机械设计基础填空题_64学时原题

1《机械设计基础》填空部分复习题概论1、一非对称循环变应力，其σmax=100N/mm2，σmin=-50N/mm2，计算其应力幅σa=75N/mm2，平均应力σm=__25_N/mm2，循环特性r=-0.5。2、机械零件由于某种原因，不能正常工作时，称为失效。机械零件在不发生失效的条件下，零件能安全工作的限度，称为工作能力。3、随时间变化的应力称为变应力，具有周期性变化的变应力称为循环变应力。按照随时间变化的情况，应力可分为静应力和变应力。变应力的五个基本参数是σmax、σmin、σm、σa、r。应力循环中的最小应力与最大应力之比，可用来表示变应力中应力变化的情况，通常称为变应力的循环特性r。当r=+1表示为静应力，r=0表示为脉动应力，它的σmin=0，σm=σa=σmax/2；当r=-1表示为对称应力，它的σmax=σa；σm=0；非对称循环变应力的r变化范围为-1~0和0~+1之间。4、在变应力中，表示应力与应力循环次数之间的关系曲线称为材料的疲劳曲线。在变应力作用下，零件的主要失效形式是疲劳破坏。在静应力下，塑性材料的零件按不发生塑性变形条件进行强度计算，故应取材料的屈服极限作为极限应力；而脆性材料的零件按不发生断裂的条件进行计算，故应取材料的强度极限作为极限应力。变应力下，零件的许用极限应力与零件材料的疲劳极限有关，同时还应考虑应力集中系数、尺寸__系数和表面状态系数。5、变应力可归纳为对称循环变应力、非对称循环变应力和脉动循环变应力三种基本类型。第一章运动简图1、平面机构具有确定运动的条件是自由度等于原动件个数，且自由度0。2两构件通过面接触组成的运动副称为低副；平面机构中又可将其分为回转副和移动副。两构件通过点或直线接触组成的运动副称为高副。3、两构件直接接触并能产生一定相对运动的联接称为运动副，按照其接触特性，又可将它分为低副和高副。第二章连杆机构1、按照连架杆是曲柄还是摇杆，可将铰链四杆机构分为三种基本型式曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。2、铰链四杆机构中的固定件称为机架，与其用回转副直接相连接的构件称为连架杆，不与固定件相连接的构件称为连杆。3、平面机构中，压力角越小，则传动角越大，机构的传动性能越好。导杆机构的传动角是900。曲柄摇杆机构中，当摇杆为主动件时，在曲柄和连杆共线时，会出现死点现象。4、在平面四杆机构中，极位夹角越大，则行程速比系数就越大，急回性能也越明显；若极位夹角为零，则其行程速比系数等于1，就意味着该机构的急回性能没有第三章凸轮机构1、在图解法设计滚子从动件凸轮中，把滚子中心的轨迹称为凸轮理论轮廓；为使凸轮型线在任何位置既不变尖，更不相交，就要求滚子半径必须小于理论轮廓外凸部分的最小曲率半径。2、凸轮机构按凸轮形状可分为盘形凸轮机构、移动凸轮机构和圆柱凸轮机构。按从动件的型式可分为滚子从动件、尖顶从动件和平底从动件三种。3、凸轮机构中，从动件采用等加速等减速运动规律时，将引起柔性冲击，采用等速运动规律时，会引起刚性冲击。选择凸轮基圆半径时，要保证其压力角的要求，其它条件不变的情况下，结构越紧凑，基圆的半径越小，压力角就越大，机械效率越低。凸轮机构的压力角随基圆半径的减小而增大，为减小推力和避免自锁，压力角应越小越好。第五章齿轮机构1、齿轮的加工方法按其切齿原理可分为仿形法和范成法两种。2、一对直齿圆柱齿轮正确啮合的条件为m1=m2=m和α1=α2=α，连续传动的条件为重合度≥1。标准斜齿轮正确啮合的条件为法向模数相等、法向螺旋角相等和螺旋角大小相等，方向相反（mn1=mn2=m、αn1=αn2=α和β1=-β2）；一对锥齿轮的正确啮合条件是R1=R2，m1大=m2大=m和α1=α2=α。23、斜齿轮的端面压力角大于法向压力角，其法向参数（法向模数和压力角）作为标准值；其发生根切的最少齿数小于直齿轮。