### 南昌大学机械设计期末试题知识点解析
#### 一、填空题解析
1. **键的截面尺寸**：键的截面尺寸通常由轴的直径决定，具体数值可参照国家标准GB/T 1096-2003《键型式和尺寸》中的规定来选取。
2. **应力循环特性**：指的是最大应力与最小应力的比值，常用符号R表示，即\(R = \sigma_{min} / \sigma_{max}\)。对于完全对称循环，\(R = -1\)；对于脉冲循环，\(R = 0\)；对于非对称循环，\(0 < R < 1\)。
3. **套筒滚子链的链节数**：链节数一般取偶数，这样可以避免使用过渡链节，减少链条的长度误差，提高传动精度。
4. **直齿圆柱齿轮的齿形系数**：\(\alpha F Y\)仅与齿轮的模数、齿数及压力角有关，用于计算齿轮的弯曲强度。
5. **V带传动中的最大应力**：\(\sigma_{max}\)等于紧边拉力产生的应力加上离心拉应力再加上弯曲应力，即\(\sigma_{max} = \sigma_1 + \sigma_c + \sigma_b\)。
6. **径向滑动轴承轴瓦上的油槽**：应开在非承载区，即轴瓦宽度的中间部位，以确保润滑油能均匀分布于整个接触面上，避免在承受载荷的地方开设油槽，防止因局部油膜破裂而导致磨损加剧。
7. **矩形花键的定心方式**：矩形花键采用小径定心的方式，这种方式定位精度高，加工方便。
8. **同时承受弯矩和转矩的轴**：称为转轴。这类轴不仅承受转矩还要承受弯矩，例如自行车的前叉轴。
9. **链传动的传动比**：链传动的瞬时传动比不是恒定的，但平均传动比是恒定的。而齿轮传动的传动比是恒定的。
#### 二、选择题解析
1. **普通蜗杆传动效率**：主要取决于啮合效率(C)，因为蜗杆与蜗轮之间的相对滑动速度较大，摩擦损失较大。
2. **轴承合金的特点**：强度不是其主要特性(D)，轴承合金具有良好的嵌入性和顺应性，但通常强度较低。
3. **必须成对使用的轴承**：圆锥滚子轴承(B)必须成对使用，因为单个圆锥滚子轴承只能承受单向轴向力，通过成对使用可以同时承受双向轴向力。
4. **宽径比较大的轴承**：宽径比较大时，会导致轴承端泻量增大，承载能力降低，但由于润滑条件不佳，温升会更高(A)。
5. **开式齿轮的主要失效形式**：开式齿轮的主要失效形式为齿面磨损(D)，因为它们暴露在外，容易受到灰尘和杂质的影响。
6. **两块不厚的钢板连接方式**：适用于横向载荷的连接方式是螺栓连接(A)，因为螺栓连接能够提供足够的夹紧力，确保连接可靠。
7. **有效应力集中系数**：材料的硬度越高，其有效应力集中系数越大(C)，这是因为硬度较高的材料在应力集中处更容易产生裂纹。
8. **多盘摩擦离合器碟形目的**：主要是为了使盘分离时迅速(C)，因为碟形设计可以减小盘之间的接触面积，使得分离更为容易。
9. **具有缓冲吸振作用的传动**：带传动(A)具有较好的缓冲吸振能力，这是因为带的弹性可以吸收振动能量。
10. **相对滑动表面的润滑状态**：两相对滑动的摩擦表面靠吸附油膜进行润滑的状态称为边界摩擦(B)，这种状态下润滑剂不足以完全隔绝金属表面接触。
#### 三、简答题解析
1. **闭式蜗杆传动的热平衡计算**：由于闭式蜗杆传动中，蜗杆与蜗轮之间存在较大的滑动摩擦，会产生大量的热量，如果不进行热平衡计算，会导致温度过高，从而引起润滑油粘度下降、润滑效果变差，最终导致磨损加剧甚至失效。
2. **液体动力润滑条件**：对于相对滑动的运动表面，形成液体动力润滑的关键在于形成楔形空间以及足够的相对滑动速度。例如，图(c)中v1>v2，这有助于形成楔形空间，并且有足够的相对滑动速度，因此可能形成液体动力润滑。
3. **V带设计限制原因**：限制小带轮直径是为了避免过小的曲率半径导致带的早期疲劳破坏；限制带的最大、最小速度则是为了保证带的使用寿命和避免高速运转时的不稳定现象。
4. **不同工况下的联轴器选择**：
- 对于载荷平稳的情况，可以选择**弹性套柱销联轴器**等刚性联轴器，因为这些联轴器能够提供较高的精度和稳定性。
- 当两轴轴线具有一定程度的相对偏移时，可以选择**万向联轴器**，它能够补偿轴线间的角向偏差。
- 载荷不平稳时，可以选择**弹性联轴器**，如弹性柱销联轴器，以吸收冲击和振动。
- 工作中可能会产生瞬间过载时，可以选择带有过载保护功能的联轴器，如**安全联轴器**。
#### 四、分析题解析
1. **转动方向确定**：根据直齿圆锥齿轮的转动方向判定规则，输入轴I转动时，轴II的转动方向与轴I相反；轴III上的斜齿轮4与轴II上的直齿圆锥齿轮相啮合，所以斜齿轮4的转动方向也与轴II相反。
2. **螺旋线方向确定**：为了使轴II上的轴向力最小，斜齿轮3和4的螺旋线方向应相同，即都为左旋或右旋。
3. **作用力方向**：在齿轮啮合点处的作用力包括法向力、轴向力和切向力。法向力垂直于齿廓，轴向力沿齿轮轴线方向，切向力沿齿轮旋转方向。
#### 五、计算题解析
1. **V带传动参数计算**：根据功率P=7.5kW和带速v=10m/s计算有效拉力\(F_e = P/v = 7500N/m \div 10m/s = 750N\)。又因为紧边拉力是松边拉力的两倍，即\(F_1 = 2F_2\)，且有效拉力\(F_e = F_1 - F_2\)，解得\(F_2 = 250N\)，\(F_1 = 500N\)。初拉力\(F_0\)的计算则需要考虑带的类型和具体工作条件。
2. **圆锥滚子轴承寿命计算**：首先根据载荷系数、径向力和轴向载荷计算当量动载荷P，再利用基本额定动载荷C和轴承的转速计算寿命L。这里需要根据给定的公式和条件进行具体的数值计算。
3. **螺栓连接计算**：首先计算工作时所需的预紧力\(F_0\)，然后计算螺栓的总载荷\(F_2\)。根据螺栓的性能等级、屈服极限和安全系数计算螺栓的实际承载能力，进行强度校核。
#### 六、改错题解析
在轴系结构设计中，常见的错误包括但不限于：轴承安装位置不当、缺少必要的定位元件、未考虑轴的热膨胀、轴承盖间隙不合适等。针对具体的轴系结构图，需要仔细检查每个部件的位置和安装方式，确保设计合理、结构可靠。
