《机械设计基础》填空部分复习题 
《设计概论》一章

1、机械零件由于某种原因，不能 正常工作  时，称为失效。机械零件在 不发生失效 的条件下，零件能安全工作的限度，称为工作能力。
2、若两个零件在受载前是 点  接触或  线  接触，受载后接触变形处为一小面积，在这小面积上产生的局部应力称为 接触  应力，如齿轮 等零件工作时就有这种应力作用。对高副接触的零件，在外载荷作用下，接触处将产生 接触应力，从而将引起零件的疲劳点蚀破坏。两零件高副接触时，其最大接触应力取决于材料弹性模量 ，接触点，线处的曲率半径及单位接触宽度上的载荷 。两零件高副接触时，其接触应力随接触点，线处的曲率半径增大而减小；随材料的弹性模量减小而 减小 ；随单位接触宽度载荷的增大而增大。      提高 零件的表面硬度， 增大 接触表面的综合曲率半径，可以提高零件的接触疲劳强度。
2、 材料发生疲劳破坏时的应力循环次数N必 小于该材料的循环基数N0；由于应力集中，截面尺寸和表面状态等因素的影响，零件的疲劳极限必小于其材料的疲劳极限。
3、 随时间变化的应力称为变应力，具有周期性变化的变应力称为循环变应力。按照随时间变化的情况，应力可分为 静应力 和变应力  。变应力可归纳为 对称循环变应力、非对称循环变应力和脉动循环变应力三种基本类型。变应力的五个基本参数是 σmax   、σmin  、σm 、σa 、r 。应力循环中的 最小应力 与最大应力  之比，可用来表示变应力中应力变化的情况，通常称为变应力的循环特性r。当r=+1表示为 静应力，r=0表示为 脉动 应力，它的σmin=0，σm=σa=σmax/2；当r=-1表示为对称 应力，它的σmax=σa  ；σm= 0   ；非对称循环变应力的r变化范围为-1~0 和0~+1之间。
4、 在变应力中，表示 应力 与 应力循环次数  之间的关系曲线称为材料的疲劳曲线。在变应力作用下，零件的主要失效形式是 疲劳破坏 。在静应力下，塑性材料的零件按不发生 塑性变形  条件进行强度计算，故应取材料的 屈服极限 作为极限应力；而脆性材料的零件按不发生  断裂 的条件进行计算，故应取材料的  强度极限 作为极限应力。变应力下，零件的许用极限应力与零件材料的疲劳极限有关，同时还应考虑 应力集中  系数、 尺寸__系数和  表面状态 系数。
6、一非对称循环变应力，其σmax=100N/mm2，σmin=-50N/mm2，计算其应力幅σa= 75  N/mm2，平均应力σm=      __25_N/mm2，循环特性r= -0.5    。
7、机械磨损的主要类型有 磨粒 磨损、 粘着 磨损、 疲劳  磨损与腐蚀磨损。运动副中，摩擦表面物质不断损失的现象称为磨损，在预定使用期限内，零件的磨损量 不超过 允许值就认为是正常磨损。
8、安全系数可用部分安全系数来确定S=S1"S2"S3
其中S1是考虑载荷及应力计算的 准确 性；S2是考虑机械性能的 均匀  性；S3是考虑零件的  重要  性。

