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文档简介
机械设计习题
目录
第一章绪论
第二章挠性传动
第三章齿轮传动
第四章蜗杆传动
第五章轴
第六章滚动轴承
第七章联轴器与离合器
第八章螺纹联接及螺旋传动
第九章键、花键与销联接
第一章绪论
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设计机器时应满足什么基本要求?设计机械零件时应满足什
么基本要求?
1-4机械零件要紧有什么失效形式?常用的计算准则要紧有什么?
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
度的措施有什么?
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:
HT150,ZG230-450,65Mn,45,Q235,40Cr,20CrMnTi,ZCuSnlOPb5。
1-9机械的现代设计方法与传统设计方法有什么要紧区别?
第二章挠性传动
一、选择题
2-1平带、V带传动要紧依靠传递运动与动力。
(1)带的紧边拉力(2)带与带轮接触面间的摩擦力
(3)带的预紧力
2-2在通常传递动力的机械中,要紧使用传动。
(1)平带(2)同步带(3)V带(4)多楔带
2-3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,
是由于V带o
(1)强度高(2)尺寸小(3)有楔形增压作用
(4)没有接头
2-4V带传动中,带截面楔角为40°,带轮的轮槽角应一40°
(1)大于(2)等于(3)小于
2-5带传动中,vl为主动轮圆周速度、V2为从动轮圆周速度、V为
带速,这些速度之间存在的关系是o
(1)vl=v2=v(2)V1>V>V2(3)V1<V<V2(4)V1=V>V2
2-6带传动正常工作时不能保证准确的传动比是由于»
(1)带的材料不符合虎克定律(2)带容易变形与磨损
(3)带在轮上打滑(4)带的弹性滑动
2-7带传动工作时产生弹性滑动是由于。
(1)带的预紧力不够(2)带的紧边与松动拉力不等(3)带绕
过带轮时有离心力(4)带与带轮间摩擦力不够
2-8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
2-9带传动中,带每转一周,拉应力是o
(1)有规律变化(2)不变的(3)无规律变化的
2-10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
2-11V带传动设计中,限制小带轮的最小直径要紧是为了o
(1)使结构紧凑(2)限制弯曲应力(3)保证带与带轮接触面
间有足够摩擦力(4)限制小带轮上的包角
2-12用提高带传动功率是不合适的。
(1)适当增大预紧力Fo(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
2-13V带传动设计中,选取小带轮基准直径的根据是。
(1)带的型号(2)带的速度(3)主动轮转速(4)传动化
2-14带传动使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
2-15在推导单根V带传递的额定功率与核算包角时,为什么按小带轮
进行?
2-16带传动中,弹性滑动是如何产生的?造成什么后果?
2-17带传动中,打滑是如何产生的?打滑的有利有害方面各是什么?
2-18弹性滑动的物理意义是什么?如何计算弹性滑动率?
2-19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?
2-20带传动的要紧失效形式是什么?带传动设计的要紧根据是什么?
2-21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ai(4)张紧力Fo
(2)带的根数z(6)传动比I。
2-22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?
2-23为什么带传动的轴间距通常都设计成可调的?
2-24试分析带传动中心距a、预紧力
Fo及带的根数z的大小对带传动的工作
能力的影响。
2-25一带式输送机装置如图所示。己知
小带轮基准直径面=140mm,大带轮基
准直径i4i2=400mm,鼓轮直径
£>=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P提高,设电动机的功
率与减速器的强度足够,且更换大小带
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2-25图
试分析使用下列哪种方案更为合理,为什么?
