机械设计课后习题

机械设计习题

第1章 机械设计概论

1、机械设计的基本要求包括哪些方面？ 2、机械设计的一般程序如何？ 3、对机械零件设计有哪些一般步骤？ 4、对机械零件设计有哪些常用计算准则？ 5、设计机械零件时应满足的基本要求? 6、设计人员要具备哪些素质？

7．何谓机械零件的失效？何谓机械零件的工作能力？ 8．机械零件常用的计算准则有哪些？

第2、3章 疲劳强度

问答题

1.问：试述零件的静应力与变应力是在何种载荷作用下产生的？

2、稳定循环变应力的种类有哪些？画出其应力变化曲线，并分别写出最大应力σ应力σ

min

max

、最小

、平均应力σm、应力幅σa与应力循环特性γ的表达式。

3、机械零件疲劳破坏的特征有哪些？机械零件疲劳强度与哪些因素有关？ 4、如何由σ-1、σ0和σs三个试验数据作出材料的简化极限应力图？

5、相对于材料，影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？综合影响因素Kζ的表达式为何？如何作零件的简化极限应力图？

6、应力集中、零件尺寸和表面状态是否对零件的平均应力σm和应力幅均有影响？ 7、按Hertz公式，两球体和圆柱体接触时的接触强度与哪些因素有关？ 8.问：零件的等寿命疲劳曲线与材料试件的等寿命疲劳曲线是否相同？ 9.问：疲劳损伤线性累积假说的含义是什么？

10.问：机械零件上的哪些位置易产生应力集中？举例说明。如果零件一个截面有多种产生应力集中的结构，有效应力集中系数如何求取？

11.问：两个零件以点、线接触时应按何种强度进行计算？若为面接触时（如平键联接），又应按何种强度进行计算？

12.问：零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将如何变化？

13.问：两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力是否相同？

选择题

1、零件的形状、尺寸、结构相同时，磨削加工的零件与精车加工相比，其疲劳强度____。 A.较高 B.较低

C.相同

2、某齿轮工作时，轮齿双侧受载，则该齿轮的齿面接触应力按___变化。 A.对称循环

B.脉动循环

C.循环特性r=-0.5的循环 D.循环特性r=+1的循环

3、零件表面经淬火、渗氮、喷丸、磙子碾压等处理后，其疲劳强度____。 A.增高

B.降低 C.不变

D.增高或降低视处理方法而定

4、 某齿轮工作时，轮齿单侧受载，则该齿轮的齿面接触应力按___变化。 A.对称循环 B.脉动循环

C.循环特性r=-0.5的循环 D.循环特性r=+1的循环

5、 零件的工作安全系数为_____。 A.零件的极限应力比许用应力

B.零件的极限应力比零件的工作应力 C.零件的工作应力比许用应力

D.零件的工作应力比零件的极限应力 6、 脉动循环应力的循环特性为_____。 A.1 B.-1 C.0

D.其它值

7、 外圈固定内圈随轴转动的滚动轴承，其内圈上任一点的接触应力为_____。 A.对称循环交变应力 B.静应力

C.不稳定的脉动循环交变应力 D.稳定的脉动循环交变应力 8、 下面四种叙述中，____是正确的。 A.变应力只能由变载荷产生 B.静载荷不能产生变应力

C.变应力是由静载荷产生

D.变应力是由变载荷产生，也可能由静载荷产生

分析计算题

1．某材料的对称循环弯曲疲劳极限??1?180MPa。取循环基数N0=5×106，m=9，试求循

环次数N分别为7000、25000、62000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。

2．已知材料的机械性能为σs=260MPa，σ-1=170MPa，ψσ=0.2，试绘制此材料的简化极限应力线图。

3．圆轴轴肩处的尺寸为：D=54mm，d=45mm，r=3mm。如用上题中的材料，设其强度极限

B=420MPa，试绘制此零件的简化极限应力线图，零件的βσ=βq=1。

4．如上题中危险剖面上的平均应力σm=20MPa，应力幅σa=30MPa，试分别按①r=C，②σm=C，求出该载面的计算安全系数Sca。

5. 已知某钢材的力学性能为：σs＝1000MPa， σ－1＝500MPa，σ0=800MPa。 （1）试绘制简化极限应力图。

（2）由该材料制成的零件承受非对称循环应力作用，其循环特性r=0.3，工作应力

σmax=800MPa，有效应力集中系数Kσ=1.49，绝对尺寸系数εσ＝0.83，表面状态系数 β＝1，KN=1，绘制零件的许用极限应力图，并在图中标出工作应力点及其极限应力点； （3）判断该零件的强度是否满足要求。

6. 45钢经调质后的性能为σ－1＝300N/mm2，m=9，N0=107，以此材料做试件进行实验，先以对称循环变应力σ1＝500N/mm2作用n1=104次，再以σ2＝400N/mm2作用于试件，求还能循环多少次才会使试件破坏。

第4章 摩擦、磨损与润滑

1、根据摩擦面间存在润滑剂的状况，滑动摩擦分为哪几种？ 2、典型的磨损分哪三个阶段？磨损按破坏机理分哪几种类型？ 3、润滑油和润滑脂的主要性能指标有哪些？ 4、什么是流体的粘性定律？

