機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)答題

1、1.如圖所示，采用張緊輪將帶張緊，小帶輪為主動(dòng)輪。在圖a、b、c、d、e、f、g和h所示 的八種張緊輪的布置方式中，指出哪些是合理的，哪些是不合理的？為什么？（注：最小輪 為張緊輪）答:（1）張緊輪一般應(yīng)放在松邊內(nèi)側(cè)，使帶只受單向彎曲（避免了反向彎曲降低帶的壽命）。 同時(shí)張緊輪還應(yīng)盡量靠近大輪，以免過分影響帶在小輪上的包角。故圖a、b、c、d四種布 置中，圖b最合理。（2）此外，張緊輪也宜安裝于松邊外側(cè)并靠近小帶輪，這樣可增大包角。故圖e、f、g、 h四種布置中，圖e最合理。簡(jiǎn)述帶的彈性滑動(dòng)現(xiàn)象及成因。答:帶傳動(dòng)中，由于皮帶的彈性變形及緊邊和松邊的拉力差引起的帶與帶輪之間的相對(duì)滑動(dòng)， 叫做彈性

2、滑動(dòng)。帶的彈性滑動(dòng)是除同步帶以外的帶傳動(dòng)都具有的固有特性，原因是皮帶的松 邊和緊邊的拉力不同，而兩個(gè)變形長(zhǎng)度就不一樣了，所以就會(huì)有彈性滑動(dòng)來過渡。會(huì)造成傳 動(dòng)比不恒定的問題。比較帶的彈性滑動(dòng)和打滑彈性滑動(dòng)是皮帶的固有性質(zhì)，不可避免。彈性滑動(dòng)的負(fù)面影響，包括造成傳動(dòng)比不準(zhǔn)確、傳動(dòng)效率較低、使帶溫升高、加速帶的磨損 等。帶傳動(dòng)中，存在彈性打滑，當(dāng)工作載荷進(jìn)一步加大時(shí)，彈性滑動(dòng)的發(fā)生區(qū)域（即彈性弧）將 擴(kuò)大到整個(gè)接觸弧，此時(shí)就會(huì)發(fā)生打滑。在帶傳動(dòng)中，應(yīng)該盡量避免打滑的出現(xiàn)。打滑現(xiàn)象的負(fù)面影響：導(dǎo)致皮帶加劇磨損、使從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速降低甚至工作失效。打滑現(xiàn)象的好處在于：過載保護(hù)，即當(dāng)高速端出現(xiàn)異常（比如異常增

3、速），可以使低速端停 止工作，保護(hù)相應(yīng)的傳動(dòng)件及設(shè)備。設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)時(shí)，為什么要限制小帶輪的？答：帶的彎曲應(yīng)力與帶輪的直徑成反比，帶輪直徑越小其彎曲應(yīng)力越大，設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)時(shí)， 限制小帶輪的是為了避免帶工作過程中的彎曲應(yīng)力過大。什么是帶傳動(dòng)的滑動(dòng)率？滑動(dòng)率如何計(jì)算？答：由于彈性滑動(dòng)引起帶傳動(dòng)中從動(dòng)輪圓周速度低于主動(dòng)輪輪圓速度，其相對(duì)降低率通常稱 為帶傳動(dòng)滑動(dòng)系數(shù)或滑動(dòng)率，用表示。2分其中：v1為主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速；v2為從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速。2分什么是摩擦型帶傳動(dòng)中的彈性滑動(dòng)現(xiàn)象？可否避免？它對(duì)帶傳動(dòng)有何影響？答：由帶的彈性變形而引起帶與帶輪之間的相對(duì)滑動(dòng)現(xiàn)象稱為彈性滑動(dòng)（2分）。彈性滑動(dòng)是帶傳動(dòng)中不可避免的現(xiàn)象（

4、2分）。它會(huì)引起以下后果：從動(dòng)輪的圓周速度總是落后于主動(dòng)輪的圓周速度，并隨載荷變化而變化，導(dǎo)致此傳動(dòng)的傳動(dòng)比不準(zhǔn)確。損失一部分能量，降低了傳動(dòng)效率，會(huì)使帶的溫度升高，并引起傳動(dòng)帶磨損。（2分）簡(jiǎn)述鏈傳動(dòng)的多邊形效應(yīng)。答：當(dāng)主動(dòng)鏈輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鏈條的速度、從動(dòng)鏈輪的角速度以及鏈傳動(dòng)的瞬時(shí)傳動(dòng)比都是 周期性變化的運(yùn)動(dòng)特性，稱為鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)不均勻性。因由多邊形特點(diǎn)造成，故又稱為鏈傳 動(dòng)的多邊形效應(yīng)。鏈傳動(dòng)的主要失效形式有哪些？答：鏈的疲勞破壞，鏈傳動(dòng)在工作中其上各個(gè)元件均受變應(yīng)力作用，經(jīng)過一定的應(yīng)力循環(huán)次 數(shù)，鏈板將產(chǎn)生疲勞破壞；套筒、滾子將會(huì)因?yàn)闆_擊而出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕。鏈條鉸鏈的磨損，鏈 傳動(dòng)在工作中

