机械设计常见问题及解答

1、第一章 题 目 ： 机 器 的 特 征 是 什 么 ？：机 器 的 特 征 有 ：1 、 它 们 是 人 为 的 实 体 组 合 ；2 、 组 合 体 的 运 动 实 体 之 间 具 有 确 定 的 相 对 运 动 ；3 、 它 们 用 来 代 替 或 减 轻 人 类 的 体 力 和 脑 力 劳 动 ， 去 完 成 有 用 的机 械 功 、 转 换 机 械 能 和 传 递 能 量 、 物 料 、 提 供 或 转 换 信 息 。二 题 目 ：计 算 机 辅 助 设 计 相 对 于 传 统 的 设 计 方 法优 越 性 ？分 析 与 解 答 ：计 算 机 辅 助 设 计 （ C o m p u t

2、 e r A i d e d D e s i g n ） ， 简 称 C A D 。 它 是 借助 计 算 机 进 行 设 计 信 息 处 理 ， 利 用 计 算 机 具 有 运 算 快 速 准 确 、 存 贮量 大 、 逻 辑 判 断 功 能 强 等 特 点 ， 通 过 人 和 计 算 机 的 交 互 作 用 完 成 设计 工 作 。 它 相 对 于 传 统 的 设 计 方 法 具 有 以 下 优 越 性 ：1 、 显 著 提 高 设 计 效 率 ， 缩 短 设 计 周 期 ， 加 快 产 品 更 新 换 代 ， 增强 市 场 竞 争 能 力 ；2 、 可 以大 量 的 设 计 信 息 和

3、设 计 经 验 ， 使 一 些 缺 乏 设 计 经 验及 新 从 事 设 计 工 作 的3 、 能 在 较 短 时 间 内 给 出 很 多 设 计 方 案 ， 并 进 行 分 析 比 较 ， 以 获得 最 佳 设 计 方 案 ；4 、 把 设 计从 繁 琐 的 重 复 性 工 作 中 解 脱 出 来 ， 将的 时 间和 精 力 集 中 到 创 造 性 的 工 作 上 ；5 、 可 与 计 算 机 辅 助 制 造 （ C A M ） 、 计 算 机 管 理 自 动 化 结 合 起 来形 成 计 算 机 集 成 制 造 系 统 （ C I M S ） ， 从 企 业 总 效 益 最 高 出 发 ，

4、 综 合进 行 市 场、 产 品 设 计 、 生 产 计 划 、 制 造 和 销 售 等 一 系 列 工 作 ，以 实 现 人 力 、 物 力 和 时 间 等 各 种 资 源 的 有 效 利 用 。三 题 目 ： 影 响 许 用 安 全 系 数（ 或 许 用 应 力 ） 数 值 大 小 的主 要有哪些？ 分 析 与 解 答 ：影 响 许 用 安 全 系 数 （ 或 许 用 应 力 ） 数 值 大 小 的主 要 有 ：1 、 与 工 作 应 力 的 计 算 有 关 的；2 、 与 材 料 的 极 限 应 力 有 关 的；3 、 与 零 件 重 要 性 有 关 的。四 题 目 ：名 义 载 荷 ？

5、 设 计 计 算 时 为 什 么 用 计 算 载 荷 ？分 析 与 解 答 ：根 据 额 定 功 率 用 力 学 公 式 计 算 出 作 用 在 零 件 上 的 载 荷 称 为 名 义载荷。 由 于 名 义 载 荷 没 有 反 映 载 荷 随 时 间 作 用 的 不 均 匀 性 、载 荷 在 零 件上 分 布 的 不 均 匀 性 及 其 它 影 响 零 件 受 载 等。 因 此 ， 常 用 载 荷 系数 K 来 考 虑 这 些的 综 合 影 响 。 载 荷 系 数 K 与 名 义 载 荷 的 乘 积 即称 为 计 算 载 荷 。五 题 目 ：金 属 热 处 理 ？作 用 ？分 析 与 解 答

6、：金 属 热 处 理 是 将 金 属 工 件 放 在 一 定 的 介 质 中 加 热 到 适 宜 的 温 度 ，并 在 此 温 度 中 保 持 一 定 时 间 后 ， 又 以 不 同 速 度 冷 却 的 一 种 工 艺 。 它可 以 充 分 发 挥 金 属 材 料 的 潜 力 ， 提 高 工 件 的 使 用 性 能 ， 减 轻 工 件 的重 量 ， 节 约 材 料 ， 降 低 成 本 ， 还 能 延 长 工 件 的 使 用。第二章 题目： 是指两 物 体 表 面 间 无 任 何 润 滑 剂 或 保 护 膜 的 纯 金属 接 触 时 的 摩 擦 ； 当 摩 擦 面 间 的 油 膜 厚 度 大 到

7、 足 以 将 两 个 表 面 的 粗糙 度 凸 峰 完 全 分 开 时 ， 即 形 成 了 。分 析 与 解 答 ：干 摩 擦 ； 流 体 摩 擦二 题 目 ：磨 损 ？ 磨 损危 害 ？分 析 与 解 答 ：工 作 表 面 由 于 相 对 运 动 而 不 断 产 生 物 质 损 失 的 现 象 称 为 磨 损 。磨损 要 消 耗 功 ， 从 而 降 低 机 械 效 率 ； 磨 损 会 改 变 零 件 的 形 状 和 尺 寸 ，降 低 零 件 工 作 的 可 靠 性 ， 有 时 甚 至 会 导 致 机 械 提 前 报 废 或 产 生 设 备及 人 身 事 故 。 在 设 计 时 应 考 虑 如

8、 何 避 免 或 减 轻 磨 损 ， 以 保 证 机 器 达到 设 计。 在 规 定 年 限 内 ， 磨 损 量 不 超 过 其 允 许 值 ， 就 认 为 是 正常 磨 损 。 但 磨 损 并 非 都 有 害 ， 磨 合 、 研 磨 等 都 是 有 益 的 磨 损 。三 题 目 ： 润 滑 的 作 用 是 什 么 ？分 析 与 解 答 ：在 摩 擦 面 间 加 入 润 滑 剂 不 仅 可 以 降 低 摩 擦 、减 轻 磨 损 、提 高 效 率 、延 长 机 件 的 使 用、 保 护 零 件 不 遭 锈 蚀 ， 而 且 润 滑 还 能 起 到 散 热降温 作 用 。 由 于 液 体 的 不 可

