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1、机械设计基础复习思考题 第一章 绪论1什么是零件、构件、机构、机器、机械？它们有什么联系？又有什么区别？零件：机械中不可拆的制造单元体。构件：零件的组合体。（实物的人为组合体）机构：实物的人为组合体+各部分之间具有确切的相对运动。机器：机构+可用来转换或传递物料、能量和信息等。机械：机构与机器的统称。联系：所属从小到大，区别是相互之间层级不同。 第二章 机构的组成及其具有确定运动的条件1、何谓运动副？运动副有哪些类型？用什么符号表示？运动副：由两个构建直接接触所形成的可动连接。类型：（1）约束数：一个约束：级副 ；级副 （2）接触情况：点或线：高副；面：低副（高副比低副易磨损）（3）转动：转动
2、副或回转副或铰链；移动：移动副；螺旋运动：螺旋副。(4)几何形状：球面副、球销副、圆柱副。注：作平面运动时有3个独立运动（两个移动和一个转动）；作空间运动时有六个独立运动（3个移动和3个转动）2.机构是如何组成的？它必须具备什么条件？组成：由若干个构件通过运动副连接所构成的具有确定运动的构件系统。条件：构件具有确定的运动。（1）机构自由度必须大于0；（2）机构的自由度数等于机构的原动件数。3. 什么是机构的自由度？如何计算？自由度：构件具有的独立运动（相对运动）的数目。（运动副每增加一个，自由度便减少一个）计算：转动副或移动副看成平面低副(面！)（2个约束），注意大多数情况下都是平面低副，即面
3、接触情况。轮与轮之间是平面高副，杆与凸轮之间也是平面高副，引入的是一个约束。设一个平面机构有n个活动构件（除机架外的构件），p1个低副，ph个高副，用运动副连接前有3n个自由度，连接后引入（2p1+ph）个约束，相应自由度也减少（2p1+ph）个，则自由度：F=3n-2p1-ph4 .为什么要绘制机构运动简图？它有何用处？它能表示机构哪些方面的特征？简图：能完全表达机构运动特性的简单图形。因为用机构运动简图对机械进行运动及动力分析十分简明和方便。用处：是分析现有机械、设计新机械的重要工具。表示：能表示运动副及运动副的相对位置，能完全表达机构的运动特性。5. 你能熟练掌握平面机构自由度的正确计算
4、方法吗？我靠，这肯定能啊。活动构件：除机架外的构件。滑块也算活动构件。复合铰链：两个以上（即三个或更多）的构件在同一处以转动副相连接，所构成的运动副称为复合铰链。铰接处，若有m个构件构成复合铰链，则应有m-1个转动副（低副2p1）。局部自由度：机构中某些构件具有的局部的、不影响其他构件运动的自由度称为局部自由度。计算自由度时必须把局部自由度去掉，假想把它的连接处焊在一起。虚约束：在机构中，有些运动副引入的约束是重复的，不起限制作用，（用于改善构件或机构的受力情况或某种需要）计算时要将虚约束去掉。检验自由度：（1）机构自由度必须大于0；（2）机构的自由度数等于机构的原动件数。 第三章 平面连杆机
5、构1.何谓平面连杆机构？它有何特点？A：将若干刚性构件全部用地副连接而组成的平面机构。特点：平面连杆机构中的运动副是转动副或移动副，而且绝大多数平面连杆机构中的活动构件与机架通过运动副首尾相连，形成封闭结构。2.铰链四杆机构的基本形式有哪几种？各有什么特性？（1）平面铰链四杆机构：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构（2）含有一个移动副的平面四杆机构：滑块机构、导杆机构、双转块机构、双滑块机构、双正弦机构。特性：由名可知。3.铰链四杆机构的形式和尺寸之间关系如何？曲柄存在条件是什么？A:在满足杆长条件下，若取与最短杆相邻的杆为机架，将得到曲柄摇杆机构；若取最短杆为机架，则得双曲柄机构；若最短杆
