工科教材-机械设计(吕宏_王慧主编)课后习题答案

1、第一章绪论习题答案思考题1） 机器是由哪些基本部分构成？各部分作用是什么？2） 什么是专用零件？什么是通用零件？试举例说明。3）机械设计的研究对象是什么？学习时应注意哪些问题？4）机械零件的主要失效形式及设计准则是什么？5）设计机器应满足哪些基本要求？1）答：机器是由原动机、传动装置和工作机三大部分组成。原动机是机械设备完成其工作任务的动力来源。传动装置是按执行机构作业的特定要求，把原动机的运动和动力传递给执行机构。执行机构也是工作部分，直接完成机器的功能。2）答：所谓通用零件实际是指各种机器都经常使用的零件。如轴、轴承和齿轮等。专用零件是某些机器使用的零件，例如：发动机中的曲轴、汽轮机中的叶

2、片。3）答：本课程是研究普通条件下，一般参数的通用零件的设计理论与设计方法。学习时应注意以下问题：1）理论联系实际。 2）抓住课程体系。3）要综合运用先修课程的知识解决机械设计问题。4）要理解系数引入的意义。5）要努力培养解决工程实际问题的能力。4）答：机械零件的主要失效形式有强度失效（因强度不足而断裂）、刚度失效（过大的变形）、磨损失效（摩擦表面的过度磨损），还有打滑和过热，联接松动，管道泄漏，精度达不到要求等等。设计准则是1) 强度准则2) 刚度准则3) 耐磨性准则4) 振动稳定性准则5) 热平衡准则6) 可靠性准则5）设计任何机器都必须满足如下要求1）使用要求2）经济性要求 3）安全性要

3、求4）其他要求（1）环保要求（2）外观要求（3）体积重量要求等第二章 带 传 动 习 题1. 选择题1) 带传动中，在预紧力相同的条件下，V带比平带能传递较大的功率，是因为V带_3_.(1)强度高 (2)尺寸小 (3)有楔形增压作用 (4)没有接头2) 带传动中，若小带轮为主动轮，则带的最大应力发生在带_1_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3) 带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为_4_.(1)带的材料不符合虎克定律 (2)带容易变形和磨损 (3)带在带轮上打滑 (4)带的弹性滑动4)带传动打滑总是_1_. (1)在小轮上先开始 (2)在大轮上先

4、开始 (3)在两轮上同时开始5) V带传动设计中，限制小带轮的最小直径主要是为了_2_.(1)使结构紧凑 (2)限制弯曲应力(3)保证带和带轮接触面间有足够摩擦力 (4)限制小带轮上的包角6) 带传动的主要失效形式之一是带的_3_。(1)松弛 (2)颤动 (3)疲劳破坏 (4)弹性滑动7) 带传动正常工作时，紧边拉力和松边拉力满足关系 2 。 （1）= （2）- = （3） + =2.思考题1) 在设计带传动时为什么要限制带速、小带轮直径和带轮包角？答：带速大则离心拉应力大，所以限制v30m/s；小带轮直径d1小则弯曲拉应力大，造成工作应力过大在交变应力作用下，带将产生疲劳破坏；一般要求带轮包

5、角120，以防带与带轮接触弧长不足，带在轮上打滑。2) 为了避免带的打滑，将带轮上与带接触的表面加工的粗糙些以增大摩擦力，这样处理是否正确，为什么？答：不可以。由于带传动工作时存在弹性滑动，粗糙表面将加速带的疲劳破坏。 3) 何谓带传动的弹性滑动和打滑？能否避免？答：弹性滑动：带具有弹性，紧边拉力大，应变大，松为拉力小，应变小。当带由紧边侧进入主动轮到从松边侧离开主动轮有个收缩过程，而带由进入从动轮到离开从动轮有个伸长过程。这两个过程使带在带轮上产生弹性滑动。弹性滑动不能避免。打滑：由于张紧不足，摩擦面有润滑油，过载而松弛等原因，使带在带轮上打滑而不能传递动力。打滑能避免。4) 为何V带传动的

6、中心距一般设计成可调节的?在什么情况下需采用张紧轮?张紧轮布置在什么位置较为合理?答： 由于V带无接头，为保证安装必须使两轮中心距比实际的中心距小，在安挂完了以后，在调整到正常的中心距。另外，由于长时间使用，V带会因疲劳而伸长，为保持必要的张紧力，应根据需要调整中心距。 当中心距不能调整时可用张紧轮把带张紧。张紧轮一般布置在松边靠近大带轮处。5) 一般带轮采用什么材料?带轮的结构形式有哪些?根据什么来选定带轮的结构形式?答：一般带轮采用铸铁材料。带轮的结构形式有实心式、腹板式、孔板式 椭圆剖面的轮辐式。根据带轮的基准直径的大小确定。3 .设计计算题1) 单根普通V带传动，能传递的最大功率=10