9、 压 缩 性 ， 润 滑 油 膜 还 具 有 缓 冲 、 吸 震 的能 力 。 使 用 膏 状 的 润 滑 脂 ， 既 可 防 止的 润 滑 剂 外 泄 ， 又 可外 部 杂 质 侵 入 ， 起 到 密 封 的 作 用 。四 题 目 ： 流 体 的 粘 度 有 、 和 三 种 表 示 方 法 。分 析 与 解 答 ：动 力 粘 度 ； 运 动 粘 度 ； 相 对 粘 度常见问题五 题 型 ： 填 空 题题 目 ： 流 体 静 压 润 滑 系 统 有 定 压 供 油 系 统 和 定量供油系统 两种 基 本 类 型 。第三章 题 目 ：常 用 螺 纹 按 牙 型 分 为 哪 几 种 ？ 各特 点

10、？ 适 用 于 什么场合？ 分 析 与 解 答 ：常 用 螺 纹 牙 型 有 ： 三 角 形 ， 矩 形 ， 梯 形 ， 锯 齿 形 。三 角 形 螺 纹 牙 型 斜 度 大 ， 当 量 摩 擦 系 数 大 ， 自 锁 性 最 好 ， 而 且 牙根 厚 ， 强 度 高 ， 主 要 用 于 联 接 。 三 角 形 螺 纹 分 为 普 通 螺 纹 和 管 螺 纹两 类 。 普 通 螺 纹 又 分 为 粗 牙 和 细 牙 螺 纹 ， 一 般 联 接 用 粗 牙 螺 纹 ， 细牙螺纹螺距 小，牙细 ，小径大 ，升角小 ，自锁性好 ，承载能 力高， 但磨损后易 滑扣，常 用于受冲 击，振动 ，变载荷的

11、联接及薄 壁零件 与微调装置 。管螺纹 是用于管 件联接的 特殊细牙三 角形螺纹 ，a = 55 ，内外螺纹无 径向间隙 ，联接紧 密性好。 常用于水， 煤气，润 滑管路 系统以及高 温，高压 等密封性 要求高的 场合。 矩形螺纹牙 型角 a = 0 ，螺纹当量摩擦系 数小 ，与螺纹材 料摩擦 系数相同，传 动效率高 ，但与同 尺寸的其 他螺纹相比 ，牙根强 度低， 磨损后轴向 间隙不易 补偿，定 心性差， 且难于精确 加工，故 应用较 少，无标准 ，常为梯 形螺纹所 替代。 梯形螺纹牙 型角 a = 30 ，传动效 率比矩 形螺纹稍低 ，但制造 工艺 性好，牙根 强度高， 磨损后轴 向间隙可

12、 以补偿，定 心性好， 故在传 动螺旋中应 用广泛。 锯齿形螺纹 牙型斜角 两边 不等， 工 作 边为 3 ， 非工作 边为 30 ，它综合了矩 形螺纹效 率高和梯 形螺纹牙 根强度高， 定 心性好的 优点 ，用于承受单 向重载的 传动螺旋 如压力机 ，轧钢机等 。二 题目 ： 根据螺纹 副受力分 析的结论 。说明那些类 型 的螺纹 用于 联接？那些 螺纹用于 传动？为 什么？ 分析与解答 ：及自锁条件 由螺纹副效 率公式 可知： 当螺纹升 角一定时， 螺纹工作 面的牙型 斜角愈大 ，则 （或 ）愈大，效 率愈低，但自 锁性愈好 。在几种 牙型的螺 纹中，三角 形螺纹牙 型斜角 最大（ = 3

13、0 ）， 故当量摩 檫大， 自锁性最好 ，但效率 低。故 多用于紧固 联接。 梯形、 锯 齿形、 矩形 螺纹则与之 相反， 自锁 性差 ，但效率高 ， 故主要用 于传动 。 当一定时 ， 升角 愈小 ， 螺 纹效率愈 低，愈易自 锁，故单 线螺纹多 用于联接 ，多线螺纹 则常用于 传动。 三 题目：螺 纹联接的 基本类型 有哪些？ 各适用于哪 种场合？ 分析与解答 ：螺纹联接的 基本类型 有：螺栓 联接，双 头螺柱联接 ，螺钉联 接 ，紧定螺钉联 接。 螺栓联接按 结构不同 分为普通 螺栓联接 和铰制孔螺 栓联接 。普通 螺栓广泛应 用于被联 接件不太 厚并需经 常拆卸，并 能从联接 两边进

14、行装配的场 合。当需 要借助螺 杆承受较 大的横向载 荷或须精 确固定 两被联接件 的相对位 置时，则 采用铰制 孔螺栓联接 。双头螺柱联 接用于因 结构受限 制不能用 于螺栓联接 的地方如 被联接件之一 很厚不便 穿孔或希 望结构较 紧凑且需经 常拆卸的 场合。 螺钉联接应 用与双头 螺柱联接 相似，但 经常拆卸易 使螺孔损 坏 ，故不宜用于 经常装拆 的场合。 螺钉还可 用以调整零 件位置， 如调节 螺钉。 紧定螺钉主 要用来固 定两个零 件的相对 位置 ，可传递不 大的力及 转矩，多用 于轴与轴 上零件的 联接。 四 题目 ： 受轴向 载荷的普 通螺栓联 接 ， 其轴向工作 载荷 F =

15、 1 0kN ，螺栓刚度与被联接件 刚度 之比为 = 1 /3 。1 、 为使工作中被 联接件结 合面不 出现 缝隙，螺栓 的预紧力 至少 应是多少？ 2 、 若加在螺栓上 的预紧力 为10kN ， 问工作中螺 栓 的剩余预 紧力 至少是多少 ？分析与解答 ：1 、 由式 ：，工作中被 联接件 接合 面不出现 0 ，而 =/ （+)=/ （ c 1 +3 ) = 1/ 4 ，即须 缝隙，要求 - （ 1 -) F 0 得： （ 1 -) F= （ 1 - 1 /4 ） 10= 7.5K N2 、 由式 ：= 10 - （ 1 - 1/ 4 ） 10= 2. 5K N五 题目： 为一 凸缘联轴

