20 grundlegende Konzepte: An wie viele können Sie sich als Maschinenbauingenieur erinnern?
1. Welche Ausfallarten gibt es bei mechanischen Teilen?
Antwort: Bruch des gesamten Teils, übermäßige Restverformung, Oberflächenschäden und Ausfall aufgrund der Störung der normalen Betriebsbedingungen.
2. Warum sind bei Gewindeverbindungen häufig Verriegelungsmechanismen erforderlich? Was ist das Wesentliche beim Sperren? Was sind die üblichen Sperrmaßnahmen?
Antwort: Während Standard-Gewindeverbindungen im Allgemeinen selbstsichernde -Bedingungen erfüllen und sich nicht von selbst lösen, kann sich die Mutter bei Vibrationen, Stoßbelastungen oder erheblichen Temperaturschwankungen allmählich lösen. Die Lockerung des Gewindes wird hauptsächlich durch die relative Drehung zwischen den Gegengewinden verursacht; Daher müssen Verriegelungsmaßnahmen praxisgerecht umgesetzt werden. Zu den üblichen Maßnahmen gehören: 1. Reibungsbasierte -Sperrung-, bei der die Reibung zwischen den Gegengewinden aufrechterhalten wird (z. B. mit Federscheiben oder Kontermuttern); 2. Mechanische Verriegelung-mithilfe von Verriegelungskomponenten (z. B. Schlitzmuttern und Splinte); 3. Permanente Sperre (Änderung der Thread-Schnittstelle)-Unterbrechung oder Änderung der Beziehung zwischen den passenden Threads (z. B. die Impact-Methode).
3. Wozu dient das Anziehen einer Schraubverbindung? Nennen Sie einige Methoden zur Steuerung der Anzugskraft.
Antwort: Der Zweck des Anziehens besteht darin, eine Vorspannung in der Schraube zu erzeugen. Die Vorspannung erhöht die Zuverlässigkeit und Festigkeit der Verbindung und verhindert Lücken oder ein relatives Verrutschen zwischen den verbundenen Teilen unter Last. Effektive Methoden zur Steuerung der Anzugskraft umfassen die Verwendung von Drehmoment--Messschlüsseln oder voreingestellten Drehmomentschlüsseln (Sperren des Befestigungselements, sobald das erforderliche Drehmoment erreicht ist) oder die Steuerung der Vorspannung durch Messung der Schraubendehnung.
4. Was ist der Unterschied zwischen elastischem Schlupf und grobem Schlupf (Rutschen) bei Riementrieben? Warum gibt es bei der Konstruktion eines Keilriemenantriebs eine Mindestdurchmessergrenze ($d_{min}$) für die kleine Riemenscheibe?
Antwort: Elastischer Schlupf ist eine inhärente Eigenschaft von Riemenantrieben und unvermeidbar; Dies liegt daran, dass der Riemen ein elastischer Körper ist und zwischen der straffen und der schlaffen Seite ein Spannungsunterschied besteht. Grober Schlupf (Schleudern) hingegen wird durch Überlastung verursacht; Es handelt sich um einen Fehlermodus, der-und muss-vermieden werden kann. Grund: An der kleineren Riemenscheibe tritt Schlupf auf. Je größer die äußere Belastung ist, desto größer ist der Spannungsunterschied zwischen beiden Seiten, wodurch sich die elastische Gleitzone vergrößert; Wenn über den gesamten Kontaktbogen ein elastischer Schlupf auftritt, kommt es zu einem tatsächlichen Schlupf (grober Schlupf). Beim elastischen Schlupf handelt es sich um eine quantitative Veränderung, beim Schlupf hingegen um eine qualitative Veränderung. Kleine Riemenscheiben haben kleine Durchmesser, kleine Kontaktbögen und kleine Reibungskontaktflächen, wodurch sie anfällig für Schlupf sind.
5. Warum sind die zulässigen Kontaktspannungen für Schneckenräder aus Grauguss und Aluminium-Eisenbronze von der Gleitgeschwindigkeit der Zahnoberflächen abhängig?