5、粘度的常用单位有哪些？影响粘度的主要因素是什么？如何影响？ 6、流体润滑有哪些类型？各有何特点？ 7、获得流体动力润滑的基本条件是什么？

第5章 螺纹联接 问答题

1.问：常用螺纹的类型主要有哪些？

2.问：哪些螺纹主要用于联接？哪些螺纹主要用于传动？ 3.问：螺纹联接的基本类型有哪些？ 4.问：螺纹联接预紧的目的是什么？

5.问：螺纹联接防松的方法按工作原理可分为哪几种？ 6.问：受拉螺栓的主要破坏形式是什么？ 7.问：受剪螺栓的主要破坏形式是什么？

8.问：为了提高螺栓的疲劳强度，在螺栓的最大应力一定时，可采取哪些措施来降低应力幅？并举出三个结构例子。

9.问：螺纹联接设计时均已满足自锁条件，为什么设计时还必须采取有效的防松措施？ 10.问：横向载荷作用下的普通螺栓联接与铰制孔用螺栓联接两者承受横向载荷的机理有何不同？当横向载荷相同时，两种

11.问：承受预紧力Qp和工作拉力F的紧螺栓联接，螺栓所受的总拉力Q是否等于Qp+F？为什么？

12.问：对于紧螺栓联接，其螺栓的拉伸强度条件式中的系数1.3的含义是什么？

选择题

1、采用普通螺栓联接的凸缘联轴器，在传递转矩时，＿＿。 A、螺栓的横截面受剪切 B、螺栓与螺栓孔配合面受挤压 C、螺栓同时受剪切与挤压 D、螺栓受拉伸与扭转作用

2、当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，细牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁 性能＿＿。

A、好 B、差 C、相同 D、不一定

3、用于联接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角形螺纹＿＿。 A 牙根强度高，自锁性能好 B、传动效率高 C、防振性能好 D、自锁性能差

4、若螺纹的直径和螺旋副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的＿＿。 A、螺距和牙型角 B、升角和头数 C、导程和牙形斜角 D、螺距和升角 5、对于联接用螺纹，主要要求联接可靠，自锁性能好，故常选用＿＿。 A、升角小，单线三角形螺纹 B、升角大，双线三角形螺纹 C、开角小，单线梯形螺纹 D、升角大，双线矩形螺纹 6、用于薄壁零件联接的螺纹，应采用＿＿。

A、三角形细牙螺纹 B、梯形螺纹 C、锯齿形螺纹 D、多线的三角形粗牙螺纹 7、当铰制孔用螺栓组联接承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓＿＿。 A、必受剪切力作用 B、必受拉力作用

C、同时受到剪切与拉伸 D、既可能受剪切，也可能受挤压作用

8、计算紧螺栓联接的拉伸强度时，考虑到拉伸与扭转的复合作用，应将拉伸载荷增加 到原来的＿＿倍。

A、l.l B、l.3 C、1.25 D、0.3

9、在螺栓联接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是＿＿。

A、提高强度 B、提高刚度 C、防松 D、减小每圈螺纹牙上的受力 10、在同一螺栓组中，螺栓的材料、直径和长度均应相同，这是为了＿＿。 A、提高强度 B、提高刚度 C、外形美观 D、降低成本

11、紧螺栓联接在按拉伸强度计算时，应将拉伸载荷增加到原来的1.3倍，这是考虑＿＿。 A、螺纹的应力集中 B、扭转切应力作用 C、安全因素 D、载荷变化与冲击 12、预紧力为F'的单个紧螺栓联接，受到轴向工作载荷F作用后，螺栓受到的总拉力F0＿＿F'+F。

A、大于 B、等于 C、小于 D、大于或等于

13、在螺栓联接设计中，若被联接件为铸件，则有时在螺栓孔处制做沉头座孔或凸台，其目的是＿＿。

A、避免螺栓受附加弯曲应力作用 B、便于安装

C、为安置防松装置 D、为避免螺栓受拉力过大

14、若要提高轴向变载荷作用的紧螺栓的疲劳强度，则可： 。 A、在被联接件间加橡胶垫片 B、增大螺栓长度 C、采用精制螺栓 D、加防松装置

分析计算题

1．如图所示为某受轴向工作载荷的紧螺栓联接的载荷变形图：（1）当工作载荷为2000N时，求螺栓所受总拉力及被联接件间剩余预紧力。（2）若被联接件间不出现缝隙，最大工作载荷是多少？

2. 图示用普通螺栓联接机座承受旋转力矩T=400N?m，轴向力FQ=10N,螺栓布置如图示，已知a=200mm，b=80mm，c=20mm，L1=300mm，L2=150mm，接合面摩擦系数f=0.15，防滑系数Ks=1.2，螺栓相对刚度Cb/(Cb+Cm)=0.3，螺栓许用拉应力[σ]=120Mpa，接合面许用挤压应力 [σp]=90Mpa。试求联接螺栓组小径必须的最小直径d1。

