兰州交通大学机械设计考研问答题真题及答案解析.docx

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1、兰州交通大学机械设计考研问答题真题及答案解析1 螺纹联接 1列出四种常用标准螺纹联接件。连接螺纹能满足自锁条件，为什么在设计螺纹联接时必须考虑放松问题？螺纹联接防松的根本问题是？常用的防松方法分哪几种？每类中有哪些具体结构？预紧螺栓承受轴向载荷作用时，螺栓上的总载荷为什么不等于轴向载荷和预紧力之和？ 常用螺纹联接的类型有哪些？ 常用标准螺纹联接件有：螺栓、双头螺柱、螺钉、紧定螺钉、螺母和垫圈等。 在冲击、振动载荷作用或者材料高温变化等情况下，螺纹幅间的摩擦力可能减小或者瞬间消失。这种情况反复出现几次后就会使联接松脱，导致联接失效。为了防止螺纹联接松脱，保证螺纹联接安全可靠，设计时必须考虑防松问

2、题。 螺纹联接放松的根本问题是防止螺纹幅的相对转动。 常用防松的方法有：摩擦防松、机械防松以及破坏螺纹幅关系防松。 A摩擦防松：弹簧垫片、双螺母、尼龙垫片、自锁螺母 B机械防松：六角开槽螺母、开口销、止动垫片、圆螺母、串联钢丝 C破坏螺纹幅关系防松：有端铆、冲点、点焊和粘合 由于螺栓和被连接件的变形使得总载荷不等于预紧力和轴向力之和 螺栓联接、螺钉联接、双头螺柱联接、紧定螺钉联接 2采用腰杆螺栓和空心螺栓的目的是什么，它和哪几种结构作用相同？分布在同一圆周上的螺栓数目为什么尽量取偶数？螺栓组设计中为什么会出现偏心载荷，防止偏载的措施有哪些？受横向载荷的螺栓组联接采用什么方式减小螺栓的预紧力及其

3、机构？ 采用腰杆螺栓和空心螺栓的主要目的是：减小螺栓刚度，提高被联接件的刚度，使螺栓的应力幅降低。在螺母下面安装弹性元件，其效果和采用腰杆螺栓和空心螺栓时相似。 分布在同一圆周上的螺栓数目取偶数，以便在圆周上钻孔时的分度和划线。同一组螺栓的材料、直径和长度均相等。 当被联接件支承面有突起、表面与孔不垂直或者钩头螺栓联接时会产生偏心载荷，螺栓组设计中防止偏载的措施有：凸台、凹坑、球形垫圈、斜面垫圈。 采用套筒、销、键等抗剪切件来承受部分横向载荷。 3提高螺栓强度的方法有哪些？普通螺栓联接和铰制孔用螺栓联接的结构有什么区别？画出受横向载荷时普通螺栓和铰制孔用螺栓的结构。分析其工况、主要失效形式及其

4、强度计算准则，写出强度计算公式 提高螺栓强度措施： A改善螺纹牙间载荷分布不均的情况 B降低螺栓应力幅sa C减小应力集中的影响 D采用合理的工艺方法 普通螺栓联接中，螺杆和被联接件的孔件有间隙，主要靠拧紧后的正压力所产生的摩擦力来传递载荷，预紧力必须足够大才可以保证联接可靠。铰制孔用螺栓螺杆被联接件的孔件无间隙，由光杆直接承受挤压和剪切来传递外载荷进行工作，所受预紧力很小。 A普通螺栓的失效形式一般是拉断，设计准则是为保证螺栓的疲劳强度和静强度强度条件为： B铰制孔用螺栓一般的失效形式是压溃、剪断,设计准则是为保证螺栓的挤压强度和剪切强度 剪切强度条件为： 二者的结构图如下 挤压强度条件为：

5、 1 4什么是螺纹的大径、中径和小径？各有什么用处？列出螺纹升角指什么？列出其的计算公式。 螺纹大径：与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径，亦称公称直径。作用是决定连接配合的基本尺寸。 螺纹中径：螺纹的牙厚与牙间向等处的圆柱直径，作用是确定螺纹机和参数和配合性质。 螺纹小径:与外螺纹牙底或内螺纹压顶相重合的假想圆柱面的直径。作用是在强度计算中作为螺杆危险截面的计算直径。 螺纹升角：螺旋线的切线与垂直螺纹轴线的平面的夹角。在螺纹的不同直径处，螺纹升角各不相同。通常按照螺纹中径 处计算。 计算公式： 5为什么采用圈数较多的加厚螺母不能提高联接的强度？ 工作中螺栓牙要抗拉变长，螺母牙受压

6、缩短，伸与缩的螺距变化差以紧靠螺母支承面处第一圈为最大，应变最大，应力最大，其余各圈依次递减，所以采用圈数过多的加厚螺母不能提高螺栓联接的强度。 6分析活塞式空气压缩机气缸盖联接螺栓工作时的受力变化情况，它的最大应力、最小应力如何得出？当气缸内的最高压力提高时，它的最大应力、最小应力将如何变化？ 螺栓的预紧力是确定的，而联接件和被连接件的刚度是一定的，则工作载荷最大时应力最大，工作载荷最小时应力最小。最大总拉力为F2max=F0+Cb41.3F2max则最大应力smax= Fmax，2Cb+Cmpd1最小总应力为F2min=F0+Cb41.3F2min；当气缸内的最大压力提高时，Fmin，最小

