20 fundamentele concepten: hoeveel herinnert u zich als werktuigbouwkundig ingenieur?
1. Wat zijn de faalwijzen van mechanische onderdelen?
Antwoord: Breuk van het hele onderdeel, overmatige restvervorming, oppervlakteschade en defecten veroorzaakt door verstoring van de normale bedrijfsomstandigheden.
2. Waarom zijn bij schroefdraadverbindingen vaak vergrendelingsmechanismen nodig? Wat is de essentie van vergrendelen? Wat zijn de gebruikelijke vergrendelingsmaatregelen?
Antwoord: Hoewel standaard schroefdraadverbindingen over het algemeen voldoen aan de zelfborgende voorwaarden- en niet vanzelf loskomen, kan de moer geleidelijk loskomen onder invloed van trillingen, schokbelastingen of aanzienlijke temperatuurschommelingen. Het loskomen van de draad wordt voornamelijk veroorzaakt door relatieve rotatie tussen de bijpassende draden; daarom moeten vergrendelingsmaatregelen in een praktisch ontwerp worden geïmplementeerd. Veel voorkomende maatregelen zijn onder meer: 1. Op wrijving-gebaseerde vergrendeling-het handhaven van wrijving tussen de bijpassende schroefdraden (bijvoorbeeld met behulp van veerringen of contramoeren); 2. Mechanische vergrendeling-met behulp van vergrendelingscomponenten (bijvoorbeeld gleufmoeren en splitpennen); 3. Permanente vergrendeling (de draadinterface wijzigen)-het verstoren of veranderen van de relatie tussen de bijpassende draden (bijvoorbeeld de impactmethode).
3. Waarvoor dient het vastdraaien van een schroefdraadverbinding? Noem een paar methoden om de aanhaalkracht te controleren.
Antwoord: Het doel van het vastdraaien is het genereren van een voorspanning in de bout. Voorspanning verbetert de betrouwbaarheid en dichtheid van de verbinding, waardoor openingen of relatieve verschuivingen tussen de verbonden delen onder belasting worden voorkomen. Effectieve methoden voor het controleren van de aanhaalkracht zijn onder meer het gebruik van torsiesleutels- of vooraf ingestelde momentsleutels (waarbij de bevestiger wordt vergrendeld zodra het vereiste aanhaalmoment is bereikt) of het controleren van de voorspanning door de verlenging van de bout te meten.
4. Wat is het verschil tussen elastische slip en grove slip (slippen) bij riemaandrijvingen? Waarom is er een minimale diameterlimiet ($d_{min}$) voor de kleine poelie bij het ontwerpen van een V-riemaandrijving?
Antwoord: Elastische slip is een inherent kenmerk van riemaandrijvingen en is onvermijdelijk; dit komt doordat de riem een elastisch lichaam is en er een spanningsverschil is tussen de strakke en slappe zijde. Grove slip (slippen) wordt daarentegen veroorzaakt door overbelasting; het is een vorm van falen die kan-en moet-worden vermeden. Reden: Er treedt slip op op de kleinere poelie. Hoe groter de externe belasting, hoe groter het spanningsverschil tussen de twee zijden, waardoor de elastische slipzone groter wordt; wanneer elastische slip optreedt over de gehele contactboog, vindt feitelijk slippen (grof glijden) plaats. Elastische slip is een kwantitatieve verandering, terwijl slip een kwalitatieve verandering is. Kleine katrollen hebben een kleine diameter, kleine contactbogen en kleine wrijvingscontactgebieden, waardoor ze gevoelig zijn voor slippen.
5. Waarom zijn de toelaatbare contactspanningen voor wormwielen van grijs gietijzer en aluminium-ijzerbrons afhankelijk van de glijsnelheid van de tandoppervlakken?