一个正常齿制标准渐开线斜齿轮发生根切现象时的最少齿数至少小于17；斜齿轮与直齿轮相比，它有许多优点，但其最大的缺点是产生轴向力，故一般螺旋角限制在8°~20°范围之内。4、斜齿轮分端面和法向，在分析轮齿强度问题时，应从法向来分析；在计算几何尺寸时，须按端面参数进行。锥齿轮的标准模数选在大端。斜齿圆柱齿轮传动的强度计算按轮齿法面的当量直齿进行分析。而直齿圆锥齿轮传动的强度计算近似按位于齿宽中点的一对当量直齿圆柱齿轮进行计算的。6、按照工作条件，齿轮传动可分为开式传动和闭式传动两种。重要的齿轮传动都采用闭式传动。在闭式传动中软齿面齿轮的主要失效形式是疲劳点蚀，故应按接触强度设计，然后再按弯曲强度校核。而在开式传动中，齿轮的主要失效形式是磨损，故一般应按弯曲强度设计。若传动要求结构紧凑，一般选用硬齿面传动。7、圆柱齿轮及齿轮副有12个精度等级，1级精度最高，常用的是6~9级精度。最常见的轮齿失效形式有轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损和齿面塑性变形五种。闭式齿轮传动中，润滑方式根据齿轮的速度大小而定，可分为浸油润滑和喷油润滑方式。8、经过调节和正火两种热处理后的齿轮齿面称为软齿面，其齿面硬度HBS≤350。齿轮的齿面硬度值HB350时，称为硬齿面，热处理方法有表面淬火、渗碳淬火和渗氮，其主要失效形式在闭式传动中是弯曲折断；齿轮弯曲强度计算中，标准齿轮的齿形系数YF仅与齿轮齿数有关，而与模数无关，对标准齿轮仅取决于齿数，且YF随齿数的增加而减小（成反比）。9、当大小一对齿轮都是软齿面时，考虑到小齿轮齿根较薄，弯曲强度较低，受载次数较多，故在选材上和热处理中，一般使小齿轮齿面硬度比大齿轮的高。齿轮弯曲强度中，一对传动比不等于1的齿轮传动，齿形系数不等，两齿轮的许用弯曲应力一般不等，因此应验算两个齿轮的弯曲应力。10、在齿轮强度计算中，弯曲应力是假定全部载荷由一对轮齿承担，并且该载荷作用于齿顶时进行计算，计算时将轮齿看作悬臂梁，其危险截面可用30°切线法法来确定。而齿根部分靠近节线偏下处最易发生点蚀，故常取一对轮齿在节点处的接触应力为计算依据。第六章蜗杆传动1、蜗杆传动的主要优点是：能得到较大的传动比，传动较平稳，噪音较小等。圆柱蜗杆按其螺旋面的形状可分为阿基米德蜗杆和渐开线蜗杆。阿基米德蜗杆传动的正确啮合条件是：蜗杆轴面模数与压力角应分别等于蜗轮端面模数与压力角，蜗杆中圆柱上的螺旋线升角应等于蜗轮分度圆柱上的螺旋角，且两者旋向相同。2、蜗杆传动中，在主平面内蜗轮与蜗杆的啮合相当于齿轮和齿条的啮合，它的设计计算都以主平面的参数和几何关系为准。3、蜗杆传动中，蜗杆直径系数q是指蜗杆中圆直径与模数的比值。q越小，导程角越大，传动效率越高，但蜗杆的刚度和强度越小。蜗轮齿数少于26，会产生根切，但齿数过多，会影响蜗杆的刚度。第八章带/链传动1、传动带按横截面形状可分为平带、三角带和特殊截面带三大类。带传动的主要张紧方法有调节中心距和加张紧装置两种。带传动的主要失效形式是打滑和发生疲劳损坏。故带传动的设计依据是保证带不打滑及具有一定的疲劳寿命。。2、带传动和链传动是通过中间挠性体传递运动和动力的，不同的是带传动属于磨擦传动，而链传动是以链条作为中间挠性件，通过链与链轮的啮合来传递动力的。在传动中，带传动宜布置在高速级，松边宜布置在上边，链传动宜布置在低速级，松边宜布置在下边。3、弹性滑动是由带材料的弹性变形和带轮两侧胶带上的拉力差引起的滑动，称为弹性滑动，它是不可避免的。而打滑是由过载引起的。增大包角和增大摩擦系数，都可提高带传动所传递的圆周力。4、在带传动中，胶带中的应力是由拉力产生的拉应力，离心力产生的拉应力及弯曲应力三部分组成。其中数值最大，起主要作用的是弯曲应力。带的最大应力发生在紧边与小带轮的接触处，其值为σ1+σc+σb1。6、在带传动中，若小带轮选得过小，带的截面尺寸越大，则带的弯曲应力过大，带的寿命将降低；小带轮过小还会使小带轮的包角减小，从而使带的承载能力下降；反之，若小带轮直径选得过大，会3使带传动的外廓尺寸增大。