机械设计答辩常见问题

1、- 减速器设计答辩问题汇总 1. 在传动系统总体设计中电机的型号是如何确定的? 2. 电动机的选择主要有两个因素: 第一是电机容量 主要是额定功率的选择。首先要确定长期运转载荷稳定的带动工作机的功率 值以及估算整个传动系统的功率，根据工作机总效率计算出电机所需的功率，然 后按照额定功率大于实际功率的原则选择相应的电机。 第二是个转速因素 要综合考虑电动机和传动系统的性能、尺寸、重量和价格等因素，做出最佳 选择。 2. 电动机的额定功率与输出功率有何不同？传动件按哪种功率设计？为什么？ 额定功率是电机标定的作功，输出功率是电机实际作的功。实际输出功率， 可以比额定功率小很多。后续设计计算按实际输

2、出功率计算。因为电动机工作时 并未达到额定功率，而是以实际功率在做功，应以实际在做功所得功率计算。 3.你所设计的传动装置的总传动比如何确定和分配的？ 由选定的电动机满载转速和工作机转速，得传动装置总传动比为：i m 总传动比为各级传动比的连乘积，即 带 齿轮 ，V带传动的传动比范围在24 间，单级直齿轮传动的传动比范围在36间，一般前者要小于后者。 各级传动，分配时有几个问题需要注意： 1 ）各机构有常用传动形式的传动比范围，不要超过该范围。 - Page 2-2 ）各级传动要尺寸协调，结构匀称，便于安装，对应到齿轮就是各级直径相差 的不能太大， 3 ）对于二级齿轮传动，传动比有经验公式i1

3、= 最后要说的是传动比分配只是初步的，后面算齿轮时，实际传动比会和设传动比有出入，但是在允许范围内即可。 4.同一轴上的功率 、转矩 、转速 之间有何关系？你所设计的减速器中各轴上 的功率 、转矩、转速是如何确定的 关系：转距T(N.M)= 9550 n 确定电机轴功率、扭矩和转速后，依次通过效率、传动比等因素确定后续各 轴参数，详细见说明书计算部分。 5.谈谈是如何选择传动零件（齿轮）的材料以及相应的热处理的方法，其合理性 何在？ 对于齿轮来说，其材料的基本要求是齿面硬、齿芯韧、具有良好的加工性能 和经济性 首先根据齿面硬度要求将齿面分为硬齿面和软齿面两种，两者的材料均为中 碳钢，但是热处理

4、的方式不一样，后者需要高频淬火，精度要求高，且软齿面便 于加工。当受力较大，初始计算数据较大时，可选用硬齿面，增加接触疲劳强度， 可以减小齿轮当设计模数，减小尺寸。 软齿面一般选用优质中碳钢，扭矩大时可选低合金钢。常用的中碳钢是45 ，热处理方式有两种，调质和正火，调质以后的力学性能要优于淬火。由于小 齿轮的啮合次数比大齿轮的多，为使两者的寿命接近，一般要使小齿轮齿面硬度 比大齿轮高出25-50HBS ，所以在热处理时，小齿轮（即主动轴齿轮）选用调质 的热处理方式，大齿轮选用正火。 6.在闭式齿轮传动中，若将齿轮设计成软齿面，一般使两齿轮齿面硬度有一差 值，为多少HBS？，为什么有差值？ 20

5、50HBS；因为一对齿轮在同样时间，小齿轮轮齿工作次数较大齿轮的次 数多，齿根弯曲疲劳强度较大齿轮低，为使两齿轮强度和寿命接近，小齿轮齿面 硬度应较大齿轮大。 7.什么情况下将齿轮和轴做成一个整体？ 当齿根至键槽底部距离小于2.5倍齿轮模数的时候将齿轮和轴制成一体，称 为齿轮轴。 8.齿轮轮齿的主要失效形式有哪些？你采取了哪些措施防止发生齿轮失效？ 减速器内部的齿轮传动属闭式齿轮传动，润滑良好，无杂质的影响，常见的 失效形式有折断，点蚀，胶合，磨损和塑形流动。 折断：增大齿根圆角半径，减少应力集中对疲劳强度的影响；在齿根才用喷丸处 理。 点蚀：通过热处理提高齿面硬度，降低粗糙度，采用黏度较高的

