机械设计考试复习题

1.传动带的分类，带传动的设计准则、运动分析、应力分析、弹性滑动现象。分类：按工作原理不同，分为摩擦型带传动和啮合性带传动按传动带的横截面积形状不同，分为平带传动，圆带传动，V带传动，多楔带传动有效拉力Fe，总摩擦力Ff即等于带所传递的有效拉力，即有：Fe＝Ff＝F1－F2F1＝F0+Fe/2F2＝F0-Fe/2应力分析：弹性滑动现象：带传动在工作时，带受到拉力后要产生弹性变形。由于带所受的拉力是变化的，因此带受力后的弹性变形也变化的。由于带传动中存在着带的弹性变形的变化，这就导致了带与带轮之间有一定的相对速度，因此存在带与带轮间的相对滑动。这种因弹性变形而引起的相对滑动称之为带传动的弹性滑动。4.带轮的结构形式带轮基准直径d=2.5d（轴的直径），采用实心式；d=300mm,腹板式；d=300mm,D-d=100mm,孔板式；d300mm,轮辐式。5.带传动设计准则：在保证不打滑的条件下，带传动具有一定的疲劳强度和寿命。6.失效形式：打滑和疲劳破坏。2、链传动的失效形式：1、链的疲劳破坏2、链条铰链的磨损3、链条铰链的胶合4、链条的静力破坏。齿轮传动的失效形式：轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、塑性变形。设计准则：通常只按保证齿根弯曲疲劳强度及保证齿面接触疲劳强度两准则进行计算。3、带传动和链传动的特点及应用。1）带传动特点及应用：带传动具有结构简单、传动平稳、噪声小、清洁（无需润滑）的特点，具有缓冲减振和过载保护作用，并且维修方便。与链传动和齿轮传动相比，带传动的强度较低以及疲劳寿命较短，存在弹性滑动现象，不能保持准确传动比，寿命短的缺点。带传动的应用十分广泛2）链传动的优缺点：与带传动相比，链传动无弹性滑动和整体打滑现象，能保持准确的平均传动比，传动效率高，径向压轴力小，整体尺寸小，结构紧凑，能在高温及潮湿情况下工作；与齿轮传动相比，链传动安装精度要求较低，成本低廉，可远距离传动：链传动的主要缺点是不能保持恒定的瞬时传动比，只能实现同向传动；磨损后易发生眺齿；有噪声；不宜用于大载荷，高速和急速反向的传动。4.螺纹连接的防松方法、螺栓联接计算螺纹连接的基本类型：螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接、紧定螺钉连接。螺纹连接的预紧：在连接承受工作载荷之前，采用侧力矩扳手、定力矩扳手或测定螺栓伸长量的方法控制，施加较大的预紧力，预紧力应不得超过材料屈服极限的80%，以增强连接的可靠性和紧密性，防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相对滑动。答：一，摩擦防松1对顶螺母防松2弹簧垫圈防松3自锁螺母防松二，机械防松1六角开槽螺母防松2止动垫圈防松3串联钢丝防松三、破坏螺旋副运动关系防松1铆合2冲点3涂胶粘剂5.摩擦状态：干摩擦、边界摩擦、流体摩擦、混合摩擦。6.键的分类、传力原理、工作面、主要失效形式、选择。键的分类传力原理工作面主要失效形式键的选择运动分析：在安装带传动时，传动带即以一定的预紧力F0紧套在两个带轮上。由于预紧力F0的作用。带和带轮的接触面上就产生了正压力。带传动不工作时传动带两边的拉力相等，都等于F0（如下列左图所示）。F1＋F2＝2F0平键联接工作时靠键同键槽侧面的挤压来传递转矩两侧面工作面被压溃键的选择包括类型选择和尺寸选择两个方面。键的类型应根据键联接的结构特点、使用要求和工作条件来选择；键的尺寸则按符合标准规格的强度要求来选定。键的主要尺寸为其截面尺寸（一般以键宽b×键高h表示）与长度L。键的截面尺寸b×h按轴的直径d由标准中选定，键的长度L一般可按轮毂长度，等于或略短于轮毂。半圆键联接工作时靠其侧面来传递转矩侧面工作面被压溃楔键联接工作时靠键的锲紧作用来传递转矩上下两面工作面被压溃切向键联接靠工作面上的挤压力和轴与轮毂间的摩擦力来传递转矩两个平行的窄面工作面被压溃7.齿轮传动1.齿轮的失效形式：轮齿折断，齿面磨损，齿面点蚀.齿面胶合.塑性变形设计准则：通常只按保证齿根弯曲疲劳强度及保证吃面接触疲劳强度两准则进行计算。