机械设计基础复习资料

机械设计基础复习

概念类

1机器一般由哪几部分组成？一般机器主要由动力部分传动部分执行部分控制部分四个基本部分组成。2机器和机构各有哪几个特征？构件由各个零件通过静连接组装而成的，机构又由若干个构件通过动连接组合而成的，机器是由机构组合而成的。机器有三个共同的牲：（1）都是一种人为的实物组合；（2）各部分形成运动单元，各单元之间且有确定的相对运动；（3）能实现能量转换或完成有用的机械功.

3零件分为哪两类？零件分为；通用零件、专用零件。机器能实现能量转换，而机构不能。

4什么叫构件和零件？组成机械的各个相对运动的实物称为构件，机械中不可拆的制造单元体称为零件。构件是机械中中运动的单元体，零件是机械中制造的单元体。

5什么叫运动副？分为哪两类？什么叫低副和高副？使两个构件直接接触并产生一定可动的联接，称运动副。

6空间物体和平面物体不受约束时各有几个自由度？构件在直角坐标系来说，且有6个独立运动的参数，即沿三个坐标轴的移动和绕三个坐标轴转动。但在平面运动的构件，仅有3个独立运动参数。

7什么叫自由度？机构具有确定运动的条件是什么？机构具有独立的运动参数的数目称为构件的自由度。具有确定运动的条件是原动件的数目等于机构的自由度数目。

8运动副和约束有何关系？低副和高副各引入几个约束？运动副对成副的两构件间的相对运动所加的限制称为约束。引入1个约束条件将减少1个自由度。

9转动副和移动副都是面接触称为低副。点接触或线接触的运动副称为高副。

10机构是由原动件、从动件和机架三部分组成。

11当机构的原动件数等于自由度数时，机构就具有确定的相对运动。

12计算自由度的公式：F＝3n-2P L-P H(n为活动构件；P L为低副；P H为高副)

13什么叫急回特性？一般来说，生产设备在慢速运动的行程中工作，在快速运动的行程中返回。这种工作特性称为急回特性。用此提高效率。

14凸轮机构中从动件作什么运动规律时产生刚性冲击和柔性冲击？当加速度达到无穷大时，产生极大的惯性力，导致机构产生强烈的刚性冲击，因此等速运动只能用于低速轻载的场合。从动件按余弦加速度规律运动时，在行程始末加速度且有限值突变，也将导致机构产生柔性冲击，适用于中速场合。

15齿轮的基本参数有哪几个？模数、齿数、压力角、变位系数、齿宽

16什么叫重合度？齿轮连续传动的条件是什么？啮合线长度与基圆齿距的比值称为重合度；只有当重合度大于1时齿轮才能连续传动；重合度的大小表明同时参与啮合的齿对数目其值大则传动平稳，每对轮齿承受的载荷也小，相对提高了其承载能力。

17斜齿轮正确啮合的条件：是法面模数和法面压力角分别相等而且螺旋角相等，旋向相反。

18什么叫定轴轮系？每个齿轮的几何轴线都是固定的轮系称为定轴轮系。定轴轮系的传动比等于各对传动比的连入乘积，其大小等于各对啮合轮中所有从动齿轮中所有从动轮齿数的连乘积与所有主动轮齿数的连乘积的比值。

19螺纹自锁的条件是什么？自锁的条件；螺纹升角小于或等于磨擦角。

20蜗杆与蜗轮的回转方向的判定----“左右手定则”：左旋用左手，右旋用右手握住蜗杆的轴线四指的指向为蜗杆的转向，姆指的反向就为蜗轮的转向。

21平键的工作面是哪个面？平键的联接多以键的侧面为工作面

22联轴器和离合器有何不同？联轴器连接时只有在机器停止运转，经过拆卸后才能使两轴分离；离合器连接的两轴可在机器运转过程中随时进行接合或分离。

23什么是带传动的紧边和松边？带传动的受力分析：绕上主动轮的一边，拉力增加，称为紧边；绕上从动轮的一边，拉力减少，称为松边。

24什么叫打滑和弹性滑动？各是什么因素引起的？是否可避免？当带所传递的有效圆周力大于极限值时带与带轮之间发生显著的相对运动这种现象称为打滑；由于传动带是弹性体受拉后将产生弹性变形，使带的转速低于主动轮的转速的现象称为弹性滑动。弹性滑动是不可避免的，打滑是由于过载引起的应当避免的。