7、KW，主动轮的转速 =1450rmin，主动轮、从动轮的基准直径分别为180mm，350mm，中心距630mm，带与带轮间的当量摩擦系数0.2，试求紧边拉力和松边拉力。2)设计一带式输送机的传动装置，该传动装置由普通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 =11 kW，转速 =1460 rmin，减速器输入轴转速为400 rmin，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。解：1计算功率由表2.10查得工作情况系数，故 kW2选取普通V带型号根据 kW， r/min，由图2-17确定选用B型。3确定小带轮

8、和大带轮基准直径、,并验算带速由表2.4,应不小于125mm，现取 =140mm， = 1%，由式(2-16)得mm由表2.4取直径系列值 = 500 mm。大带轮转速:r/min其误差小于|5%|，故允许。验算带速m/s在525 m/s范围内，带速合适。4确定带长和中心距并验算小带轮包角由 得：448 1280初步选取中心距a =700 mm，由式(2-1)得带长由表2.2选用基准长度 = 2500 mm。由式(2-24)可近似计算实际中心距mm验算小带轮包角，由式(2-2)得合适5确定V带根数z传动比 由表2.5查得 =2.83 kW，由表2.7查得 = 0.46 kW由表2.9查得 =0

9、.945，由表2.2查得 =1.03，由式(12-27)得取 = 5 根。6 确定初拉力由表2.1查得q = 0.17 kg/m，由式(2-28)得单根V带的张紧力7求压轴力由式(2-29)，压轴力为9带轮结构设计（略）第三章链传动习题1选择题1）链传动设计中，一般大链轮最多齿数限制为Zmax120，是为了_。（1）减小链传动运动的不均匀性 （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2）链传动中，限制小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）防止链节磨损后脱链 （3）使小链轮轮齿受力均匀 （4）防止润滑不良时轮

10、齿加速磨损3）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4）链传动中，链条的平均速度v_。(1) (2) (3) (4) 5）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 （4）减轻链的质量6）链传动不适合用于高速传动的主要原因是_。（1）链条的质量大 （2）动载荷大 （3）容易脱链（4）容易磨损7）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2思考题1）为什么链传动的平均传动比准确、瞬时传动比不准确

11、？2）链传动产生动载荷的原因及影响因素有哪些？3）链传动的失效形式及设计准则是什么？4）链传动中为什么小链轮的齿数不宜过少？而大链轮的齿数又不宜过多？5) 套筒滚子链已标准化，链号为20A的链条节距p等于多少？有一滚子链标记为：10A-2100GB1243.1-1997，试说明它的含义？3设计计算题1) 设计一往复式压气机上的滚子链传动。已知电动机转速n1=960 r/min，功率P = 3 kW，压气机转速n2=320 r/min，载荷变动较大，希望中心距不大于650 mm（要求中心距可以调节）。2) 某单列套筒滚子链传动由三相异步电机驱动，传递的功率P=22kW 。主动链轮转数n1=720

12、r/min，主动链轮齿数Z1=23，从动链轮齿数Z2=83。链条型号为12A，链节距p=19.05mm，如果链节数LP=100，两班制工作。采用滴油润滑，试验算该套筒滚子链是否满足要求？若不满足如何改进？第三章 链传动答案1 选择题1)(3) 2)(1) 3）(1) 4） （3） 5）（2） 6）（2） 7）（2）2思考题(略)3设计计算题1) 设计一往复式压气机上的滚子链传动。已知电动机转速n1=960 r/min，功率P = 3 kW，压气机转速n2=320 r/min，载荷变动较大，希望中心距不大于650 mm（要求中心距可以调节）。解计 算 与 说 明主 要 结 果1选择链轮齿数Z1、

13、Z2根据传动比i=960/320=3，查表3.6，小链轮齿数Z1=23 ，则大链轮齿数Z2=69。2确定计算功率PC由于往复式压气机载荷变动较大，由表3.3查得工况系数KA=1.5 PC= KAP=31.5=4.5kW3计算中心距及链节数1）初定中心距a。=(3050)p 取a。= 40p 2）确定链节数Lp取链节数Lp=1284计算额定功率1）查齿数系数Kz=1.23（表3.5）2）选单排链 多列数系数Km= 1（表3.4）3）长度系数KL=1.08 （图3.13按曲线1查）4）计算额定功率 kW5确定链条节距根据额定功率P。和转数n查图3.12选择滚子链型号为08A 由表3.1查得 链节距

14、=12.7 mm6确定链长和中心距1）链条长度L=Lp/1000 =1.626m2）计算实际中心距a650mm,符合设计要求。7计算压轴力FQ 链速 m/s 工作拉力 N压轴力 N8润滑方式选择根据链速 m/s和链节距=12.7 mm，按图3.15查得润滑方式为油浴或飞溅润滑。9结构设计（略）Z1=23 Z2=69。PC=4.5kWLp=128Kz=1.23Km= 1KL=1.08P0=3.39 kWp=12.7 mmL =2.032ma=512.25mm第四章 齿轮传动习 题（答案）1选择题 1）一般开式齿轮传动的主要失效形式是 3 。（1）齿面胶合 （2）齿面疲劳点蚀（3）齿面磨损或轮齿疲

