机械设计.考试简答题知识点

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资源描述

螺纹连接的预紧目的: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缝隙或发生相对滑移。螺纹连接的为什么要防松及放松方法:按工作原理可分为:摩擦放松(具体实现装置:弹簧,垫圈,双螺母,自锁螺母)机械放松(止动垫圈,串联金属丝,开口销,六角开槽螺母.破坏螺旋副运动关系放松(铆合,冲点,涂胶粘剂)连接用螺纹紧固件一般都能满足自锁条件,并且拧紧后,螺母、螺栓头部等承压面处的摩擦也都有防松作用,因此在承受静载荷和工作温度变化不大时,螺纹连接一般都不会自动松脱。但在冲击、振动、变载荷及温度变化较大的情况下,连接有可能松动,甚至松开,造成连接失效,引起机器损坏,甚至导致严重的人身事故等。所以在设计螺纹连接时,必须考虑防松问题。提高螺纹连接强度的措施:1,降低影响螺栓疲劳强度的应力副,2改善螺纹牙上载荷分布不均的现象3减小应力集中的影响4采用合理的制造工艺方法。螺栓组连接的设计应考虑的因素:(1)连接接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何形状,(2)螺栓的布置应使各螺栓的受力合理,(3)螺栓的排列应有合理的间距,边距。4分布在同一圆周上的螺栓数目,应取成4,6,8等偶数(5)避免螺栓承受附加的弯曲载荷(6)通常采用环状或条状结合面,以减小加工量和接合面不平度的影响,还可提高刚度。常用的润滑方法:1油润法(方法:间歇式,连续式分类:滴油润滑,油环润滑,飞溅润滑,压力循环润滑)2脂润滑(只能间歇供应)提高螺纹连接强度的措施:1降低影响螺栓疲劳强度的应力幅2改善螺纹牙上劳动载荷分布不均的现象3减小应力集中的现象影响4采用合理的制造工艺方法螺栓组连接的设计应考虑的因素:(1)连接接合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何形状(2)螺栓的布置应使格螺栓的受力合理(3)螺栓的排列应有合理的间矩边距(4)分布在同一圆周上的螺栓数目应取为偶数(5)避免螺栓承受附加的弯曲载荷(6)通常采用环状或米状接合面,以减少加工量和接合面不平度的影响,还可提高刚度带的弹性滑动和打滑:弹性滑动:由于带的弹性变形而引起的带领与带轮之间的微量滑动,因为带传动总有紧边和松边,所以弹性滑动总是存在,无可避免的打滑:是过载引起的,带领与带轮之间发生显著的相对滑动,正常工作时必须避免带传动的失效形式:打滑和疲劳破坏、V带传动的张紧方法:(1)定期张紧装置(2)自动张紧装置3采用张紧轮的张紧装置;另注意张紧轮的位置:(1)一般应放在松边的内侧,使带只受单向弯曲(2)张紧轮还应靠近大带轮以免减少带在小带轮上的包角(3)张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同,且直径小于小带轮的直径(4)若中心距过小,可以将张紧轮设置在带领的松边外侧,同时应靠近小带轮,但这种方法使带产生反向弯曲,不利于提高带的疲劳寿命蜗杆传动的特点:(1)能实现大的传动比,结构紧凑(2)冲击载荷小传动平稳噪音低(3)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(4)摩擦损失较大,效率低花键连接的优点(与平键对比):(1)因为在轴上与毂孔上直接而匀称地帛出较多的齿与槽故连接受力较为均匀(2)因槽较浅,齿根处应力集中较小,轴与毂的强度削弱较少(3)齿数较多,总接触面积较大因而可承受较大的载荷(4)轴上零件与轴的对中性好(5)导向性较好(6)可用磨削的方法提高加工精度及连接质量齿轮传动的特点:(1)效率高(2)结构紧凑(3)工作可靠,寿命长(4)传动比稳定缺点:齿轮传动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齿轮的失效形式:(1)轮齿折断(2)齿面磨损(3)点蚀(4)胶合(5)塑性变形等齿轮传动的设计准则:(1)保证齿根弯曲疲劳强度(2)保证齿面接触疲劳强度另:1对于高速大功率的齿轮传动,还要保证齿面抗胶合能力2在闭式齿轮传动中,通常以保证齿面接触疲劳强度