机械设计知识点(经典)总结

机械设计知识点总结（一）

1． 螺纹联接的防松的原因和措施是什么?

答：原因——是螺纹联接在冲击，振动和变载的作用下，预紧力可能在某一瞬间消失，联接有可能松脱，高温的螺纹联接，由于温度变形差异等原因，也可能发生松脱现象，因此在设计时必须考虑防松。措施——利用附加摩擦力防松，如用槽型螺母和开口销，止动垫片等，其他方法防松，如冲点法防松，粘合法防松。

2． 提高螺栓联接强度的措施

答：（1）降低螺栓总拉伸载荷Fa的变化范围：a，为了减小螺栓刚度，可减螺栓光杆部分直径或采用空心螺杆，也可增加螺杆长度，b，被联接件本身的刚度较大，但被链接间的接合面因需要密封而采用软垫片时将降低其刚度，采用金属薄垫片或采用O形密封圈作为密封元件，则仍可保持被连接件原来的刚度值。（2）改善螺纹牙间的载荷分布，（3）减小应力集中，（4）避免或减小附加应力。

3． 轮齿的失效形式

答：（1）轮齿折断，一般发生在齿根部分，因为轮齿受力时齿根弯曲应力最大，而且有应力集中，可分为过载折断和疲劳折断。（2）齿面点蚀，（3）齿面胶合，

（4）齿面磨损，（5）齿面塑性变形。

4． 齿轮传动的润滑。

答：开式齿轮传动通常采用人工定期加油润滑，可采用润滑油或润滑脂，一般闭式齿轮传动的润滑方式根据齿轮的圆周速度V的大小而定，当V12时，不宜采用油池润滑，这是因为（1）圆周速度过高，齿轮上的油大多被甩出去而达不到啮合区，（2）搅由过于激烈使油的温升增高，降低润滑性能，（3）会搅起箱底沉淀的杂质，加速齿轮的磨损，常采用喷油润滑。

5． 为什么蜗杆传动要进行热平衡计算及冷却措施

答：由于蜗杆传动效率低，发热量大，若不及时散热，会引起箱体内油温升高，润滑失效，导致齿轮磨损加剧，甚至出现胶合，因此对连续工作的闭式蜗杆传动要进行热平衡计算。措施——1），增加散热面积，合理设计箱体结构，铸出或焊上散热片，2）提高表面传热系数，在蜗杆轴上装置风扇，或在箱体油池内装设蛇形冷却水管。

6． 带传动的有缺点。

答，优点——1）适用于中心距较大的传动，2）带具有良好的挠性，可缓和冲击，吸收振动，3）过载时带与带轮间产生打滑，可防止损坏其他零件，4）结构简单，成本低廉。缺点——1）传动的外廓尺寸较大，2）需要张紧装置，3）由于带的滑动，不能保证固定不变的传动比，4）带的寿命短，5）传动效率较低。

7．弹性滑动和打滑的定义。

答：弹性滑动是指由于材料的弹性变形而产生的滑动。打滑是指由于过载引起的全面滑动。弹性滑动是由拉力差引起的，只要传递圆周力，出现紧边和松边，就一定会发生弹性滑动，所以弹性滑动是不可避免的，进而V2总是大于V1。

8． 与带传动和齿轮传动相比，链传动的优缺点

答：与带传动相比，链传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比，需要的张紧力小，作用在轴上的压力也小，可减小轴承的摩擦损失，结构紧凑，能在温度较高，有油污等恶劣环境条件下工作。与齿轮传动相比，链传动的制造和安装精度要求较低，中心距较大时其传动结构简单。链传动的缺点——瞬时链速和瞬时传动比不是常数，传动平稳性较差，工作中有一定的冲击和噪声。