15、劳折断 （4）轮齿塑性变形2）高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式是 1 。（1）齿面胶合 （2）齿面疲劳点蚀（3）齿面磨损 （4）轮齿疲劳折断3）材料为45钢齿轮，经调质处理后其硬度值约为 2 。（1）（4550）HRC （2）（220270）HBW（3）（160180 ）HBW （4）（320350）HBW4）齿面硬度为（5662）HRC的合金钢齿轮的加工工艺过程为 3 。（1）齿坯加工、淬火、磨齿、滚齿 （2）齿坯加工、淬火、滚齿、磨齿 （3）齿坯加工、滚齿、渗碳淬火、磨齿 （4）齿坯加工、滚齿、磨齿、淬火5）齿轮传动中齿面的非扩展性点蚀一般出现在 2 。（1）跑合阶段

16、（2）稳定性磨损阶段（3）剧烈磨损阶段 （4）齿面磨料磨损阶段6）对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般 4 。（1）按接触强度设计齿轮尺寸，再校核弯曲强度（2）按弯曲强度设计齿轮尺寸，再校核接触强度（3）只需按接触强度设计（4）只需按弯曲强度设计7）一对标准直齿圆柱齿轮，已知=18，=72，则这对齿轮的接触应力 3 。（1） （2）（3） （4）8）一对标准渐开线圆柱齿轮要正确啮合时，它们的 2 必须相等。（1）直径 （2）模数（3）齿宽 （4）齿数9）设计闭式硬齿面齿轮传动时，若直径一定，则应取较少齿数，使模数增大以 2 。（1）提高齿面接触强度 （2）提高齿根弯曲疲劳强度（3）减少加工切削

17、量，提高生产率 （4）提高抗塑性变形能力10）在直齿圆柱齿轮设计中，若中心距保持不变，而把模数增大，则可以 2 。（1）提高齿面接触强度 （2）提高轮齿的弯曲强度（3）弯曲与接触强度均可提高 （4）弯曲与接触强度均不变11）当 4 ，则齿根弯曲强度增大。（1）模数不变，增多齿数 （2）模数不变，减小中心距（3）模数不变，增大直径 （4）齿数不变，增大模数12）轮齿弯曲强度计算中齿形系数与 3 无关。（1）齿数 （2）变位系数（3）模数 （4）斜齿轮的螺旋角13）齿轮传动在以下几种工况中 3 的齿宽系数可取大些。（1）悬臂布置 （2）不对称布置（3）对称布置 （4）同轴式减速器布置14）直齿圆锥

18、齿轮传动强度计算时，是以 3 为计算依据的。（1）大端当量直齿圆锥齿轮 （2）齿宽中点处的直齿圆柱齿轮（3）齿宽中点处的当量直齿圆柱齿轮 （4）小端当量直齿圆锥齿轮2简答题 1）齿轮传动有哪些主要优、缺点？答：（1）效率高 在常用的机械传动中，齿轮传动的效率最高。一对圆柱齿轮传动的效率一般在98以上，高精度齿轮传动的效率超过99%。这对大功率传动十分重要，因为即使效率只提高1，也有很大的经济意义。（2）结构紧凑 在同样的使用条件下，齿轮传动所需的结构尺寸一般较小。（3）工作可靠、寿命长 设计制造正确合理、使用维护良好的齿轮传动，工作可靠，寿命长，这也是其他机械传动所不能比拟的。（4）传动比准确

19、、恒定 无论是瞬时还是平均传动比，传动比准确、恒定往往是对传动的一个基本要求。齿轮传动获得广泛的应用，也就是因其具有这一特点。（5）适用的速度和功率范围广 传递功率可高达数万千瓦，圆周速度可达150m/s(最高300m/s)，直径能做到10m以上。（6）要求加工精度和安装精度较高，制造时需要专用工具和设备，因此成本比较高。（7）不宜在两轴中心距很大的场合使用。2）轮齿的失效形式有哪些？闭式和开式传动的失效形式有哪些不同？答：齿轮传动的失效形式：1.轮齿折断；2.齿面点蚀；3.齿面胶合；4.齿面磨损；5.齿面塑性变形闭式软齿面齿轮传动其主要失效形式是疲劳点蚀闭式硬齿面齿轮传动其主要失效形式是轮齿

20、的折断开式齿轮传动的主要失效形式是磨损3）齿面点蚀常发生在什么部位？如何提高抗点蚀的能力？答：点蚀首先出现在靠近节线的齿根面上，然后再向其他部位扩展。齿面抗疲劳点蚀的能力主要取决于齿面硬度，齿面硬度越高抗疲劳点蚀的能力越强。4）轮齿折断通常发生在什么部位？如何提高抗弯疲劳折断的能力？答：轮齿折断一般发生在齿根部位。为提高齿轮的抗折断能力，可适当增大齿根过渡圆角的半径，消除该处的加工刀痕，以降低应力集中作用；增大轴及轴承的刚度，以减小齿面上局部受载的程度；正确地选择材料和热处理形式使齿面较硬齿芯材料具有足够的韧性；以及在齿根处施加适当的强化措施（如喷丸、辗压）等。5）齿面胶合通常发生在什么工况下