为主3开式齿轮传动,按理应根据保证齿面抗磨损及齿根抗折断能力两准则进行计算,目前反以保证齿根弯曲疲劳强度作为设计准则齿轮材料的选择原则:(1)必须满足工作条件的要求(2)应考虑齿轮的尺寸大小,毛坯成形方法热处理和制造工艺(3)正火碳钢,不论毛坯的制作方法如何,只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮,不能承受大的冲击载荷,调查质碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮(4)合金钢常用于制作高速重载并在冲击载荷下工作的齿轮(5)飞行器中的齿轮传动,要求齿轮尺寸尽可能小,应采用表面硬化处理的高强度合金钢(6)金属的软齿面齿轮配对两轮齿面的硬度差应保持为30-50HBS或更多链传动的特点(与带传动相比):优点:链传动无弹性滑动和整体打滑现象,因而能保持准确有平均传动比,传动效率提高,作用于协同上的径向压力较小,在同样条件下,链传动的整体尺寸较小,结构较为紧凑,能在高温和潮湿的环境中工作,(与齿轮传动相比):链传动的制造与安装精度要求较低,成本也低,在远距离传动时,其结构比齿轮传动轻便的多缺点:只能实现平行轴之间的同向传动,运转时不能保持恒定的瞬时传动比,磨损后易发生跳齿,工作有噪声,不宜用在载荷变化较大,高速和急速反向的传动中链传动的失效形式:(1)链的疲劳破坏(2)链条铰链的磨损(3)链条铰链的胶合(4)链条的静力破坏滑动轴承与滚动轴承相比的特点:滚动轴承摩擦系数小,起动阻力小,而且已标准化选用,润维护都很方便,应用较广。滑动轴承本身具有一些独特优点常用在滚动轴承不能不便或使用滚动轴承没有优势的场合如在工作转速特高特大冲击与振动,径向空间尺寸受到限制或必须部分安装,以及需在水或腐蚀性介质中工作等场合,仍点有重要地位提高轴一强度常用措施:(1)合理布置轴上零件以减小轴的载荷(2)改进轴上零件结构以减小轴的载荷(3)改进轴的结构以减小应力集中的影响(4)必进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度减少磨损的主要方法:(1)选用合适的润滑剂和润滑方法(2)按零部件的主要磨损类型选择材料,如发生粘着磨损时,不要选同种材料,易发生磨粒磨损时,要选用硬度高的材料(3)合理选择热处理和表面处理方法(表面淬火,表面化学处理)(4)适当降低表面粗糙度值(5)用滚动摩擦代替滑动摩擦齿轮传动中点蚀主要出现在什么位置,为什么?:点蚀是齿面疲劳损伤的现象之一,所谓点蚀就是齿面材料在变化着的接触应力作用下,由一疲劳而产生的麻点状损伤现象,当轮齿在靠近节线处啮合时,由于相对滑动速度低,形成油膜的条件差,润滑不良,摩擦力较大,特别是直齿轮传动,通常这时中有一对齿啮合,轮齿受力也最大,因此点蚀也就首先出理在靠近节线的齿根面上,然后再向其他部位扩展,从相对意义上说,也就是靠近节线处的具根面抵抗点蚀的能力最差措施:(1)提高齿轮材料的硬度,可以增强轮齿抗点蚀能力,在啮合的轮齿间加注润滑油可以减小摩擦减缓点蚀延长齿轮工作寿命形成液体支力润滑(形成动油压膜)在必要条件是:(1)相对滑动的两表面间必须开成收敛的楔形间隙(2)被油膜分开有两表面必须有足够的相对滑动速度,其运动方向必须使润滑油由大口流进,从小口流出(3)润滑油必须有一定的粘度(4)供油要充足滑动轴承的失效形式:磨粒磨损,刮伤,胶合,疲劳剥落,腐蚀,由于工作条件不同,滑动轴承还可能出现气蚀,流体侵蚀,电侵蚀和微动磨损等损伤滚动轴承可分为:向心轴承,推力轴承和向必推力轴承两大类,失效形式:内外圈滚道或滚动体上的点蚀破坏蜗杆传动的失效形式:在开式传动中,多发生齿面磨损和轮齿折断,在闭式传动中,蜗杆副多因齿面胶合或点蚀而失效螺纹连接的类型及使用场所:(1)螺栓连接(分为普通螺栓连接和铰制孔螺栓连接)使用较广(被连接件不太短的场合)(2)双头螺栓连接:适用于结构上能采用螺栓连接的场合(不宜制成通孔,需常拆装场合)(3)螺钉连接:多用于受力不大,或不需要经常拆装的场合(4)紧定螺栓连接:末端为锥端用于被紧定零件的表面硬度较低,不经常拆卸的场合;末端为平端常用于预紧硬度较大的平面或经常拆卸的场合(5)地脚螺栓连接:专用于将机座或机架固定在地基上(6)吊环螺钉连接:用于装在机器或大型零件的顶盖或外壳上便于吊用(7)T形槽螺栓连接:用于工装设备开式齿轮的设计准则:按弯曲疲劳强度设计,适当增大模数。