5、銷軸與套筒間承受較大的壓力，導(dǎo)致鉸鏈磨損，鏈節(jié)距會(huì)伸長(zhǎng)，使鏈松邊垂度增 大，引起動(dòng)載荷。鏈條鉸鏈的膠合當(dāng)鏈速度較高時(shí)，鏈的各元件將產(chǎn)生摩擦熱，從而導(dǎo)致膠 合。鏈條的靜力破壞對(duì)于低速鏈傳動(dòng)，其承受的載荷超過其最大承載能力，即會(huì)發(fā)生靜強(qiáng) 度破壞。簡(jiǎn)述鏈傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)答：與帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)沒有彈性滑動(dòng)和打滑，能保持準(zhǔn)確的傳動(dòng)比；需要的張緊力小，作用在軸上的壓力也小，結(jié)構(gòu)緊湊；能在溫度較高、有油污等惡劣環(huán)境條件下工作；安裝精度要求較低；中心矩較大時(shí)其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。試述設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)時(shí)，小鏈輪齒數(shù)的選擇原則。答：小鏈輪齒數(shù)z1對(duì)鏈傳動(dòng)的平穩(wěn)性和使用壽命都有較大影響齒數(shù)過少，增加傳動(dòng)的不均勻 性和動(dòng)載荷；增

6、加鏈節(jié)間的相對(duì)轉(zhuǎn)角，使鉸鏈的磨損加劇；鏈傳動(dòng)工作拉力將增大，加速鏈條 鏈輪磨損。齒數(shù)過多，除增大傳動(dòng)的尺寸外，也易于因?yàn)殒湕l節(jié)距的伸長(zhǎng)而發(fā)生跳齒脫鏈現(xiàn)象， 從而縮短鏈的使用壽命。鏈輪齒數(shù)不宜過多也不宜過少。】。.蝸桿傳動(dòng)的主要失效形式？簡(jiǎn)單解釋現(xiàn)象及成因。答：閉式蝸桿傳動(dòng)：輪齒齒面的點(diǎn)蝕、磨損和膠合，原因：蝸桿蝸輪齒面間的相對(duì)滑動(dòng)速度大，摩擦發(fā)熱大，使?jié)櫥驼扯纫驕囟壬叨陆担瑵?rùn)滑條件變壞，容易發(fā)生膠合或點(diǎn)蝕。當(dāng)z280時(shí)，會(huì)出現(xiàn)輪齒的彎曲折斷。開式蝸桿傳動(dòng)：失效為輪齒的磨損和彎曲折斷。實(shí)踐證明，失效多發(fā)生在蝸輪上，是因?yàn)槲?桿的機(jī)械強(qiáng)度通常要高于蝸輪?！?閉式蝸桿傳動(dòng)為什么要進(jìn)行熱平衡計(jì)算

7、？答：蝸桿傳動(dòng)由于效率低，工作時(shí)發(fā)熱量大，對(duì)于閉式傳動(dòng)，如果產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)散逸，將因油溫不斷升高而使?jié)櫥拖♂專瑵?rùn)滑效果降低，從而增大蝸桿蝸輪的摩擦損失，甚至發(fā) 生膠合。所以對(duì)于閉式蝸桿傳動(dòng)必須進(jìn)行熱平衡計(jì)算，以保證油溫穩(wěn)定地處于規(guī)定的范圍內(nèi)。設(shè)計(jì)蝸桿傳動(dòng)時(shí)，為提高其傳動(dòng)效率可以采取哪些措施？答：由蝸桿傳動(dòng)效率公式：知，提高其傳動(dòng)效率可以增大蝸桿的頭數(shù)或者減小蝸桿的直徑系 數(shù)來增大蝸桿的導(dǎo)程角而提高效率；另外，可以增大蝸桿蝸輪的相對(duì)滑動(dòng)速度，從而降低接 觸面的摩擦，減小當(dāng)量摩擦角而提高效率。還可以考慮潤(rùn)滑方法、蝸桿蝸輪的材料、蝸桿副 表面粗糙度等方面。蝸桿傳動(dòng)中為何常用蝸桿為主動(dòng)件？蝸輪能