6、润滑油 胶合：一般发生在高速重载的情况下，方法如上类似，提高齿面硬度，低速、重 载时采用黏度大的润滑油，高速重载时选用掺有抗胶合添加剂的润滑油。 磨损：一般发生在开式齿轮传动中，在闭式传动中一般的预防措施包括，提高齿 面硬度、降低粗糙度、保持润滑油的清洁并定期更换。 塑形流动:提高齿面硬度、选用黏度较大的润滑油。9.简述齿面硬度HBS<=350和HBS>350的齿轮的热处理方法和加工工艺过程 齿面硬度小于350的称为软齿面，相反的就是硬齿面。 - Page 4-软齿面的热处理方式为正火或者调质，其工艺过程是先对齿轮毛坯进行热处 理，然后再进行切齿。 硬齿面的加工工艺过程是先切齿，然

7、后进行表面热处理使齿轮达到高硬度， 最后用磨齿、研齿等方法精加工齿轮。热处理方法主要有表面淬火，表面渗碳渗 氮。 10.斜齿轮与直齿轮相比有哪些优缺点？斜齿轮的螺旋角取多大为宜？如何具 体确定螺旋角？ 直齿圆柱齿轮在加载时啮合齿轮上所受的力是突然加上和突然卸掉的，这就 使传动平稳性差，易产生冲击，噪声，而斜齿轮齿廓接触线与轴线有一定的角度， 所以在加载或者卸载时是的过程，因而传动平稳，冲击噪声小，适用于高速重载 场合。 螺旋角取8-20度为宜。根据传动比以及轴间距，出去螺旋角，然后算出模 数，再标准化模数，选择齿数，再推出螺旋角。一般取值13-15度。 11.作为动力传动的齿轮减速器，其齿轮模

8、数应该改如何取值？为什么？ 1）首先由经验公式确定模数的范围，然后在该范围中结合标准模数选择模数。 2）因为标准模数有互换性，便于加工。 12.谈谈如何选择轴的材料以及相应的热处理的方法，其合理性何在？ 轴的材料主要是碳钢和合金钢。其次是球墨铸铁和高强度铸铁。 如何选择？主要根据轴的工作条件，并考虑制造工艺和经济性等因素。 热处理办法包括正火，回火，调质，淬火。 碳钢，合金钢尤其后者，进行热处理后才能提高强度，耐磨性和耐腐蚀性。 13.常见的轴的失效形式有哪些？设计中如何防止？选用轴的材料是有哪些要 - Page 5-求？ 失效形式包括： 1）因疲劳强度不足而产生疲劳断裂。 2）塑形变形或者脆

9、性断裂 3）刚度不足，而产生超过许可的变形 4）高速运转下共振或者振幅过大 如何防止：在设计中要进行相应的设计计算，如按扭转强度的强度计算，弯扭合 成强度计算，刚度计算，振动计算，确定轴的材料及结构满足工作要求。 选用轴的材料的要求：首先有足够的强度，对应力的集中敏感度低，能满足刚度、 耐磨性。腐蚀性的要求，良好的加工性能，价格低廉 14.轴的结构与哪些因素有关？试着说明你所设计的减速器低速轴各个变截面 的作用以及界面尺寸变化大小确定的原则。 因素：轴上载荷的性质、大小、方向以及分布情况；轴与轴上零件、轴承等的结 合关系，轴的加工和装配工艺。 原则： 1）受力合理 2）轴相对于机架以及零件相对

10、于轴的行为准确，固定 3）便于加工制造以及装拆 4）减少应力集中，节省材料。 15.当轴与轴上零件之间用键连接，若传递转矩较大而键的强度不够时，应该如 何解决？ 1）适当增加键和轮毂长度。 2）采用180对称双键 3）如果轴的结构允许，那增加轴的直径 16.如何判断你所设计的轴以及轴上零件已经轴向定位？ 对于用滚动轴承制成的滚动轴来说，轴的轴向定位就是滚动轴承相对于机架 的定位，一般情况下都是用两个轴承盖分别在两端固定，即两端单向固定形式。 其他的固定形式还有一端双向固定，另一端游走等。 17.套筒在好走的结构设计中起什么作用？如何正确设计？ 套筒常用于轴的中间轴段，对两个零件起相对固定作用。