(1)将大带轮基准直径山2减小到280mm;
(2)将小带轮基准直径心增大到200mm;
(3)将鼓轮直径D增大到350mm«
三'设计计算题
2-26已知一窄V带传动,主动轮转速,〃i=1460r/rain,两带轮基准直
径40mm,Jd2=400mm,中心距a=815mm,使用四根SPA型窄V
带,一天运转16小时,工作载荷变动较大,试求带传动所同意传递的
功率。
2-27某车床电动机与主轴箱之间为窄V带传动,电动机转速
/ii=1440r/min,主轴箱负载为4.0kW,带轮基准直径d<n=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带的型号与根数。
2-28—V带传动传递的功率尸=7.5kW,带速v=10m/s,测得紧边拉力
是松边拉力的两倍,即B=2F2,试求紧边拉力Q、有效拉力人与预紧
力Foo
2-29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
与齿轮传动构成。齿轮传动使用标准齿轮减速器。原动机为电动机,
额定功率尸=11kW,转速〃i=1460r/min,减速器输入轴转速为400r/min,
同意传动比误差为±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
四、结构设计与分析题
2-30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2-30图
2-31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2-31图
第三章齿轮传动
一、选择题
3-1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
3-2在机械传动中,传动效率高,结构紧凑、功率与速度适用范围最
广的是o
(1)带传动(2)摩擦轮传动(3)链传动(4)齿轮传动
3-3成本较高,不宜用于轴间距离较大的单级传动是o
(1)带传动(2)链传动(3)齿轮传动
3-4能缓冲减振,同时起到过载安全保护作用的传动是一。
(1)带传动(2)链传动(3)齿轮传动
3-5通常参数的闭式软齿面齿轮传动的要紧失效形式是一。
(1)齿面点蚀(2)轮齿折断(3)齿面磨粒磨损(4)齿面胶
合
3-6通常参数的闭式硬齿面齿轮传动的要紧失效形式是—。
(1)齿面点蚀(2)轮齿折断(3)齿面塑性变形(4)齿面胶合
3-7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
(1)齿面胶合
3-8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
3-9设计通常闭式齿轮传动时,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
3-10设计通常闭式齿轮传动时,齿根弯曲疲劳强度要紧针对的失效形
式是。
(1)齿面塑性变形(2)轮齿疲劳折断(3)齿面点蚀
(1)磨损
3-11磨损尚无完善的计算方法,故目前设计开式齿轮传动时,通常弯
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
3-12对齿轮轮齿材料性能的基本要求是o
(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
3-13设计一对材料相同的软齿面齿轮传动时,通常使小齿轮齿面硬度
HRS,与大齿轮齿面硬度HBR2的关系为o
(1)HBS,<HBS2(2)HBSI=BS2HBSI>HBS2
3-14关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
3-15一材料为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
3-16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,要紧根据。
(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
3-17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
3-18关于重要的齿轮传动,可将齿轮进行齿顶修缘,目的是一。
(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
3-19齿轮传动中,齿间载荷分配不均,除与轮齿变形有关外,还要紧
与有关。
(1)齿面粗糙度(2)润滑油粘度(3)齿轮制造精度
3-20有A、B两对齿轮传动,材•料、热处理与制造精度相同,但A对
齿轮重合度较大。则齿间载荷分配系数K()。
(1)A对较大(2)B对较大(3)A、B对齿轮相同
3-21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
3-22齿面降低齿轮传动中向载荷分布不均的程度,能够一。
(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
3-23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与泊松比
(2)齿轮副材料的弹性极限(4)齿轮副材料的度
3-24齿轮接触疲劳强度计算中的节点区域系数ZH与一无关。
(1)变位系数(2)分度圆压力角(3)分度圆螺旋角
3-25斜齿轮接触强度计算中的重合系数Z。,考虑了重合度对单位齿宽
载荷的影响它。
(1)与端面重合度与纵向重合度有关(2)只与端面重合度有关
(3)与纵向重合度有关
3-26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
3-27斜齿圆柱齿轮强度计算中的螺旋系数Z“与Y,是考虑接触线倾
斜对轮齿强度的影响,它的值为o
(1)Z0>1,YO1(2)ZoCl,YaCl(3)Z”>1,Y“<1
(4)ZP<1,YP>1
3-28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
3-29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
3-30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
3-31—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)°Hl<0H2(2)OHl=0H2(3)OHl>0H2
3-32一标准值齿圆柱齿轮传动,主动轮1与从动轮2材料的热处理硬
度相同,齿数Z1<Z2,则它们的齿根弯曲应力。
(1)°Fl>°F2(2)°Fl=°F2(3)OFl<°F2
3-33有一标准直齿圆柱齿轮传动,齿轮1与齿轮2的齿数分别为Z,
与Z2且Z,<Z2o若两齿轮的许用接触力与许用弯曲应力相同,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与齿轮2的接触强度与抗弯强度均相等。
(4)齿轮1与齿轮2的接触强度与抗弯强度都高。
3-34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
3-35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。如欲在中心距与传动不变的条件
下提高其接触强度,在下列措施中,最有效的是o
(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
3-36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)使小齿轮与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
3-37与标准圆柱齿轮传动相比,使用高度变位齿轮传动能够—o
(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
3-38设计变位齿轮传动时,若齿轮的变位系数分别为Xi与X2,为提
高齿轮传动的接触强度,应使变位系数之与为。
(1)Xi+X2<0(2)Xi+X2=0(3)XI+X2>0
3-39设计斜齿圆柱齿轮传动时,螺旋角P通常在8度〜25度范围内选
取,B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
3-40当齿轮的材料与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,许用力
值越大(3)可靠度与寿命要求越高,许用应力值越站
3-41当齿轮的材料与热处理一定时,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
3-42在进行齿轮强度计算时,为什么要引入载荷系数K?