6、对面的杆为机架，则得双摇杆机构。B：条件：连架杆与机架中必须有一杆是最短杆；最短杆与最长杆的长度之和必须小于或等于其余二杆的长度之和。4.什么是曲柄摇杆机构急回特性和死点位置？ 急回运动特性：当原动件曲柄等速转动时，从动摇杆往复摆动的两个行程平均速度不等，一慢一快，这样的运动特性。死点位置：连杆与从动件曲柄共线的位置，原动件传给从动件曲柄的力矩为0，不能使从动件曲柄转动而使机构出现“顶死”现象的位置。第四章 凸轮机构1. 凸轮机构有哪些类型？特点如何？按凸轮（原动件）形状：盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮、按从动件形状：尖底从动杆、滚子从动杆、平底从动件凸轮机构按从动杆的运动形式：直动从动杆、摆动
7、从动杆按保持凸轮与从动杆高副连接的方式：力封闭的凸轮机构、几何封闭的凸轮机构（槽凸轮、等宽凸轮、等径凸轮）2、通常采用什么方法使凸轮与从动件之间保持接触？方法：使从动件始终保持与凸轮轮廓高副接触的。第五章 间歇运动机构1、常见的间歇运动机构有那些？（1）齿式棘轮机构（外齿和内齿）：单动式棘轮机构、双动式棘轮机构双向式棘轮机构（2）摩擦式棘轮机构。2、槽轮分类：（1）平面槽轮机构：外槽轮-、内槽轮-、多销槽轮机构（2）空间槽轮机构3、棘轮机构、槽轮机构及不完全齿轮机构各有何运动特点？齿式棘轮机构：转角准确、运动可靠；间歇运动时运动的距离即动程可在较大范围内调节。摩擦式棘轮机构：传动平稳、无噪声；
8、动程可实现无极调节。槽轮机构：能准确控制转动角度，机械效率高，运动较平稳，缺点是有较大的动荷载。不完全齿轮机构：实现工作台的间歇转动和进给运动。缺点：从动轮在开始和终止时，冲击较大。4、槽轮的槽数最少为几个？什么情况下才采用多圆销的拨盘？ 3个。在想得到运动系数k=0.5时，n个则拨盘转动一圈，槽轮被拨动n次。第六章 齿轮机构1、何谓齿廓啮合基本定律？一对传动齿轮的瞬时角速度（）与其连心线被齿廓接触点公法线所分割的两线段长度之比成反比。2.标准齿轮的基本参数和各部分几何尺寸如何？书上公式3.渐开线圆柱直齿轮传动的正确啮合条件如何？正确啮合条件是两轮的模数m和压力角a必须分别相等。4为什么要限制
9、齿轮的最少齿数？（z=17个，允许略有根切时z=14个）齿数太少不能范成渐开线齿廓，会产生根切。5.用范成法加工齿轮时，为避免根切，有哪两种实际可行的措施？（1）减小齿顶高系数ha*或加大刀具角（2）变位修正法6.斜齿轮的标准模数是什么？ 是斜齿轮的法向模数第七章 轮系1.何谓定轴轮系？何谓周转轮系？它们有何区别？定轴轮系：轮系在传动中，各个齿轮的几何轴线位置都是固定不动的。周转轮系：轮系在传动中，至少有一个齿轮的几何轴线是绕另一个齿轮的固定几何轴线转动的轮系。区别：轮系传动时，各个齿轮的几何轴线在空间的位置一个固定一个不固定。行星轮系与定轴轮系的根本区别在于行星轮系中具有转动的行星架，从而使
10、得行星轮系既有自转，又有公转。2.何谓行星轮系？何谓差动轮系？它们有何区别？ 行星轮系和差动轮系统称为周转轮系（一个周转轮系由三类构件组成1.一个系杆。2.一个或几个行星轮。3.一个或几个与行星轮相啮合的中心轮。）。行星轮系中，两个中心轮有一个固定；差动轮系中，两个中心轮都可以动(即F=2)。3 .何谓转化轮系？它与原来的轮系有何联系与区别？为什么要引进此概念？（3）周转轮系传动比不能直接计算，可以利用相对运动原理，（1）将周转轮系转化为假想的定轴轮系，然后利用定轴轮系传动比的计算公式计算周转轮系传动比，把这种方法称为反转法或转化机构法。（2）联系：都用同一个公式计算。区别：后者是假想的，实际
