作业及思考题机械设计

作业及思考题机械设计

第6章螺纹联接

1、图所示螺栓连接中采用2个M20的螺栓，其许用拉应力为

[o]=160MPa,被联接件结合面的摩擦系数U=0.2,若考虑摩擦传力的可靠

系数kf=1.2,试计算该连接允许传递的静载荷FQ。

题1图

2、题2图所示，凸缘联轴器由HT200制

成，用8个受拉螺栓联接，螺栓中心圆直径

D=220mm,联轴器传递的转矩T=

5000N.m,摩擦系数口=0.15,可靠性系数

kf=1.2,试确定螺栓直径。

题2图

3、题3图所示两根钢梁，由两块钢盖板用8个M16的受拉螺栓联接，

作用在梁上的横向外力FR=1800N,钢梁与盖板接合面之间的摩擦系数US

=0.15,为使联接可靠，取摩擦力大于外载的20%,螺栓的许用应力[。]

=160MPa,问此联接方案是否可行？

题3图

1

4、题4图所示的气缸盖连接中，已知：气缸中的压力在0到1.5MPa

间变化，气缸内径D=250mm,螺栓分布圆直径D0=346mm,凸缘与垫片

厚度之和为50mm。为保证气密性要求，螺栓间距不得大于120mm。试选

择螺栓材料，并确定螺栓数目和尺寸。

5、题5图所示有一支架用一组螺栓与机座联接如图示，所受外

载为F=10000N,a=45。结合面的摩擦系数为0.15,摩擦传力可靠系

数Kf=1.2,螺栓的许用应力［。］=400MPa。试求螺

栓的计算直径。

题5图

第7章键、花键、销、成形联接

三、题1图所示为在直径d=80mm的轴端安装一钢制直齿圆柱齿轮,

轮毂长L=1.5d,工作时有轻微冲击。试确定平键联接尺寸，并计算其能传

递的最大转矩。

2

第11章带传动

1、已知某单根普通V带能传递的最大功率P=4.7kW,主动轮直径

Dl=100mm,主动轮转速nl=1800r/min,小带轮包角a=135,带与带轮

间的当量摩擦系数Uv=0.25。0

求带的紧边拉力Fl、松边拉力及有效拉力F（忽略离心拉力）。

2、V带传动传递的功率P=7.5kW,带的速度v=10m/s,紧边拉力是松

边拉力的倍，即求紧边拉力及有效拉力

5F1=5F2OF1Fo

3、题3图所示为电动绳索牵引机的传动系统简图。试设计电动机（Y

系列三相异步电动机）与齿轮传动之间的V带传动。已知：电动机功率

P=5.5kW,带传动的传动比i=3,电动机转速nl=1440r/min,单班制工作，

载荷平稳。

第12章齿轮传动

6、题6图所示为两级斜齿圆柱齿轮减速器。已知：1

齿轮2的齿数z2=51,法向模数mn=3,高速级齿轮

的螺旋角81=15°10,28?齿轮3的齿数z3=17,法向模

数mn=5,?轴转向如图。问：

（1）、低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能

使中间轴II上两齿轮所受的轴向力相反？

（2）、在图上标出斜齿轮2、3的受力方向。（所有

分力）

（2）、低速级小齿轮的螺旋角B2应取多大值，才能

使II轴上的轴向力相互抵消？

题6图3

7、题7图所示，一对直齿圆锥齿轮传动，已知：m=3mm,zl=24,z2=48,

小锥齿轮传递功率试求：齿轮啮合点

b=25mm,P1=2KW,nl=160r/mino

处作用力的大小和方向（各用三个分力表示）。

9、有一非标准单级斜齿圆柱齿轮减速器，电机驱动，可靠性要求一

般。已知：mn=5mm,zl=23,z2=92,B=10°4,19?,b=93mm,小

齿轮为45钢调质250HB,大齿轮为ZG45,正火200HB,精度选8级，

nl=520r/min,载荷有不大的冲击，单向传动，一班制工作，要求使用寿命

为15年，试确定该齿轮传动能传递的最大功率。

第13章蜗杆传动

17、题17图所示的ZA型蜗杆传动装置中，蜗轮为主动件，蜗杆输出

功率P=0.1KW,蜗轮转速n2=50r/min,蜗杆头数zl=2,蜗轮齿数z2=47,

模数m=1.6mm,蜗杆分度圆直径d2=20mm,当量摩擦系数RV=0.07.要

求计算：

(1)、蜗杆导程角，当量摩擦角，此蜗杆传动能否自锁？

(2)、蜗杆转向(标在图上).

(3)、蜗轮受力的大小，方向(标在图上).

(4)、传动效率，蜗轮输入功率.

