机械设计习题集

机械设计习题集(3)思考题什么是部件？什么是零件？什么是构件？什么是通用零件？什么是专用零件？机械设计课程争论的是哪类零件？从哪几个方面来争论这类零件？机械设计应满足哪些根本要求？机械零件设计应满足哪些根本要求？机械设计的一般步骤是怎样的？2一、填空题在压力作用下，以点、线相接触的两物体在接触处产生的应力称为应力。2.零件在变应力作用下的强度计算属于强度计算，它不同于静强度计算。3.零件的计算载荷与名义载荷的关系是4.零件的名义载荷是指载荷。5.零件的实际载荷与计算载荷的差异对零件的强度影响，将在中考虑。二、简答与思考题1.解释以下名词：静载荷、变载荷、稳定循环变载荷、动载荷、工作载荷、额定载荷、计算载荷、静应力、变应力、疲乏及疲乏极限。静载荷是否肯定产生静应力？变载荷是否肯定产生变应力？2.什么是变应力的循环特性r？对于静应力、脉动循环变应力和对称循环变应力，其r于多少？在肯定的循环特性r限之间有怎样的内在联系？怎样区分试件的无限工作寿命和有限工作寿命？怎样计算在有限寿命下工作的试件的疲乏极限？两个曲面外形的金属零件相互压紧，其外表接触应力的大小由哪些因素确定？假设这两个零件的材料、尺寸都不同，其相互接触的各点上彼此的接触应力值是否相等？三、计算题1.图示为对心直动滚子从动件凸轮机构。从动件顶端承受压力F=12kN。当压力角α0大值αma=25R=75mm。：滚子半径r=15mm，5凸轮与滚子的宽度b=20mm；两者材料的弹性模量和泊松比均为E=2.110Mpa和μ=0.3；许用接触应力[σ]H=1500Mpa。试校核凸轮与滚子的外表接触强度。13一、简答题某零件的简化极限应力图及其危急剖面上的σm、σa力点M〔σm，σa〕，如图示，当其应力变化规律按σm=C〔常数〕变化时，在图中找出相应的极限应力点，并计算其安全系数。1试给出变应力中①平均应力σm，②应力幅σa，③循环特性r定义式。1r=-1、r=0应力变化规律，并标出2σmaσmin、σaσm。试简述某材料的极限应力图与该材料零件的极限应力图的区分。零件材料的σ-1、σ0、σS〔kσ〕D，试给出该零件的简化〔σm-σa〕，并说明绘图过程。二、分析与计算题图示一等截面转轴，轴径d=45mm，其上作用有轴向拉力FA=2023N，Fr=6000N，试求轴危急剖面上循环变应力的σmaσmin、σa、σmr各是多少？110mmF=60kN。板的平面尺寸如下图。该板的三个截面上20mmR10mmR10mm这三个截面上的最大应力。223上题中，如载荷F30~90kN钢，其机械性质：800MPa，1420MPa。危急截面上的有效应力集中系数k1.35，尺寸系0.710.2。按无限寿命考虑。试画出ma限应力图，并用作图和计算两种方法，确定安全系数S。火车车轮轮对轴的尺寸及受力状况如下图。：轴的材料为碳钢，360MPa，1200MPa；危急截面Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ上的有效应力集中系数k1.9，尺寸0.70.95。试确定轴的安全系数S。计算时按无限寿命考虑，忽略剪力的作用。4上题中，：轴的转速n=15r/min，载荷稳定不变。要求使用寿1030072m=9，应力循环基数N0=10。试按有限寿命计算：①轴的寿命系数kN；②轴的安全系数S。上题中，如轴在每一小时内的工作状况系按图示的载荷图谱作周期性的重复变动。要求使8①寿命系数kN；②安全系数S。图中F0定载荷值相等。64实心转轴的危急截面上受有周期性波动的载荷：弯矩M=50—100N.m；扭矩T=0—50N.m。轴的材料为碳钢，机械性能：300Mpa，1170Mpa，180Mpa，1100Mpa。假设截面直径d=25mm，有效应力集中系数k1.79，k1.47，尺寸系0.84，0.78，0.90.34，0.21。试确定安全系数S。计算时可按无限寿命考虑，无视剪力的作用。思考题摩擦状态有哪几种？各有何特点？按破坏机理分，磨损的根本类型有哪四种？各有何特点？如何防止这些类型的磨损发生？3.润滑剂的作用是什么？常用润滑剂有哪几种？4.润滑油的主要性能指标是什么？润滑脂的主要性能指标是什么？6一、填空与选择题受横向转矩的螺栓组承受铰制孔时，每个螺栓所受的载荷是〔1〕相等的〔2〕与到几何中心距离成正比〔3〕与到几何中心距离成反比〔3〕都不等在螺栓联接的构造设计中，被联接件与螺母和螺栓头接触外表处需要加工，这是为了〔1〕不致损伤螺栓头和螺母〔2〕增大接触面积，不易松脱〔3〕防止产生附加偏心载荷〔4〕便于装配受横向外载荷作用的紧螺栓联接，螺栓中所受轴向的载荷F0〔1〕FF〔2〕F〔3〕Fc1F〔ca1.3F0[]〕中，F0d124〔1〕工作载荷〔2〕预紧力〔3〕预紧力+工作载荷〔4〕工作载荷+剩余预紧力5设计螺栓组时常把螺栓布置成轴对称的均匀的几何外形，这主要是为了〔1〕美观〔2〕受力最小〔3〕联接便利〔4〕结合面受力较均匀在确定紧螺栓联接的计算载荷时，预紧力F30%，这是为了因素。