7、应力为smin=Cb+Cmpd12最大应力也将提高。最小应力不变。 2 键联接 1键的作用？键联接分类有哪些？无键联接的类型有哪些？ 键是一种标准零件，通常用于实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩，有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。导向键、花键、滑键用作在轴上的导向装臵。键的类型根据要求和工作条件来确定。 键联接的主要类型有：平键联接、半圆键联接、楔键联接、切向键联接。 无键联接有：型面联接和胀紧联接。 2花键的类型有哪些？花键联接的特点和失效形式分别是什么？ 答：花键按齿形不同可以分为：矩形花键和渐开线花键。 花键联接的特点：齿数多、承载能力高；各个键齿受力较为均匀齿槽线、齿根

8、应力集中小，对轴的强度削弱较小轴上零件的对中性好，导向性好加工制造成本高。 花键联接的失效形式：静联接：工作面被压溃 动联接：工作面过度磨损。 3为什么采用两个平键时，一般布置在沿周向相隔180的位置；采用两个楔键时相隔90-120；采用两个半圆键时，却布置在轴上的同一条母线上；采用切向键时布置在周向相距120-130。 两个平键时相隔180布臵，工作面上产生的挤压力的方向正好相反，不会产生附加应力，并且全部转化为扭转力矩，减少了键和轴受损的可能性，保证受力的对称。 对于楔键传递工作载荷时，可以将键和轴视为一体，将轴下方分布的压力用集中力N代替，由于轴和轮毂有相对运动的趋势，压力的合力将不再通

9、过圆心。不能将两个楔键相隔1802 布臵，这样布臵能传递的转矩和一个键相同。一般我们选择布臵相距90-120效果最好，两个键相距更近，虽然对传递转矩有利，但是因为键槽相距太近，使轴的强度降低较多。 半圆键是依靠侧面传力的，如在一个剖面内布臵相差180，这样对轴的强度削弱很大。半圆键长度较短，一般选择布臵在轴的同一条母线上。 切向键的上下面是工作平面，键在联接中必须有一个工作面处于包含轴心线的平面之内，这样则当联接工作时，工作面上的挤压力沿轴的切向作用，而靠挤压力传递转矩。所以布臵在周向相距120-130。 4平键有哪些？普通平键失效形式有哪些？强度校核判断强度不足时应该采取何种措施？ 平键分为

10、：普通平键、薄形平键、导向平键和滑键。普通平键的失效形式有：压溃、磨损、剪断。强度不足时，可以考虑选取更长的键，A型改为B、C型，用双键或者花键。 5矩形花键联接的定心方式有哪些？渐开线花键的定心方式有哪些？适用于什么场合？ 矩形花键的定心方式为小径定心，即外花键和内花键的小径为配合面。定心精度高，稳定性好，能用磨削的方法消除热处理引起的变形。 渐开线花键采用的定心方式为齿形定心。当齿受载时，齿上的径向力能起到自动定心作用，有利于各齿均匀承载。 6销根据具体作用不同分类有几种？ 销主要用来固定零件之间的相对位臵称为定位销，它是组合加工和装配时的重要辅助零件；可以用于联接，称为联接销，可传递不大

11、的载荷；还可以作为安全装臵中过载剪断元件，称为安全销。 销有多种类型：如圆柱销、圆柱销、槽销、销轴和开口销。 7在材料和性质相同的条件下，动联接的许用压力比静联接的许用压力小，说明原因。 由于动联接和静联接的失效形式不同，因而计算准则也不相同。对于动联接和静联接，强度校核公式的主要不同在于许用值不同。当静联接与动联接的材料相同时，sp(2-3)p在选取许用值时应该注意，sp p应为联接中最弱材料的许用值。 8平键联接设计的过程有哪些？ 在设计平键联接时，首先轴和轮毂的材料和尺寸已经确定，联接中所传递的转矩也知道，因此根据联接结构和使用条件，先确定键的类型，由轴的直径尺寸按标准选取平键的剖面尺寸

12、并以轮毂尺寸确定键的长度，最后利用强度条件作校核计算。 3带传动 1分析带传动中小带轮的最小直径dd1min、最大传动比i、带的根数z、中心距a、小带轮包角a1、带速v和带的功率P对传动的影响？ 小带轮直径dd1min愈小，则带的弯曲应力愈大，而弯曲应力是引起疲劳损坏的重要因素，所以小带轮的直径不能太小，要加以限制。 带的传动比i是大带轮和小带轮的基准直径之比，限制最大传动比实质上是为了限制两轮直径之差。防止小带轮的包角过小，带的承载能力下降，可能发生打滑。 一般情况下带的根数z选择1-10之间，根数太多会造成带的受力不均。最佳选择是2-4根。 中心距过a过大，当载荷变化时会引起带的颤动；而a