21、？产生的原因是什么？可采取哪些防止措施？答：在高速重载的传动中和低速重载传动中常发生齿面胶合。在高速重载的传动中，常因齿面间相对滑动速度比较高而产生瞬时高温而导致润滑失效和在低速重载传动中，由于齿面间的润滑油膜不易形成是齿面胶合产生原因。采用粘度大的润滑油，减小模数，降低齿高，降低滑动系数，采用抗胶合能力强的润滑油等，均可防止或减轻齿轮的胶合。6）外啮合齿轮传动中，齿面塑性流动的结果分别使哪个齿轮出现凹槽和凸脊？答：由于在主动轮齿面的节线两侧，齿顶和齿根的摩擦力方向相背，因此在节线附近形成凹槽；从动轮则相反，由于摩擦力方向相对，因此在节线附近形成凸脊。7）齿轮材料的选择原则是什么？常用齿轮材料

22、和热处理方法有哪些？答：（1）齿轮材料必须满足工作条件的要求。对于要满足质量小、传递功率大和可靠性高要求的齿轮，必须选择机械性能高的合金钢；对于一般功率很大、工作速度较低、周围环境中粉尘含量极高，往往选择铸钢或铸铁等材料；对于功率很小，但要求传动平稳、低噪声或无噪声、以及能在少润滑或无润滑状态下正常工作，常选用工程塑料作为齿轮材料。总之，工作条件的要求是选择齿轮材料时首先应考虑的因素。（2）应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法及热处理和制造工艺。大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯，可选用铸钢或铸铁作为齿轮材料。中等或中等以下尺寸要求较高的齿轮常选用锻造毛坯，可选择锻钢制作。尺寸较小而又要求不高时，选用

23、圆钢作毛坯。齿轮表面硬化的方法有：渗碳、氮化和表面淬火。采用渗碳工艺时，应选用低碳钢或低碳合金钢作为齿轮材料；采用表面淬火时，对材料没有特别的要求。（3）正火碳钢，不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮，不能承受大的冲击载荷；调质碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮；合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮，飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢。（4）考虑配对两齿轮的齿面硬度组合，对金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面的硬度差应保持（2550）HBW或更多。当小齿轮与大齿轮的齿面具有较大的硬度差，且速度又较高时，在运

24、转过程中较硬的小齿轮齿面对较软的大齿轮齿面，会起较显著的冷作硬化效应，从而提高了大齿轮齿面的疲劳极限。因此，当配对的两齿轮齿面具有较大的硬度差时，大齿轮的接触疲劳许用应力可提高约20，但应注意硬度高的齿面，粗糙度值也要相应地减小。8）软齿面和硬齿面的界限是如何划分的？设计中如何选择软、硬齿面？答：齿面的硬度大于350HBW或38HRC，称为硬齿面齿轮传动；轮齿工作面的硬度小于等于350HBW或38HRC，称为软齿面齿轮传动。对结构尺寸没有要求的齿轮传动用软齿面齿轮传动；对结构尺寸小的齿轮传动用硬齿面齿轮传动。9）齿轮传动中，为何引入动载荷系数KV？减小动载荷的方法有哪些？答：齿轮传动不可避免地

25、会有制造及装配的误差，轮齿受载后还要产生弹性变形。这些误差及变形实际上将使啮合轮齿的基圆齿距与不相等。因而轮齿就不能正确地啮合传动，瞬时传动比就不是定值，从动齿轮在运转中就会产生角加速度，于是引起了动载荷或冲击。为了计及动载荷的影响，引入了动载系数。提高制造精度，减小齿轮直径以降低圆周速度，均可减小动载荷。10）齿面接触疲劳强度计算和齿根弯曲疲劳强度计算的理论依据是什么？一般闭式软齿面齿轮需进行哪些强度计算？答：齿面接触疲劳强度计算的理论依据是接触强度计算，保证接触处的最大接触应力不超过齿轮的许用应力；齿根弯曲疲劳强度计算的理论依据是弯曲强度计算，应使齿根危险剖面处的弯曲应力不超过齿轮的许用弯

26、曲疲劳应力 。一般闭式软齿面齿轮需按齿面接触疲劳强度进行设计计算，验算齿根弯曲疲劳强度。11）使用齿面接触疲劳强度设计公式和齿根弯曲疲劳强度设计公式计算得到的主要参数是什么？说明什么问题？各应用在什么场合？答：齿面接触疲劳强度设计公式得到的主要参数是小齿轮分度圆直径，说明齿轮传动的接触疲劳强度取决于中心距或齿轮分度圆直径，应用于闭式软齿面齿轮传动设计计算中；齿根弯曲疲劳强度设计公式得到的主要参数是齿轮模数，说明齿轮传动的齿根弯曲应力的大小，主要取决于模数，应用于闭式硬齿面齿轮传动设计计算中。12）开式齿轮传动应按何种强度条件进行计算？为什么？怎么样考虑磨损的影响？答：开式齿轮传动的主要失效形式