4

3.图示支架用4个普通螺栓联接在立柱上，已知载荷P=12400N，联接的尺寸参数如图示，接合面摩擦系数f=0.2，螺栓材料的屈服极限σs=270N/mm，安全系数S=1.5，螺栓的相对刚度

CbCb?Cm?0.3，防滑系数Ks=1.2。试求所需螺栓小径d1。

2

4.如图所示，一支架用四个螺栓固定于铅垂的墙上，螺栓为上、下两个。螺栓距轴线O－O的距离为200mm、，载荷P＝20000N，铅垂向下。离墙壁距离为400mm，为使支架在P作用下不相对滑动，也不产生分离．求受轴向载荷最大螺栓上所受的总拉力。

设：(1)支架底与墙之间的摩擦系数f=0.15 ；(2)取可靠系数Ks＝1．2； (3)受轴向载荷最大的螺栓在外载荷作用下应保持的剩余预紧力Q?p?0.4F(F为轴向工作拉力（4）相对刚度系数

CbCb?Cm?0.3。

)；

5.一厚度δ＝12mm的钢板用4个螺栓固连在厚度δ1=30mm的铸铁支架上，螺栓的布置有(a)、(b)两种方案，如例图所示。

已知：螺栓材料为Q235，[ζ]＝95MPa、[η]＝96MPa、钢板[ζ]p=320Mpa、铸铁

[ζ]p1=180MPa，接合面间摩擦系数f=0.15，可靠性系数Ks=1.2，载荷F∑＝12000N，尺寸l=400mm，a=100mm。

（1）试比较哪种螺栓布置方案合理？

（2）按照螺栓布置合理方案，分别确定采用普通螺栓联接和铰制孔用螺栓联接时的螺栓直径。

6.铸铁托架紧固在钢立柱上，托架材料为铸铁，螺栓强度级别为4.6。载荷Fw=6400N,托架与立柱间摩擦系数f=0.15，尺寸如图所示，设计此螺栓联接。

7.图中所示为一固定在钢制立柱上的铸铁托架，已知总载荷F∑＝4800N，其作用线与垂直线的夹角α＝50°，底板高h=340mm，宽b=150mm，试设计此螺栓组联接。

第67章 键、花键、无键联接及销联接

1.平键联接的可能失效形式为 。

A疲劳点蚀； B弯曲疲劳破坏； C胶合； D压溃、摩损、剪切破坏等 2.楔键联接与平键联接相比，前者对中性 。 A好； B差； C相同； D无法比较 3.半圆键联接具有 特点。

A对轴强度削弱小；B工艺性差、装配不方便；C调心性好；D承载能力大 4.渐开线花键的定心方式有哪些？

5.花键联接与平键联接相比，有哪些特点？

6.选择并校核蜗轮与轴的键联接。已知蜗轮轴传递功率P = 7.2kW，转速n = 105r/min，轻微冲击。轴径d = 60mm轮毂长L′ =100mm，轮毂材料为铸铁，轴材料为45钢。

7.已知减速器中某直齿圆柱齿轮安装在轴的两个支承点间，齿轮和轴的材料都是锻钢，用键构成静联接。齿轮的精度为7级，装齿轮处的轴径d = 70 mm，齿轮轮毂宽度为100 mm，需传递的转矩T = 2200 N?mm，载荷有轻微冲击。试设计此键联接。

第8章 带传动

1.问：带传动常用的类型有哪些？ 2.问：V带的主要类型有哪些？

3.问：普通V带和窄V带的截型各有哪几种？ 4.问：什么是带的基准长度？

5.问：带传动工作时，带中的应力有几种？ 6.问：带传动中的弹性滑动是如何发生的？

7.问：带传动的打滑是如何发生的？它与弹性滑动有何区别？打滑对带传动会产生什么影响？

8.问：打滑首先发生在哪个带轮上？为什么？ 9.问：弹性滑动引起什么后果？

10.问：当小带轮为主动轮时，最大应力发生在何处？ 11.问：带传动的主要失效形式是什么？ 12.问：带传动的设计准则是什么？

13.问：提高带传动工作能力的措施主要有哪些？ 14.问：带轮的结构形式有哪些？

15.问：根据什么来选定带轮的结构形式？ 16.问：V带传动常见的张紧装置有哪些？

17.问：带传动中，在什么情况下需采用张紧轮？张紧轮布置在什么位置较为合理？ 18.问：带与带轮间的摩擦系数对带传动有什么影响？

19.问：为了增加传动能力，将带轮工作面加工得粗糙些以增大摩擦系数，这样做是否合理？ 20.问：与普通V带相比，窄V带的截面形状及尺寸有何不同？其传动有何特点？

21. 问：为什么带传动的中心距不宜太小也不宜太大？

9.链传动瞬时传动比表达式是： ，平均传动比表达式是： 。 10.链传动工作时，其转速越高，运动不均匀性越 ，故链传动多用于 速传动。 11.对于高速重载的套筒滚子链传动，应选用节距 的 排链，对于低速重载的套筒滚子链传动；应选用节距 的链传动。