〔1〕螺纹上的应力集中〔2〕螺栓杆横截面上的扭转应力〔3〕载荷沿螺纹圈分布的不均匀性在轴向力作用时，用预紧力F紧力F〔1〕可以是任意值〔2〕小于作用力〔3〕等于作用力〔4〕大于作8.图示螺旋拉杆，假设A旋向〔1〕两个均为左旋〔2〕两个均为右旋〔3〕12〔4〕12旋89.受轴向变载荷的紧螺栓联接，在工作载荷FF状况下，要提高螺栓的疲乏强度，可以减小刚度及增大刚度。10.螺纹联接防松的实质是受剪铰制孔螺栓在横向剪力作用下，螺栓杆和孔壁间可能发生和螺栓被等失效形式。螺纹联接中常用的防松方法有计算螺栓抗拉强度时用直径，分析螺纹的受力时用直径。二、简答题受横向载荷的一般螺栓联接有何特点？为什么大多数螺纹联接都要预紧？预紧力F力F果？螺纹升角的大小对自锁和效率有何影响？写出自锁条件及效率公式。简述提高螺纹联接强度的四种措施。6.联接和传动各常用什么螺纹？为什么？7.螺纹是怎样形成的？8.假设用降低螺栓刚度的方法来提高螺栓联接的疲乏强度，试作力和变形图说明之。9.举两种常用螺纹联接的类型，并分别说明应用场合？10.螺纹有哪些主要参数？各参数间有何关系？螺距与导程有什么不同？两者有什么关系？请用图表示出三头右旋螺纹，并注明导程及螺距。螺旋副的传动效率与螺旋头数有什么关系？请利用计算螺旋副效率的公式进展分析。13.常用螺纹按牙形分为哪几种？各有何特点？主要用途怎样？14.三角形螺纹分为哪两种？它们有什么特点？15.为什么螺母10？6拧紧螺母及松退螺母时的效率如何计算？效率随哪些因素而变化？螺纹联接松脱的缘由是什么？按防松原理防松的方法可分为几类？具体的防松方法和装置各有哪些？螺栓的主要失效形式有哪些？19.提高螺栓联接强度的措施有哪些？20.推导图示受扭矩作用的螺栓组联接的螺栓受力计算式：(a)当用受拉螺栓时；(b)当用铰制孔用受剪螺栓时。20三、构造改错题与计算题如图示，托架螺栓组联接，试求在倾覆力矩MO-O动时，最大受载螺栓的计算公式，并写出满足螺栓不拉断、接缝面AB的强度条件。〔写出结果式即可〕12图示支承杆用三个M12d0=13mm，如螺杆与孔壁的挤压强度足够，试求作用于该悬臂梁的最大作用力P。〔不考虑构件本σS=600Mpa，nτ=2.5〕736一薄板用两个M10薄板上受力P=600N，板间摩擦系数f=0.20，防滑系数Kf=1.2，螺栓许用应力[σ]=108Mpa，螺栓螺纹小径d1=8.376mm，试校核该螺栓联接是否安全牢靠。4.凸缘联轴器，用六个一般螺栓联接，螺栓分布在D=100mm系数f=0.16，防滑系数Kf=1.2，假设联轴器传递扭矩为150N.m，试求螺栓螺纹小径。〔螺栓[σ]=120Mpa〕5.试找出图示螺纹联接中的错误，并就图改正。def5〔1〕当工2023N8栓所受总拉力及被联接件间剩余预紧力。〔2〕假设被联接件不消灭缝隙，最大工作载荷是多少？双头矩形螺旋传动机构，其外径d=90mm，中径d2=81mm，螺距P=18mm，螺纹的摩擦系数f=0.1，试求其效率并推断是否自锁？有一受轴向变载荷作用的紧螺栓联接，预紧力F=4000N，轴向工作0~4000N变化，假设螺栓与被联接件刚度相等，试计算：〔1〕螺栓所受最大和最小载荷是多少？〔2〕被联接件间的压紧力最大和最小值是多少？9.图示汽缸内径D=500mm，蒸汽压力F=0~1.2Mpa12紧1.50.8，试确定单个螺栓所受的最大轴向拉力与最小轴向拉力。912ab座，两个图中的构造主要尺寸一样，且上下各用一个螺栓。〔提示：留意两种构造的失效形式有什么不同〕10上题图aQ=600N，螺栓个数z=2，联接柄长度L=300mm，轴dB=60mmf=0.15，试确定联接螺栓的直径。解：〔1〕.求螺栓所需的预紧力F设联接柄对轴的压力为R，则QLfRdBRQL600300210Nfd0.15604B9FR210110N2244〔2〕.确定螺栓直径选螺栓材料为A3240Mpa，则安全系数[S]S2200k900(70000F)10m27[]22023.07900(7000010000)1027S[S]S24058.97Mpa4.0741.3F[]41.31016.75mm58.974dCM20图示螺栓联接中承受两个M20[σ]=160Mpa，被联接件结合面间的摩擦系数f=0.2，假设考虑摩擦传力的牢靠系数kf=1.2,试计算该联接允许传递的静载荷Q。13.如下图，缸径D=500mm，蒸汽压力p=1.2MPa，螺栓分布圆直径D0=640mm。为保证气密性150mm。试设计此气缸盖螺栓组联接。13151402N/mm2化，气缸内径D=500mm，20，用铜皮石棉垫片密封，试确定螺栓直径。15.设图示螺栓刚度为c1，被联接件刚度为c2，假设c2=8c1，预紧力F=1000N，外载荷F=1100N，试求螺栓中的总拉力和被联接件中的剩余预紧力。