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1、1 机械设计考研辅导思考题 第一章绪论 11 一部机器一般由几部分组成机械设计课以研究哪一部分为主 答：一般有原动机、传动装置、工作机和控制装置四部分组成。机械设计课以 研究传动部分为主，而且是以研究一般工作条件下、一般参数的通用机械零件的设计理 论和方法为主。 12 机械设计的一般程序是什么各阶段大致需要完成哪些任务 答：不同机械的设计程序一般不完全相同，但是基本都包括以下几个主要阶段： 1. 计划阶段：在此阶段应对所设计机器的市场需求作充分的调查研究和分析， 并作技术可行性及经济性分析，最后提出机器的总功能。写出包含详细设计要求及细节 的设计任务书。 2. 方案设计阶段：这是设计成败的关键
2、阶段。本阶段的主要任务是通过对设计 任务中提出的总功能进行功能分解，并根据最新的科学技术成果、新材料、新技术等对 各个分功能寻找物理解，组成多个原理方案，最后通过评价确定出最佳方案。 3. 技术设计阶段：本阶段的主要任务包括机器的运动学设计；动力学计算；零 件的工作能力设计；结构设计；主要零件的校核及零件设计。 4. 技术文件编制阶段：主要包括设计计算说明书、使用说明书、标准件明细表 等。 5. 改进设计阶段：通过对机器的试制、试验、试用提出改进要求。 在每个设计阶段中，都要对前一阶段的设计结果进行评价、修改、反馈。 第二章机械零件设计概述 21 机械零件设计应满足哪些基本准则 答：应满足：1
3、) 强度准则 2) 刚度准则 3) 寿命准则 4) 耐磨性准则 5) 稳 定性准则 6) 可靠性准则 22 什么叫机械零件的失效机械零件主要的失效形式有哪些 答：机械零件在限定的期限内，在规定的条件下，不能完成正常的功能称为失 效。常见的失效形式有：1) 整体断裂 2) 表面破坏 3) 变形量过大 4) 功能失效 第三章 机械零件的强度 3-1机械零件疲劳破坏的特点： (1) 是交变应力循环往复作用的结果 (2) 不存在宏观的塑性变形 2 (3) 所受的应力远低于静强度 (4) 对零件的形状、尺寸表面状况敏感（特别是应力集中）。 3-1 线性疲劳损伤累积的主要内容是什么 答：材料在承受超过疲劳
4、极限的交变应力时，应力每循环作用一次都对材料产生一 定量的损伤，并且各个应力的疲劳损伤是独立进行的，这些损伤可以线性地累积起来， 当损伤累积到临界值时既零件发生疲劳破坏。 3-2 影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些原因是什么 答：影响机械零件疲劳强度的因素主要有三个： 1)应力集中，因为应力集中处的局部应力远大于名义应力； 2) 绝对尺寸，因为零件的剖面尺寸越大，内部隐藏缺陷的概率越大； 3) 表面状态，因为表面愈粗糙，其疲劳极限愈低。 第六章螺纹连接 6-1 何谓螺纹联接的预紧，预紧的目的是什么如何控制预紧力的最大值 答：螺纹联接的预紧是指在装配时拧紧，是联接在承受工作载荷之前预先受到预紧
5、 力的作用。 预紧的目的是增加螺纹联接的刚度、保证联接的紧密性和可靠性（防松能力） 。 拧紧后，预紧力的大小不得超过材料屈服极限S的 80% 。 6-2 提高螺纹联接强度的措施有哪些 答： 1）改善螺纹牙间的载荷分配不均； 2）减小螺栓的应力幅； 3）减小螺栓的应力集中； 4）避免螺栓的附加载荷（弯曲应力）； 5）采用合理的制造工艺。 第七章带传动 7-1 简述带传动产生弹性滑动的原因和不良后果 答：原因：带在紧边和松边所受拉力不等，即存在拉力差；带有弹性，受拉变形， 且在紧边和松边变形不等。 后果：弹性滑动引起摩擦磨损，发热，传动效率降低；使主动轮和从动轮圆周速度 不等，即存在滑动率，使带传
6、动传动比不准。 7-2 为什么说弹性滑动是带传动固有的物理现象 答：弹性滑动在带传动中是不可避免的。因为产生弹性滑动的原因是：带的弹性和 带在紧边和松边所受拉力不等（拉力差），而带的弹性是固有的，又因为传动多大圆周 力就有多大拉力差，拉力差随载荷变化而变化，因此拉力差也是不可避免的。所以，弹 性滑动在带传动中不可避免，传动比的大小也随载荷变化。 3 7-3 为什么普通车床的第一级传动采用带传动，而主轴与丝杠之间的传动链中不 能采用带传动 答：带传动适用于中心距较大传动，且具有缓冲、吸振及过载打滑的特点，能保护 其他传动件，适合普通机床的第一级传动要求；又带传动存在弹性滑动，传动比不准， 不适合