12.链传动中，小链轮的齿数越多，则传动平稳性越 。

13.链传动中，当节距增大时，优点是 ；缺点是 。 14.选择链传动的参数时，若将小链轮齿数增加，其好处是 。 15.链传动的 传动比恒定，而 传动比是变化的。

16.与带传动相比，链传动的承载能力 ，传动效率 ，作用在轴上的径向压力 。 17.链传动发生脱链的原因是 ；链轮齿数越多，越 脱链。 18.多列链传动一般不用多于4列的链，其原因是 。 19.为避免采用过渡链节，，链节数应取 数。

20.链传动张紧的目的是 ；常用张紧方法有： 。 21.链传动中，当两链轮的轴线在同一水平面时，应将 边布置在上面， 边布置在下面。22.链条在小链轮上包角过小的缺点是 。

分析计算题

1.单列滚子链水平传动，已知主动链轮转速n1=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z1、z2和两链轮分度圆直径。

2.如下图所示为链传动与带传动组成的减速传动装置简图。试指出其存在的问题，分析其原因，并提出改进措施。

第10 齿轮传动

1.问：常见的齿轮传动失效有哪些形式？

2.问：在不改变材料和尺寸的情况下，如何提高轮齿的抗折断能力？ 3.问：为什么齿面点蚀一般首先发生在靠近节线的齿根面上？ 4.问：在开式齿轮传动中，为什么一般不出现点蚀破坏？ 5.问：如何提高齿面抗点蚀的能力？

6.问：什么情况下工作的齿轮易出现胶合破坏？如何提高齿面抗胶合能力？ 7.问：闭式齿轮传动与开式齿轮传动的失效形式和设计准则有何不同？ 8.问：硬齿面与软齿面如何划分？其热处理方式有何不同？ 9.问：在进行齿轮强度计算时，为什么要引入载荷系数K？

10.问：齿面接触疲劳强度计算公式是如何建立的？为什么选择节点作为齿面接触应力的计算点？

11.问：一对圆柱齿轮传动，大齿轮和小齿轮的接触应力是否相等？如大、小齿轮的材料及热处理情况相同，则其许用接触应力是否相等？

12.问：配对齿轮的齿面有较大的硬度差时，对较软齿面会产生什么影响？ 13.问：在直齿轮和斜齿轮传动中，为什么常将小齿轮设计得比大齿轮宽一些？ 14.问：齿轮传动的常用润滑方式有哪些？润滑方式的选择主要取决于什么因素？ 15.问：齿形系数与模数有关吗？有哪些因素影响齿形系数的大小？ 16.问：为什么设计齿轮时，齿宽系数既不能太大，又不能太小？

17.问：选择齿轮传动第Ⅱ公差组精度等级时，除了考虑传动用途和工作条件以外，主要依据是什么？

18.问：有一标准直齿圆柱齿轮传动，齿轮1和齿轮2的齿数分别为Z1和Z2,且Z1< Z2。若两齿轮的许用接触应力相同，问两齿轮接触强度是否相等？

19.问：设计齿轮传动时，若大小齿轮的疲劳极限值相同，这时它们的许用应力是否相同？为什么？

20.问：斜齿圆住齿轮传动中螺旋角β太小或太大会怎样，应怎样取值？

21.问。一对齿轮传动，若按无限寿命设计，如何判断其大、小齿轮中哪个不易出现齿面点蚀？哪个不易出现齿根弯曲疲劳折断？理由如何？

22.问：两级圆柱齿轮传动中，若一级为斜齿，另一级为直齿，试问斜齿圆柱齿轮应置于高速级还是低速级？为什么？若为直齿锥齿轮和圆柱齿轮所组成的两级传动，锥齿轮应置于高速级还是低速级?为什么？

23. 问：试分析，采用增大齿轮压力角（25度）的办法，可以提高圆柱齿轮齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度的原因。

24．问：设计软齿面齿轮传动，为什么要使小齿轮的齿面硬度比大齿轮齿面硬度高一些？

25. 问：齿轮传动设计时，小齿轮齿数z1的选择对传动质量有何影响？闭式传动的软齿面与硬齿面及开式传动中，z1的选择有何不同？

26．问：对标准直齿圆柱齿轮传动，问：

（1）计算大、小齿轮弯曲强度时所用公式是否相同？

（2）计算大、小齿轮弯曲强度时哪些参数取值不同？

（3）两轮弯曲强度大小通过哪些参数比较就能看出来？可得到什么结论？ 注：?F?KFtbmYFaYSa?[?F]

选择题

l、一般开式齿轮传动的主要失效形式是＿＿。 A、齿面胶合 B、齿面疲劳点蚀

C、齿面磨损或轮齿疲劳折断 D、轮齿塑性变形

2、高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式是＿＿。 A、齿面胶合 B、齿面疲劳点蚀 C、齿面磨损 D、轮齿疲劳折断