解：螺栓中的总拉力为FF0cc1100F10001122Nccc8c111211FFc8c1100F100022Nccc8c211211F0受的预紧力F〔对预紧力而言〕的增加量〔〕仅占外载荷F11%。这个值是不太大的。这种联接的受力状况与它的相对刚度有关。在此例中，尽管外载荷比预紧力大，但被联接件仍旧处于被压缩状态，它们之间没有分别。164个M16250mm槽钢上，钢板悬臂端承受10一、填空与选择题1.带传动正常工作时，小带轮上的滑动角小带轮的包角。〔1〕大于小于〔3〕小于或等于〔4〕2.三角带传动中带轮最常用的材料是〔1〕A3〔2〕45〔3〕HT15-33〔4〕3.设计中限制小带轮的直径D1D1min，是为了〔1〕限制带的弯曲应力〔2〕限制相对滑移量〔3〕保证带与轮面间的摩擦力〔4〕4.带传动的设计准则是〔1〕保证带具有肯定的寿命〔2〕保证带不被拉断〔3〕保证不发生弹性滑动的状况下，带又不被拉断〔4〕保证传动不打滑的条件下，带具有肯定的疲乏强度正常工作条件下的带传动，在接触面上带与带轮间〔1〕速度完全全都〔2〕存在弹性滑动〔3〕存在打滑〔4〕存在弹性滑动与打滑三角胶带按剖面尺寸大小分等型号，其公称长度是指的长度。带传动最大的有效圆周力随着，，的增大而增大。8.带是处于应力下工作的，这将使带简洁产生破坏。9.一般带传动的失效形式是和二、简答题三角胶带带轮的基准直径指的是哪个直径？三角胶带传动的最小带轮直径由什么条件限制？小带轮包角范围如何确定？为什么？在一样的条件下，为什么三角胶带比平型带的传动力量大？图示为三角胶带带轮轮槽与带的三种安装状况，其中哪种状况是正确的？哪种状况是错误的？分别说明理由。〔a〕〔b〕〔c〕3在设计带传动时，能否认为带速与带的传递功率成正比，为什么？带传动与齿轮传动及链传动比较有哪些优缺点？什么是有效拉力？什么是张紧力？它们之间有什么关系？如何理解紧边和松边的拉力差即为带传动的有效拉力？带传动为什么要限制其最小中心距和最大传动比？通常推举带速在〔15~25〕m/之间，假设带速超出此范围会有什么影响？16带传动的打滑常常在什么状况下发生？打滑多发生在大轮上还是在小轮上？刚开头打滑时，紧边拉力和松边拉力有什么关系？空载时，带的紧边拉力与松边拉力的比值F1/F2带工作时，截面上产生哪几种应力？这些应力对带传动的工作力量有什么影响？最大应力在什么位置？什么是滑动率？滑动率如何计算？为什么说弹性滑动是带传动的固有特性？由于弹性滑动的影响，带传动的速度将如何变化？具有张紧轮的带传动有何利弊？张紧轮应放在什么位置？为什么？为了避开带打滑，将带轮上与带接触的外表加工得粗糙些以增大摩擦，这样解决是否可行和是否合理，为什么？写出挠性带的欧拉公式，并说明公式中各符号的含义。三、计算题带传动中主动轮转速n1=955rpm，D1=D2=0.2m，B1.4m〔长度系数KL=0.9〕，7Kw，需几根胶带？带传动的功率P=7.5Kw，主动轮直径d1=100mm，转速n1=1200rpm，紧边拉力F1边拉力F2F1、F2带传动的功率P=7.5Kw，平均带速v=10m/，紧边拉力F1边拉力F2紧边拉力F1，有效圆周力Fe及初拉力F0。带传动的功率P=5Kw，小带轮直径d1=140mm，转速n1=1440rpm，大带轮直径；求空载时从动轮转速D2=400mm，三角胶带传动的滑动率ε=2%，求从动轮实际转速n2n2；求有效圆周力Fe。带传动的小带轮直径D1=100mm，大带轮直径D2=400mm，假设主动小带轮转速n1=600r/min，三角胶带传动的滑动率ε=2%，求从动大带轮的转速n2。三角胶带传动传递的功率Ｐ＝7.5kW，带的速度v=10m/，紧边拉力5F1=5F2。求紧边拉力F1F。带传动传递的功率Ｐ＝5kW，主动轮转速n1=350r/min，主动轮直径D1=450mm，传动的中心距a=1500mm，从动轮直径D2=650mm，三角胶带与带轮间当量摩擦系数f=0.5。求带速、小带轮包角α1、带长及紧边拉力F1。带传动的主动轮转速n1=1450r/min，主动轮直径D1=140mm，从动轮直径D2=400mm，传动的中心距a1000mm，传递功率Ｐ＝10kW，取工作状况系数KA=1.2。选带型号并求三角胶带的根数Z。图示搅拌机承受三角胶带传动，主动轮转速n1=1430r/min，主动轮直径D1=100mm，从动轮转速n2=572r/min〔搅拌转速〕，传动中心距a500mm，承受A胶带，根数Z=2，工作状况系数KA=1.1。试求允许传递的最大功率和轴上压力。917一、填空与选择题齿轮传动按接触疲乏强度设计确定d1〔d132KT1u1ZEZHZ2，[σ]H〕du[]H〔1〕ma某{[σ]H1，[σ]H2}〔2〕min{[σ]H1，[σ]H2}〔3〕[σ]H1〔4〕[σ]H2锥齿轮弯曲强度计算中的齿形系数Yfa〔1〕齿数Z〔2〕Z/co〔3〕Z/co〔4〕Z/co由直齿和斜齿圆柱齿轮组成的减速器，为使传动平稳，应将直齿圆柱齿轮布置在〔1〕高速级〔2〕低速级〔3〕高速级或低速级〔4〕无法推断齿轮传动中，当齿轮分度圆直径不变时，将模数加大，其接触强度将，弯曲强度将〔1〕提高〔2〕降低〔3〕不变〔4〕5.