机械设计(机电)_简要问答_复习笔记
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目 录
第二章 机械设计总论
1.机械零件的主要失效形式有哪些？
2.零件设计的基本要求是什么？什么是零件的刚度要求？
3.零件的常规设计主要有哪几种？
第三章 机械零件的强度
1.材料的疲劳特性常用哪几个参数来表示？简述如何测定材料的抗疲劳强度。
2.有哪几种疲劳特性曲线？
3.在有限寿命疲劳阶段（CD段），任意循环次数与疲劳极限有何关系？
4.零件的疲劳极限与材料试件的疲劳强度有何关系？为什么？如何表示？
5.典型的应力变化规律有哪几种？如何确定不同变化规律应力下机械零件的疲劳强度？
6.什么是疲劳损伤累积假说？试阐述它的应用场景和具体内容。
第四章 摩擦、磨损及润滑
1.零件的磨损过程分为哪几个阶段？
2.常见的磨损有哪些？
3.润滑剂有什么作用？润滑油分哪几种？
4.润滑剂在选用时需要考虑哪些因素？
5.润滑油润滑常用的供油方式有哪些？
6.流体动力润滑的条件是什么？
第五章 螺纹连接与螺旋传动
1.根据牙型，螺纹可分为哪些种类？有什么特点？
2.螺纹连接的基本类型有哪些？
3.什么是预紧力？为什么要有预紧力？预紧力越大越好吗？如何控制预紧力？
4.螺纹连接如何防松？常见的防松方式有哪些？
5.了解螺栓、螺钉和螺柱的性能等级。
6.简述螺旋传动的常用运动形式。螺旋传动根据用途，可以分为哪几种类型？
7.将承受轴向变载荷的连接螺栓的光杆部分做的细些有什么好处？
第八章 带传动
1.了解带传动的受力分析。
2.分析带传动的应力分布，最大应力在哪？
3.弹性滑动和打滑是什么？之间有什么关系？打滑对皮带有什么影响？
4.带传动的主要失效形式是什么？带传动的设计准则是什么？
5.V带传动的张紧措施有哪些？
第九章 链传动
1.与带传动相比，链传动有什么优点？
2.排数对链传动有何影响？
3.滚子链的链节数取奇数好还是取偶数好？
4.滚子链如何标记？试解释08A – 1 – 88 GB/T 1243-2006的含义。
5.什么是链传动的多边形效应？
6.链传动张紧的目的是什么？
7.链传动的失效形式有哪些？
第十章 齿轮传动
1.齿轮传动有何特点？
2.什么是硬齿面齿轮？什么是软齿面齿轮？
3.齿轮常见的失效形式有哪些？
4.齿轮的设计准则是什么？对齿轮材料性能的基本要求是什么？
5.飞行器上的齿轮要满足什么要求？一般选择什么材料？
6.为什么要引入“齿间载荷分布系数”概念？
7.为什么要引入“齿向载荷分布系数”概念？
8.为了降低载荷沿接触线分布不均匀的程度，可以采取哪些措施？
9.齿形系数与哪些因素有关系？
10.如何确定闭式齿轮的润滑方式？
第十一章 蜗杆传动
1.蜗杆传动有什么特点？
2.涡轮蜗杆的正确啮合条件是什么？
3.为什么要规定一定数量的蜗杆分度圆直径d1？
4.蜗轮齿数有什么需要注意的？如何选择蜗轮的齿数？
5.蜗轮蜗杆传动的失效主要发生在哪？主要失效形式有哪些？
6.闭式蜗杆传动的功率损失包括哪几部分？效率如何计算？
第十二章 滑动轴承
1.滑动轴承根据其承受载荷方向的不同，可分为哪几种？根据其滑动表面间润滑状态呢？
2.滑动轴承的失效形式有哪些？
3.如何选择滑动轴承的润滑油？
4.不完全轴承可靠的工作条件是什么？
5.形成流体动力润滑的必要条件是什么？
第十三章 滚动轴承
1.滚动轴承由哪几部分组成？材料如何？硬度如何？
2.常见滚动轴承
3.滚动轴承的代号。
4.滚动轴承的失效形式是什么？什么是基本额定寿命？什么是基本额定动载荷？
5.为什么要对有的轴承进行预紧？
第十五章 轴
1.如何提高轴的强度？
2.按照承受载荷不同，轴可分为哪几类，分别什么含义？轴的装配方案如何？
3.轴上零件装配结构
4. 在进行轴的疲劳强度计算时，如果同一截面上有几个应力集中源，应该如何取定应力集中系数？
补充
1.闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算?提高蜗杆传动散热能力的措施有哪些?