8、否作主動(dòng)件？為什么？答：蝸桿傳動(dòng)中常用蝸桿為主動(dòng)件主要是實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比的傳動(dòng)。從理論上講，蝸輪可以做主 動(dòng)件，但在實(shí)踐中很少這樣用，因?yàn)槲佪喿鲋鲃?dòng)件時(shí)效率很低且為增速傳動(dòng)。試述蝸桿傳動(dòng)的失效形式及其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。答：蝸桿傳動(dòng)的失效形式有：點(diǎn)蝕、齒根折斷、齒面膠合及過度磨損。由于材料和結(jié)構(gòu)上的原 因，失效多發(fā)生在蝸輪上，一般只對(duì)蝸輪進(jìn)行承載能力計(jì)算在開式傳動(dòng)中，多發(fā)生齒面磨損和輪齒折斷，保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度為其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。在閉式蝸 桿傳動(dòng)中，多發(fā)生齒面膠合或點(diǎn)蝕，通常按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，而按齒根彎曲疲勞強(qiáng) 度進(jìn)行校核。此外，閉式傳動(dòng)還應(yīng)進(jìn)行熱平衡核算。簡(jiǎn)述選擇蝸桿頭數(shù)Z1和蝸輪的齒數(shù)Z2應(yīng)考慮哪

9、些因素？答：蝸桿頭數(shù)通常取為1、2、4、6。當(dāng)傳動(dòng)比大或要求自鎖時(shí)可取頭為1，但傳遞效率低， 當(dāng)傳動(dòng)比較小時(shí)，為了避免蝸輪輪齒發(fā)生根切，或傳遞功率大時(shí)，為了提高傳動(dòng)效率，可采 用多頭蝸桿，但是蝸桿頭數(shù)過多時(shí)，制造較高精度的蝸桿和蝸輪滾刀有困難。蝸輪齒數(shù)選擇。蝸輪的齒數(shù)不應(yīng)小于28,為了避免用蝸輪滾刀切制蝸輪時(shí)發(fā)生根切。但對(duì) 于動(dòng)力傳動(dòng)，蝸輪齒數(shù)也不宜大于80。因?yàn)楫?dāng)蝸輪直徑d2不變時(shí)，蝸輪齒數(shù)越大，模數(shù)就 越小，將削弱蝸輪輪齒的彎曲強(qiáng)度；而如果模數(shù)不變，則蝸輪直徑將要增大，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)尺寸 變大，蝸桿軸的支承跨距加長(zhǎng)，致使蝸桿的彎曲剛度降低，容易產(chǎn)生撓曲而影響正常的嚙合。形成動(dòng)壓油膜的必要條件1、

10、兩工作表面間必須構(gòu)成楔形間隙；2、兩工作表面間應(yīng)充滿具有一定粘度的潤(rùn)滑油或其它流體；3、兩工作表面間存在一定相對(duì)滑動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)方向總是帶動(dòng)潤(rùn)滑油從大截面流進(jìn)，小截面流 出。簡(jiǎn)述徑向滑動(dòng)軸承形成流體動(dòng)力潤(rùn)滑的過程。答：當(dāng)軸頸靜止時(shí)，軸徑處于軸承孔的最低位置，并與軸瓦接觸。此時(shí)，兩表面間自然形成一 收斂的楔形空間。當(dāng)軸頸開始順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，速度較低，帶入軸承間隙中的油量較少，這 時(shí)軸瓦對(duì)軸頸摩擦力的方向與軸頸表面圓周速度相反，迫使軸頸在摩擦力的作用下沿孔壁向右 爬升。隨著轉(zhuǎn)速的增大，軸頸表面的圓周速度增大，帶入楔形空間的油量也逐漸增多。這時(shí)， 右側(cè)楔形油膜產(chǎn)生了一定的動(dòng)壓力，將軸頸向左浮起。當(dāng)軸頸

