机械设计习题

机械设计习题 精品文档 1欢迎下载 目 录 第一章 机械设计概论 第二章 机械零件的疲劳强度 第三章 摩擦 磨损及润滑 第五章 螺纹联接和螺旋传动 第六章 键 花键 销联接 第八章 带 传 动 第九章齿轮传动 第十章 蜗杆传动 第十一章 链传动 第十二章 轴 第十三章 滚动轴承 第十四章 滑动轴承 第十五章 联轴器和离合器 第十六章 弹簧 精品文档 2欢迎下载 第一章第一章 机械设计概论机械设计概论 分析与思考题 1 1 什么是通用零件 什么是专用零件 试各举三个实例 1 2 机械设计课程研究的内容是什么 1 3 设计机器时应满足哪些基本要求 设计机械零件时应满足哪 些基本要求 1 4 机械零件主要有哪些失效形式 常用的计算准则主要有哪些 1 5 什么是零件的强度要求 强度条件是如何表示的 如何提高 零件的强度 1 6 什么是零件的刚度要求 刚度条件是如何表示的 提高零件 刚度的措施有哪些 1 7 机械零件设计中选择材料的原则是什么 1 8 指出下列材料的种类 并说明代号中符号及数字的含义 HTl50 ZG230 450 65Mn 45 Q235 40Cr 20CrMnTi ZCuSnl0Pb5 1 9 机械的现代设计方法与传统设计方法有哪些主要区别 精品文档 3欢迎下载 第二章第二章 机械零件的疲劳强度设计机械零件的疲劳强度设计 一 分析与思考题 2 1 试举例说明什么零件的疲劳破坏属于低周疲劳破坏 什么 零件的疲劳破坏属高周疲劳破坏 2 2 在材料的疲劳曲线上 为何需要人为规定一循环基数N0 并将对应的极限应力称为材料的疲劳极限 2 3 弯曲疲劳极限的综合影响系数 K 的含义是什么 它与哪些 因素有关 它对零件的疲劳强度和静强度各有何影响 2 4 在单向稳定变应力下工作的零件 如何确定其极限应力 2 5 疲劳损伤线性累积假说的含义是什么 写出其数学表达式 2 6 影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些 提高机械零件疲 劳强度的措施有哪些 二 设计计算题 2 7 一零件由 45 钢制成 材料的力学性能为 s 360MPa 1 300 MPa 0 2 已知零件上的最大工作应力 max 190MPa 最 小工作应力 min 110MPa 应力变化规律为 m 常数 弯曲疲劳极限 的综合影响系数Kd 2 0 试分别用图解法和计算法确定该零件的计算 安全系数 题题 2 72 7 图图 2 8 某材料受弯曲变应力作用 其力学性能为 1 350MPa m 9 N0 5 106 现用此材料的试件进行试验 以对称循 环变应力 l 500MPa 作用 104次 2 400MPa 作用 105次 精品文档 4欢迎下载 3 300MPa 作用 106次 试确定 1 该试件在此条件下的计算安全系数 2 如果试件再作用 450MPa 的应力 还能循环多少次试件才 破坏 精品文档 5欢迎下载 第三章第三章 摩擦 磨损及润滑基础摩擦 磨损及润滑基础 分析与思考题 3 1 按照摩擦面间的润滑状态不同 滑动摩擦可分为哪几种 3 2 什么是边界膜 边界膜的形成机理是什么 如何提高边界膜 的强度 3 3 零件的磨损过程大致可分为哪几个阶段 每个阶段的特征是 什么 3 4 根据磨损机理的不同 磨损通常分为哪几种类型 它们各有 什么主要特点 3 5 粘度的表示方法通常有哪几种 各种粘度的单位和换算关系 是什么 3 6 润滑油的主要性能指标有哪些 润滑脂的主要性能指标有哪 些 3 7 流体动力润滑和流体静力润滑的油膜形成原理有何不同 流 体静力润滑的主要优缺点是什么 精品文档 6欢迎下载 第五章 螺纹联接及螺旋传动 一 选择题 5 1 在常用的螺旋传动中 传动效率最高的螺纹是 1 三角形螺纹 2 梯形螺纹 3 锯齿形螺纹 4 矩形螺纹 5 2 在常用的螺纹联接中 自锁性能最好的螺纹是 1 三角形螺纹 2 梯形螺纹 3 锯齿形螺纹 4 矩形螺纹 5 3 当两个被联接件不太厚时 宜采用 1 双头螺柱联接 2 螺栓联接 3 螺钉联接 4 矩形螺纹 5 4 当两个被联接件之一不太厚 不宜成通孔 且需要经常拆装时 往往采用 1 螺栓联接 2 螺钉联接 3 双头螺柱联接 4 紧定螺钉联接 5 5当两个被联接件不太厚 不宜制成通孔 且联接不需要经常 拆装时 往往采用 1 螺栓联接 2 螺钉联接 3 双头螺柱联接 4 紧定螺钉联接 5 6在拧紧螺栓联接时 控制拧紧力矩有很多方法 例如 1 增加拧紧力 2 增加扳手力臂 2 使用测力矩扳手或定力矩扳手 5 7螺纹联接防松的根本问题在于 1 增加螺纹联接能力 2 增加螺纹联接的横向力 3 防止 螺纹副的相对转动 4 增加螺纹联接的刚度 5 8 螺纹联接预紧的目的之一是 1 增加联接的可靠性和紧密性 2 增加被联接件的刚性 3 减小螺栓的刚性 5 9 承受预紧力和轴向变载荷的紧螺栓联接 当其螺栓的总拉力 F0的 最大值和被联接件的刚度 Cm不变时 螺栓的刚度 Cb愈小 则 1 螺栓中总拉力的变化幅度最大 2 螺栓中总拉力的变化幅 度愈小 3 螺栓总拉力变化不变 4 螺栓中的疲劳强 度降低 5 10 对受轴向变横载的紧螺栓联接 在限定螺栓总拉力的情况下 提 高螺栓疲劳强度的有效措施是 1 增大被联接件的刚度 2 减小被联接件的刚度 2 增大螺栓的刚度 精品文档 7欢迎下载 5 11 现有一个单个螺栓联接 