东北石油大学机械设计复习2024-2025车辆、机自

机械设计复习

一、填空题

1.选择一般平键时.，键的截面尺寸(bxh)是依据轴径.查标精确定,一般平键的工作面

是键的两侧面。

2.在设计V带传动时，V带的型号是依据计算功率和小带轮转速选取的。

3.在圆柱齿轮传动中，齿轮直径不变而减小模数对轮齿的弯曲强度、接触强度及传动的

工作平稳性的影响分别为二不变、提高.

4.一般的轴都须要具有足够的强度，合理的结构形式和尺寸和良好的工艺性能,

这就是轴设计的基本要求，

5.当带有打滑趋势时，带传动的有效拉力达到最大值，而带传动的最大有效拉力取决的包

角、摩擦系数、预紧力三个因素。

6.当键联接强度不足时可采纳双键。运用两个平键时要求键按版隔180”布置..

7.向心推力轴承产生内部轴向力是由于接触角2工0_。

8.对于高速重载的链传动，应选择小节距多排链o

9.齿轮传动强度计算中，齿形系数加值，直齿圆柱齿轮按齿数Z选取,而斜齿圆柱齿

轮按当量齿数Z,选取,

10.一般平键连接工作时，平键的工作面是一侧面.

1L依据轴的承载状况分类，自行车的中轴应称为转轴。

12.带传动的初拉力增加，传动实力提高。

13.为了便于轴上零件的装拆，转轴的结构形式应设计成阶梯状。

14.既承受弯矩又承受转矩的轴称为

15.一个滚动轴承能够工作到基本额定寿命的牢靠度是90%.

16.蜗杆头数越高，传动效率越高。

17.带传动的设计准则为：在不打滑的条件下具有肯定的疲惫寿命。

18链传动的节距越一大，链速波动越明显。

19.在常见的几种牙型中，连接螺纹采纳三角形螺纹，其牙型角60度。

20.代号为6206的滚动轴承，其类型是深沟球轴承，内径30mnu

21.在蜗杆传动中，规定蜗杆分度圆直径的目的是.限制蜗杆刀具的数量。

22.对于一对闭式软齿面齿轮传动，小齿轮的材料硬度应当大于大齿轮的硬度。

23.转轴的结构设计成阶梯状是为了便于便于零件的装拆。

24.螺纹联接中，加弹簧垫圈是为了」

25.既承受弯矩又承受转矩的轴称为转轴.