9． 轴的作用，转轴，传动轴以及心轴的区别。

答：轴是用来支持旋转的机械零件。转轴既传动转矩又承受弯矩。传动轴只传递转矩而不承受弯矩或弯矩很小。心轴则只承受弯矩而部传动转矩。

10． 轴的结构设计主要要求。

答： 1），轴应便于加工，轴上零件要易于装拆。2），轴和轴上零件要有准确的加工位置，3）各零件要牢固而可靠的相对固定，4）改善受力状况，减小应力集中。

11． 形成动压油膜的必要条件。

答： 1）两工作面间必须有楔形形间隙，2）两工作面间必须连续充满润滑油或其他粘性流体，3）两工作面间必须有相对滑动速度，其运动方向必须使润滑油从大

截面流进，小截面流出，此外，对于一定的载荷，必须使速度，粘度及间隙等匹配恰当。

12． 联轴器和离合器的联系和区别。

答：两者都主要用于轴与轴之间的链接，使他们一起回转并传递转矩，用联轴器联接的两根轴，只有在机器停车后，经过拆卸后才可以把它们分离。而用离合器联接的两根轴，在机器工作中即能方便的使它们分离或接合。

13． 变应力下，零件疲劳断裂具有的特征。

答： 1）疲劳断裂的最大应力远比静应力下材料的强度极限低，甚至屈服极限低，2）不管脆性材料或塑像材料，疲劳断裂口均表现为无明显塑性变形的脆性突然断裂，3）疲劳断裂是损伤的积累。

14． 机械磨损的主要类型——磨粒磨损，粘着磨损，疲劳磨损，腐蚀磨损。

15． 垫圈的作用——增加被联接件的支撑面积以减小接触处的压强和避免拧紧螺母时擦伤被联接件的表面。

16． 滚动螺旋的优缺点。

答：优点——1）磨损很小，还可以用调整方法消除间隙并产生一定预变形来增加刚度，因此其传动精度很高，2）不具有自锁性，可以变直线运动为旋转运动。3） 缺点——1）结构复杂，制造困难，2）有些机构中为了防止逆转而需另加自锁机构。

17． 齿轮传动中，误差对传动的影响。

答： 1）影响传递运动的准确性，2）瞬时传动比不能保持恒定不变，影响传动的平稳性，3）影响载荷分布的均匀性。

18． 齿轮传动的功率损耗包括——啮合中的摩擦损耗，搅动润滑油的油阻损耗，轴承中的摩擦损耗。

19． 单圆弧齿轮的优缺点——优点：1）齿面接触强度高，2）齿廓形状对润滑有利，效率较高，3）齿面容易饱和，4）无根切，齿面数可较少。缺点：1—）中心距及切齿深度的精度要求较高，这两者的误差使传动的承载能力显著降低，2）

噪声较大，在高速传动中其应用受到限制，3）通常轮齿弯曲强度较低，4）切削同一模数的凸圆弧齿廓和凹圆弧齿廓要用部同的滚刀。

20． 轴瓦材料的性能——1）摩擦系数小，2）导热性好，热膨胀系数小，3）耐磨，耐蚀，抗胶合能力强，4）要有足够的机械强度和可塑性。

21． 1提高螺纹连接强度的措施

22． a降低影响螺栓疲劳强度的应力幅b改善螺纹牙上载荷分布不均的现象c减小应力集中的影响d采用合理的制造工艺方法

23． 2提高轴的强度的常用措施

24． a合理布置轴上零件以减小轴的载荷b改进轴上零件的结构以减小轴的载荷c改进轴的结构已减小轴的载荷d改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度