Antwoord: Omdat de voornaamste faalwijze voor wormwielen van grijs gietijzer en aluminium-ijzerbrons het schuren van het tandoppervlak is (kerven), en het optreden van schuren is gerelateerd aan de glijsnelheid; daarom hangt hun toelaatbare contactspanning af van de glijsnelheid. Daarentegen is de belangrijkste faalwijze voor wormwielen van gegoten tin brons putjes in het tandoppervlak, die worden veroorzaakt door contactspanning; hun toelaatbare contactspanning is dus onafhankelijk van de glijsnelheid.
6. Maak een lijst van de algemene bewegingswetten voor volgers van nokmechanismen, hun impactkarakteristieken en hun toepassingsscenario's.
Antwoord: Beweging met constante snelheid, constante versnellings-/vertragingsbeweging en eenvoudige harmonische beweging (cosinusversnellingsbeweging). Beweging met constante snelheid brengt een stevige impact met zich mee en wordt gebruikt voor toepassingen met lage- snelheid en lichte- belasting. Bij een constante versnellings-/vertragingsbeweging is sprake van een zachte impact en wordt gebruikt voor toepassingen met gemiddelde-tot-lage- snelheden. Bij een eenvoudige harmonische beweging (cosinusversnellingsbeweging) is er sprake van een zachte impact als er een verblijfsperiode is (gebruikt voor toepassingen met gemiddelde-tot-lage- snelheid) en geen zachte impact als er geen verblijfsperiode is (gebruikt voor toepassingen met hoge- snelheid).
7. Geef in het kort de fundamentele wet van de in elkaar grijpende tandwieltanden weer.
Ongeacht de positie waar de tandprofielen contact maken, moet de gemeenschappelijke normaal die door het contactpunt loopt altijd de lijn snijden die de rotatiecentra verbindt op een vast punt om een constante overbrengingsverhouding te garanderen.
8. Wat zijn de methoden voor de omtrekbevestiging van componenten op een as? (Noem minstens vier methoden.)
Omtrekbevestigingsmethoden omvatten: sleutelverbindingen, spieverbindingen, perspassingverbindingen, stelschroeven, penverbindingen en expansiehulsverbindingen.. 9. Wat zijn de belangrijkste methoden voor de axiale bevestiging van onderdelen die op een as zijn gemonteerd? Wat zijn de kenmerken van elk? (Noem minstens vier soorten.)
Axiale fixatiemethoden omvatten: schachtschouders, schachtkragen, hulzen, schacht-eindplaten en elastische borgringen. Fixatie via schachtschouders, schachtkragen en hulzen is betrouwbaar en bestand tegen aanzienlijke axiale krachten; elastische borgringen zijn bestand tegen kleinere axiale krachten; as-eindplaten worden gebruikt om onderdelen aan het uiteinde van de as vast te zetten.
10. Waarom moet er voor gesloten wormwieloverbrengingen een thermische balansberekening worden uitgevoerd?
Wormtandwieloverbrengingen brengen relatief glijden en hoge wrijving met zich mee; bovendien hebben gesloten wormwieloverbrengingen een slechte warmteafvoer en zijn ze gevoelig voor slijtage (vreten), waardoor een berekening van de thermische balans noodzakelijk is.
11. Wat zijn de twee theorieën met betrekking tot de berekening van de tandwielsterkte? Welke faalwijzen behandelen ze respectievelijk? Wat is het ontwerpcriterium voor een gesloten tandwielaandrijving met zachte tandoppervlakken?
Antwoord: De twee berekeningen hebben betrekking op de vermoeiingssterkte bij contact met het tandoppervlak en de vermoeiingssterkte bij buiging van de tandwortel. Contactvermoeiingssterkte pakt putjes door vermoeiing aan het oppervlak aan, terwijl buigvermoeidheidssterkte breuk van wortelmoeheid aanpakt. Voor een gesloten tandwielaandrijving met zachte tandoppervlakken is het ontwerpcriterium het ontwerpen op basis van de vermoeiingssterkte bij contact met het tandoppervlak en vervolgens het verifiëren van de vermoeiingssterkte door buiging van de tandwortel.
