机械设计知识点总结

1、1螺纹联接的防松的原因和措施是什么?答：原因是螺纹联接在冲击，振动和变载的作用下，预紧力可能在某一瞬间消失，联接有可能松脱，高温的螺纹联接，由于温度变形差异等原因，也可能发生松脱现象，因此在设计时必须考虑防松。措施利用附加摩擦力防松，如用槽型螺母和开口销，止动垫片等，其他方法防松，如冲点法防松，粘合法防松。2提高螺栓联接强度的措施答：（1）降低螺栓总拉伸载荷Fa的变化范围：a，为了减小螺栓刚度，可减螺栓光杆部分直径或采用空心螺杆，也可增加螺杆长度，b，被联接件本身的刚度较大，但被链接间的接合面因需要密封而采用软垫片时将降低其刚度，采用金属薄垫片或采用O形密封圈作为密封元件，则仍可保持被连接件原

2、来的刚度值。（2）改善螺纹牙间的载荷分布，（3）减小应力集中，（4）避免或减小附加应力。3轮齿的失效形式 答：（1）轮齿折断，一般发生在齿根部分，因为轮齿受力时齿根弯曲应力最大，而且有应力集中，可分为过载折断和疲劳折断。（2）齿面点蚀，（3）齿面胶合（4）齿面磨损（5）齿面塑性变形。4齿轮传动的润滑。答：开式齿轮传动通常采用人工定期加油润滑，可采用润滑油或润滑脂，一般闭式齿轮传动的润滑方式根据齿轮的圆周速度V的大小而定，当V12时多采用油池润滑，当V12时，不宜采用油池润滑，这是因为（1）圆周速度过高，齿轮上的油大多被甩出去而达不到啮合区，（2）搅由过于激烈使油的温升增高，降低润滑性能，（3）

3、会搅起箱底沉淀的杂质，加速齿轮的磨损，常采用喷油润滑。5为什么蜗杆传动要进行热平衡计算及冷却措施答： 由于蜗杆传动效率低，发热量大，若不及时散热，会引起箱体内油温升高，润滑失效，导致齿轮磨损加剧，甚至出现胶合，因此对连续工作的闭式蜗杆传动要进行热平衡计算。措施1），增加散热面积，合理设计箱体结构，铸出或焊上散热片，2）提高表面传热系数，在蜗杆轴上装置风扇，或在箱体油池内装设蛇形冷却水管。6带传动的有缺点。答， 优点1）适用于中心距较大的传动，2）带具有良好的挠性，可缓和冲击，吸收振动，3）过载时带与带轮间产生打滑，可防止损坏其他零件，4）结构简单，成本低廉。缺点1）传动的外廓尺寸较大，2）需要

4、张紧装置，3）由于带的滑动，不能保证固定不变的传动比，4）带的寿命短，5）传动效率较低。8 与带传动和齿轮传动相比，链传动的优缺点答： 与带传动相比，链传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比，需要的张紧力小，作用在轴上的压力也小，可减小轴承的摩擦损失，结构紧凑，能在温度较高，有油污等恶劣环境条件下工作。与齿轮传动相比，链传动的制造和安装精度要求较低，中心距较大时其传动结构简单。链传动的缺点瞬时链速和瞬时传动比不是常数，传动平稳性较差，工作中有一定的冲击和噪声。9轴的作用，转轴，传动轴以及心轴的区别。答： 轴是用来支持旋转的机械零件。转轴既传动转矩又承受弯矩。传动轴只传递转矩而不承受弯矩

5、或弯矩很小。心轴则只承受弯矩而部传动转矩。10轴的结构设计主要要求。答： 1），轴应便于加工，轴上零件要易于装拆。2），轴和轴上零件要有准确的加工位置，3）各零件要牢固而可靠的相对固定，4）改善受力状况，减小应力集中。11 形成动压油膜的必要条件。答： 1）两工作面间必须有楔形形间隙，2）两工作面间必须连续充满润滑油或其他粘性流体，3）两工作面间必须有相对滑动速度，其运动方向必须使润滑油从大截面流进，小截面流出，此外，对于一定的载荷，必须使速度，粘度及间隙等匹配恰当。13变应力下，零件疲劳断裂具有的特征。答： 1）疲劳断裂的最大应力远比静应力下材料的强度极限低，甚至屈服极限低，2）不管脆性材料