13、过小，则单位时间内带的应力变化次数增多，加速了带的疲劳破坏。 由于a1a2，所以打滑先发生在小带轮上，即小带轮的包角的大小反映带的承载能力。 可以采用提高小带轮包角a1来提高带的承载能力。 具体措施有： 传动比i一定时增大中心距a可以使包角a1增大 中心距a一定时，减小传动比可以增大小带轮的包角。一般传动比i=3-5imax10 3 加张紧轮。 当传动功率一定时，带速小，所需的有效拉力Fec就越大，那么所需要带的根数增多；而当带的根数一定时，增大带速则可以提高带的工作能力，所以带传动常布臵在高速级上。 如果带速太大，则带中的离心应力增大，使带与带轮之间的正压力减小，随之摩擦力减小，所能传递的载

14、荷减低，因而传递同样的载荷时需要的初拉力F0增大，带的疲劳寿命下降。 当带传动的功率P增大时，带两边拉力差也将增大，即带与带轮接触面间的摩擦力增大。 2弹性滑动与打滑的区别及联系 弹性滑动是局部带在带轮的局部接触弧面上发生的微量相对滑动；打滑则是整个带在带轮的全部接触弧上发生的显著相对滑动。从本质上看弹性滑动是由于带本身的弹性和带传动两边拉力差引起的，只要传递圆周力，两边就必然出现拉力差，故弹性滑动不可避免。打滑则是当带传递的工作载荷超过了带与带轮之间摩擦力的极限值，带与带轮之间突然发生剧烈的相对滑动，故在工作中可以避免。带传动突然过载时打滑可以起到过载保护的作用，避免其他零件的损坏。必须尽快

15、采取措施克服，以免带发生摩擦发热损坏。 弹性滑动的结果：带的传动比不稳定；降低了传动效率；引起了带的磨损和温升，减低了带的疲劳寿命。 打滑的结果：打滑造成带的严重磨损，致使传动失效；从动轮转速急剧下降，甚至停转，带的运动状态不稳定，带不能正常工作。 3带传动设计中应该圆整的参数有哪些？分析影响带传动最大有效拉力的因素有哪些？ v带轮直径dd：向较大方向的标准带轮直径圆整带长Ld：按计算值圆整到标准系列长度带的根数z：取大于计算值的整数。影响带传动最大有效拉力的因素：初拉力、包角、摩擦系数。 4带传动的设计准则？失效形式？带传动中的最大应力由几部分组成、分别是？最大应力点在何处？V带轮的典型结构

16、有几种？ 设计准则：保证不打滑的条件下带具有一定的疲劳强度和寿命。 失效形式主要有：打滑、疲劳破坏。 带传动中的最大应力由三部分组成：紧边拉应力、离心应力和弯曲应力。 最大应力点在紧边刚进入小带轮处。 V带轮的典型结构有四种：实心式、腹板式、孔板式、椭圆轮辐式。 5平带和V带的张紧方案中张紧轮的位置有什么不同？ 平带传动中，张紧轮装在松边外侧靠近小带轮处，主要用于增大平带传动包角；V带传动，张紧轮应装在松边内侧，使带只受单向弯曲，且靠近大带轮，防止小带轮包角减小。如下图所示： 6带传动的速度和传动比是否恒定？效率和功率分别受何种因素的影响？列出最大有效拉力的计算公式。 由于有弹性滑动的存在，带

17、传动的传动比不恒定，带传动的功率受到有效拉力Fe和带速V的影响。 efva-1 Fec=2F0fva e+14 7 带传动和链传动的本质区别是什么？ 带传动是通过带与带轮之间的摩擦力传递动力和运动的,其传递的载荷的大小取决于带与带轮之间的摩擦力的大小;而链传动时通过链轮轮齿与链节的啮合传递动力和运动的,其传递载荷量取决与链轮轮齿和链的强度. 8 V带传动与平带传动相比较，各有何有缺点？各适用于什么场合？ V带工作时带的两侧面为工作面,与带轮的环槽侧面接触。与平带传动的平面摩擦相比,由于槽面摩擦原理,在同样的张紧力条件下,V带传动能产生更大的摩擦力,故其传动能力大于平带传动；再加上V带传动允许的

18、传动比较大,结构紧凑,以及V带多以标准化并大量生产的优点,因此在传动比要求较大,结构要求紧凑的场合应用V带传动; 平带传动结构简单,带轮也容易制造,在传动中心矩要求较大的场合应用较多. 9带传动一周的过程中，带所受应力发生了几次变化，具体指什么？为什么将松边布置在上方？带传动和齿轮传动在一起做减速运动时，哪种传动在高速级，为什么？ 带传动一周的过程中，带所受应力发生了4次变化。分别是：绕过小带轮；由小带轮到大带轮的中间过程；绕过大带轮；由大带轮到小带轮的中间过程。 将松边布臵在上方的作用是为了增大包角，使带传动平稳、安全。 带传动和齿轮传动在一起做减速运动时，带传动一般布臵在高速级，起到降高速