3.齿轮传动的润滑方式：1》开式或半开式，低速闭式，用人工做周期性加油润滑；2》闭式（按圆周速度大小）:v12m/s,大齿轮轮齿浸入油池深度：a.圆柱齿轮10mm~一个齿高；b.锥齿轮半齿宽~全齿宽；v12m/s用喷油润滑，v=25喷嘴位于轮齿啮入边或啮出边；v25，喷嘴位于轮齿啮出边。材料：钢，铸铁，非金属材料8.轴的分类。转轴——工作时既承受弯矩又承受扭矩的轴。如减速器中的轴。虚拟现实。心轴——工作时仅承受弯矩的轴。按工作时轴是否转动，心轴又可分为：转动心轴——工作时轴承受弯矩，且轴转动。如火车轮轴。固定心轴——工作时轴承受弯矩，且轴固定。如自行车轴。虚拟现实。传动轴——工作时仅承受扭矩的轴。如汽车变速箱至后桥的传动轴。按轴线形状的不同,轴可分为：曲轴——各轴段轴线不在同一直线上，主要用于内燃机中直轴——各轴段轴线为同一直线。直轴按外形不同又可分为：光轴——形状简单，应力集中少，易加工，但轴上零件不易装配和定位。常用于心轴和传动轴。阶梯轴——特点与光轴相反，常用于转轴。钢丝软轴——由多组钢丝分层卷绕而成，具有良好挠性，可将回转运动灵活传到不开敞的空间位置。9.滚动轴承型号、内径、选择、计算。型号：滚动轴承若按用于承受外载荷方向的不同来分，可分为向心轴承、推力轴承和向心推力轴承；若按轴承的结构类型来分，可有十余个大类：1深沟球轴承2圆柱滚子轴承3角接触球轴承4圆锥滚子轴承5调心球轴承6调心滚子轴承7滚针轴承8推力球轴承9推力滚子轴承滚动轴承三类常用轴承：代号3：圆锥滚子轴承（结构代号30000）大锥角圆锥滚子轴承（结构代号30000B）可以同时承受径向载荷及轴向载荷（30000型以径向载荷为主，30000B型以轴向载荷为主）。外圈可分离，安装时可调整轴承的游隙。一般成对使用。代号6：深沟球轴承（代号60000）主要承受径向载荷，也可同时承受小的轴向载荷。当量摩擦系数最小。在高转速时，可用来承受纯轴向载荷。工作中允许内外圈轴线偏斜量≤8′—16′，大量生产，价格最低。代号7：角接触球轴承，结构代号：70000C，70000AC，70000B。可以同时承受径向载荷及轴向载荷，也可以单独承受轴向载荷。能在较高转速下正常工作由于一个轴承只能承受单向的轴向力，因此，一般成对使用。承受轴向载荷的能力与接触角a有关。接触角大的，承受轴向载荷的能力也高。基本代号中，右起第一二位数字为内径代号。内径代号还有一些例外的，如内劲为10mm,12mm,15mm,17mm的轴承，内径代号一次为00,01,02,03。内径：…………………………选择：选择：1）、考虑轴承的承受载荷情况：方向：受径向力时，用向心轴承；受轴向力时，用推力轴承；径向力和周向力联合作用时，用向心推力轴承；大小：受到较大载荷时，可用滚子轴承，或尺寸系列较大的轴承；受到较小载荷时，可用球轴承，或尺寸系列较小的轴承；2）、考虑对轴承尺寸的限制：当对轴承的径向尺寸严格限制时，可选用滚针轴承；3）、考虑轴承的转速：一般来讲，球轴承比滚子轴承能适应更高的转速，轻系列的轴承比重系列的轴承能适应更高的转速；此外，各类推力轴承的极限转速很低，不易用于高转速的情况。4）、考虑对轴承的调心性要求：调心球轴承和调心滚子轴承均能满足一定的调心要求（即：轴心线与轴承座孔心线可适当偏转），而圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、滚针轴承满足调心要求的能力几乎为零。5）、轴承的安装与拆卸：便于安装计算：寿命计算吧！轴承配置：1）双支点各单向固定2）一支点双向固定，另一端支点游动3）两端游动支承。10.联轴器分类、传力原理、选择分类：根据对各种相对位移有无补偿能力(即能否在发生相对位移条件下保持联接的功能),联轴器可分为刚性联轴器(无补偿能力)和挠性联轴器(有补偿能力)两大类。挠性联轴器又可按是否具有弹性元件分为无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器两个类别。传力原理凸缘联轴器：这种联轴器有两种主要的结构型式：1靠铰制孔用螺栓来实现两轴对中2螺栓杆承受挤压与剪切来传递转矩十字滑块联轴器：十字滑块联轴器由两个在端面上开有凹槽的半联轴器1、3，和一个两面带有凸牙的中间盘2所组成。