26.蜗杆头数增加时，传勾效率如何改变传动效率提高。

27.带传动的失效形式为带的疲惫破坏和打滑。

28.在设计图纸上注明某链条的标记为“16ATX50”。其中“16A”代表链号，“50”代

表链节数。

29.在一般圆柱蜗杆传动中，在中间平面上的参数为基准参数。在该平面内其啮合

状态相当于齿条与齿轮的啮合传动。

30.在带、链和齿轮合成的多级传动中，带传动宜布置在高速级。

31由于断齿破坏比点蚀破坏更具有严峻的后果，所以通常设计齿轮时，抗弯强度的平安系

数£应大于接触强度的平安系数

32.设计斜齿圆柱齿轮传动时，螺旋角3一般在8°—20°范围内选取。

33.螺纹联接防松的根本问题在于防止螺纹副的相对转动。

34.一般平键联接的主要用途是使轴与轮毂之间沿周向固定并传递转矩。

35.链传动的平均传切比不变,瞬时传动比是改变的。

二、简答题

1.链传动中为什么会产生运动不匀称现象？如何减小链传动的运动不匀称性？

答：这是由于链传动的多边效应引起的，减小徒的节距P降低转速增加小链轮齿数

Z都能减小链传动的不匀称性。

2.在直齿、斜齿圆柱齿轮传动中，为什么常将小齿轮设计得比大齿轮宽一些？

答：在直齿、斜齿圆柱齿轮传动中，轴系零件和支撑箱体存在加工和装配偏差，使得两齿

轮轴向错位而削减了轮齿的接触宽度。为了保证轮齿的接触宽度，故将小齿轮设计的比大齿

轮宽一些。

3.简述带传动的失效形式和设计准则。

答：1）带传动的失效形式为带与轮槽之间的打滑和带体的疲惫破坏。

2）设计准则：在保证带传动不打滑的条件下，具有肯定的疲惫破坏强度和寿命。

4.说明7312AC轴承代号中各数字和符号所代表的含义是什么？

答：AC一接触角a=25'；12—代表轴承内径为60«3—代表直径系列为中系列；7-

代表轴承是角接触球轴承，

5.设计一对软齿面圆柱齿轮传动时，大小齿轮的齿面硬度确定原则是什么？为什么？

答：设计一对软齿面的圆柱齿轮传动时，小齿轮的齿面硬度应比大齿轮高30〜507/8S。

这是因为在啮合过程中，小齿轮的轮齿啮合次数多，而且小齿轮的齿根较薄，为使大小齿轮

寿命接近，就应使小齿轮齿面硬度高一些。另外，较硬的小齿轮齿面可对较软的大齿轮齿面

起冷作硬化效应，提高大齿轮的疲惫极限。

6.链传动的多边形效应对旌传动有什么影响？主要受哪些参数的影响？

答：链传动的多边形效应使链传动的瞬时传动比周期性的改变，从而产生冲击、振动、噪

音、产生动载荷。链传动的多边形效应主要受节距0和齿数的影响。

7.为什么一股圆柱蜗杆传动的承载实力主要取决于蜗轮轮齿的强度？用碳钢或合金钢制造

蜗轮有何不利？

答：因为在蜗杆与蜗轮的配对材料中，蜗轮材料的强度比较低，所以蜗杆传动的承载实力

主要取决于蜗轮轮齿的强度。在蜗杆传动中，啮合齿面是具有很大的相对滑动速度，为了削

减磨损，提高抗胶合的实力，要求配对轮齿材料具有良好的减磨性，磨合性和耐磨性。碳钢

或合金钢制造的蜗轮虽然强度高，但与碳钢蜗杆配对时减磨性和磨合性差。因此两者配对啮

合传动时并不耐磨，同时抗胶合实力差。

8.花键联接和平键联接相比有哪些优缺点？

答：优点：①受力较为匀称；②应力集中较小，轴与毂的强度减弱较小；③可承受较大的

载荷；④可用磨削方法提高加工精度及联接质量。缺点：①齿根仍有应力集中；②有时须要

特地设备加工；③成本较高。

9.一般V带的楔角为40。，为何带轮轮槽角为32。，34°,36。，38。。

答：因胶带绕在带轮会产生弯曲变形，胶带顶层受拉横向尺寸变小，而胶带底层受压其横

向尺寸变大，因此带的楔带变小。为了保证带两侧面与轮槽有良好的接触，带轮的轮槽角依

轮径的大小不同均适当减小。

10.蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？

答：因为蜗杆传动效率低，发热量大，若不能刚好散热，将因油温不断上升而使润滑油

的粘度下降，从而增大摩擦损失，甚至发生胶合。

11.写出下列滚动轴承型号所表示的轴承类型，直径系列，内径尺寸，精度等级。

7211C/P5;6308

答：7211C/P5—表示内径为55mm,角接触球轴承，尺寸系列为02,接触角a=15。，5

级公差,0组游隙。

6308—表示内径为40mm,深沟球轴承，尺寸系列为03,正常结构，0级公差，0

组游隙。

12.简述带传动中，最大有效圆周力户max与哪些因素有关？

efa

答：在摩擦型带传动中，带传动的最大有效圆周力，F=2FO-从而可知：

niax/+1

（1）尸max与预紧力几大小有关，与几成正比，尸。越大，带传动的有效圆周力越大。

（2）居11ax与包角。有关，包角越大，带传递的有效圆周力越大。

（3）居必,与摩擦系数f有关，f越大，带传递的有效圆周力越大。

13.简述带传动打滑与弹性滑动，说明其不同处及各造成什么问题。

答：弹性滑动是由于在带传动运动过程中，由于紧边和松边拉力的不同，造成带在由紧

边向松边的弹性伸长量渐渐减小，而引起的带速落后于主动的圆周速度，在从动轮处带速超

前于从动轮。弹性滑动由拉力产生不行避开。打滑是由过载产生，使带和轮之间产生明显的

相对滑动，加速带的磨损，可以避开。