19、转化为低速的作用同时还有减振作用。 4 链传动 1分析链传动中传动比i、链轮齿数z1、链传动的中心距a、链节距p对传动的影响。 传动比过大，则链在小链轮上的包角过小，啮合齿数太少，单个齿受力增加，从而加速了轮齿的磨损。一般i6。链传动的瞬时传动比在传动过程中是不断变化的。 链轮齿数不宜取得过多或者过少，过少时会使运动的不均匀性和动载荷增大，磨损增大。过多时，链节数也随之增大，大链轮上首先脱链。链轮齿数和链节数互为质数，链节数常为偶数。 中心距过小则承载能力减小，而且单位时间内同一链节的应力变化次数增多，加速了链条元件的疲劳和磨损；中心距过大会造成链条松边颤动。 在满足承载能力的条件下，尽量选用

20、小节距的单排链；高速重载时，选用小节距的多排链；低速重载时，大节距单排链。 2链传动的失效形式有哪些？ 链的疲劳破坏、链条铰链的磨损、链条铰链的胶合、链条的静力拉断。 3一套筒滚子链，销轴与套筒磨损后，使节距也发生了变化而产生掉链和爬链现象，分析这一现象并说明如何纠正？ 磨损后相当于节距变长，链条长度变长，链条松弛下垂而使包角减小，链条与链轮之间的配合联接变松容易产生掉链，另外，磨损后啮合圆增大，产生爬链现象，故可以考虑采用增加中心距或者加张紧装臵来纠正这一现象。 4为了避免采用过度链节，链节数常取奇数还是偶数？相应链轮齿数取奇数还是偶数？ 链节数常取偶数，相应链轮齿数取奇数，且互为质数，此时

21、在传动过程中每个链节与每个链轮齿都有机会啮合，这样可以使磨损均匀。反之由于传动具有周期性，只有少数几个齿和链节常啮合，造成受力不均，经常磨损的地方提前失效，从而降低了链传动的使用寿命。 5带传动、链传动、齿轮传动如何布置时最为合理？ 带传动可以缓和冲击，高速时效率高，一般布臵在高速级。而链传动承载能力大，但由于其具有“多变形效应”，速度越高，冲击越大，附加动载荷越大，所以链传动一般布臵在低速级。布臵方式为：带传动齿轮传动链传动。 5 6在链传动中，大轮发生跳链的原因是什么？小轮发生跳链的原因是什么？ 链传动中,大轮发生跳链是因为大链轮的变形和链节的变形导致其不能正常啮合;小链轮发生跳链的主要原

22、因是小链轮的过度磨损导致其不能正常啮合. 5 齿轮传动 1齿轮传动的失效形式有哪些？硬齿轮和软齿轮划分的依据是什么？闭式齿轮传动和开式齿轮传动的设计准则有何不同？ 齿轮失效的形式是：轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、胶合、塑性变形。 硬齿轮和软齿轮的划分以齿面硬度来划分。 硬度350 HBS的齿轮是硬齿轮，开式传动失效形式为轮齿折断和齿面磨损，应按照齿根弯曲疲劳强度设计，按齿面接触疲劳强度校核。 2硬齿轮和软齿轮的热处理方法和加工方法有何不同？硬齿轮和软齿轮的材料分别有哪些？写出具体牌号。硬齿轮和软齿轮分别用于什么场合？ 硬齿轮的热处理：渗碳、氮化和表面淬火；切齿表面硬化磨齿精切齿形5、6级。 软

23、齿轮的热处理：正火调质；热处理后精切齿形。 硬齿轮材料有：20Cr 20CrMnTi 40Cr 30CrMoAlA，适用于高速、重载及精密机械； 软齿面齿轮材料：45 适用于精度和强度不高的场合。 3对于钢制软齿面齿轮要求大小齿轮要有一定硬度差，小齿轮要比大齿轮硬，说明原因。 小齿轮齿根强度较弱，小齿轮的应力循环次数较多，当大小齿轮有较大硬度差时，较硬的小齿轮会对较软的大齿轮齿面产生冷作硬化作用，可以提高大齿轮的接触疲劳强度。这样还有利于通过跑合情况来改善轮齿的接触情况，有利于提高齿轮的抗胶合能力。 4为什么轮齿的弯曲疲劳裂纹首先发生在齿根受拉伸的一侧？ 在齿根弯曲疲劳计算时，将轮齿看成悬臂梁

24、，受载后齿根处力臂最长，所以弯矩最大，产生的弯曲应力最大。齿根过渡圆角处尺寸发生急剧变化，又沿齿宽方向留下加工刀痕从而产生了应力集中。在反复应力作用下，由于齿轮材料对拉应力敏感，故裂纹首先发生在受拉伸一侧。 5说明闭式齿轮传动和开式齿轮传动齿数Z1选择的合理范围，齿数的选择对传动的影响有哪些？齿宽系数的选择对传动的影响？ A闭式齿轮传动一般转速较高，为了提高传动平稳性，减小冲击振动，以齿数多一些为好，小齿轮的齿数可以取Z1=2040。 B开式和半开式齿轮传动，由于轮齿主要为磨损失效，为使轮齿不致过小，故小齿轮不宜选过多的齿数，一般可取Z1=1720。为了避免根切，对于标准直圆柱齿轮，应取Z11