11、的绝对角速度之比还要根据公式计算。传动比的公式是：主动轮转速除以从动轮转速，这个公式的运用条件是，两个轮的轮心是相对不动的。所以，不管你是添加共同相反的行星架还是添加任意的行星架，只要保证两个轮的轮心是相对不动的（方向和距离），就可以用定轴轮系的传动比公式。4.轮系传动比的正负表示什么意思？这种表示方法的适用范围如何？表示转向，正号表示构件转向相同，负号表示转向相反。适用范围：首末两轮的轴线平行时才适用。5 .既然轮系中的惰轮不影响轮系的传动比大小，为什么要采用惰轮？用来改变齿轮的转动方向，使从动轮与主动轮转向相同。6.如何计算轮系的传动比？ 看书。 第八章 机械的调速与平衡1、速度不均匀系数
12、是如何定义的？其物理含义如何？定义：角速度波动幅度与平均角速度的比值（来衡量机器运转的不均匀程度）。物理含义：当分母一定时，速度不均匀系数越小，主轴越接近匀速转动，运转的平稳性越好。2、飞轮为什么可用来调速？它适合于什么场合？因为飞轮的转动惯量很大，相当于储能器，使机械运转的角速度波动更小。适用于：周期性速度波动的情况。 第九章 机械零件设计概论 1.设计机械时，应考虑哪些基本要求？基本要求：足够的强度和刚度、一定的耐磨性、无强烈的振动、具有耐热性等，（既要工作可靠，又要成本低廉。）2.何谓零件的失效？机械零件的主要失效形式有哪些？失效：机械零件因某种原因而不能正常工作的现象称为失效。形式：断
13、裂或塑性变形、过大的弹性变形、工作表面的过度磨损或损伤、发生强烈的振动、连接的松弛、摩擦传动的打滑等。3.何谓极限应力？何谓许用应力？材料能达到的不产生破坏的最大应力。塑性材料以屈服极限为极限应力，脆性材料一强度极限为极限应力，变应力下，以疲劳极限为极限应力。许用应力：极限应力与安全因素的比值，是设计零件时所依据的条件应力。4.制作机械零件的常用金属材料有哪些？钢、铸铁、有色金属、（工程塑料和工程陶瓷等。）5.钢和铸铁的区分标志是什么？含碳量的多少。以2.11%来区分。6.铸铁有哪些种类？灰口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁等。7.常用钢材有哪些种类？Q235、16Mn、20钢、45钢、40Cr、40
14、MnB等。8.常用的有色金属是哪些？铝合金、铜合金、钛合金等。9.常用的非金属材料有哪些？高分子材料：工程塑料和橡胶无机非金属材料：工程陶瓷等。10.零件工艺性良好的标志是什么？零件的结构既能满足使用要求，又能满足生产要求，在具体生产条件下制造和装配时耗费的时间、劳动量及费用最少。11.零件的工艺性优势哪些基本要求？毛坯选择合理、结构简单合理、规定适当的制造精度及表面粗糙度。12.何谓标准化？制定标准化有何意义？标准化：以制订标准和贯彻标准为主要内容的全部活动过程。意义：在制造上可以实行专业化大量生产，既可提高产品质量又可降低成本；在设计方面可减少设计工作量，使设计人员可以集中精力来创造新的重
15、要的结构；在管理维修方面，可减少库存量和便于更换损坏的零件等。13.标准化的特征是什么？抽象性、技术性、经济性、继承性、约束性、政策性14、什么是热处理？主要热处理。 热处理：通过加热、保温和冷却改变金属内部或表面的组织，以获得所需性能的工艺方法。主要热处理：（1）普通热处理：退火、正火、淬火、回火。（2）表面热处理：表面淬火、表面化学热处理。 第十章 连 接 1.螺纹是怎样形成的？使某一平面图形沿着螺旋线运动时保持该图形通过圆柱的轴线，就得到螺纹。2.常用螺纹的牙型有那几种？三角形、矩形、梯形、锯齿形3.何谓单线螺纹和多线螺纹？螺距与导程有何关系？单线螺纹：螺旋线为1条。多线螺纹：螺旋线大于