3-43根据齿轮啮合原理,渐开线齿轮传动能够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
映了什么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?
3-44为什么要引入齿间载荷分配系数K”,它取决于什么因素?
3-45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
要紧受什么因素的影响?可采取什么措施来减小齿向载荷分布不均的
程度?
3-46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?
3-47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?
3-48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
与齿轮什么参数有关?
3-49为什么齿轮接触强度与抗弯强度计算分别引入重合度系数Z。与
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
度与抗弯强度的影响。
3-50试说明齿形系数YFa的物理意义,它与齿轮的什么参数有关,是如
何影响齿轮抗弯强度的?
3-51试说明应力修正系数Ysa的物理意义。它考虑了什么因素对抗弯强
度的影响?
3-52试说明变位系数对接触强度与抗弯强度的影响在齿轮强度公式中
是如何表达的?
3-53试说明齿轮制造精度对齿轮接触强度与抗弯强度的影响在强度计
算公式中是如何表达的?
3-54在下列各齿轮受力图中标注各力的符号(齿轮1主动)。
题3-54图
3-55两级展开式齿轮减速器如图所示。已知主动轮1为左旋,转
向切如图示,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K、径向力居,与圆周力居,的方向(圆周力的方向分别
用符号⑧或者①表示向内或者向外)。
题3-55图
3-56图示定轴轮系中,已知齿数ZI=Z3=25,Z2=20,齿轮,转速
n,=450r/min.工作寿命Lh=2000h。若齿轮1为主动且转向不变,试问:
题3-56图
(1)齿轮2在工作过程中轮齿的接触应力与弯曲应力的应力比r
各为多少?
(2)齿轮2的接触应力与弯曲应力的循环次数此各为多少?
3-57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?
3-58对齿轮进行正、负变位修正,轮齿的抗弯能力有何变化?
3-59齿轮传动的常用润滑方式有什么?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?
3-60圆弧齿圆柱齿轮传动与渐开线齿轮传动相比有什么优点?为
什么圆弧齿圆柱齿轮不能是直齿的?
三'设计计算题
3-61一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,"n=31mm,齿
数zi=30,Z2=93,螺旋角£=13.82°,齿宽S=85mm,B2=80mm,转
速m=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。
3-62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(同意出现少量点蚀),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与许用弯曲应力。
3-63设计一直齿圆柱齿轮传动,原用材料的许用接触应力为[。
H]i=700MPa,[<?H]2=600MPa,求得中心距100mm;现改用
H]i=600MPa,[0H]2=4OOMPa的材料,若齿宽与其它条件不变,为保证
接触疲劳强度不变,试计算改用材料后的中心距。
3-64一直齿圆柱齿轮传动,已知zi=20,Z2=60,/«=4mm,B,=45mm,
&=40mm,齿轮材料为锻钢,许用接触应力[OH]i=500MPa,[”
H]2=430MPa,许用弯曲应力[。印=340MPa,[<7F]2=280MPa,弯曲载
荷系数K=1.85,接触载荷系数K=L40,求大齿轮所同意的输出转矩
心(不计功率缺失)。
3-65设计铳床中一对直齿圆柱齿轮传动,已知功率尸i=7.5kW,
小齿轮主动,转速w=1450r/min,齿数zi=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。