3、45号钢齿轮，经调质处理后其硬度值约为＿＿。 A、HRC＝45~50 B、HBS=220~270 C、HBS=160~180 D、HBS=320~350

4、齿面硬度为56~62HRC的合金钢齿轮的加工工艺过程为＿＿。

A、齿坏加工、淬火、磨齿、滚齿 B、齿坏加工、淬火、滚齿、磨齿 C、齿坏加工、滚齿、渗碳淬火、磨齿 C、齿坏加工、滚齿、磨齿、淬火 5、齿轮采用渗碳淬火的热处理方法，则齿轮材料只可能是＿＿。 A、45号钢 B、ZG340~640 C、40Cr D、20CrMnTi

6、齿轮传动中齿面的非扩展性点蚀一般出现在＿＿。 A、跑合阶段 B、稳定性磨损阶段 C、剧烈磨损阶段 D、齿面磨料磨损阶段 7、对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般＿＿。 A、按接触强度设计齿轮尺寸，再校核弯曲强度 B、按弯曲强度设计齿轮尺寸，再校核接触强度 C、只需按接触强度设计 D、只需按弯曲强度设计

8、一对标准直齿圆柱齿轮，已知z1=18，a2=72，则这对齿轮的弯曲应力＿＿。 A、?F1>?F2 B、?F1

10、在设计闭式硬齿面传动中，当直径一定时，应取较少的齿数，使模数增大以＿＿。 A、提高齿面接触强度 B、提高轮齿的抗弯曲疲劳强度 C、减少加工切削量，提高生产率 D、提高抗塑性变形能力

11、在直齿圆柱齿轮设计中，若中心距保持不变，而把模数增大，则可以＿＿。 A、提高齿面接触强度 B、提高轮齿的弯曲强度

C、弯曲与接触强度均可提高 D、弯曲与接触强度均不变 12、轮齿的弯曲强度，当＿＿，则齿根弯曲强度增大。 A、模数不变，增多齿数 B、模数不变，增大中心距 C、模数不变，增大直径 D、齿数不变，增大模数 13、轮齿弯曲强度计算中齿形系数与＿＿无关。

A、齿数 B、变位系数 C、模数 D、斜齿轮的螺旋角

14、齿轮传动在以下几种工况中＿＿的齿宽系数可取大些。

A、悬臂布置 B、不对称布置 C、对称布置 D、同轴式减速器布置 15、直齿锥齿轮强度计算时，是以＿＿为计算依据的。

A、大端当量直齿锥齿轮 B、齿宽中点处的直齿圆柱齿轮

C、齿宽中点处的当量直齿圆柱齿轮 D、小端当量直齿锥齿轮

填空题

1．齿轮传动时，如大小齿轮的材料不同，则σH1 σH2；[σH1] [σH2]； σF1 σF2 ；[σF1] [σF2]。 2．直齿圆柱齿轮作接触强度计算时取 处的接触应力为计算依据，其载荷由 对轮齿承担。

3．在圆柱齿轮传动中，齿轮分度圆直径d1不变而减小模数m，对轮齿的弯曲强度、接触强度及传动平稳性的影响分别为 ， ， 。 4．在圆柱齿轮传动设计中，在中心距a及其他条件不变时，增大模数m，其齿面接触应力 ，齿根弯曲应力 ，重合度 。

5．在闭式齿轮传动中，当齿轮的齿面硬度HBS<350时，通常首先出现 破坏，应首先按 进行设计，但当齿面硬度HBS>350时，则易出现 破坏，应首先按 强度进行设计。

6．齿轮的齿形系数YF的大小与齿轮参数中的 无关，主要取决于 。 7．斜齿圆柱齿轮的齿形系数YF按 选取。

8．设计一对圆柱齿轮时，通常把小齿轮的齿宽做得比大齿轮宽一些，其主要原因是 。

9．一对闭式直齿圆柱齿轮，m=3mm，z1=2l，z2=63，α=20°，小齿轮用40Cr钢，表面淬火HRC=55，[ζH1]=1200N/mm，大齿轮用45钢调质，HBS=220—240，[ζH2]= 600N/mm，若齿轮传动工作时，齿面接触应力为ζH=500N/mm，则小齿轮的接触强度安全系数为大齿轮的 倍。

10．两对标准直齿圆柱齿轮传动，已知模数、齿数、齿宽分别为： A对：m=4mm，z1=18，z2=41，B1=50mm，

B对：m=2mm，Z1=36，z2=82，B2=50mm，

其余条件相同，若按无限寿命考虑，这两对齿轮传动按接触强度所能传递的转矩比值TA／TB= 。

11．在齿轮传动中，若一对齿轮采用软齿面，则小齿轮的材料硬度应比大齿轮的材料硬度 高 HBS。

12．在圆锥一圆柱两级齿轮传动中，如其中有一级用斜齿圆柱齿轮传动，另一级用直齿圆锥齿轮传动，则应将圆锥齿轮放在 速级。

13．对于闭式软齿面齿轮传动，主要按 强度进行设计，这时影响齿轮强度的主要几何参数是 。

14．对于开式齿轮传动，虽然主要失效形式是磨损，但目前仅以 作为设计准则，这时影响齿轮强度的主要参数是 。

15．一对齿轮啮合时，其大、小齿轮的接触应力是 ；而其许用接触应力是

小齿轮与大齿轮的弯曲应力一般也是 。

16．设计闭式硬齿面齿轮传动时，当分度圆直径d1一定时，应选取较少的齿数，使模数m可以提高，以提高 。

17．一对圆柱齿轮传动，当其他条件不变时，仅将齿轮传动所受的载荷增大为原载荷的4倍，其齿面接触应力将增为原应力的 倍。 18、一对齿轮齿根弯曲应力的关系是 。 19．渗碳淬火硬齿面齿轮一般需经过 加工。 20．齿轮传动中轮齿的齿面点蚀，通常首先发生在 。

