1、武漢理工大學機械設計資料第一章 機械設計總論一、機械設計的基本要求 1、實現預定功能，工作可靠。 2、經濟性好：設計和制造周期短，成本低，產品工作效率高，能耗低維護管理費用少。 3、操作方便，運行安全。 4、標準化系列化程度高，便于簡化設計工作，提高產品的質量。 5、其他要求：環保、噪音、外觀等。二、機械零件的主要失效方式有哪些? 1、斷裂： 過載斷裂工作應力超過了材料的強度極限引起的。 疲勞斷裂工作應力超過了材料的疲勞極限引起的。 2、變形： 塑性變形工作應力超過了材料的屈服極限引起的。 過大彈性變形零件的剛度不夠。 3、表面破壞：壓潰和過度磨損零件表面的壓應力p過大。 表面疲勞損壞工作表面

2、的接觸應力過大 膠合零件工作溫升太高三、通常的應力變化規律有那幾種，多數轉軸中的應力屬于哪一種變化規律？通常的應力變化規律有：應力比不變；平均應力不變；應力最小應力不變三種規律，多數轉軸中的應力變化規律屬于應力比不變的那一種。四、按摩擦狀態不同分，摩擦可以分為哪幾種？按摩擦狀態分可分為：干摩擦，邊界摩擦，液體摩擦和混合摩擦。五、磨損按機理分為哪幾種?磨損按機理可分為：粘著磨損，磨粒磨損，表面疲勞磨損，腐蝕磨損，沖蝕磨損和微動磨損。六、機械零件設計準則是什么？ 1、強度準則：針對斷裂、塑性變形和表面疲勞磨損。 2、剛度準則：針對零件過大彈性變形。 3、耐磨性準則：針對過度磨損和膠合損壞。 4、正

3、東和噪音準則：針針對高速機械的振動失穩。 5、可靠性準則。 6、熱平衡準則。七、潤滑劑的主要作用是什么，常見的潤滑劑有哪些？潤滑劑的主要作用是：降低摩擦，減少或防止磨損，降低摩擦功耗，降低零件工作溫升，防銹、緩沖和吸振等作用。常見的潤滑劑有：氣體潤滑劑、固體潤滑劑、液體潤滑劑、半固體潤滑劑。八、形成動壓潤滑油膜的條件是什么？ 1、兩工作表面間必須形成契行間隙； 2、兩工作表面間充滿具有一定粘度的潤滑劑； 3、兩工作表面間存在相對的速度，且速度方向保證潤滑劑從大端面流進小斷面流出。九、簡述徑向滑動軸承形成動壓潤滑油膜的過程？徑向滑動軸承的軸頸和軸承孔之間必須有間隙；靜止時，軸頸位于軸承孔最下端，

4、并與軸瓦接觸，此時兩表面之間自然形成一收斂契形間隙，軸頸開始運動時，軸頸圓周速度比較小，帶入軸承契形間隙的潤滑油比較少，軸瓦對軸頸的摩擦力與軸頸的圓周速度方向相反，迫使軸頸沿軸承孔壁向右爬升，隨著轉速的增大，軸頸的圓周速度越來越大，帶入軸承契形間隙的油量增多，這時右側油膜產生一定動壓力使軸頸穩定在一定的偏心位置，形成了動壓油膜潤滑。第二章 軸轂連接設計一、簡述平鍵連接的類型和應用場合？平鍵主要有：普通平鍵、導鍵、滑鍵。普通平鍵通過兩側面傳遞運動和轉矩，兩側面是工作面，鍵的上端面和輪轂鍵槽的底面由間隙，用于靜連接，即軸和輪轂之間沒有相對移動；導鍵和滑鍵主要用于動連接，即軸和輪轂之間有相對移動，導