27、是磨损，往往是由于齿面的过度磨损或轮齿磨薄后弯曲折断而失效。因此采用降低许用应力的方法按齿根弯曲强度进行设计计算，即按齿根弯曲强度进行设计计算，考虑磨损的影响，将计算的模数增大，通常不必验算接触强度。13）什么是齿形系数？齿形系数与哪些因素有关？如两个齿轮的齿数和变位系数相同，而模数不同，齿形系数是否有变化？同一齿数的标准直齿圆柱齿轮、标准斜齿圆柱齿轮和标准直齿圆锥齿轮的齿形系数是否相同？为什么？答：，称为齿形系数，反映了轮齿几何形状对齿根弯曲应力的影响。只取决于轮齿的齿形（随压力角、齿数和变位系数而异）。模数的变化只引起齿廓尺寸大小的变化，并不改变齿廓的形状，齿形系数没有变化。同一齿数的标准

28、直齿圆柱齿轮、标准斜齿圆柱齿轮和标准直齿圆锥齿轮的齿形系数不相同，因为斜齿圆柱齿轮和标准直齿圆锥齿轮的齿形系数用当量齿数查取。14）一对圆柱齿轮传动，小齿轮和大齿轮在啮合处的接触应力是否相等？如大、小齿轮的材料及热处理情况均相同，则其接触疲劳许用应力是否相等？如其接触疲劳许用应力相等，则大、小齿轮的接触疲劳强度是否相等？答：一对圆柱齿轮传动，小齿轮和大齿轮在啮合处的接触应力相等，大、小齿轮的材料及热处理情况均相同，则其接触疲劳许用应力相等，如其接触疲劳许用应力相等，则大、小齿轮的接触疲劳强度不相等。15）计算一对圆柱齿轮传动的大、小齿轮的接触疲劳强度时，其计算公式是否一样？应注意什么问题？答：

29、计算公式一样，应使小齿轮比大齿轮硬（2550）HBW。3设计计算题1）双级斜齿圆柱齿轮减速器如图4.37所示，要求轴II上的两齿轮产生的轴向力Fa2与Fa3（请检查所有参数下标）相互抵消。设第一对齿轮的螺旋角，试确定第二对齿轮的螺旋角第二对齿轮3和4的螺旋线方向如何？ 图4.37 闭式双级圆柱齿轮减速器解：因为，所以因为所以，第二对齿轮3和4的螺旋线方向分别为左旋和右旋。2） 有一台单级直齿圆柱齿轮减速器。已知：z1 32，z2 108，中心距a=210mm，齿宽b=72mm，大小齿轮材料均为45钢，小齿轮调质，硬度为（250270）HBW，齿轮精度为8级。输入转速n1=1460r/min。电

30、动机驱动，载荷平稳，齿轮寿命为10000小时。试求该齿轮传动所允许传递的最大功率。3）试设计提升机构上用的闭式直齿圆柱齿轮传动。已知：齿数比 u=4.6，转速n1 =730r/min，传递功率P110kW，双向传动，预期寿命5年，每天工作16小时，对称布置，原动机为电动机，载荷为中等冲击，z125，大小齿轮材料均为45钢，调质处理，齿轮精度等级为8级，可靠性要求一般。4）试设计闭式双级圆柱齿轮减速器(见图4.37)中高速级斜齿圆柱齿轮传动。已知：传递功率，转速，齿数比u4.3，单向传动，齿轮不对称布置，轴的刚性较小，载荷有轻微冲击。大小齿轮材料均用40Cr，表面淬火，齿面硬度为（4855）HR

31、C，齿轮精度为7级，两班制工作，预期寿命5年，可靠性一般。5）试设计一闭式单级直齿圆锥齿轮传动。已知：输入转矩T1 90.5Nm，输入转速n1=970r/min，齿数比u=2.5。载荷平稳，长期运转，可靠性一般。解：计 算 与 说 明主 要 结 果1、确定齿轮材料、热处理方式、精度等级和齿数小齿轮材料选用45钢，调质处理，由表4-2，查得硬度为217-255HBW，取平均硬度为240HBW。大齿轮材料选用45钢，正火处理。硬度为162-217HBW，取平均硬度为200HBW。齿轮精度等级7级；取；2、确定许用应力查图4.19-3，得； 查图4.19-1，得查图4-21-4，得；查图4-21-1

32、，得。因题为长期运转，暂设五年，每天工作16小时，每年工作300天。查表4.10，取；。 查图4.20，得；查图4.22，得； 3、齿面接触疲劳强度计算(1)计算工作转矩(2) 按齿面接触疲劳强度设计，由式4-32齿宽系数取因工作载荷平稳，查表4-4，。估计，查图4-9取，；估计查表4-5 取查表4-11取，。(3) 计算齿面接触应力查图4-14，。查表4-6，。取则齿宽4、校核轮齿弯曲疲劳强度由图4-18查得，；查图4-16得，；因得由式4-33 大小轮齿弯曲疲劳强度满足要求5、确定传动主要尺寸（略）6、齿轮结构图（略）第五章 蜗杆习题 答案1. （3）， 2. （2）， 3. （1），4.