11、達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，軸頸便穩(wěn)定在 一定的偏心位置上。根據(jù)液體摩擦滑動(dòng)軸承的承載機(jī)理試述形成動(dòng)壓油膜的必要條件？答：相對(duì)滑動(dòng)的兩表面間必須形成收斂的楔形間隙；被油膜分開的兩表面必須有足夠的相對(duì)滑動(dòng)速度，其運(yùn)動(dòng)方向必須使?jié)櫥陀纱罂诹?進(jìn)，從小口流出；潤(rùn)滑油要有一定粘度，有足夠充分的供油量，以維持潤(rùn)滑油的連續(xù)流動(dòng)。齒輪傳動(dòng)的主要失效形式有哪些？設(shè)計(jì)準(zhǔn)則如何？答：失效形式：輪齒折斷；齒面磨損；齒面點(diǎn)蝕；齒面膠合和塑性變形。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：對(duì)開式和半開式齒輪傳動(dòng)，主要失效形式是齒面磨損和因磨損而導(dǎo)致的輪支折斷。故只 需按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算；對(duì)于閉式齒輪傳動(dòng)，失效形式因齒面硬度而異，通常有軟齒面（齒面硬度W

12、 350HBS） 和硬齒面（齒面硬度N350HBS）之分。對(duì)軟齒面齒輪，主要是疲勞點(diǎn)蝕失效，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為： 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核；對(duì)硬齒面齒輪，輪齒折斷是主要失 效形式，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核?；蛘撸悍謩e按 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度及齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算，并取其中較大者為設(shè)計(jì)結(jié)果。液體摩擦動(dòng)壓滑動(dòng)軸承的寬徑比的大小對(duì)滑動(dòng)軸承的承載能力、溫升有什么影響？答：液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承的寬徑比不同其油膜壓力的分布也不一樣，寬徑比越小，軸承的端泄 量越大，油壓越低，軸承的承載能力越小，同時(shí)端泄帶走的摩擦熱也較多，軸承溫升較??； 相反軸承寬徑比越大，油壓

13、越大，軸承承載能力越強(qiáng)，但是潤(rùn)滑油泄流較困難，軸承溫升會(huì) 增大。推力軸承為何不宜用于高速？答：在高速時(shí)，由于離心力大，滾動(dòng)體與保持架因摩擦而發(fā)熱嚴(yán)重，壽命較低，因而隹力軸 承的極限轉(zhuǎn)速都很低，不適用于高速場(chǎng)合。當(dāng)工作轉(zhuǎn)速高時(shí)，若軸向力不大，可以采用角接 觸球軸承承受純軸向力。邊=53圖為兩級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器，已知條件如圖 所示。試問：低速級(jí)斜齒輪的螺旋線方向應(yīng)如何選 擇才能使中間軸II上兩齒輪所受的軸向力相反？ 答：軸II上小齒輪為左旋；m軸上大齒輪為右旋。試分析下圖所示四種摩擦副，在摩擦面間哪些摩 擦副不能形成油膜壓力，為什么？（ v為相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，油有一定的粘度）答：a）不能，因?yàn)閮砂迤?/p>

14、行；b）不能，潤(rùn)滑油應(yīng)由大口進(jìn)、小口出才行；c）可以。d）不能， 潤(rùn)滑油沒有足夠的速度。齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)中，影響齒向載荷分布系數(shù)的主要因素有哪些？答：影響齒輪載荷分布系數(shù)的主要因素：齒輪的制造和安裝誤差；齒輪相對(duì)軸承的布置；軸 的彎曲變形與扭轉(zhuǎn)變形；齒寬b的大小選用不當(dāng)；齒面硬度等。什么是滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)負(fù)荷？其方向是如何確定的？6答：軸承工作溫度在100C以下，基本額定壽命L=1x1 0 r時(shí)，軸承所能承受的最大載荷，稱為基本額定動(dòng)負(fù)荷。（2分）對(duì)于向心軸承，其方向?yàn)閺较蜉d荷；（1分）對(duì)于推力軸承，其方向?yàn)檩S向載荷；（1分）對(duì)于角接觸軸承，其方向?yàn)檩d荷的徑向分量。（1分）使預(yù)緊力F0減小的具

15、體措施：減小螺栓剛度Cb：增大螺栓長(zhǎng)度、減小螺栓桿直徑、作成空心桿、在螺母下安裝彈性元件等；增大被聯(lián)接件剛度Cm：采用剛性大的墊片。分別說明普通螺紋、梯形螺紋的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合。答：普通螺紋自鎖性能好，強(qiáng)度高13，主要用于連接（1分）。梯形螺紋效率比矩形螺紋略低，但牙根強(qiáng)度較高，易于對(duì)中，磨損后可以補(bǔ)償4分）；在 螺旋傳動(dòng)中應(yīng)用最普遍。（1分）分別說明硬齒面閉式齒輪傳動(dòng)和閉式蝸桿傳動(dòng)的主要失效形式與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。答：硬齒面閉式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是齒根彎曲疲勞折斷土分匕；其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是按齒根 彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度心。閉式蝸桿傳動(dòng)的主要失效形式是齒面膠合、點(diǎn)蝕和磨損（11；其

