机械设计经典问答题 附答案

13.问：滚动轴承寿命计算式中，为什么球轴承的ε值低于滚子轴承的ε值？

答：因为滚子轴承理论上为线接触，而球轴承为点接触，前者承载能力较高，故ε值较大，轴承寿命较高。

14.问：什么是滚动轴承的预紧？为什么滚动轴承需要预紧？

答：所谓预紧，就是在安装时用某种方法在轴承中产生并保持一轴向力，以消除轴承中的轴向游隙，并在滚动体和内、外圈接触处产生初变形。通过预紧可以提高轴承的旋转精度，增加轴承装置的刚性，减小机器工作时轴的振动，常采用预紧的滚动轴承。

15.问：滚动轴承为什么需要润滑？常用润滑方式有哪些？

答：润滑对于滚动轴承具有重要意义，轴承中的润滑剂不仅可以降低摩擦阴力，还可以起着散热、减小接触应力、吸收振动、防止锈蚀等作用。轴承常用的润滑方式有两种：油润滑和脂润滑。此外，也有使用固体润滑剂润滑的。

16.问：滚动轴承采用油润滑时，常用的润滑方法有哪些？

答：油浴润滑、滴油润滑、飞溅润滑、喷油润滑、油雾润滑等。

17.问：当滚动轴承采用脂润滑时，装脂量一般为多少？ 答：滚动轴承的装脂量一般为轴承内部空间的13～23。

18.问：滚动轴承为何需要采用密封装置？常用密封装置有哪些？

答：轴承的密封装置是为了阻止灰尘、水、酸气和其它杂物进入轴承，并阻止润滑剂流失而设置的。密封装置可分为接触式及非接触式两大类。

19.问：轴上成对安装的角接触球轴承或圆锥滚子轴承，其轴上左右两个支承上轴承所承受的总轴向力Fa是否就等于各自轴

答：Fa1与Fa2不一定分别等于Fd1和Fd2。因为需综合考虑轴上的外加轴向载荷Fae、Fa1及Fa2的影响，再根据力系平衡条件，按“放松”或“压紧”轴承分别计算。

20.问：30000型和70000型轴承常成对使用，这时，什么是正安装？什么是反安装？什么叫“面对面”安装？什么叫“背靠 答：成对使用时，“面对面”安装方式称为正安装，“背对背”安装方式称为反安装。而“面对面”系指两轴承外圈窄边相对，而“背对背”系指两轴承外圈宽边相对。

21.问：轴承装置设计中，常用的轴承配置方法有哪几种？

答：1）双支点单向固定；2）一支点双向固定，另一端支点游动；3）两端游动支承。 第七课 轴

1.问：按受载不同，轴可分为哪几类？

答：按照承受载荷的不同，轴可分为转轴、心轴和传动轴三类。

2.问：什么是转轴？

答：工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴。

3.问：什么是心轴？

答：只承受弯矩而不承受扭矩的轴称为心轴。心轴又分为转动心轴和固定心轴。

4.问：什么是传动轴？

答：只承受扭矩而不承受弯矩（或弯矩很小）的轴称为传动轴。

5.问：轴的主要材料是什么？

答：轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。

6.问：提高轴的强度的常用措施？

答：主要措施有：合理布置轴上零件以减小轴的载荷、改进轴上零件的结构以减小轴的载荷、改进轴的结构以减小应力集中的影响、改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度等。

7.问：轴的强度计算主要有哪几种方法？

答：主要有三种方法：许用切应力计算、许用弯曲应力计算、安全系数校核计算。

8.问：轴的安全系数校核计算主要包括哪些内容？

答：主要包括疲劳强度校核和静强度校核。疲劳强度的校核即计入应力集中、表面状态和尺寸影响以后的精确校核。静强度校核的目的在于校核轴对塑性变形的抵抗能力。

9.问：轴的变形有哪几种？

答：有三种：挠度、转角和扭角。

10.问：轴的结构主要取决于哪些因素？

答：轴在机器中的安装位置及形式；轴上安装的零件的类型、尺寸、数量以及和轴联接的方法；载荷的性质、大小、方向及分布情况；轴的加工工艺等。设计时，必须针对不同情况进行具体的分析。