33、 （2）， 5. （3）， 6. （2）， 7. （4）， 8 （3）。2. 1）点蚀，齿根折断，齿面胶合；2）蜗杆的螺旋线升角小于啮合面的当量摩擦角； 3）齿面胶合，点蚀，齿面接触疲劳，齿根弯曲疲劳，齿面磨损，轮齿折断，齿根弯曲疲劳；4）传动比，效率，传动比；5）青铜 、 碳钢或合金钢；6）相同 ，导程角。3设计计算题： 1）如图5.19，蜗杆主动，蜗轮齿数，传动的啮合效率，试确定：（1）蜗轮的转向；（2）蜗杆和蜗轮上作用力的大小和方向。解：(1)蜗轮的转向如图所示（2）蜗杆和蜗轮上作用力方向如图所示 N Nmmm N N2）如图5.20蜗杆传动和圆锥齿轮传动的组合。已知输出轴上的锥齿轮的转

34、向。（1）欲使中间轴上的轴向力能部分抵消，试确定蜗杆传动的螺旋线方向和蜗杆的转向；（2）在图中标出各轮轴向力的方向。3）设计一起重设备用的蜗杆传动,载荷有中等冲击,蜗杆轴由电机驱动,传递的额定功率P1=10.3kW,n1=1460r/min,n2=120r/min,间歇工作,平均约为每日2h,要求工作寿命为10年(每年按300工作日计)。解： 采用开式渐开线蜗杆（ZI）传动。因为要求n1=1460r/min，n2=120r/min,，所以，故按非标准中心距设计。蜗杆用45号钢，蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为4555HRC。蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸造。（1）按齿根弯曲疲劳强度计

35、算： 确定作用在蜗轮上的转矩。按z2=2估取效率=0.8，蜗轮上的转矩为 Nm确定各计算系数。由教材表11-5查得KA =1.15，取K=1. 5，Kv=1. 1，则载荷系数假设，当量齿数为由教材图11-19查得齿形系数YFa2=2.64。螺旋角影响系数确定许用弯曲应力。由教材表11-8查得蜗轮的基本许用弯曲应力为MPa。蜗杆传动的工作寿命h，蜗轮轮齿的应力循环次数寿命系数许用弯曲应力 MPa计算取模数mm，蜗杆分度圆直径mm。实际中心距mm（2）蜗杆与蜗轮的主要参数和几何尺寸蜗杆：由教材表11-2查得蜗杆头数，直径系数，分度圆导程角。则轴向齿距mm齿顶圆直径mm齿根圆直径mm蜗杆轴向齿厚mm

36、蜗轮：蜗轮齿数，不变位。验算传动比，这时传动比误差为，是允许的。蜗轮分度圆直径mm蜗轮喉圆直径mm蜗轮齿根圆直径mm蜗轮咽喉母圆半径mm（3）结构设计（略）。第六章 轴及轴毂连接参考答案11）（1）；2）（2）；3）（3）；4）（1）；5）（3）；6）（1）（4）；7）（3）；8)（4）；9）（1）（2）；10）（2）。2略3.1解：1该轴段长度过长，半联轴器无法轴向定位；2该轴段长度过长，轴承装配不方便，应采用阶梯轴；3轴承透盖与轴之间应为间隙配合，且用油封毡圈密封；4轴承盖外端面加工面积过大；5箱体两端面与轴承盖接触处无凸台，使箱体端面加工面积过大；6箱体两端面与轴承盖间缺少调整垫片，无法

37、调整轴承间隙；7套筒过高，轴承无法拆卸；8该轴段长度应短于齿轮轮毂宽度，否则齿轮无法轴向定位；9齿轮轴向未固定，应采用键联接；10轴环过高，轴承无法拆卸；11该轴段长度过长，无静止件轴承盖接触。3.2解：1）低速轴结构设计：计算各种工作参数： 各轴转速：高速轴：；低速轴： 各轴输入功率：高速轴：低速轴： 各轴输入转矩：高速轴：低速轴：轴材料选用45钢，调质处理，由得：根据要求，在此选用滑块联轴器，其尺寸为：内径为36mm，长度为70mm。由此取低速轴最小直径为：。考虑轴上零件的定位、轴上零件是否为标准件、轴承润滑等，在此轴承采用润滑脂润滑，轴承选用7209C，并最终设计低速轴结构及尺寸如下：2

38、）低速轴强度校核计算：计算作用在大齿轮齿宽中点的力：把轴看成是一端铰支，一端游动的梁，其简化模型如下图： 求垂直面的支承反力画垂直面内的弯矩图：， 求水平面的支承反力：画水平面内的弯矩图： 求合成弯矩图： 低速轴传递的转矩： 求危险截面的当量弯矩：认为轴的扭切应力是脉动循环变应力，取折合系数校核计算：轴材料选用45钢，调质处理，齿宽所在的截面为危险截面，经弯扭合成强度校核计算，该危险截面安全。3.3解：（1）选用A型平键，由轴径查表可得：平键截面尺寸为：，；由齿轮轮毂宽度，取键长；其标记为：键。（2）验算平键的挤压强度：齿轮与轴的材料均为45钢，工作中有轻微振动，许用挤压为：A型平键工作长度为