要求联接件的结合面不分离 假定螺 栓的刚度 Cb与被联接的刚度 Cm相等 联接的预紧力为 F 现开始 对联接施加轴向载荷 当外载荷达到与预紧力 F 的大小相等时 则 1 被联接发生分离 联接失效 2 被联接件即将发生分离 联接不可靠 3 联接可靠 但不再继续加载 4 联接可靠 只 要螺栓强度足够 外载荷 F 还可继续增加到接近预紧力 F 的两倍 5 12 有一汽缸盖螺栓连接 若汽缸内气体压力在 1 2Mpa 之间循环变 化 则螺栓中的应力变化规律为 1 对称循环应变力 2 脉动循环应力 3 非对称循环应力 5 13 在下列四种具有相同公称直径和螺距并采用相同的配对材料的传 动螺旋副中 传动效率最高的是 1 单线矩形螺纹 2 单线梯形螺纹 3 双线矩形螺纹 3 双线锯齿形螺纹 5 14 当一个承受变载荷的螺栓联接 其螺栓的静强度足够而疲劳强 度不足时 应首先考虑采用 来提高其疲劳强度 1 增加螺栓直径 2 提高螺栓材料的屈服极限 3 改用双螺母 4 柔性螺栓 5 15 为了改善纹牙上的载荷分布 通常都以 的方法来实现 1 采用双螺母 2 采用加高螺母 3 采用减薄螺母 4 减少螺栓和螺母的螺距变化差 5 16 被联接件受横向载荷作用时 若采用一组普通螺栓联接 则载荷 靠 来传递 1 接合面之间的摩擦力 2 螺栓的剪切和挤压 2 螺栓的剪切和被联接件的挤压 5 17 确定紧联接螺栓中拉伸和扭转复合载荷作用下的当量应力时 通常是接 来进行诸的 1 第一强度理论 2 第二强度理论 3 第三强度理论 3 第四强度理论 二 分析与思考题 5 18 为什么螺纹联接大多数要预紧 什么叫螺纹联接的预紧力 5 19 常用的控制预紧力的方法有哪些 它们有哪些优缺点 为了克 服这些缺点可采用什么方法 5 20 螺纹联接为什么要防松 防松的根本问题是什么 精品文档 8欢迎下载 5 21 防松的基本原理有哪几种 具体的防松方法和装置各的哪些 5 22 相同的公称直径的粗牙普通螺纹与细牙普通螺纹相比 哪个自锁 性能好 哪个强度高 为什么薄壁零件的联接常采用细牙螺纹 5 23 什么叫螺纹的自锁现象 自锁条件如何 螺旋副的传动效率又如 何计算 5 24 试问螺纹的升角 为多大时 螺旋副效率可达到最高值 5 25 螺纹联接的主要失效形式和计算准则是什么 5 26 何谓螺栓联接 何为紧螺栓联接 它们的强度计算方法有何区别 5 27 对承受横向载荷或传递转矩的紧螺栓联接采用普通螺栓时 强度 计算公式中为什么要将预紧力提高到 1 3 倍来计算 若采用铰制孔用 螺栓时是否也这样考虑 为什么 5 28 在设计受倾覆力矩作用的底板螺栓组联接时 应满足哪些条件 如何保证 5 29 常用的提高螺纹联接强度的措施有哪些 5 30 对于受变载荷作用的螺栓联接 可采用哪些措施来减小螺栓的应 力幅 a 三 设计计算题 5 31 如图所示 两根梁用 8 个 4 6 级普通螺栓与两块钢盖板相 联接 梁受到的拉力 F 28kN 摩擦系数f 0 2 控制预紧力 试确 定所需螺栓的直径 解 已知螺栓数目z 8 接合面数i 2 取防滑系数 Ks 1 2 则螺栓所需预紧力F0 为 F0 1 2 28000 10500 0 2 8 2 s K F NN fzi 查主教材中的表 得 S 240MPa 查表 取安全系数S 1 3 则 S S 240MPa 1 3 184 6MPa 所需螺栓的直径 d1 0 4 1 34 1 3 10500 9 7 184 6 F mm 题题 5 20 图图 精品文档 9欢迎下载 取整后得螺栓尺寸d 10mm 螺纹为 M10 注 注 解中有两处错误 请指出错处并说明原因 5 32 受轴向载荷的紧螺栓联接 被联接钢板间采用橡胶垫片 已知预紧力F0 1500N 当轴向工作载荷F 1000N 时 求螺栓所受的总 拉力及被联接件之间的残余预紧力 5 33 图示凸缘联轴器 GB T5843 1986 的型号为 YLDl0 允许传 递的最大转矩T 630N m 两半联轴器采用 4 个 M12 的铰制孔用螺栓 联接 螺栓规格为 M12 60 GB T 27 1988 螺栓的性能等级为 8 8 级 联轴器材料为 HT200 试校核其联接强度 题题 5 335 33 图图 题题 5 345 34 图图 精品文档 10欢迎下载 5 34 铰制孔用螺栓组联接的三种方案如图所示 已知 L 300mm a 60mm 试求螺栓组联接的三个方案中 受力最大的螺栓 所受的力各为多少 哪个方案较好 5 35 如图所示的底板螺栓组联接受外力Fe的作用 外力Fe作 用在包含x轴并垂直于底板接合面的平面内 试分析底板螺栓组的受 力情况 并判断哪个螺栓受力最大 保证联接安全工作的必要条件有 哪些 题题 5 355 35 图图 四 结构设计与分析题 5 36 试指出下列图中的错误结构 并画出正确的结构图 a 螺钉联接 b 双头螺柱联接 精品文档 11欢迎下载 c 铰制孔用螺栓联接 d 紧定螺钉联接 e 吊环螺钉联接 f 螺钉联接 题题 5 365 36 图图 精品文档 12欢迎下载 第六章 键 花键和销联接 一 选择题 6 1普通平键联接的主要用途是使轴与轮毂之间 1 沿轴向固定并传递轴向力 2 沿轴向可作用相对滑动并具 有导向作用 3 沿周向固定并传递转矩 4 安装与拆卸方便 6 2 设计键联接的几项主要内容是 a 按轮毂长度选择键的长度 b 