14.在带传动中，带速为什么不宜过高或过低？

答：带速过高，离心力加大，带与带轮间的正压力削减，从而降低带的工作实力。带速过低，

在传递功率肯定时，所需有效拉力增大，带的根数增多，一般要求V=5〜25〃z/s为宜。

15.简述带的应力主要由几部分组成，其最大应力发生在何部位，为多少？

带的应力主要由拉应力、弯曲应力和离心拉应力三部分组成。

（JEX=Ol+（Jc+Ohl

6—紧边拉应力：

6：一离心拉应力；

6“一小带轮处带上的弯曲应力。

带的最大应力发生在带绕入小带轮处。

16.简述在计算直齿圆柱齿轮弯曲疲惫强度计算中，要留意哪些事项？

答：1.在选择小齿轮的齿数时，一般要求不根切，即：Z,>17；

2.采纳强度校核公式时，要对大小齿轮分别进行强度校核；

3.采纳强度设计公式时，要比较大小齿轮的空居的大小,将两者中的较大

。尸］1［。L

者代入公式中。

三、计算题

1.一对相啮合的标准直齿圆柱齿轮传动，有关参数和许用值如表所示。试分析比较哪个

齿轮的弯曲强度低？

哪个齿轮的接触强度低？血二K?又狙］)

bm

齿数Z模数加齿宽b人］［为］

小齿轮202452.82.2490570

大齿轮502402.42.3400470

⑴-3=^^二79.55

解:

LL碗LL2.8x22

%=^-＜=72.46

因为：⑸」＞匕尸」所以大齿轮的弯曲强度低。

(2)由于b"=cr〃，，［。/］＞［。/］所以大齿轮的接触强度低。

2.图示轴系采纳一对7306AC型角接触球轴承，已知轴承的径向支反力为工।=2500N,

=1500N,轴上零件所受的轴向力工c=400N,轴的转速〃=120()%11n，载荷平稳,

取力=1.0,常温下工作，取ft=1.0,求轴承的寿命。

提示：7306A。轴承，=25200NFd=0.68Fr；e=0.68

时，X=1.0,K=0;时，X=0.41,y=().87

2、解

(1)求派生釉向力

F(l］=0.68FH=0.68x2500=170)N;Fdl=0.68Fr2=0.68x1500=1020N

⑵计算当量动载荷

F(12+Fae=1020+400=1420N<F(n=1700N

轴承2被“压紧”，轴承1被“放松”

Fa]=Fdx=1700^;Fa2=Fd}-Fae=1700-400=1300N

区=1222=0.68=6X1=1.0，X=0；9=胭=0.87>eX,=0.41,匕=0.87

Fr12500Fr21500

p]=fP(XiFri+Y]Fai)=Fri=2500N

P2=fP(X2Fr2+Y2Fa2)=0.41x1500+0.87x1300=1746?/

(3)计算轴承的寿命

1x2520()，

(--------)=14225h

2500

3.V带传动的々=1450%*。，带与带轮的当量摩擦系数/二。・51，包角4=180°,预

紧力乙=360N。试问：

(1)该传动所能传递的最大有效拉力为多少？

(2)若”4=100〃〃〃，其传递的最大转矩为多少？

(3)若传动效率为0.95,弹性滑动忽视不计，从动轮输出功率为若干?

*27180-5,X3,14-1

解：(1)Fec=2F.-=2x360--―——=478N

fa5,X3J4

4°e+12.718°-+1

(2)T=F--^=478•—=239(X)N-nvn

niaxec/y2

叫々3.14x100x1450

(3)V===7.588/

60x100060x1000

_478x7.588

P-=3.63KW

1000-1000

P{i,=PK.〃=3.63x0.95=3.45KW

4.单根V带传动的预紧力乙二354N,主动带轮的基准直径44=160""〃，主动带轮的转

速々=1500%1皿，小带轮包角。二150'，V带与带轮间当量摩擦系数0.485。

求：(1)V带紧边、松边的拉力F2；

(2)V带能传递的最大圆周力和最大功率。

fa

解：⑴F}=F2e

fa

F]+F2=F2(e^])=2F()

2F2x354

F、=产-=155N

e/a+le]21+1

"£2^=2&

180

F、=2F°-F)=553N

(2)Fee=F]-F2=553-155=398/V

efa-1?718127-1

或Fee=2F.——二2x354x_二398N

*)efa+12.7180+1

Fv398x^x160x15005H

rD=--e-c-=------------------=DAW

maax10001000x60x1000

5上心=土&坨=12.566火)

60x100060x1000八

5.已知一对正常齿的渐开线标准直齿圆柱齿轮，外啮合传动，z尸21,Z2=105,量得d尸52.5mm,

bi=50,b2=45,小齿轮转速n]=1400r/min,传递的功率为8kW,YF(d=2.76,=1.56,

YFa2=2.18,V5a2=L8。,估计载荷系数K=l.3,[crFI]=300Mpa,[crF2]=240Mpa,试

计算该对齿轮的齿根弯曲应力，并推断该对齿轮传动的强度是否足够。

_25％丫

(bf一"□~Mpa)