39、：显然，选用该平键合理，挤压强度足够。3.4解：（1）选用A型平键，由轴径查表可得：平键截面尺寸为：，；由蜗轮轮毂宽度，取键长；其标记为：键。（2）验算平键的挤压强度：蜗轮材料均为铸铁，工作中有轻微振动，许用挤压为：A型平键工作长度为：选用该平键挤压强度不够。这时可使轴与蜗轮轮毂之间为过盈配合，以便承担一部分转矩，也可改用花键联接。第7章 滚 动 轴 承习 题 参 考 答 案1选择题 1）中等转速正常润滑的滚动轴承的主要失效形式是_（1）_。(1) 疲劳点蚀 (2) 塑性变形 (3) 胶合2）按基本额定动载荷选定的滚动轴承，在预定的使用期限内其失效概率最大为_(3)_。(1) 1% (2) 5

40、% (3) 10% (4) 50%3）外圈固定内圈随轴转动的滚动轴承，其内圈上任一点的接触应力为_(3)_。 (1) 对称循环交变应力 (2) 静应力(3) 不稳定的脉动循环交变应力 (4) 稳定的脉动循环交变应力4）角接触球轴承承受轴向载荷的能力，随公称接触角的增大而_（1）_。(1) 增大 (2) 减少(3) 不变5）滚动轴承的接触式密封是_（1）_。(1) 毡圈密封 (2) 油沟式密封(3) 迷宫式密封 (4) 甩油密封6）滚动轴承中，为防止轴承发生疲劳点蚀，应进行_（1）_。(1) 疲劳寿命计算 (2) 静强度计算(3) 极限转速验算7）下列四种轴承中，_（2）_必须成对使用。(1)

41、深沟球轴承 (2) 圆锥滚子轴承(3) 推力球轴承 (4) 圆柱滚子轴承2简答题 略3设计计算题1）根据工作条件，某机器传动装置中，轴的两端各采用一个深沟球轴承，轴径为，轴的转速，每个轴承径向载荷，一般温度下工作，载荷平稳，预期寿命，试选用轴承。解根据题意查表； 则轴承基本额定动载荷的计算值为查手册6207轴承的基本额定动载荷，满足要求。因此选用6207轴承。2）一工程机械的传动装置中，根据工作条件决定采用一对角接触球轴承，面对面布置（如下图所示）。初选轴承型号为7210AC （=25），已知轴承所受载荷Fr1=3000N，Fr2=1000N，轴向外载荷FA=800N，轴的转速n=1460r/

42、min轴承在常温下工作，运转中受中等冲击（=1.4），轴承预期寿命。（Cr=40.8kN C0r=30.5kN） 试问： （1）说明轴承代号的意义（2）计算轴承的内部轴向力S1，S2 及轴向力Fa1 ，Fa2（3）计算当量动载荷P1，P2（4）计算轴承寿命，说明所选轴承型号是否恰当？ 解（1）略（2）查表轴承的内部轴向力； ； 且两轴承为面对面安装所以2轴承被“压紧”，1轴承被“放松”，（3）查表 查表 （4）因为所以 所选轴承型号恰当。4结构改错题略第八章 滑动轴承习 题1选择题1) 径向滑动轴承的偏心率应当是偏心距与_ 2_之比。 （1）半径间隙 （2）相对间隙 （3）轴承半径 （4）轴颈

43、半径2) 保持其它条件不变，在合理范围内增大滑动轴承的宽径比Bd，滑动轴承的承载能力会_3_。 （1）减小 （2）增大 （3）不变 （4）可能增大也可能减小3)温度对润滑油粘度的影响是随着温度的升高润滑油的粘度_3_。 （1）提高 （2）不变 （3）降低4)含油轴承是采用_3_制成的。 （1）硬木 （2）硬橡皮 （3）粉末冶金 （4）塑料5)两相对滑动的接触表面,依靠吸附油膜进行润滑的摩擦状态称为_4_。（1）液体摩擦 （2）干摩擦 （3）混合摩擦 （4）边界摩擦6)在非液体润滑滑动轴承中，限制p值的主要目的是_1_。（1）防止轴承衬材料过度磨损 （2）防止轴承衬材料发生塑性变形（3）防止轴承

44、衬材料因压力过大而过度发热 （4）防止出现过大摩擦阻力矩7)设计动压径向滑动轴承时，若宽径比Bd取得较大，则_2_。 （1）轴承端泄量小，承载能力高，温升低（2）轴承端泄量小，承载能力高，温升高 （3）轴承端泄量大，承载能力低，温升高（4）轴承端泄量大，承载能力低，温升低2思考题1)什么是润滑油的油性和粘度？答：润滑油能在金属磨擦表面形成吸附膜的性能称为油性。粘度是表示润滑油粘性的指标，即流体抵抗变形的能力，它表征油层间内摩擦阻力的大小。2)滑动轴承有哪些主要类型？其结构特点是什么？用来承受轴向载荷。答：滑动轴承有推力滑动轴承和径向滑动轴承两大类。推力滑动轴承用来承受轴向载荷。其轴颈端面与止推