5、鍵用于相對移動量不是太大的場合，而滑鍵用于相對移動量較大的場合。二、鍵選擇的原則？鍵的類型根據連接的結構特點、使用要求和工作條件來選擇。一般鍵的尺寸（鍵寬b和鍵高h）根據軸的直徑在標準中選取，鍵的長度等于或略小于轂的長度，導鍵的長度按轂的長度和滑動距離來確定，鍵的長度還應符合標準系列。三、花鍵連接的特點：花鍵連接是由軸和轂孔上的鍵齒和鍵槽組成的，鍵齒的兩側面是工作表面，可用于靜連接和動連接。由于花鍵鍵齒比較淺，所以花鍵連接對軸和轂的強度削弱較少，應力集中小，對中性和導向性好；但花鍵要用專用加工工具，刀具和量具，成本高。花鍵連接一般用于重載荷或變載荷及定心精度要求比較高的場合。第三章 螺紋連接和

6、螺旋傳動一、螺紋連接由哪幾種類型，各用于什么場合？ 1、螺栓連接：主要用于被連接件不太厚且兩側有足夠裝配空間的場合。 2、雙頭螺柱連接：主要用于被連接件一厚一薄不易于制成通孔，材料較軟且需經常拆裝的場合。 3、螺釘連接：用于被連接件一厚一薄，受力不大，需經常拆裝的場合。 4、緊定螺釘連接：適用于受力和轉矩都不太大的場合，常用于軸和軸上零件的連接。二、常用螺紋按牙型分為哪幾種，用于什么場合？螺紋按牙型可分為：三角形螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋。三角形螺紋的牙型角為60°，當量摩擦系數大，自鎖性好，用作連接螺紋。矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋的牙型角分別為0°、30&#

7、176;、33°，傳動效率高，故用作傳動螺紋。三、緊連接螺紋強度計算中，將拉伸載荷增加到原來的1.3倍，這是為什么?螺栓材料是塑性材料，受拉伸和扭轉復合應力，對于只受預緊力的緊螺栓，考慮到扭切應力的影響，故強度計算時把拉伸載荷增加30%。四、螺栓連接為什么要防松，有哪些措施？在沖擊、振動和變載的情況下，螺紋連接之間的摩擦力可能瞬間消失，導致螺紋連接自松，影響正常工作甚至發生嚴重事故；在溫度變化較大或高溫工作情況下，由于螺栓和被連接件材料的溫度變形差和材料糯變，螺紋也可能發生自松，所以在螺紋連接設計時必須考慮防松裝置，螺紋放松的實質時防止螺紋副之間的相對滑動。主要防松措施：1、 摩擦放

8、松，如用彈簧墊片、對頂螺母、自鎖螺母等。2、 機械放松，如開槽螺母和開口銷、止動墊片墊片、串聯金屬絲等。3、 破壞螺紋副關系，如沖點法和粘接法等。五、提高螺栓疲勞強度的方法有哪些？1、改善螺紋牙間的載荷分配；如采用鋼絲螺套。2、減小螺栓的應力幅；如適當增加螺栓長度和采用空心螺栓。3、采用合理的制造工藝；如冷鐓頭部和滾壓螺紋的螺栓。4、避免附加彎曲應力；采用凸臺與沉頭座、球球面墊圈等來保證螺栓連接的精度。5、減小應力集中；采用較大的過渡圓角半徑，或螺紋收尾改為退刀槽等。六、螺紋預緊的目的是什么？螺紋預緊的目的時提高螺紋連接的剛度、緊密性和防松能力。對于受拉螺栓，適當增加預緊力可以提高螺栓的疲勞強