2.应该怎样选定蜗杆头数呀?
3、联轴器和离合器的功用是什么?二者的区别是什么?
4、设计圆柱齿轮传动时,常取小齿轮的齿宽b1大于大齿轮的齿宽b2,为什么?在强度计算公式中,齿宽b应代入b1还是b2?
5.螺纹联接设计时均已满足自锁条件，为什么设计时还必须采取有效的防松措施?
6.滚子链传动在何种特殊条件下才能保证其瞬时传动比为常数?
7.齿面接触疲劳强度计算公式是如何建立的?为什么选择节点作为齿面接触应力的计算点?
8. 什么是轴承的当量动载荷?
9. 轴承装置设计中，常用的轴承配置方法有哪几种?
10.弹簧主要有哪些功能?
11. 对滑动速度v>=4m/s的重要蜗杆传动，蜗杆的材料可选用45号钢进行调质后淬火处理，蜗杆的材料可选用铸造锡青铜。
第二章 机械设计总论
1.机械零件的主要失效形式有哪些？
整体断裂、过大的残余应变、零件的表面破坏（腐蚀、磨损和疲劳接触）、破坏正常工作条件引起的失效。
2.零件设计的基本要求是什么？什么是零件的刚度要求？
适当的强度是设计零件的基本要求；刚度要求指零件在工作时所产生的弹性变形不超过允许的限度。
3.零件的常规设计主要有哪几种？
理论设计，经验设计，模型实验设计
第三章 机械零件的强度
1.材料的疲劳特性常用哪几个参数来表示？简述如何测定材料的抗疲劳强度。
可用最大应力σmax 、应力循环次数N、应力比（循环特性）r（σmin/σmax ）来描述。
材料的抗疲劳性能通常是用实验来测定的，在材料的标准试件上加上一定应力比的应变力，通常是加上应力比r=-1的对称循环应力或是r=0的脉动应力，记录出最大应力下试件疲劳破坏所经历的应力循环次数N，得到材料的疲劳特性曲线。
2.有哪几种疲劳特性曲线？
两种。
一种是在一定的应力比下，疲劳极限（用最大应力
来表征）与应力循环次数N的关系曲线。
一种是在一定的应力循环次数N下，疲劳极限的应力幅值
与平均应力
的关系曲线。
3.在有限寿命疲劳阶段（CD段），任意循环次数与疲劳极限有何关系？
4.零件的疲劳极限与材料试件的疲劳强度有何关系？为什么？如何表示？
零件的疲劳极限小于材料试件的疲劳极限，因为零件在几何形状、加工质量和表面强化工艺都与材料试件存在差异。用综合影响系数
来表示。
5.典型的应力变化规律有哪几种？如何确定不同变化规律应力下机械零件的疲劳强度？
三种。应力比不变、平均应力不变、最小应力不变。
首先计算机械零件危险截面上的最大工作应力及最小工作应力，由此计算出平均应力和工作应力幅。得到极限盈利图的一个点M。三种情况下的极限应力分别如图所示。
6.什么是疲劳损伤累积假说？试阐述它的应用场景和具体内容。
疲劳损伤累积假说是针对规律性不稳定变应力。假使应力每循环一次都对材料的破坏起相同的作用，变应力σ1
循环了n1
次，变应力σ2
循环了n2
次等，每个应力下的损伤率为niNi
，当损伤率达到100%时，材料即将发生疲劳破坏，有：
第四章 摩擦、磨损及润滑
1.零件的磨损过程分为哪几个阶段？
磨合阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段。
2.常见的磨损有哪些？
粘附磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损等。
3.润滑剂有什么作用？润滑油分哪几种？
润滑剂可以：降低摩擦、减轻磨损、保护零件不被腐蚀，散热降温，缓冲、吸振