斜齿轮弯曲强度计算中的齿形系数Yfa〔1〕齿数Z〔2〕Z/co3〔3〕Z/co〔4〕Z/co6.一对齿轮啮合传动时，大、小齿轮上齿面的接触应力〔1〕H1H2〔2〕H1H2〔3〕H1H2〔4〕7.开式齿轮传动中，保证齿根弯曲应力F[]F，主要是为了避开齿轮的失效。〔1〕轮齿折断〔2〕齿面磨损〔3〕齿面胶合〔4〕8.在齿轮传动中，提高其抗点蚀力量的措施之一是〔1〕提高齿面硬度〔2〕降低润滑油粘度减小分度圆直径〔4〕削减齿数在直齿圆柱齿轮传动中，假设齿轮的接触强度足够，而弯曲强度稍差时，首先考虑的改进措施是〔1〕增大中心距〔2〕保持中心距不变将模数增大、齿数削减〔3〕齿数不变、加大模数〔4〕增大齿数在齿轮传动中，为削减动载荷，可实行的措施是〔1〕改用好材料〔2〕提高齿轮制造精度〔3〕降低润滑油粘度〔4〕加大模数在齿轮传动中，提高其弯曲强度的措施之一是〔1〕提高齿面硬度降低润滑油粘度〔3〕减小模数〔4〕减小压力角〔1〕增加齿宽〔2〕将齿轮轮齿做成鼓形齿〔3〕把齿轮悬臂布置〔4〕提高齿面硬度1822213.在确定齿轮模数m3YFaYSa2KT1YYFaYSa应按确定。的公式中2[]F[]FdZ1〔1〕min{YFa1YSa1YFa2YSa2YYYY,}〔2〕ma{Fa1Sa1,Fa2Sa2}[]F1[]F2[]F1[]F2〔3〕YFa1YSa1YY〔4〕Fa2Sa2[]F1[]F214.设计一对齿数不同的轮齿时，假设需校核其弯曲强度时，一般〔1〕对大、小齿轮分别校核〔2〕只需校核小齿轮〔3〕只需校核大齿轮〔4〕15.齿轮传动中，通常应使小齿轮材料或硬度要好于大齿轮的，这是由于〔1〕小轮齿面摩擦力大〔2〕小轮齿面的接触应力高于大齿轮的〔3〕小齿轮的应力循环次数多〔4〕16.闭式齿轮传动中，常见的两种疲乏损坏是和闭式软齿面齿轮传动，一般应按强度进展设计，然后再校核强度。19.直齿圆锥齿轮的强度计算，是按其齿轮进展分析的。斜齿圆柱齿轮的强度计算，是按其齿轮进展分析的，同时还考虑了斜齿轮本身的特点。齿轮传动进展弯曲疲乏强度计算，这是为了避开齿轮在预定使用期内产生而失效。22.齿轮传动进展接触疲乏强度计算，这是为了避开齿轮在预定使用期内产生而失效。23.标准直齿圆柱齿轮的齿形系数Yfa齿轮的和有关。0024.斜齿轮的螺旋角β8~15，过大会使斜齿轮的过大，过小又显示不出斜齿轮的优点。二、简答题1.齿轮传动的主要失效形式有哪些？齿轮传动的设计准则通常是按哪些失效形式计算的。2.为提高齿面的抗点蚀力量，试至少举出三种措施。3.为提高齿轮轮齿抵抗弯曲折断的力量，试至少举出三种措施。4.图中，〔1〕1〔2〕22应力和接触应力的应力循环特性r4在齿轮传动中，为减小动载荷，试至少举出三种措施。7.在图示二级减速装置中，为什么将圆锥齿轮布置在高速级？1978图示蜗杆-齿轮减速装置，蜗轮轴IIP2=17Kw，n2=174r/min，蜗杆传动的效率η1=0.85，齿轮传动的效率η2=0.98。支承损失不计，试求各轴上的扭矩，条件如下：1232Z3512149m〔mm〕8833齿轮传动强度计算中引入的载荷系数K加以说明。10.在闭式齿轮传动中，当d1肯定时，应如何选择齿数Z1？并简述理由。11.齿轮传动中，对齿轮的材料和热处理的根本要求是什么？说明理由。12.试分别说明：〔1〕软齿面齿轮〔HBS350〕，〔2〕硬齿面齿轮〔HBS>350〕常用的材料及其热处理方法有那些？13.〔1〕设计斜齿圆柱齿轮传动时，当中心距a要将a〔2〕圆整中心距后，当齿数、模数不变时，为保证齿轮的装配或仍为无侧隙啮合，应采取什么措施？14.齿轮传动中的外部附加动载荷和内部附加动载荷产生的缘由是什么？试述使用系数KA载荷系数Kv修缘是为了什么？15.试述齿向载荷分布不均的缘由及其改善措施，并由此分析齿向载荷分布系数Kβ16.为什么远离扭矩输入端〔或输出端〕安置齿轮，将可获得载荷沿齿向分布较均匀的效果？如不能如此安置齿轮，而又期望齿向载荷分布较均匀时，可实行哪些措施？17.试述齿间载荷安排系数KαKα轮的制造精度和总重合度有关？并分析Kα1？一对直齿圆柱齿轮传动，在传动比i、中心距a的状况下，如减小模数m并相应地增加齿数Z1、Z2，试问对其弯曲疲乏强度和接触疲乏强度各有何影响？在闭式传动中，如强度允许，这样减小模数m增加齿数Z何好处？斜齿圆柱齿轮疲乏强度的计算公式和直齿圆柱齿轮疲乏强度的计算公式有什么不同？要注意什么问题？斜齿圆柱齿轮设计中，如何利用分度圆螺旋角β何尺寸的调整？20在两级圆柱齿轮传动中，如其中有一级用斜齿圆柱齿轮传动，它一般是用在高速级还是低速级？为什么？为什么在斜齿圆柱齿轮传动中Fa1=-Fa2、Fr1=-Fr2、而在直齿圆锥齿轮传动中，Fa1=-Fr2、Fr1=-Fa2？