9、度；對于受剪螺栓適當增加預緊力可以增大被連接件之間的摩擦力。第四章 帶傳動設計一、試述帶傳動中兩種滑動，以及他們對帶傳動的影響？1、彈性滑動：是帶的彈性變形量發生變化而引起的帶與帶輪之間微量的不明顯的相對滑動；影響：1、它使帶傳動的效率降低，使帶與帶輪的磨損增加和溫度升高；2、使從動輪圓周速度低于主動輪圓周速度。2、打滑：是因為帶所傳遞的有效拉應力Fe超過了極限有效拉應力Felim而引起的帶與帶輪接觸面之間發生的顯著的相對滑動； 影響：使帶的疲勞磨損急劇增加，從動輪速度急劇下降，甚至傳動失效。彈性打滑與打滑的本質區別：彈性打滑時帶傳動的固有特性，設計時不可避免，只發生在帶離開帶輪前的那段接觸弧

10、上。打滑：是帶傳動的失效形式，設計時必須避免，發生在帶傳動的全過程。二、為什么在普通V帶傳動中要規定小帶輪直徑d1必須大于最小帶輪直徑dmin，但為什么小帶輪直徑又不能過大？小帶輪直徑小于最小帶輪直徑dmin，會使帶的彎曲應力過大導致帶的疲勞強度降低過多，包角太小傳動效率低。在傳遞的轉矩一定時，采用較大的小帶輪直徑，可以減小帶傳動的有效拉應力，減少帶的根數，但如果小帶輪直徑過大，會增加帶傳動的外廓尺寸，給安裝和制造帶來不便。三、帶傳動中所受的各種應力，帶傳動的失效形式和設計準則。帶傳動中所受的應力有：緊邊拉應力1、松邊拉應力2、彎曲應力b、離心應力c。 帶傳動的失效形式是：打滑和疲勞破壞（脫層

11、和疲勞斷裂）；設計準則是：在保證帶不打滑的情況下，帶傳動充分發揮傳動能力，并且具有足夠的疲勞強度和壽命。四、提高v帶傳動承載能力的措施有哪些： 1、增加帶的根數 2、提高單根V帶的額定功率P 3、增大摩擦系數 4、采用新型帶；如多契帶和齒形帶五、帶傳動的帶速為什么限制在5-25m/s范圍內帶傳動中，如果帶速過大會使離心應力增大，從而帶與帶輪之間的壓力減小，會產生打滑；如果帶速過小，帶所傳遞的有效拉應力增大，增加了帶的根數，因此將帶速限制在上述范圍內。六、帶傳動為什么要張緊，張緊的方法有哪些，采用張緊輪時應如何布置因為帶不是完全彈性體，在拉力作用下才產生拉力伸長，張緊力逐漸減小而松弛，所以需要張

12、緊，常用的張緊方法有定期張緊和自動張緊；采用張緊輪時應位于松邊內側靠近大帶輪處。第五章 鏈傳動設計一、鏈傳動應怎樣布置鏈傳動中，兩輪軸應該相互平行，兩鏈輪應位于同一平面內，一般采用水平或近水平布置并且松邊在下。二、鏈傳動中動載荷與那些因素有關，高速重載情況下選用什么樣的鏈傳動。鏈傳動中動載荷分為外部附加動載荷和內部附加動載荷。外部附加動載荷：由于工作載荷和原動機工作特性產生的振動、沖擊等因素而引起的動載荷，一般根據工作情況系數來加以考慮。內部附加動載荷因素：1、 鏈和從動輪速度的周期性變化產生的加速度，當=+/2時加速度最大。2、 鏈條的橫向分速度的周期性變化產生振動甚至發生共振。3、 鏈節和

13、輪齒嚙合時的相對速度產生的沖擊和動載荷。4、 鏈條和鏈輪的制造誤差和安裝誤差。5、 鏈條用了一段時間后會應力松弛，在起動、止動、反轉、突然加載和卸載的情況下也會產生附加動載荷。高速重載下應選用小節距多列鏈來傳動。三、鏈條的失效形式有哪些1、鉸鏈磨損 2、鏈板疲勞破壞 3、點蝕和多次沖擊折斷 4、銷軸與套筒的膠合 5、過載拉斷四、鏈條預緊的目的和預緊的方法鏈條預緊的目的主要是為了避免鏈條懸垂度過大，嚙合時產生橫向振動，同時為了增大嚙合包角；預緊方法主要有：1、調節中心距預緊。 2、采用張緊裝置，中心距不可調時采用張緊輪，張緊輪位于松邊外側靠近小鏈輪處。第六章 齒輪傳動設計一、齒輪的失效形式主要有

