机械设计考研辅导思考题

1、第一章绪论1 一部机器一般由几部分组成？机械设计课以研究哪一部分为主？答：一般有原动机、传动装置、工作机和控制装置四部分组成。机械设计课以研究 传动部分为主，而且是以研究一般工作条件下、一般参数的通用机械零件的设计理论和 方法为主。2机械设计的一般程序是什么？各阶段大致需要完成哪些任务？答：不同机械的设计程序一般不完全相同，但是基本都包括以下几个主要阶段：计划阶段：在此阶段应对所设计机器的市场需求作充分的调查研究和分析，并作 技术可行性及经济性分析，最后提出机器的总功能。写出包含详细设计要求及细节的设 计任务书。方案设计阶段：这是设计成败的关键阶段。本阶段的主要任务是通过对设计任务 中提出的总

2、功能进行功能分解，并根据最新的科学技术成果、新材料、新技术等对各个 分功能寻找物理解，组成多个原理方案，最后通过评价确定出最佳方案。技术设计阶段：本阶段的主要任务包括机器的运动学设计；动力学计算；零件的 工作能力设计；结构设计；主要零件的校核及零件设计。技术文件编制阶段：主要包括设计计算说明书、使用说明书、标准件明细表等。改进设计阶段：通过对机器的试制、试验、试用提出改进要求。在每个设计阶段中，都要对前一阶段的设计结果进行评价、修改、反馈。第二章机械零件设计概述1机械零件设计应满足哪些基本准则？答：应满足：1）强度准则2）刚度准则3）寿命准则4）耐磨性准则5）稳定 性准则6）可靠性准则2什么叫

3、机械零件的失效？机械零件主要的失效形式有哪些？答：机械零件在限定的期限内，在规定的条件下，不能完成正常的功能称为失效。 常见的失效形式有：1）整体断裂2）表面破坏3）变形量过大4）功能失效第三章机械零件的强度1机械零件疲劳破坏的特点：（1）是交变应力循环往复作用的结果（2）不存在宏观的塑性变形（3）所受的应力远低于静强度（4）对零件的形状、尺寸表面状况敏感（特别是应力集中）。1线性疲劳损伤累积的主要内容是什么？答：材料在承受超过疲劳极限的交变应力时，应力每循环作用一次都对材料产生一 定量的损伤，并且各个应力的疲劳损伤是独立进行的，这些损伤可以线性地累积起来， 当损伤累积到临界值时既零件发生疲劳

4、破坏。3-2影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？原因是什么？答：影响机械零件疲劳强度的因素主要有三个：1）应力集中，因为应力集中处的局部应力远大于名义应力；2）绝对尺寸，因为零件的剖面尺寸越大，内部隐藏缺陷的概率越大；3）表面状态，因为表面愈粗糙，其疲劳极限愈低。5、r = -1的变应力称为对称循环_变应力，,=0的变应力称为脉动循环变应力， 当r = 1时称为静应力，当r =其它值时称为非对称循环变应力。第六章螺纹连接6-1何谓螺纹联接的预紧，预紧的目的是什么？如何控制预紧力的最大值？答：螺纹联接的预紧是指在装配时拧紧，是联接在承受工作载荷之前预先受到预紧 力的作用。预紧的目的是增加螺纹联

5、接的刚度、保证联接的紧密性和可靠性（防松能力）。 拧紧后，预紧力的大小不得超过材料屈服极限。S的80%。2提高螺纹联接强度的措施有哪些？答：1）改善螺纹牙间的载荷分配不均；2）减小螺栓的应力幅；3）减小螺栓的应力集中；4）避免螺栓的附加载荷（弯曲应力）；5）采用合理的制造工艺。第七章带传动1简述带传动产生弹性滑动的原因和不良后果答：原因：带在紧边和松边所受拉力不等，即存在拉力差；带有弹性，受拉变形， 且在紧边和松边变形不等。后果：弹性滑动引起摩擦磨损，发热，传动效率降低；使主动轮和从动轮圆周速度 不等，即存在滑动率，使带传动传动比不准。7-2为什么说弹性滑动是带传动固有的物理现象?答：弹性滑动

6、在带传动中是不可避免的。因为产生弹性滑动的原因是：带的弹性和 带在紧边和松边所受拉力不等（拉力差），而带的弹性是固有的，又因为传动多大圆周 力就有多大拉力差，拉力差随载荷变化而变化，因此拉力差也是不可避免的。所以，弹 性滑动在带传动中不可避免，传动比的大小也随载荷变化。7-3为什么普通车床的第一级传动采用带传动，而主轴与丝杠之间的传动链中不 能采用带传动？答：带传动适用于中心距较大传动，且具有缓冲、吸振及过载打滑的特点，能保护 其他传动件，适合普通机床的第一级传动要求；又带传动存在弹性滑动，传动比不准， 不适合传动比要求严格的传动，而机床的主轴与丝杠间要求有很高的精度，不能采用带 传动。第九章