11、套筒会增加轴的质 量所以不宜过长，且需要能够准确地确定两端零件的相对位置。 18.在装配图的技术要求中，为什么要对传动件提出接触斑点的要求？如何检 验？ 装配好的齿轮副，在轻微的制动下，运转后齿面上分布的接触擦亮痕迹，沿 齿高、齿长方向上有规定（数值）。一般齿轮接触斑点70%,主从动齿轮一起检, 计算接触面积, 该项目检验主要控制沿齿长方向的接触精度，以保证传递载荷的 能力，降低传动噪音，延长使用寿命。 19.装配图的作用是什么？装配图应包括哪些方面的内容？ 装配图的作用是:制定装配工艺规程，进行装配、检验、安装及维修的文件。主要应包括：各部件装配关系，标号，明细表，外形尺寸，技术要求。 20

12、.装配图上应标注哪几类尺寸？举例说明。 构件的长、宽，如其中有焊缝的话，做好标出从规则一边至焊缝的距离！ 此构件中还有小构件的话，要标注小构件距离大构件边缘的具体尺寸，小构 件倾斜安装的话 还要标出小构件的安装角度等等 21.减速器箱盖与箱座联接处定位销的作用是什么？销孔的位置如何确定？销 孔在何时加工？ 定位作用,防止结合面错位,以达到精确的配合, 两个定位销，为了避免对称 型的箱盖发生装反的情况，定位销孔不要在对称位置。定位销的销孔是最后确定 的。 22.起盖螺钉的作用是什么？如何确定其位置？减速箱分为上箱体和下箱体，上、下箱体的接合面一般都涂密封胶，长时间 后，上下箱体难以分开，就在上箱

13、体把螺栓处的地方加工螺孔，螺栓拧进去，要 分离上下箱体，只要拧螺栓就可以将上箱体顶起，达到分离目的. 在上下箱体连 接螺栓的分布面上, 端盖上与固定螺栓同圆周上对称布置2 个就可以了。 23.简述减速器上部的窥视孔的作用。其位置的确定应考虑什么因素？ 在减速器上部开窥视孔，可以看到传动零件啮合处的情况，以便检查齿面接 触斑点和齿侧间隙。润滑油也由此注入机体内。窥视孔开在机盖的顶部，应能看 到传动零件啮合，并有足够的大小，以便于检修。 24.轴上的传动零件（如齿轮）用普通平键作周向固定时，键的剖面尺寸b×h 值是根据何参数从标准中查得？ 与齿轮相配合处轴径的大小。 25.当被联接件之一

14、不易作成通孔，且需要经常拆卸时，宜采用的螺纹联接形式 是螺栓联接、双头螺柱联接还是螺钉联接？ 螺钉联接。 26.在设计单级圆柱齿轮减速器时，一般减速器中的最大齿轮的齿顶距箱体的距 离大于3050mm，简述其主要目的 圆柱齿轮和蜗杆蜗轮浸入油的深度以一个齿高为宜，但不应小于10mm，为 避免油搅动时沉渣泛起，齿顶到油池底面的距离不应小于3050mm 27.你所设计的齿轮减速器中的齿轮传动采用何种润滑方式？轴承采用何种润 滑方式？简述润滑过程 齿轮传动采用浸油润滑方式；轴承采用飞溅润滑或脂润滑方式。以飞溅润滑 为例，当轴承利用机体内的油润滑时，可在剖分面联接凸缘上做出输油沟，使飞 溅的润滑油沿着机

15、盖经油沟通过端盖的缺口进入轴承。 28.简述减速器的油标的作用 检查减速器内油池油面的高度，经常保持油池内有适量的油，一般在箱体便 于观察、油面较稳定的部位，装设油标。 29.齿轮和轴满足何种条件时，应齿轮和轴一体，作成齿轮轴 圆柱齿轮的齿顶圆直径与轴径很接近时，一般齿根圆与键槽底的距离x 2.5mm，作成齿轮轴。 30.简述减速器上的通气器的作用 减速器运转时，由于摩擦发热，使机体内温度升高，气压增大，导致润滑油 从缝隙(如剖面、轴外伸处间隙)向外渗漏。所以多在机盖顶部或窥视孔盖上安装 通气器，使机体内热涨气体自由逸出，达到机体内外气压相等，提高机体有缝隙 处的密封性能。 31.在闭式齿轮传