16、器 ， 它 是利用凸台 对中的 ， 方 案I 表示用精制普通螺 栓联接 ，方 案 II 表示用铰制孔 用螺栓联 接 。已知 联轴器传递 功率 P = 2 .8kW ，转速 n= 70r / m i n ，螺栓中 心圆直 径= 180 m m ， h= 2 0m m ，接合面间摩擦 系数 = 0.2 ，螺栓材料 为 4. 6级， Q 235 钢，联轴器材料 为 H T 250 。试确定上述两 种螺栓的 尺寸 （ z= 4 ）。 分析与解答 ：1 、用普通螺栓联 接传递的扭矩 ：T = 955 0 P / n= 9 550 2. 8/ 70= 382N m作用在螺栓 中心圆上 总的圆周 力： R

17、= 2 T /D 0 = 2 3 82 10 3 / 18 0= 4 244 N单个螺栓所 需的预紧 力： F = K f R / zm f c = 1 .2 424 4/ 4 1 0. 2= 63 66N 确定普通螺 栓直径 d （ m m ) ：d 1 由 表 3 .7. 1查得 s = s s / S ，因为螺栓 的强 度级别为 4.6 。由表 3. 7. 5 - 1查得 s s = 24 0N / m m 2 。初估螺 栓直 径 d= 1 4m m（查标准得 d 1 = 12 .36 7m m ）。查 表 3.7 .5 - 2 ，当不控 制预紧力 时， S= 3 .2 （用内插法求得

18、）故 s = s s / S = 2 40 / 3. 2= 7 5M P a则d 1 = 1 1. 856 m m因 11 .85 6m m 12 .36 7m m故选用 4 个 M1 4 （ G B 57 82 - 86 ）的六角 头螺栓。 2 、用铰制孔螺栓 联接 单个螺栓所 受横向工 作剪力为 ：F s = R / z = 424 4/ 4= 1 061N 由 表 3.7 .1 查得 t = s s / 2 .5= 240 / 2 .5= 96 M P as p = s b / 2.5 = 22 0/ 2.5 = 88 M P a（查 G B 9 439 - 88 ， H T 250 ，

19、 s b = 2 20M P a ）由螺栓杆的 抗剪强度 条件得： t= 4 F s /p d 0 2 m t d 0 = 3.7 5m m由螺栓杆与 孔壁接触 表面的挤 压强度条 件得： s p = F s / d 0 h s p d 0 F s / s p h = 10 61 / 88 *2 0= 0 .6m m选用 4 个M6 的六 角头铰制 孔螺栓（ d 0 = 7 mm ）。 第四章 题目：平 键联接的 失效形式 有哪些？ 分析与解答 ：较弱零件 （通常 为轮毂 ） 的工作 面被压 溃 （静联 接） 、 磨 损 （ 动联接）、键 的剪断等 。一般使 用时，键 很少被剪断 ，故压溃 和

20、磨损 是其主要失 效形式。 二 题目：键 是标准件 ，它是如 何选择的 ？分析与解答 ：键的截面尺 寸（键 宽 b 和 键高 h ）由轴 的直径 d 确 定；键的 长度 L 由轮毂长度 确定 。键长 可等于 或略小于 轮毂长度 ，但 必须为标 准值 。三 ：花键联 接的特点 。四 题目 ： 一 钢制圆柱 齿轮与轴 静联接 ， 轴径 d= 10 0m m ， 齿轮轮毂 长度为 180 m m ，工作时有轻 微冲击 。试 确定普通平 键联接的 尺寸， 并计算其能 传递的最 大转矩。 分析与解答 ：由轴径 d= 10 0m m 查平键联接标 准，得 键宽 b= 28 m m ，键高 h= 1 6m

21、m ，设为 A 型 键。根据 轮彀长度 为 18 0m m ，查键的 长度系列 ，取键长为 L = 160 m m 。由式（ 4 - 1 ）得 = 200 0T / d l k s p 即T= dl k/ 2 00 0查 表 4.1 .3 = 100 120 M P a取 = 100 M P al= L - b= 1 60 - 2 8= 13 2m mk h / 2= 16 / 2= 8m m所能传递的 最大扭矩 ：T = 100 *1 00* 132 *8 / 2 000 = 52 80N m五 题目： 为套筒式 联轴器 ， 分 别采用平键 及半圆键 与轴 联接。已知 ：轴 径 d= 3 8

22、m m ，联轴 器材 料为灰铸铁 ，外 径D 1 = 9 0m m ，试分析计算 两种联接 允许传递 的转矩， 并比较其优 缺点。 分析与解答 ：1 、 采用平键联接 ，查标准 可知， A 型普 通平键的尺 寸为 1 0 m m 8 mm 7 0 mm 。其挤压强度 为：= 200 0T / dl k 则传递的转 矩为： T dl k/ 20 0 0 ，查 表 4. 1. 3 = （ 70 80 ）M Pa （静载荷） T 70 *3 8*( 7 0 - 1 0) *8 / 2 / 2 00 0= 31 9. 2N m2 、 采用半圆键联 接，查标 准可知 ：半 圆键的尺寸 为： b= 10

23、m m ，h= 1 3m m ， k= 3 .6 7m m ， L = 31 .4m m挤压强度为 ： T d l k/ 200 0= 7 0* 3 8* 31. 4*3 .6 7/ 200 0= 1 53. 27N m剪切强度为 ： = 200 0T / db l ， T dbl / 200 0查 表 4.1 .3 得 = 12 0M P aT 12 0* 38* 10* 31 .4 / 20 00= 715 .9 2N m计算结果看 出主要失 效形式是 工作面被 压溃 ，挤压强度 确定传递 的转矩为 153. 27N m3 、 校核套筒的强 度，其截 面的抗 扭断 面模量为： = = 0.