按使用要求选择键的主要类型 c 按轴的直径选择键的剖面尺寸 d 对联接进行必要的强度校核 在具体设计时 一般顺序是 1 b a c d 2 b c a d 3 a c b d 4 c d b a 6 3 键的剖面尺寸通常是根据 按标准选择 1 传递转矩的大小 2 传递功率大小 3 轮毂的长度 5 轴的直接 6 4键的长度主要是根据 来选择 1 传递转矩的大小 2 轮毂的长度 3 轴的直径 6 5 常用来制造键的材料是 1 低碳钢 2 中碳钢 3 高碳钢 4 合金钢 6 6轴的键槽通常是由 加工而得的 1 插削 2 拉削 3 钻及铰 4 铣削 6 7 紧键联接和松键联接的主要区别在于 前者安装后 键与键之 间就存在有 1 压紧力 2 轴向力 3 摩擦力 6 8 能够构成紧键联接的两种键是 1 楔键和半圆键 2 平键和切向键 3 半圆键和切向键 4 楔键和切向键 6 9 标准平键联接的承载能力 通常是取决于 1 轮毂的挤压强度 2 键的剪切强度 3 键的弯曲强度 5 键工作表面的挤压强度 6 10 平键联接能传递的最大转矩为 T 现要传递的转矩为 1 5T 则 应 1 把键长 L 增大到 1 5 倍 2 把键宽 b 增到 1 5 倍 2 把键高增大到 1 5 倍 4 安装一对平键 精品文档 13欢迎下载 6 11 半圆键联接的主要是 1 对轴的强度削弱较轻 2 键槽的应力集中较小 3 工 艺性好 安装方便 6 12 半圆键和切向键的应用场合是 1 前者多用来传递较大转矩 后者多用来传递较小转矩 2 前者多用来传递较小转矩 后者多用来传递较大转矩 3 两者都用来传递较小转矩 4 两者都用来传递较大转矩 6 13花键联接与平键联接 采用多键时 相比较 的观点 是错误的 1 承载能力较大 2 旋转零件在轴上有良好的对中性和沿轴 移动的导向性 3 对轴的削弱比较严重 4 可采用研 磨加工来提高联接和加工精度 6 14花键联接的强度 主要取决于 强度 1 齿根弯曲 2 齿根剪力 3 齿侧挤压 4 齿侧接触 6 15 应用较广的花键齿形是 1 矩形三角形 2 渐开线与三角形 3 矩形与渐开线 3 矩形 渐开线与三角形 6 16 薄壁套筒与花键轴相联接 宜采用 1 矩形齿 2 渐开线齿 3 三角形齿 4 矩形齿与渐 开线齿 6 17 滑动齿轮与轴采用矩形花键联接 轴的材料为 45 钢 调质处理 齿轮材料为 40Cr 钢经高频淬火硬度为 50 55HRC 这时宜采用 定心 1 外径 2 内径 3 侧面 6 18 有一矩形花键联接 因需在载荷作用下频繁移动 故花键轴毂孔 工作表面均经热处理达到硬度 50HRC 这时宜采用 定心 1 外径 2 内径 3 侧面 6 19 某起重设备中用矩形花键联接 轴的转速不高 但要传递很大 的转矩 这时宜采用 定心 1 外径 2 内径 3 侧面 二 分析与思考题 6 20 平键联接的工作原理是什么 主要失效形式有哪些 平键的剖 面尺寸 b h 和键的长度 L 是如何确定的 6 21 圆头 A 型 平头 B 型 及单圆头 C 型 普通平键各有何优 缺点 它们分别用在什么场合 轴上的键槽是如何加工出来的 精品文档 14欢迎下载 6 22 导向平键联接和滑键联接有什么不同 各适用于何种场合 6 23 普通平键的强度条件怎样 用公式表示 如果在进行普通平键 联接强度计算时 强度条件下不能满足 可采用哪些措施 三 设计计算题 6 24 图示牙嵌离合器的左右两半分别用键与轴 1 2 相联接 在空载下 通过操纵可使右半离合器沿导向平键在轴 1 上作轴向移动 该轴传递的转矩T 1200N m 轴径d1 80mm 右半离合器的轮毂长度 L1 130mm 行程l1 60mm 工作中有轻微冲击 离合器及轴的材料均 为钢材 试选择右半离合器的导向平键尺寸 并校核其联接强度 解 1 选择导向平键 选 A 型导向平 键 查主教材表 6 1 得平键的截面 尺寸 b 22mm h 14mm 取键长L 180 mm L1 l1 2 强度校核 材料均为钢 工作时有轻微冲击 查主教材表 6 2 取 P 110MPa k 0 5h 0 5 14mm 7mm l L b 180mm 22mm 158mm 20002000 1200 7 158 80 T MP kld 27 1 MPaV V2 3 V1 VV2 8 6 带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为 1 带的材料不符合虎克定律 2 带容易变形和磨损 3 带在轮上打滑 4 带的弹性滑动 8 7 带传动工作时产生弹性滑动是因为 1 带的预紧力不够 2 带的紧边和松动拉力不等 3 带绕 过带轮时有离心力 4 带和带轮间摩擦力不够 8 8 带传动打滑总是 1 在小轮上先开始 2 在大轮上先开始 3 在两轮上同时 开始 8 9 带传动中 带每转一周 拉应力是 1 有规律变化 2 不变的 3 无规律变化的 8 10 带传动中 若小带轮为主动轮 则带的最大应力发生在带 处 1 进入主动轮 2 进入从动轮 3 退出主动轮 4 退出从动轮 8 11 V 带传动设计中 限制小带轮的最小直径主要是为了 1 使结构紧凑 2 限制弯曲应力 3 保证带和带轮接触 精品文档 18欢迎下载 面间有足够摩擦力 4 限制小带轮上的包角 8 12 用 提高带传动功率是不合适的 1 适当增大预紧力 F0 2 