3-66设计一斜齿圆柱齿轮传动,已知功率Pi=40kW,转速
m=2800r/min,传动比i=3.2,工作寿命Ah=1000h,小齿轮作悬臂布置,
工作情况系数必=1.25。
3-67设计由电动机驱动的闭式圆锥齿轮传动。己知功率
Pi=9.2kW,转速m=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
3-68一标准斜齿圆柱齿轮的局部结构如图所示。已知法面模数
哂=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、表面粗糙度与
形位公差,并填写表中数值。
公差组检验项H代号公医(或极限偏台
齿圈径向跳动公差F
Ir
公法线长度变动公差%
n基3极限偏差fp\)
省形公差fi
ni齿向公差
公法线于均长度及其偏差
第割齿数k
题3-68图
第四章蜗杆传动
一、选择题
4-1在蜗杆传动中,如何模数与蜗杆头数一定,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)传动效率与蜗杆刚度都提高(4)传动效率与蜗
杆刚度都降低
4-2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)传动效率与滑动速度都提高(4)传动效率与滑动
速度都降低
4-3计算蜗杆传动的传动比时,公式是错误的。
(1)i=wjw2(2)i=n/n2(3)i=ch/d3(4)i=Zz/Zi
4-4阿基米德蜗杆与蜗轮正确啮合的条件是o
(1)mu=m。,au=a0,丫+B=90°(2)mni=mn2,ani-an2
Y=B
a
(2)mxi=m。.axi=at2,y+3=90(3)mxi=mt2,axi=t2,
Y=P
4-5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
4-6为了凑中心距或者改变传动比,可使用变位蜗杆传动,这时—。
(I)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
4-7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
4-8蜗杆传动中,轮齿承载能力的计算要紧是针对来进行
的。
(1)蜗杆齿面接触强度与蜗轮齿根抗弯强度(2)蜗杆齿面接触强
度与蜗杆齿根抗弯强度(3)蜗杆齿面接触强度与齿根抗弯强度
(4)蜗轮齿面接触强度与齿根抗弯强度
4-9对闭式蜗杆传动进行热平衡计算,其要紧目的是为了一。
(I)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
4-10在阿基米德蜗杆传动中,若蜗杆分度圆直径5,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先的多少倍?
4-11为什么连续传动的闭式蜗杆传动务必进行热平衡计算?可使用什
么措施改善散热条件?
4-12写出蜗杆传动的热平衡条件式,并说明式中各符号意义。
4-13图示蜗杆传动均是以蜗杆为主动件。试在图上标出蜗轮
(或者蜗杆)的转向,蜗轮齿的螺旋线方向,蜗杆、蜗轮所受各分
题4-13图
4-14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?
4-15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)蜗杆与蜗轮齿的旋向;
(2)蜗轮所受作用力的方向(画出);
(3)当提升重物或者降下重物时,蜗轮齿面是单侧受教还是
双侧受载?
题4-15图
4-16在动力蜗杆传动中,蜗轮的齿数在什么范围内选取?
齿数过多或者过少有何不利?
4-17选择蜗杆、蜗轮材料的原则是什么?
4-18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?常用的散热措施有什么?
4-19为什么蜗杆传动要进行蜗杆的刚度计算?关于常用的
两端支承蜗杆轴如何进行刚度计算?
4-20为什么普通圆柱蜗杆传动的承载能力要紧取决于蜗
轮轮齿的强度,用碳钢或者合金钢制造蜗轮有何不利?
三'设计计算题
4-21图示为某起重设备的减速装置。已知各轮齿数
ZI=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)如今重物是上升还是下降?
(2)设系统效率n=0.68,为使重物上升,施加在轮1上的
驱动力矩T尸10N•,",问重物的重量是多少?