16、等于2的螺纹。导程=螺旋线数螺距 即S=nP4.何谓连接螺纹和传动螺纹？起连接作用的螺纹 起传动作用的螺纹5.螺纹的主要参数有哪些？公称直径、螺距、中径、小径 6、在螺纹连接中，为什么采用防松装置？虽然连接作用的螺纹具有自锁性，但是在冲击、振动和变载的作用下，预紧力可能在某一瞬间消失，连接仍有可能松脱。7.键的作用是什么？主要用来实现轴和轴上零件之间的周向固定以传递转矩。有些键还可实现轴上零件的轴向固定或轴向移动。8键的类型有哪几种？平键、半圆键、楔键和切向键等。9.导向平键联接有何特点？导向平键较长，需用螺钉固定在轴槽中，键上有起键螺纹孔，这种键能实现轴上零件的轴向移动，构成动连接。10.半
17、圆键有何特点？常用于何处？与平键一样具有定心较好的优点，半圆键能在槽中摆动以适应毂槽底面，装配方便。特别适合用于锥形轴段。12. 花键连接有何特点，有几种类型？特点：比平键连接具有承载能力高，对轴的强度削弱小（齿浅、应力集中小），定心好和导向性能好等优点。类型：矩形花键、渐开线花键。 第十一章 带传动与链传动 1.带传动是如何工作的？有哪几种类型？工作：借助带与带轮的张紧，使主动轮上的输入功率转化为带两边的拉力差值，从而克服从动轮上的阻力矩，带动从动轮工作，这就是带传动的工作原理。类型：摩擦带传动：平带传动、V带传动、多楔带传动；啮合型带传动（同步带传动）2.带传动为什么要定期张紧？有哪些张紧
18、方法？因为带传动是依靠带与带轮间的摩擦力来传递运动和功率的，所以在装配时就应使带与带轮间具有一定的压紧力，使带处于张紧状态，并保持足够的初拉力。经较长时间的使用，由于带长期受拉力作用，将会发生永久变形，伸长后的传动带，减少了与带轮间的摩擦力，回使传动能力降低，时常出现打滑现象，为保持应有的张紧力，减少打滑，需要用张紧装置来调整。为防止出现打滑而不能传动。常用张紧方法：调节中心距：（1）利用导轨（滑槽）来调节带的张紧力程度，（2）利用摆动调节的座架来调节。（3）利用浮动的摆动架自动调整，利用张紧轮：（4）利用张紧轮定期调节带的张紧力。3.何谓带传动的弹性滑动和打滑？它们对带传动有何影响？弹性滑动
19、：由于带的紧边与松边拉力不等，使带的两边弹性变形不等所引起带与轮面的微量相对滑动。（固有而不可避免）打滑：由于传递载荷的需要，当带传动所需有效圆周力超过带与轮面间摩擦力的极限时，带与带轮面在整个接触弧段发生显著的相对滑动。（使传动失效并加剧磨损，可以避免，不过也可以起过载保护作用）4.链传动有哪些优缺点？优点：（与带传动相比）平均传动比准确，效率高，结构紧凑，对工况适应性强，作用在轴上的压力小且可以传递较大的功率。（与链传动相比）制造安装要求精度低，成本低，能适于较大中心距传动且结构简单，能吸收振动，缓和冲击。缺点：瞬时传动比不恒定，传动平稳性差；磨损后易脱链。5.链传动的主要参数是什么？链轮
20、的齿数z、链条的节距p,滚子外径d1及排距pt.6.为什么链条的节数最好取偶数？ 这样可以使磨损较均匀。7.链传动的速度不均匀系数与链轮齿数有何关系？成反比，即齿数越多，速度不均匀性越小。8.链传动有哪些润滑方式？人工定期用油壶或油刷给油、油杯滴油、油浴润滑、油泵供油9.链传动的布置原则如何？（1）通常情况下应使两轴线在同一水平面。两轮的回转平面应在同一平面内（否则易引起脱链和不正常磨损）。（2）应使链条紧边在上松边在下（以免松边垂度过大使链与轮齿相干涉或紧松边相碰）。（3）倾斜布置时，两轮中心线与水平面夹角应尽量小于45度。（4）应尽量避免垂直分布，以防止下链轮啮合不良。第十二章 齿轮传动