增大轴间距 a 3 增加带轮表面粗 糙度 4 增大小带轮基准直径 dd 8 13 V 带传动设计中 选取小带轮基准直径的依据是 1 带的型号 2 带的速度 3 主动轮转速 4 传动化 8 14 带传动采用张紧装置的目的是 1 减轻带的弹性滑动 2 提高带的寿命 3 改变带的运动 方向 4 调节带的预紧力 二 分析与思考 8 15 在推导单根 V 带传递的额定功率和核算包角时 为什么按小带轮 进行 8 16 带传动中 弹性滑动是怎样产生的 造成什么后果 8 17 带传动中 打滑是怎样产生的 打滑的有利有害方面各是什么 8 18 弹性滑动的物理意义是什么 如何计算弹性滑动率 8 19 带传动工作时 带上所受应力有哪几种 如何分布 最大应力在 何处 8 20 带传动的主要失效形式是什么 带传动设计的主要依据是什么 8 21 说明带传动设计中 如何确定下列参数 1 带轮直径 2 带速 v 3 小带轮包角 a1 4 张紧力 F0 6 带的根数 z 6 传动比 I 8 22 在多根 V 带传动中 当一根带失效时 为什么全部带都要更换 8 23 为什么带传动的轴间距一般都设计成可调的 8 24 试分析带传动中心距 a 预紧力 F0及带的根数z的大小对带传动的工作 能力的影响 8 25 一带式输送机装置如图所示 已 知小带轮基准直径dd1 140mm 大带轮 基准直径dd2 400mm 鼓轮直径 D 250mm 为了提高生产率 拟在输送 机载荷不变 即拉力F不变 的条件下 将输送带的速度v提高 设电动机的功 率和减速器的强度足够 且更换大小带 精品文档 19欢迎下载 轮后引起中心距的变化对传递功率的影响可忽略不计 为了实现这一 增速要求 题题 8 258 25 图图 试分析采用下列哪种方案更为合理 为什么 1 将大带轮基准直径dd2减小到 280mm 2 将小带轮基准直径ddl增大到 200mm 3 将鼓轮直径D增大到 350mm 三 设计计算题 8 26 已知一窄 V 带传动 主动轮转速 nl 1460 r rain 两带轮基 准直径ddl 140mm dd2 400mm 中心距a 815mm 采用四根 SPA 型窄 V 带 一天运转 16 小时 工作载荷变动较大 试求带传动所允许传递 的功率 8 27 某车床电动机和主轴箱之间为窄 V 带传动 电动机转速 n1 1440r min 主轴箱 负载为 4 0kW 带轮基准直径 ddl 90mm dd2 250mm 传动中心距a 527mm 预紧力按规定条件确定 每天工作 16 小时 试确定该传动所需窄 V 带的型号和根数 8 28 一 V 带传动传递的功率P 7 5kW 带速v 10m s 测得紧边拉 力是松边拉力的两倍 即F1 2F2 试求紧边拉力F1 有效拉力Fe和预 紧力F0 8 29 现设计一带式输送机的传动部分 该传动部分由普通 V 带传动 和齿轮传动组成 齿轮传动采用标准齿轮减速器 原动机为电动机 额定功率P 11 kW 转速nl 1460r min 减速器输入轴转速为 400r min 允许传动比误差为 5 该输送机每天工作 16 小时 试 设计此普通 V 带传动 并选定带轮结构形式与材料 精品文档 20欢迎下载 四 结构设计与分析题 8 30 图中所示为带传动的张紧方案 试指出其不合理之处 并 改正 a 平带传动 b V 带传动 题题 8 308 30 图图 8 31 图中所示为 SPB 型窄 V 带的轮槽结构 试填写有关结构尺 寸 尺寸公差及表面粗糙度值 题题 8 318 31 图图 精品文档 21欢迎下载 第九章 齿 轮 传 动 一 选择题 9 1 在机械传动中 理论上能保证瞬时传动比为常数的是 1 带传动 2 链传动 3 齿轮传动 4 摩擦轮传动 9 2 在机械传动中 传动效率高 结构紧凑 功率和速度适用范围 最广的是 1 带传动 2 摩擦轮传动 3 链传动 4 齿轮传动 9 3 成本较高 不宜用于轴间距离较大的单级传动是 1 带传动 2 链传动 3 齿轮传动 9 4 能缓冲减振 并且起到过载安全保护作用的传动是 1 带传动 2 链传动 3 齿轮传动 9 5 一般参数的闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是 1 齿面点蚀 2 轮齿折断 3 齿面磨粒磨损 4 齿面胶 合 9 6 一般参数的闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是 1 齿面点蚀 2 轮齿折断 3 齿面塑性变形 4 齿面胶合 9 7 高速重载且散热条件不良的闭式齿轮传动 其最可能出现的失 效形式是 1 轮齿折断 2 齿面磨粒磨损 3 齿面塑性变形 4 齿面胶合 9 8 齿轮因齿面塑性变形而失效最可能出现在 齿轮传动中 1 高速轻载的闭式硬齿面 2 低速重载的闭式软齿面 3 润滑油粘度较高的硬齿面 9 9 设计一般闭式齿轮传动时 计算接触疲劳强度是为了避免 失效 1 胶合 2 磨粒磨损 3 齿面点蚀 4 轮齿折断 9 10 设计一般闭式齿轮传动时 齿根弯曲疲劳强度主要针对的失效 形式是 1 齿面塑性变形 2 轮齿疲劳折断 3 齿面点蚀 4 磨损 精品文档 22欢迎下载 9 11 磨损尚无完善的计算方法 故目前设计开式齿轮传动时 一般 弯曲疲劳强度设计计算 用适当增大模数的办法以考虑 的影 响 1 齿面点蚀 2 