7、齿轮传动1齿面点蚀首先发生在什么部位？为什么？防止点蚀可采取哪些措施？答：齿面点蚀首先发生在节线附近齿根一侧。因为轮齿节点处啮合时，相对滑动速 度方向改变，不易形成油膜，润滑效果不好。而且轮齿在节线附近啮合时，一般为单齿 对啮合，齿面接触应力大。防止点蚀的措施有：提高齿面硬度；增大中心距或齿轮直径；改直齿轮为斜齿轮； 采用角度变位齿轮传动；降低表面粗糙度；提高润滑油的粘度等。2齿根弯曲疲劳裂纹首先发生在危险截面的哪一边？为什么？提高轮齿抗弯曲 疲劳折断的能力可采取哪些措施？答：疲劳裂纹首先发生在危险截面受拉一侧。因为材料的抗压能力大于抗拉能力。提高轮齿抗弯曲疲劳折断的能力的措施有：提高轮齿齿面

8、硬度并使轮齿芯部有足够 的强度和韧性；采用较大的的模数；改直齿轮为斜齿轮；采用正变位齿轮，增大齿根厚 度；增大齿根过渡圆角半径，减小应力集中；提高制造精度，降低表面粗糙度；改善载 荷分布；表面强化处理。3图示单级标准直齿圆柱齿轮减速器，因工作需要，拟加入一介轮3来增大输入 轴和输出轴间的中心距。若z/ z3 = 20，z2= 4z1 = 80，模数为m，各齿轮材料和热处理 均相同，长期工作，1轮主动，单向回转。试分析：加介轮后，承载能力与原传动相比 有无变化？齿面接触强度和齿根弯曲疲劳强度如何变化？答：加介轮后，承载能力与原传动相比有变化。因为：虽然小齿轮上的载荷没变， 但是1轮和3轮的综合曲

9、率半径变小了，接触应力变大了，接触强度降低。又：3轮的齿根弯曲应力为对称循环，许用应力为1轮的倍，弯曲强度降低。第十章蜗杆传动1为增加蜗杆减速器输出轴的转速，决定用双头蜗杆代替原来的单头蜗杆，问 原来的蜗轮是否可以继续使用？为什么？答：不可以。蜗轮蜗杆正确啮合的条件中有y 1= P2，依题意，如用原来的蜗轮，当 蜗杆头数由1变为2，模数m和分度圆直径d不能变，据d = ml 可知，tgy增大111tgy为原来的2倍，即导程角*增大了，与蜗轮的螺旋角B不再相等。因此，不再符合蜗轮 蜗杆的正确啮合条件。2设计蜗杆传动时，确定蜗杆的头数知和蜗轮的齿数如应考虑哪些因素？答：要考虑：传动比要求；传动效率

10、要求；避免加工蜗轮时产生根切；蜗杆的刚度 要求；蜗轮的齿根弯曲强度要求；蜗杆传动的反向自锁性要求等；3为什么铸铝青铜和灰铸铁蜗轮的许用接触应力与齿向滑动速度有关，而铸锡 青铜蜗轮的许用接触应力与滑动速度无关？答：铸铝青铜和灰铸铁蜗轮的主要失效形式是齿面胶合，而胶合的发生与滑动速度 有关，所以其许用接触应力与齿向滑动速度有关。铸锡青铜蜗轮的主要失效形式是齿面 点蚀，其发生是由接触应力所致，故许用接触应力与滑动速度无关。第十一章轴1为提高轴的刚度，欲把轴的材料由45钢改为合金钢40Cr是否合适？为什 么？答：不合适。因为就材料而言，影响零件刚度的性能参数是其弹性模量，而在常温 下合金钢与碳素钢的弹

11、性模量值一般差不多，故用合金钢代替碳素钢并不能提高其刚度。2用合金钢代替碳素钢就一定能提高轴的疲劳强度吗？为什么？那么设计轴时，若采用合金钢应注意什么问题？答：不一定能。虽然合金钢的机械性能一般高于碳素钢，但同时对应力集中也较为 敏感，若对其结构及其制造工艺处理不当，则会产生较大的应力集中，反而会使其疲劳 强度降低。所以，当采用合金钢时，应特别注意其结构设计，避免过大的应力集中，同 时注意表面粗糙度要求，提高疲劳强度。3在进行轴的结构设计时，应考虑哪些问题？答：1有足够的强度和刚度；2有合理的结构，保证轴上零件装拆方便，并使零件的定位准确可靠；3有良好的加工工艺性，减少制造成本；4尽量减小应力

