造錫青銅。鑄造鋁青銅及鑄鐵等。錫 青銅耐磨性最好,但價格較高,一般用于 滑動速度 v s 3m/s的重要傳動。蝸桿分置原則:v 10m/s用下置式。 V>10m/s用上置式。四、閉式蝸桿傳動包括哪些計算? (不算 蝸桿 蝸輪齒面接觸疲勞強度計算, 蝸輪齒根彎 曲疲勞強度計算。五、 蝸桿傳動的熱平衡計算的原因, 目的, 當熱平衡計算不滿足要求時, 采取哪些措 施?原因:蝸桿傳動效率較低,工作時發(fā)熱量 大。 隨著油溫的升高將使?jié)櫥宛ざ冉档? 從而使?jié)櫥瑺顟B(tài)變壞。甚至會導致膠合。 目的:蝸桿傳動必須進行熱平衡

17、計算,以 保證單位時間內(nèi)的發(fā)熱量能在同一時間 內(nèi)散逸出去,從而維持良好的潤滑狀態(tài), 保證蝸桿傳動正常工作。措施:(1在箱體外壁家散熱片以增加散 熱面積;(2 在蝸桿軸端加裝風扇進行人工 通風;(3 采用上述措施散熱能力仍不足 時, 可在箱體油池內(nèi)加裝蛇形水管用循環(huán) 水冷卻。(4采用壓力噴油循環(huán)潤滑,潤滑 油用過濾器濾去雜質(zhì),并經(jīng)冷卻器冷卻。 軸六、試述蝸桿傳動最常用的配對材料, 為 什么這么選擇?蝸桿一般選用碳鋼或合金鋼, 渦輪為鑄造 錫青銅,鑄造鋁青銅及鑄鐵。由蝸桿傳動的失效形式可知, 對蝸桿的 渦輪的材料不僅要有足夠的強度, 更重要 的是應有良好的跑合性, 減摩性及耐磨性。 蝸桿傳動的傳動

18、比大, 蝸桿選用碳鋼或合 金鋼,經(jīng)過處理,表面硬度可達到要求。 錫青銅、鋁青銅不僅有足夠的強度,而且 耐磨性好。效率要求不高時,特別是要求 自鎖時,輪采用灰鑄鐵,物美價廉。 七、蝸桿傳動為什么一般選擇鋼蝸桿和銅渦輪作為配對材料。由蝸桿傳動的失效形式可知,對蝸桿 和渦輪的材料不僅要有足夠的強度, 更重 要的是應具有良好的跑合性, 減摩性及耐 磨性,桿用淬火鋼,渦輪用銅可滿足上述 要求。八、蝸 桿 傳 動 的 功 率 損 耗 包 括 哪 幾 部 分?嚙合摩擦損耗、 軸承摩擦損耗及濺油損耗 時效率軸一、軸的用途 :支承做回轉(zhuǎn)運動的零件 , 以 傳遞運動和動力二、 直軸包括光軸和階梯軸 .直軸按照承載

19、情況不同分為三類 .1 轉(zhuǎn)軸 (傳遞轉(zhuǎn)矩承受彎矩 2 傳遞轉(zhuǎn)矩不承受彎 矩 3 心軸 (只承受彎矩不傳遞轉(zhuǎn)矩 . 注:自行車前后輪為固定心軸;齒輪箱中 全部為轉(zhuǎn)軸。三、軸的設計步驟有哪些 :1 軸的材料選擇 .2 軸頸的初步計算 .3 軸 的結(jié)構(gòu)設計 .4 軸的強度校核 .5 畫軸的結(jié) 構(gòu)圖 .四、 軸上零件的軸向固定和定位方法有哪 些?1軸肩和軸環(huán)。 2軸套。 3螺釘鎖緊 擋圈。 4彈性擋圈。 5軸端擋圈。 6 圓螺母。五、軸的結(jié)構(gòu)設計應注意哪些問題? 1、 軸應便于加工, 軸上零件應易于安裝、 調(diào)整和拆卸;2、軸的受力要合理,應力集中小;3、軸上零件應定位準確、固定可靠;4、軸的加工工藝性

20、好。六、 簡述軸有幾種強度計算方法?各用于 何種場合?1、傳動軸按扭轉(zhuǎn)強度條件計算;2、轉(zhuǎn)軸在初估計算、進行結(jié)構(gòu)設計后按 彎扭合成強度條件計算;3、重要的軸按疲勞強度進行校核計算。4、對于瞬時載荷很大的軸應按最大載荷 進行靜強度條件的安全系數(shù)校核計算, 以 避免軸在最大載荷下產(chǎn)生過量的塑性變 形。滾動軸承 一、 特點:與滑動軸承相比,滾動軸承有啟動靈活,摩擦阻力小、效率高、潤滑簡便及易于互換等優(yōu)點。缺點:抗沖擊能力差,高速時有噪聲,工作壽命不及液體摩擦的滑動軸承。二、 分類:按公稱接觸角的不同可分為:1. 向心軸承 (承受徑向荷載, 0 452. 推力軸承 (承受軸向荷載, 45 90三、 軸承的軸向固定全固式(兩端各單向固定 :結(jié)構(gòu)簡單,安裝方便,但只適用于跨距較小,溫度不高的軸系結(jié)構(gòu)。固游式:(一段雙向固定,一段游動 :適用于軸的跨距較大或溫度高的軸。四、 常見的內(nèi)圈在軸上的鎖緊方法:1 軸用彈性擋圈鎖緊2 軸端擋圈鎖緊3 圓螺母和止動墊圈鎖緊4 開口圓錐緊定套、 止動墊圈和圓螺母鎖緊。五、 軸承外圈在軸承座孔內(nèi)軸向固定的常用方法:1 軸承端蓋固定用于轉(zhuǎn)速高、 軸向力大的各類向心和推力軸承。2 孔用彈性擋圈固定適用于軸向力不大的場合。3 套杯臺肩固定適用于軸向力大、 轉(zhuǎn)速較高的場合。4 螺紋環(huán)固定用于轉(zhuǎn)速高,軸向力大,不適于采用軸承端蓋固定的場合。六、 滾動