西工大机械设计试题.doc

一 填空题1 带传动中的应力有 拉应力 、 离心应力 和弯曲应力。2 带传动的极限承载能力与 初拉力 、 包角 和带与带轮间的当量摩擦系数有关。3 带传动正常工作时，紧边拉力F1、松边拉力F2、初拉力F0和有效圆周力Fe之间的关系为 F1- F2= Fe 和 F1+F2 = 2F0 。4 在正常润滑的条件下，链传动一般在高速时的容易发生 链疲劳破坏 失效，而在低速时容易发生 链条过载拉断 失效。5 按用途不同，链条可分为 传动链 、 输送链 、 起重链 ，一般机械传动中常用 传动链 。6 滚子链的磨损主要发生在 销轴 和 套筒 的接触面上。7 齿轮轮齿的失效可能因为 赤根强度 不足而导致轮齿折断，也可能因为 齿面硬度 不足而导致齿面过度磨损或者塑性变形。8 齿面接触应力与材料性能 、 齿轮宽度、小齿轮分度圆直径 和 齿数 有关。9 齿轮润滑需要考虑的因素有 齿轮圆周速度 和 传动形式 。10 蜗杆传动中的传动效率受到 啮合功率损耗 、 轴承摩擦损耗 和搅油损耗的影响。11 选择蜗杆传动的润滑油时，通常在环境温度较 高 时，选用粘度值较大的润滑油；当转速较高时，可选用粘度值较 低 的润滑油。12 按照受力来分，轴可以分为心轴、 转轴 和 传动轴 。13 心轴仅承受 弯矩 载荷，而转轴承受 弯矩 和 扭矩 载荷。14 键联接的可以有平键联接、 楔健 、 切向健 和 半圆健 。15 平键联接依靠平键的 两侧 面来传递转矩；楔键联接依靠楔键的 上下两 面来传递转矩。16 滚动轴承内圈与轴的配合采用 基孔制 ，外圈与孔的配合采用 基轴 制。17 按防松的原理不同，螺纹联接可以分为摩擦防松、 机械防松 和 铆冲防松 。18 三角形螺纹主要用于 联结 ，矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹主要用于 传动 。19做带传动的受力分析时，涉及初拉力、紧边拉力、松边拉力和 离心力 。20带传动失效形式一般是指疲劳破坏和 打滑 。21在链传动中，链条的节距越大，承载能力越强，动载荷也越 大 。22直齿圆柱齿轮齿根弯曲应力的最大值与齿轮材料性能、 尺宽 和外载荷有关。23选择齿轮材料时的一般要求是齿面要硬、 齿心要韧 。25根据蜗杆和蜗轮的轮齿结构的特点和所采用的材料可以知道，轮齿的破坏一般发生在 涡轮上 上。26键联接的类型有平键联接、半圆键联接、楔键联接和 切向键 。27根据轴承中摩擦性质的不同，可把轴承分为滚动轴承和 滑动轴承 两大类。28按轴承所能承受外载荷的方向不同，可分为向心、推力和 向心推力三种轴承。29滚动轴承N 306的含义是：圆柱滚子轴承、尺寸系列为03、正常结构、0级公差、0级游隙、内径 30 毫米。30 在螺纹连接中，所用垫片的公称尺寸的含义是 与之配合使用的螺纹的公称尺寸 。二 简答题1 带传动（摩擦型）和链传动的本质区别是什么？ 解答: 带传动（摩擦型）和链传动的本质区别带传动（摩擦型）是通过带与带轮之 间的摩擦力传递动力和运动的,其传递的载荷的大小取决于带与带轮之间的摩擦力的大小;而连传动时通过联轮轮齿与链节的啮合传递动力和运动的,其传递载荷量取决与联轮和链的强度.2 V带传动与平带传动相比较，各有何有缺点？各适用于什么场合？ 解答:v带工作时带的两侧面为工作面,与带轮的环槽侧面接触.与平带传动的平面摩擦相比,由于槽面摩擦原理,在同样的张紧力条件下,V带传动能产生更大的摩擦力,故其传动能力大于平带传动.再加上V带传动允许的传动比较大,结构紧凑,以及V带多以标准化并大量生产的优点,因此在传动比要求较大,结构要求紧凑的场合应用V带传动;平带传动结构简单,带轮也容易制造,在传动中心矩要求较大的场合应用较多.3 请举出三种轴上零件的轴向固定方法。简要说明所提出的方法各有什么特点？适用 于什么场合？