機械設計考研輔導思考題
第一章緒論
1－1 一部機器一般由幾部分組成？機械設計課以研究哪一部分為主？
答：一般有原動機、傳動裝置、工作機和控制裝置四部分組成。機械設計課以研究傳動部分為主，而且是以研究一般工作條件下、一般引數的通用機械零件的設計理論和方法為主。
1－2 機械設計的一般程式是什麼？各階段大致需要完成哪些任務？
答：不同機械的設計程式一般不完全相同，但是基本都包括以下幾個主要階段：
1. 計畫階段：在此階段應對所設計機器的市場需求作充分的調查研究和分析，並作技術可行性及經濟性分析，最後提出機器的總功能。寫出包含詳細設計要求及細節的設計任務書。
2. 方案設計階段：這是設計成敗的關鍵階段。
本階段的主要任務是通過對設計任務中提出的總功能進行功能分解，並根據最新的科學技術成果、新材料、新技術等對各個分功能尋找物理解，組成多個原理方案，最後通過評價確定出最佳方案。
3. 技術設計階段：本階段的主要任務包括機器的運動學設計；動力學計算；零件的工作能力設計；結構設計；主要零件的校核及零件設計。
4. 技術檔案編制階段：主要包括設計計算說明書、使用說明書、標準件明細表等。
5. 改進設計階段：通過對機器的試製、試驗、試用提出改進要求。
在每個設計階段中，都要對前一階段的設計結果進行評價、修改、反饋。
第二章機械零件設計概述
2－1 機械零件設計應滿足哪些基本準則？
答：應滿足：1) 強度準則 2) 剛度準則 3) 壽命準則 4) 耐磨性準則 5) 穩定性準則 6) 可靠性準則
2－2 什麼叫機械零件的失效？機械零件主要的失效形式有哪些？
答：機械零件在限定的期限內，在規定的條件下，不能完成正常的功能稱為失效。常見的失效形式有：1) 整體斷裂 2) 表面破壞 3) 變形量過大 4) 功能失效
第三章機械零件的強度
3-1機械零件疲勞破壞的特點：
(1) 是交變應力迴圈往復作用的結果
(2) 不存在巨集觀的塑性變形
(3) 所受的應力遠低於靜強度
(4) 對零件的形狀、尺寸表面狀況敏感（特別是應力集中）。
3-1 線性疲勞損傷累積的主要內容是什麼？
答：材料在承受超過疲勞極限的交變應力時，應力每迴圈作用一次都對材料產生一定量的損傷，並且各個應力的疲勞損傷是獨立進行的，這些損傷可以線性地累積起來，當損傷累積到臨界值時既零件發生疲勞破壞。
3-2 影響機械零件疲勞強度的主要因素有哪些？原因是什麼？
答：影響機械零件疲勞強度的因素主要有三個：
1) 應力集中，因為應力集中處的區域性應力遠大於名義應力；
2) 絕對尺寸，因為零件的剖面尺寸越大，內部隱藏缺陷的概率越大；
3) 表面狀態，因為表面愈粗糙，其疲勞極限愈低。
第六章螺紋連線
6-1 何謂螺紋聯接的預緊，預緊的目的是什麼？如何控制預緊力的最大值？
答：螺紋聯接的預緊是指在裝配時擰緊，是聯接在承受工作載荷之前預先受到預緊力的作用。預緊的目的是增加螺紋聯接的剛度、保證聯接的緊密性和可靠性（防鬆能力）。
擰緊後，預緊力的大小不得超過材料屈服極限σs的80%。
6-2 提高螺紋聯接強度的措施有哪些？
答：1）改善螺紋牙間的載荷分配不均；
2）減小螺栓的應力幅；
3）減小螺栓的應力集中；
4）避免螺栓的附加載荷（彎曲應力）；
5）採用合理的製造工藝。
第七章帶傳動
7-1 簡述帶傳動產生彈性滑動的原因和不良後果
答：原因：帶在緊邊和松邊所受拉力不等，即存在拉力差；帶有彈性，受拉變形，且在緊邊和松邊變形不等。
後果：彈性滑動引起摩擦磨損，發熱，傳動效率降低；使主動輪和從動輪圓周速度不等，即存在滑動率，使帶傳動傳動比不准。
7-2 為什麼說彈性滑動是帶傳動固有的物理現象？
答：彈性滑動在帶傳動中是不可避免的。因為產生彈性滑動的原因是：
帶的彈性和帶在緊邊和松邊所受拉力不等（拉力差），而帶的彈性是固有的，又因為傳動多大圓周力就有多大拉力差，拉力差隨載荷變化而變化，因此拉力差也是不可避免的。所以，彈性滑動在帶傳動中不可避免，傳動比的大小也隨載荷變化。
7-3 為什麼普通車床的第一級傳動採用帶傳動，而主軸與絲槓之間的傳動鏈中不能採用帶傳動？
答：帶傳動適用於中心距較大傳動，且具有緩衝、吸振及過載打滑的特點，能保護其他傳動件，適合普通工具機的第一級傳動要求；又帶傳動存在彈性滑動，傳動比不准，不適合傳動比要求嚴格的傳動，而工具機的主軸與絲槓間要求有很高的精度，不能採用帶傳動。