24、 2*9 0 3 1 - ( 38 / 90 ) 4 = 1 411 66 .4 1 - / 16 0. 21 -切应力： = T/ = 3 19. 2* 100 0/ 141 16 6= 2. 27M P a = T/ = 1 53. 27 / 1 411 66= 1.0 9M P a 4 、 平键和半圆键 联接制造 简易， 装拆 方便，在一 般情况下 ，不 影响被联接 件的定心 ，因而应 用相对广 泛。它们均 不能实现 轴上零 件的轴向固 定，故不 能传递轴 向力。半 圆键轴上键 槽较深， 对轴强 度削弱较大 ，使工作 长度小。 故一般只 用于轻载静 联接中， 且在轴 径相同的条 件下选择

25、 的半圆键 和平键， 其传递能力 要小的多 ，因而 平键应用更 为广泛。 第五章 题目： 铆接 ？分析与解答 ：利用铆钉将 两件或两 件以上的 被铆 件（ 通常是板材 或型材 ） 联接 在一起的不 可拆卸联 接，称为 铆接。 二 题目：铆 接常见的 失效形式 有哪些 分析与解答 ：铆钉被剪断 ， 被铆件的 孔壁被压 溃 ， 被 铆件沿钉孔 被拉断 ， 被 铆件板边被剪 坏。 三 题目：为 什么要求 铆钉与被 铆件的材 料成分相同 或相近？ 分 析 与 解 答 ：为 了 避 免 因 线 膨 胀 系 数 不 同 而 使 铆 缝和 产 生 电 化 腐 蚀 ，应 使铆 钉 材 料 和 被 铆 件 材

26、料 相 同 。四 题 目 ： 常 见 的 焊 缝 有 几 种 形 式 ？分 析 与 解 答 ：常 见 的 焊 缝 形 式 有 对 接 焊 缝 、 填 角 焊 缝 两 类 。五 题 目 ： 影 响 焊 缝 强 度 的有 哪 些 ？分 析 与 解 答 ：影 响 焊 缝 强 度 的有 焊 接 材 料 、 焊 接 工 艺 、 焊 接 结 构 等 。第六章 题 目 ： 摩 擦 轮 传 动 的 特 点 是 什 么 ？分 析 与 解 答 ：1 、 结 构 简 单 ， 传 动 平 稳 无 噪 音 ；2 、 过 载 时 可 打 滑 ， 能 防 止 机 器 中 重 要 的 零 件 损 坏 ；3 、 轮 面 间 存

27、 在 滑 动 ， 不 能 保 证 准 确 传 动 比 ；4 、 传动效率低； 5 、 轮 廓 尺 寸 较 齿 轮 传 动 大 ， 而 且 由 于 两 轮 必 须 压 紧 ， 使 轴 和 轴承 受 力 很 大 。二 题 目 ： 对 摩 擦 轮 的 材 质 有 何 要 求 ？分 析 与 解 答 ：1 、 具 有 较 高 的 耐 磨 性 和 表 面 接 触 强 度 ；2 、 具 有 较 高 的 摩 擦 系 数 ；3 、 具 有 较 大 的 弹 性 模 量 以 减 少 接 触 面 积 ， 从 而 减 少 附 加 的 摩 擦损失。 三 题 目 ： 摩 擦 轮 传 动 的 主 要 失 效 形 式 有 哪

28、些分 析 与 解 答 ：主 要 失 效 形 式 有 打 滑 、 过 度 磨 损（ 对 非 金 属 材 料 ） 或 表 面 疲 劳 点蚀。 四 题 目 ： 在 不 同 使 用 情 况 下 ， 轮 面 材 料 应 如 何 选 择 ？分 析 与 解 答 ：1 、 要 求 结 构 紧 凑 时 ， 轮 面 材 料 常 选 用 淬 火 钢 ；2 、 转 速 较 低 ， 结 构 尺 寸 较 大 时 ， 可 采 用 铸 铁 与 铸 铁 （ 或 钢 ） 配对； 3 、 要 求 压 紧 力 小 ， 但 摩 擦 系 数 较 高 时 ， 选 用、 皮 革 、 夹 布胶 木 、 木 材 以 及 橡 胶 与 钢 或 铸

29、铁 轮 相 配 。五 题 目 ： 实 现 牵 引 传 动 的 基 本 条 件 是 什 么 ？分 析 与 解 答 ：实 现 牵 引 传 动 的 基 本 条 件 是 建 立 一 定 的 油 膜 厚 度 。第七章 题 目 ： 摩 擦 带 传 动 有 哪 些 特 点 ？ 它 的 工 作 原 理 是 什 么 ？分 析 与 解 答 ：摩 擦 带 传 动 的 特 点 是 ： 传 动 平 稳 、 噪 声 小 ， 并 能 吸 振 缓 冲 ； 具 有过载保护作 用；结构 简单，制 造、安装 及较方 便；适合 于中心 距较大的两 轴间的传 动。但由 于工作中 存在弹性滑 动，不能 保证准 确的传动比 且效率低 ，带

30、的 短。不 宜用于易燃 易爆的场 合。尺 寸大，需张 紧装置， 轴及轴承 上受力较 大。它的工 作原理是 ：由于 传动带 在带轮上 ，带上产 生初拉力 ，带与轮面 接触处产 生正压 力，当主动 轮转动时 ，带与轮 面间产生 摩擦力，作 用于带上 的摩擦 力方向与主 动轮圆周 速度方向 相同，驱 使带传动。 在从动轮 上带作 用于轮上的 摩擦力方 向与带的 运动方向 相同，当摩 擦力大 于 要克服 的阻力时， 系统匀速 转动。 二 题目 ：什么叫 弹性滑动 ？它是怎 样产 生的？能否 避免？它 对传 动有何影响 ？分析与解答 ：因为带的弹 性及拉力 差的影响 ， 使带 沿 带轮表面相 对滑 动（