齿面塑性变形 3 磨面磨损 4 齿面胶合 9 12 对齿轮轮齿材料性能的基本要求是 1 齿面要硬 齿芯要韧 2 齿面要硬 齿芯要脆 2 齿面要软 齿芯要脆 4 齿面要软 齿芯要韧 9 13 设计一对材料相同的软齿面齿轮传动时 一般使小齿轮齿面硬 度 HRS 和大齿轮齿面硬度 HBR2的关系为 1 HBS1HBS2 9 14 对于一对材料相同的钢制软齿面齿轮传动 常用的热处理方法 是 1 小齿轮淬火 大齿轮调质 2 小齿轮淬火 大齿轮正火 3 小齿轮调质 大齿轮正火 4 小齿轮正火 大齿轮调质 9 15 一材料为 45 钢要求 6 级精度的硬齿面齿轮 其制造工艺过程 可在齿坯加工以后顺序进行 1 滚齿 表面淬火 磨齿 2 滚齿 磨齿 表面淬火 3 渗碳淬火 滚齿 磨齿 4 渗碳淬火 磨齿 9 16 选择齿轮毛坯的成型方法时 锻造 铸造 轧制圆钢等 除了 考虑材料等因素外 主要依据 1 齿轮的几何尺寸 2 齿轮的精度 3 齿轮的齿面粗糙度 4 齿轮在承上的位置 9 17 计算载荷中的使用系数 KA 不包含 对齿轮实际承受载 荷的影响 1 工作机性能 2 原动机性能 3 载荷变动情况 5 齿轮制造及装配误差 9 18 对于重要的齿轮传动 可将齿轮进行齿顶修缘 目的是 1 减小齿间载荷分配不均 2 减小齿向载荷的分布不均 2 减小附加动载荷 9 19 齿轮传动中 齿间载荷分配不均 除与轮齿变形有关外 还主要 与 有关 1 齿面粗糙度 2 润滑油粘度 3 齿轮制造精度 9 20 有 A B 两对齿轮传动 材料 热处理和制造精度相同 但 A 对 齿轮重合度较大 则齿间载荷分配系数 K0 1 A 对较大 2 B 对较大 3 A B 对齿轮相同 精品文档 23欢迎下载 9 21 计算载荷中的齿向载荷分布系数 K 与 无关 1 齿轮所在轴的刚度 2 齿轮在轴上的位置 2 工作机性能 4 齿轮的宽度 5 齿面硬度 9 22 齿面降低齿轮传动中向载荷分布不均的程度 可以 1 增大重合度 2 进行轮齿齿顶修缘 3 将轮齿作鼓形修 整 4 降低齿轮支承系统的刚度 9 23 齿轮接触强度计算中的弹性系数 ZE反映了 对齿面接触 应力的影响 1 齿轮副强度的极限 2 齿轮副材料的弹性模量和泊松比 2 齿轮副材料的弹性极限 4 齿轮副材料的度 9 24 齿轮接触疲劳强度计算中的节点区域系数 ZH与 无关 1 变位系数 2 分度圆压力角 3 分度圆螺旋角 9 25 斜齿轮接触强度计算中的重合系数 Ze 考虑了重合度对单位齿宽 载荷的影响它 1 与端面重合度和纵向重合度有关 2 只与端面重合度有 关 3 与纵向重合度有关 9 26 齿轮抗弯强度计算中的重合度系数 Ye与 有关 1 齿高 2 齿宽 3 端面重合度 4 纵向重合度 9 27 斜齿圆柱齿轮强度计算中的螺旋系数 Z 和 Y 是考虑接触线倾 斜对轮齿强度的影响 它的值为 1 Z 1 Y 1 2 Z 1 Y 1 Y 1 4 Z 1 9 28 齿轮抗弯曲计算中的齿形系数 YFa反映了 对抗弯强 度的影响 1 轮齿的形状 2 轮齿的大小 3 齿面强度 4 齿面粗糙度 9 29 标准直齿圆柱齿轮的齿形系数 YFa取决于 1 模数 2 齿数 3 齿宽系数 4 齿面硬度 9 30 齿轮抗弯强度计算中的应力修正系数 YSa不包含 对齿 根应力的影响 1 齿根过渡曲线处的应力集中 2 弯曲应力外其余应力 2 齿面硬度 9 31 一减速齿轮传动 主动轮 1 用的 45 钢调质 从动轮 2 用 45 钢正 火 则它们的齿面接触应力的关系是 1 H1 H2 精品文档 24欢迎下载 9 32 一标准值齿圆柱齿轮传动 主动轮 1 和从动轮 2 材料的热处理 硬度相同 齿数 Z1 F2 2 F1 F2 3 F1 F2 9 33 有一标准直齿圆柱齿轮传动 齿轮 1 和齿轮 2 的齿数分别为 Z1 和 Z2且 Z1 Z2 若两齿轮的许用接触力和许用弯曲应力相同 则 1 两齿轮接触强度相等 齿轮 2 比齿轮 1 抗弯强度高 2 两齿轮抗弯强强度相等 齿轮 2 比齿轮 1 接触强度高 3 齿轮 1 和齿轮 2 的接触强度和抗弯强度均相等 4 齿轮 1 和齿轮 2 的接触强度和抗弯强度都高 9 34 为了有效地提高齿面接触强度 可 1 保持分度圆直径不变而增大模数 2 增大分度圆直径 2 保持分度圆直径不变而增加齿数 9 35 有一传递动力的闭式直齿圆柱齿轮传动 现设计主 从动轮均 为软齿面钢制齿轮 精度等级为 7 级 如欲在中心距和传动不变的条 件下提高其接触强度 在下列措施中 最有效的是 1 增大模数 2 提高主 从动轮的齿面硬度 3 提高加工精度的等级 4 增大齿根圆角半径 9 36 设计圆柱齿轮传动时 通常使小齿轮的宽度比大齿轮的宽一些 其目的是 1 使小齿轮和大齿轮的强度接近相等 2 为了使传动更平 稳 2 为了补偿可能的安装误差以保证接触线长度 9 37 与标准圆柱齿轮传动相比 采用高度变位齿轮传动可以 1 使大 小齿轮的抗弯强度趋近 2 提高齿轮的接触强度 2 使大 小齿轮的磨损程度都减小 9 38 设计变位齿轮传动时 若齿轮的变位系数分别为 X1和 X2 为提 高齿轮传动的接触强度 应使变位系数之和为 1 X1 X2 0 9 39 设计斜齿圆柱齿轮传动时 螺旋角 一般在 8 度 25 度范围内 选取 太小斜齿轮传动的优点不明显 太大则会引起 1 啮合不良 2 