润滑油主要有三类：有机油、矿物油、化学合成油。
4.润滑剂在选用时需要考虑哪些因素？
工作条件、工作温度、周围环境、润滑部位和方式
5.润滑油润滑常用的供油方式有哪些？
滴油润滑、浸油润滑、飞溅润滑、喷油润滑、油雾润滑。
6.流体动力润滑的条件是什么？
两平板间形成楔形空间、相对运动（保证流体由大口进入）、连续不断供油。
第五章 螺纹连接与螺旋传动
1.根据牙型，螺纹可分为哪些种类？有什么特点？
普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹、锯齿螺纹。
普通螺纹、管螺纹主要用于连接，梯形螺纹、矩形螺纹、锯齿螺纹主要用于传动，其中梯形螺纹是最常见的传动螺纹；除矩形螺纹外，其余都已经标准化。
2.螺纹连接的基本类型有哪些？
螺纹连接、双头螺柱连接、螺钉连接、紧定螺钉连接。
3.什么是预紧力？为什么要有预紧力？预紧力越大越好吗？如何控制预紧力？
绝大多数螺纹连接在装配时都必须拧紧，使连接在承受工作载荷之前，预先受到力的作用，这个力叫做预紧力。
预紧的目的在于增强连接的可靠性和紧密性，防止承受载荷后连接件出现缝隙或发生相对滑移。
过大的预紧力会使连接的结构尺寸增大，也可能使连接件在装配或过载时被拉断。
测力矩扳手、定力矩扳手。
4.螺纹连接如何防松？常见的防松方式有哪些？
摩擦防松（弹簧垫圈、自锁螺母等）
机械防松（止动垫圈、串联钢丝等）
破坏旋转副（铆合、冲点、涂胶）
5.了解螺栓、螺钉和螺柱的性能等级。
6.简述螺旋传动的常用运动形式。螺旋传动根据用途，可以分为哪几种类型？
根据螺杆和螺母的相对运动关系分为两类：一种是螺杆转动，螺母移动，多用于机床进给，
一种是螺母固定，螺杆转动并移动，如千斤顶。
螺旋传动根据用途分为：传力螺旋、传导螺旋、调整螺旋。
7.将承受轴向变载荷的连接螺栓的光杆部分做的细些有什么好处？
减小光杆部分直径使螺栓受力伸长量增大 从而使螺栓刚度减小 使整体应力幅减小 从而提高螺纹连接强度。
第八章 带传动
1.了解带传动的受力分析。
2.分析带传动的应力分布，最大应力在哪？
带传动的应力包括拉应力、弯曲应力、离心拉应力。
最大拉应力发生在带的紧边开始绕上小带轮处。
3.弹性滑动和打滑是什么？之间有什么关系？打滑对皮带有什么影响？
由于带的弹性变形而引起的带与带轮间的微量滑动，称为带传动的弹性滑动；
随着功率的增加，弹性滑动所发生的弧段也越来越大，当扩大到整个接触弧的时候再增大功率，带与带轮之间将会发生显著的相对滑动，即打滑。
简而言之，打滑是弹性滑动的宏观表现。
打滑会加剧带的磨损，甚至使传动失效，应该尽量避免，但是有些情况可以起到过载保护的作用。
4.带传动的主要失效形式是什么？带传动的设计准则是什么？
失效形式：打滑和疲劳破坏；
带传动的设计准则：保证不打滑的前提下，使带具有一定的疲劳强度和寿命。
5.V带传动的张紧措施有哪些？
定期张紧装置：定期改变中心距的方法。
自动张紧装置：利用电动机的重力等，自动张紧；
采用张紧轮。
第九章 链传动
1.与带传动相比，链传动有什么优点？
带传动不会有弹性滑动或者打滑，能保持准确的平均传动比；
能在高温和潮湿的环境中工作；
不需要张的很紧，轴上的径向压力较小；
2.排数对链传动有何影响？
多排链的承载能力与排数成正比，但由于精度的影响，各排承受的载荷不易均匀，故排数不宜过多。