如何确定作用在斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮上的轴向力的方向？三、计算题1锥齿轮齿宽系数R=0.3、Z1=25、Z2=50，模数m=5mm，斜齿轮Z3=21、Z4=84，模数mn=6mm，3螺旋角βII消？11II、III互抵消，试确定：〔1〕蜗杆的转向，〔2〕斜齿轮3、4轮齿的旋向，用图表示轴II〔用各分力表示〕状况。221图示为由电动机带动的锥齿轮-蜗杆传动装置，电机吊起重物W的转向如图示，卷筒与4II件的轴向力相互抵消，试确定：〔1〕如保持其它传动件位置不变，从动锥齿轮应放在Z2是z2〔2〕蜗轮、蜗杆轮齿的旋向；〔3〕用图表示轴II件的受力状况〔用各分力表示〕。341重物W〔1〕54〔2〕为使轴II1、2〔3〕用图表示轴II状况〔用各分力表示〕。图示为两级斜齿轮传动，由电机带动的齿轮的转向、旋向如图示，现欲使轴II向力完全抵消，试确定：〔1〕3、4〔2〕斜齿3、4〔3〕用图表示轴II〔用各分力表示〕。52261n15轮齿的旋向如图示，现欲使轴II〔1〕1、2齿的旋向；〔2〕6〔3〕用图表示轴II传动件受力状况〔用各分力表示〕。1的转向n1图示，主动轴I0扭矩T1=40N.m，Z1=20，mn=4mm，β=14，〔1〕试确定主动轮上所受Fr1Fa1Ft1〔用图表示〕；〔2〕为使轴II3、478图示齿轮-蜗杆传动装置，主动轴I的转向n16n6〔顺时针〕，同时使轴III〔1〕斜3、4〔2〕用图表示轴II状况〔用各分力表示〕。6转向n6〔逆时针〕及5n5，如图示，〔1〕现欲使轴II及两个斜齿轮轮齿的旋23向；〔2〕用图表示轴II〔用各分力表示〕。9图示为斜齿轮、蜗杆传动装置，其两级传动的中心距是一样的，斜齿轮齿数Z1=20、Z2=40、mn=6mm，蜗轮的齿数Z4=39、m=8mm、q=81n1〔1〕试确定斜齿轮螺旋角β〔2〕假设轴II2、3、44的转向，用图表示轴II〔用各分力表示〕。10111n1轴II、III力相互抵消，试确定：〔1〕56〔2〕23、4〔3〕用图表示轴II〔用各分力表示〕。12.图示两1的转向n1II动件的轴向力完全抵消，试确定：〔1〕3、4β的旋向；〔2〕用图表示轴II〔用各分力表示〕。24121313.设计图示的卷扬机用闭式双级直齿圆柱齿轮减速器中高速级齿轮传动。：传递功率P1=7.5Kw，转速n1=960r/Min，高速级传动比i=3.5；折合一般制工1514.试求一对啮合齿轮的大、小齿轮对于弯曲疲乏为等强度的条件式。并求大、小齿轮弯曲应力之间的关系式。解：圆柱齿轮的大、小齿轮轮齿弯曲疲乏强度计算公式为：F12KTYYYY[]〔1〕bdm1Fa1Sa1F11nF22KTYYYY[]〔2〕bdm1Fa2Sa2F21n〔1〕、〔2〕两式中后面的两式，即得其大、小齿轮弯曲疲乏强度条件式[]YYFa1F1Sa1[]YYFa2F2[][]YYYYF1Fa1Sa1Fa2Sa2度较弱，如F2，则说明小齿轮弯曲强度低于大Sa2齿轮，则应按小齿轮进展弯曲强度设计或验算。这样一来，可使计算概念更加清楚，使运算更加简化。解〔1〕、〔2〕可获得大、小齿轮弯曲应力间的关系式F1YFa1YSa1F2YFa2YSa2利用该式，将可在一个齿轮的应力后，便利地求得另一齿轮的应力。有一单级斜齿圆柱齿轮减速器，：中心距a=300mm，小齿轮齿数Z1=39，大齿轮齿数Z2=109，。试计算确定该斜齿轮传动的模数mnβ其他主要尺寸。解〔1〕求模数mnβmn2a23004.054coZ1Z239109应取mn=4mm。再配凑βm(Z1Z2)4(39109)arcconarcco90222a230025〔2〕其他主要尺寸分度圆直径d1z1mn394158.108mm0coco922z2mn1094441.892mmcoco9022d2ha(hanCn)mn(10.25)45mm齿顶圆直径da1da2d12ha158.10824166.108mmd22ha441.89224449.892mm在如下图的二级斜齿圆柱齿轮减速器中，：高速级齿轮Z1=21，Z2=52，mn1=3mm，1120743；低速级齿轮Z3=27，Z4=54，mn2=5mm，输入功率P1=10kW，n1=1450r/min。1=0.9820.99。试求：低速级小齿轮的齿〔旋〕向，以使中间轴上的轴承所受的轴向力较小；低速级斜齿轮分度圆螺旋角β2所受的轴向力完全抵消？各轴转向及所受扭矩；齿轮各啮合点作用力的方向和大小〔各用三个分力表示〕。解：中间轴上的齿轮的齿向一样，即低速级小齿轮的齿向为左旋，如题解图所示，可使中间轴上的轴承所受的轴向力较小。