12. Wat zijn de functies van koppelingen en koppelingen? Wat is het verschil tussen hen?
Antwoord: De functie van zowel koppelingen als koppelingen is om twee assen met elkaar te verbinden, zodat ze samen roteren en koppel overbrengen. Het verschil is dat assen die zijn verbonden door een koppeling niet kunnen worden gescheiden tijdens het gebruik.-Voor het scheiden moet de machine worden gestopt en onderdelen moeten worden gedemonteerd-terwijl een koppeling ervoor zorgt dat de twee assen op elk moment kunnen worden in- of uitgeschakeld terwijl de machine draait.
13. Wat zijn de noodzakelijke voorwaarden voordat een oliefilm een belasting kan dragen?
Antwoord: 1. Er moet een wig-vormige opening worden gevormd tussen de twee oppervlakken die relatief bewegen; 2. De twee door de oliefilm gescheiden oppervlakken moeten een bepaalde relatieve glijsnelheid hebben, met een richting die ervoor zorgt dat smeerolie het brede uiteinde binnendringt en het smalle uiteinde verlaat; 3. De smeerolie moet de juiste viscositeit hebben en de olietoevoer moet voldoende zijn.. 14. Beschrijf kort de betekenis van de aanduiding, kenmerken en toepassingsscenario's voor lagermodel 7310.
Antwoord: Benaming betekenis: 7 - hoekcontactkogellager; (0) - normale breedte (kan worden weggelaten); 3 - serie met gemiddelde diameter; 10 - De binnendiameter van het lager is 50 mm.
Kenmerken en toepassingen: Bestand tegen gelijktijdige radiale en axiale belastingen in één richting; beschikt over een hoge grenssnelheid; meestal in paren gebruikt.
15. Welk type aandrijving moet in een transmissiesysteem met tandwiel-, riem- en kettingaandrijvingen doorgaans in de hoogste- snelheidsfase worden geplaatst, en welke in de laagste- snelheidsfase? Wat is de reden voor deze regeling?
Antwoord: Over het algemeen wordt de riemaandrijving in de hoogste- snelheidsfase geplaatst, en de kettingaandrijving in de laagste- snelheidsfase. Riemaandrijvingen bieden een soepele werking en de mogelijkheid om schokken te dempen en trillingen te absorberen, waardoor ze gunstig zijn voor de motor wanneer ze op hoge snelheid worden geplaatst. Kettingaandrijvingen genereren geluid tijdens bedrijf en zijn geschikt voor toepassingen met lagere- snelheden, daarom worden ze doorgaans in de lage- snelheidsfase geplaatst.
16. Wat veroorzaakt niet-uniforme snelheid bij kettingaandrijvingen? Wat zijn de belangrijkste beïnvloedende factoren? Onder welke omstandigheden kan de momentane overbrengingsverhouding constant blijven?
Antwoord: 1) De belangrijkste oorzaak van niet-uniforme snelheid bij kettingaandrijvingen is het 'polygooneffect'. 2) De belangrijkste beïnvloedende factoren zijn: kettingsnelheid, kettingsteek en het aantal tandwieltanden. 3) De momentane overbrengingsverhouding blijft alleen constant (in het bijzonder constant op 1) wanneer het aantal tanden op de aandrijvende en aangedreven tandwielen gelijk is ($z_1=z_2$, dat wil zeggen $R_1=R_2$) en de hartafstand van de aandrijving een geheel veelvoud is van de spoed ($p$).