<<联接>> 一章

1、联接有可拆和不可拆两种，可拆联接有  螺纹 联接、 键  联接和 销  联接等。不可拆联接有 焊接  、铆接  等。
2、螺纹按照螺纹线的数目，可分为单线螺纹和  多线  螺纹，其中 单线  螺纹常用于联接。螺纹按其平面图形的形状，可分为  三角    形、 梯 形和  锯 形等等。按其螺旋的旋向，可分为 左旋  和右旋   。常用的旋向是  右旋 。螺纹联接的基本类型有 螺栓 联接， 双头螺柱 联接，  螺钉 联接以及紧定螺钉          联接等四种。当被联接件之一厚度较大，并需经常拆卸时，可采用螺栓 联接；而不需经常拆卸的可采用双头螺柱  联接。
3、螺纹的升角随线数减小而减小 ，随中径增加而减小。 当升角λ〈当量摩擦角ρˊ时，将发生 自锁现象。螺旋副的自锁条件为  λ≤ρ’       ，矩形螺纹牙形斜角β为  0° ，不易自锁，故 传动  性能好，常用作  传动  螺纹；普通三角螺纹常用 右 旋，公称直径为 大 径，牙型角α=  60°   ，故 自锁  性能好，常用作 联接  使用。螺纹联接中，梯形螺纹和 锯齿  螺纹主要用于传动，其中锯齿 形螺纹只适用于承受单向轴向载荷。  
 4、普通螺纹的公称直径是螺纹的 大径 ，计算时其危险截面直径为小  径；管螺纹的公称直径上管子的 公称直径 ，其螺纹的牙型通常为  三角 型。圆锥管螺纹的优点是紧密性 比圆柱管螺纹高。与粗牙螺纹相比，在公称直径相同时，三角形细牙螺纹的螺距 小  ，小径 大  ，升角 小  ；故它的 自锁 性能好，强度高。
5、在螺栓联接中，在装配时一般都需在拧紧时加上预紧力，其作用是提高螺纹联接的可靠性 ，联接的强度，联接的密封性。在重要的螺纹联接中，拧紧力矩的测定较方便的方法是使用 测力矩扳手，较精确的方法是测量拧紧时螺栓的 伸长变形 量。
6、螺栓联接中，普通螺栓联接通过在联接上加 预紧 力，从而在接合面上产生 摩擦 力来承受外加横向载荷的，普通螺栓联接所能产生的摩擦力大小主要取决于预紧力、接合面上摩擦系数 及接合面数。依靠摩擦力来承受外加横向载荷的紧螺栓联接的缺点是在冲击振动下易松动和螺栓直径较大等。为避免上述缺点，常用的措施是通过减载键、减载套筒或销承受横向工作载荷，而螺栓仅起联接作用。采用铰制孔用螺栓时，其特点是螺栓杆与孔壁之间没有间隙 ，而是通过两者之间的配合来进行联接，在工作时，它通过螺栓光杆部分受剪切 ，螺栓杆与孔壁间受 挤压来承受外加横向载荷。
7、螺杆传动的功率损耗主要有：啮合功率损耗、轴承 摩擦损耗、油阻 损 耗等。螺纹的防松方法按原理可分为 摩擦力防松、专用元件防松和铆冲粘合防松等。
8、螺栓的主要失效形式有：螺栓杆 拉断 、螺纹压溃  、剪断 及经常拆装时 滑扣    。在受有轴向变载荷的紧螺栓联接中，通过 减小螺栓的刚度或增加 被联接件的刚度，来提高螺栓的疲劳强度，但由此会使联接中的残余预紧力减小，从而降低联接的 紧密性 ；为了减小螺栓刚度，可  减小  螺栓光杆部分的直径，或 采用空心 螺栓，也可以 增加 螺栓长度。
8、键主要用来实现轴和轴上零件之间的 周向  固定以传递 握 矩。键可分为 平键  、  半圆键  、  楔键  、  切向键  等。当需要采用双键联接时，两个普通平键应相隔 180°  度布置，强度校核按 1.5 个键校核，两个切向键应相隔 120°~130°  度。
9、平键的剖面尺寸应根据 轴径 选定，键长则根据 轮毂长度  确定。平键联接的主要失效形式是工作面的压溃 和 磨损 。平键的工作面为 两侧面 ，常用的平键有普通平键和导向平键。普通平键主要用于 静  联接，其主要失效形式是 挤压破坏 ，故应进行 挤压 强度计算。导向平键主要用于动 联接，其主要失效形式是 磨损 ，故应进行耐磨性计算。
10、楔键可分为 普通楔键 和钩头楔键  两种，工作面为 两侧面 ，工作时靠 摩擦力 传递转矩，并能承受单方向的 轴向力 。
11、花键联接根据其齿形不同，可分为 矩形 、三角形  和 渐开线 三种。花键联接与平键联接相比，具有承载能力高，对轴强度削弱小和对中定心好等优点。
12、销分为 圆柱销  和 圆锥销  。需多次装拆或用于定位时，常用圆锥销  。