制造困难 3 轴向力太大 3 传动平稳性下降 9 40 当齿轮的材料和热处理一定的情况下 许用应力的值与可靠度及 寿命要求的关系是 1 可靠度要求越高 许应力值越大 2 寿命要求越大 许用 精品文档 25欢迎下载 力值越大 3 可靠度和寿命要求越高 许用应力值越站 9 41 当齿轮的材料和热处理一定时 许用弯曲应力在 情况下的 值较大 1 轮齿单向弯曲 2 齿轮在传动中为惰轮 3 齿轮双向运转 4 齿轮是行星轮 二 分析与思考题 9 42 在进行齿轮强度计算时 为什么要引入载荷系数 K 9 43 根据齿轮啮合原理 渐开线齿轮传动可以实现瞬时传动比不变 为什么齿轮啮合过程中还会产生内部附加动载荷 动载荷系数 Kv 反 映了哪些产生动载荷的影响因素 如何减小作用在轮齿上的内部附加 动载荷 9 44 为什么要引入齿间载荷分配系数 K 它取决于哪些因素 9 45 齿轮强度计算中为什么要引入齿向载荷分布系数 K 它的 值主要受哪些因素的影响 可采取哪些措施来减小齿向载荷分布不均 的程度 9 46 对相对两支承非对称布置的齿轮传动 从减小齿向载荷分布不均 的角度考虑 齿轮应远离还是靠近转矩输入端来布置 9 47 试说明弹性系数 ZE的物理意义 它如何影响齿面的接触应力 9 48 试说明节点区域系数 ZH的物理意义 它对齿面接触影响如何 它与齿轮哪些参数有关 9 49 为什么齿轮接触强度和抗弯强度计算分别引入重合度系数 Ze和 Ye 在强度公式中还有什么系数与重合度有关 说明重合度对接触强 度和抗弯强度的影响 9 50 试说明齿形系数 YFa的物理意义 它与齿轮的哪些参数有关 是 如何影响齿轮抗弯强度的 9 51 试说明应力修正系数 YSa的物理意义 它考虑了哪些因素对抗弯 强度的影响 9 52 试说明变位系数对接触强度和抗弯强度的影响在齿轮强度公式中 是如何体现的 9 53 试说明齿轮制造精度对齿轮接触强度和抗弯强度的影响在强度计 算公式中是怎样体现的 9 54 在下列各齿轮受力图中标注各力的符号 齿轮 1 主动 精品文档 26欢迎下载 题题 9 549 54 图图 9 55 两级展开式齿轮减速器如图所示 已知主动轮 1 为左旋 转向nl如图示 为使中间轴上两齿轮所受的轴向力相互抵消一部分 试在图中标出各齿轮的螺旋线方向 并在各齿轮分离体的啮合点处标 出齿轮的轴向力Fa 径向力Fr 和圆周力Ft 的方向 圆周力的方向 分别用符号 或 表示向内或向外 题题 9 559 55 图图 9 56 图示定轴轮系中 已知齿数z1 z3 25 z2 20 齿轮 转速 nl 450r min 工作寿命Lh 2000h 若齿轮 1 为主动且转向不变 试 问 精品文档 27欢迎下载 题题 9 569 56 图图 1 齿轮 2 在工作过程中轮齿的接触应力和弯曲应力的应力比 r各为多少 2 齿轮 2 的接触应力和弯曲应力的循环次数N2各为多少 9 57 直齿轮传动与斜齿轮传动在确定许用接触应力 H 时有何 区别 9 58 对齿轮进行正 负变位修正 轮齿的抗弯能力有何变化 9 59 齿轮传动的常用润滑方式有哪些 润滑方式的选择与齿轮 圆周速度大小有何关系 润滑油粘度的选择与齿轮圆周速度大小有何 关系 9 60 圆弧齿圆柱齿轮传动与渐开线齿轮传动相比有哪些优点 为什么圆弧齿圆柱齿轮不能是直齿的 三 设计计算题 9 61 一对斜齿圆柱齿轮传动由电动机直接驱动 齿轮材料为 45 钢 软齿面 齿轮精度等级为 8 7 7FL 已知法面模数mn 31mm 齿数 z1 30 z2 93 螺旋角 13 82 齿宽B1 85mm B2 80mm 转速 n1 1440r min 该齿轮对称布置在两支承之间 载荷平稳 试确定该 齿轮传动的载荷系数K 9 62 在上题的齿轮传动中 小齿轮调质处理 齿面硬度为 220 240HBS 大齿轮常化处理 齿面硬度为 190 210HBS 要求齿轮 的工作寿命为 5 年 允许出现少量点蚀 每年工作 250 天 每天工作 8 小时 齿轮单向转动 试确定该齿轮传动的许用接触应力和许用弯 曲应力 9 63 设计一直齿圆柱齿轮传动 原用材料的许用接触应力为 H 1 700MPa H 2 600MPa 求得中心距a 100mm 现改用 H 1 600MPa H 2 400MPa 的材料 若齿宽和其它条件不变 为保证接 精品文档 28欢迎下载 触疲劳强度不变 试计算改用材料后的中心距 9 64 一直齿圆柱齿轮传动 已知 zl 20 z2 60 m 4mm B1 45mm B2 40mm 齿轮材料为锻钢 许用接 触应力 H 1 500MPa H 2 430MPa 许用弯曲应力 F 1 340MPa F 2 280MPa 弯曲载荷系数K 1 85 接触载荷系数 K 1 40 求大齿轮所允许的输出转矩T2 不计功率损失 9 65 设计铣床中一对直齿圆柱齿轮传动 已知功率P1 7 5kW 小齿轮主动 转速n1 1450r min 齿数z1 26 z2 54 双向传动 工 作寿命Lh 12000h 小齿轮对轴承非对称布置 轴的刚性较大 工作 中受轻微冲击 7 级制造精度 9 66 设计一斜齿圆柱齿轮传动 已知功率Pl 40kW 转速 n1 2800r min 传动比i 3 2 工作寿命Lh 1000h 小齿轮作悬臂布 置 工作情况系数KA 1 25 9 67 设计由电动机驱动的闭式圆锥齿轮传动 已知功率 P1 