14、哪些，分別發生在什么場合1、輪齒斷裂；主要發生在脆性材料齒輪輪齒根部2、齒面磨損；主要發生在開式齒輪傳動中3、齒面點蝕；主要發生在潤滑良好的閉式軟齒面齒輪傳動中4、齒面膠合；多發生在高速重載散熱條件差的齒輪傳動中5、齒面塑性變形；多發生在低速重載或頻繁啟動的軟齒面傳動中二、與直齒輪傳動相比，斜齒輪傳動有哪些優點1、嚙合性能好，斜齒輪輪齒之間是一種逐漸嚙合過程，齒輪上的受力先是逐漸由小到大，再由大到小的過程，因此斜齒輪傳動較為平穩，沖擊和噪音小，適用于大功率的傳動。2、重合度較大，在同等條件下，斜齒輪的嚙合過程比直齒輪長，即重合度大，降低了斜齒輪所承載的載荷，提高了齒輪的疲勞強度，延長了齒輪的使

15、用壽命，且傳動平穩結構緊湊。三、如何提高齒輪輪齒的抗折斷能力？如何提高齒輪齒面抗點蝕能力？提高抗折斷能力措施：1、 選用合適的材料和熱處理方法，以保證高齒根芯部有足夠的韌性。2、 采用正變位齒輪傳動，以增加齒根厚度。3、 增大齒根過渡圓角半徑，消除齒根加工刀痕。4、 對齒根部采用噴丸和碾壓等強化處理工藝。提高齒面抗點蝕能力措施：1、 提高齒面硬度和潤滑油粘度2、 采用合理的邊位系數3、 降低齒面粗糙度四、齒面點蝕為什么首先出現在節線附近靠近齒根的表面上1、輪齒在節線附近嚙合時，同時嚙合的齒對少，齒面受力和接觸應力最大。2、節線處齒廓相對滑動速度低且方向有變化，不易形成潤滑油膜，摩擦力大。3、潤

16、滑油擠進裂縫使裂紋擴張。五、怎樣提高漸開線圓柱齒輪傳動的齒根彎曲疲勞強度和齒面接觸疲勞強度提高彎曲疲勞強度措施：1、 增大模數，增大模數可以使齒根 彎曲疲勞應力顯著減小2、 適當增大齒寬，齒寬過大反而會引起偏載使應力增大3、 采用大變位系數4、 提高制造精度5、 選擇適當熱處理方法及選用彎曲疲勞強度較高的材料提高齒面接觸疲勞強度措施：1、 增大齒輪直徑和傳動中心距，可以使接觸疲勞應力顯著減小2、 適當增大齒寬或齒寬系數3、 采用正變位傳動齒輪4、 提高制造精度5、 采用適當的熱處理以及選用接觸疲勞強度較大的材料六、斜齒輪傳動中，增大螺旋角對傳動性能有什么影響增大可以使重合度增大，提高齒輪傳動的

17、平穩性和承載能力；但過大軸向力增加，支撐軸承尺寸變大，效率變低軸承裝置復雜。過小斜齒輪的優點不明顯，對于人字齒，因軸向力可以相互抵消，故可以取大些。七、齒輪傳動設計準則：對于閉式齒輪傳動，當一對齒輪或一輪為軟齒面時，齒面的損傷主要是疲勞點蝕，也可能發生輪齒斷裂和其他失效形式，故應按接觸疲勞強度設計主要尺寸，然后校核彎曲疲勞強度。若一對齒輪均為硬齒面時，齒輪的主要失效形式時輪齒斷裂，也可可能發生點蝕、膠合等失效形式，應按彎曲疲勞強度設計確定模數，然后校核接觸疲勞強度。對于開式齒輪傳動，其主要失效形式時齒面磨損，但往往又因齒輪磨薄后發生折斷，故按輪齒齒根彎曲疲勞強度設計，適當降低許用應力來考慮磨損