解：求dl,由于该齿轮为渐开线的标准齿轮，正常齿制，所以〃；=1,

4=，叼

m=&/Z]=2.5〃〃〃

9.55x1。*J55XI0F=5.457X心mm

/?)1400

2=久=至=0857

内=

4452.5

2KT】YY2xl.3x5.457xl04x2.76x1.56

raiSai=103.4MPa

().857X2.53X212

2K品2_2x1.3x5.457x1()4x2.18x1.8

=94.3MPa

0.857x2.53x2l2

由于cr〃<[(TF1],072<”/2]，所以该对齿轮的弯曲强度足够。

6.齿轮轴的两端正装两个角接触球轴承，如图所示。已知轴上受的径向力为凡.=20()0N,受

的轴向力凡、=450N。轴的转速n=1450r/min,初选轴承为7205AC,基本额定动载荷G=

22700N,请计算轴承的工作寿命。(入=0.68工)

相对轴向教

轴承类型PjFr>e

荷推断系数。

名称代号工/GXYXY

角接触球轴

70000AC—100.410.870.68

承

解：(1)求派生轴向力

由于两支撑点相对于径向载荷对称支撑，所以

"।=%=F,/2=1000N；

F(n=F(I2=0.68工1=680N；

F(1(.+i&t=450+680=1130N>U%I；

所以，轴向左串动，轴承1被压紧，轴承2被放松。

轴承1所受的轴向力：即=七十@=1130N；

轴承2所受的轴向力为自身的派生轴向力：入2=与2=68()N：

轴承1受载荷较大，囚此重点计算轴承1的寿命

(2)求当量动载荷

对于轴承1,FajFr}=1130/1000=1.13>e

取x=0.41,y=0.87

当量载荷6=XFri+YFai

6=0.41x1000+0.87x1130=1393.IN

(3)求轴承寿命

轴承的寿命为：L[=—,寿命系数取£=3

60〃IP

1061x22700

L；=二49729h

60x145011393.1)

所以，轴承的寿命为49729h。

7.V带传递的功率p=7.5KW,带速v=10m/s,紧边拉力是松边拉力的2倍,即R=2E,试求紧

边拉力有效拉力R和初拉力F。。

圆周力尸=0=些虫=75。2

解：1）

10

2)紧边、松边拉力

F=F「F?=F2=750N

£二1500N

3)初拉力”)=(F+K)/2=1125N

8.单根平带传动的初拉力与二354N,主动带轮上的包角％=150°,带与带轮之间的摩擦

系数为/=0.48°试求：（1）带的紧边与松边拉力；（2）带能传递的最大有效圆周力,

解：（1）带紧边、松边的拉力巴和入

片+乙=2冢=2x354=708N

p0.48x—

'=*f=e180=3.51

F2

可解得耳=551N

F2=157N

（2）带传动能传递的最大有效圆周力耳皿

1(1A

心=41-=551x1-----=394N

./«II3.51)

9.一平带传动，传递功率P=15KTV,带速V=15m/s,带在小带轮上的包角a】=170。，带与带

轮间的摩擦系数f=0.3。

求：1)求传递的有效圆周力F。

2)求紧边拉力F1和松边拉力F20

「mi厂I000P1000x15z

解：1）圆周力F=-----=--------=1000N

v15

2)紧边、松边拉力*=尹3=2.44

4=照三竺=|694N

1eia2.44-1

凡二尸一!一=型匕=694"

efa-\2.44-1

1（）・一带传动，传递功率P=15Kw,带速V=12m/s,预紧力6=1800N,求作用在带

体上的紧边和松边拉力。

解：1）求有效圆周力F,

L1000P1000x15saw

F：=------=----------=1250N

'V12

2）求松边、紧边拉力”2、E

因为工二片一入解得：P2=Fy-Fe

2F°=K+F?