25、7。 轮齿越宽，承载能力越大，因而轮齿不宜过窄，但增大齿宽又会使齿面上的载荷分布更趋不均匀，故齿宽系数应选择合适。 6为什么斜齿轮传动齿面的接触疲劳强度应同时取决于大、小齿轮？ 因为在同一齿面上，齿顶面的接触疲劳强度较高，所以即使承担的载荷有所增大，只要还未超过其承载能力时，大齿轮齿顶面仍然不会出现点蚀；同时，因小齿轮齿面的接触疲劳强度较高，与大齿轮齿顶面相啮合的小齿轮的齿根面，也未因载荷增大而出现点蚀。因此，斜齿轮传动齿面的接触疲劳强度应同时取决于大、小齿轮。 7简述齿廓啮合的基本定律，下图为一对渐开线直齿圆柱齿轮的传动，在图中作出理论啮合线、节圆、啮合角。 欲使齿轮保持确定的角速比，不论齿

26、廓在任何位臵接触，过接触点所作的齿廓公法线都必须6 与两轮的连心线交于一点，这就是齿廓啮合的基本定律。 8齿轮的精度等级与齿轮的选材及热处理方法有什么联系？ 精度高的齿轮，要求材料性能优良。轮齿具有高强度及齿面具有高硬度，还应该进行磨齿等精加工。需要加工的齿轮多是先切齿，再作表面硬化处理，最后进行精加工，精度可以达到4级或者5级。所用热处理方法有表面淬火、渗碳、氮化、氰化。 9要提高齿轮的抗弯疲劳强度和齿面接触疲劳强度有哪些措施？ 提高抗弯疲劳强度可能的措施有： A增加齿根过渡圆角的半径，消除该处的加工刀痕，可以降低应力集中 B增大轴与支持的刚度，可以减小齿面上局部受载的程度 C使齿芯材料有做

27、够的韧性 D在齿根处施加适当的强化措施，如喷丸等，提高齿轮的抗折断能力。 提高接触疲劳强度可能的措施有：A选择高性能材料 B提高齿面硬度 C增大中心距和齿宽D采用内啮合 E采用斜齿轮或正传动。 10齿轮传动有关设计中的那些参数需要圆整？那些不需要？为什么？ 选择参数时必须从提高传动性能，减小外轮廓尺寸和降低制造成本等方面来考虑，同时必须分清啮合参数和结构参数。 结构参数：一般需要进行圆整，以便加工和测量等，这是设计惯例，比如齿宽。 啮合参数：通常不允许圆整，以保证啮合性能。 中心距为特例，其既属啮合参数，也是主要的结构参数。所谓中心距的圆整，通常指在设计过程中，针对强度计算或者初步几何计算所得

28、到的初步中心距来进行的。作为啮合参数，齿轮传动的中心距与齿数、模数、螺旋角、变位系数之间，最终都必须满足几何条件，否则齿轮无法正常工作，甚至无法安装。 11在二级圆柱齿轮减速器中，若一级为斜齿，另一级为直齿，试问斜齿圆柱齿轮是应该放在调整级还是低速级？为什么？若为直齿锥齿轮和圆柱齿轮组成的二级传动，锥齿轮应该放在调整级还是低速级？为什么？ 在二级圆柱齿轮减速器中，斜齿圆柱齿轮应该放在高速级，主要是因为高速级的转速高用斜齿圆柱齿轮传动工作平稳时，在精度等级相同的条件下，允许传动的圆周速度较高。 直齿锥齿轮和圆柱齿轮组成的二级传动中，锥齿轮一般应布臵在高速级，主要因为当传递功率一定时，低速级的转矩

29、大，则齿轮的尺寸和模数也大，而锥齿轮的锥距R和模数m大时，加工困难或者加工成本将大为提高。 12对于作双向传动的齿轮来说，它的齿面接触应力和齿根弯曲应力各属于什么循环特性？强度计算时应该怎样考虑？ 对于作双向传动的齿轮来说，齿轮的齿面接触应力为脉动循环应力，齿根弯曲应力为对称循环应力。而试验齿轮的弯曲疲劳极限为脉动循环应力时的疲劳极限。应由图表中查出弯曲疲劳极限sFE值乘以0.7。双向运转时，所乘的系数大于0.7 13一对齿轮传动，如何判断大、小齿轮哪个齿面不易产生疲劳点蚀？哪个轮齿不易产生弯曲疲劳折断？ 由于大齿轮与小齿轮材料、热处理硬度及各自的循环次数N不相等，通常sH1sH2而sH1=s

30、H2，故小齿轮齿面接触疲劳强度较高，不易发生疲劳点蚀。 7 比较大、小齿轮的sF1YFa1YSa1和sF2YFa2YSa2，若sF1YFa1YSa1sF2YFa2YSa2，则表明小齿轮的弯曲疲劳强度低于大齿轮，易产生疲劳折断；反之亦然。 6 蜗轮蜗杆传动 1蜗轮蜗杆材料应满足何种要求？采用什么材料制造？写出具体材料的牌号，并确定其传动适用于何种场合。常用蜗轮的形式有哪些？普通圆柱蜗杆分为哪些？根据蜗杆形状不同，蜗杆传动分为哪些？ 材料的要求：足够的强度良好的减摩性，耐摩性良好的抗胶合性能 蜗杆材料： 40、45进行调质处理，硬度为HBS220-300，适用于不太重要的场合； 40、45、45C