解答: (1)轴上零件的轴向固定方法有:轴肩定位,轴套定位,轴端挡圈,轴承端盖和圆螺母, 弹性挡圈,紧定螺钉,锁紧挡圈定位等. (2)各种周向定位方法的特点及应用场合: a轴肩定位方便可靠,但会使轴径增 大,而且轴肩处会因截面突变而引起应力集中,另外轴肩过多也不利于加工,因此轴肩定位多用于轴向力较大的场合;b轴套定位结构简单,定位可靠,轴上不需要开槽,钻孔和切制螺纹因而不影响轴的疲劳强度,一般用于轴上零件之间的定位;c轴端挡圈适用于固定轴端零件,可以承受较大的轴向力;d圆螺母定位可承受较大的轴向力,但由于轴上螺纹处用较大的应力集中,会降低轴的疲劳强度,一般用于轴端零件的定位.e轴承端盖是用螺钉或榫槽与箱体联结而对轴承外圈起到轴向定位;f弹性挡圈,紧定螺钉,锁紧挡圈进行轴向定位,只用于轴向力不大的场合.4 为什么要规定蜗杆直径系数？ 解答:为了限制切制涡轮时所需的涡轮滚刀的数目,以提高生产的经济性,并保证配 对的涡轮与涡杆能正确地啮合,将蜗杆的分度圆直径标准化,即d1=mq,q即位蜗杆的直径系数,与m有对应的标准.5 什么是联轴器？什么是离合器？两者有什么不同？ 解答(1)联轴器:用来连接轴与轴(或轴与其他回转零件),以传递运动与转矩,在机器运 转过程中不能分开的一种装置. 离合器: 用来连接轴与轴(或轴与其他回转零件),以传递运动与转矩,在机器运 转过程中可以随时分离和结合的一种装置.(2)联轴器与离合器的区别在于离合器在机器的运转过程中可以随时的分离和结合,可以来操纵机器传动系统的断续,以便进行变速或换向等,而联轴器不能实现这种功能.6 设计普通平键联接时，所用和键长L通常根据什么来确定？ 解答: 平键的键宽b 、键高h按轴径从标准中查得;键长L通常根据轮毂的长度确定.7 齿轮传动的失效形式有哪几种？设计准则是什么？解答: (1)齿轮传动常见的失效形式有轮齿折断和赤面磨损.齿面磨损又分为齿面点蚀, 磨损,胶合和塑性变形等. (2)齿轮传动设计准则:一般按照齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度进行设计.对开式传动齿轮,主要失效形式是齿面磨损和因齿面磨损而导致的轮齿折断,故只需按齿根弯曲疲劳强度设计计算.对闭式传动的齿轮,由于失效形式因齿面硬度不同而异,故通常分为两种情况:软齿面齿轮传动，主要失效形式是疲劳点蚀，故设计准则为按齿面接触疲劳将度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核；硬齿面齿轮传动，主要是齿轮折断失效，故设计准则分为齿根弯曲疲劳强度设计，再按齿面接触疲劳强度校核。高速，重载齿轮传动，除保证接触疲劳强度和弯曲疲劳强度外，还须按校核力进行设计。8 什么是螺纹的大径、中径和小径？各有什么用处？ 解答：螺纹大径：与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径。亦称公称直径。作用是决定连接配合的基本尺寸。 螺纹中径：螺纹的牙厚与牙间向等处的圆柱直径，作用是确定螺纹机和参数和配合性质。 螺纹小径:与外螺纹牙底或内螺纹压顶相重合的假想圆柱面的直径。作用是在强度计算中作为螺杆危险截面的计算直径。9 软齿面齿轮和硬齿面齿轮划分的界线是什么？加工方法有何不同？为什么？解答：对配对齿轮之一的硬度小于350HBS的一对齿轮定义为软齿面齿轮，而对于 配对齿轮的硬度均大于350HBS的一对齿轮称为硬齿面齿轮；软齿面齿轮因为其硬度较小，为了节省加工成本可以采用切齿或插齿的方法进行加工；而硬齿面齿轮因为其硬度较高，一般只能用滚齿的方法加工。10 什么是带传动的打滑？打滑对带传动有什么影响？打滑先发生在大轮上还是小轮上？为什么？解答：(1)当带传动传递的外载荷增大时,要求有效拉力随之增大,当有效拉力达到一 定的数值时,带与带轮之间的摩擦力之和将达到最大值,若外载荷超过这个极限值,带将沿整个接触弧滑动,这种现象称为打滑. (2)打滑发生在小带轮上. (3) 打滑发生在小带轮上是因为小带轮的包角小于大带轮,并且与带的接触面积小于大带轮.11 在链传动中，大轮发生跳链的原因是什么？