第1章 机械设计概论
1－2 设计机器时应满足哪些基本要求？
答：1、功能要求
满足机器预定的工作要求，如机器工作部分的运动形式、速度、运动精度和平稳性、需要传递的功率，以及某些使用上的特殊要求（如高温、防潮等）。 2、安全可靠性要求
（1）使整个技术系统和零件在规定的外载荷和规定的工作时间内，能正常工作而不发生断裂、过度变形、过度磨损、不丧失稳定性。 （2）能实现对操作人员的防护，保证人身安全和身体健康。
（3）对于技术系统的周围环境和人不致造成危害和污染，同时要保证机器对环境的适应性。
3、经济性
在产品整个设计周期中，必须把产品设计、销售及制造三方面作为一个系统工程来考虑，用价值工程理论指导产品设计，正确使用材料，采用合理的结构尺寸和工艺，以降低产品的成本。设计机械系统和零部件时，应尽可能标准化、通用化、系列化，以提高设计质量、降低制造成本。
4、其他要求
机械系统外形美观，便于操作和维修。此外还必须考虑有些机械由于工作环境和要求不同，而对设计提出某些特殊要求，如食品卫生条件、耐腐蚀、高精度要求等。
1－4 机械零件的计算准则与失效形式有什么关系？常用的设计准则有哪些？它们各针对什么失效形式？ 答：在设计中，应保证所设计的机械零件在正常工作中不发生任何失效。为此对于每种失效形式都制定了防止这种失效应满足的条件，这样的条件就是所谓的工作能力计算准则。它是设计机械零件的理论依据。
常用的设计准则有：
1、强度准则
：确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性变形，是最基本的设计准则。
2、刚度准则：确保零件不发生过大的弹性变形。
3、寿命准则：通常与零件的疲劳、磨损、腐蚀相关。
4、振动稳定性准则：高速运转机械的设计应注重此项准则。
5、可靠性准则：当计及随机因素影响时，仍应确保上述各项准则。
verticalsync1－7 机械零件设计的一般步骤有哪些？其中哪个步骤对零件尺寸的确定起决定性的作用？
答：机械零件设计的一般步骤有：
1、选择零件类型、结构；2、计算零件上的载荷；3、选择零件的材料；4、确定计算准则；5、理论设计计算；6、结构设计；7、校核计算；8、绘制零件工作图；9、编写计算
说明书及有关技术文件
其中步骤4对零件尺寸的确定起决定性的作用。
第2章 机械零件的强度
2－3 静应力计算的强度准则是什么？计算中选取材料极限应力和安全系数的原则是什么？
答：静应力时零件的主要失效形式：塑性变形、断裂，脆性材料的极限应力为（强度极限）；塑性材料的极限应力为（屈服极限）
2－5 机械零件设计中确定许用应力时，极限应力要根据零件工作情况及零件材料而定，试指出金属材料的几种极限应力各适用于什么工作情况？
答：强度极限和适用于脆性材料在静应力作用下使用；塑性材料极限应力为（屈服极限）；——持久极限，对称循环为、，脉动循环时为、。
2－12 某材料的对称循环弯曲疲劳极限，取循环基数
试求循环次数N分别为7000、25000、620000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。
解：
∴
∴ 当N＝7000，
当N＝25000，
当N＝620000，
2.13 已知某材料的 MPa，dr探测器 MPa，，试绘制该材料的简化极限应力线图。
解:根据
σ-1=170
σa
破真空阀σm
O
S
A
B (141.67,141.67)
σS=260
E
第3章 摩擦、磨损及润滑
3.3 试描述磨损的一般过程，为什么要认真对待机件的磨合阶段?
答：
磨损过程的三个阶段：
磨合（跑合）阶段 新的零件在开始使用时一般处于这一阶段，磨损率较高。
稳定磨损阶段 属于零件正常工作阶段，磨损率稳定且较低。
剧烈磨损阶段 属于零件即将报废的阶段，磨损率急剧升高。
在磨合阶段，如果压力过大，速度过高，则磨合期很短，并立即进入剧烈磨损阶段。所以要认真对待机件的磨合阶段。
3.5润滑剂的作用是什么？常用的润滑剂有哪几类？
答：润滑的作用：降低摩擦副的摩擦、减少磨损，以及冷却、密封、防锈和减振等。
常用的润滑剂有：
液体润滑剂：有机油、矿物油、合成油等
润滑脂：皂基脂、无机脂、烃基脂和有机脂
固体润滑剂：软金属，如铅、金、银等；
无机化合物：石墨、二硫化钼等；
有机化合物：聚四氟乙烯、尼龙等。
气体润滑剂：空气等。
4－1 已知一普通V带传动传递的功率P＝8KW，带速v＝15m/s，紧边与松边拉力之比为3：1，求该带传动的有效拉力Fe和紧边拉力F1。
解：∵ ∴
∵ ∴
4－2有一电动机驱动的普通V带传动，单班制工作，主动轮转速n1=1 460r/min，中心距a约为370mm， dd1=140mm， dd2=400mm，中等冲击，轻微振动，用三根B型普通V带传
动，初拉力按规定给定，试求该传动所能传递的功率。
解题要点：
（1）根据题意可知
传动比
带长
mm
实际选用标准长度` Ld=1600mm
小带轮包角
根据带传动工作条件，查表可得工作情况系数KA=1.1;