25． 3滚动轴承正常的失效形式是内外圈滚道或滚动体上的点蚀破坏

26． 4 6308—内径为40mm的深沟球轴承尺寸系列03，0级公差，0组游隙

27． 7211c—内径为55mm的角接触球轴承，尺寸系列02，接触角15°，0级公差，0组游隙

28． N408\p5—内径为40mm的外圈无挡边圆柱滚子轴承，尺寸系列04，5级公差，0组游隙

29． 5为了把润滑油导入整个摩擦面间，轴瓦或轴颈上开油孔或油槽

30． 6 轴承材料性能应着重满足以下主要要求

31． a良好的减摩性，耐磨性和抗咬粘性b良好的摩擦顺应性，嵌入性和磨合性c足够的强度和抗腐蚀能力d良好的导热性，工艺性和经济性等

32． 7轴承材料分三大类：a金属材料b多孔质金属材料c非金属材料

33． 轴承合金（巴氏合金）锡Sn铅Pb铜Cu睇Sb

34． 8滑动轴承的失效形式

35． a摩力磨损b刮伤c咬粘d疲劳剥落e腐蚀

36． 9模数越大，齿轮的弯曲疲劳强度越高小齿轮直径越大，齿轮的齿面接触疲劳强度越高

37． 10带传动的参数选择

38． ①中心距a 中心距大，可以增加带轮的包角α，减少单位时间内带的循环次数，有利于提高带的寿命。但是中心距过大，会加剧带的波动，降低传动的平稳性，同时增大了带传动的整体尺寸，中心距小则有相反的利弊，一般初选中心距0．7（d1＋d2）≦a0≦2（d1＋d2） mm

39． ②传动比i 传动比大，会减小带轮的包角。当带轮的包角减小到一定程度，带轮就会打滑，从而无法传递规定的功率，因此一般传动比i≦7 推荐i＝2～5

40． ③带轮的基准直径

41． 在带传动需要传递的功率给定下，减小带轮的直径，会增大带传动的有效拉力，从而导致V带的根数增加，这样不仅增大了带轮的宽度而且增大了荷载在V带之间分配的不均匀性另外直径的减小增加了带的弯曲应力，为了避免应力过大，小带轮的基准直径不宜过小，一般保证基准直径≧最小基准直径

42． ④带速v 当带传动功率一定时，提高带速v可以降低带传动的有效拉力，相应的减少带的根数或者带的横截面积，总体上减少带传动的尺寸，但是提高带速，也提高了V带的离心应力增加了单位时间内带的循环次数，不利于提高带传动的疲劳强度和寿命，降低怠速则有相反的利弊，由此带速不宜过高或过低一般v＝5～25m/s 最高带速

43． 带轮的结构形式：轮缘，轮辐，轮毂组成

44． 九：V带轮的轮槽 与选用的V带的型号相对应 V带绕在带轮上以后发生弯曲变形，

45． 使V带工作面的夹角发生变化，为了使V带的工作面与带轮的轮槽工作面紧密贴合，将V带轮轮槽的工作面的夹角做成小于40°

46． V带安装到轮槽中以后，一般不应超出带轮外圆，也不应与轮槽底部接触，为此规定轮槽基准直径到带轮外圆和底部的最小高度hamin和hfmin

47． 轮槽工作表面的粗糙度为1．6或3．2

48． 11．带传动应与电动机相连，设置在高速级上，因为除极高速的情况外，皮带的基本额定功率都是随速度的增加而增加的。高速下带传动可以充分发挥其工作能力，减少其总体损失。链传动应置于低速级，因为链传动速度很高时，链所承受的惯性力和动载荷就越大，所承受的冲击力就越大，导致链传动以不同形式失效。

49． 12．增大相对间隙。 减小轴颈和轴承孔表面粗糙度值。（h小于许用h）

50． 增大宽颈比，目的是增加轴承宽度以减小p和pv值。 重选（p）和（pv）较大的轴瓦材料。

51． 加大存油容积，以保证能有较长时间使回油油温降低到所要求的入口温度。 加大间隙，并适当的降低轴瓦及轴颈的表面粗糙度。

52．

53． 11． 形成动压油膜的必要条件。

54． 答： 1）两工作面间必须有楔形形间隙，2）两工作面间必须连续充满润滑油或其他粘性流体，3）两工作面间必须有相对滑动速度，其运动方向必须使润滑油从大截面流进，小截面流出，此外，对于一定的载荷，必须使速度，粘度及间隙等匹配恰当。

55． 12． 联轴器和离合器的联系和区别。

56． 答：两者都主要用于轴与轴之间的链接，使他们一起回转并传递转矩，用联轴器联接的两根轴，只有在机器停车后，经过拆卸后才可以把它们分离。而用离合器联接的两根轴，在机器工作中即能方便的使它们分离或接合。

57． 13． 变应力下，零件疲劳断裂具有的特征。

58． 答： 1）疲劳断裂的最大应力远比静应力下材料的强度极限低，甚至屈服极限低，2）不管脆性材料或塑像材料，疲劳断裂口均表现为无明显塑性变形的脆性突然断裂，3）疲劳断裂是损伤的积累。