3.滚子链的链节数取奇数好还是取偶数好？
偶数好。当链节数为偶数时，接头处可用开口销或弹簧卡片来固定，当为奇数时，需采用过渡链节，但过渡链节的链板要受附加弯矩的作用。
4.滚子链如何标记？试解释08A – 1 – 88 GB/T 1243-2006的含义。
链号—排数—整链链节数 标准编号
08A – 1 – 88 GB/T 1243-2006 A系列，单排，88节的滚子链
5.什么是链传动的多边形效应？
链传动的瞬时传动比是变化的。链传动的传动比变化与链条绕在链轮上的多边形特征有关，故称为链传动的多边形效应。
6.链传动张紧的目的是什么？
链传动张紧的目的是使松边不过松，以免出现不正常啮合、跳齿或脱链。
7.链传动的失效形式有哪些？
链的疲劳破坏（主要因素）、链条铰链的磨损、链条铰链的胶合、链条的静力破坏。
第十章 齿轮传动
1.齿轮传动有何特点？
（1）效率高（2）结构紧凑（3）工作可靠、寿命长（4）传动比稳定
2.什么是硬齿面齿轮？什么是软齿面齿轮？
认为齿轮工作面的硬度大于350HBS的，称为硬齿面齿轮；小于等于350HBS的，称为软齿面齿轮。
3.齿轮常见的失效形式有哪些？
齿轮折断、齿面磨损、齿面点蚀、胶合及塑性变形。
4.齿轮的设计准则是什么？对齿轮材料性能的基本要求是什么？
设计准则是：保证齿根弯曲疲劳强度、保证接触疲劳强度；
对材料性能的基本要求为：齿面要硬，齿芯要韧。
5.飞行器上的齿轮要满足什么要求？一般选择什么材料？
要满足质量小、传递功率大、可靠性高。 合金钢。
6.为什么要引入“齿间载荷分布系数”概念？
相互啮合的齿轮，有两对或多对齿同时工作的时候，载荷由这两对或多对齿轮共同承担。考虑齿轮制造误差和接触部位的差别，两对齿轮承担的载荷并不相等，为了计入这种影响，引入“齿间载荷分布系数”的概念。
7.为什么要引入“齿向载荷分布系数”概念？
当轴承相对于齿轮作不对称配置时，受载后，轴产生弯曲变形，轴上的齿轮也就随之偏斜，这就使作用在齿面上的载荷沿接触线分布不均匀。齿轮沿接触线分布不均的程度用齿向载荷分布系数来表征。
8.为了降低载荷沿接触线分布不均匀的程度，可以采取哪些措施？
（1）增大轴、轴承及支座的刚度；
（2）对称地配置轴承；
（3）适当限制轮齿的宽度；
9.齿形系数与哪些因素有关系？
与齿制、变位系数和齿数有关，与模数无关。
10.如何确定闭式齿轮的润滑方式？
根据圆周速度大小来确定。
当齿轮的圆周速度小于12m/s时，常将大齿轮的轮齿浸入油池中进行浸油润滑；多级齿轮传动中，可用带油轮将油带到未浸入油池内的齿轮表面上；
当齿轮的圆周速度大于12m/s时，应采用喷油润滑。
第十一章 蜗杆传动
1.蜗杆传动有什么特点？
（1）能实现较大的传动比，i = 5 ~ 80；
（2）冲击载荷小，传动平稳，噪声低；
（3）当蜗杆的螺旋线升角小于啮合面的当量摩擦角时，蜗杆传动便具有自锁性；
（4）摩擦损失大，效率低；
2.涡轮蜗杆的正确啮合条件是什么？
在中间平面上，蜗杆的轴面模数、压力角应与涡轮的端面模数、压力角相等。
3.为什么要规定一定数量的蜗杆分度圆直径d1？
只要有一种尺寸的蜗杆，就得有一种对应的涡轮滚刀，对于同一模数，可以有很多不同直径的蜗杆，因而对每一模数就要配备很多涡轮滚刀，为了限制涡轮滚刀的数目及便于滚刀的标准化，就对每一标准模数规定了一定数量的蜗杆分度圆直径d1.