7、传递动力用的链条，按结构的不同主要有套筒滚子链和齿形链。链传动的主要失效形式有：链板的疲劳破坏，套筒滚子的冲击疲劳破坏，链条铰链的磨损，销轴与套筒间的胶合等。链传动中两轴应平行布置，两链轮应位于同一平面，一般宜采用水平或接近水平布置。8、在链传动中，链条中的作用力由圆周力、悬垂拉力和离心拉力三部分组成。链传动中，因为多边形效应，瞬时链速和传动比都是变化的。链条的节距越大，链条的强度增大，则链传动的承载能力越大，但传动中的动载荷增大，由此在链传动中引起的冲击越大。故链节距选择的原则是：在满足强度的条件下应尽可能选用小节距的链，高速重载时可选用小节距多排链。9、链传动设计时，链节数应尽量取偶数，以避免采用受附加弯矩作用的过渡链节，同时，链轮齿数宜采用奇数，以使轮齿工作时的磨损均匀；当小链轮齿数过少时会影响链传动的工作平稳性，而大链轮齿数过多时，则在链条磨损时易产生跳齿脱链现象。第九章螺纹联接1、联接有可拆和不可拆两种，可拆联接有螺纹联接、键联接和销联接等。不可拆联接有焊接、铆接等。螺纹按其平面图形的形状，可分为三角形、梯形和锯形等等。螺纹按照螺纹线的数目，可分为单线螺纹和多线螺纹，其中单线螺纹常用于联接。按其螺旋的旋向，可分为左旋和右旋。常用的旋向是右旋。2、螺纹联接的基本类型有螺栓联接，双头螺柱联接，螺钉联接以及紧定螺钉联接等四种。螺纹联接中，梯形螺纹和锯齿螺纹主要用于传动，其中锯齿形螺纹只适用于承受单向轴向载荷。普通三角螺纹常用右旋，公称直径为大径，牙型角α=60°，故自锁性能好，常用作联接使用。3、螺纹的升角随线数减小而减小，随中径增加而减小。螺旋副的自锁条件为λ≤ρ’，矩形螺纹牙形斜角β为0°，不易自锁，故传动性能好，常用作传动螺纹；4、普通螺纹的公称直径是螺纹的大径，计算时其危险截面直径为小径；管螺纹的公称直径上管子的公称直径，其螺纹的牙型通常为三角型。圆锥管螺纹的优点是紧密性比圆柱管螺纹高。与粗牙螺纹相比，在公称直径相同时，三角形细牙螺纹的螺距小，小径大，升角小；故它的自锁性能好，强度高。5、螺栓的主要失效形式有：螺栓杆拉断、螺纹压潰、剪断及经常拆装时滑扣。螺纹的防松方法按原理可分为摩擦力防松、专用元件防松和铆冲粘合防松等。螺杆传动的功率损耗主要有：啮合功率损耗、轴承摩擦损耗、油阻损耗等。6、在受有轴向变载荷的紧螺栓联接中，通过减小螺栓的刚度或增加被联接件的刚度，来提高螺栓的疲劳强度，但由此会使联接中的残余预紧力减小，从而降低联接的紧密性；为了减小螺栓刚度，可减小螺栓光杆部分的直径，或采用空心螺栓，也可以增加螺栓长度。第十章键销联接1、键可分为平键、半圆键、楔键、切向键等。平键的工作面为两侧面。楔键可分为普通楔键和钩头楔键两种，工作面为两侧面，工作时靠摩擦力传递转矩，并能承受单方向的轴向力。2、键主要用来实现轴和轴上零件之间的周向固定以传递转矩。平键的剖面尺寸应根据轴径选定，键长则根据轮毂长度确定。当需要采用双键联接时，两个普通平键应相隔180°度布置，强度校核按1.5个键校核，两个切向键应相隔120°~130°度。2、常用的平键有普通平键和导向平键，平键联接的主要失效形式是工作面的压溃和磨损。普通平键用于静联接时，其主要失效形式是挤压破坏（即压溃），故应进行挤压强度计算。导向平键主要用于动联接，其主要失效形式是磨损，故应进行耐磨性计算。3、花键联接根据其齿形不同，可分为矩形、三角形和渐开线三种。花键联接与平键联接相比，具有承载能力高，对轴强度削弱小和对中定心好等优点。5、销分为圆柱销和圆锥销。需多次装拆或用于定位时，常用圆锥销。第十二章轴1、轴与轴上零件的周向固定多采用键，花键或过盈配合等联接方式，轴上零件的轴向固定常采用轴肩、套筒、圆螺母或轴端挡圈等形式。2、根据承受载荷的不同，轴可分为转轴、传动轴和心轴三种。既传递转矩，又承受弯矩的轴是转4轴；只传递转矩，不承受弯矩的轴是传动轴；不传递转矩，只承受弯矩的轴是心轴。自行车的前轴和后轴是心轴，中间轴是转轴。3、由于合金钢与普通钢的弹性模量E差别不大，所以轴的材料选用合金钢主要是为了提高强度