12、集中，有足够的疲劳强度；第十三章滑动轴承13-1非液体摩擦的滑动轴承通常进行哪些条件性计算？其目的各是什么？为什 么在进行液体动压润滑滑动轴承设计时也要进行这些计算？答：1验算：pmWp,以防止轴承过度的磨料磨损；2验算：pmvWpv，以防止轴承温升过高而发生胶和；3验算：vWv，以防止局部高压强区的pv值过大而磨损。因为，在液体动压润滑滑动轴承的启动和停车过程中，也是处于非液体摩擦状态， 也会发生磨损，因此也需要进行上述三个条件的验算。机械设计总论一判断凡零件只要承受静载荷，则都产生静应力。F当零件的尺寸由刚度条件决定时，为了提高零件的刚度，可选用高强度合金 钢制造。F机械零件在工作中发生失

13、效，即意味着该零件一定产生了破坏。F在变应力中，当r=-1时，。m=0， o a= o max。T在变应力中，当r=C （常数）时，。a/om时随时间变化的。F润滑油的粘度与温度有关，且粘度随温度的升高而增大。F某截面形状一定的零件，当其尺寸增大时，其疲劳极限值将随之降低。T对于理论上为线接触的两接触面处的接触应力。H与法向外载荷F成线性关 心。F机械零件设计计算中最基本的设计准则时强度准则。T工业用润滑油的粘度会因为温度的升高而降低。T钢的强敌极限愈高，对应力集中愈敏感。T变应力时由变载荷产生，也可能由静载荷产生。T二.单项选择题零件表面经淬火、渗氮、喷丸、滚子碾压等处理后，其疲劳强度|提高

14、一2 .某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限。-1=300MPa，若疲劳曲线指数 m=9，应力循环基数N0=10A7，当该零件工作的实际应力循环次数N=10A5 时，则按有限寿命计算，对应于N的疲劳极限为| 500.4 |MPa。零件的形状、尺寸、结构相同时，磨削加工的零件与精车加工相比，其疲劳 强度较高。变应力特性可用。max、。min、。m、r这五个参数中的任意两个来描述。在图示零件的极限应力简图中，如工作应力点M所在的ON线与横轴间夹 角0=45。,则该零件受的是|脉动循环变应力。下列四种叙述中变应力是由变载荷产生，也可能由静载荷产生是正确耐。零件的截面形状一定，当绝对尺寸（横截面尺寸）

15、增大时，其疲劳极限值将随 之降低。两相对滑动的接触表面，依靠吸附的油膜进行润滑的摩擦状态称为 边界摩 阿。两摩擦表面被一层液体隔开，摩擦性质取决于液体内部分子间粘性阻力的摩 擦状态称为|液体摩擦|。某四个结构及性能相同的零件甲、乙、丙、丁，若承受最大应力。max的 值相等，而应力循环特性分别为+1、0、-0.5、-1，则其中巧最易发生失效 的零件是丁。两零件的材料和几何尺寸都不同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值 相等。三、填空题 影响机械零件疲劳强度的主要因素有零件尺寸及几何形状变化、加工质 量、及强化因素静应力由静载荷产生，变应力可由 静载荷 和 变载荷 产生。 在静载荷作用下的机械零件

16、，不仅可以产生静应力 应力，也可能产生卫 变应力应力。 机械零件的表面破坏形式主要有腐蚀、磨损、接触疲劳。产品设计中的“三化”是指 标准化、系列化、通用化在静应力工况下，机械零件的强度失效是断裂或 塑性变形 。钢制零件的疲劳曲线（。-N曲线）中，当N0的角度变位齿轮传动（正传动），齿轮接触强度提高。（T） 齿轮采用正变位后，可以提高齿轮的弯曲强度。（T）在设计闭式齿轮传动时，小齿轮可选用较多的齿数。（T） 齿轮传动中，两配对齿轮的齿根弯曲应力相同。（F） 齿轮传动中，两啮合齿轮的齿面接触应力相同。（T）为了提高齿轮传动抗点蚀的能力，可以考虑采用降低齿面硬度的方法。（F）要求自锁的蜗杆传动不能用

17、单头蜗杆。（F）填空题实现两交叉（或相交）轴间的传动可以采用 螺旋齿轮传动、锥齿轮传动，蜗杆传动 等传动形式。q djm称为蜗杆的直径系数。轮齿折断 和齿面损伤。齿面损伤又有 磨损，点蚀，胶合等。凹坑（沟槽），在从动轮节线附近形成 凸脊（脊棱）。蜗杆传动效率低，工作时发热量大 。低（小）的场合，要求自锁的蜗杆传动必须用于 单头 蜗杆在齿轮传动中，齿向载荷系数K0是考虑 载荷沿接触线分布不均的 现象。齿轮采用正变位后，可以提高齿轮的 弯曲疲劳强度。磨损。 在设计齿轮传动时，小齿轮的齿面硬度一般应高于 大齿轮。在一般情况下，蜗杆传动的失效总是发生在涡轮 上。高速重载 时发生。13.在蜗杆传动变位中