59． 14． 机械磨损的主要类型——磨粒磨损，粘着磨损，疲劳磨损，腐蚀磨损。

60． 15． 垫圈的作用——增加被联接件的支撑面积以减小接触处的压强和避免拧紧螺母时擦伤被联接件的表面。

61． 16． 滚动螺旋的优缺点。

62． 答：优点——1）磨损很小，还可以用调整方法消除间隙并产生一定预变形来增加刚度，因此其传动精度很高，2）不具有自锁性，可以变直线运动为旋转运动。3） 缺点——1）结构复杂，制造困难，2）有些机构中为了防止逆转而需另加自锁机构。

63． 17． 齿轮传动中，误差对传动的影响。

64． 答： 1）影响传递运动的准确性，2）瞬时传动比不能保持恒定不变，影响传动的平稳性，3）影响载荷分布的均匀性。

65． 18． 齿轮传动的功率损耗包括——啮合中的摩擦损耗，搅动润滑油的油阻损耗，轴承中的摩擦损耗。

66． 19． 单圆弧齿轮的优缺点——优点：1）齿面接触强度高，2）齿廓形状对润滑有利，效率较高，3）齿面容易饱和，4）无根切，齿面数可较少。缺点：1—）中心距及切齿深度的精度要求较高，这两者的误差使传动的承载能力显著降低，2）噪声较大，在高速传动中其应用受到限制，3）通常轮齿弯曲强度较低，4）切削同一模数的凸圆弧齿廓和凹圆弧齿廓要用部同的滚刀。

67． 20． 轴瓦材料的性能——1）摩擦系数小，2）导热性好，热膨胀系数小，3）耐磨，耐蚀，抗胶合能力强，4）要有足够的机械强度和可塑性。

68． 1．由于零件尺寸及几何形状变化，加工质量及强化因素等影响，使得零件的疲劳极限要小于材料的疲劳极限。r＝c时，o与m的连线；σm＝c时，90度；σmin＝c时，45度。

69． 2．摩擦分为干摩擦，边界摩擦，流体摩擦，混合摩擦

70． 3．磨损：运动副之间的摩擦导致零件表面材料丧失或者迁移 分为三阶段：磨合阶段，稳定磨损阶段，剧烈磨损阶段 设计和使用机器时：力求缩短磨合期，延长稳定磨损期，推迟剧烈磨损期的到来

71． 磨损按磨损机理分类：粘附磨损，磨粒磨损，疲劳磨损，冲蚀磨损，腐蚀磨损，微动磨损

72． 4．润滑剂的作用：降低摩擦，减轻磨损，保护零件不遭锈蚀，散热降温，缓冲吸振，密封能力

73． 分为四个类型：气体，液体，半固体，固体 有机油矿物油 化学合成油

74． 性能指标：1粘度（动力粘度：流体中任意点处的切应力均与该处流体的速度梯度成正比 运动粘度：动力粘度与同温度下的液体的密度之比值）2润滑性3极压性4闪点：遇火焰能发出闪光的最低温度5凝点：不能再自由流动的最高温度6氧化稳定性

75． 二：螺纹：外螺纹和内螺纹，共同组成螺旋副 常用螺纹：连接螺纹及传动螺纹连接螺纹1）普通螺纹2）非螺纹密封的管螺纹3）用螺纹密封的管螺纹

4）米制螺纹传动螺纹1）矩形螺纹2）梯形螺纹3）锯齿形螺纹

76． 螺纹的参数：大径：螺纹的最大直径（公称直径）2小径d1：螺纹的最小直径3中径d2：近似平均直径d2＝1/2（d＋d1）4线数n：螺纹的螺旋线数目 沿一根螺旋线形成的螺纹为单线螺纹 常用的连接螺纹要求自锁性故多用单线螺纹；传动螺纹要求传动效率高，故用双线或者三线螺纹，为了便于制造n小于等于4 5螺距p 6导程s＝np 7螺纹升角 ＝arctan（np/πd2） 8牙型角 9接触高度h

