机械设计问答题-3

第一章1.问：机器的基本组成要素是什么？答：机械零件2.问：什么是零件？答：零件是组成机器的不可拆的基本单元，即制造的基本单元。3.问：什么是通用零件？答：在各种机器中经常都能用到的零件，如：齿轮、螺钉等。4.问：什么是专用零件？答：在特定类型的机器中才能用到的零件，如：涡轮机的叶片、内燃机曲轴等。5.问：什么是部件？答：由一组协同工作的零件所组成的独立制造或独立装配的组合体叫做部件，如减速器、离合器等。6.问：什么是标准件？答：经过优选、简化、统一，并给以标准代号的零件和部件称为标准件。7.问：什么是机械系统？答：由许多机器、装置、监控仪器等组成的大型工程系统，或由零件、部件等组成的机器（甚至机器中的局部）都可以看成是一个机械系统。8.问：机械设计课程的主要研究对象是什么？答：本课程只研究在普通工作条件下一般参数的通用零件和部件。9.问：什么是易损件？答：在正常运转过程中容易损坏，并在规定期限内必须更换有零件或部件称为易损件。第二章1.问：一台完整的机器通常由哪些基本部分组成？答：原动机部分、执行部分和传动部分。2.问：一般机器的设计程序通常由哪几个基本阶段构成？答：一部机器的设计程序基本上由计划阶段、方案设计阶段、技术设计阶段、技术文件编制阶段构成。3.问：设计机器时应满足哪些基本要求？答：一般来说，需满足使用功能要求、经济性要求、劳动保护和环境保护要求、可靠性要求和其它专用要求。4.问：机械零件主要有哪些失效形式？答：机械零件的主要失效形式有：整体折断、过大的残余变形、零件的表面破坏、破坏正常工作条件引起的失效等。5.问：设计机械零件时应满足哪些基本要求？答：一般说来，大致有以下基本要求：避免在预定寿命期内失效的要求、结构工艺性要求、经济性要求、质量小的要求和可靠性要求等。6.问：机械零件的常用设计准则是什么？答：大体有以下设计准则：强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则和可靠性准则等。7.问：什么是机械零件的强度设计准则？答：强度准则就是指零件中的应力不得超过允许的限度。例如，对一次断裂来说，应力不超过材料的强度极限；对疲劳破坏来说，应力不超过零件的疲劳极限；对残余变形来说，应力不超过材料的屈服极限。8.问：什么是零件的刚度准则？答：零件在载荷作用下产生的弹性变形量，小于或等于机器工作性能所允许的极限值即许用变形量，就是符合了刚度设计准则。9.问：机械零件的常规设计方法主要有哪些？答：机械零件的常规设计方法可概括地划分为以下几种：理论设计、经验设计和模型实验设计。10.问：机械零件的常用材料有哪些？答：金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料等。11、影响润滑油粘度η的主要因素哪些？答：温度；压力第三章1.问：试述零件的静应力与变应力是在何种载荷作用下产生的？答：静应力只能在静载荷作用下产生，变应力可能由变载荷产生，也可能由静载荷产生。2.问：零件的等寿命疲劳曲线与材料试件的等寿命疲劳曲线是否相同？答：两者不同，零件的等寿命疲劳曲线需考虑零件上应力集中对材料疲劳极限的影响。3.问：疲劳损伤线性累积假说的含义是什么？答：该假说是：在每一次应力作用下，零件寿命就要受到一定损伤率，当损伤率累积达到100%时（即达到疲劳寿命极限）便发生疲劳破坏。通过该假说可将非稳定变应力下零件的疲劳强度计算折算成等效的稳定变应力疲劳强度。4.问：机械零件上的哪些位置易产生应力集中？举例说明。如果零件一个截面有多种产生应力集中的结构，有效应力集中答：零件几何尺寸突变（如：沟槽、孔、圆角、轴肩、键槽等）及配合零件边缘处易产生应力集中。当一个截面有多处应力源时，则分别求出其有效应力集中系数，从中取最大值。5.问：两个零件以点、线接触时应按何种强度进行计算？若为面接触时（如平键联接），又应按何种强度进行计算？答：点、线接触时应按接触强度进行计算；面接触应按挤压强度计算。6.问：零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将如何变化？答：不变。7.