16、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是按齒面接觸 疲勞強(qiáng)度條件計(jì)算蝸桿傳動(dòng)的承載能力，在選擇許用應(yīng)力時(shí)適當(dāng)考慮膠合和磨損的影響， 同時(shí)應(yīng)進(jìn)行熱平衡計(jì)算（2分）。齒輪強(qiáng)度計(jì)算中的載荷系數(shù)K由哪幾部分組成？各考慮什么因素的影響？答：載荷系數(shù)由使用系數(shù)、動(dòng)載系數(shù)、齒間載荷分配系數(shù)和齒向載荷分布系數(shù)四部分組成。 是考慮外部因素引起的附加載荷影響的系數(shù)；（1分）是計(jì)及齒輪的各種誤差、變形、沖擊導(dǎo)致的動(dòng)載荷對(duì)傳動(dòng)的影響而設(shè)置的系數(shù)；（1分） 是考慮到載荷在不同嚙合齒對(duì)間不均勻分布對(duì)齒輪傳動(dòng)的影響系數(shù)；（1分）是考慮到載荷在一對(duì)嚙合齒對(duì)上不均勻分布對(duì)齒輪傳動(dòng)的影響系數(shù)。（1分）寫出一維流體動(dòng)壓基本方程（雷諾方程）并利用該方程說明形成流

17、體動(dòng)壓潤(rùn)滑的必要條 件。答：一維流體動(dòng)壓基本方程：勿=6h.vN（3分）dxh 3形成流體動(dòng)壓力的必要條件是：流體必須流經(jīng)收斂形間隙，入口處hh0，dp/dx0，壓力逐漸增大，出口處hh0，dp/dx0， 壓力逐漸減??；流體必須有足夠的速度，V；流體必須是粘性流體，訴0。滾動(dòng)軸承內(nèi)圈和軸、外圈和軸承座孔的配合采用基孔制還是基軸制？滾動(dòng)軸承回轉(zhuǎn)套圈 與不轉(zhuǎn)套圈所取的配合哪一個(gè)更緊些？為什么？答:滾動(dòng)軸承的內(nèi)孔與軸的配合采用基孔制，滾動(dòng)軸承外圈與軸承座孔間的配合采用基軸制。 一般而言，滾動(dòng)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)套圈比不轉(zhuǎn)套圈有更緊一些的配合，因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)套圈承受旋轉(zhuǎn)的載荷， 而不動(dòng)套圈承受局部載荷。當(dāng)轉(zhuǎn)速越高、載荷

18、越大和振動(dòng)越強(qiáng)烈時(shí)，就應(yīng)選擇更緊的配合。為什么金屬制的軟齒面齒輪，配對(duì)兩輪齒面的硬度差應(yīng)保持為3050HBS或更多？答：當(dāng)小齒輪與大齒輪的齒面具有較大的硬度差（如小齒輪齒面為淬火并磨制，大齒輪齒面 為常化或調(diào)質(zhì)），且速度又較高時(shí)，較硬的小齒輪齒面對(duì)較軟的大齒輪齒面會(huì)起到顯著的冷 作硬化效應(yīng)，從而提高了大齒輪齒面的疲勞極限，大齒輪的接觸疲勞許用應(yīng)力可提高20%。提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施有哪些？答：降低螺栓總拉伸載荷的變化范圍；改善螺紋牙間的載荷分布;減小應(yīng)力集中；避免或減 小附加應(yīng)力。在閉式齒輪傳動(dòng)中，為什么“點(diǎn)蝕”這種失效形式主要發(fā)生在齒面節(jié)線附近？答：齒輪傳動(dòng)時(shí)，嚙合齒面的接觸應(yīng)力按循環(huán)脈動(dòng)變化，當(dāng)接觸應(yīng)力超過齒面材料的接觸疲 勞極限時(shí)，齒面產(chǎn)生疲勞微裂紋，潤(rùn)滑油浸入裂紋，再經(jīng)齒面的進(jìn)一步擠壓，裂紋加速擴(kuò)展， 導(dǎo)致齒面金屬脫落形成凹坑或麻點(diǎn)，這就是“點(diǎn)蝕”失效。由于齒面節(jié)