题4-21图题4-22图
4-22蜗轮滑车如图所示,起重量F=10kN,蜗杆为双头,模
数,"=6.3mm,分度圆直径4=63mm,蜗轮齿数Z2=40,卷简直径
D=148mm,蜗杆传动的当量摩擦系数亦=0.1,轴承、溅油与链传
动的功率缺失为8%,工人加在链上的作用力F'=200N。试求
链轮直径O',并验算蜗杆传动是否自锁。
4-23试设计轻纺机械中的一单级蜗杆减速器,传递功率
Pi=8.5kW,主动轴转速,n\=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L,=15000h。
4-24己知一蜗杆传动,蜗杆为主动,转速〃i=1440r/min,
蜗杆头数4=2,模数加=4mm,蜗杆直径系数g=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。
4-25设计用于带式输送机的普通圆柱蜗杆减速器,传递功
率Pi=7.5kW,蜗杆转速m=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ZCuSnlOPl,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)。
第五章轴
一、选择与填空题
5-1轴上安装有过盈联接零件时,应力集中将发生在轴上
_______________________________O
(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
5-2某45钢轴的刚度不足,可采取措施来提高其刚
度。
⑴改用40Cr钢(2)淬火处理(3)增大轴径(4)增大
圆角半径
5-3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o
(1)材料抗弯与抗扭的性能不一致(2)弯曲应力与扭转切应
力的循环性质不一致
(3)强度理论的要求
5-4对轴进行表面强化处理,能够提高轴的。
(1)静强度(2)刚度(3)疲劳强度(4)耐冲击性能
二、分析与思考题
5-5何为转轴、心轴与传动轴?自行车的前轴、中轴、后轴及脚踏
板轴分别是什么轴?
5-6试说明下面几种轴材料的适用场合:0235-A,45,lCH8Ni9Ti,
Qr600-2,40CrNio
5-7轴的强度计算方法有哪几种?各适用于何种情况?
5-8按弯扭合成强度与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?
5-9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?
5-10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,可采取什么措施来提高轴的疲劳强度?
5-11何谓轴的临界转速?轴的弯曲振动临界转速大小与什么因素
有关?
5-12什么叫刚性轴?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
5-13已知一传动轴的材料为40Cr钢调质,传递功率P=12kW,转
速,〃=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(设轴的同意扭转角[
0.5(°)/m)»
5-14直径J=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"与减轻重量的百
分率。
5-15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Ei=5000N,Fr)=1690N,Fai=676N,Jmi=120mm,
"m2=300mm,Ft3=10000N,居3=375IN,泾3=2493N,d3=150mm,Zi=I
3=60mm>/2=120mmm,4=,5=L=100mm。试画出输入轴的计算简图,
计算轴的支承反力,画出轴的弯矩图与扭矩图,并将计算结果标在图
算轴的支承反力,画出轴的弯矩图与扭矩图,并将计算结果标在图中。
5-17两级展开式斜齿圆柱齿轮减速器的中间轴的尺寸与结构如
图所示。轴的材料为45钢,调质处理,轴单向运转,齿轮与轴均使用
H7/k6配合,并使用圆头普通平键联接,轴肩处的圆角半径均为
5mm。若己知轴所受扭矩7H292N・m,轴的弯矩图如图所示。试
按弯扭合成理论验算轴上截面I与II的强度,并精确验算轴的疲劳强
度。
四、结构设计与分析题
5-18试指出图示小圆锥齿轮轴系中的错误结构,并画出正
确结构图。
题5-18图
5-19试指出图示斜齿圆柱齿轮轴系中的错误结构,并画出正确结
构图。
题5-19图
第六章滚动轴承
一、选择与填空题
6-1说明下列型号滚动轴承的类型、内径、公差等级、直径系列
与结构特点:6306、与316、N316/P6.30306、6306/P5.30206,并指
出其中具有下列特征的轴承:
(1)径向承载能力最高与最低的轴承分别是与
⑵轴向承载能力最高与最低的轴承分别是与
(3)极限转速最高与最低的轴承分别是与
(4)公差等级最高的轴承是;
(5)承受轴向径向联合载荷的能力最高的轴承是。
6-2若一滚动轴承的基本额定寿命为537000转,则该轴承所受的
当量动载荷__________基本额定动载荷。
(1)大于(2)等于(3)小于
6-3在保证轴承工作能力的条件下,调心轴承内、外圈轴线间可
倾斜的最大角度为,而深沟球轴承内、外圈轴线间可倾斜
的最大角度为。
(1)3'〜4'(2)8'〜16'(3)1°~2°(4)2°-3°
6-4滚动轴承的内径与外径的公差带均为,而且统
一使用上偏差为,下偏差为的分布。
6-5使用滚动轴承轴向预紧措施的要紧目的是o
(1)提高轴承的旋转精度(2)提高轴承的承载能力(3)
降低轴承的运转噪声(4)提高轴承的使用寿命
6-6各类滚动轴承的润滑方式,通常可根据轴承的来
选择。
(1)转速n(2)当量动载荷P(3)轴颈圆周速度v
(4)内径与转速的乘积
6-7若滚动轴承使用脂润滑,则其装脂量通常为轴承内部空间容
积的。
二、分析与思考题
6-8滚动轴承共分几大类型?写出它们的类型代号及名称,并说明
各类轴承能承受何种载荷(径向或者轴向)。
6-9为什么30000型与70000型轴承常成对使用?成对使用时,什
么叫正装及反装?什么叫“面对面”及“背靠背”安装?试比较正装与反
装的特点。
6-10滚动轴承的寿命与基本额定寿命有何区别?按公式L=(c/py
计算出的L是什么含义?