为使中间轴上的轴承所受的轴向力完全抵消，必需使Fa1Ft1Fa2tgIFt3tgII22T122T1iI12tgItgIId1d3527d3d3coIItgItgItgItgII352d1i112d21212coIinII527in1207430.1874(352)0.980.9926所以IIII10.8010.80aIImn(z3z4)5(2754)206.15mm2coII2co10.80aIIaII206mm，则2aII2206IT19.55106P1109.5510665900Nmmn11450520.980.991.583105Nmm21545III轴T3T2iII121.583100.980.993.07105Nmm27II轴T2T1iI1265900齿轮各啮合点作用力的三个分力的方向如题解图所示，其大小可求得如下Ft1Ft22T122659000.992025N321d1co120743Ft1tgn2025tg200Fr1Fr2753.8NcoIco120743Fa1Fa2Ft1tgI2025tg120743435.2N2T2221.5831050.992282.3NFt3Ft4527d3co1003437Ft3tgn2282.3tg200Fr3Fr4845N0coIIco103437Fa3Fa4Ft3tgI2282.3tg1003437426N2716m=3mm，z1=24，z2=48，b=25mm，小锥齿轮传递功率P1=2Kw，n1=160r/min，试求齿轮啮合点作用力的方向和大小〔各用三个分力表示〕。17一、填空与选择题1.磨削时没有理论误差、精度较高的一般圆柱蜗杆是〔1〕延长渐开线蜗杆〔2〕渐开线蜗杆〔3〕阿基米德蜗杆〔4〕2.标准蜗杆传动的中心距计算公式应为11m(Z1Z2)〔2〕am(qZ2)2211〔3〕amt(qZ2)〔4〕amn(qZ2)223.设变位前后蜗杆传动的传动比分别为i〔变位前〕和i〔变位后〕，则二者之间应有如下关〔1〕a〔1〕ii〔2〕ii〔4〕4.设变位前后蜗杆传动的中心距分别为a〔变位前〕和a〔变位后〕，则二者之间应有如下28关系：〔1〕aa〔2〕aa〔4〕不肯定5.蜗杆蜗轮啮合面间的滑动速度V2V1关系〔1〕V2=V1〔2〕V2>V1〔3〕V2<V1〔4〕V2与V16.蜗杆传动的主要失效形式是〔1〕齿面疲乏点蚀〔2〕齿根的弯曲折断〔3〕齿面的胶合和磨损〔4〕7.蜗杆传动的油温最高不应超过0000〔1〕30C〔2〕50C〔3〕80C〔4〕120C8.其它条件一样时，假设增加蜗杆头数，则滑动速度〔1〕增加〔2〕减小〔3〕保持不变〔4〕不肯定9.蜗杆主动时，为提高蜗杆传动的效率，可〔1〕增加蜗杆头数〔2〕增加蜗轮齿数〔3〕增大蜗杆模数〔4〕增大蜗杆特性系数q〔5〕增大蜗杆的螺旋角蜗杆传动的主平面是指的平面。变位后蜗轮的分度圆与节圆〔是、否〕重合。蜗杆主平面内的分度线与节线〔是、否〕重合。闭式蜗杆传动装置的功率损耗包括、及三局部。对于下蜗杆式或侧蜗杆式的传动，浸油深度应为，当为上蜗杆式时浸油深度应为二、简答题圆柱蜗杆传动的类型有哪些？各有什么特点？其正确啮合的条件是什么？蜗轮滚刀与蜗杆外形和尺寸有什么关系？什么是自锁蜗杆传动？自锁的条件是什么？3.蜗杆传动为什么要引入直径系数q？4.27z280？5.为什么蜗杆的螺旋线升角λ28？蜗杆的热平衡计算不满足要求时可实行哪些措施？设蜗杆的螺旋角为β1，蜗杆副的当量摩擦系数为f，假设ctg1f，传动时蜗轮能否带动蜗杆？某蜗杆传动传动比i=20，蜗轮齿数Z2=40，模数m=5mm，蜗杆顶圆da1=60mm，试求：〔1〕q；〔2〕β2；中心距a。标准蜗杆传动的i=20，m=14mm，q=9，Z1=2，试计算蜗杆蜗轮的分度圆直径d，顶圆直da，β2a。10.设计某分度机构的蜗杆传动。要求i=45，100mm，试确定主要参数Z1、Z2、m、qλ。图示蜗杆传动中，ω2及Fa2Ft1、Ft2、Fr1、Fr2、Fa1、ω1杆的螺旋线方向，并在图上标出。29011与齿轮传动相比，蜗杆传动有何优点？什么状况下宜承受蜗杆传动？为何传递大功率时，很少承受蜗杆传动？圆柱蜗杆传动的标准模数是什么？蜗杆轴向模数mz1，蜗杆轴向齿距p导程pz，蜗杆直径系数qγ如何较恰当地选用蜗杆传动的传动比i、蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2？试述蜗杆传动变位的目的和特点。为什么蜗杆传动的传动比只能表达为i=z2/z1，却不能以i=d2/d1来表示。16.蜗杆传动常见的失效形式有哪些？其强度计算准则是什么？17.蜗杆传动常用的材料组合是哪些？各有什么特点？如何选用？18.为什么闭式蜗杆传动必需进展热平衡计算？可承受哪些措施来改善散热条件？三、分析计算题工具显微镜头部承受了蜗杆蜗轮、斜齿条斜齿轮作升降机构，其参数如下图。试确定：〔1〕手轮顺时针方向转一圈齿条移动的距离和方向；要使蜗轮轴上的轴向力抵消一局部，则斜齿轮和斜齿条各取什么旋向？如要使蜗轮轴上的轴向力完全抵消，则斜齿轮的螺旋角β多大？〔设蜗杆传动的效率η=0.8，且不计齿轮副和轴承的效率〕12图示承受蜗杆传动的提升装置，卷筒固定在蜗轮上。m=8，Z1=1，Z2=40，蜗杆分度圆30〔3〕大小链轮的节圆直径。