31、r,进行表面淬火，硬度为HRC45-55,适用于一般传动； 15Cr、20Cr、12CrNiA进行渗碳淬火，硬度可达到HRC58-63，用于高速场合。 蜗轮材料： 铸造锡青铜ZCuSn10P、ZCuSn5Pb5Zn5，适用于滑动速度3m/s重要传动，减摩性能好，抗胶合性能好，价格高； 铸造铝铁青铜ZCuAl10Fe3适用于滑动速度4m/s的传动，减摩性能，抗胶合性能稍差，价廉： 灰铸铁，适用于滑动速度2m/s的传动。 常用蜗轮的形式有：齿圈式、螺栓联接式、整体浇铸式、拼铸式。 普通圆柱蜗杆分为：阿基米德蜗杆ZA 渐开线蜗杆ZI 法向直廓蜗杆ZN 锥面包络蜗杆ZK 蜗杆传动分为：圆柱蜗杆传动、环

32、面蜗杆传动和锥面蜗杆传动 2对于连续工作的闭式蜗杆传动，为什么效率很低,为什么要进行热平衡计算？发现油温过高时采取何种措施？蜗杆传动润滑的目的？蜗杆传动的总效率可分为几部分？写出效率计算公式。 由于相对滑动速度较大，所以蜗杆传动效率较低，摩擦发热较大，温升较高，过大的温度使润滑油稀释，粘度下降，啮合时齿间容易发生磨损和胶合。故对于连续工作的闭式蜗杆传动要进行热平衡计算，即使单位时间的散热量等于相同时间的发热量，以保证润滑油温t0在允许的范围内。 发现工作油温t80时可以采用以下措施：a加装散热片以增大散热面积b蜗杆轴端加装风扇，用强制风冷却c在传动箱中安装冷却管路 蜗杆传动润滑的目的：a提高传

33、动效率h b降低油温，防止磨损和胶合 蜗杆传动的总效率由三部分组成：h=hh12h3 h1啮合摩擦损耗效率，h2轴承摩擦损耗效率，h3浸入油池中的零件搅油引起的溅油损耗 3蜗杆分度圆直径规定为标准值的目的是什么？开式蜗杆传动和闭式蜗杆传动的主要失效形式是什么，主要设计准则是什么？为什么蜗杆传动中失效常发生在蜗轮轮齿上？ 为了限制蜗轮滚刀的数量，取蜗杆直径d1为标准值。 开式蜗杆传动的失效形式：齿面磨损和轮齿折断，以齿根弯曲疲劳强度为设计准则；闭式蜗杆传动的失效形式：胶合和磨损，以齿面接触疲劳强度为设计准则，按齿根弯曲疲劳强度校核，另外需要作热平衡计算。 由于材料、蜗杆和蜗轮结构上的原因，蜗杆螺

34、旋部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度，所以失效常发生在蜗轮轮齿上。因而进行齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度计算时，是以蜗轮为主；而在进行刚度计算时，由于蜗杆轴较细，且支承间距较大，故以蜗杆为主。 4蜗杆传动中较大的滑动速度vs会引起什么问题？蜗杆传动满足什么条件时自锁？ 8 如果润滑条件不良，易发生齿面磨损和胶合；如果润滑条件良好，较大的滑动速度则有助于形成润滑油膜，减小摩擦和磨损，从而提高传动效率。 当蜗杆的螺旋线升角小于啮合面的当量摩擦角时，蜗杆传动具有自锁性。 5设计蜗杆传动时以那个面的参数和尺寸为基准？蜗杆导程角计算公式为？设计蜗轮的轴承组合机构时对轴有何要求？ 设计蜗杆传动时以中间平

35、面上的参数和尺寸为基准，并沿用齿轮传动的计算关系；过蜗杆的轴线且垂直于蜗轮轴线的平面叫做中间平面。在中间平面上，蜗杆参数为轴面参数，蜗轮参数为端面参数。 蜗杆导程角计算公式为： 设计蜗轮的轴承组合机构时，一定要使轴能够进行轴向调整，以保证蜗杆传动正确啮合，蜗轮中间平面过蜗杆轴线。 6如何恰当的选择蜗杆传动的传动比i、蜗杆头数z1蜗轮齿数z2 蜗杆头数z1蜗轮齿数z2可以根据传动比和效率来确定，蜗杆的传递比为i=n1=z2=u，效率n2z1为h1=tang/tan(g+jV)，导程角为tang=pz=z1pa=z1mp=z1m=z1 pd1pd1pd1d1q可见单头蜗杆传动比大，效率低，易自锁，

