机械设计作业集

机械设计作业集

第五章螺纹

一、简答题

1.相同公称直径的细牙螺纹与粗牙螺纹有何区别？

2,螺栓、双头螺柱、紧定螺钉连接在应用上有何不一致？

3.为什么多数螺纹连接都要求拧紧?预紧的目的是什么？

4.连接用螺纹已经满足自锁条件，为什么在很多连接中还要采取

防松措施？

5.防松原理与防松装置有什么？

6.为什么只受预紧力的紧螺栓连接,对螺栓的强度计算要将预紧

力增大到它的1・3倍按纯拉伸计算？

7.常见的螺栓中的螺纹是右旋还是左旋、是单线还是多线？

GB5782-2000螺栓M16X100,8.8级，螺栓试问：螺栓的公称

直径是多少？100是螺栓哪部分的长度？螺栓的屈服极限是多

少？

8.为什么螺母的螺纹圈数不宜大于10圈？提高螺栓联接强度有

什么要紧措施？

二、计算题

1.图示螺栓联接中，使用两个M20的4.6级普通螺栓，其安

全系数为1.5,联接接合面间的摩擦系数f=0.20,防滑系数

&=L2,计算该联接同意传递的静载荷Fo（M20的螺栓

4=17294mm）

2.一悬臂粱由四个普通螺栓联接固定于立墙上的两个夹板间,

如图所示，已知载荷P=1000N,螺栓布局与有关尺寸如图所示,

试选择螺栓直径do（15分）注：（1）螺栓的性能等级为6.8；

安全系数为1.5.（2）图不尺寸单位为mm；

（3）板间摩擦系数f=0.15,防滑系数KS=L2；

；（4）螺纹标准见下表:

螺纹外径d（mm）56810121416

螺纹内径出4.14.96.68.310.1011.813.83

(mm)341747766355

刚性联轴器由

布于直径

D。=195/nm

的圆周上的螺栓联接，联轴器传递的转矩T=2600N加

试按下列情况校核该螺栓联接的强度。

（1）使用M16的小六角头较制孔螺栓，如图方案I,螺栓受剪

处直径4）=179，螺栓材料为45钢，许用剪应力

[r]=}95MPa；许用挤压应力[叫=300M&；联轴器的材

料为IIT250,许用挤压力

[a]p2=100MPa

o

（2）使用Ml6的普通螺栓，如图

方案H,接合面的摩擦系数为

f=0.15,螺栓材料为45钢，许

用拉应力[b]=24°“O",

螺纹内径4=13・835""J防滑

系数（二12。

4.一压力容器的平盖用M16（4=13.835mm）螺栓联接。已

知制螺栓的㈤=120MPO,容

器的压强为P=2Mpa,内径D=180nlm。

试求：

（1）所需螺栓的个数z（取残余预

紧力片=1・6/，F为工作载荷）;

（2）预紧力F0（取相对刚度

—〜—=0.3

5+C)o

5.一薄板零件用两个M10的螺钉

（4=8.376切检出=9.026硼〃）固定于机架侧壁上，其上受有

第六章键连接

一、简答题

1.平键连接的工作原理是什么，可能的失效形式是什么？如何进

行强度计算？

2.如仍选择平键的类型与尺寸？

3.平键、半圆键、切向键、楔键在结构与使用性能上有何区别?