18、， 蜗杆 的尺寸保持不变， 涡轮 的节圆永远与分度圆重合。单项选择题在一个传递动力的蜗杆传动中，如果模数m已经确定，在选配蜗杆直径系数 q时选取了较大的数值是|提高蜗杆的强度和刚度。在安装空间尺寸受到限制的情况下，为了提高齿轮传动的抗点蚀的能力，可考虑采用|提高齿面硬度方法。齿轮传动中，为改善偏载现象，以使载荷沿齿向分布均匀，可以要取齿侧修 形。在齿轮传动中，以下说法错误的是|小齿轮作悬臂布置时，齿宽系数d可取 大一些。蜗杆传动变位后，以下说法错误的是|蜗杆的分度线与节线仍旧重合。威力提高蜗杆传动的啮合效率，在良好的润滑条件下，可采用|较高的转速|在齿轮传动中，两个齿轮的齿面接触应力的关系为

19、应1=oh2。开式齿轮传动通常不会发生点蚀。在蜗杆传动中，以下说法正确的是蜗杆传动用于小功率、大传动比产生齿面点蚀的主要原因是|变化的接触应力作用|。滚动轴承判断题深沟球轴承当Fa/Fee时，Y=0 P=fp.Fr。即轴承轴向载荷Fa对轴承当量动 载荷的影响载荷的影响可以省略不计，而此时Fa对轴承滚动体间载荷的分布 起改善作用（T）角接触滚动轴承需成对使用，这主要是为了减少同一轴的品种，结构简单（F）滚动轴承的内部游隙是否可以调整，视轴承类型而定（T）角接触球轴承承受轴向载荷的能力，随接触角a的增大而减少（F）单项选择题不同直径系列（轻系列、中系列、重系列等）的滚动轴承，其主要区别是轴承内径相

20、同是，滚动体大小不同|可分离型的圆柱滚子轴承|及深沟球轴承|可用于一端双向固定、一端游动的轴 承配置方式中的游动支点。推力球轴承不适用于高速场合，这是因为高速时滚动体离心力过大，从而轴 承寿命严重下降。深沟球轴承，内径100mm，宽度系列0，直径系列2,公差等级为0，游隙0 组，其代号为（6220）设计滚动轴承组合结构时，对轴承跨距很长、工作温度变化很大的轴，为适 应轴有较大的伸缩变性，应考虑|将一端轴承设计成游动的同一批实验轴承中，90%轴承所能达到的寿命前者采用基孔制，后者采用基轴制增大滚动的轴承的代号由前置代号、基本代号及后置代号组成，其中基本代号表示|轴承的类型、结构和尺寸10滚动轴承

21、的类型代号由|数字或字母表示.|圆柱形滚子轴承不能用来同时承受径向载荷和轴向载荷。三.填空题外圈、内圈、滚动体和保持架四部分组成接触角，因而在径向载荷作用下会产生轴向力。疲劳点蚀、塑性变形4.当Cr/Pr=1时，滚动轴承的基本额定寿命为 业转，当Cr/Pr=2时，该轴承的额定 寿命为原来的乙倍。(106r)，可靠度为(90%)时的滚动轴承所能承受的载荷为额定动载荷。代号为6310的滚动轴承，类型是深沟球轴承，内径是50 mm，直径系列为 中系列，公差等级是匹级。滚动轴承轴向固定的结构型式中，双支承单向固定(两端单向固定)适用于 工作温度高；场合，而单支承双向固定(一端双向固定、一端游动)则适用

22、于轴较长，温差较大的场合。代号为7208C/P5的滚动轴承，类型是角接触的球轴承，内径是40mm，直径 系列为轻系列，公差等级是堕等级代号为30207的滚动轴承，类型是圆锥滚子轴承，内径是35mm;直径系列为 轻系列，公差等级是P0o轴一,判断题为提高轴的刚度,包轴的材料由45钢改为合金钢是一有效方法.(F )转动心轴所承受的载荷是既有弯矩又有扭矩.(F )轴的计算弯矩最大处为危险剖面，应按次剖面进行强度精度计算.(F )二，选择题只受弯矩不受扭御，传动轴所受载荷是只受扭矩不受弯矩，转轴所受载荷是既受 弯矩又受扭矩.当轴上安装的零件要承受轴向力时，采用 圆螺母 来进行轴向固定，所能承受 的轴向力较大.轴环的用途是使轴上零件获得轴向定位.增大轴在截面变化处