31、在主 动轮上滞后 ，在从动 轮上超前 ）的现象 叫带的弹性 滑动。 传动带是弹 性体 ， 在拉力作 用下会产 生 弹性伸长 ， 其伸长 量随拉 力的变化而 变化，当 带绕入主 动轮时， 传动带的速 度 v 与主 动轮的 圆周速度相同 ， 但在转 动过程中 ， 由紧 边变为松边 。带上的拉 力逐 渐减小，故 带的伸长 量相应减 小。带一 面随主动轮 前进，一 面向后 收缩 ，使带速 v 低于主动 轮圆周速 度 （滞后 ）产生两者的 相对滑动 。在绕过从动 轮时，情 况正好相 反，拉力 逐渐增大， 弹性伸长 量逐渐 增大，带沿 从动轮一 面绕进， 一面向前 伸长，带速 大于从动 轮的圆 周速度 ，

32、两者之间同 样发生相 对滑动。 弹性滑动就 是这样产 生的 。它是带传动 中无法避 免的一种 正常的物 理现象。 它使从动轮 的圆周速度低 于主 动轮 ，并且它 随外载荷 的变化而变 化，使带 不能保 证准确的传 动比 。引起 的波动 ； 它使带 加快磨损 ， 产 生摩擦发 热而 使温升增大 ，并且降 低了传动 效率。 三 题目：带 传动的失 效形式有 哪些？设 计准则是什 么？ 分析与解答 ：带传动靠摩 擦力传动 ，当 传递的圆 周阻 力超过带和 带轮接触 面上 所能产生的 最大摩擦 力时，传 动带将在 带轮上产生 打滑而使 传动失 效；另外带 在工作过 程中由于 受循环变 应力作用会 产生

33、疲劳 损坏： 脱层、 、拉断。 这是带传 动的另一 种失效形式 。其设计准则 是：即要 在工作中 充分发挥 其工作能力 而又不打 滑 ，同时还要求 带有一定 的使用 。四 题目： V 带传动传 递的功率 为 5.5 kW ，小带轮的 转速 = 145 0r / m i n ， 150 m m ，已知带与轮 间的当量摩 擦系数 = 0.4 5 。求有效 拉力 F ，松边拉 力，紧边拉力 ？分析与解答 ：v= p/ 60 *10 00= p*1 50 *14 50 / 60 *1 000= 11 .38 m / sF = 1 000 P / v= 10 00* 5. 5/ 11. 38= 483

34、.3N 解方程组： F=-= 483 .3 /=得：= 63 9N ，= 1 56N 即：有效拉 力 F = 4 83N ，紧边拉力 = 639N ，松边拉力 = 1 56N 。五 题目： 有一普 通 V 带传 动， 已 知小带 轮转速= 14 40r / m i n ，小 带轮基准直 径= 18 0m m ，大带轮 基准直 径= 65 0m m ，中心距 a = 91 6m m ， B 型带 3 根 ， 工作载荷 平稳 ， Y 系列电 驱动， 一 天工 作 16 h ，试求 该 V 带 传动所能 传递的功 率。 分析与解答 ：因为 z=P/ （+D ，所以 P= z （+D /）查 表 7.

35、3 .3 - 1= 1.1 得工况系数 查 表 7.3 .2 - 1得 B型带的 P 1 = 4 .3 9kW 由i=/=/= 65 0/ 180 = 3. 6得DP 1 = 0. 46 kW 由a 1 = 180 0 - （-） * 57 .3 0 /a = 1 8 0 0 - （ 65 0 - 1 80 ）* 57 .3 0 / 91 6= 1 50. 6 0查 表 7.3 .2 - 2 得= 0.9 3由= 2a + p（ d 1 +）/2 +（- d 1 ）2 / 4a = 2* 916+ p（ 1 80+ 650 ）/ 2+ （ 6 50 - 1 80 ） 2 / 4* 91 6=

36、31 95 m mL d = 3 150 m m取查 表 7.3 .2 - 3 得= 1.0 7由 已 知 条 件 ， 得 z = 3故P = 3 * （ 4 . 3 9 + 0 . 4 6 ） * 0 . 9 3 * 1 . 0 7 / 1 . 1 = 1 3 . 1 6 k W第八章 题 目 ： 与 带 传 动 比 较 ， 链 传 动 有 哪 些 特 点 ? 链 传 动 适 用 于 哪 些场合？ 分 析 与 解 答 ：与 带 传 动 相 比 较 ，都 具 有 中 间 挠 性 件 。故 用 于 中 心 距 较 大 的 场 合 。但 链 传 动 为 啮 合 传 动 ， 故 比 带 传 动 结

37、构 紧 凑 ， 且 承 载 能 力 较 高 ， 不需 要 很 大 的 初 拉 力 。 因 此 作 用 于 轴 上 的 载 荷 较 小 ， 没 有 弹 性 滑 动 现象 ， 故 传 动 效 率 较 高 ， 能 保 持 准 确 的 平 均 传 动 比 。 链 传 动 比 以 摩 擦传 动 的 带 传 动 安 装 精 度 要 求 高 ， 制 造 费 用 较 高 。 由 于 多 边 形 效 应 ，瞬 时 传 动 比 是 变 化 的 ， 工 作 时 有 振 动 噪 声 ， 附 加 动 载 荷 ， 不 适 宜 高速 及 要 求 精 确 传 动 比 的 传 动 。 而 带 传 动 却 有 减 振 、 缓 冲

38、 作 用 ， 使 传动 平 稳 ， 这 是 带 传 动 适 宜 放 在 高 速 级 上 的 原 因 之 一 。 综 上 所 述 ， 链传 动 适 用 于 两 轴 相 距 过 远 ， 要 求 平 稳 传 动 比 不 变 但 对 瞬 时 传 动 比 要求 不 严 格 ， 低 速 、 重 载 、 高 温 、 环 境 恶 劣 的 场 合 ， 广 泛 应 用 于 冶 金 、轻 工 、 化 工 、 机 床 、 农 业 、 起 重和 各 种 车 辆 等 机 械 传 动 中 。二 题 目 ： 链 节 数 为 什 么 常 取 偶 数 ？分 析 与 解 答 ：为 了 使 链 联 成 封 闭 环 状 ， 链 的 两