为什么平键应用广泛？

4.使用两个平键、两个楔键或者两个半圆键时，如何布置？

5,分别用箭头指出工作面，并在图下方标出键的名称。

二、计算题

己知齿轮安装在两支点间，齿轮与轴的材料为锻钢，用普通平键

联接，轴径d=80mm,毂宽度为110mm,T=3000N.m,键、轴与轮

毂的材料均为钢，普通平犍的要紧尺寸如下表，设

计此键联接。

附表：普通平键(GB1096-79)的要紧尺寸

>>>>>

>95〜

轴的直径d50〜58〜65〜75〜85〜

110

5865758595

键宽bX键16X18X20X22X25X

28X16

高h1011121414

键的长度40、45、50、56、63、70、80、90、100、110、125、

系列140

第八章带传动

一、简答题

1.三角带为什么比平带承载能力大？

2.传动带工作时受什么力的作用？最大应力出现在哪个部位？有

什么部分构成？

3.按图简述带传动的弹性滑动是如何产生的。它与打滑有什么区

别？能否通过正确设计来消除弹性滑动？打滑首先发生在哪个带

轮上?为什么？

4.试说明带轮直径、初拉力、包角、摩擦系数、带速、中心距对

带传动分别有何影响?带的最大有效拉力的影响因素有什么？

5.带传动的失效形式与计算准则是什么？

6.带轮槽楔角与三角带梯形剖面夹角为什么不相同？

7.带传动为什么要张紧？常见的张紧装置有什么？张紧轮应如

何布置才合理？

二计算题

1.单根V带（三角带）传动的初拉力F0=354N,主动带轮的基

准直径ddl=160nmi,主动轮转速nl=1500r/min,主动带轮上的包

角al=150。，带与带轮之间的摩擦系数|1二0.485。求：

1）V带（三角带）紧边、松边的拉力Fl、F2；

2）V带（三角带）传动能传递的最大有效圆周力Fc及最大功率

Po

2.一开口平带传动，已知两带轮基准直径分别为150mni与

400mm,中心距为1000mm,小带轮主动，小带轮转速为1460r/min,

若传递功率为5kW,带与铸铁带轮间的摩擦系数「0.3,平常每

米长的质量q=0.35kg/m,试求：

1）带的紧边拉力与松边拉力；

2）此带传动所需的预拉力（或者初拉力）；

3）此带传动作用在轴上的压力。

第九章链传动

一、简答题

1.链传动工作时，产生动载荷的原因有什么？

2.链传动的可能失效形式有什么？

3.链传动张紧的目的何在？张紧方法有什么？

4.图示链传动（两轮轴线在同一铅垂面内）有何缺点？为保证

其传动能力，应使用什么措施？

5.标出图示链传动主动轮小链轮的转向，并说明原因。

a)

6.简述链传动的多边效应。

7.某运输带由电动机通过三套减速装置来驱动，它们分别是

双级直齿圆柱齿轮减速器、套筒滚子链传动与三角带传动。试分

折由电动机到工作机之间，应如何布置这三级传动，并说明理由。

二、计算题

1.已知链节距p=19.05mm,主动链轮齿数zl=23,转速

nl=970r/min。试求平均链速V、瞬时最大链速vmax与瞬时最小

链速vmino

2.单列滚子链水平传动，已知主动链轮转速nl=970r/min,

从动链轮转速n2=323r/min,平均链速v=5.85m/s,链节距

p=19.05mm,求链轮齿数zl、z2与两链轮分度圆直径。

第十章齿轮传动

一、简答题

1.齿轮传动的失效形式有什么？产生的原因是什么？有什么

相应的措施？

2.闭式与开式齿轮传动在设计上有何不一致特点？

3.为什么主从动轮的硬度要有一定差别?差别多大合适？

4.齿轮强度计算时有什么载荷系数?这些载荷系数与什么因

素有关？

5.齿形系数的意义是什么？对弯曲强度有何影响？

6.某运输带由电动机通过三套减速装置来驱动，它们分别是

双级直齿圆柱齿轮减速器、套筒滚子链传动与三角带传动。试分

折由电动机到工作机之间，应如何布置这三级传动，并说明理由。

7.什么叫硬齿面齿轮？什么叫软齿面齿轮？各适用于什么

场合?