21、1、齿轮的失效形式有哪些？轮齿折断、齿面磨粒磨损、齿面点蚀、齿面胶合2、常用齿轮的材料和热处理有哪些？材料：锻钢（调质或正火、淬火、表面淬火）、铸钢（正火或回火）、铸铁、非金属材料热处理：调质、正火、回火、表面淬火3、直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮受力分析？P229页看书4、直齿圆柱齿轮的设计. 看书233页 第十三章 蜗轮蜗杆传动 1.蜗杆是如何形成的？蜗杆传动用于哪种传动场合？形成：由蜗杆和蜗轮组成。传动场合：用于传递交错轴之间的回转运动和动力。2.蜗杆传动的优缺点有哪些？优点：传动比i很大，结构紧凑、传动平稳和噪声较小，可实现自锁。缺点：传动效率较低，发热量较大（不适于传递大功率），为减小摩
22、擦用青铜制造使得价格昂贵。3.蜗杆传动的正确啮合条件如何？条件：蜗杆的轴向模数应等于蜗轮的端面模数，蜗杆的轴向压力角应等于蜗轮的端面压力角。4.蜗杆的导程角与蜗轮的螺旋角有何关系？相等关系5.蜗轮旋转方向如何确定？蜗轮的切向速度：蜗杆右旋用左手确定，蜗杆左旋用右手确定。6.为什么蜗轮常采用青铜制造？为了减小摩擦、磨损和提高齿面抗胶合能力。 十四章 轴 1.轴的作用如何？用来支承旋转的机械零件（如带轮、齿轮等）及传递运动和动力。2.轴的类型有哪些？转轴、传动轴、心轴的承受载荷有何区别？类型：按载荷形式不同：转轴：既传递转矩又承受弯矩；传动轴：只传递转矩而不承受弯矩或弯矩很小；心轴：只承受弯矩而不
23、传递转矩（分转动心轴和固定心轴）。按轴线形状：直轴（光轴、阶梯轴、实心轴、空心轴、凸轮轴）、曲轴、挠性钢丝轴3.轴的常用材料有哪些？ 碳素钢（45钢）、合金钢（20Cr）4.为什么直轴要设计成阶梯状？为了便于轴上零件的拆装。5.零件的轴向与周向固定可采用哪些方式来实现？轴向固定：采用轴肩、套筒、螺母或轴端挡圈（又称压板）等。周向固定：采用键连接、花键连接、销连接、过盈配合和型面连接（统称为轴毂连接）。 第十五章 轴承 1.轴承的作用如何？轴的作用：支持轴及轴上零件。2.按轴承表面润滑情况，摩擦有哪几种状态？干摩擦、边界摩擦、液体摩擦3.何谓向心滑动轴承？何谓推力滑动轴承？主要承受径向荷载的滑动
24、轴承 主要承受轴向荷载的滑动轴承4.常用的滑动轴承轴瓦及轴承村材料有哪些？轴承合金（锡锑轴承合金、铅锑轴承合金）、青铜、具有特殊性能的轴承材料、橡胶轴承、塑料轴承5.滚动轴承由哪些零件组成？各零件的起何作用？内圈（与轴相配合并与轴一起旋转）、外圈（与轴承座相配合，起支撑作用）、滚动体（滚动而使摩擦减小）、保持架（使滚动体均匀分布，防止滚动体脱落，引导滚动体旋转起润滑作用）滚动轴承是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转；外圈作用是与轴承座相配合，起支撑作用；滚动体
25、是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命；保持架能使滚动体均匀分布，防止滚动体脱落，引导滚动体旋转起润滑作用。6.滚动轴承有哪些优缺点？优点：摩擦阻力小、起动灵敏、效率高、润滑简便和易于互换等。缺点：抗冲击能力较差、高速时出现噪声、工作寿命比液体摩擦的滑动轴承短。7.滚动轴承基本代号代表什么含义？代号:61210的含义是什么？类型代号（第1位）、尺寸系列代号（第2、3位，即宽（高）和直径）、内径代号（第4、5位，即公称内径尺寸，小于10的用代号乘以5，比如08代表8*5=40mm的内径）61210：宽度正常、直径轻、内径为10mm的深沟球轴承8.滚动轴承的失效形式有哪些？疲劳破坏、永久变形、其他（使用不当使轴承磨损、胶合、内外圈和保持架破损等不正常时效）9.滚动轴承密封的目的是什么？防止灰尘、水分、酸气和其他物质侵入轴承，阻止润滑剂漏失。10.深沟球轴承的寿命计算。看书296页纲要：1. 填空（30）2. 简答（30）3. 计算（20）（1）螺栓强度计算；（2）自由度的计算；（3）轮系传动比计算4、结构分析（20）（1）齿轮设计分析；（2）蜗轮蜗杆的转向、计算；（3）轴系结构改错。