一套筒滚子链传动，链节距P=19.05mm，主动轮齿数Z1=15，从动轮链轮转速n2=200r/min，平均传动比i=3，中心距a=650mm，试求：〔1〕主动链轮的节圆圆周速度V1；〔2〕链的平均速度V；〔3〕链速波动的百分比和链的最大加速度。某搅拌机用电动机驱动，低速级承受的是链传动，输入功率P=5Kw，转速n1=50r/min，如20AP=31.75mm，Z1=19，Z2=57，a=1200mm，试验算其工作力量。〔20AQ=40.3KN，工作状况系数KA=1.5〕自行车的链传动，主动大链轮齿数Z1=48，小链轮齿数Z2=18，试问：〔1〕自行车为何承受链传动而不承受带传动？〔2〕平均传动比等于多少？〔3〕28〔D=711.2mm〕的自行车走一公里时，车轮要转几圈？大链轮要走几圈？8.链传动由于多边形效应，链在每一瞬时的链速和瞬时传动比一般不等于常数，试推导出：〔1〕V式；〔2〕主、从动链轮节圆圆周速度V1，V2；〔3〕瞬时传动比的表达式。9.p=15.875mmz1=18，大链轮齿数z2=60，中心距a==730mm，小链轮转速n1=730r/min，载荷平稳，试计算：〔1〕链节数；〔2〕链所能传动的最大功率；〔3〕链的工作拉力。16一、填空与选择题1.轴上零件的轴向定位方法有、等。2.轴上零件的周向定位方法有、等。3.提高轴的疲乏强度的措施有、等。4.轴静强度校核的目的是5.轴的刚度校核计算，包括、刚度的计算。6.轴的临界转速是转轴工作时主要承受〔1〕纯扭矩〔2〕纯弯矩〔3〕扭矩和弯矩〔4〕摩擦力矩轴的设计计算准则为：轴在满足强度要求的状况下，要有足够的〔1〕强度和震惊稳定性〔2〕刚度和强度〔3〕强度和挠度〔4〕刚度9.计算弯矩公式Mca〔1〕1〔2〕M2(T)2中，对于对称循环变化的扭矩，α取值为[b]1[]〔3〕b1〔4〕0.3[b]0[b]36自行车的前轴是〔1〕心轴〔2〕转轴〔3〕传动轴两级圆柱齿轮减速器中，低速轴所传递的扭矩与高速轴所传递扭矩相比〔1〕前者大〔2〕后者大〔3〕两者一样大〔4〕两者无法比较假设不转变轴的构造和尺寸，仅将轴的材料由碳素钢改为合金钢，轴的刚度〔1〕不变〔2〕降低〔3〕增加〔4〕13.图中第II转轴〔2〕传动轴〔3〕固定心轴〔4〕转动心轴1314.设计高速轴时，应特别留意考虑二、简答题1.轴的作用是什么？心轴、转轴、传动轴的区分是什么？2.在进展轴的构造设计时，轴的构造应满足哪些要求？3.当旋转轴上作用恒定的径向载荷时〔3〕，轴上某定点所受的弯曲应力是对称循环应力、脉动循环应力还是静应力？为什么？34.轴的常用材料有哪些？什么时候选用合金钢？同一工作条件，假设不转变轴的构造和尺寸，仅将轴的材料由碳钢改为合金钢，为什么只提高了轴的强度，而不能提高轴的刚度？5.为保证轴上零件能紧靠定位面，轴肩处的圆角半径r应如何设计？6.dA3PAdn37径？按许用应力验算轴的强度时，危急剖面取在哪些剖面上？为什么？从强度方面考虑，在同样受载状况下，为什么轴上有键槽或有紧协作零件的阶梯轴，其最大直径要比等径光轴大？轴受载以后，假设产生了过大的弯曲变形和扭转变形，对轴的正常工作有什么影响？10.轴系构造中定位套筒与轴的协作，应选松一些还是紧一些？转速高或转速低时协作的松紧应如何打算？11.轴的刚度计算内容包括哪些？12.什么叫刚性轴？什么叫挠性轴？13.轴上零件的轴向固定有哪些方法？各有何特点？轴上零件的周向固定有哪些方法？各有何特点？14.轴的强度计算方法有几种？它们的使用条件，计算准确程度等有什么不同？在设计过程中，这些计算方法与构造设计如何协作进展？齿轮减速器中，为什么低速轴的直径要比高速轴的直径粗得多？轴按许用弯曲应力的计算方法中，为什么许用弯曲应力分为三类？轴的强度计算公式M=M2(T)2，α17.如何提高轴的疲乏强度？如何提高轴的刚度？18.图示为轴上零件的两种布置方案，功率由齿轮A1出扭矩T1，2矩T2，且T1>T2，试比较两种布置方案各段轴所受的扭矩是否一样？18三、分析计算题1.如图示，二级斜齿圆柱齿轮减速器〔Z1=22，Z2=77，Z3=21，Z4=78〕由高速轴IP=40Kw，转速n1=590r/min45〔[τT]=30MPa〕。初估三根轴的直径〔不考虑功率损耗〕。3812如下图的旋转轴，轴上受有径向力Fr和轴向力Fa，试绘出此轴A并求出最大应力、最小应力、平均应力和应力幅，条件如图示。一心轴受径向载荷Fr=2.5KN，轴材料承受A3[σb]=100Mpa，试计算该轴的直径。3537Kw，轴的转速n=960r/min，假设轴的许用扭转剪切应力[τ按空心轴计算，取内外T]=40Mpa，传动轴的直径应为多少？要求〔1〕按实心轴计算；0.8。如图一转轴Fr1=Fr2=1.5KN，Ft1=4KN，Ft2=2KN，α=0.3，试求：〔1〕oz〔2〕oy〔3〕扭矩图；〔4〕最大当量弯矩Mma有一双轮手推车如图示，车上载荷Q=480KN〔包括车身自重〕，轮轴材料承受A3屈服极限σS=240Mpa，安全系数n=2.4，试计算轮轴最大受载截面直径d。