8.一对传动比大于1的标准齿轮啮合时，哪个齿轮的齿面接

触应力较大？哪个齿轮的齿根弯曲应力较大？为什么？

二、计算题

1.在图示两种直齿圆柱齿轮传动方案中，已知：小齿轮分度圆

直4=dy=4=4=

大齿轮分度圆直径&=4=4=4=24输入扭矩

7>7；=2xlO、N.〃叫输入轴转速％=4,齿轮寿命若不计齿

轮传动与滚动轴承效率的影响，试求:

1).两种方案的总传动比之与之；

2).计算齿轮Kr及4、4'啮合处的圆周力与径向力，标出

各力的方向与各轴的转向:

Ill

、

/

2.在图示的两级展开式斜齿圆柱齿轮减速器中，

4=190=57,Z3=20，%=68,高速级与低速级的模数与螺旋角分别

相等，其值分别为九=2〃见尸=15。输入功率Q=5KW转速，输出轴

转速"/〃=963"，若不计摩擦功耗，试确定：

（1）为使中间轴上的轴承所受的轴向力较小，试确定其余各街

轮的螺旋方向，并在图上确定各轴的转向。

（2）绘出以上四轮在啮合点的受力图，并计算齿轮2、3的圆周

力、径向力与轴向力的大小。如今中间轴上的轴向力等于多少？

方向如何？

3.有一直齿圆锥一斜齿圆柱齿轮减速器如图所示。已知:

6=17鹏;勺=720小圆锥齿轮几何尺寸与参数为：

m=5,加;4=25;z2=60;Z?=50〃〃〃,

斜齿圆柱齿轮几何尺寸与参数为：%=6〃〃〃%=21；4=84,锥齿轮啮

合效率7=0%

斜齿轮啮合效率％=。98滚动轴承效率%=0%l轴转向如图所示，

1).绘图标出各齿轮的转向；

2).计算各釉的扭矩；

3).当斜齿圆柱齿轮分度圆螺旋角为何旋向及多少度时，方能使

大锥齿轮与小斜齿圆柱齿轮的轴向力完全抵消

4),绘图标出各齿轮各啮合点作用力的方向(用三个分力表示),

并计算其大小。注：斜齿圆柱齿轮的螺旋角

p=10°8'3(r

第十一章蜗杆传动

一、简答题

1.蜗杆传动的失效形式与设计准则与齿轮传动相比有何异同？

2.在闭式蜗杆传动中，为什么务必进行热平衡计算？提高散热

能力的措施有什么？

3.为什么蜗杆常放在高速级传动？

4.某起重装置的两种传动方案(a)与⑹如图所示。若工况为长

期运转，试说明两种方案是否合理?为什么？若限定图中传动件的

类型不变，你认为较合理的方案应如何构成？(不绘图，仅用文字

说明)