16、动中，若将齿轮设计成软齿面，应按什么准则进行参数设计， 按何种准则进行强度校核？ 先按齿面接触疲劳强度准则设计齿轮参数和尺寸；再按齿根弯曲疲劳强度进 行强度校核。 32.请介绍你所设计的齿轮减速器中在什么地方需要密封，采用的是何种方式？ 主要在轴承盖处、箱盖和箱体的剖分面上、油塞处等。 33.在轴的设计中，如果采用轴肩固定轴承内圈，在确定轴肩高度时，应注意什 么问题，为什么？ 当固定滚动轴承时，轴肩（或套筒）直径D应小于轴承内圈的外径（厚度）， 以便于拆装轴承。 34.在传动装置的设计方案中，V带传动放在高速级，有何优点？ V带传动布置于高速级，能发挥其的传动平稳、缓冲吸振和过载保护的优点。

17、35.简述轴承盖的作用 固定轴承、调整轴承间隙、承受轴向载荷。 36.你所设计的减速器中的轴承盖的类型是凸缘式还是内嵌式，有何优缺点。 嵌入式轴承端盖结构简单，但密封性能差，调整轴承间隙比较麻烦。需打开 机盖，放置调整垫片。凸缘式轴承端盖拆装、调整轴承方便，密封性能比较好。 但和嵌入式轴承盖相比，零件数目较多、尺寸较大、外观不平整。 37.简述定位销的作用，定位销孔的位置应如何放置。 为保证每次拆装箱盖时，仍保持轴承座孔制造加工时的精度，应在精加工轴 承孔前，在箱盖与箱座的联接凸缘上配装定位销。图中采用的两个定位圆锥销， 安置在箱体纵向两侧联接凸缘上，对称箱体应呈非对称布置，以免错装。 38.

18、为什么大、小齿轮的齿宽不同，且b1>b2？ 为易于补偿齿轮轴向位置误差，应使小齿轮宽度大于大齿轮宽度，因此大齿 轮宽度取b，而小齿轮宽度取bb+(510)mm。 39.简述启盖螺钉的作用。 为加强密封效果，通常在装配时于箱体剖分面上涂以水玻璃密封胶，因而在 拆卸时往往因胶接紧密难于开盖。为此常在箱盖联接凸缘的适当位置，加工出 1-2个螺孔，旋入启箱用的圆柱端或平端的启盖螺钉。旋动启盖螺钉便可将上箱 、顶起。 40.油标位置一般如何确定？ 油标一般设置在箱体便于观察且油面较稳定的部位，杆式油标与水平面的夹 角小于45度。 41.滚动轴承在安装时为什么要留有轴向游隙？该游隙应如何调整？ 热胀

19、冷缩 使用调整垫片。 42.减速器中哪些零件需要润滑，润滑剂和润滑方式如何选择，结构上如何实 现？ 轴承、齿轮等。 高速时轴承使用油润滑，低速时轴承使用油脂润滑。 实现方式：油润滑使用油沟，脂润滑使用挡油圈。 齿轮使用油润滑。 43.传动装置中同一轴的输入功率与输出功率是否相同？设计传动零件或轴时 采用哪个功率？ 功率不同。采用输入功率。 44.在闭式齿轮传动的设计参数和几何尺寸中，哪些应取标准值、哪些应该 圆整、哪些必须精确计算？ 取标准值：模数、压力角、齿顶高、齿根高。 圆整：中心距、齿宽。 精确计算：分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、螺旋角、模数、中心距。 45.你所选择的设计方案有哪

20、些特点? 带传动是非金属,具有缓冲吸振的作用; 斜齿轮接触线比较长,单位载荷小,而且逐步进入啮合，逐步退出啮合,传动 比较平稳; 直齿轮接触线相对而言比较短,而且整个齿轮同时进入啮合,同时退出啮 合，冲击振动比较大 46.对轴进行强度校核时，如何选取危险剖面？ 根据弯矩、扭矩图选取合成弯矩最大的地方。 47.滚动轴承的寿命不能满足要求时，应如何解决？ 将直径特轻改为轻、中、重，将球轴承改为滚子轴承。 48.键在轴上的位置如何确定的？键联接设计中应注意那些问题？ 键的截面尺寸根据轴径定。 键的长度比轮毂的长度略短5至10mm。 同一根轴上的键必须在同一直线上。 49.键联接如何工作，单键不能满足