分析计算题

1．图示为蜗杆、齿轮传动装置。右旋蜗杆I为主动件，为使轴Ⅱ、Ⅲ上传动件的轴向力能相抵消，试确定：

（1）蜗轮2的转向；

（2）一对斜齿轮3、4轮齿的旋向；

（3）用图表示轴Ⅱ上传动件的受力（用各分力表示）情况。

2．图示两级斜齿轮传动，已知第一对齿轮：z2=50，mn2=2mm，β2=

10°；第二对齿轮；z3=20， mn3=4mm。今使轴Ⅱ上传动件的轴向力相互抵消，试确定：

（1）斜齿轮3、4的螺旋角β3的大小及轮齿的旋向；

（2）用图表示轴Ⅱ上传动件的受力情况（用各分力表示）。

3.一单级标准直齿圆柱齿轮减速器，已知齿轮模数m=5mm，大、小齿轮的参数分别为：齿数z1=25，z2=60，许用弯曲应力：[σ]F1=320MPa，[σ]F2=300MPa。 试问：

（1） 哪个齿轮的弯曲疲劳强度高？

（2） 若算得小齿轮的齿根弯曲应力ζF1=310MPa，判断两个齿轮的弯曲疲劳强度是否

足够？

（3） 若θd=1.2，载荷系数K=1.5，求由弯曲疲劳强度决定的该减速器能传递的最大

转矩？

附： z YFa YSa

?

4.一对闭式直齿圆柱齿轮，已知：z1=20，z2=60；m=3mm，ψd=1；小齿轮转速n1=950r/min。 主、从动齿轮的[σ]H1=700MPa，[σ]H2=650MPa；载荷系数K=1.6；节点区域系数ZH=2.5；弹性系数ZE＝189.8(MPa)。试按接触疲劳强度，求该齿轮传动所能传递的功率。 提示：接触疲劳强度校核公式为 ?H?ZHZE2KT1(??1)bd?21F25 2.62 1.59 60 2.28 1.73 ?2KT1YFaYSa?dmz321?[?]FMPa

1/2

?[?]H

5.今有两对斜齿圆柱齿轮传动，主动轴传递的功率P1=13KW，n1=200r/min，齿轮的法面模数mn=4mm，齿数z1=60均相同，仅螺旋角分别为9°和18°。试求各对齿轮传动的轴向力大小?

6.直齿锥齿轮传动如图所示。已知大端模数m=3mm，齿数z1=24，z2=48，齿宽b=25mm，小锥齿轮传递功率P1=2kw,转速n1=160r/mm。试求两齿轮作用力的方向和大小。（用三个分力表示）

第11章 蜗杆传动

1.问：按加工工艺方法不同，圆柱蜗杆有哪些主要类型？各用什么代号表示？ 2.问：简述蜗杆传动变位的目的，特点。 3.问：分析影响蜗杆传动啮合效率的几何因素。

4.问：蜗杆分度圆直径规定为标准值的目的是什么？

5.问：蜗杆传动中，轮齿承载能力的计算主要是针对什么来进行的？

6.问：阿基米德蜗杆与蜗轮正确啮合的条件是什么？

7.问：为什么连续传动的闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算？

8.问：如何确定闭式蜗杆传动的给油方法和润滑油粘度？

9.问：蜗杆通常与轴做成一个整体，按蜗杆螺旋部分的加工方法如何分类？

10.问：闭式蜗杆传动的主要失效形式是什么？

选择题

1、动力传动蜗杆传动的传动比的范围通常为＿＿。 A、<1 B、1~8 C、8~80 D、>80~120 2、与齿轮传动相比，＿＿不能作为蜗杆传动的优点。 A、传动平稳、噪声小 B、传动比可以较大 C、可产生自锁 D、传动效率高

3、在标准蜗杆传动中，蜗杆头数z1一定时，若增大蜗杆直径系数q，将使传动效率＿＿。 A、提高 B、减小 C、不变 D、增大也可能减小

4、在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆头数z1，则传动效率＿＿。 A、降低 B、提高 C、不变 D、或提高也可能降低 5、蜗杆直径系数q＝＿＿。

A、q=d1/m B、q=d1m C、q=a/d D、q=a/m 6、起吊重物用的手动蜗仟传动，宜采用＿＿的蜗杆。 A、单头、小导程角 B、单头、大导程角 C、多头、小导程角 D、多头、大导程角