4.蜗轮齿数有什么需要注意的？如何选择蜗轮的齿数？
为了避免用蜗轮滚刀切制蜗轮时产生根切与干涉，理论上齿数最小为17；
但小于26时，啮合区要显著减小，将影响传动的平稳性，大于30时，则可始终保持有两对以上的齿啮合，所以通常规定大于28个；
对于动力传动，一般不大于80.这是因为蜗轮直径一定时，z2越大，模数越小，强度变小；模数一定时，z2越大，尺寸越大。
5.蜗轮蜗杆传动的失效主要发生在哪？主要失效形式有哪些？
由于一般蜗杆螺旋齿部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度，失效经常发生在蜗轮轮齿上。
失效形式有 点蚀、齿根折断、齿面胶合及过度磨损等。
6.闭式蜗杆传动的功率损失包括哪几部分？效率如何计算？
包括三部分，啮合摩擦损耗、轴承摩擦损耗、浸入油池中的零件搅拌油时的溅油损耗。
总效率为分别单独考虑啮合摩擦损耗、轴承摩擦损耗、溅油损耗时的效率的乘积。
第十二章 滑动轴承
1.滑动轴承根据其承受载荷方向的不同，可分为哪几种？根据其滑动表面间润滑状态呢？
根据其承受载荷方向的不同，分为：径向轴承（承受径向载荷）、止推轴承（承受轴向载荷）
根据其滑动表面间润滑状态的不同，分为：流体润滑轴承、不完全流体润滑轴承、自润滑轴承
2.滑动轴承的失效形式有哪些？
磨粒磨损、刮伤、胶合、疲劳剥落、腐蚀
3.如何选择滑动轴承的润滑油？
转速高、压力小时，选择粘度较低的油；转速低、压力大时，选择粘度高的油。
4.不完全轴承可靠的工作条件是什么？
边界膜不遭破坏；维持粗糙表面微腔内有流体润滑存在。
5.形成流体动力润滑的必要条件是什么？
（1）相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙；
（2）被油膜分开的两表面必须有相对滑动速度，其运动方向必须使润滑油从大口流进、小口流出；
（3）润滑油必须有一定的粘度，供油充分。
第十三章 滚动轴承
1.滚动轴承由哪几部分组成？材料如何？硬度如何？
内圈、外圈、滚动体、保持架；
材料为高碳铬轴承钢或渗碳轴承钢
热处理后硬度不低于60HRC
2.常见滚动轴承
3.滚动轴承的代号。
内径代号：
| 内径代号 |
内径尺寸 |
| 00 |
10mm |
| 01 |
12mm |
| 02 |
15mm |
| 03 |
17mm |
| 04 |
20mm |
| 05 |
25mm |
| ....... |
....... |
| 96 |
480mm |
直径系列：7、8、9、0、1、2、3、4、5
宽度系列：8、0、1、2、3、4、5、6 多数轴承在代号中不标出0（调心滚子轴承和圆锥滚子轴承除外）
结构代号：见问题2的图。
调心球轴承：10000
调心滚子轴承：20000 推力调心滚子轴承29000
深沟球轴承：60000
角接触球轴承：70000C（a=15°） 70000AC（a=25°） 70000B（a=40°）
公差等级：2级、4级、0级等，分别为/P2、/P4、/P0,0级为普通级，一般不标出
游隙系列：1组、2组、0组等，/C1，/C2，0组游隙不标出
例如：6308 内径为40mm的深沟球轴承，尺寸系列03,0级公差，0组游隙。
4.滚动轴承的失效形式是什么？什么是基本额定寿命？什么是基本额定动载荷？
正常失效形式是内外圈滚道或滚动体上的点蚀破坏。
基本额定动载荷：使轴承的基本额定寿命恰为10的6次方转时，轴承所能承受的载荷；