6、或塑像材料，疲劳断裂口均表现为无明显塑性变形的脆性突然断裂，3）疲劳断裂是损伤的积累。14机械磨损的主要类型磨粒磨损，粘着磨损，疲劳磨损，腐蚀磨损。15 垫圈的作用增加被联接件的支撑面积以减小接触处的压强和避免拧紧螺母时擦伤被联接件的表面。16滚动螺旋的优缺点。答： 优点1）磨损很小，还可以用调整方法消除间隙并产生一定预变形来增加刚度，因此其传动精度很高，2）不具有自锁性，可以变直线运动为旋转运动。缺点1）结构复杂，制造困难，2）有些机构中为了防止逆转而需另加自锁机构。18 齿轮传动的功率损耗包括啮合中的摩擦损耗，搅动润滑油的油阻损耗，轴承中的摩擦损耗。20轴瓦材料的性能1）摩擦系数小，2）导

7、热性好，热膨胀系数小，3）耐磨，耐蚀，抗胶合能力强，4）要有足够的机械强度和可塑性。21提高螺纹连接强度的措施 a降低影响螺栓疲劳强度的应力幅b改善螺纹牙上载荷分布不均的现象c减小应力集中的影响d采用合理的制造工艺方法22提高轴的强度的常用措施a合理布置轴上零件以减小轴的载荷b改进轴上零件的结构以减小轴的载荷c改进轴的结构已减小轴的载荷d改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度3滚动轴承正常的失效形式是内外圈滚道或滚动体上的点蚀破坏4 6308内径为40mm的深沟球轴承尺寸系列03，0级公差，0组游隙7211c内径为55mm的角接触球轴承，尺寸系列02，接触角15，0级公差，0组游隙N408p5内径

8、为40mm的外圈无挡边圆柱滚子轴承，尺寸系列04，5级公差，0组游隙5为了把润滑油导入整个摩擦面间，轴瓦或轴颈上开油孔或油槽6 轴承材料性能应着重满足以下主要要求a良好的减摩性，耐磨性和抗咬粘性b良好的摩擦顺应性，嵌入性和磨合性c足够的强度和抗腐蚀能力d良好的导热性，工艺性和经济性等7轴承材料分三大类：a金属材料b多孔质金属材料c非金属材料8滑动轴承的失效形式a摩力磨损b刮伤c咬粘d疲劳剥落e腐蚀9模数越大，齿轮的弯曲疲劳强度越高 小齿轮直径越大，齿轮的齿面接触疲劳强度越高43带轮的结构形式：轮缘，轮辐，轮毂组成九：V带轮的轮槽与选用的V带的型号相对应V带绕在带轮上以后发生弯曲变形，使V带工作

9、面的夹角发生变化，为了使V带的工作面与带轮的轮槽工作面紧密贴合，将V带轮轮槽的工作面的夹角做成小于40V带安装到轮槽中以后，一般不应超出带轮外圆，也不应与轮槽底部接触，为此规定轮槽基准直径到带轮外圆和底部的最小高度hamin和hfmin2摩擦分为干摩擦，边界摩擦，流体摩擦，混合摩擦3磨损：运动副之间的摩擦导致零件表面材料丧失或者迁移分为三阶段：磨合阶段，稳定磨损阶段，剧烈磨损阶段 设计和使用机器时：力求缩短磨合期，延长稳定磨损期，推迟剧烈磨损期的到来磨损按磨损机理分类：粘附磨损，磨粒磨损，疲劳磨损，冲蚀磨损，腐蚀磨损，微动磨损4润滑剂的作用：降低摩擦，减轻磨损，保护零件不遭锈蚀，散热降温，缓冲