36、但加工容易，精度高。多头蜗杆效率高，但加工困难，精度低。为了避免根切，理论上z217，z226时传动平稳性差，蜗杆传动设计中z226是为了保证传动的平稳性，蜗杆传动设计中z280是为了防止模数过小，轮齿的弯曲强度过低；蜗杆尺寸过大引起蜗杆跨距过大，弯曲强度过低。 7 滑动轴承 1常用滑动轴承材料指什么？分为哪三类？滑动轴承的主要失效形式？对滑动轴承材料有何要求？滑动轴承设计时为什么要验算轴承平均压力P和轴承的PV值及滑动速度V? 滑动轴承材料通常指轴瓦和轴承衬的材料。 常用轴承材料分为：金属材料、多孔制金属材料、非金属材料。 滑动轴承主要失效形式有磨损、胶合、疲劳破坏等。 对材料的主要要求是考

37、虑轴承材料的耐磨性和机械强度两个方面。 滑动轴承设计时为什么要验算轴承平均压力P是为了防止过度磨损，验算PV值是为了控制轴承温升验算滑动速度V是为了限制滑动速度 2滑动轴承的类型有哪些？ 按受载荷的方向不同将滑动轴承分为：径向轴承和止推轴承； 按滑动表面润滑状态不同分为：液体润滑轴承、不完全液体润滑轴承和无润滑轴承； 根据润滑承载机理不同分为：液体动力润滑轴承和液体静压润滑轴承。 3形成液体动压润滑的必要条件是？ 两工作表面间必须构成楔形间隙两工作表面间必须充满具有一定粘度的润滑油或者其他液体两工作表面间必须有一定的相对滑动速度，其运动方向必须保证能带动润滑油从大截面流进，从小截面流出保证最小

38、油膜的厚度 4设计滑动轴承时，油孔、油槽开设的原则有哪些？ 答：润滑油应从油膜压力最小处输入轴承油孔、油槽应开在非承载区，否则会降低油膜的承载能力油槽轴向不能开通，以免油从油槽端部大量流失水平安装轴承油槽开半周，不要延伸到非承载区，全周油槽应开在轴承端高出。 9 8 滚动轴承 1选择滚动轴承类型时应该考虑的主要因素有哪些？滚动轴承为什么要润滑？常用的润滑方式有哪些？为何要密封，密封装置有哪些？ 选择滚动轴承类型时应按照轴承的工作载荷、转速高低、支承刚性、安装精度来选择 滚动轴承润滑的目的：a降低摩擦阻力b散热c缓冲、吸振、降低噪音d防锈e减小接触应力 常用的润滑方式有：脂润滑、油润滑和固体润滑

39、。 滚动轴承密封的目的：a防止内部润滑剂流失b防止灰尘、水分和杂质的侵入。 密封的类型有：a接触式密封，b非接触式密封c组合式密封。常用类型有按承 2滚动轴承按受载荷的性质和滚动体的形状不同分类有哪些？滚动轴承的材料有哪些要求？ 受载荷的性质分：向心轴承 向心推力轴承 推力轴承 滚动体形状的不同：圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、球面轴承、滚针轴承 滚动轴承的内外圈以及滚动体一般是用含铬的轴承钢制造，如GCr9、GCr15、Gr15SiMn等，热处理后硬度一般不低于HRC60-65。 3滚动轴承的装拆要求、安装方法、拆卸方法有哪些？滚动轴承为什么要进行预紧？ 装拆要求：压力应该直接作用于配合较紧的套

40、圈上；不允许通过滚动体传递装拆力；要求均匀施加装拆力。 安装：用软锤均匀敲击套圈装入；压力机压入。 拆卸：压力机压出轴颈，轴承拆卸器将内圈拉下。 预紧是轴承部件工作之前受一定预紧力，以消除轴承内的间隙，并且使内外圈和滚动体产生预压变形，使轴承带负游隙运行。 预紧的目的：提高轴承的旋转精度，增加支承的刚性，减小振动和噪音，延长轴承的寿命。 4滚动轴承的轴向固定分为哪几个方面，紧固方法分别有哪些？滚动轴承游隙和轴向位置以及轴上零件位置的如何调整？ 滚动轴承的固定分为两个方面，紧固方法如下所示： 轴承内圈与轴的固定：轴肩、轴用弹性挡圈、轴端挡圈+紧固螺钉、圆螺母+止动垫圈、开口圆锥紧定套+圆螺母和止

41、动垫圈。 轴承外圈与机座孔的固定：孔用弹性挡圈、轴承外圈止动槽内嵌入止动环固定、轴承盖、轴承座孔凸肩、螺纹环、轴承套杯。 轴承游隙的调整可以采用：A端盖下的垫片，这样比较方便B带螺纹的零件如轴上的圆螺母，这种不方便；且更为不利之处是在轴上切制应力集中的螺纹，削弱了轴的强度。 C锥齿轮和蜗杆在装配时通常需要进行轴向位臵的调整。为了便于调整，可将确定其轴向位臵的轴承装在一个套杯中，套杯则装在外壳孔中，通过增减套杯端面与外壳之间垫片的厚度，即可调整锥齿轮或者蜗杆的轴向位臵。 5常用滚动轴承支承结构的形式有哪些？分别适用于何种场合？ 两端固定，适用于普通工作温度下较短轴的支承。 一端固定，一端游动，适