〔小车支承在C、D〕3967某铁路货车，一级车厢及其上重物总重Q=480KN，车厢由四根轴八个车轮支承，作用于每根轴上的力如下图，该力距钢轨中心线约210mm，考虑偏载等因素，取载荷系数k=1.3，车轴材料A5，[σb]-1=80Mpa，试确定车轮A-A面直径。8.单级齿轮减速器由电动机直接驱动，电动机功率P=7.5Kw，转速n=1450rpm，齿轮齿数Z1=20，Z2=500.9，求减速器输出轴的功率和扭矩。899.图示为起重机卷筒轴的四种构造方案，试比较：哪个方案的卷筒轴是心轴？哪个是转轴？〔3〕从制造工艺看，哪个方案较好？〔4〕从安装维护便利看，哪个方案较好？〔图中A〕40一、填空与选择题1.非液体摩擦滑动轴承的一般校核计算时应考虑〔1〕L载荷F〔2〕比压PL〔3〕P.VL〔4〕比压PPV2.当时，不应承受滑动轴承。〔1〕轴向尺寸小〔2〕剖分式构造〔3〕承受冲击载荷〔4〕旋转精度3.滑动轴承的宽径比B/d〔1〕轴承温升越大〔2〕摩擦功耗越小〔3〕承载力量越大〔4〕端泄越小滑动轴承的轴瓦承受的轴承合金作轴承衬是属于材料〔1〕厚金属的〔2〕多层金属的〔3〕粉末冶金的〔4〕非金属的流体动压润滑轴承进展P、V、PV〔1〕启动时属于液体润滑状态〔2〕运行时属于液体润滑状态〔3〕运行时会发生金属过度磨损〔4〕启动时会发生金属过度磨损承受轴端面做支撑面的一般推力轴承，一般将轴径端面中心局部挖空，其目的是〔1〕使压强分布均匀〔2〕使滑动速度分布均匀〔3〕提高轴的强度〔4〕提高轴的刚度流体动力润滑轴承在稳定运转工作时，油膜不致被破坏的条件是8.按摩擦状态不同，滑动轴承可分为9.流体动压轴承的工作过程可分为，，三个阶段。10.向心滑动轴承有，，等构造类型。二、简答题1.滑动轴承与滚动轴承相比较，有哪些优点？2.当设计流体动压滑动轴承过程中，验算轴承温升时，消灭入口温度过高时，说明什么问题？如何调整？3.为减小磨损延长寿命，以向心滑动轴承为例说明滑动轴承的构造设计应考虑哪些问题？4.试分析有关因素对液体动力润滑滑动轴承承载力量的影响。5.流体动压润滑的轴承为什么要选择耐磨性好的材料来制造轴瓦，并验算P、V和P.V6.滑动轴承材料应满足哪些要求？常用的轴承材料有哪些？7.形成流体动压的充分条件是8.试说明单油楔圆柱形流体动压滑动轴承的工作过程？并绘图说明其轴颈中心位置的变化。9.滑动轴承的摩擦状态有几种？各有什么特点？对轴瓦材料主要有哪些主要要求？为什么要提出这些要求？液体动压润滑的根本方程式〔雷诺方程式〕是依据哪几个根本原理推导出来的？有几个假设？在什么条件下，哪一条假设不能成立？三、分析计算题1.校核蜗杆轴的非液体润滑向心轴承，：蜗杆轴转速n=60r/min，轴颈直径d=80mm，轴承宽度B=80mm，作用在轴颈上的径向载荷Fr=0.07KN，轴瓦材料为ZQSn10-1，轴材料为4145钢，[P]=15Mpa，[V]=10m/，[PV]=15Mpam/。2.如图示为椭圆轴承：〔1〕试画出轴承中承载油膜压力分布曲线〔包括位置和外形〕；〔2〕指出油孔开设的正确位置；〔3〕简述其工作特点〔与一般单油楔轴承比较〕。233.现有一向心滑动轴承，如图示，最小油膜厚度hmin=0.02mm，D=20.02mm，d=19.88mm，试求出：〔1〕直径间隙Δ、半径间隙δ；〔2〕相对间隙Ψ；〔3〕确定偏心距e，偏心率ε。4.离心泵向心滑动轴承，轴颈按构造48mmd100mm，转速n=1500r/min，2600N，试依据非液体润滑条件性准则设计该轴承〔包括选择材料、确定B、d〕。现有三种材料可供选择，ZQSn6-63：[P]=5Mpa，[V]=3m/，[PV]=10Mpam/，ZChSn.Sb15-15-3：[P]=5Mpa，[V]=6m/，[PV]=5Mpam/，ZHSi80-3-3：[P]=12Mpa，[V]=2m/，[PV]=10Mpam/。5.空气压缩机主轴向心滑动轴承，轴转速为n=300r/min，轴颈直径d=160mm，轴承径向载荷Fr=50000N，轴承宽度B=240mm，试选择轴承材料，并按混合摩擦润滑条件进展校核。6.图示起重机卷筒的滑动轴承，轴转速n=30r/min，用铜合金轴瓦，其尺寸与径向载荷如下1轴径D1=70mmB1=100mm载荷F1=43000N2D2=70mmB2=70mmF2=29000N642一、填空与选择题〔1〕增大〔2〕减小〔3〕不变〔4〕不肯定典型的滚动轴承由、、、四局部组成。滚动轴承的接触角是指与间的夹角。4.滚动轴承各元件上的接触应力，可近似地看作是应力。5.滚动轴承最常见的失效形式是和6.向心推力轴承，由于接触角α下会产生力。7.向心推力轴承的轴向派生力其作用点位于的交点。二、简答或简算题1.安装滚动轴承时为什么要施加预紧力？2.增加滚动轴承刚度的方法有哪些？3.什么是滚动轴承的调心性