7、在其他条件相同时，若增加蜗杆头数，则滑动速度＿＿。

A、增加 B、不变 C、减小 D、可能增加也可能减小 8、在蜗杆传动设计中，蜗杆头数z1选多--些，则＿＿。 A、有利于蜗杆加工 B、有利于提高蜗杆刚度

C、有利于提高传动的承载能力 D、有利于提高传动效率 9、蜗杆直径系数q的标准化，是为了＿＿。

A、保证蜗杆有足够的刚度 B、减少加工时蜗轮滚刀的数目 C、提高蜗杆传动的效率 D、减小蜗杆的直径 10、蜗杆常用材料是＿＿。

A、HTl5O B、ZCuSnlOPl C、45 D、GCr15

11、采用变位蜗杆传动时＿＿。

A、仅对蜗秆进行变位 B、仅对蜗轮变位 C、必须同时对蜗杆与蜗轮进行变位 12、提高蜗杆传动效率的主要措施是＿＿。

A、增大模数m B、增加蜗轮齿数z2 C、增加蜗杆头数z1 D、增大蜗杆的直径系数q

13、对蜗杆传动进行热平衡计算，其主要目的是为了防止温升过高导致＿＿。 A、材料的机械性能下降 B、润滑油变质

C、蜗杆热变形过大 D、润滑条件恶化而产生胶合火效 14、蜗杆传动的当量摩擦系数fv随齿面相对滑动速度的增大而＿＿。 A、增大 B不变 C、减小 D、可能增人也可能减小 15、闭式蜗杆传动的主要失效形式是＿＿。

A、蜗杆断裂 B、蜗轮轮齿折断 C、胶合、疲劳点蚀 D、磨粒磨损

填空题

１．蜗杆传动中，主要的失效形式为 、 、 和 ，常发生在 上。

２．普通圆柱蜗杆传动中，右旋蜗杆与 旋蜗轮才能正确啮合，蜗杆的模数和压力角在 面上的数值定为标准，在此面上的齿廓为 。

３.蜗杆传动比i＝z２／zl与d２／d1 等。为获得较高的传动效率，蜗杆螺旋升角又应具有较 值，在已确定蜗杆头数的情况下，其直径系数q应选取 值。 ４．蜗杆传动中，由于 ，需要进行热平衡计算，若不能满足要求，可采取 ， ， 措施。

５．在润滑良好的情况下，减摩性好的蜗轮材料是 。蜗杆传动较理想的材料组合是 。

６．有一标准普通圆柱蜗杆传动，已知z１＝2，q＝8，z2＝42，中间平面上模数m＝8mm，压力角α＝20°，蜗杆为左旋，则蜗杆分度圆直径d１＝ mm，传动中心距a＝ mm，传动比i＝ 。蜗杆分度圆柱上的螺旋线升角γ＝ ，蜗轮分度圆上的螺旋角β＝ ，蜗轮为 旋。

７．限制蜗杆的直径系数q是为了 。

８.蜗杆传动中，蜗杆导程角为γ，分度圆圆周速度为v１，则其滑动速度vs为 ，它使蜗杆蜗轮的齿面更容易产生 和 。

９.蜗杆传动工作时，作用在蜗杆上的三个啮合分力通常 力最大。

１０.闭式蜗杆传动的功率损耗，一般包括三个部分： 、 和 。 １１.在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动效率越 ，自锁性越 。一般蜗杆头数取 。

１２.蜗杆传动中，产生自锁的条件是 。

１３.蜗杆传动的滑动速度越大，所选润滑油的粘度值应越 · １４.为了提高蜗杆的刚度，应采用 的直径系数q。

１５.蜗杆传动时蜗杆的螺旋线方向应与蜗轮螺旋线方向 ；蜗杆的 角应等于蜗轮的螺旋角。

１６.阿基米德蜗杆传动在中间平面相当于 与 相啮合。

１７.在标准蜗杆传动中，当蜗杆为主动时，若蜗杆头数z１和模数m一定时，增大直径系数q，则蜗杆刚度 ；若增大导程角γ，则传动效率 。

5．根据工作条件选择滚动轴承类型时，若轴承转速高，载荷小应选择 轴承；在重载或冲击载荷下，最好选用 轴承。

6．滚动轴承轴系固定的典型形式有 。

7．滚动轴承的基本额定动负荷是指，某轴承在基本额定动负荷作用下的基本额定寿命为 。 8．一短圆柱滚子轴承在数值等于其基本额定动负荷的径向力作用下，在运转10转时，其失效概率为 。

9．滚动轴承内圈与轴的公差配合为 ，外圈与座孔的配合采用 制。 10．滚动轴承类型的选择主要考虑 。滚动轴承按其承受负荷的方向不同，可分为主要可承受径向负荷的 轴承和主要可承受轴向负荷的 轴承，以及既可承受径向载荷又可承受轴向载荷的 。

11．一般运转的滚动轴承的主要失效形式为 和 。

12．在决定轴承尺寸时，应针对轴承的主要失效形式进行必要的计算。对于一般运转的轴承，应根据 失效，按 进行寿命计算。对于不转动或摆动的轴承，应根据 失效，主要进行 计算。