17. Waarom is bij een cilindrische tandwielreductor de breedte van het rondsel ($b_1$) iets groter gemaakt dan die van het grote tandwiel ($b_2$)? Is bij het berekenen van de sterkte de gezichtsbreedtecoëfficiënt ($\\psi_d$) gebaseerd op $b_1$ of $b_2$? Waarom? Afbeelding
Antwoord: 1) Om een vermindering van de breedte van het ingrijpingsvlak te voorkomen- en een daaruit voortvloeiende toename van de werkbelasting- veroorzaakt door een verkeerde axiale uitlijning tijdens de montage, is de breedte van het rondsel ($b_1$) iets groter gemaakt dan die van het tandwiel ($b_2$); 2) De spanvlakbreedtecoëfficiënt ($\\psi_d$) wordt berekend op basis van de spanvlakbreedte van het tandwiel ($b_2$), aangezien $b_2$ de werkelijke contactbreedte vertegenwoordigt wanneer het paar cilindrische tandwielen in elkaar grijpen.
18. Waarom moeten bij een riemaandrijving de kleine poeliediameter $d_1 \\ge d_{\\min}$ en de wikkelhoek van de aandrijvende poelie $\\alpha_1 \\ge 120^\\circ$? De aanbevolen bandsnelheid ligt doorgaans tussen 5 en 25 m/s; wat zijn de gevolgen als de snelheid buiten dit bereik valt?
Antwoord: 1) Een kleinere poeliediameter resulteert in een hogere buigspanning in de riem; daarom wordt een minimale diameter gespecificeerd om overmatige buigspanning te voorkomen; 2) De wikkelhoek van de aandrijfpoelie ($\\alpha_1$) beïnvloedt de maximale effectieve trekkracht; een kleinere $\\alpha_1$ vermindert deze kracht. Om de maximale effectieve trekkracht te vergroten en slippen te voorkomen, moet $\\alpha_1$ doorgaans $\\ge 120^\\circ$ zijn; 3) Als de bandsnelheid te laag is, betekent dit dat de kleine poeliediameter te klein is, waardoor een hogere effectieve trekkracht ($F_e$) en een groter aantal riemen ($z$) nodig is, waardoor de grootte van de aandrijfconstructie groter wordt. Omgekeerd, als de snelheid te hoog is, wordt de middelpuntvliedende kracht ($F_c$) excessief. De bandsnelheid moet dus binnen het bereik van 5–25 m/s worden gehouden.
19. Voor- en nadelen van rollende-contactschroefmechanismen.
Antwoord: Voordelen: 1) Minimale slijtage; speling kan worden geëlimineerd en de stijfheid kan worden vergroot door middel van aanpassingsmethoden (waardoor een bepaalde mate van voor-vervorming ontstaat), wat resulteert in een hoge transmissieprecisie; 2) Niet-zelf-vergrendelend, waardoor lineaire beweging in roterende beweging kan worden omgezet. Nadelen: 1) Complexe structuur en moeilijke productie; 2) Bij sommige mechanismen is een extra zelfvergrendelend apparaat vereist- om omgekeerde rotatie te voorkomen.
20. Principes voor het selecteren van een sleutel?
Afbeelding
Antwoord: Bij de selectie zijn twee aspecten betrokken: type en afmetingen. Het type moet worden geselecteerd op basis van de structurele kenmerken van de sleutelverbinding, operationele vereisten en arbeidsomstandigheden. Afmetingen moeten worden bepaald in overeenstemming met standaardspecificaties en sterkte-eisen; De afmetingen van de sleutel bestaan uit de dwars-sectie (breedte *b* × hoogte *h*) en de lengte *L*. De afmetingen van de dwars-doorsnede (*b* × *h*) worden geselecteerd uit standaarden op basis van de asdiameter *d*. De sleutellengte *L* wordt doorgaans bepaald door de lengte van de naaf (dat wil zeggen *L* kleiner dan of gelijk aan de naaflengte), terwijl deze voor een geleidende parallelle spie wordt bepaald door zowel de naaflengte als de glijafstand; doorgaans is de naaflengte *L'* ≈ (1,5–2) × *d*.