7、传动比要求严格的传动，而机床的主轴与丝杠间要求有很高的精度，不能采用带 传动。 第九章齿轮传动 9-1齿面点蚀首先发生在什么部位为什么防止点蚀可采取哪些措施 答：齿面点蚀首先发生在节线附近齿根一侧。因为轮齿节点处啮合时，相对滑 动速度方向改变，不易形成油膜，润滑效果不好。而且轮齿在节线附近啮合时，一般为 单齿对啮合，齿面接触应力大。 防止点蚀的措施有：提高齿面硬度；增大中心距或齿轮直径；改直齿轮为斜齿轮； 采用角度变位齿轮传动；降低表面粗糙度；提高润滑油的粘度等。 9-2 齿根弯曲疲劳裂纹首先发生在危险截面的哪一边为什么提高轮齿抗弯曲 疲劳折断的能力可采取哪些措施 答：疲劳裂纹首先发生在危险截
8、面受拉一侧。因为材料的抗压能力大于抗拉能 力。 提高轮齿抗弯曲疲劳折断的能力的措施有：提高轮齿齿面硬度并使轮齿芯部有足够 的强度和韧性；采用较大的的模数；改直齿轮为斜齿轮；采用正变位齿轮，增大齿根厚 度；增大齿根过渡圆角半径，减小应力集中；提高制造精度，降低表面粗糙度；改善载 荷分布；表面强化处理。 9-3 图示单级标准直齿圆柱齿轮减速器，因工作需要，拟加入一介轮3 来增 大输入轴和输出轴间的中心距。若z1 = z3 = 20， z2 = 4z1 = 80 ，模数为m ，各齿轮材料 和热处理均相同，长期工作，1 轮主动，单向回转。试分析：加介轮后，承载能力与原 传动相比有无变化齿面接触强度和齿
9、根弯曲疲劳强度如何变化 答：加介轮后，承载能力与原传动相比有变化。因为：虽然小齿轮上的载荷没 变，但是1 轮和 3 轮的综合曲率半径变小了，接触应力变大了，接触强度降低。又：3 轮的齿根弯曲应力为对称循环，许用应力为1 轮的倍，弯曲强度降低。 4 第十章蜗杆传动 10-1 为增加蜗杆减速器输出轴的转速，决定用双头蜗杆代替原来的单头蜗杆， 问原来的蜗轮是否可以继续使用为什么 答：不可以。蜗轮蜗杆正确啮合的条件中有 1 = 2，依题意，如用原来的蜗轮， 当蜗杆头数z1由 1 变为 2，模数m和分度圆直径d1不能变，据dm z 1 1 tg 可知， tg增 大为原来的2 倍，即导程角 1增大了，与蜗
10、轮的螺旋角不再相等。因此，不再符合蜗 轮蜗杆的正确啮合条件。 10-2 设计蜗杆传动时，确定蜗杆的头数z1和蜗轮的齿数z2应考虑哪些因素 答：要考虑：传动比要求；传动效率要求；避免加工蜗轮时产生根切；蜗杆的刚度 要求；蜗轮的齿根弯曲强度要求；蜗杆传动的反向自锁性要求等； 10-3 为什么铸铝青铜和灰铸铁蜗轮的许用接触应力与齿向滑动速度有关，而铸锡 青铜蜗轮的许用接触应力与滑动速度无关 答：铸铝青铜和灰铸铁蜗轮的主要失效形式是齿面胶合，而胶合的发生与滑动速度 有关，所以其许用接触应力与齿向滑动速度有关。铸锡青铜蜗轮的主要失效形式是齿面 点蚀，其发生是由接触应力所致，故许用接触应力与滑动速度无关。
11、 第十一章轴 11-1 为提高轴的刚度，欲把轴的材料由45 钢改为合金钢40Cr 是否合适为什么 答：不合适。因为就材料而言，影响零件刚度的性能参数是其弹性模量，而在常温 下合金钢与碳素钢的弹性模量值一般差不多，故用合金钢代替碳素钢并不能提高其刚度。 11-2 用合金钢代替碳素钢就一定能提高轴的疲劳强度吗为什么那么设计轴时，若 采用合金钢应注意什么问题 答：不一定能。虽然合金钢的机械性能一般高于碳素钢，但同时对应力集中也较为 敏感，若对其结构及其制造工艺处理不当，则会产生较大的应力集中，反而会使其疲劳 强度降低。所以，当采用合金钢时，应特别注意其结构设计，避免过大的应力集中，同 时注意表面粗糙
12、度要求，提高疲劳强度。 11-3 在进行轴的结构设计时，应考虑哪些问题 答： 1 有足够的强度和刚度； 2有合理的结构，保证轴上零件装拆方便，并使零件的定位准确可靠； 3 有良好的加工工艺性，减少制造成本； 4 尽量减小应力集中，有足够的疲劳强度； 第十三章滑动轴承 13-1 非液体摩擦的滑动轴承通常进行哪些条件性计算其目的各是什么为什么在进 5 行液体动压润滑滑动轴承设计时也要进行这些计算 答： 1 验算：pmp ，以防止轴承过度的磨料磨损； 2 验算：pmvpv ，以防止轴承温升过高而发生胶和； 3 验算：v v ，以防止局部高压强区的pv值过大而磨损。 因为，在液体动压润滑滑动轴承的启动和停车过程中，也是处于非液体摩擦状态， 也会发生磨损，因此也需要进行上述三个条件的验算。