25轮齿的失效形式有哪几种形式？轮齿折断和齿面损伤。后者又分为齿面点蚀、胶合、磨陨和塑性变形。开式齿轮传动主要失效形式是齿面磨损和轮齿折断。

26轴的分类：（1）.既受弯矩同时又受扭矩的轴称为转轴（2）.只受弯矩的称为心轴（3）.只受转矩或受很小的弯矩的轴称为传动轴。

27机械：机器与机构的总称。机器：机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料、信息。机器一般由原动装置，传动装置，执行装置，三大部分组成。

28运动副：使两构件直接接触并能产生一定相对运动的可动联接。高副：两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。低副：两构件通过面接触而构成的运动副。根据两构件间的相对运动形式，可分为转动副和移动副F=3n-2P L-P H。自由度：构件所具有的独立运动的数目称为构件的自由度。约束：对构件独立运动所施加的限制称为约束。机构具有确定运动的条件是：机构的自由度数目大于零且等于原动件的数目。

由于低副为面接触，所以平面连杆机构具有传力时压强低，磨损小，易于加工和保证精度，易于润滑，能方便地实现转动，摆动，和移动，等基本运动形式的装换等优点。

铰链四杆机构：具有转换运动功能而构件数目最少的平面连杆机构。曲柄摇杆机构：以最短杆的相邻构件为机架。双曲柄机构：以最短杆为机架。双摇杆机构：以最短杆的对边为机架。

29渐开线齿轮加工方法：成形法，展成法。

30连续传动条件是一对齿轮连续传动的条件是：齿轮的重合系数（重叠系数）必须大于1。重合度越大，说明同时参加齿合的轮齿越多，传动越平稳。

填空题及选择填空题

1.导向平键连接的主要失效形式是工作面的磨损，设计时通过限制工作面间的压强来进行耐磨性计算；半圆键的缺点是键槽对轴强度削弱较大，所以主要适用于轴端。

2.当传递的外载荷超过最大有效圆周力下的承载能力时，带在带轮上发生打滑现象；而且在传动比大于1的情况下，打滑总是先从小带轮上开始的，其原因是带在小带轮上的包角小于大带轮上的包角（或带在大

带轮上的包角大于小带轮上的包角）。

3.齿轮传动的五种主要失效形式中，最严重、必须避免的失效形式是轮齿折断；软齿面闭式齿轮传动最主要的失效形式是齿面疲劳点蚀；高速重载齿轮传动易发生热胶合；轮齿的塑性变形常发生在齿面材料较软、低速重载、频繁起动的传动中。