6-11滚动轴承基本额定动载荷C的含义是什么?当滚动轴承上作
用的当量动载荷不超过C值时,轴承是否就不可能发生点蚀破坏?为什
么?
6-12关于同一型号的滚动轴承,在某一工况条件下的基本额定寿
命为L。若其它条件不变,仅将轴承所受的当量动载荷增加一倍,轴承
的基本额定寿命将为多少?
6-13滚动轴承常见的失效形式有什么?公式L=(CZP)’是针对哪种
失效形式建立起来的?
6-14你所学过的滚动轴承中,哪几类滚动轴承是内、外圈可分离
的?
6-15什么类型的滚动轴承在安装时要调整轴承游隙?常用什么方
法调整轴承游隙?
6-16滚动轴承支承的轴系,其轴向固定的典型结构形式有三类:
(1)两支点各单向固定;(2)一支点双向固定,另一支点游动;(3)两支点
游动。试问这三种类型各适用于什么场合?
6-17一高速旋转、传递较大功率且支承跨距较大的蜗杆轴,使用
一对正装的圆锥滚子轴承作为支承,是否合适?为什么?
6-18滚动轴承的回转套圈与不回转套圈与轴或者机座装配时所
取的配合性质有何不一致?常选用什么配合?其配合的松紧程度与圆柱
公差标准中相同配合有何不一致?
6-19在圆锥齿轮传动中,小圆锥齿轮的轴常支承在套杯里,使用
这种结构形式有何优点?
6-20滚动轴承常用的润滑方式有什么?具体选用时应如何考虑?
6-21接触式密封有哪几种常用的结构形式?分别适用于什么速度
范围?
6-22在唇形密封圈密封结构中,密封唇的方向与密封要求有何关
系?
三'设计计算题
6-23如图所示,轴上装有一斜齿圆柱
齿轮,轴支承在一对正装的7209AC轴承上。
齿轮轮齿上受到圆周力Ee=8100N,径向力
F*=3052N,轴向力Ke=2170N,转速n=300
r/min,载荷系数力=1.2。试计算两个轴承的
基本额定寿命(以小时计)。(想一想:若两轴
承反装,轴承的基本额定寿命将有何变化?)
题6-23图
6-24一根装有小圆锥齿轮的轴
拟用图示的支承方案,两支点均选用轻
系列的圆锥滚子轴承。圆锥齿轮传递的
功率P=4.5kW(平稳),转速"=500r/min,
平均分度圆半径rm=100mm,分锥角6
=16°,轴颈直径可在28〜38mm内选
择。其它尺寸如图所示。若希望轴承的
基本额定寿命能超过60000h,试选择合适的轴承型号。
6-256215轴承受径向载荷F产45.6kN,轴向载荷凡=6.3kN,载
荷平稳,试计算其当量动载荷P。若在此当量动载荷作用下要求该轴承
能正常旋转1()6转,其可靠度约为多少?
第七章联轴器与离合器
一、选择与填空题
7-1试查手册确定下列联轴器的相对位移补偿量范围。
滑弹齿轮
类型
块性式胎
位移
联柱联联
轴销轴轴
器联器器
轴
器
补x/mm
偿
量y/mm
范a
围/(°)
7-2牙嵌离合器的许用压力与许用弯曲应力与有
关。
(1)工作情况系数KA(2)接合时的转速状态(3)牙的形状(4)
牙的数量
7-3弹性联轴器的弹性元件有定刚度与变刚度之分,非金属材料
的弹性元件是,其刚度多随载荷增大而o
7-4多盘摩擦离合器的内摩擦盘有的时候做成碟形,这是为了
(1)减轻盘的磨损(2)提高盘的刚性(3)使离合器分离迅速
(4)增大当量摩擦系数
二、分析与思考题
7-5联轴器、离合器、安全联轴器与安全离合器有何区别?各用于
什么场合?