小轮发生跳链的原因是什么？ 解答: 链传动中,大轮发生跳链是因为大连轮的变形和链接的变形导致其不能正常 啮合;小链轮发生跳链的主要原因是小链轮的过度磨损导致其不能正常啮合.12 在设计传动系统时，为什么把带传动放在高速级，而把链传动放在低速级？解答:链传动的转速越大,则对链条与链轮轮齿之间产生的冲击越大,产生的动载荷 越大,而带传动的高速平稳性较链传动高得多,因此在设计时,尽量把链传动放在低速级.13 简述联轴器和离合器区别和用途。解答:联轴器与离合器的本质区别在于离合器在机器与转的过程中,可以随时使两轴 结合和分离,以操作机器传动系统的断续,以便进行换向或变速等,而离合器不能实现这种功能. 联轴器用来连接两轴(或联结轴与其他回转零件),在机器运转的过程中不需要 分离的场合;而离合器用来联结两轴(或联结轴与其他回转零件),在机器运转过程中要求随时分离或结合的场合.14 为什么向心角接触球轴承要成对使用？ 解答:向心角接触球轴承在承受径向力时会产生附加轴向力,方向是由轴承的外圈 的宽边指向窄边,通过内圈作用在轴上,因此要成对使用使其附加的轴向力互相平衡.15 预紧螺栓承受轴向载荷作用时，螺栓上的总载荷为什么不等于轴向载荷和预紧力之和？解答:预紧螺栓承受轴向载荷时,由于螺栓和被连接件的变形使得总载荷不等于预紧力 和轴向力之和.三 分析题1 图示为蜗杆传动斜齿轮传动系统，蜗杆1主动。为使I轴上的蜗轮2和斜齿轮3所受的轴向力方向相反，试标出各轮：（1） 转向（即旋转方向）和旋向（即螺旋线方向）；（2） 圆周力和轴向力方向。2 试分析图示二级展开式齿轮减速器：（1）用线条表示齿轮2、3和4的旋向（已知齿轮1的旋向），要求使齿轮2和齿轮3的轴向力方向相反；（2）用图表示各齿轮所受的力的位置和方向。3 用图形说明带传动中带中应力的类型和构成，并指出最大应力产生的位置。4 图示传动轴上有四个齿轮，其中齿轮1是主动轮，输入扭矩T1; 齿轮2、3和4是从动轮，输出扭矩T2, T3, 和T4。1）绘制轴的扭矩图；2）怎样调整齿轮1的位置，可以减少轴上的最大扭矩（绘制调整后齿轮的布置方式和相应的扭矩图）？四 计算题1有一6314型轴承，其基本额定动载荷Cr=80.2kN，它受到的径向载荷Fr=5000N，轴向载荷Fa=2500N，轴承转速n=1000r/min，有轻微冲击，常温下工作，请问它能工作多少小时？（轴向负荷影响系数e=0.24；Fa/Fre时，径向载荷系数X=1.0，轴向载荷系数Y=0，Fa/Fre时，径向载荷系数X=0.56，轴向载荷系数Y=1.8；载荷系数fp=1.2，温度系数ft=1，寿命指数=3）2 已知齿轮和轴采用A型平键联接。轴的直径d=65mm，齿轮的轮毂长L=100mm，键的截面尺寸为：键宽b=18mm，键高h=11mm，键长L=90mm。轴、键和齿轮的材料和热处理方式相同，受轻微载荷作用，许用挤压应力p=（100120）N/mm2。试估算该键联接能够传递的扭矩。3 已知齿轮和轴在轴端采用B型平键联接。轴的直径d=65mm，转递的转矩T=650Nm，齿轮的轮毂长L=100mm，键的截面尺寸为：键宽b=18mm，键高h=11mm，键长L=90mm。轴、键和齿轮的材料和热处理方式相同，受轻微载荷作用，许用挤压应力p=（100120）N/mm2。试校核键联接的强度。4、如图所示，螺栓联接受横向静载荷F，螺栓的个数为4，采用M16的普通螺栓（d114mm，=240Mpa，Kn=1.5，f =0.2）。试计算该螺栓联接所允许传递的静载荷F。5有一6314C型轴承，其基本额定动载荷Cr=80.2kN，它受到的径向载荷Fr=5000N，轴向载荷Fa=2500N，轴承转速n=1000r/min，有轻微冲击，常温下工作，请问它能工作多少小时？（径向载荷系数X=0.56，轴向载荷