18、影響。第七章 蝸桿傳動設計一、蝸桿傳動中引入蝸桿直徑系數的原因是什么？為什么阿基米德蝸桿傳動應用廣泛？加工時，常用與蝸桿具有相同參數的蝸輪滾刀來加工蝸輪，這樣有一種參數的蝸桿就必須有一種與之配對的蝸輪滾刀，為了減少蝸輪滾刀數目，便于刀具的標準化，引入了蝸輪直徑系數，將蝸輪分度圓直徑d1定為標準值，d1與模數m的比值叫做直徑系數。由于阿基米德蝸桿傳動具有傳動比大，結構緊湊，傳動平穩，振動、沖擊和噪音均很小，而且在一定具有自鎖性等優點而被廣泛應用，二、為什么閉式蝸桿傳動必須進行熱平衡計算；如果不滿足熱平衡要求可以猜缺哪些措施？由于蝸桿傳動效率低，工作時會產生大量的熱量。在閉式蝸桿傳動中，若散熱不良

19、，會使潤滑油溫度身高，使潤滑失效而導致齒面膠合。所以，對閉式蝸桿傳動必須進行熱平衡計算，以保證油溫穩定在規定范圍內。措施：1、在向體外增加散熱片，以增大散熱面積，還應注意散熱片的配置方向要有利于熱傳導。2、在蝸桿軸端設置風扇，進行人工通風，以增大散熱系數。3、在上述方法仍不能滿足熱平衡要求時，可在箱體有池內設置蛇形冷卻管。4、采用壓力噴油循環潤滑。三、蝸桿傳動變位特點和目的是什么？蝸桿傳動變位與齒輪傳動變位相似，也是利用刀具相對于蝸輪毛坯的徑向位移來實現的。但由于加工蝸輪的滾刀的形狀和尺寸要與蝸桿的齒廓形狀和尺寸相同，為了保持刀具尺寸不變，故只對蝸桿進行變位，而蝸桿的尺寸保持不變。但變位后蝸桿

20、的節圓改變，而蝸輪的節圓始終與分度圓重合。蝸桿傳動變位的目的是湊中心距和傳動比，使之符合標準值。四、蝸桿傳動的特點是什么由于蝸桿傳動具有傳動比大，結構緊湊，傳動平穩，振動、沖擊和噪音均很小，以及在一定條件下具有自鎖性等特點而獲得廣泛應用。蝸桿傳動由于蝸桿螺牙和蝸輪齒間的相對滑動大，摩擦發熱大，故傳動效率較其他傳動低，只適宜中小功率的場合。第八章 軸的設計一、軸的強度計算方法有哪幾種？各適用于何種類型的軸？1、按扭轉強度計算：適用于傳動軸的初估直徑的計算。2、按彎曲強度計算：適用于心軸的強度計算。3、按彎扭合成強度計算：適用于轉軸的強度計算。4、按危險截面安全系數校核計算：適用于重要軸的精確計算

21、。二、按軸的承載情況，軸可以分為哪些類型，各舉一例？1、心軸只受彎矩的軸，如滑輪軸和自行車的前輪軸。2、傳動軸只受轉矩的軸，如汽車的主傳動軸和轉向軸。3、轉軸既受轉矩又受彎矩的軸，如減速器中的軸。三、軸上零件的周向定位有哪些方法，詳細說明適用的場合？軸上零件的周向定位有哪些方法，采用這些方法是應該注意什么？軸上零件的周向定位常用平鍵、花鍵 和過盈配合等。平鍵連接結構簡單、拆裝方便、加工容易，對中性好，應用廣泛。花間適用于承受重載荷或變載荷及定心精度高的場合。過盈配合常用于曲軸、滾動軸承軸的軸、螺旋槳和軸的連接，優點是結構簡單、定心性好，承載能力高。承受變載荷和沖擊的性能好。軸上零件的軸向定位方