问：两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力是否相同？答：两零件的接触应力始终相同（与材料和几何尺寸无关）。8、已知零件的极限应力图中工作点C的位置，试在说明当应力变化规律符合r=C时，对应于M点的极限应力点；在零件的加载过程中，可能发生何种失效？应按何种方式进行强度计算？答：极限应力点为OM延长线与直线的交点；在零件的加载过程中，可能发生塑性变形；应按静强度进行计算。第四章1.问：何谓摩擦？答：当在正压力作用下相互接触的两个物体受切向外力的影响而发生相对滑动，或有相对滑动趋势时，在接触表面上就会产生抵抗滑动的阻力，这种现象叫做摩擦。2.问：何谓磨损？答：摩擦是一种不可逆过程，其结果必然是有能量损耗和摩擦表面物质的丧失或迁移，即磨损。3.何谓润滑？答：为了控制摩擦、磨损，提高机器效率，减小能量损失，降低材料消耗，保证机器工作的可靠性，有效的手段-润滑。4.问：根据摩擦面间存在润滑剂的情况，滑动摩擦能分为几种类型的摩擦？答：分为干摩擦、边界摩擦（边界润滑）、流体摩擦（流体润滑）及混合摩擦。5.问：一般零件磨损过程大致可分为哪三个阶段？答：一般零件磨损过程大致可分为磨合阶段、稳定磨损阶段及剧烈磨损阶段。6.问：何谓润滑油的粘度？答：润滑油的粘度可定性地定义为它的流动阻力。第五章1.问：常用螺纹的类型主要有哪些？答：普通螺纹、米制锥螺纹、管螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹。2.问：哪些螺纹主要用于联接？哪些螺纹主要用于传动？答：普通螺纹、米制锥螺纹、管螺纹主要用于联接。梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹主要用于传动。3.问：螺纹联接的基本类型有哪些？答：螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接。其它还有地脚螺栓联接、吊环螺钉联接和T型槽螺栓联接等。4螺纹联接预紧的目的是什么？答：预紧的目的在于增强联接的可靠性和紧密性，以防止受载后被联接件间出现缝隙或发生相对滑移。5.问：螺纹联接防松的方法按工作原理可分为哪几种？答：摩擦防松、机械防松（正接锁住）和铆冲防松（破坏螺纹副关系）等。6受拉螺栓的主要破坏形式是什么？答：静载荷下受拉螺栓的损坏多为螺纹部分的塑性变形和断裂。变载荷下多为栓杆部分的疲劳断裂。7.问：受剪螺栓的主要破坏形式是什么？答：螺栓杆和孔壁的贴合面上出现压溃或螺栓杆被剪断。8.问：为了提高螺栓的疲劳强度，在螺栓的最大应力一定时，可采取哪些措施来降低应力幅？并举出三个结构例子。答：可采取减小螺栓刚度或增大被联接件刚度的方法来降低应力幅。1）适当增加螺栓的长度；2）采用减小螺栓杆直径的腰状杆螺栓或空心螺栓；3）在螺母下面安装弹性元件。9.问：螺纹联接设计时均已满足自锁条件，为什么设计时还必须采取有效的防松措施？答：在静载荷及工作温度变化不大时，联接一般不会自动松脱。但在冲击、振动、载荷变化、温度变化较大或高温下均造成联接间摩擦力减小或瞬时消失或应力松驰而发生联接松脱。10.问：横向载荷作用下的普通螺栓联接与铰制孔用螺栓联接两者承受横向载荷的机理有何不同？当横向载荷相同时，两种答：前者靠预紧力作用，在接合面间产生的摩擦力来承受横向力；后者靠螺栓和被联接件的剪切和挤压来承载。前者由于靠摩擦传力，所需的预紧力很大，为横向载荷的很多倍，螺栓直径也较大。11.问：承受预紧力Fo和工作拉力F的紧螺栓联接，螺栓所受的总拉力F2是否等于Fo+F？为什么？答：不等于。因为当承受工作拉力F后，该联接中的预紧力Fo减为残余预紧力F1，故F2=F1+F12.问：对于紧螺栓联接，其螺栓的拉伸强度条件式中的系数1.3的含义是什么？答：系数1.3是考虑到紧联接时螺栓在总拉力F2的作用下可能补充拧紧，故将总拉力增加30%以考虑此时扭转切应力的影响。13问：在螺栓联接中，不同的载荷类型要求不同的螺纹余留长度，这是为什么？答：螺纹的余留长度越长，则螺栓杆的刚度越低，这对提高螺栓联接的疲劳强度有利。因此，承受变载荷和冲击载荷的螺栓联接，要求有较长的余留长度。