《 齿轮传动 》一章

1、按照工作条件，齿轮传动可分为 开式 传动和 闭式 传动两种。重要的齿轮传动都采用闭式 传动。圆柱齿轮及齿轮副有 12 个精度等级，1  级精度最高，常用的是 6~9级精度。最常见的轮齿失效形式有轮齿折断 、齿面点蚀 、齿面胶合 、齿面磨损 和齿向塑性流动五种。闭式齿轮传动中，润滑方式根据齿轮的速度大小而定，可分为浸油润滑和 喷油 润滑方式。
2、经过 调节 和 正火  两种热处理后的齿轮齿面称为软齿面，其齿面硬度HBS≤ 350 。齿轮的齿面硬度值HB>  350  时，称为硬齿面，热处理方法有表面淬火、渗碳淬火 和 渗氮 ，其主要失效形式在闭式传动中是弯曲折断；而当处于高速重载下则易产生 胶合 破坏。在闭式传动中，硬齿面齿轮齿面接触承载能力较  高 ，其主要失效形式是 弯曲折断 ，故应按 弯曲 强度设计，求出齿轮的 模数 后，再按 接触 强度校核。在闭式传动中软齿面齿轮的主要失效形式是 疲劳点蚀  ，故应按 接触  强度设计，然后再按弯曲  强度校核。而在开式传动中，齿轮的主要失效形式是 磨损 ，故一般应按  弯曲  强度设计。若传动要求结构紧凑，一般选用 硬  齿面传动 。
 3、齿轮传动中的动载荷系数，随速度的增加而增加，随精度的提高而 减小  。齿轮强度计算中，轴和轴承的刚度越 小 ，轴上齿轮的齿宽越 宽 ，载荷集中越严重，在满足弯曲强度条件下可适当选取较 多 的齿数，从而使齿轮工作较平稳 。
4、图示齿轮传动中，当齿轮1主动时，齿轮2齿面上的接触应力属 脉动  循环变应力，每转一圈单侧齿面的啮合次数为 1   次，齿根上的弯曲应力属  对称  循环变应力，每转一圈单侧齿面的啮合次数为  1  次。又当齿轮2主动时，该齿轮齿根上的弯曲应力属  脉动   循环变应力，每转一圈单侧齿面的啮合次数为 2 次。
5、齿轮传动中，齿根部分靠近 节线  偏下处最易发生点蚀，故常取  节点  处的接触应力为计算依据。在齿轮强度计算中，接触应力是按一对轮齿在节点 处啮合为计算依据；弯曲应力是假定全部载荷由一对 轮齿承担，并且该载荷作用于齿顶 时进行计算，计算时将轮齿看作 悬臂梁  ，其危险截面可用 30°切线法  法来确定。斜齿圆柱齿轮传动的强度计算按轮齿 法面 的当量直齿进行分析。而直齿圆锥齿轮传动的强度计算近似按位于齿宽 中点  的一对当量直齿圆柱齿轮进行计算的。
6、一对齿轮作单向传动时，轮齿齿根所受弯曲应力是脉动 循环变应力。而作双向传动时（如惰轮），轮齿齿根的弯曲应力是  对称 循环变应力，齿面上的接触应力是  脉动  循环变应力。
7、当大小一对齿轮都是软齿面时，考虑到小齿轮齿根 较薄 ，弯曲强度 较低  ，受载次数较多 ，故在选材上和热处理中，一般使小齿轮齿面硬度比大齿轮的高。齿轮弯曲强度中，一对传动比不等于1的齿轮传动，齿形系数 不 等，两齿轮的许用弯曲应力一般不 等，因此应验算 两 个齿轮的弯曲应力。齿轮弯曲强度计算中，标准齿轮的齿形系数YF仅与齿轮 齿数 有关，而与 模数 无关，且YF随齿数 的增加而 减小 。
8、当一对齿轮的材料、传动比及齿宽系数一定时，由齿面接触强度所决定的承载能力，仅与中心距 或分度园直径有关。齿轮接触强度计算中，两个相互接触的轮齿所受的接触应力相同 ， 一般情况下两个轮齿的许用接触应力不相等。计算中，应该代入较小 的那一个许用接触应力值。如一对直齿轮，其[σH]1=600N/mm2，[σH]2=400N/mm2，[σF]1=180N/mm2，[σF]2=130N/mm2，YF1=2.57，YF2=2.18；如按接触强度计算时，许用接触应力应以 [σH]2  代入；按弯曲强度计算时，式中的YF/[σF]应以 YF2/[σF]2 代入。
9、在斜齿轮传动中，其标准模数是齿轮的 法面  模数；锥齿轮传动的标准模数是齿轮的 大端 模数；在蜗杆传动中，蜗杆的 轴面 模数等于蜗轮的 端面  模数，并定为标准模数。在斜齿轮传动中，由于螺旋角的存在，使齿轮的 接触 强度和 弯曲 强度提高，但由此将使轴和轴承上受有 轴向力  的作用，故一般螺旋角限制在 8°~20°   范围之内。