基本额定寿命：一组轴承中10%的轴承发生点蚀破坏，而90%的轴承不发生点蚀破坏前的转数或工作小时作为轴承的寿命，也称为基本额定寿命。
5.为什么要对有的轴承进行预紧？
为了提高轴承的旋转精度，增加轴承装置的刚性，减小机器工作时轴的转动。
第十五章 轴
1.如何提高轴的强度？
（1）合理布置轴上零件以减小轴的载荷
（2）改进轴上零件的结构以减小轴的载荷
（3）改进轴的结构以减小应力集中；
（4）改进轴的表面质量
2.按照承受载荷不同，轴可分为哪几类，分别什么含义？轴的装配方案如何？
分为转轴、心轴、传动轴；
转轴：既承受弯矩，又承受扭矩
心轴：只承受弯矩不承受扭矩
传动轴：只承受扭矩但不承受弯矩
3.轴上零件装配结构
4. 在进行轴的疲劳强度计算时，如果同一截面上有几个应力集中源，应该如何取定应力集中系数？
应取同截面上几个应力集中源中有效应力集中系数中的最大值为该剖面的有效应力集中系数。
补充
1.闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算?提高蜗杆传动散热能力的措施有哪些?
答：因为蜗杆传动效率很低，大量的功率会变成热，影响油温，破坏油膜。提高蜗杆传动散热能力的措施有：加大散热面积，加装轴流风扇，提高散热系数，油箱里安装冷却水管
2.应该怎样选定蜗杆头数呀?
答：开式蜗轮，一般选1或2;闭式传动可以最大选到4。蜗杆头数越多，效率就越高，但加工困难。
3、联轴器和离合器的功用是什么?二者的区别是什么?
联轴器和离合器的功用是联接两轴使之同回转并传递转矩。区别:用联轴器联接的两轴在工作中不能分离,只有在停机后拆卸零件才能分离两轴,而用离合器可以再机器运转过程中随时分离或接合两轴。
4、设计圆柱齿轮传动时,常取小齿轮的齿宽b1大于大齿轮的齿宽b2,为什么?在强度计算公式中,齿宽b应代入b1还是b2?
将一个齿轮的齿宽取得大一些,便于装配,容易避免由于装配误差使齿轮的齿宽不能全部承载而减小承载能力。又由于小齿轮直径较小,较大齿轮齿宽加大节省材料,重量也比较轻。强度计算时应代入 b2,保证有效齿宽不小于b2.
5.螺纹联接设计时均已满足自锁条件，为什么设计时还必须采取有效的防松措施?
在静载荷及工作温度变化不大时，联接一般不会自动松脱。但在冲击、振动、载荷变化、温度变化较大或高温下均造成联接间摩擦力减小或瞬时消失或应力松驰而发生联接松脱。
6.滚子链传动在何种特殊条件下才能保证其瞬时传动比为常数?
只有在Z1=Z2(即R1=R2)，且传动的中心距恰为节距p 的整数倍时（这时β和Y角的变化才会时时相等)，传动比才能在全部啮合过程中保持不变，即恒为1。
7.齿面接触疲劳强度计算公式是如何建立的?为什么选择节点作为齿面接触应力的计算点?
齿面接触疲劳强度公式是按照两圆柱体接触的赫兹公式建立的;因齿面接触疲劳首先发生在节点附近的齿根部分，所以应控制节点处接触应力。
8. 什么是轴承的当量动载荷?
答:滚动轴承若同时承受径向和轴向联合载荷,为了计算轴承寿命时在相同条件下比较，在进行寿命计算时,必须把实际载荷转换为与确定基本额定动载荷的载荷条件相一致的当量动载荷，用Р表示。
9. 轴承装置设计中，常用的轴承配置方法有哪几种?
1）双支点单向固定;2）一端支点双向固定，另一端支点游动;3）两端游动支承。
10.弹簧主要有哪些功能?
1）控制机构的运动; 2）减振和缓冲;3）储存及输出能量;4）测量力的大小。