7-6试比较刚性联轴器、无弹性元件的挠性联轴器与有弹性元件
的挠性联轴器各有何优缺点?各适用于什么场合?
7-7在下列工况下,选择哪类联轴器较好?试举出一两种联轴器的
名称。
(1)载荷平稳,冲击轻微,两轴易于准确对中,同时希望联轴器
寿命较长。
(2)载荷比较平稳,冲击不大,但两轴轴线具有一定程度的相对
偏移。
(3)载荷不平稳且具有较大的冲击与振动。
(4)机器在运转过程中载荷较平稳,但可能产生很大的瞬时过
载,导致机器损坏。
7-8十字轴万向联轴器适用于什么场合?为何常成对使用?在成对
使用时如何布置才能使主、从动轴的角速度随时相等?
7-9在联轴器与离合器设计计算中,引入工作情况系数KA是为了
考虑什么因素的影响?
7-10选择联轴器类型时,应当考虑哪几方面的因素?
7-11牙嵌离合器与摩擦式离合器各有何优缺点?各适用于什么场
合?
7-12多盘摩擦离合器的许用压力㈤与什么因素有关?为什么?
三、设计计算题
7-13有一链式输送机用联轴器与电动机相联接。已知传递功率
P=15kW,电动机转速n=1460r/min,电动机轴伸直径d=42mm。两轴
同轴度好,输送机工作时起动频繁并有轻微冲击。试选择联轴器的类
型与型号。
7-14一搅拌机的轴通过联轴器与减速器的输出轴相联接,原动机
为电动机,减速器输出轴的转速n=200r/min,传递的转矩T^IOOON-m,
两轴工作时有少量偏移,试选择此联轴器的类型与型号。
7-15一机床主传动换向机构中使用多盘摩擦离合器。已知外摩
擦盘5片,内摩擦盘4片,摩擦盘接合面内径£)i=60mm,外径
D2=110mm,传递功率P=4.4kW,转速〃=1214r/min,摩擦盘材料为淬
火钢,在油中工作,每小时接合约120次。试求此离合器所需的轴向
总压力凡并验算此离合器。
7-16一剪切销安全联轴器如图所示,传递转矩Tmx=800N•m,
销钉直径d=6mm,销钉材料用45钢正火,销钉中心所在圆的直径
D=100mm,销钉数z=2,取[r]=0.7”B。试求此联轴器在载荷超过多
大时方能起到安全保护作用。
题7-16图
第八章螺纹联接及螺旋传动
一、选择题
8-1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
8-2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
8-3当两个被联接件不太厚时,宜使用o
(1)双头螺柱联接(2)螺栓联接(3)螺钉联接(4)矩形螺纹
8-4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,
往往使用0
(1)螺栓联接(2)螺钉联接(3)双头螺柱联接(4)紧定螺钉联接
8-5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,往往使用。
(1)螺栓联接(2)螺钉联接(3)双头螺柱联接(4)紧定螺钉联接
8-6在拧紧螺栓联接时,操纵拧紧力矩有很多方法,比如。
(2)增加拧紧力(2)增加扳手力臂
(3)使用测力矩扳手或者定力矩扳手
8-7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
8-8螺纹联接预紧的目的之一是。
(1)增加联接的可靠性与紧密性(2)增加被联接件的刚性
(4)减小螺栓的刚性
8-9承受预紧力与轴向变载荷的紧螺栓联接,当其螺栓的总拉力Fo的
最大值与被联接件的刚度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
8-10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。
(3)增大被联接件的刚度(2)减小被联接件的刚度
(4)增大螺栓的刚度
8-11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)被联接件马上发生分离,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
8-12有一汽缸盖螺栓连接,若汽缸内气体压力在l~2Mpa之间循环变
化,则螺栓中的应力变化规律为
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