9 2kW 转速n1 970r min 传动比i 3 小齿轮悬臂布置 单向转 动 载荷平稳 每日工作 8 小时 工作寿命为 5 年 每年 250 个工作 日 四 结构设计与分析题 9 68 一标准斜齿圆柱齿轮的局部结构如图所示 已知法面模数 mn 5mm 齿数z 52 螺旋角 13 10 25 精度等级为 8 7 7HK GB T10095 1988 试确定图中各结构尺寸 尺寸公差 表面粗糙度和 形位公差 并填写表中数值 精品文档 29欢迎下载 题题 9 689 68 图图 第十章 蜗杆传动 一 选择题 10 1 在蜗杆传动中 如何模数和蜗杆头数一定 增加蜗杆分度圆直径 将使 1 传动效率提高 蜗杆刚度降低 2 传动效率降低 蜗杆刚度提高 3 传动效率和蜗杆刚度都提高 4 传动效率和 蜗杆刚度都降低 10 2 在蜗杆传动中 其他条件相同 若增加蜗杆头数 将使 1 传动效率提高 滑动速度降低 2 传动效率降低 滑动 速度提高 3 传动效率和滑动速度都提高 4 传动效率和滑动 速度都降低 10 3 计算蜗杆传动的传动比时 公式 是错误的 1 i w1 w2 2 i n1 n2 3 i d2 d3 4 i Z2 Z1 10 4 阿基米德蜗杆与蜗轮正确啮合的条件是 1 mt1 mt2 t1 t2 90 2 mn1 mn2 n1 n2 2 mx1 mt2 x1 t2 90 3 mx1 mt2 x1 t2 10 5 为了减少蜗轮滚刀型号 有利于刀具标准化 规定 为标准 值 1 蜗轮齿数 2 蜗轮分度圆直径 3 蜗杆头数 3 蜗杆分度圆直径 10 6 为了凑中心距或改变传动比 可采用变位蜗杆传动 这时 精品文档 30欢迎下载 1 仅对蜗杆进行变位 2 仅对蜗轮进行变位 4 同时对蜗杆 蜗轮进行变位 10 7 蜗杆传动的失效形式与齿轮传动相类似 其中 最易发生 1 点蚀与磨损 2 胶合与磨损 3 轮齿折断与塑性变形 10 8 蜗杆传动中 轮齿承载能力的计算主要是针对 来进 行的 1 蜗杆齿面接触强度和蜗轮齿根抗弯强度 2 蜗杆齿面接触 强度和蜗杆齿根抗弯强度 3 蜗杆齿面接触强度和齿根抗弯强度 4 蜗轮齿面接触强度和齿根抗弯强度 10 9 对闭式蜗杆传动进行热平衡计算 其主要目的是为了 1 防止润滑油受热膨胀后外溢 造成环境污染 2 防止润滑油温度过高而使润滑条件恶化 3 防止蜗轮材料在高温下力学性能下降 4 防止蜗杆蜗轮发生热变后 正确啮合受到破坏 二 分析与思考 10 10 在阿基米德蜗杆传动中 若蜗杆分度圆直径 d1 模数 m 材料 的许用应力及工况等均保持不变 仅将蜗轮齿数由 Z2 60 增加到 Z2 66 则接触疲劳强度条件考虑 传动的承载能力将变为原来的多 少倍 10 11 为什么连续传动的闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算 可采用 哪些措施改善散热条件 10 12 写出蜗杆传动的热平衡条件式 并说明式中各符号意义 10 13 图示蜗杆传动均是以蜗杆为主动件 试在图上标出蜗 轮 或蜗杆 的转向 蜗轮齿的螺旋线方向 蜗杆 蜗轮所受各 分力的方向 a b 题题 10 1310 13 图图 精品文档 31欢迎下载 10 14 蜗杆传动中为何常以蜗杆为主动件 蜗轮能否作为 主动件 为什么 10 15 图示为简单手动起重装置 若按图示方向转动蜗 杆 提升重物 G 试确定 1 蜗杆和蜗轮齿的旋向 2 蜗轮所受作用力的方向 画出 3 当提升重物或降下重物时 蜗轮齿面是单侧受载还是 双侧受载 10 16 在动力蜗杆传动中 蜗轮的齿数在什么范围内选 取 齿数过多或过少有何不利 10 17 选择蜗杆 蜗轮材料的原则是什么 10 18 蜗杆传动设计中为何特别重视发热问题 如何进行 热平衡计算 常用的散热措施有哪些 10 19 为什么蜗杆传动要进行蜗杆的刚度计算 对于常用 的两端支承蜗杆轴如何进行刚度计算 10 20 为什么普通圆柱蜗杆传动的承载能力主要取决于 蜗轮轮齿的强度 用碳钢或合金钢制造蜗轮有何不利 三 设计计算题 10 21 图示为某起重设备的减速装置 已知各轮齿数 z1 z2 20 z3 60 z4 2 z5 40 轮 1 转向如图所示 卷筒直径 D 136mm 试求 1 此时重物是上升还是下降 题题 10 15 图图 精品文档 32欢迎下载 2 设系统效率 0 68 为使重物上升 施加在轮 1 上的驱动力矩T1 10N m 问重物的重量是多少 题题 10 2110 21 图图 题题 10 2210 22 图图 10 22 蜗轮滑车如图所示 起重量F 10kN 蜗杆为双头 模数m 6 3mm 分度圆直径dl 63mm 蜗轮齿数z2 40 卷简直 径D 148mm 蜗杆传动的当量摩擦系数fv 0 1 轴承 溅油和 链传动的功率损失为 8 工人加在链上的作用力F 200N 试求链轮直径D 并验算蜗杆传动是否自锁 10 23 试设计轻纺机械中的一单级蜗杆减速器 传递功 率P1 8 5kW 主动轴转速 nl 1460r min 传动比i 20 载荷 平稳 单向工作 长期连续运转 润滑情况良好 工作寿命 Lh 15000h 10 24 已知一蜗杆传动 蜗杆为主动 转速 精品文档 33欢迎下载 nl 1440r min 蜗杆头数zl 2 模数m 4mm 蜗杆直径系数 q 10 蜗杆材料为钢 齿面硬度大于 45HRC 