14问：计算普通螺栓联接时，为什么只考虑危险截面的拉伸强度而不考虑螺栓头、螺母和螺纹牙的强度？答：螺栓头、螺母和螺纹牙的结构尺寸是根据与螺杆的等级强度条件及使用经验规定的，实验中很少发生失效，因此，通常不需要强度计算。15问：普通紧螺栓联接所受到的轴向工作载荷或横向工作载荷为脉动循环时，螺栓上的总载荷是什么循环？答：普通紧螺栓联接所受到轴向工作载荷为动脉循环时，螺栓上的总载荷为不变号的不对称循环变载荷，0r1;所受横向工作载荷为动脉循环时，螺栓上的总载荷为静载荷，r=1.16问：在什么情况下，螺栓联接的安全系数大小与螺栓的直径有关？史说明其原因？答：在不控制预紧力的情况下，螺栓联接的安全系数与螺栓直径有关，直径越小，则安全系数取得越大，这是因为扳手的长度随螺栓直径减小而线性减短，而螺栓的承受载荷能力随螺栓直径减小而平方性降低，因此，螺栓直径越细越易拧紧，造成螺栓过载断裂，所以小直径的螺栓应取较大的安全系数。17问：紧螺栓联接所受轴向变载荷在0~F间变化，当预紧力F0一定时，改变螺栓或被联接件的刚度，多螺栓联接的疲劳强度和联接的紧密性有何影响？答：降低螺栓的刚度或增大被联接件的刚度，将会提高螺栓联接的疲劳强度，降低联接的紧密性，反之，则降低螺栓联接的疲劳强度，提高联接的紧密性。18、设Cb为螺栓刚度，Cm为被联接件刚度，试问：(a)bmCC(b)mbCC时螺栓总拉力F2、预紧力F0和轴向工作载F之间的关系？答：由FCCCFFmbb02知：（a）当Cm》Cb，则F2≈F0（b）当Cb》Cm，则F2≈F0+F，因此，要提高螺栓连接的强度，应减少螺栓的刚度，增大被联接件的刚度。19、为什么螺纹联接常需要防松？试举出两种防松方法。答：螺纹联接一般都能满足自锁条件，但当联接受冲击、振动或变载荷的作用下，螺旋副间的摩擦力可能减小或消失；在高温下，由于螺纹联接件和螺纹被联接件的材料发生蠕变和应力松弛，也会使摩擦力减小或消失，导致联接松脱。可采用摩擦防松，如：弹簧垫圈；机械防松，如：圆螺母和止动垫片。20、螺纹联接为什么要预紧？控制预紧力的方法有哪些？答：螺纹联接预紧的目的是为了增强联接的可靠性和紧密性，以防止受载后被联接件间出现缝隙或发生相对滑移。通过测力矩扳手、定力矩扳手和测定螺栓伸长量的方法来控制预紧力。第六章1.问：键联接的功能是什么？答：键是一种标准零件，通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩，有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。2.问：键联接的主要类型有些？答：键联接的主要类型有：平键联接、半圆键联接、楔键联接和切向键联接。3.问：平键分为哪几种？答：根据用途的不同，平键分为普通平键、薄型平键、导向平键和滑键四种。4.问：导向平键与滑键的区别是什么？答：导向平键是一种较长的平键，用螺钉固定在轴上的键槽中，为了便于拆卸，键上制有起键螺孔，以便拧入螺钉使键退出键槽。轴上的传动零件则可沿键作轴向滑动。当零件需滑移的距离较大时，因所需导向平键的长度过大，制造困难，固宜采用滑键。滑键固定在轮毂上，轮毂带动滑键在轴移动。5.问：半圆键联接与普通平键联接相比，有什么优缺点？答：优点是工艺性较好，装配方便，尤其适用于锥形轴端与轮毂的联接。缺点是轴上键槽较深，对轴的强度削弱较大，一般只用于轻载静联接中。6.问：普通平键联接的主要失效形式是什么？答：其主要失效形式是工作面被压溃。除非有严重过载，一般不会出现键的剪断。7.问：导向平键联接和滑键联接的主要失效形式是什么？答：其主要失效形式是工作面的过度磨损。8.问：按齿形不同，花键联接有哪些类型？答：按其齿形不同，可分为矩形花键和渐开线花键两类，均已标准化。9.问：花键联接的主要失效形式是什么？如何进行强度计算？答：其主要失效形式是工作面被压溃（静联接）或工作面过度磨损（动联接）。因此，静联接通常按工作面上的挤压应力进行强度计算，动联接则按工作面上的压力进行条件性的强度计算。10.问：一般联接用销、定位用销及安全保护用销在设计计算上有何不同？答：联接用销的类型可根据工作要求选定，