10、吸振，密封能力分为四个类型：气体，液体，半固体，固体 性能指标：1粘度（动力粘度：流体中任意点处的切应力均与该处流体的速度梯度成正比 运动粘度：动力粘度与同温度下的液体的密度之比值）2润滑性3极压性4闪点：遇火焰能发出闪光的最低温度5凝点：不能再自由流动的最高温度6氧化稳定性二：螺纹：外螺纹和内螺纹，共同组成螺旋副常用螺纹：连接螺纹及传动螺纹连接螺纹1）普通螺纹2）非螺纹密封的管螺纹3）用螺纹密封的管螺纹4）米制螺纹 传动螺纹1）矩形螺纹2）梯形螺纹3）锯齿形螺纹螺纹连接的仿松实质 防止螺旋副在受载时发生相对转动。措施按工作原理分为摩擦防松，机械防松，破坏螺旋副运动关系防松 摩擦防松机械防松破

11、坏螺旋副运动关系防松螺纹连接的预紧：预紧力目的在于： 增强连接的可靠性和紧密性，以防止受载后被连接件间出现隙缝或者相对滑移 五：键 键连接的主要类型：平键连接，半圆键连接，楔键连接和切向键连接 根据用途不同平键可分为：普通平键，薄型平键（静连接），导向平键和滑键（动连接） 按构造分：圆头（A型），平头（B型），单圆头（C型）六：平键连接失效形式：工作面被压溃对于导向平键或者滑键连接失效形式工作面的过度磨损七：带传动是一种挠性传动，基本组成零件为带轮和传动带按工作原理不同分为：摩擦型（又按横截面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）和啮合型带传动V带传动材料：包括顶胶，抗拉体

12、，底胶和包布链传动的缺点：只能实现平行轴间链轮的同向传动，运转时不能保持恒定的瞬时传动比，磨损后易发生跳齿，工作时有噪声，不宜用在载荷变化很大，高速，急速反向的传动中。十：链传动的失效形式链的疲劳破坏成为决定链传动承载能力的主要因素链条铰链的磨损结果使得链节距增大，链条总长度增加，从而使链的松边垂度发生变化，同时增大了运动的不均匀性和动荷载，引起跳齿。链条铰链的胶合一定程度上限制了链传动的极限转速十一：齿轮传动 主要特点：效率高结构紧凑工作可靠寿命长传动比稳定十五：滑动轴承 分为整体式径向滑动轴承，对开式径向滑动轴承（承受径向力），止推滑动轴承（承受轴向力） 滑动轴承的失效形式 磨粒磨损，刮伤

13、，咬粘（胶合），疲劳剥落，腐蚀 轴承材料 材料应该满足的要求 良好的减摩性，耐磨性和抗咬粘性良好的摩擦顺应性，嵌入性和磨合性足够的强度和抗腐蚀能力良好的导热性，工艺性，经济性等常用的轴承材料轴承合金（通称巴氏合金或白合金）铜合金铝基轴承合金灰铸铁及耐磨铸铁多孔质金属材料非金属材料油孔及油槽 作用：为了将润滑油导入整个摩擦面间，轴瓦或轴颈上需开设油孔或油槽，对于液体动压径向轴承，有轴向油槽和周向油槽两种形式润滑油及其选择 润滑油是滑动轴承中应用最广的润滑剂，液体动压轴承通常采用润滑油作润滑剂原则上讲当转速高，压力小，应选择粘度较低的油，反之当转速高压力大应选粘度较高的油润滑油粘度随温度升高而降低

14、，故在较高温度下工作的轴承所用油粘度应该比通常的高一些。215滚动轴承的实效形式正常实效是：内外圈滚道或滚动体上的点蚀破坏1普通平键截面尺寸按轴的直径来选择，键长按轮毂的长度而定2随着表面粗糙度的增加，零件的实际接触面积 减少，高副元件表面接产生的应力是切应力3螺纹连接防松的实质是防止螺旋副间的相对转动4内联板与套筒，外联板与销轴过盈 滚子和套筒，套筒和销轴间隙5对齿轮材料性能的基本要求齿面硬 齿芯韧6带传动的传动比不宜过大，过大则 包角减小 出现打滑，减小有效拉力7承载能力最高是直齿圆柱传动，最低是斜齿8限制蜗杆的直径系数q是为了限制齿数蜗杆传动的滑动速度越大，所选润滑油的粘度值就越小9液体