39、 端 应 用 联 接 链 节 联 接 起 来 ， 当 组成 链 的 总 链 节 数 为 偶 数 时 ， 可 避 免 采 用 过 渡 链 节 联 接 ， 过 渡 链 节 除受 拉 力 外 ， 还 受 附 加 弯 矩 应 力 。 故 强 度 较 一 般 链 节 低 20% 。所以一 般情况下， 最好不用 奇数链节 数。 三 题目 ：链传动 产生运动 不均匀性 的原 因是什么？ 能否避免 ？影 响运动不均 匀性的 有哪些 ，怎样才 能减少运动 不均匀性 ？分析与解答 ：链传动在工 作时 ， 虽然主动 轮以匀速 旋 转 ， 但由 于链条绕 在链轮 上呈多边形 。这种多 边形啮合 传动，使 链的瞬时速

40、度 v= r 1 w 1 c o sb 产生周期性变 化（ b 在 f之间变化）。 从而使从动 轮 转速也 产生周 1 / 2期性变化， 与此同时 链条还要 上下抖动 。这就使链 传动产生 了运动 不均匀性 。这 是不可避 免的 。影响 运动 不均匀性的 有小 链 轮（主 动链轮 ） 转速 n 1 ， 链条 节距 p及链 轮 齿数 z 。 采用较小的节距 ， 较 多的齿数并限 制链轮的 转速，可 减少运动 的不均匀性 。四 题目： 二级 传动装 置方 案图是否合 理？为什 么？ 分析与解答 ：传动装置方 案不合理 。 带传 动应布 置 在 高速级上 ， 因为带 是弹性 体，有减振 、缓冲的 作

41、用。使 传动平稳 ；在传递功 率 P 一定时， 带速高，带上 的作用力 小，可减 少带的根 数；摩擦传 动结构尺 寸大， 当传动功 率 P 一定时 （ T = 955 0P / n ），转 速 n 高， 传递的扭 矩小， 带传动装置的 尺寸减小 。所以带 传动应布 置在高速级 上。而链 传动由 于运动的不 均匀性， 动载荷大 ，高速时 冲击振动就 更大。故 不宜用 于高速的场 合，应布 置在低速 级上。 五 题目：一 滚子链传 动，已知 ：链节 距 p= 2 5. 4m m ，小链轮齿数 = 21 ，传 动 比 i= 3 ，中 心 距 a 10 00m m ，= 5 8 0 r /m in ，

42、 载荷有轻度 冲击，试计算 ：1 、 链节数； 2 、 链所能传递的 最大功率 ；3 、 链的工作拉力 ；4 、 判断正常运转 时链传动 的失效 形式 。分析与解答 ：1 、 链节数 -） / 2p 2 / a= 2 a /p + （+） /2 + p （= 2*1 00 / 25 .4+ （ 21+ 3 *2 1 ） / 2+ 25 .4 （ 3 *21 - 21 ）/ 2p 2 / 100 0= 121 .8 式中 = iz 1链节数 = 122 节2 、 链条所能传递 的功率由 式 8 - 8 得则P 查 图8.4 .2 - 2 得= 28kW （链号 为 16A ， n 1 = 580

43、r / m i n ）8.4 .2 得= 1 .3 （电 查 表驱 动有冲击 ）查 表8.4 .3 - 1得= 1.1 1 （链板疲 劳失效 ,z 1 = z 2 ）查 表8.4 .3 - 2得= 1 （单排链 ）查 图8.4 .3 - 1得= 1.0 7 （链板疲 劳失效， 查曲线 1 ， P= 1 2 2节） P 28* 1. 11* 1. 07* 1/ 1.3 = 25 .5 8kW 链所传递的 最大功率 为 25. 58kW 3 、 链的工作拉 力 F= 1 0 0 0 P/ v链速 v=p / 60 *10 00= 21* 58 0*2 5.4 / 6 0* 100 0= 5 .16

44、 m / sF = 1 000 *2 5.5 8/ 5. 16= 495 7N 4 、 正常运转时， 链传动的 失效形 式是 链条的疲劳 破坏。 第九章 题目：两 个标准直 齿圆柱齿 轮，模数 分别为 ，齿数分别为 ，则二者 齿形系数 的关系是 （）。 A 、B 、C 、分析与解答 ：为 ： B齿形系数 只与齿数有 关，而与 模数无关 。故 二 题目 ： 一对 直齿圆柱 齿轮传动 ， 已知 ，齿宽，则该传 动的齿宽 系数 = （）。 A 、 0.8 5B 、 0 .8 C 、 0 .20 分析与解答 ：根据齿宽系 数计算 ，式中为两齿轮的实 际啮合宽度 ，为小齿轮的 分度圆直 径。 三 题目

45、： 在直齿圆 柱齿轮传 动的强度 计 算中 ， 若 齿面接触 强度已 满足要求， 但齿根弯 曲强度不 够时，首 先应考虑（ ）。 A 、增大齿 轮中心距 B 、保持中心距 不变，减 少齿数 C 、提高齿面硬 度分析与解答 ：根据齿轮的 接触强度 与小齿轮 的分度圆 有关 ，由于齿面 接触强度 已满足要求 ，因此在 考虑时可 保持中心 距不变；而 齿根弯曲 强度与 为： B模数有关， 故可考虑 增大模数 来提高齿 根弯曲强度 。故 四 题目 ：从齿轮 的失效情 况得出了 哪些 承载能力计 算依据？ 其理 论基础是什 么？各自 针对哪种 失效形式 ？分析与解答 ：根据齿轮的 失效形式 引起的原 因

46、分析。 针对齿面点 蚀的失效 形式 ， 进行了齿 面的接 触疲劳强 度计算 ， 以 He r t z 接触应力 计算公式 为理论基础， 得出轮齿 不发生齿 面点蚀失 效的齿面接 触疲劳强 度计算 公式 。针对轮齿折 断的失效 形式 ， 进行了齿 根 弯曲疲劳强 度计算 ， 根据 悬臂梁理论 ， 得到轮 齿不发生 疲劳折断 的齿根弯曲 疲劳强度 计算公 式五 题目 ：在斜齿 圆柱齿轮 传动中 ，已 知的转向和小齿 轮的旋向 ，在图 1 中 标出 以及 和大齿轮的 旋向。 分析与解答 ：根据斜齿圆 柱齿轮的 受力分析 判断 ：圆 周力的方向 在主动轮 上与 其回转方向 相反；径 向力的方 向分别指