42、用于转速较高，温差较大和跨距较大的的场合。 两端游动，对于高速主动轴，使轴能左右游动以自动补偿左右两侧螺旋角的制作误差。 6在设计滚动轴承组合结构时，应如何考虑补偿轴受热后的伸长？ 对于跨距较大且工作温度较高的轴，其热伸长量大，应该采用一支点双向固定，另一支点游动的支承结构以补偿轴受热后的伸长。作为固定支承的轴承，应能承受双向轴向载荷，故内外圈在轴向都要固定。作为补偿轴的热膨胀的游动支承，若使用的是内外圈不可分离型轴承，只需固定内圈，其外圈可以在轴承座孔内应可以轴向游动；若使用可分离型圆柱滚子轴承或10 滚针轴承，则内外圈都要固定。 7滚动轴承的失效形式和计算准则分别是什么？ 失效形式有：疲劳

43、点蚀、塑性变形、磨损。计算准则：一般轴承：进行疲劳寿命计算；静强度校核。低速轴承：只进行静强度校核。高速轴承：进行疲劳寿命计算，校验极限转速。 8滚动轴承中的一些基本概念 轴承的寿命：单个滚动轴承中任一元件出现疲劳点蚀前运转的总转数或者一定转速下工作的小时数。基本额定寿命：同一批轴承在相同工作条件下工作，其中90%的轴承产生疲劳点蚀前所能运转的总转数L10或者一定转速下工作的小时数Lh。轴承的基本额定动载荷C：使轴承的基本额定寿命恰好为106转时，轴承所能承受的载荷值 9滚动轴承的转速n过高时会产生何种现象？怎样处理？ 轴承的转速n过高会产生高温而使润滑剂的性能、粘度降低，油膜破坏，使滚动体回

44、火磨损或者胶合失效。应该对轴承的极限转速进行修正， 提高轴承的许用转速的措施：改进润滑条件；改善冷却条件；提高轴承精度；适当增大游隙；改变轴承和保持架的材料。 10为什么向心角接触球轴承要成对使用？ 向心角接触球轴承在承受径向力时会产生附加轴向力,方向是由轴承的外圈的宽边指向窄边,通过内圈作用在轴上,因此要成对使用使其附加的轴向力互相平衡. 9轴 1轴按承受载荷情况分类有哪些形式？按轴线形状可分为哪些？分别举例说明。 轴按承受载荷情况分为转轴、心轴、传动轴。按轴线形状可以分为直轴、曲轴和软轴。转轴是同时承受转矩和弯矩的轴，如齿轮轴，自行车中轴。心轴是只承受弯矩的轴，又分为转动心轴和固定心轴，如

45、自行车的前轴是固定心轴。传动轴主要传递转矩而不受弯矩或者受弯矩很小，汽车传动轴。 2轴上零件的轴向定位和周向定位可利用何种结构来实现？轴的功用有哪些？轴的材料 轴向定位：轴肩和轴环、套筒、轴用圆螺母、轴端挡圈、轴承端盖、弹性挡圈、锁紧挡圈、紧定螺钉或销、圆锥面等。周向定位：利用键、花键、紧定螺钉、销、过盈配合等。轴的功用：支承回转零件；传递运动和力轴的材料有碳素钢和合金钢，形状复杂的轴可以采用球墨铸铁和高强度铸铁。 3提高轴的强度、刚度和疲劳强度的措施有哪些？ 轴的结构、表面质量、轴上零件结构、布臵、受力位臵等都轴的承载能力和尺寸都有影响。改进轴的结构，减小应力集中合理布臵轴上零件减少轴的载荷

46、选择合理的受力方式以减小轴的载荷，改善轴的刚度和强度改善表面质量提高轴的疲劳强度 4轴的结构设计主要考虑哪些因素？ 轴的结构设计的目的是为了确定轴的各段直径d和各段长度L，轴没有固定的标准机构，设计时应该保证：轴和轴上零件有惟一准确的轴向定位和周向定位。轴上零件便于拆装和调整；轴具有良好的机构工艺性；轴的结构有利于提高其强度和刚度，尤其应减少应力集中。 5轴的三种强度计算的方法有何区别？各适用于何种场合？ 许用切应力计算：只需要知道转矩的大小便可计算，但计算精度较低。适用于：A用于只受扭矩或者主要受扭矩的传动轴的强度计算B结构设计前按扭矩初估轴直径d C不重要的轴 许用弯曲应力计算：必须先知道

47、作用力的大小，作用点位臵、轴承跨距、各段轴径等参数。主要通过绘制轴的弯扭合成图，进而计算危险截面的最大弯曲应力。适用情况为一般重要的弯扭组合的轴及中等计算精度。 安全系数校核：要在结构设计后确定出轴的各段直径，而且要定出过渡圆角、轴毂配合表面粗糙度等细节。适用于重要的轴且计算精度高，但计算复杂，需要有足够的资料。 11 6 请举出三种轴上零件的轴向固定方法。简要说明所提出的方法各有什么特点？适用于什么场合？ (1)轴上零件的轴向固定方法有:轴肩定位,轴套定位,轴端挡圈,轴承端盖和圆螺母, 弹性挡圈,紧定螺钉,锁紧挡圈定位等. (2)各种周向定位方法的特点及应用场合: a轴肩定位方便可靠,但会使轴径增