凹凸牙可在凹槽中滑动，故可补偿安装及运转时两轴间的相对位移齿式联轴器：齿式联轴器由两个带有内齿及凸缘的外套筒3和两个带有外齿的内套筒1所组成。两个内套筒1分别用键与两轴联接，两个外套简3用螺栓5联成一体，依靠内外齿相啮合以传递转矩。滚子链联轴器：利用一条公用的双排链条2同时与两个齿数相同的并列链轮啮合来实现两半联轴器1与4的联接弹性套柱销联轴器：通过蛹状的弹性套传递转矩弹性柱销联轴器：工作时转矩通过主动轴上的键，半联轴器、弹性柱销、另一半联轴器及键而传到从动轴上去的。选择：1)所需传递的转矩大小和性质以及对缓冲减振功能的要求。2)联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小。。3)两轴相对位移的大小和方向。4)联轴器的可靠性和工作环境。5）联轴器的制造、安装、维护和成本。11.流体动压油膜形成条件。答：1相对运动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙。2被油膜分开的两表面必须有一定的相对滑动速度，运动方向为使油从大口流进,小口流出。3润滑油必须有一定的粘度，供油要充分。12、闭式齿轮的设计步骤。1），选定齿轮类型，精度等级、材料及齿数2），按齿面接触强度设计3），按齿根弯曲强度设计4），几何尺寸计算5），结构设计13、带传动和链传动的特点及应用。带传动特点及应用：带传动具有传动平稳、噪声低、清洁（无需润滑）的特点，具有缓冲减振和过载保护作用，并且维修方便。与链传动和齿轮传动相比，带传动的强度较低以及疲劳寿命较短。带传动的应用十分广泛链传动的特点及应用：与带传动相比，链传动能保持准确的平均传动比，传动效率高，径向压轴力小，能在高温及低速情况下工作；与齿轮传动相比，链传动安装精度要求较低，成本低廉，可远距离传动：链传动的主要缺点是不能保持恒定的瞬时传动比。按用途不同，链可分为：传动链、输送链和起重链，在一般机械传动中，常用的是传动链。传动链有滚子链和齿形链等类型，其中滚子链使用最广，齿形链使用较少14.蜗杆传动特点、应用、分类、失效形式、材料1）失效形式：点蚀(齿面接触疲劳破坏)、齿根折断、曲面胶合及过度磨损等（失效经常发生在涡轮轮齿上）。2）材料：蜗杆一般是用碳钢或合金钢制成。3）设计准则:开式传动按齿根弯曲疲劳强度；闭式按齿面接触疲劳强度设计，按齿根弯曲疲劳强度校核，热平衡核算。4）润滑方式：采用粘度大的矿物油，闭式传动对蜗杆侧置和下置时，浸油深度为蜗杆的一个齿高；上置式深度为涡轮外径的三分之一。开式传动喷油嘴对准啮入端，正反转是两边都要。特点：1)能实现大的传动比。在动力传动中，一般传动比i=5～80；在分度机构或手动机构的传动中，传动比可达300；若只传递运动，传动比可达1000。由于传动比大，零件数目又少，因而结构很紧凑。2)在蜗杆传动中，由于蜗杆齿是连续不断的螺旋齿，它和蜗轮齿是逐渐进入啮合及逐渐退出啮合的，同时啮合的齿对又较多，故冲击载荷小，传动平稳，噪声低。3)当蜗杆的螺旋线升角小于啮合面的当量摩擦角时，蜗杆传动便具有自锁性4)蜗杆传动与螺旋齿轮传动相似，在啮合处有相对滑动。当滑动速度很大，工作条件不够良好时，会产生较严重的摩擦与磨损，从而引起过分发热，使润滑情况恶化。因此摩擦损失较大，效率低；当传动具有自锁性时，效率仅为0.4左右。应用：蜗杆传动通常用于减速装置，但也有个别机器用作增速装置。分类：根据蜗杆形状的不同，蜗杆传动可以分为圆柱蜗杆传动,环面蜗杆传动和锥蜗杆传动等。圆柱蜗杆传动包括普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动两类。材料：蜗杆一般是用碳钢或合金钢制成。高速重载蜗杆常用15Cr或20Cr，并经渗碳淬火；也可用40、45号钢或40Cr并经淬火。这样可以提高表面硬度，增加耐磨性。通常要求蜗杆淬火后的硬度为40～55HRC，经氮化处理后的硬度为55～62HRC。一般不太重要的低速中载的蜗杆，可采用40或45号钢，并经调质处理，其硬度为220～300HBS。常用的蜗轮材料为