所以如"*=2x1800+1250=2425%

122

F2=F「Fe=2425-1250=11752

3）求带体与带轮槽接触面间的摩擦力F,

3=5=1250N或者储二月=F-居=2425-1175=1250/V

JeJe1-

11.为一对斜齿圆柱齿轮传动，传递的功率P=20kW,主动轮的转速勺=1450〃min,从动

轮的转速〃2二十办「八足】，两轮的中心距a=265mm,小齿轮齿数4=24。法面模数

mn=5mm,法面压力角=20°。求:

1）轮齿的受力大小。

2）作图表示各力的方向。

解：1.求几何参数

_1450

/77~446=3.251

z2=Z1•/=24x3.251=78.024

取z2=78

叫（Z]+z?）_5（24+78）

cos/?==0.962

~2a2x265

口=15.79°

pon

7\=9.55xl06—=9.55x106——二131724N〃〃〃

1n,1450

二m?5x24

-=124.74mm

cos60.962

2.齿上的作用力

2^=131724x2=2112；v

4124.74

场2112

tga=tg20O=799N

COS)?n0.962

Fx=%用0=2、5.790=597N

————=2336.32N

mcospcosan0.962cos20°

12.试对图中轴的结构不合理的地方作简要说明，并画出改进后的结构图。

1）齿轮两段都有轴肩，无法安装回转零件：2）回转零件与轴之间无连接件：3）轴肩高于

轴承内圈外径，无法抹卸轴承；4）轴承与轴之间不应运用键联接；5）与轴承相协作的

轴段过长。

修改后方案

13.指出图中的错误结构，重新绘制正确的结构图。（轴承采纳深沟球轴承，齿轮及釉承采纳

油润滑。）

1一键太长，且无轴肩定位2—缺少密封件3一套简的直径超过轴承内圆的直径

4一轴的长度应小于轮毂的长度5—缺少键联接6一缺少轴肩定位或套筒定位

14.指出图中的错误结构，重新绘制正确的结构图。

1-缺少垫片2-轴肩过高3-键太长4-轴的长度大于轮毂的长度5-套筒定位置经过达

6-轴承拆装工艺不好7-缺少垫片8-缺少密封圈

15.按图示要求，绘制出合理的轴系结构，不要求严格按比例作图

16.下面的减速器轴系零件图中存在多处错误，其中包含结构设计上的错误、多余的结构以

及不全面的结构。请指出其中7处以上错误井在图下方修改。（本题14分）随意标出7处错

误，并在上部改正这7处错误（每处2分）

四、选择题

l.i个链传动中，链轮齿数与链条的链节数采纳何种搭配最好一。

（a）链轮有偶数齿，链条有偶数节（b）链轮有偶数齿，链条有奇数节

（c）链轮有奇数齿，链条有偶数节（d）链轮有奇数齿，链条有奇数节

2.当键联接强度不足时可采纳双键。运用两个平键时要求键」布置。

A、在同一条直线上B、相隔90°

C、相隔120°D、相隔180°

3.带传动不能保证精确的传动比，其缘由是C,

A、带简单变形和磨损B、带在带轮上打滑

C、带的弹性滑动D、带的材料不遵守虎克定律

4.链传动中链节取偶数，徒轮齿数为奇数，最好互为质数，其缘由是A。

A、磨损匀称B、具有抗冲击力

C、削减磨损与胶合I）、瞬时传动比为定值

5.一对开式齿轮传动的主要失效形式是

A、齿面胶合B、齿面疲惫点蚀

C、齿面磨损或轮齿疲惫折断D、轮齿塑性变形

6.蜗杆传动中，当其它条件相同时，增加蜗杆的头数，则传动效率Lo

A、降低B、提高

C、不变D、可能提高，可能降低

7.滚动轴承基本额定动载荷所对应的基本额定寿命是C.

A、107E，、25X107C、106D、5X106

8.一般平键的工作面是D0

A、顶面B、底面。、端面D、侧面

9.一对相啮合的圆柱齿轮的Z2>Z1,bl>b2,其接触应力的大小为A°

A、OHI=OH2B、OH/>OH2C、OH1<OH2D、OH12OH?

10.蜗杆分度圆直径为B“

A、di=mziB、ch=ingC、d尸〃?虑【）、d/=zig

11.计算轴的公式中例2+（。丁）2中折算系数a，是考虑「时M的D0

A、大小不同B、方向不同C、类型不同D、循环特性不同

12.在设计V带传动中，选取小带轮直径加，（加主要依据选取。

A、带的型号B、代的线速度C、传动比D、高速轴转动

13.链传动中，链节数常采纳偶数，这是为了使链传动」。

A、工作平稳B、链条与链轮磨损匀称C、提高传动效率I）、避开采纳过度链节

14.在一级减速传动中，v带传动应放在。

（a）低速级（b）