4

18如图所示，为一提升机构的传动示意图，重物G悬挂在钢丝绳上，

钢丝绳绕在直径D=200mm的卷筒上，卷筒与蜗轮联接为一体，转动手柄

可以提升重物G,斜齿圆柱齿轮的齿数zl=20,z2=60,mn=3,蜗杆头数z3=l,

蜗轮齿数z4=60,蜗轮分度圆直径d4=240mm,蜗杆传动压力角a=20。，

不变位，系统总效率n=0.35,蜗杆传动的效率n1=0.4。求：

(1)、匀速提升重物时，各轮转向如何？在图中标出

(2)、若蜗杆传动的当量摩擦系数UV=O.118,蜗

杆直径系数q=12.5,试判断蜗杆传动能否自锁。

为什么？

(3)、若要求轴II上的轴向力较小，斜齿圆柱齿

轮1、2的螺旋线的旋向如何取？

(4)、在图上标出斜齿圆柱齿轮1、2,蜗杆3、

蜗轮4上所有力的方向。

(5)、求出蜗杆3、蜗轮4上所有力的大小。

第14链传动

三、作业与练习

,工作情况系数取KAnl=960r/min5、套筒滚子链传动采用三排链，链

节距p=15.875mm,主动链轮齿数zl=21,转速=1.4,传动比i=3,中心距

a=40p,求链能传递的总

功率Po

7、设计一带式运输机的滚子链传动。已知传递功率p=7.5kW,主动链

轮转速nl=960r/min,轴径d=38mm,从动链轮转速n2=330r/min。电动机

驱动，载荷平稳，一班制工作。按规定条件润滑，水平布置。

第16章轴

三、作业与练习

1、已知一传动轴，传递功率37kW,转速n=900r/min,如果轴上的扭

切应力不许超过40MPa,试求该轴的直径。

2、已知一单级直齿圆柱齿轮减速器，用电动机直接拖动，电动机功

率P=22kW,转速nl=1470r/min,齿轮模数m=4mm,齿数zl=18,z2=82。

若支承间的跨距l=180mm（齿轮位于跨距中央），效率n=0.97,轴的材料

用45钢调质，试计算输出轴危险截面的直径。

5

6、题6图所示为一混砂机传动机构，

其V型带传动水平布置，压轴力Q=3000N,

减速器输入轴所传的转矩T=510N.m,其上

小齿轮分度圆直径dl=132.992mm,

Bl'=12010'38",bl=120mm,轴的材料为

45号钢，其支承跨距如图所示。试按弯扭

合成强度计算轴的直径(初选7300C型滚

动轴承)。画出轴的工作图，并按安全系

数校核轴的疲劳强度。

第17章滑动轴承

三、作业与练习题

2、有一混合摩擦向心滑动轴承，轴径直径d=60mm,轴承宽度B=60

mm,轴瓦材料为ZCuAll0Fe3,试求：

(1)当载荷F=36000N时，转速n=150r/min时，校核轴承是否满足

非液体润滑轴承的使用条件；

(2)当载荷F=36000N时，轴的允许转速n；

(3)当轴的转速n=900r/min时的允许载荷F；

(4)轴的允许最大转速nmax。

第18章滚动轴承

三、计算题

1、一轴上装有一对6313型深沟球轴承支承，轴承所受负荷

其转速运转时有轻

Frl=5500N7Fal=3000N,Fr2=6500N,Fa2=0,n=1250r/min,

微冲击，预期寿命Lh\5000h.。试分析该轴承是否合适？

6

2、题2图所示是为某轴由一对30307型轴承支承，轴承所受的径向

负荷Frl=7000N,Fr2=4000N,轴上作用的轴向负荷FA=1000N。试求各轴承

的附加轴向力Fs及轴向负荷Fa0（Fs=Fr/（2Y）,Y=1.9）

题2图

3、试计算题3图所示轴承（两端单向固定）的径向负荷Fr、轴向负

荷Fa及当量动负荷P。图示两种情况下，左、右两轴承哪个寿命低？（图

中（a）、（b）分别对应题中（1）、（2））。已知：轴上负荷FR=3200N,FA=600N,

fd=1.2o

（1）一对7205AC型角接触球轴承（正安装）；

（2）一对7205AC型角接触球轴承（反安装）；

5、指出以下滚动轴承代号的含义：6216,30202,7206AC。

6、试比较：6210,6310轴承的内径d,外径D,宽度B,基本额定动

载荷Cr,基本额定静载荷COr,并说明直径代号的含义。

7、―30208轴承的基本额定动载荷Cr=63000N

a）当量动载荷P=6200N,工作转速n=730r/min,试计算轴承寿命Lh?

b）当P=6200N,若要求LhNlOOOOh,允许的最高转速n是多少？

c）工作转速n=730r/min,要求LhNlOOOOh,允许的最大当量动载荷P

是多少？

8、一对7210AC轴承，分别承受径向力Frl=8000N,Fr2=5200N,轴上

作用力FA如图示，试求下列情况下,各轴承的附加轴向力Fs及轴向力Fa。

1、FA=2200N;

2、FA=900N;