4.对于转动的滚动轴承,其主要失效形式是疲劳点蚀,对于不转动、低速或摆动的轴承，主要失效形式是局部塑性变形,对于高速轴承，发热以至胶合是其主要失效形式。

5.滑动轴承一般由轴颈、轴瓦、轴承座三者组成，其失效形式主要是胶合和磨损，主要发生在轴瓦上。

6.两构件通过.点或线接触组成的运动副称为高副。

7.满足曲柄存在条件的铰链四杆机构，取与最短杆相邻的杆为机架时，为曲柄摇杆机构，取最短杆为机架时，为双曲柄机构。

8.在凸轮机构中，常见的从动件运动规律为匀速运动时，将出现刚性冲击。

9.为使两对直齿圆柱齿轮能正确啮合，它们的模数m和压力角必须分别相等。

10.V带传动的主要失效形式是.打滑和疲劳断裂。

11.链传动中的节距越大，链条中各零件尺寸越大，链传动的运动不均匀性增大。

12.工作时只受弯矩不承受转矩的轴称为心轴。

13.弹性联轴器常用于高速级场合；刚性联轴器常用于低速级场合。

14．蜗杆传动的主要失效形式是磨损、胶合；，在选择蜗杆、蜗轮材料时，首先要求跑合性、减磨性和耐磨性。

15.平面铰链四杆机够的曲柄存在条件是急回特性。

16.带传动的弹性滑动是指由于带的弹性变形而引起的带与带轮的滑动，无法避免，是不可避免的。打滑是应该避免的。

17.转动心轴是只受弯矩,不受扭矩

18．为了便于互换及适应大量生产，轴承内圈孔与轴的配合采用基孔制，轴承外圈与轴承座孔的配合采用基轴制。

19．按照平面图形的形状，螺纹分为三角形螺纹，梯形螺纹，锯齿形螺纹等。

问答题

1.试述齿廓啮合基本定律。所谓齿廓啮合基本定律是指：作平面啮合的一对齿廓，它们的瞬时接触点的

公法线，必于两齿轮的连心线交于相应的节点C，该节点将齿轮的连心线所分的两个线段的与齿轮的角速成反比。

2.试述螺纹联接防松的方法。摩擦防松有：弹簧垫圈、双螺母、椭圆口自锁螺母、横向切口螺母机械防

松有：开口销与槽形螺母、止动垫圈、圆螺母止动垫圈、串连钢丝破坏螺纹副防松有：冲点法、端焊法、黏结法。

3.试分析影响带传动承载能力的因素？.初拉力F，包角，摩擦系数，带的单位长度质量，速度v。

4.改善齿向载荷分布不均匀状况的措施有哪些？措施：1)齿轮的制造和安装精度↑2)轴、轴承及机体的刚度↑3)齿轮在轴上的布置——合理选择4)轮齿的宽度——设计时合理选择5)采用软齿面——通过跑合使载荷均匀6)硬齿面齿轮——将齿端修薄、或做成鼓形齿7)齿轮要布置在远离转矩输入端的位置。

5.按照轴所受载荷类型的不同，轴分为那几种类型？并分别举例说明。（1）仅受弯矩M的轴——心轴，只起支撑零件作用，如自行车前轴。（2）仅受转矩T的轴——传动轴，只传递运动和转矩不起支撑作用，如汽车后轮传动轴。（3）既受弯矩又受转矩的轴——转轴，既起支撑又起传运动和转矩作用，如减速器的输出轴。

5．同滚动轴承相比，液体摩擦滑动轴承有哪些特点？1)在高速重载下能正常工作，寿命长；2)精度高；滚动轴承工作一段时间后，旋转精度↓3)滑动轴承可以做成剖分式的—能满足特殊结构需要。如曲轴上的轴承；4)液体摩擦轴承具有很好的缓冲和阻尼作用，可以吸收震动，缓和冲击。5)滑动轴承的径向尺寸比滚动轴承的小。6)起动摩擦阻力较大。