21、设计要求时应如何解决？ 键联接时用两侧面工作，当单键不能满足要求时可用双键，相隔180度布置。 50.工业生产中哪种类型的原动机用得最多？它有何特点？ Y型三相异步电动机，适用于电源电压为380V无特殊要求的机械上。 51.电动机转速的高低对设计方案有何影响？ 转速高的降速比较难，价格便宜，电动机重量轻，减速装置重量大，总传动 比大。 转速低的与上相反。 52.为保证减速器正常工作,需要哪些附件? 油标、通气器、起盖螺钉、螺塞等。 53.减速器中哪些部位需要密封，如何保证？ 轴伸出端、箱盖箱体结合面、螺塞。轴伸出端：密封圈，箱体箱盖：密封胶， 螺塞：封油圈。 54.输油沟和回油沟如何加工？设计

22、时应注意哪些问题？ 直接铸造或者铣出来；设计时，输油沟是将油输到轴承，回油沟是将油直接 输到箱体的。 55.在设计中，传动零件的浸油深度、油池深度应如何确定？ 浸到23个齿高；油面距箱体底部3050mm。 56.圆柱齿轮传动的中心距应如何调整?调整后,应如何调整m,z,等参数? 末位数取5的倍数,m不变,直齿轮调节z,斜齿轮调节或z。 57.如何保证轴上零件的周向固定及轴向固定 轴向定位：套筒,，螺母，轴端挡板，轴肩等。 周向定位：过盈配合(滚动轴承)，键等。 58.机械装置的总效率如何计算?确定总效率时要注意哪些问题? 各级效率相乘。效率有范围应根据工作情况选定，一对滚动轴承只能 算一次效率

23、。 59.传动装置中各相邻轴间的效率,转速,转矩关系如何? 第二轴的功率=第一轴的功率 效率 第二轴的转速=第一轴的转速 传动比 第一轴的转矩=第一轴的转矩 第一轴的转速 第二轴的转矩=第二轴的转矩 第二轴的转速 60.油标的作用是什么？布置在何处？ 是监视箱体内润滑油面是否在适当的高。油面过高，会增大大齿轮运转的阻 力从面损失过多的传动功率。油面过低则齿轮，轴承的润滑会不良，甚至不能润 滑，使减速器很快磨损和损坏。 应该设置在便于观察且油面较稳定的部位，如低速轴附近。 61.窥视孔有何作用？ 一方面可以观察到齿轮啮合的情况，以便检查齿面接触斑点和齿侧间隙；另 一方面润滑油也由此注入。 62.

24、你所设计的减速器的低速轴属于哪类轴（按承载情况）？ 按承载的不同，轴主要分为传动轴、转轴和心轴；传动轴只传递转矩而不承 受弯矩。 转轴不但传递转矩而且承受弯矩；心轴只承受弯矩而不传递转矩。减速器的 低速轴属于转轴。 63.试分析齿轮啮合时的受力方向？ 齿轮啮合是存在三个分力，分别是轴向力，圆周力和径向力。在啮合点处， 径向力都是指向各齿轮的中心；圆周力，在主动轮上与转动方向相反，在从动轮 上与转动方向相反；轴向力，要根据齿轮的旋向选择用左右手定则判断。 64.装配图的作用是什么？ 装配图的作用是:制定装配工艺规程，进行装配、检验、安装及维修的技术 文件。 65.同一轴上的功率P，转矩T，转速n

25、 之间有何关系？ 66.起盖螺钉的作用是什么？ 起盖螺钉作用：针对分体式箱体，即减速箱分为上箱体和下箱体，上、下箱 体的接合面一般都涂密封胶，长时间后，上下箱体难以分开，就在上箱体把螺栓 处的地方加工螺孔，螺栓拧进去，要分离上下箱体，只要拧螺栓就可以将上箱体 顶起，达到分离目的。 67. 电动机的额定功率与输出功率有何不同？ 电动机的额定功率与输出功率不同就是，额定功率是电机标定的作功，输出 功率是电机实际作的功。实际作功，可以比额定功率小很多，也可以在一定范围 内比额定功率大。 68.齿轮的浸油深度如何确定？如何测量？ 当m<20 是，浸油深度h 约为一个齿高，但不小于10mm；可以将