Antwort: Weil die primäre Fehlerursache bei Schneckengetrieben aus Grauguss und Aluminium-Eisenbronze der Abrieb (Riefenbildung) an der Zahnoberfläche ist und das Auftreten von Abrieb mit der Gleitgeschwindigkeit zusammenhängt; Daher hängt ihre zulässige Kontaktspannung von der Gleitgeschwindigkeit ab. Im Gegensatz dazu ist die primäre Fehlerursache bei Schneckengetrieben aus Zinnbronzeguss Zahnoberflächenfraß, der durch Kontaktspannung verursacht wird; Daher ist ihre zulässige Kontaktspannung unabhängig von der Gleitgeschwindigkeit.
6. Listen Sie die gängigen Bewegungsgesetze für Nockenmechanismusstößel, ihre Aufpralleigenschaften und ihre Anwendungsszenarien auf.
Antwort: Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit, Bewegung mit konstanter Beschleunigung/Verzögerung und einfache harmonische Bewegung (Kosinus-Beschleunigungsbewegung). Eine Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit erfordert einen starren Aufprall und wird für Anwendungen mit niedriger -Geschwindigkeit und geringer-Last verwendet. Eine konstante Beschleunigungs-/Verzögerungsbewegung erfordert einen sanften Aufprall und wird für Anwendungen mit mittlerer{4}}bis-niedriger-Geschwindigkeit verwendet. Bei einer einfachen harmonischen Bewegung (Kosinusbeschleunigungsbewegung) handelt es sich um einen sanften Stoß, wenn es eine Verweildauer gibt (wird für Anwendungen mit mittlerer-bis-niedriger-Geschwindigkeit verwendet) und keinen sanften Stoß, wenn es keine Verweildauer gibt (wird für Anwendungen mit hoher-Geschwindigkeit verwendet).
7. Beschreiben Sie kurz das Grundgesetz des Zahneingriffs.
Unabhängig von der Position, an der sich die Zahnprofile berühren, muss die gemeinsame Normale, die durch den Kontaktpunkt verläuft, die Verbindungslinie der Rotationszentren immer in einem festen Punkt schneiden, um ein konstantes Übersetzungsverhältnis zu gewährleisten.
8. Welche Methoden gibt es zur umlaufenden Fixierung von Bauteilen auf einer Welle? (Listen Sie mindestens vier Methoden auf.)
Zu den Umfangsbefestigungsmethoden gehören: Keilverbindungen, Keilwellenverbindungen, Presssitzverbindungen, Stellschrauben, Stiftverbindungen und Spreizhülsenverbindungen.. 9. Welches sind die wichtigsten Methoden zur axialen Befestigung von auf einer Welle montierten Teilen? Was sind die jeweiligen Merkmale? (Listen Sie mindestens vier Typen auf.)
Zu den axialen Befestigungsmethoden gehören: Wellenschultern, Wellenmanschetten, Hülsen, Wellenendplatten und elastische Sicherungsringe. Die Fixierung über Wellenschultern, Wellenmanschetten und Hülsen ist zuverlässig und hält erheblichen axialen Kräften stand; elastische Sicherungsringe halten kleineren Axialkräften stand; Wellenendplatten-werden zur Befestigung von Teilen am Wellenende verwendet.
10. Warum muss bei geschlossenen Schneckengetrieben eine Wärmebilanzberechnung durchgeführt werden?
Schneckengetriebe erfordern relatives Gleiten und hohe Reibung. Darüber hinaus weisen geschlossene Schneckengetriebe eine schlechte Wärmeableitung auf und neigen zum Fressen (Abrieb), was eine Berechnung der Wärmebilanz erforderlich macht.
11. Welche zwei Theorien gibt es zur Berechnung der Getriebestärke? Welche Fehlermodi werden jeweils behandelt? Was ist das Konstruktionskriterium für einen geschlossenen Zahnradantrieb mit weichen Zahnoberflächen?
Antwort: Die beiden Berechnungen beziehen sich auf die Kontaktermüdungsfestigkeit der Zahnoberfläche und die Biegeermüdungsfestigkeit der Zahnwurzel. Die Kontaktermüdungsfestigkeit befasst sich mit Oberflächenermüdungsfraß und die Biegeermüdungsfestigkeit befasst sich mit Wurzelermüdungsbrüchen. Bei einem geschlossenen Zahnradantrieb mit weichen Zahnoberflächen besteht das Konstruktionskriterium darin, die Konstruktion auf der Grundlage der Kontaktermüdungsfestigkeit der Zahnoberfläche zu entwerfen und anschließend die Biegeermüdungsfestigkeit des Zahnfußes zu überprüfen.