闭式软齿面传动以保证齿面接触疲劳强度为主(按接触疲劳强度设计,弯曲疲劳强度校核)闭式硬齿面齿轮传动以保证齿根弯曲疲劳强度为主(按弯曲疲劳强度设计,接触疲劳强度校核)链传动在工作时引起动载荷的主要原因是什么?能否避免?如何减小动载荷?主要是由于多边形效应,不能避免,可以采取减小链轮的转速,减小节距(即增大齿数)要设计有直齿圆柱齿轮,斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮组成的多级传动,它们之间的先后顺序应如何布置才合理,为什么?由斜齿圆柱齿轮—直齿圆柱齿轮,斜齿—直齿圆锥齿轮,原因:1)斜齿轮传动工作平稳,更适于高速。2)对下级的影响较小3)斜齿轮传动有轴向力,放在高速级轴向力较小。锥齿轮传动放在高速级的原因:低速级的转矩较大,齿轮的尺寸和模数较大。当锥齿轮的锥距R和模数m大时,加工困难,制造成本提高。机器的基本组成要素是什么:机械系统总是由一些机构组成,每个机构又是由许多零件组成。所以,机器的基本组成要素就是机械零件。什么是通用零件?什么是专用零件?试各举三个实例:在各种机器中经常能用到的零件称为通用零件。如螺钉、齿轮、弹簧、链轮等。在特定类型的机器中才能用到的零件称为专用零件。如汽轮机的叶片、内燃机的活塞、曲轴等。在机械零件设计过程中,如何把握零件与机器的关系:在相互连接方面,机器与零件有着相互制约的关系;在相对运动方面,机器中各个零件的运动需要满足整个机器运动规律的要求;在机器的性能方面,机器的整体性能依赖于各个零件的性能,而每个零件的设计或选择又和机器整机的性能要求分不开。机器由哪三个基本组成部分组成?传动装置的作用是什么:机器的三个基本组成部分是:原动机部分、执行部分和传动部分。传动装置的作用:介于机器的原动机和执行部分之间,改变原动机提供的运动和动力参数,以满足执行部分的要求。什么叫机械零件的失效?机械零件的主要失效形式有哪些:机械零件由于某种原因丧失工作能力或达不到设计要求的性能称为失效。机械零件的主要失效形式有:1)整体断裂;2)过大的残余变形(塑性变形);3)零件的表面破坏,主要是腐蚀、磨损和接触疲劳;4)破坏正常工作条件引起的失效:有些零件只有在一定的工作条件下才能正常工作,如果破坏了这些必要的条件,则将发生不同类型的失效,如带传动的打滑,高速转子由于共振而引起断裂,滑动轴承由于过热而引起的胶合等。什么是机械零件的设计准则:机械零件的主要设计准则有哪些?机械零件的设计准则是指机械零件设计计算时应遵循的原则。机械零件的主要设计准则有:强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则、可靠性准则设计机械零件时应满足哪些基本要求:机械零件的基本设计要求有:避免在预定寿命期内失效的要求;结构工艺性要求;经济性要求;质量小要求;可靠性要求。简述机械零件的一般设计步骤:(1)选择零件的类型和结构;(2)计算作用载荷;(3)选择材料;(4)确定基本尺寸;(5)结构设计;(6)校核计算;(7)绘图和编写技术文件。机械零件的常规设计方法有哪些?计算机辅助设计、可靠性设计、优化设计、并行设计属于常规设计方法吗?(1)理论设计:根据长期总结出来的设计理论和实验数据所进行的设计称为理论设计。理论设计中常采用的处理方法有设计计算和校核计算两种。前者是指由公式直接算出所需的零件尺寸,后者是指对初步选定的零件尺寸进行校核计算;(2)经验设计:根据从某类零件已有的设计与使用实践中归纳出的经验关系式,或根据设计者本人的工作经验用类比的办法所进行的设计;(3)模型实验设计:对于一些尺寸巨大而且结构又很复杂的重要零件件,尤其是一些重型整体机械零件,为了提高设计质量,可采用模型实验设计的方法。计算机辅助设计、可靠性设计、优化设计、并行设计属于现代设计方法。简述机械零件金属材料的一般选用原则:机械零件金属材料的在选用时主要考虑下列因素:1载荷、应力及其分布状况2,零件的工作情况;3零件的尺寸及质量;4零件结构的复杂程度及材料的加工可能性;5材料的经济性;6材料的供应状况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