47、 向各自的轮 心；轴向 力的方 向可用 “ 主动 轮左 、右 手定侧 ” 判断 ： 主 动轮是右旋 用右手 、左旋用左 手，紧握主 动轮轴线 ，四指代 表轴的回 转方向，拇 指指向即 为主动 轮的轴向力 方向， 从动轮轴 向力方 向与 其在同一直 线上， 方向相反 、大小相等。 如图 2 。第十章 题目：蜗 杆传动的 应用场合 怎样？ 分析与解答 ：由于蜗杆传 动齿面间 相对滑动 速度大 ， 为减轻摩擦 、 磨损 和降低 工作温度， 一方面需 良好的润 滑和散热 条件，同时 还需采用 贵重的 有色金属制 造蜗轮（ 或齿圈） 。蜗杆传 动通常用于 ，并 以蜗杆 为主动件。 蜗杆传动 被广泛应 用

48、于机床 、汽车 、仪 器、冶金 、矿山 及起重 机械设备 的传动系 统中。 二 题目：对 于蜗杆传 动，下面 三式有无 错误？为什 么？ 1 、；2 、；3 、；分析与解答 ：1 、；因为蜗杆分 度圆直径 ，而不是 。2 、 同理： 。3 、；因为蜗 杆传动效 率较低 ，在计算 中 ，不能忽略不 计， 。三 题目 ： 如图 1所 示蜗杆传 动中蜗轮 的 转向 ， 并 分别在啮 合点处 画出作用于 蜗杆及蜗 轮上的三 个分力 、的方向 。 如改变 图中 蜗杆的回转 方向，这 时蜗杆、 蜗轮上的 三个分力又 如何表示 ？分析与解答 ：根据蜗杆传 动中各力 的判断法 则： 如改变蜗杆 的回转方 向

49、，作用于蜗 杆 、蜗轮上的径 向力 、方向不变，而 圆周力 ，轴向力 的方向均与 图 2 中相反 。四 题目：如 图 3 所示 为二级蜗 杆传动。 已知蜗杆 1 为右旋， 轴 I为输入轴， 转向如图 。轴 为 输出轴。 试在图上画 出： 1 、 考虑 轴上所 受轴向力 能抵消 一部 分，定出蜗 杆 3 和 蜗轮 2 、4齿的旋向； 2 、 轴和 轴的 转向； 3 、 蜗轮 2 和 蜗杆 3 齿上的 三个分 力（ 、）的方向。 分析与解答 ：1 、 根据蜗杆与蜗 轮的正确 啮合条 件， 可知蜗轮 2 与蜗杆 1 同旋 向 右旋。为使 II 轴上所受轴向力 能 抵消一部分 ，蜗杆 3 须与蜗 轮2

50、 同旋向 右旋 ，故与之 啮合的蜗 轮4 也为右 旋。 2 、 II 轴和 III 轴的转向见 图 4 。3 、蜗轮 2和蜗杆 3齿上的三 个分 力（、） 的方向见图 5 。有哪些？导 程角 g 的大 小五 题目 ：影响蜗 杆传动效 率的主要 对效率有何 影响？ 分析与解答 ：闭式蜗杆传 动的效率 一般包括 三部分 ： 啮合效率 、 轴承效 率和溅 油损耗的效 率。其中 啮合效率 为主要部 分，它与蜗 杆导程 角 g 和当 量磨擦角 有关， 主要与蜗轮齿 圈材料、 蜗杆啮面硬 度及蜗杆 传动的滑动速 度有关； 而起主 要作用的 为 导程角 g 。 轴承效率 与轴承 类型有关。 溅油损耗 与回转

51、体 浸油 深度 及宽度、圆 周速度和 油的粘 度等 有 关。 随 g角的增 大而提高 ， 当 g= 45 时 ， 达到最 大值 啮合效率 ，故若 g 继续 增大则 将下降 ，过大 的 g 使 制造较为 ，且 在 g 30 后， 的增长已不明显 ，故在设 计中一 般 g 角不超过 30 。六 题目 ： 一单级 普通圆柱 蜗杆 器 ， 传递功率 P = 7. 5kW ，传 动效率为 h= 0. 82 ，散热面 积 A = 1. 2m 2 ，散热系数 = 10W / m 2 ，环境 温度= 20 。问该 器 能否连续 工作 ？分析与解答 ：由热平衡验 算式，得 = 70 90 C该器不 能连续工 作

52、。 七 题目：如 图 6 所示 为一传动 装置。 1 、 确定带传动的 合理转向 ；2 、 根据 轴的合 理受力状 态，决 定蜗 杆、蜗轮、 大齿轮轮 齿螺 旋线方向及 蜗轮转向 （小齿轮 轮齿螺旋 方向如图 6 所示）。 分 析 与 解 答 ：第十一章 题 目 ： 在 滑 动 螺 旋 传 动 中 ， 螺 杆 的 材 料 应 满 足 的 条 件是： 、 、 。分 析 与 解 答 ：足 够 的 强 度 ； 较 高 的 耐 磨 性 ； 良 好 的 加 工 性 能二 题 目 ： 在 滑 动 螺 旋 传 动 中 ， 螺 母 的 材 料 应 满 足 的 条 件是： 、 、 。分 析 与 解 答 ：足 够

53、 的 强 度 ； 较 低 的 摩 擦 系 数 ； 较 高 的 耐 磨 性三 题 目 ： 螺 旋 传 动 的 分 类 可 按 哪 些 原 则 分 ？分 析 与 解 答 ：螺 旋 传 动 常 据 螺 旋 副 及 摩 擦 性 质 分 类 。四 题 目 ： 螺 旋 传 动 的 传 动 方 式 有 何 特 点 ？分 析 与 解 答 ：螺 旋 传 动 的 结 构 是 由 带 螺 纹 的 螺 杆 和 螺 母 组 成 , 因此 , 它 能 传 递 的运 动 就 是 螺 旋 运 动 。 螺 旋 传 动 是 将 旋 转 运 动 转 换 为 直 线 运 动 或 将 直线 运 动 转 换 为 旋 转 运 动 。五 题