5.举出常用的蜗杆、蜗轮材料各三种。

二、计算题

1.一传动装置如图所示，已知蜗杆传动的效率〃=。5,输入转矩

7；=200Mm同时蜗杆传动的参数为川=8e=1；4=80〃〃〃〜=40,输出

轴上的锥齿轮Z4的转向如图所示。

（1）要使中间釉的釉向力抵消一部分，试确定各轮的螺旋线方

向与转动方向。

（2）在图中直接绘出以上四轮在啮合点的受力图。

（3）试确定蜗杆的三个分力的大小。

2.如图所示的传动系统中，1、2、3为斜齿圆柱齿轮，4、5为

直齿圆锥齿轮，6为蜗杆，7为蜗轮。传动系统由电动机驱动齿

轮1,轮1的转向如图所示。要求轴HI与轴IV上由斜齿圆柱

齿轮3与圆锥齿轮4,与圆锥齿轮5与蜗杆6所产生的轴向刀相

互抵消一部分。试在答题纸上重新画图解答：

画出轴n、ni、iv与蜗轮7的转动方向；

画出齿轮1、2、3与蜗杆6的螺旋线方向，并说明蜗轮7的螺旋

线方向；

确定并画出所有齿轮与蜗杆、蜗轮所受的径向力Fr、圆周力Ft、

轴向力Fa(垂直纸面向外用。表不，向内用⑤表不)。

5/1

/6

X—~L-="IV

3.一对斜齿轮与一对蜗杆蜗轮构成的传动装置如图所示：已知

斜齿轮1的旋向为左旋，转向如图，求：

1).在图中标出蜗杆与蜗轮的合理转向。

2).在图中标出并用文字说明斜齿轮2、蜗杆3、蜗轮4应取的

旋向。

3).在图中直接绘出以上四轮在啮合点的受力图。

4).若已知传动装置的总传动比i=72,总效率77=0.5,输入转

矩7]=200N.m同时mnX=2mm;z1=16;/?(=18°3O';m4=61nm;z4=48,

试问，这时轴n所受的总的轴向力为多大？其方向又如何?

4.图示为一手动提升机构，已知卷简直径D=200mm,

Z[=20*2=60,Z3=1*4=60,q=ll;重物G=20kN,蜗轮直径

〃=240闲,。=20°，传动系统总效率〃=°35。

求：（1）匀速提升重物时，加在手柄上的推力F至少需多大？

（2）重物垂直上升时，手柄的转动方向（画于图中）；

（3）蜗杆若能自锁，分析重物停在空中时（手柄上没有推力），

蜗杆与蜗轮在节点啮合处所受的三个分力的大小及方向（画于图

4）；

1

第十三章滚动轴承

1.滚动轴承有什么要紧的类型?如何选择滚动轴承？

2.轴承与滚子轴承相比，哪种载荷大?哪一种更适合高速？

3.何谓滚动轴承的额定寿命?在其他条件不变的情况下，当球轴

承的转速提高一倍或者当量动载荷提高一倍的情况卜轴承的寿

命会有什么变化？

4.何谓基本额定动载荷？何谓当量动载荷？

5.滚动轴承润滑的目的是什么？有什么方法？

6.滚动轴承为何需耍使用密封装置？常用密封装置有哪两类？

7,试比较同样径向力下，

(1)深沟球轴承6208(10208)(Crl=25.6kN)

(2)调心球轴承1208(Cr2=15kN)

(3)圆柱滚子轴承N208(102208)(Cr3=36.5kN)

三种轴承寿命的高低，并分析原因。

二、计算题

1.一齿轮轴由两个7208AC轴承支承，其受力如图所示，已知轴

上负荷七=3000N;〃=500'。试计算两轴承的径向力Fr,轴向力

Fa及当量动负荷P。1与2两轴承哪个寿命低？

(由手册中查得7208AC轴承的汉ON，且用=0.68入；”0.68当

^-<e—>e

F,时，X=l,y=O；当Fr时，X=0.41,y=0.87,另计算中可

取力=1.5"=1。)

12

2L

2.图示为一安装着两个斜齿圆柱齿轮的转轴，由一对30307E

的轴承支承，轴承的转速为960r/min,所受的径向载荷为：

吊=8000M%=5000",大斜齿轮的轴向力乙L3000N方向向左，小

斜齿轮的轴向力工“二4000%方向向右，常温下工作，载荷系数为

力二L2,试问：该轴承的类型是什么？内径是多少？两轴承是正装

还是反装？两轴承的寿命分别是多少小时？

注：轴承的基本额定动载荷C=712(XW,判别系数e=0.3；

F上工e

轴承的派生轴向力当匕,X=l»=0；当

刍■>e,X=0.4,/=1.9

Fr

L-19L(f£y

轴承的寿命计算公式为"私〃P

3.斜齿圆柱齿轮轴系由一对角接触球轴承7306AC（旧

46306）支承，轴转速n=196r/min,轴上受力为轴向力FA=560N,

径向力FR=1070N,圆周力FT=2890N,齿轮节圆直径d=188mm,

轴承跨距为200mlli,求两轴承的当量动载荷（fd=1.3）o

eFJFWeFs

0.7x=i,y=oX=0.41,y=0.850.7Fr

4.轴系由一对深沟球轴承6208（旧208）支承，轴上受径向

力FR=5000N,现若改用一对角接触球轴承7208c（旧