第九章齒輪傳動
9-1齒麵點蝕首先發生在什麼部位？為什麼？防止點蝕可採取哪些措施？
答：齒麵點蝕首先發生在節線附近齒根一側。因為輪齒節點處嚙合時，相對滑動速度方向改變，不易形成油膜，潤滑效果不好。而且輪齒在節線附近嚙合時，一般為單齒對嚙合，齒面接觸應力大。
防止點蝕的措施有：提高齒面硬度；增大中心距或齒輪直徑；改直齒輪為斜齒輪；採用角度變位齒輪傳動；降低表面粗糙度；提高潤滑油的粘度等。
9-2 齒根彎曲疲勞裂紋首先發生在危險截面的哪一邊？為什麼？提高輪齒抗彎曲疲勞折斷的能力可採取哪些措施？
答：疲勞裂紋首先發生在危險截面受拉一側。因為材料的抗壓能力大於抗拉能力。
提高輪齒抗彎曲疲勞折斷的能力的措施有：提高輪齒齒面硬度並使輪齒芯部有足夠的強度和韌性；採用較大的的模數；改直齒輪為斜齒輪；採用正變位齒輪，增大齒根厚度；增大齒根過渡圓角半徑，減小應力集中；提高製造精度，降低表面粗糙度；改善載荷分布；表面強化處理。
9-3 圖示單級標準直齒圓柱齒輪減速器，因工作需要，擬加入一介輪3來增大輸入軸和輸出軸間的中心距。若z1 = z3 = 20，z2 = 4z1 = 80，模數為m，各齒輪材料和熱處理均相同，長期工作，1輪主動，單向迴轉。試分析：
加介輪後，承載能力與原傳動相比有無變化？齒面接觸強度和齒根彎曲疲勞強度如何變化？
答：加介輪後，承載能力與原傳動相比有變化。因為：
雖然小齒輪上的載荷沒變，但是1輪和3輪的綜合曲率半徑變小了，接觸應力變大了，接觸強度降低。又：3輪的齒根彎曲應力為對稱迴圈，許用應力為1輪的0.
7倍，彎曲強度降低。
第十章蝸桿傳動
10-1 為增加蝸桿減速器輸出軸的轉速，決定用雙頭蝸桿代替原來的單頭蝸桿，問原來的蝸輪是否可以繼續使用？為什麼？
答：不可以。蝸輪蝸桿正確嚙合的條件中有 1 = 2，依題意，如用原來的蝸輪，當蝸桿頭數z1由1變為2，模數m和分度圓直徑d1不能變，據可知，tg增大為原來的2倍，即導程角1增大了，與蝸輪的螺旋角β不再相等。
因此，不再符合蝸輪蝸桿的正確嚙合條件。
10-2 設計蝸桿傳動時，確定蝸桿的頭數z1和蝸輪的齒數z2應考慮哪些因素？
答：要考慮：傳動比要求；傳動效率要求；避免加工蝸輪時產生根切；蝸桿的剛度要求；蝸輪的齒根彎曲強度要求；蝸桿傳動的反向自鎖性要求等；
10-3 為什麼鑄鋁青銅和灰鑄鐵蝸輪的許用接觸應力與齒向滑動速度有關，而鑄錫青銅蝸輪的許用接觸應力與滑動速度無關？
答：鑄鋁青銅和灰鑄鐵蝸輪的主要失效形式是齒面膠合，而膠合的發生與滑動速度有關，所以其許用接觸應力與齒向滑動速度有關。鑄錫青銅蝸輪的主要失效形式是齒麵點蝕，其發生是由接觸應力所致，故許用接觸應力與滑動速度無關。
第十一章軸
11-1 為提高軸的剛度，欲把軸的材料由45鋼改為合金鋼40cr是否合適？為什麼？
答：不合適。因為就材料而言，影響零件剛度的效能引數是其彈性模量，而在常溫下合金鋼與碳素鋼的彈性模量值一般差不多，故用合金鋼代替碳素鋼並不能提高其剛度。
11-2 用合金鋼代替碳素鋼就一定能提高軸的疲勞強度嗎？為什麼？那麼設計軸時，若採用合金鋼應注意什麼問題？
答：不一定能。雖然合金鋼的機械效能一般高於碳素鋼，但同時對應力集中也較為敏感，若對其結構及其製造工藝處理不當，則會產生較大的應力集中，反而會使其疲勞強度降低。
所以，當採用合金鋼時，應特別注意其結構設計，避免過大的應力集中，同時注意表面粗糙度要求，提高疲勞強度。
11-3 在進行軸的結構設計時，應考慮哪些問題？
答：1有足夠的強度和剛度；
2有合理的結構，保證軸上零件裝拆方便，並使零件的定位準確可靠；
3 有良好的加工工藝性，減少製造成本；
4 盡量減小應力集中，有足夠的疲勞強度；
第十三章滑動軸承
13-1 非液體摩擦的滑動軸承通常進行哪些條件性計算？其目的各是什麼？為什麼在進行液體動壓潤滑滑動軸承設計時也要進行這些計算？
答：1 驗算：pm≤[p]，以防止軸承過度的磨料磨損；
2 驗算：pmv≤[pv]，以防止軸承溫公升過高而發生膠和；
3 驗算：v≤[v]，以防止區域性高壓強區的pv值過大而磨損。
因為，在液體動壓潤滑滑動軸承的啟動和停車過程中，也是處於非液體摩擦狀態，也會發生磨損，因此也需要進行上述三個條件的驗算。
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