54、 目 ： 静 压 螺 旋 传 动 有 何 特 点 ？分 析 与 解 答 ：根 据 静 压 螺 旋 的 结 构 及 工 作 原 理 分 析 此 题 。 优 点 ： 传 动 效 率 高 、转 动 灵 敏 、 刚 性 和 抗 振 性 能 较 好 。缺 点 ： 结 构 复 杂 ， 需 要 一 套 过 滤 精 度 高 的 压 力 供 油 装 置 ， 故 成 本高。 第十二章 题目：如 图 1 所 示 的 带 式机 ， 如 果 将 低 速 级 的 开 式 齿 轮 改 为带 传 动 或 蜗 杆 传 动 有 何 利 弊 ？分 析 与 解 答 ：由 于 带 传 动 靠 摩 擦 力 工 作 ， 承 载 能 力 较

55、 小 ， 传 递 相 同 转 矩 时 ， 结构 尺 寸 较 其 他 传 动 装 置 大 ， 应 布 置 在 高 速 级 上 ， 使 所 受 的 转 矩 较 小 ，以 减 小 其 结 构 尺 寸 。并 且 带 传 动 传 动 平 稳 ， 能 吸 振 缓 冲 ， 故 不 应 用 V带 传 动 代 替 低 速 级 的 齿 轮 传 动 。用 蜗 杆 传 动 代 替 低 速 级 的 开 式 齿 轮 传 动 是 不 合 理 的 。蜗 杆 传 动 宜放 在 高 速 级 ， 因 为 需 发 挥 它 的 运 转 平 稳 ； 高 速 时 滑 动 速 度 大 ， 易 形成 油 膜 ， 有 利 于 提 高 传 动 效

56、 率 ； 高 速 级 时 受 力 小 ， 减 小 了 蜗 轮 的 尺寸 ， 从 而 节 约 有 色 合 金 ， 使 成 本 降 低 。 蜗 杆 传 动 具 有 传 动 比 大 而 结构 紧 凑 的 优 点 ， 可 用 它 代 替 带 传 动 与 开 式 齿 轮 传 动 ， 但 其 成 本 要 高 ，且 传 动 效 率 低 。二 题 型 ：题题 目 ： 如 图 2 所示 , 比 较 两 种 方 案 的 优 缺 点 ， 那 种 方 案 合 理 ， 为什么？ 分 析 与 解 答 ：方案 a 合 理 。 圆 锥 齿 轮 尺 寸 与 重 量 较 大 ， 价 格 较 高 ， 它 的 加 工 比较， 特 别

57、 是 大 模 数 的 圆 锥 齿 轮 。 故 圆 锥 齿 轮 传 动 应 尽 可 能 布 置在 高 速 级 ， 以 减 小 尺 寸 ， 降 低 成 本 。 开 式 齿 轮 传 动 宜 放 在 低 速 级， 且 成 本 比 闭 式 传 动 低 廉 ， 尺 寸 更 为 紧 凑 。 故 方 案 a 比 方 案 b 合 理 。第十三章 题 目 ： 心 轴 分 为 和 。分 析 与 解 答 ：心 轴 一 般 根 据 在 工 作 时 的 转 动 情 况 分 类 。： 固 定 心 轴 ； 转 动 心 轴二 题 目 ： 轴 根 据 其 轴 线 形 状 分 为 、 、 。分 析 与 解 答 ：轴 根 据 轴 线

58、 存 在 的 形 状 分 类 。： 直 轴 ； 曲 轴 ； 挠 性 轴三 题目：采 用公式 ，估算轴的 直径时，是转轴上的 哪一个直径？ 系数与什么有关？ 如何选择 ？分析与解答 ：从此公式推 导的 考虑 。采用公 式，估 算轴的直径是转轴上受扭 段的最小 直径，系 数由于轴的材料和承 载情况的 确定 ，根据轴的材 料查表可 确定 C 值的 范围， 因为用降低 许用应力 的方法 来考虑弯矩 的影响 ，所 以当弯矩 相对于 扭矩较小时 或只受扭 矩时， 取值较小值 如箱 中的低速 轴可取较 小值，反之 取较大值 ，如高 速轴取较大 值。 四 ：轴设计 时的一般 步骤是怎 样的？ 分析与解答 ：结

59、合轴的强 度计算和 结构设计 分析。 ： 通常设计 的一般步 骤是： 选择轴 的材料 粗略估 算轴的最 小直径 结构设 计 强度校核 画 出轴 的零件工作 图。 五 目 ： 在轴的 结构设计 中 ， 常采 用什么 措施减少应 力集中 、 提 高疲劳强度？ 分析与解答 ：从引起应力 集中的原 因考虑 。避免 在轴 上特别是应 力大的部 位开 横孔、切口 或凹槽； 截面尺寸 变化处应 采用圆角过 渡，且圆 角半径 C 1 （或倒 圆R ） 很小 ， 轴肩圆 角半 径 r不宜过小 ； 当所装 零件的倒 角增大受限时 ，可采用 间隔环或 沉割槽， 将圆弧延伸 到轴肩中 去的办 法来扩大过 渡圆角半 径

60、 r ， 降 低应力集 中 。 过盈配 合处有较 大的应力 集中， 可 采用开减 载槽 、 增 大配 合处直 径以及毂端 开减载槽 的方式 ，来降低应力 集中。降 低轴的表 面粗糙度 也是提高疲 劳强度的 措施。 公式中，系数 a 的意 义是 什么？ 六 ：当量弯 矩大小如何确 定？ 分析与解答 ：根据弯矩与 不同工作 状态下的 转矩对轴 的损坏影响 程度不同 的公式中， 系数 a 为 根据扭矩性 考虑。 当量弯矩 质而定的折 算系数。 由于一般 转轴弯曲 应力为对称 循环变应 力，而 扭矩产生的 切应力的 循环特性 往往与弯 曲应力不同 ，为考虑 两者循 环特性不同 的影响， 在计算轴 的当