77． 螺纹连接的仿松实质防止螺旋副在受载时发生相对转动。措施按工作原理分为摩擦防松，机械防松，破坏螺旋副运动关系防松摩擦防松（对顶螺母、弹簧垫圈、自锁螺母）机械防松（开口销与六角开槽螺母、止动垫圈、串联钢丝）破坏螺旋副运动关系防松（铆合、冲点、涂胶粘剂）

78． 螺纹连接的预紧：预紧力目的在于：增强连接的可靠性和紧密性，以防止受载后被连接件间出现隙缝或者相对滑移

79． 三：螺栓强度计算

80． 螺栓的总拉力F2＝残余预紧力F1＋工作拉力F

81． 预紧力F0＝F1＋F*Cm/（Cm＋Cb） F2＝F0＋F*Cb/（Cm＋Cb） Cm Cb分别表示被连接件和螺栓的刚度 Cb/（Cm＋Cb）螺栓的相对刚度 皮革垫圈0．7 铜皮石棉垫圈0．8 橡胶垫圈0．9

82． 得到F2之后进行强度计算

83． σ＝1．3F2/（π/4*d1*d1）≦[σ]

84． 螺纹连接件的材料：数字粗略表示螺母保证最小应力σmin的1/100，选用时需注意所用落幕的性能等级应不低于与其相配螺栓的性能等级

85． 4螺纹连接件的许用应力[σ]＝σs/S σs－材料的屈服极限或者强度极限 S－安全系数

86． 四：提高螺纹连接强度的措施

87． 1降低影响螺栓疲劳强度的应力幅

88． Cb/（Cm＋Cb）应尽量小些①为了减小螺栓的刚度Cb可适当增加螺栓的长度②为了增大被连接件的刚度，可以不用垫片或者采用刚度较大的垫片

89． 2改善螺纹牙上载荷分布不均的现象①常采用悬置螺母，减小螺栓旋合段本来受力较大的几圈螺纹牙的受力面积或采用钢丝螺套

90． 3减小应力集中的影响①可以采用较大的圆角和卸载结构或将螺纹收尾改为退刀槽

91． 4采用合理的制造工艺方法①采用冷镦螺栓头部和滚压螺纹的工艺方法可以显著提高螺栓的疲劳强度，这是因为不仅可以降低集中应力，而且不切断材料纤维，金属流线的走向合理及冷作硬化效果使表面有残余应力，此外采用氮化，氰化，喷丸等处理

92． 五：键

93． 键连接的主要类型：平键连接，半圆键连接，楔键连接和切向键连接

94． 根据用途不同平键可分为：普通平键，薄型平键（静连接），导向平键和滑键（动连接）按构造分：圆头（A型），平头（B型），单圆头（C型）

95． 键的选择原则：类型选择和尺寸选择两方面 类型选择应根据键连接的结构特点，使用要求和工作条件选择 尺寸选择应按照符合标准规格和强度要求来取定，键的尺寸为截面尺寸（键宽b*键高h）与长度L，截面尺寸b*h由轴的直径d由标准中选定，键的长度L一般可按轮毂的长度而定，即键长L≦轮毂长度，而导向平键则按轮毂的长度及滑动距离而定一般轮毂长度L’≈（1．5－2）*d

96． 六：平键连接强度计算 失效形式：工作面被压溃 对于导向平键或者滑键连接失效形式工作面的过度磨损

97． 普通平键强度计算σp＝2*T*1000/（kld）≦[σ]

98． 导向平键或者滑键强度计算 p＝2*T*1000/（kld）≦[p]

99． T－传递的扭矩T＝F*y≈F*d/2 n*m

100． k－键与键槽轮毂的接触高度 k＝0．5h 此处h为键高 mm

101． l－键的工作长度mm 圆头平键l＝L﹣b 平头平键l＝L L为键的公称长度 b为键宽 mm

102． [σ] [p]－分别键轴轮毂三者中最弱材料的许用应力 Mpa

103． 花键分外花键和内花键组成，花键是平键连接在数目上的发展

104． 与平键相比的优势①受力均匀②轴和毂的强度削弱较少③齿数多接触面积大，承受荷载大④轴上零件和轴的对中性较好⑤导向性好⑥可用磨削方法提高精度和连接质量 缺点：应力集中仍存在，加工成本高，花键连接适用于定心精度高，荷载大或经常滑移的链接按齿形不同分为矩形花键和渐开线花键