判断题

构件和零件均是运动单元。（×）零件是机械的最小单元。（√）机械是机器和机构的总称。（√）任何零件都需要有很大的刚度。（×）合金刚的优良性能，只取决于它的化学成分。（×）Q235、35、45均为优质碳素钢。（×）制作形状复杂的零件可用铸铁。(√)淬火可提高材料的硬度和强度，并消除内应力。(×)通过对材料调质处理可得较好的综合性能。(√)机器与机构它们都是人为的产物，有确定的运动，并有能量的转化。(×)机械中常用的有色金属有合金钢、铜合金、铝合金(×)构件系统的自由度为F（>0），若给定的原动件数目等于F，该传动系统能成为机构。(√)一切自由度不为1的机构，其各构件之间都不可能具有确定的相对运动。(×)机构主要是由主动件、从动件和机架组成。(×)两构件通过点或线接触组成的运动副是高副。(√)高副引入的约束数为2。(×)两构件通过面接触组成的运动副是低副。(√)平面低副引入的约束数为1。(×)每个运动副都是一个构件。(×)机构的自由度就是构件的自由度。(×)复合铰链与转动副和移动副都有关。(×)转动副和移动副都是平面低副。(√)平面机构和自由度为2，说明需要2个原动件才能有确定运动。(√)机构中每个主动件相对机架可以有几个独立运动。(×)在平面机构中，自由度的减少数就等于约束数。(√)机构可能会有自由度F≤0的情况。(×)在曲柄摇杆机构中，当以曲柄为主动件时，最小传动角出现在曲柄与机架两个共线位置处。(√)压力角α愈大，传动角P愈小，机构的传动性能愈好。(×)铰链四杆机构中，若存在曲柄，其曲柄一定是最短杆。(×)曲柄滑块机构一定具有急回运动性质。(×)在曲柄摇杆机构中，当曲柄为原动件时，该机构出现死点位置。（×）机构的死点位置就是θ=0?的位置（√）行程速比系数K>1，说明机构有急回特性。（√）凸轮机构为高副机构。（√）当凸轮机构的压力角过大时，机构易出现自锁现象。（√）在带传动中，弹性滑动是由于带与带轮之间的摩擦力不够大而造成的。（×）带传动的弹性滑动现象只有在外载荷大于带与带轮间最大摩擦力的情况下才产生，故限制外载荷就可以避免弹性滑动。（×）V带传动时，最大应力出现在松边上。（×）带传动采用张紧装置的目的是调节带的初拉力。（√）V带传动设计中，限制小带轮的最小直径主要是为了限制小带轮上的包角。（×）带传动中的打滑总是在小轮上先开始。（√）带传动中，带的根数越多越好。（×）蜗杆传动的优点是齿面间的相对滑动速度很小。（×）蜗杆传动的主要失效形式是点蚀和轮齿折断。（×）由于蜗杆的导程角较大，所以有自锁性能。（×）由于蜗杆的头数多。效率高，所以蜗杆的头数越多越好。（×）普通平键连接的主要失效

形式是挤压和剪切破坏。(√)普通平键的工作面是两个侧面。（√）普通螺栓连接的螺栓与螺孔之间有间隙。（√）焊接、铆接、过盈配合联接均属于不可拆联接。(√)通常用于过载安全保护的联接用销联接。(√)松螺栓联接就是在安装时不加预紧力就承载使用。(√)转轴在工作时，既传递转矩又承受弯矩。(√)零件在轴上的周向固定可采用键、销、过盈配合联接。(×)轴承内圈与轴的配合通常采用基孔制配合。(√)轴承外圈与座孔的配合常采用基轴制配合。(√)疲劳点蚀是滚动轴承的主要失效形式。(√)

附加

1．简述螺纹联接的基本类型主要有哪四种？螺栓联接、螺钉联接、双头螺柱联接、紧定螺钉联接。2．提高螺栓联接强度的措施有哪些？降低螺栓总拉伸载荷的变化范围；改善螺纹牙间的载荷分布；

减小应力集中；避免或减小附加应力。

3.闭式蜗杆传动的功率损耗主要包括哪三部分？闭式蜗杆传动的功率损耗包括三部分：轮齿啮合的功率损耗，轴承中摩擦损耗和搅动箱体内润滑油的油阻损耗。

4.简述带传动的优点？适于中心矩较大的场合；带具有良好的扰性，可缓和冲击、吸收振动；过载时带与带轮间会出现打滑，打滑虽使传动失效，当可防止损坏其他零件；结构简单、成本低廉。

5.链传动的主要失效形式有哪些？链板疲劳破坏；滚子套筒的冲击疲劳破坏；销轴与套筒的胶合；链条铰链磨损;过载拉断。

6．滚动轴承的基本类型有哪些？

调心球轴承、调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力球轴承、深沟球轴承、角接触球轴承、推力圆柱滚子轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承等。