15、摩擦动压滑动的轴瓦上的油孔，油沟位置应开在中部周向11在承受横向载荷或者旋转力矩的普通紧螺栓连接中，螺杆受扭转切应力和拉应力12蜗杆传动中 蜗杆头数越少效率越低自锁性越好常用头数12461由于零件尺寸及几何形状变化，加工质量及强化因素等影响，使得零件的疲劳极限要小于材料的疲劳极限。rc时，o与m的连线；mc时，90度；minc时，45度。、简述不同齿轮传动的主要失效形式及其设计计算准则答：闭式软齿面齿轮传动主要失效形式为齿面点蚀，先按齿面接触疲劳强度设计，然后进行齿根弯曲疲劳强度校核；闭式硬齿面齿轮传动，主要失效形式是弯曲疲劳折断，先按齿根弯曲疲劳强度设计，然后进行齿面接触疲劳强度校核；闭式高

16、速重载齿轮传动，主要失效形式是胶合，除满足齿面接触强度和齿根弯曲强度外，还应按抗胶合能力进行计算；开式齿轮传动主要失效形式是磨损，只要按弯曲疲劳强度设计，并用增大模数方法来考虑磨损的影响；短期过载或冲击时，主要失效形式是过载折断或齿面塑形变形，按静强度计算。1. 液体动压轴承与静压轴承在形式压力油膜的机理上有什么不同答：液体动压轴承利用轴颈与轴承表面间形成收敛油楔，依靠两表面间一定的相对滑动速度使一定黏度的润滑油充满楔形空间，形成流体压力与轴承载荷平衡，以得到液体润滑。液体静压轴承是利用油泵将具有一定压力的液体送入支承处，使摩擦表面间强迫形成一层液态膜将表面完全分开，并能承受一定的载荷。2.

17、某一普通V带传动装置工作时有两种输入转速：300r/min和600r/min，若传递的功率不变，试转速设计？为什么？答：由于输出的功率P=Fv不变，所以需要带传动提供的有效拉力F1和F2也不相等。V带传动应按大的有效效应拉力进行设计，即按低速时的参数设计带传动。因为按低俗运行参数设计，带传动能提供的有效拉力较大，可以满足高速时对有效拉力的要求。但若按高速运行参数设计，带传动提供的有效拉力较小，不能满足低速时较大的拉力要求，运行时，可能会因有效拉力不足而打滑，还会因带中应力超过许用应力而使带的寿命下降。3. 滚动轴承的基本额定寿命与基本额定动载荷答：基本额定寿命：一组在相同条件下运转的近于相同的

18、轴承，将其可靠度为90%时的寿命作为标准寿命。即按一组轴承中10%的轴承发生点蚀破坏，而90%的轴承不发生点蚀破坏前的转数或工作小时数作为轴承的寿命，并把这各寿命叫做基本额定寿命。基本额定动载荷：使轴承的基本额定寿命恰好为106r时，轴承所能承受的载荷。4. 带传动的弹性滑动与打滑？两者有何区别？答：传动带在受到拉力作用时会发生弹性变形。在小带轮上，带的拉力从紧边拉力F1逐渐降低到松边拉力F2，带的弹性变形量逐渐减少，因此带相对于小带轮向后退缩，使得带的速度低于小带轮的线速度v1；在大带轮上，带的拉力从松边拉力F2逐渐上升为紧边拉力F1，带的弹性变形量逐渐增加，带相对于大带轮向前伸长，使得带的

19、速度高于大带轮的线速度v2.这种带的弹性变形而引起的带与带轮间的微量滑动，称为带传动的弹性滑动。在带传动的速度不变的条件下，随着带传动所传递的功率逐渐增加，带和带轮间的总摩擦力也随之增加，弹性滑动所发生的弧度的长度也相应扩大。当总摩擦力增加到临界值时，弹性滑动的区域也就扩大到了整个接触弧。此时，如果增加带传动的功率，则带与带轮间就会发生显著的相对滑动，即整体打滑。（建议理解后，用自己的话答）5. 用同一材料制成的机械零件和标准试件的疲劳极限通常是不相同的，试说明导致不相同的主要原因答：主要因素：应力集中、零件尺寸大小、零件表面品质及环境状况6. 链传动的多边效应？答：链传动的瞬时传动比为。 链