105． 七：带传动是一种挠性传动，基本组成零件为带轮和传动带

106． 按工作原理不同分为：摩擦型（又按横截面面积形状不同分为平带传动，圆带传动，V带传动，多楔带传动）和啮合型带传动

107． V带传动材料：包括顶胶，抗拉体，底胶和包布

108． 根据抗拉体不同分为帘布芯V带和绳芯V带

109． 带传动受力分析：紧边拉力F1，松边拉力F2，不工作时初拉力F0 F1＋F2＝2F0

110． 传动带工作面上总摩擦力Ff＝F1－F2

111． 带的有效拉力Fe＝Ff＝F1－F2

112． 有效拉力Fe与带传动传递功率P关系 P＝Fe*v/1000 单位kw N m/s

113． 得到F1＝F0＋Fe/2

114． F2＝F0－Fe/2

115． 带传动初拉力F0>正常工作时的最小初拉力（F0）min

116． 为了保证带传动的正常工作首先需要满足传递功率要求至少具有的总摩擦力和与之对应的最小初拉力

117． 带的弹性滑动和打滑

118． 八：带传动的参数选择

119． ①中心距a 中心距大，可以增加带轮的包角α，减少单位时间内带的循环次数，有利于提高带的寿命。但是中心距过大，会加剧带的波动，降低传动的平稳性，同时增大了带传动的整体尺寸，中心距小则有相反的利弊，一般初选中心距0．7（d1＋d2）≦a0≦2（d1＋d2） mm

120． ②传动比i 传动比大，会减小带轮的包角。当带轮的包角减小到一定程度，带轮就会打滑，从而无法传递规定的功率，因此一般传动比i≦7 推荐i＝2～5

121． ③带轮的基准直径

122． 在带传动需要传递的功率给定下，减小带轮的直径，会增大带传动的有效拉力，从而导致V带的根数增加，这样不仅增大了带轮的宽度而且增大了荷载在V带之间分配的不均匀性另外直径的减小增加了带的弯曲应力，为了避免应力过大，小带轮的基准直径不宜过小，一般保证基准直径≧最小基准直径

123． ④带速v 当带传动功率一定时，提高带速v可以降低带传动的有效拉力，相应的减少带的根数或者带的横截面积，总体上减少带传动的尺寸，但是提高带速，也提高了V带的离心应力增加了单位时间内带的循环次数，不利于提高带传动的疲劳强度和寿命，降低怠速则有相反的利弊，由此带速不宜过高或过低一般v＝5～25m/s 最高带速

124． 带轮的结构形式：轮缘，轮辐，轮毂组成

125． 九：V带轮的轮槽 与选用的V带的型号相对应 V带绕在带轮上以后发生弯曲变形，使V带工作面的夹角发生变化，为了使V带的工作面与带轮的轮槽工作面紧密贴合，将V带轮轮槽的工作面的夹角做成小于40°

126． V带安装到轮槽中以后，一般不应超出带轮外圆，也不应与轮槽底部接触，为此规定轮槽基准直径到带轮外圆和底部的最小高度hamin和hfmin

127． 轮槽工作表面的粗糙度为1．6或3．2

128． 九章：链传动挠性传动由链条和链轮组成通过链轮轮齿和链条链节的啮合来传递动力

129． ①与摩擦型带传动相比，无弹性滑动和打滑现象，准确的平均传动比，传递效率高，径向压力小，整体尺寸小，结构紧凑，同时能在潮湿和高温条件下工作

130． ②与齿轮传动相比 链传动的制造和安装精度要求较低，成本低，在远距离传动时，其结构比齿轮传动要轻便的多

131． 链传动的缺点：只能实现平行轴间链轮的同向传动，运转时不能保持恒定的瞬时传动比，磨损后易发生跳齿，工作时有噪声，不宜用在载荷变化很大，高速，急速反向的传动中。

132． 链条按用途不同分为传动链，输送链，起重链。又可分为滚子链，齿形链（无声链）等

133． 链的传动速度平均速度v＝z1n1p/（60*1000）＝z2n2p/（60*1000）

134． z1 z2－－表示主从动轮的齿数