3、FA=1120No

7

Ch6、思考题

1、螺纹联接预紧的作用是什么？为什么对重要联接要控制预紧力？

2、为什么螺纹联接常需要防松？其防松原理有哪些？

3、受横向载荷的螺栓组联接，什么情况下宜采用较制孔用螺栓？

4、受拉紧螺栓联接中的螺栓危险截面上都有什么应力存在？强度计

算公式中1.3的含义是什么？

5、常用的提高螺栓联接强度的措施有哪些？

6、螺纹联接主要类型有哪些？各适用于什么场合？

7、螺纹联接防松的根本问题在于什么？

8、设计螺栓组联接时，虽然每个螺栓的受力不一定相等，但对该组

螺栓仍均采用相同的材料，直径和长度，这主要是为了。（A.外形

美观B.购买方便C.便于加工和安装）

9、题9图示螺栓刚度为C1,被联接件刚度为C2,若C2=4,预紧力

F'=1500N,轴向外C1

Ch7、思考题：

1、普通平键联接有哪些失效形式？主要失效形式是什么？怎样进行强

度校核？若校核强度不足时，可采取哪些措施？

2、导键和滑键联接的主要失效形式是什么？应对联接进行哪方面的

计算？

3、如何选取普通平键的尺寸L?它的与工作长度I、轮毂长度间有什

么关系？

4、键的剖面尺寸bXh通常是根据按标准选择。键的公称长度

L主要是根据来选择。

5、平键有哪几种？各适用什么场合？

6、采用两个平键时，一般怎样布置，承载力能否按单键的2倍来计

算？

7、平键和斜键的工作面都是键的两侧面，对否？

8、销的作用是什么？举出几种常见的销。

9、花键联接有哪几种类型？其主要失效形式是什么?应进行哪些强度

计算？

chll＞思考题

1、带传动的主要失效形式及设计准则各是什么？

2、为什么弹性滑动是带传动的固有特性？弹性滑动对传动有何影

响？

3、带传动中，打滑常在什么情况下发生？打滑多发生在大轮上还是

小轮上？刚开始打滑前，紧边拉力与松边拉力有什么关系？

4、带传动的弹性滑动与打滑主要区别是什么？

5、普通V带有哪几种型号？窄V带有哪几种型号？

6、当带传递的功率一定时，采用较大的小带轮直径D1,其主要优缺

点是什么？

7、带传动的圆周速度v为什么控制在5〜25m/s之间？

8、带传动设计时，带的型号根据什么来选取？若算出的带根数Z太

多，则减少Z的有效办法是什么？

9、增大张紧力可使带和带轮间摩擦力增加，但为什么带传动不能过

大地增大张紧力来提高传动能力，而是把张紧力控制在一定数值上?

10、有A、B两组普通V带传动，已知带轮直径、带的型号、根数及

转速都相同，而A组的带长为B组带长的两倍，问哪组V带的承载能力强？

为什么？

11、带传动工作时，带上应力由哪些应力组成，最大应力发生在什么