20、传动的传动比变化与链条绕在链轮上的多边形特征有关，故将以上现象称为链传动的多边形效应。7. 带传动为什么要限制其最小中心距和最大传动比？答：中心距过小，单位时间内链条的绕转次数增多，链条曲伸次数和应力循环次数增多，因而加剧了链的磨损和疲劳。同时，由于中心距小，链条在小链轮上的包角变小，每个轮齿所受的载荷增大，且易出现跳齿和脱齿现象。传动比过大链条在小链轮上的包角就会过小，参与啮合的齿数减少，每个轮齿承受的载荷增大，加速轮齿的磨损，且易出现跳齿和脱链现象。8. 闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？可采用哪些措施来改善条件？答：蜗杆传动由于效率低，所以工作时发热量大。在闭式传动中，如果产生的热量不

21、能及时散逸，将因油温不断升高而使润滑油稀释，从而增大摩擦损失，甚至发生胶合。所以，必须根据单位时间内的发热量1等于同时间内的散热量2的条件进行热平衡计算，以保证油温稳定地处于规定的范围内。措施：加散热片以增大散热面积、在蜗杆轴端加装风扇以加速空气的流通。9. 带传动、链传动和齿轮传动各有什么优缺点？带传动：（优）结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸振等特点；链传动：（优）主要用在要去工作可靠，两轴相距较远，低速重载，工作环境恶劣，以及其他不宜采用齿轮传动的场合（缺）只能实现平行轴间链轮的同向传动；运转是不能保证恒定的瞬时传动比；磨损后易发生跳齿；工作时有噪声；不宜用在载荷变化很大、高速和急速反

22、向的传动中。齿轮传动：（优）效率高、结构紧凑、工作可靠、传动比稳定（缺）齿轮的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过大的场合。10. 齿轮传动设计时，为什么小齿轮的齿面硬度和齿宽要比大齿轮大一些？答：当小齿轮与大齿轮的齿面具有较大的硬度差（如小齿轮面为淬火并磨制，大齿轮齿面为常化或调质），且速度又较高时，较硬的小齿轮面对较软的大齿轮齿面会起较显著的冷作硬化效应，从而提高了大齿轮齿面的疲劳极限，因此，当配对的两齿轮齿面具有较大的硬度差时，大齿轮的接触疲劳许用应力可提高约20%，但应注意硬度高的齿面，粗糙度值也要相应的减小。圆柱齿宽的实用齿宽，在按b=dd1计算后再做适当调整，而且常

23、将小齿轮的齿宽在圆整值的基础上人为地加宽510mm，以防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合齿宽减小额增大轮齿单位齿宽的工作载荷。11. 普通平键主要失效形式是什么？答：工作面被压溃12. 用受力变形图说明受轴向工作载荷F的普通紧螺栓联接其螺栓的总载荷F2，预紧力F0，被联接件的残余预紧力F1与工作载荷F之间的关系。（螺栓刚度为Ch，被联接件刚度为Cm）答：见P83 图5-25（c）13. 当设计链传动时，选择齿数Z1和节距P应考虑哪些问题？答：对于z1而言。 小链轮齿数z1少，将减小外廓尺寸，但齿数过少，会增加运动的不均匀性和动载荷；链条在进入和退出啮合时，链节间的相对转角增大；链传动

24、的圆周力增大，从整体上加速铰链和链轮的磨损。可见，小链轮的齿数z1不宜过少。链轮的最少齿数Zmin=9。一般z117，对于高速传动或承受冲击载荷的链传动，z1不少于25，且链轮齿应淬硬。小链轮的齿数z1也不宜取太大。在传动比给定时，z1大，大链轮齿数z2也相应增大，其结果不仅增大了传动的总体尺寸，而且还容易发生跳链和脱链，从另一方面限制了链条的使用寿命。对于P而言 节距p越大，承载能力就越高，但总体尺寸增大，多边形效应显著，振动、冲击和噪声也严重。为使结构紧凑和延长寿命，应尽量选取较小的节距的单排链。速度高，功率大时，宜选用小节距的多排链。如果从经济上考虑，当中心距小、传动比大时，应选小节距的多排链，中心距大，传动比小时，应选大节距的单排链。14. 设计齿轮时，在什么情况下必须将齿轮与轴设计成一体，做成齿轮轴答：对于直径很小的钢制齿轮，当为圆柱齿轮时，若齿根圆到键槽底部的距离e2mt（mt为端面模数