12. Welche Funktion haben Kupplungen und Kupplungen? Was ist der Unterschied zwischen ihnen?
Antwort: Die Funktion von Kupplungen und Kupplungen besteht darin, zwei Wellen so zu verbinden, dass sie sich gemeinsam drehen und Drehmoment übertragen. Der Unterschied besteht darin, dass durch eine Kupplung verbundene Wellen während des Betriebs nicht getrennt werden können-zum Trennen muss die Maschine angehalten und Teile demontiert werden-während eine Kupplung es ermöglicht, die beiden Wellen jederzeit bei laufender Maschine einzukuppeln oder auszukuppeln.
13. Welche Voraussetzungen muss ein Ölfilm erfüllen, um einer Last standzuhalten?
Antwort: 1. Zwischen den beiden relativ bewegten Flächen muss ein keilförmiger Spalt entstehen; 2. Die beiden durch den Ölfilm getrennten Oberflächen müssen eine bestimmte relative Gleitgeschwindigkeit aufweisen, mit einer Richtung, die sicherstellt, dass Schmieröl am breiten Ende eintritt und am schmalen Ende austritt; 3. Das Schmieröl muss eine angemessene Viskosität haben und die Ölversorgung muss ausreichend sein.. 14. Beschreiben Sie kurz die Bedeutung der Bezeichnung, Eigenschaften und Anwendungsszenarien für das Lagermodell 7310.
Antwort: Bedeutung der Bezeichnung: 7 - Schrägkugellager; (0) - normale Breite (kann weggelassen werden); 3 - Serie mit mittlerem Durchmesser; Der Innendurchmesser des 10 --Lagers beträgt 50 mm.
Eigenschaften und Anwendungen: Kann gleichzeitig radialen und axialen Belastungen in einer Richtung standhalten; verfügt über eine hohe Grenzgeschwindigkeit; im Allgemeinen paarweise verwendet.
15. Welcher Antriebstyp sollte in einem Getriebesystem bestehend aus Zahnrad-, Riemen- und Kettenantrieb generell auf der höchsten-Geschwindigkeitsstufe und welcher auf der niedrigsten-Geschwindigkeitsstufe platziert werden? Was ist der Grund für diese Anordnung?
Antwort: Im Allgemeinen wird der Riemenantrieb auf der höchsten-Geschwindigkeitsstufe und der Kettenantrieb auf der niedrigsten-Geschwindigkeitsstufe platziert. Riemenantriebe bieten einen reibungslosen Betrieb und die Fähigkeit, Stöße abzufedern und Vibrationen zu absorbieren, was sich positiv auf den Motor auswirkt, wenn er im Hochgeschwindigkeitsstadium eingesetzt wird. Kettenantriebe erzeugen im Betrieb Geräusche und eignen sich für Anwendungen mit niedriger-Geschwindigkeit, daher werden sie typischerweise in der niedrigen-Geschwindigkeitsstufe eingesetzt.
16. Was verursacht ungleichmäßige Geschwindigkeiten bei Kettenantrieben? Was sind die wichtigsten Einflussfaktoren? Unter welchen Bedingungen kann das momentane Übersetzungsverhältnis konstant bleiben?
Antwort: 1) Die Hauptursache für ungleichmäßige Geschwindigkeiten bei Kettenantrieben ist der „Polygoneffekt“. 2) Die Haupteinflussfaktoren sind: Kettengeschwindigkeit, Kettenteilung und die Anzahl der Kettenradzähne. 3) Das momentane Übersetzungsverhältnis bleibt nur dann konstant (insbesondere konstant bei 1), wenn die Anzahl der Zähne am antreibenden und angetriebenen Kettenrad gleich ist ($z_1=z_2$, also $R_1=R_2$) und der Achsabstand des Antriebs ein ganzzahliges Vielfaches der Teilung ($p$) ist.