位置？

8

Ch12、思考题

1、何谓闭式传动、开式传动？齿轮传动按齿面硬度不同可分为哪几

类？

2、齿轮传动常见的失效形式有哪些？闭式传动、开式传动的主要失

效形式各是什么？

3、什么叫软齿面齿轮、硬齿面齿轮？软齿面齿轮传动中，小齿轮的

硬度为什么比大齿轮的硬度高数十个HB单位？得到硬齿面的热处理方法

有哪些？

4、齿面点蚀首先发生在什么部位？什么是收敛性点蚀、扩展性点蚀？

设计中要防止哪种点蚀发生？轮齿折断有哪几种？

5、齿面接触疲劳强度计算中，为什么要以节点处的齿面接触应力作

为齿面接触疲劳强度的计算应力？

6、试述直齿圆柱齿轮齿面接触疲劳强度校核公式中各项参数的物理

意义；在齿面接触疲劳强度计算中，若大小齿轮的许用应力不相等，应代

入哪个值计算?

7、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？

8、试述直齿圆柱齿轮齿根弯曲疲劳强度校核公式中各项参数的物理

意义。

9、计算一对圆柱齿轮传动的大、小齿轮的弯曲疲劳强度时，其计算

公式是否一样，应注意什么问题？

10、试述齿轮传动的设计准则（计算准则）。

11、影响齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度的主要因素各有哪

些？

12、直齿圆柱齿轮传动大、小齿轮的接触应力关系如何？弯曲应力关

系如何？

13、设计斜齿轮传动时，下列参数中哪些应圆整或标准化？哪些应精

确计算？斜齿轮的模数、齿数、当量齿数、螺旋角、分度圆直径、齿顶

圆直径、齿宽。

Chl3思考题

1、蜗杆传动的正确啮合条件是什么？与齿轮传动相比，蜗杆传动的

失效形式有何特点？

2、蜗杆传动的啮合效率受哪些因素影响？影响传动效率的主要影响

因素有哪些？

3、为什么闭式蜗杆传动要进行温度计算？如果温度不符合要求，可

以采取哪些措施？为什么？

4、在蜗杆传动中，为什么只验算蜗轮的强度，而不验算蜗杆的强度?

5、蜗杆传动变位的目的是什么？

6、蜗杆传动的传动比是否等于蜗轮与蜗杆的分度圆直径之比？为什

么？

Chl4、思考题

1、按用途不同，链可分为哪几种？

2、链传动在工作时引起动载荷的主要原因是什么？

3、链在传动中的主要作用力有哪些？链传动的可能失效形式可能有

哪些？

4、为什么小链轮齿数不宜过多或过少？

5、链传动的中心距过大或过小对传动有何不利？一般取为多少？

6、与带传动相比，链传动张紧的目的及紧边的布置有何不同？

7、影响链速不均匀性和动载荷的主要参数有哪些？各是如何影响

的？

9

Ch16、思考题