26、油面指 示器设置在便于观察且油面较稳定的部位，如低速轴附近，利用油面指示器测量 浸油深度。 69.放油螺塞的作用是什么？放油孔应开在哪个部位？ 放油螺塞用来封闭油孔；放油孔不能高于油池底面，以避免排油不净，放油 孔要放在存油葙的最底部。 70.调整垫片的作用是什么？ 调整垫片的主要作用是增大螺栓或螺母与零件表面的接触面积，防止零件表 面被磨坏；二是做成弹簧垫圈，起到防松作用。 71.选择电动机包括那些内容？ 选择电动机包括选择类型，结构形式，容量（功率）和转速，并确定型号 72.试述低速轴上零件的装拆顺序？ 一、放油：把放油螺丝拧开，油放干净。 二、拆左右轴承端盖。 三、拆上下箱体联接螺栓。

27、四、吊开箱盖。 五、将齿轮轴（带轴承）与箱体分离。 六、拆主、被动齿轮轮轴轴上零件（轴承、轴套、齿轮等） 73.在箱体上为什么要做出沉头坐坑？ 沉头座坑防止螺栓移动 74.键的剖面尺寸（b*h）如何确定？ 根据公称直径d范围查2表14-1选择对应的键的公称尺寸。 75.以减速器的输出轴为例，说明轴上零件的定位和固定方法。 轴承：主要靠与轴承座孔和与轴的配合来完成周向固定，靠套筒，挡油板， 轴肩和轴承盖完成轴向固定。 齿轮：主要靠键与轴连接完成轴向固定，靠轴肩，套筒，挡油板完成轴向固 定。其他简单的零件也是类似。 76.你是根据什么选择联轴器的？ 根据传动的平稳性、对中性要求，选择联轴器的种类。

28、根据传动扭矩、转速， 选择具体型号（尺寸）。 77.轴最常用的材料是何种？ 轴的常用材料是优质碳素钢35、45、50，最常用的是45和40Cr钢。 78.箱体的轴承孔为什么要设计成大小相同的孔？ 这个和今后设备零件的装配关系有关，为了装配的顺利进行，甚至轴承座的 孔可以设计成与内部齿轮的尺寸为依据。 79.为什么通常大小齿轮的宽度不同，且b1>b2? a.由于齿轮轴缺少轴向定位，没有消除轴承间隙的举措，运行中齿轮就有轴 向窜动的可能性，为了保证轮齿全齿啮合，就做成了b1b2的情况。 b.从齿轮失效的情况来看，一般都是小齿轮的失效先于大齿轮的失效，状态 都是渐开线齿面过度磨损，这样的情况一

29、般都发生在开式传动、农用机械中，为 了保证能正常啮合，也就有意加宽了小齿轮的齿宽。 80.轴承端盖起什么作用？ 轴承端盖的作用一是轴向固定轴承，二是起密封掩护作用，防止轴承进入尘 土等进入轴承造成损坏。 81.装配图上应标注哪几类尺寸？举例说明。 装配图的尺寸标注要求与零件图的尺寸标注要求不同，它不需要标注每个零 件的全部尺寸，只需标注一些必要尺寸，这些必要尺寸可按其作用不同大致归纳 为以下几类： a.规格尺寸 用以表明机器（或部件）的性能或规格的尺寸。它是设计和选用该机器或部 件时的主要依据。 b.装配尺寸 为了保证机器或部件的性能和质量，装配图中需注出相关零件间有装配要求 的尺寸。 1配合尺寸 凡两零件有配合要求时，必须注出配合尺寸。 2重要的相对位置尺寸 装配时，相关零件间必须保证的距离、间隙等相对位置尺寸。 3连接尺寸 装配图中一般应标注连接尺寸以表明螺纹紧固件、键、销、滚动轴承等标准 零、部件的规格尺寸（通常填写在明细栏中）。 c.安装尺寸 机器或部件安装到其它零、部件或基座上的相关尺寸称为安装尺寸。 d.外形尺寸 外形尺寸是机器或部件的总长、总高、总宽尺寸，它反映了机器或部件的总 体大小，为安装、包装、运输等提供所占空间尺寸的大小。 提示： 1-总体尺寸，总长2