17. Warum ist bei einem zylindrischen Untersetzungsgetriebe die Zahnbreite des Ritzels ($b_1$) etwas größer als die des großen Zahnrads ($b_2$)? Basiert der Gesichtsbreitenkoeffizient ($\\psi_d$) bei der Berechnung der Festigkeit auf $b_1$ oder $b_2$? Warum? Bild
Antwort: 1) Um eine Verringerung der Eingriffsflächenbreite-und eine daraus resultierende Erhöhung der Arbeitslast-durch axiale Fehlausrichtung während der Montage zu verhindern, wird die Stirnflächenbreite des Ritzels ($b_1$) etwas größer als die des Zahnrads ($b_2$) gemacht; 2) Der Koeffizient der Zahnbreite ($\\psi_d$) wird basierend auf der Zahnbreite ($b_2$) des Zahnrads berechnet, da $b_2$ die tatsächliche Kontaktbreite darstellt, wenn das Paar zylindrischer Zahnräder ineinander greift.
18. Warum müssen bei einem Riementrieb der kleine Riemenscheibendurchmesser $d_1 \\ge d_{\\min}$ und der Umschlingungswinkel der Antriebsriemenscheibe $\\alpha_1 \\ge 120^\\circ$ betragen? Die empfohlene Bandgeschwindigkeit liegt üblicherweise zwischen 5 und 25 m/s; Welche Konsequenzen hat es, wenn die Geschwindigkeit außerhalb dieses Bereichs liegt?
Antwort: 1) Ein kleinerer Riemenscheibendurchmesser führt zu einer höheren Biegespannung im Riemen; daher wird ein Mindestdurchmesser angegeben, um eine übermäßige Biegebeanspruchung zu vermeiden; 2) Der Umschlingungswinkel der Antriebsscheibe ($\\alpha_1$) beeinflusst die maximal wirksame Zugkraft; ein kleinerer $\\alpha_1$ reduziert diese Kraft. Um die maximal wirksame Zugkraft zu erhöhen und ein Verrutschen zu verhindern, muss $\\alpha_1$ im Allgemeinen $\\ge 120^\\circ$ betragen; 3) Wenn die Riemengeschwindigkeit zu niedrig ist, bedeutet dies, dass der kleine Riemenscheibendurchmesser zu klein ist, was eine höhere effektive Zugkraft ($F_e$) und eine größere Anzahl von Riemen ($z$) erfordert, was die Größe der Antriebsbaugruppe erhöht. Wenn umgekehrt die Geschwindigkeit zu hoch ist, wird die Zentrifugalkraft ($F_c$) zu groß. Daher sollte die Bandgeschwindigkeit im Bereich von 5–25 m/s gehalten werden.
19. Vor- und Nachteile von Rollkontakt-Schraubmechanismen.
Antwort: Vorteile: 1) Minimaler Verschleiß; Durch Anpassungsmethoden kann Spiel eliminiert und die Steifigkeit erhöht werden (was zu einer gewissen Vorverformung führt), was zu einer hohen Übertragungspräzision führt. 2) Nicht-selbsthemmend-, was die Umwandlung einer linearen Bewegung in eine Drehbewegung ermöglicht. Nachteile: 1) Komplexe Struktur und schwierige Herstellung; 2) Bei einigen Mechanismen ist eine zusätzliche Selbsthemmung erforderlich, um eine Rückwärtsdrehung zu verhindern.
20. Grundsätze zur Schlüsselauswahl?
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Antwort: Die Auswahl umfasst zwei Aspekte: Typ und Abmessungen. Der Typ sollte auf der Grundlage der strukturellen Merkmale der Schlüsselverbindung, der betrieblichen Anforderungen und der Arbeitsbedingungen ausgewählt werden. Die Abmessungen sollten gemäß den Standardspezifikationen und Festigkeitsanforderungen bestimmt werden. Die Abmessungen des Schlüssels bestehen aus dem Querschnitt (Breite *b* × Höhe *h*) und der Länge *L*. Die Querschnittsabmessungen (*b* × *h*) werden aus Normen basierend auf dem Wellendurchmesser *d* ausgewählt. Die Schlüssellänge *L* wird im Allgemeinen durch die Länge der Nabe bestimmt (d. h. *L* ist kleiner oder gleich der Nabenlänge), während sie bei einem Führungs-Parallelschlüssel sowohl durch die Nabenlänge als auch durch den Gleitweg bestimmt wird; Typischerweise ist die Nabenlänge *L'* ≈ (1,5–2) × *d*.