45、轴瓦组成摩擦副。由实心轴颈、空心轴颈和多环轴颈结构。径向滑动轴承被用来承受径向载荷。径向滑动轴承的结构形式主要有整体式和剖分式两大类。3)具备哪些条件才能形成流体动压润滑？答：形成动压油膜的必要条件是：（1）相对滑动表面之间必须形成收敛形间隙（通称油楔）；（2）要有一定的相对滑动速度，并使润滑油从大口流入，从小口流出；（3）间隙间要充满具有一定粘度的润滑油。为安全运转，考虑到轴颈和轴瓦的制造和安装误差及变形等因素，一般要求，这也是形成液体动压润滑的充分条件。4)在设计液体润滑轴承时，如果条件不满足或计算入口温度偏低时，可考虑采取什么改进措施？答：应另选材料改变p或增大B，重新计算。5）剖分式滑

46、动轴承一般由哪些零件组成？其剖分面为什么通常设计成阶梯形？答：剖分式滑动轴承一般由由轴承座、轴承盖、剖分轴瓦和双头螺柱等组成。根据所受载荷的方向，剖分面应尽量取在垂直于载荷的直径平面内，通常为180剖分。为防止轴承盖和轴承座错位并便于装配时对中，轴承盖和轴承座的剖分面均制成阶梯状。6）轴瓦的材料有哪些？应满足哪些基本要求？ 答：轴瓦材料可分为三大类：金属材料，粉末冶金材料和非金属材料。对轴瓦材料的要求如下：（1）足够的疲劳强度和抗压强度，以保证轴瓦在变载荷作用下有足够的寿命和防止产生过大的塑性变形；（2）有良好的减摩性、耐磨性，即要求摩擦系数小，轴瓦磨损小；（3）较好的抗胶合性，以防止因摩擦热

47、使油膜破裂后造成胶合；（4）要有较好的顺应性和嵌藏性，顺应性是指轴瓦顺应轴的弯曲及其他几何误差的能力，嵌藏性是指轴瓦材料容纳进润滑油中微小的固体颗粒，以避免轴瓦和轴颈被刮伤的能力；(5）对润滑油要有较好的吸附能力，以易于形成边界膜；(6）轴瓦材料应具有良好的导热性；(7) 选择轴瓦材料还要考虑经济性、加工工艺性、塑性和耐腐蚀性等。3设计计算题混合摩擦向心滑动轴承，轴颈直径d=100mm，轴承宽度B=120mm，轴承承受径向载荷Fr=150000N，轴的转速n=200r/min，轴颈材料为淬火钢，设选用轴瓦材料为ZCuSb10Pb1，试进行轴承的校核设计计算，看轴瓦选用是否合适。解：轴瓦材料为Z

48、SnSb11Cu6，查表表8.1得 p =25 Mpa v = 80 m/s pv = 20 MPam/s轴承宽径比 =120/100=1.21）平均压强 MP p2）轴承速度 v3）值pv所以轴瓦选用合适。第9章 联轴器、离合器习 题 参 考 答 案1选择题 1）万向联轴器的主要缺点是 （3）_。(1) 结构复杂 (2) 能传递的转矩小 (3) 从动轴角速度有周期变化2）要求被连接轴的轴线严格对中的联轴器是_（1）_。(1) 凸缘联轴器 (2) 滑块联轴器 (3) 弹性套柱销联轴器3）多盘式摩擦离合器的内摩擦盘有时做成碟形，这是为了_（3）_。 (1)减轻盘的磨损 (2)提高盘的刚性(3)使

49、离合器分离迅速 (4)增大当量摩擦系数4）离合器与联轴器的不同点为_（2）_。(1)过载保护 (2)可以将两轴的运动和载荷随时脱离和接合(3)补偿两轴间的位移5）齿轮联轴器属于_（2）_。(1)刚性联轴器 (2)无弹性元件的挠性联轴器(3)有弹性元件的挠性联轴器6）在下列四种类型的联轴器中，能补偿两轴的相对位移以及缓和冲击、吸收振动的是_（4）_。(1)凸缘联轴器 (2)齿轮联轴器(3)万向联轴器 (4)弹性柱销联轴器2思考题略3设计计算题1）带式运输机中减速器的高速轴与电动机采用弹性套柱销联轴器。已知电动机功率P=11kW,转速n=970r/min,电动机轴直径为42mm,减速器的高速轴的直径为35mm，试选择电动机与减速器之间的联轴器型号。解 1 计算名义转矩2确定计算转矩查表9.1得：K=1.5。所以，计算转矩3型号选择由标准中选取弹性套柱销联轴器LT6，该联轴器的许用转矩为250Nm，联轴器材料为钢时，许用转速为3800r/min，联轴器