11.问：什么是轴的结构工艺性？

答：轴的结构工艺性是指轴的结构形式应便于加工和装配轴上的零件，并且生产率高，成本低。一般地说，轴的结构越简单，工艺性越好。因此，在满足使用要求的前提下，轴的结构形式应尽量简化。

12.问：轴上零件轴向固定的方法主要有哪些？

答：轴上零件的轴向定位是以轴肩（或轴环）、套筒、轴端挡圈、轴承端盖、圆螺母、弹性挡圈、紧定螺钉、锁紧挡圈等来保证的。

13.问：按扭转强度条件进行轴的计算的应用场合是什么？

答：这种方法是只按轴所受的扭矩来计算轴的强度，如果还受有不大的弯矩时，则用降低许用扭转切应力的办法予以考虑。这种计算方法简便，但计算精度较低。它主要用于下列情况：1）传递以转矩为主的传动轴；2）初步估算轴径以便进行结构设计；3）不重要的轴。

14.问：按许用弯曲应力进行轴的强度计算的应用场合是什么？

答：它主要用于计算一般重要的、弯扭复合的轴。计算精度中等。

15.问：安全系数校核计算的特点及应用场合是什么？

答：它主要用于重要的轴，计算精度较高，但计算较复杂，且常需要有足够的资料才能进行。安全系数校核计算能判断各危险截面的安全程度，从而改善各薄弱环节，有利于提高轴的疲劳强度。

16.问：为什么要进行轴的刚度校核计算？

答：轴在载荷作用下，将产生弯曲或扭转变形。若变形量超过允许的限度，就会影响轴上零件的正常工作，甚至会丧失机器应有的工作性能。因此，在设计有刚度要求的轴时，必须进行刚度的校核计算。

第八课 弹簧

1.问：按照所承受的载荷不同，弹簧可分为哪几种？

答：拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧等四种。

2.问：按照形状不同，弹簧可分为哪几种？

答：螺旋弹簧、环形弹簧、碟形弹簧、板簧和平面涡卷弹簧等。

3.问：弹簧主要有哪些功能？

答：1）控制机构的运动；2）减振和缓冲；3）储存及输出能量；4）测量力的大小。

4.问：螺旋弹簧的制造工艺是什么？

答：1）卷制；2）挂钩的制作或端面圈的精加工；3）热处理；4）工艺试验及强压处理。

5.问：什么是弹簧的特性曲线？它与弹簧的刚度有何关系？ 答：表示载荷与变形的关系的曲线称为弹簧的特性曲线。弹簧的载荷变量与变形变量之比称为弹簧刚度。弹簧刚度也即弹簧特性曲线上某点的斜率。斜率愈大，刚度也愈大，弹簧愈硬；反之，弹簧愈软。

6.问：定刚度弹簧和变刚度弹簧的特性曲线有何区别？

答：定刚度弹簧的特性线呈直线型，弹簧刚度为一常数；变刚度弹簧的特性线呈曲线或折线型，刚度为一变数。

7.问：弹簧的旋绕比C是如何定义的？

答：C=Dd，式中，D为弹簧的平均直径，d为弹簧丝直径。

8.问：设计弹簧时，旋绕比C的取值范围是多少？C值过大或过小有何不利？

答：为了使弹簧本身较为稳定，不致颤动和过软，C值不能太大；但为了避免卷绕时弹簧丝受到强烈弯曲，C值又不能太小。当其它条件相同时，C值愈小，弹簧内外侧的应力差愈悬殊，材料利用率也就愈低。设计弹簧时C值范围为4～6。

9.问：在什么情况下要对弹簧进行振动验算？ 答：承受变载荷的圆柱螺旋弹簧常是在加载频率很高的情况下工作。为了避免引起弹簧

的谐振而导致弹簧的破坏，需对弹簧进行振动验算，以保证其临界工作频率（即工作频率的许用值）远低于其基本自振频率。

10.问：设计弹簧时，强度计算和刚度计算的目的各是什么？ 答：强度计算的目的在于确定弹簧直径D和弹簧丝直径d，刚度计算的目的在于确定弹簧圈的数目。

11.问：计算援助螺旋弹簧弹簧丝剖面切应力时，引用曲度系数k的目的是什么？

答：目的是为了考虑螺旋角和弹簧丝曲率对弹簧应力的影响以及切向力所产生的应力。