查表可得单根普通B型V带的基本额定功率P0=2.83kW;
查表可得单根普通B型V带的基本额定功率△P0=0.46kW;
查表可得包角系数；
查表可得长度系数。
（2）根据，可得该带传动所能传递的功率为
4－3 设计一普通V带传动。已知所需传递的功率P＝5kW，电动机驱动，转速n1=1440r/min,从动轮转速n2=340r/min，载荷平稳，两班制工作。
解题要点：
（1）确定计算功率Pca
根据V带传动工作条件，查表可得工作情况系数KA=1.1，所以
Pca=KAP=1.1×5=5.5 kW
（2）选取V带的型号
根据Pca、，由图4.11确定选用A型V带。
（3）确定带轮基准直径d1、d2
取主动轮基准直径为
d1=90mm。d2=i d1 =1440/340*90=381mm
取从动轮基准直径为400mm。
验算带的速度：
故带的速度合适。
（4）确定V带的基准长度和传动中心距
根据0.7(d1+d2)<a0<2(d1+d2)，可得a0应在343~980mm之间，初选中心距a0=500mm。
计算带所需的基准长度：
=1 817.7 mm
选取带的基准长度Ld=1800mm。
计算实际中心距：
=491 mm
（5）验算主动轮上的包角α1
口罩成型机α1=
=
=
故主动轮上的包角合适。
（6）计算V带的根数z
由n1=1440r/min，d1=90mm；i= d2/d1=4.235，查表得
P0=1.06kW, =0.17kW
K开关柜无线测温a=0.9， KL=1.01。
所以 z=5.5/[1.06+0.17] ×0.9×1.01]=4.9
取z=5根。
（7）计算预紧力F0
（8）计算作用在轴上的压轴力FQ
（9）带轮结构设计（略）。
第5章 链传动
5.2 滚子链的标记“10A-2-100 GB1243-1997”的含义是什么？
答：该滚子链为节距为15.875mm的A系列、双排、100节的滚子链，标准号为GB1243-1997。
5.4 为什么链传动通常将主动边放在上边，而与带传动相反？
答：链传动的紧边宜布置在传动的上面，这样可避免咬链或发生紧边与松边相碰撞。
带传动的紧边宜布置在传动的下面，这样可增大包角。
5.8 试分析如何适当地选择链传动的参数以减轻多边形效应的不良影响。
答：减轻多边形效应的不良影响的措施：
(1)n1<nlim;
(2)链传动尽量放在低速级；
(3)选用小p，多 z 的链传动。
5．4如题图所示链传动的布置形式。小链轮为主动轮。在图a、b、c、d、e与f所示的布置方式中，指出哪些是合理的？哪些是不合理的？为什么？（注：最小轮为张紧轮。）
题 5.4图
答：在题图示的六种链传动的布置方式中，b、d、e是合理的；a、c、f是不合理的。这是因为链传动的紧边宜布置在传动的上面，这样可避免咬链或发生紧边与松边相碰撞。另外，采用张紧轮张紧时，张紧轮应装在靠近主动链轮的松边上，这样可增大包角。
习题
5.4 图5.16所示为链传动的4种布置形式。小链轮为主动轮，请在图上标出其正确的转动方向。
第6章 齿轮传动
nfj金属防静电不发火
思考题
6.1齿轮传动常见的失效形式有哪些？闭式硬齿面、闭式软齿面和开式齿轮传动的设计计算准则分别是什么？
失效形式
答：齿轮传动常见的失效形式有：1、轮齿折断；2、齿面点蚀；3、齿面磨损 ；4、齿面胶合 ；5、齿面塑性变形。
闭式软齿面齿轮传动：按齿面接触疲劳强度设计，校核弯曲疲劳强度；
闭式硬齿面齿轮传动：按齿根弯曲疲劳强度设计，校核齿面接触疲劳强度；
开式齿轮传动：按齿根弯曲疲劳强度设计。
6.3 齿面点蚀首先发生在轮齿上的什么部位?为什么?为防止点蚀可采取哪此措施?
答：齿面点蚀首先发生在节线附近. 由于节线附近接触应力较大，且不易形成润滑油膜。
为防止点蚀可采取：提高齿面硬度、合理变位和增加润滑油的粘度等。
6．4 计算齿轮强度时为什么要引入载荷系数K？K由哪几部分组成？影响各组成部分取值的因素有哪些？
答：载荷系数：K= 、、、
——工作情况系数 ——动载荷系数
——齿向载荷分布系数 ——齿间载荷分配系数
1、工作情况系数
考虑了齿轮啮合时，外部因素引起的附加动载荷对传动的影响.
它与原动机与工作机的类型与特性，联轴器类型等有关
2、动载荷系数——考虑齿轮制造误差和装配误差及弹性变形等内部因素引起的附加动载荷的影响
主要影响因素：1）齿轮的制造精度Pb1≠Pb2 2）圆周速度V，
3、齿向载荷分布系数——考虑轴的弯曲、扭转变形、轴承、支座弹性变形及制造和装配误差而引起的沿齿宽方向载荷分布不均匀的影响。
影响因素：1）支承情况：对称布置，好；非对称布置↓；悬臂布置，差。
2）齿轮宽度b b↑ ↑。
3）齿面硬度，硬度越高，越易偏载，齿面较软时有变形退让。
4）制造、安装精度——精度越高，越小。
4、齿间载荷分配系数——考虑同时有多对齿啮合时各对轮齿间载荷分配不均匀的系数。
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