磨削 蜗轮材料 为铸锡青铜 求该传动的啮合效率 10 25 设计用于带式输送机的普通圆柱蜗杆减速器 传 递功率P1 7 5kW 蜗杆转速 n1 970r min 传动比i 18 由电 动机驱动 载荷平稳 蜗杆材料为 20Cr 钢 渗碳淬火 硬度 大于 58HRC 蜗轮材料为 ZCuSnl0P1 金属模铸造 蜗杆减速 器每日工作 8 小时 工作寿命为 7 年 每年 250 个工作日 第十一章 链传动 一 选择题 11 1 链传动设计中 一般链轮最多齿数限制为 Zmax 120 是为了 1 减小链传动的不均匀性 2 限制传动比 3 减少链节磨 损后链从链轮上脱落下来的可能性 4 保证链轮轮齿的强度 11 2 链传动中 限制链轮最少齿数的目的之一是为了 1 减少传动的运动不均匀性和动载荷 2 防止链节磨损后脱落 3 使小链轮轮齿受力均匀 4 防止润滑不良时轮齿加速磨 损 11 3 链传动中 最适宜的中心距是 1 10 20 p 2 20 30 p 3 30 50 p 4 50 80 p 11 4 设计链传动时 链节数最好取 1 偶数 2 奇数 3 质数 4 链轮齿数的整数倍 11 5 下列链传动传动比的计算公式中 是错误的 1 i n1 n2 2 i d2 d1 3 i Z2 Z1 4 i T2 T1 11 6 链传动中 链条的平衡速度 v 1 d1n1 60 1000 2 d2n2 60 1000 3 z1n1p1 60 1000 4 z1n2p 60 1000 精品文档 34欢迎下载 11 7 多排链排数一般不超过 3 或 4 排 主要是为了 1 不使安装困难 2 使各排受力均匀 3 不使轴向过宽 2 减轻链的重量 11 8 链传动设计中 当载荷大 中心距小 传动比大时 宜选用 1 大节距单排链 2 小节距多排链 3 小节距单排链 4 大节距多排链 三 设计计算题 11 9 滚子链传动传递的功率P 8 5 kW 工况系数 KA 1 2 主动链轮转速nl 960r min 齿数zl 21 从动链轮 转速n2 330r min 中心距d 600mm 链节距p 12 7mm 试计 算需要几排链 11 10 单排滚子链传动 主动链轮转速n1 600r min 齿 数zl 21 从动链轮齿数z2 105 中心距a 910mm 该链的节距 p 25 4mm 工况系数KA 1 2 试求链传动所允许传递的功率 P 11 11 设计一输送装置用的链传动 已知传递的功率P 16 8kW 主 动轮转速n1 960r rain 传动比i 3 5 原动机为电动机 工作载荷 冲击较大 中心距a 800mm 水平布置 精品文档 35欢迎下载 第十二章第十二章 轴轴 一 选择与填空题 12 1 轴上安装有过盈联接零件时 应力集中将发生在轴上 1 轮毂中间部位 2 沿轮毂两端部位 3 距离轮毂端 部为 1 3 轮毂长度处 12 2 某 45 钢轴的刚度不足 可采取 措施来提高其 刚度 1 改用 40Cr 钢 2 淬火处理 3 增大轴径 4 增 大圆角半径 12 3 按弯扭合成强度条件计算轴的应力时 公式中折合系数 是考虑 1 材料抗弯与抗扭的性能不同 2 弯曲应力和扭转切应 力的循环性质不同 3 强度理论的要求 12 4 对轴进行表面强化处理 可以提高轴的 1 静强度 2 刚度 3 疲劳强度 4 耐冲击性能 精品文档 36欢迎下载 二 分析与思考题 12 5 何为转轴 心轴和传动轴 自行车的前轴 中轴 后轴及 脚踏板轴分别是什么轴 12 6 试说明下面几种轴材料的适用场合 0235 A 45 1Crl8Ni9Ti Qr600 2 40CrNi 12 7 轴的强度计算方法有哪几种 各适用于何种情况 12 8 按弯扭合成强度和按疲劳强度校核轴时 危险截面应如何 确定 确定危险截面时考虑的因素有何区别 12 9 为什么要进行轴的静强度校核计算 这时是否要考虑应力 集中等因素的影响 12 10 经校核发现轴的疲劳强度不符合要求时 在不增大轴径 的条件下 可采取哪些措施来提高轴的疲劳强度 12 11 何谓轴的临界转速 轴的弯曲振动临界转速大小与哪些因 素有关 12 12 什么叫刚性轴 什么叫挠性轴 设计高速运转的轴时 应 如何考虑轴的工作转速范围 三 设计计算题 12 13 已知一传动轴的材料为 40Cr 钢调质 传递功率P 12kW 转速 n 80r min 试 1 按扭转强度计算轴的直径 2 按扭转刚度计算轴的直径 设轴的允许扭转角 0 5 m 12 14 直径d 75mm 的实心轴与外径 d0 85mm 的空心轴的扭转强 度相等 设两轴的材料相同 试求该空心轴的内径d1和减轻重量的百 分率 12 15 图示为一台二级圆锥 圆柱齿轮减速器简图 输入轴由左 端看为逆时针转动 已知 Ft1 5000N Fr1 1690N Fa1 676N dml 120mm dm2 300mm Ft3 10000N Fr3 3751N Fa3 2493N d3 150mm l1 l 3 60mm l2 120mmm l4 l5 l6 100mm 试画出输入轴的计算简图 计算轴的支承反力 画出 轴的弯矩图和扭矩图 并将计算结果标在图中 精品文档 37欢迎下载 题题 12 1512 15 图图 12 16根据题 15 15 中的已知条件 试画出中间轴的计算 简图 计算轴的支承反力 画出轴的弯矩图和扭矩图 并将计算结果 标在图中 1