22、法有：1、軸肩或軸環；設計時應注意A、為了保證軸上零件與軸斷面靠近，軸的過渡圓角半徑應小于相配零件圓角半徑或倒角尺寸。B、軸肩高度要合適2、軸套；為了保證軸上零件定位和固定可靠，軸的各段長度應略小于軸上零件輪轂各段長度3、圓螺母：它可以承受較大的軸向力，但螺紋會削弱軸的強度4、緊定螺釘和彈簧擋圈；只能承受不大的軸向力5、軸端擋圈和圓錐面；適用于軸上零件和軸的同軸度要求較高或受沖擊載荷的軸四、有一傳動系統，擬用齒輪傳動、鏈傳動和帶傳動，試合理安排順序并說明理由？1、帶傳動：具有機構簡單、傳動平穩、造價低廉及緩沖吸振等特點，打滑又起到了過載保護，所以放在首位與原動機相連、2、齒輪傳動：具有效率高、

23、傳動比穩定、結構緊湊工作可靠壽命長等優點，所以放在中間3、鏈傳動不均勻，并且容易引起附加動載荷，應放在低速級，所以放在最后五、軸結構設計是主要考慮的因素1、軸的結構和形狀滿足使用要求，軸上零件定為可靠，保證軸和軸上零件有準確的相對工作位置。2、軸的結構應有利于提高軸的強度和剛度，力求受力情況合理，避免或減少應力集中。3、軸的加工及裝配性能好六、提高周強度和剛度的方法1、合理分布軸上零件以減小軸上載荷2、改進軸上零件結構減小軸的載荷3、改進軸的結構形狀以消除或減小應力集中4、改善軸的表面品質以提高軸的疲勞強度5、軸支撐間的的跨距應盡量小以提高軸的剛度七、軸設計的步驟1、選材2、初估軸的直徑3、軸

24、的結構設計，包括軸上零件的固定和定位，加工和裝配性能，提高軸強度的措施4、軸的強度計算5、如有特殊要求時，還需有軸的剛度和穩定性要求計算第九章 滑動軸承設計一、整體式和剖分式徑向滑動軸承各有什么特點：整體式徑向滑動軸承結構簡單、容易制造、成本低，但軸瓦磨損后間隙無法調整，并且只能從軸頸端部裝拆，因此它僅用于低速輕載或間隙工作的機械。剖分式徑向滑動軸承拆裝方便，并且軸瓦磨損后可以通過調整墊片厚度來調節軸承間隙。二、對滑動軸承的軸瓦材料有哪些要求，說出幾種軸瓦材料并說明如何選用。軸瓦材料要求有足夠強度，良好的塑性、減摩性、耐磨性、抗腐蝕性，抗膠合能力強，良好的導熱性，并易跑合和制造。1、 鑄鐵：只

25、易用于低速輕載和不受沖擊的場合。2、 軸承合金：適用于高速重載的場合，一般只用作軸承襯的材料。3、 銅合金：適用于中速重載和低速重載的場合。三、試述非液體摩擦潤滑滑動軸承的主要失效形式及設計準則非液體摩擦滑動軸承的主要失效形式時磨損和膠合。由于目前對膠合和磨損尚沒有完善的設計計算方法，一般僅從限制軸承的壓強P及壓強和軸頸圓周速度的乘積PV來進行條件設計。限制軸承壓強P來保證摩擦面之間有一定的潤滑劑，避免軸承過度磨損而降低壽命；限制PV值來防止軸承過熱而發生膠合，對于壓強小的軸承，還應限制軸承圓周速度V以免加速磨損。實踐證明，按這種方法進行設計，基本能保證軸承的工作能力。第十章 滾動軸承設計一、