13．内径d=17mm的轴承，其内径代号为 ；内径d=15mm的轴承，其内径代号为 ；内径d=30mm、中系列圆锥滚子轴承，公差等级为P5，其代号为 ；内径d＝85mm，重系列的外圈无挡边圆柱滚子轴承，公差等级P6，其代号为 ；内径d=50mm，轻系列向心推力球轴承，α=15°，公差等级P4，其代号为 。

14．接触角α=90°的球轴承的类型名称是 ，其类型代号为 ；公称接触角α=0°的球轴承的类型名称是 。

15．70000C，70000AC和70000B三种轴承中，承受轴向负荷能力最大者为 。 16．滚动轴承的基本额定动负荷C，是指在该负荷作用下 寿命恰好为 转。 17．按额定动负荷通过计算选用的滚动轴承，在预定使用期限内其破损率为 。 18．轴承部件设计中，两端固定的方法常用于温度 的 轴。为允许轴工作时有少量热膨胀，轴承安装时应留有0. 25--0．4mm的轴向间隙，间隙量常用 调节。 19．轴承部件设计中，固游式(一端固定，一端游动)的轴承固定结构适用 。 20．举出两种滚动轴承内圈轴向固定的方法 ； 。 21．滚动轴承的密封形式可分为 。 22．滚动轴承非接触式密封，常用的有 。

6

23．滚动轴承的基本额定静负荷是指 两种。 24．圆锥滚子轴承承受轴向载荷的能力取决于————。

25．滚动轴承的基本额定寿命与基本额定动载荷之间的关系为 ，其中：对球轴承，指数ε= ，对滚子轴承，ε= 。

26．具有良好的调心作用的球轴承的类型代号是 。

27．6208，N208，3208和51208四个轴承中只能承受径向载荷的轴承是 ，只能承受轴向载荷的轴承是 。

28．推力球轴承，中系列，内径d=40mm，普通级精度，此轴承代号是 。

分析计算题

1．试说明下列各轴承的内径有多大？哪个轴承的公差等级最高？哪个允许的极限转速最高？哪个承受径向载荷能力最大？哪个不能承受径向载荷？

6208/P2、30208、5308/P6、N2208

2.一对角接触球轴承反安装（宽边相对安装）。已知：径向力Fr1=6750N, Fr2=6750N,外部轴向力FA=3000N，方向如图所示，试求两轴承的当量动载荷P1、P2，并判断哪个轴承寿命短些。注：内部轴向力Fs=0.7Fr，e=0.68，X=0.41，Y=0.87。

3.图为一轴两端各用一个30204轴承支承，受径向载荷为1000N，轴向载荷300N，轴的转速为n=1000r/min。已知30204轴承基本额定动载荷C=15.8KN，动载荷系数fd=1.2，试求： （1）两支点反力；

（2）两轴承的当量动载荷； （3）轴承的寿命。

附：派生轴向力Fs=Fr/(2Y)。e=0.38，当Fa/Fr≤e时：X=1，Y=0；Fa/Fr>e时：

X=0.4，Y=1.7。

4.如图所示轴支承在一对轴承7209AC上，FA=500N，Q=2000N，内部轴向力Fs=0.68Fr，求：两轴承各承受多大径向力和轴向力？

5.图为一由两个型号为7210AC的轴承支承的轴，轴的转速为n=1470r/min，载荷平稳，环境温度为-10～45,已知轴承的径向载荷为Fr1=6000N，Fr2=4000N，轴向载荷FA=800N,布置如图。 (1)求轴承的轴向载荷Fa1、Fa2； （2）求轴承的当量动载荷P1、P2； （3）判断哪个轴承使用寿命长？两轴承的寿命之比为多少？（7210AC轴承性能：内部轴向力Fs=0.68Fr，额定动载荷C=33.4KN，额定静载荷C0=25.2KN，分界系数e=0.68，Fa/Fr≤e时：X=1，Y=0；Fa/Fr>e时：X=0.48，Y=0.85。）

6.图示装置中，采用一对角接触球轴承（轴承附加轴向力的计算式为Fs=0.7Fr），轴承的径向载荷Fr1=15000N，Fr2=7000N，作用在轴上的轴向载荷Fa=5600N，46312型轴承的e=0.68，当Fa/Fr≤e时：X=1，Y=0；Fa/Fr>e时：X=0.41，Y=0.87；fd=1，轴承的额定动载荷C=78KN，试求：

（1）各轴承所受的轴向载荷Fa1、Fa2为多少？ （2.）计算各轴承的当量动载荷； （3）计算轴承的工作寿命； （4）若轴承所受的当量动载荷增加一倍，则轴承的寿命与原寿命的比值是多少？

7．设某斜齿轮轴根据工作条件在轴的两端反装两个圆锥滚子轴承，如图所示。已知轴上齿轮受力切向力Ft=2200N，径向力Fr=900N，轴向力Fa=400N，齿轮分度圆直径d=314mm，轴转速n=520r/min，运转中有中等冲击载荷，轴承预期计算寿命L’h=15000h。设初选两个轴承型号均为30205，其基本额定动载荷和静载荷分别为C=32200N、C0=37000N，计算系数e=0.37，Y=1.6，Y0=0.9。试验算该对轴承能否达到预期寿命要求。

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