机械设计总结练习题复习题（39页）最新 - 图文

更新时间：2023-10-12 07:46:01 阅读量：综合文库文档下载

说明：文章内容仅供预览，部分内容可能不全。下载后的文档，内容与下面显示的完全一致。下载之前请确认下面内容是否您想要的，是否完整无缺。

机械设计知识点总结推荐度：
相关推荐

第一篇

一、复习思考题

1.机器应具有什么特征？机器通常由哪三部分组成？各部分的功能是什么？ 2．什么叫零件？什么叫通用零件和专用零件？试各举二个实例。

3.设计机器时应满足哪些基本要求？试选取一台机器，分析设计时应满足的基本要求。

螺纹联接习题与参考答案

一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案）

1. 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 2. 用于连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

3. 若螺纹的直径和螺旋副的摩擦因数一定，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 4. 对于连接用螺纹，主要要求连接可靠，自锁性能好，故常选用螺纹。

A. 升角小，单线三角形 B. 升角大，双线三角形 C. 升角小，单线梯形 D. 升角大，双线矩形 5. 用于薄壁零件连接的螺纹，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 6. 当铰制孔用螺栓组连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 7. 计算紧螺栓连接的拉伸强度时，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. 1.1 B. 1.3 C. 1.25 D. 0.3 8. 采用普通螺栓连接的凸缘联轴器，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

9. 在下列四种具有相同公称直径和螺距，并采用相同配对材料的传动螺旋副中，传动效率最高的是。 A. 单线矩形螺旋副 B. 单线梯形螺旋副 C. 双线矩形螺旋副 D. 双线梯形螺旋副 10. 在螺栓连接中，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

11. 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. 受力均匀 B. 便于装配. C. 外形美观 D. 降低成本 12. 螺栓的材料性能等级标成6.8级，其数字6.8代表要求。

A. 对螺栓材料的强度 B. 对螺栓的制造精度 C. 对螺栓材料的刚度 D. 对螺栓材料的耐腐蚀性 13. 螺栓强度等级为6.8级，则螺栓材料的最小屈服极限近似为。

A. 480 MPa B. 600 MPa C. 800 MPa D. 680 MPa 14. 不控制预紧力时，螺栓的安全系数选择与其直径有关，是因为。

A. 直径小，易过载B. 直径小，不易控制预紧力 C. 直径大，材料缺陷多 D. 直径大，安全 15. 对工作时仅受预紧力F′作用的紧螺栓连接，其强度校核公式为?e≤

1.3F?≤[ζ]，式中的系数1.3是2?d1/4考虑。

A. 可靠性系数 B. 安全系数 C. 螺栓在拧紧时，同时受拉伸与扭转联合作用的影响 D. 过载系数

16. 紧螺栓连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，这是考虑的影响。 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

17. 预紧力为F?的单个紧螺栓连接，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

19. 在受轴向变载荷作用的紧螺栓连接中，为提高螺栓的疲劳强度，可采取的措施是。

A. 增大螺栓刚度Cb，减小被联接件刚度Cm B. 减小Cb，增大Cm C. 增大Cb和Cm D. 减小Cb和Cm 20. 若要提高受轴向变载荷作用的紧螺栓的疲劳强度，则可。

A.在被连接件间加橡胶垫片 B. 增大螺栓长度C. 采用精制螺栓 D. 加防松装置

21. 有一单个紧螺栓连接，要求被连接件接合面不分离，已知螺栓与被连接件的刚度相同，螺栓的预紧力为F?，当对连接施加轴向载荷，使螺栓的轴向工作载荷F与预紧力F?相等时，则。

A. 被连接件发生分离，连接失效 B. 被连接件将发生分离，连接不可靠 C. 连接可靠，但不能再继续加载 D. 连接可靠，只要螺栓强度足够，可继续加载，直到轴向工作载荷F接近但小于预紧力F?的两倍。

22. 对于受轴向变载荷作用的紧螺栓连接，若轴向工作载荷F在0～1 000 N之间循环变化，则该连接螺栓所受拉应力的类型为。

A. 非对称循环应力 B. 脉动循环变压力 C. 对称循环变应力 D. 非稳定循环变应力

23. 螺纹的牙型角为?，升角为?，螺纹副当量摩擦角为?v，则螺纹副的自锁条件为_______________。 A. ?≤? B. ?≤?v C. ?≤?v D. ?v≤? 24. 在螺栓连接设计中，若被连接件为铸件，则有时在螺栓孔处制作沉头座孔或凸台，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 25．零件受交变应力时，N次循环时的疲劳极限为?rN?KN?r，其中代号注脚“r”代表_________。 A.

?a? B. m ?m?aC.

?max ?minD.

二、填空题

25. 三角形螺纹的牙型角α= ，适用于，而梯形螺纹的牙型角α= ，适用于。 26. 螺旋副的自锁条件是。

27. 常用螺纹的类型主要有、、、和。

28. 传动用螺纹（如梯形螺纹）的牙型斜角比连接用螺纹（如三角形螺纹）的牙型斜角小，这主要是为了。

29. 若螺纹的直径和螺旋副的摩擦因数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的和。 30. 螺纹连接的拧紧力矩等于和之和。 31. 螺纹连接防松的实质是。

32. 普通紧螺栓连接受横向载荷作用，则螺栓中受应力和应力作用。

33. 被连接件受横向载荷作用时，若采用普通螺栓连接，则螺栓受载荷作用，可能发生的失效形式为。

34. 有一单个紧螺栓连接，已知所受预紧力为F?，轴向工作载荷为F，螺栓的相对刚度为Cb/（Cb+Cm），则螺栓所受的总拉力F0= ，而残余预紧力F″= 。若螺栓的螺纹小径为d1，螺栓材料的许用拉伸应力为[ζ]，则其危险剖面的拉伸强度条件式为。

35. 受轴向工作载荷F的紧螺栓连接，螺栓所受的总拉力F0等于和之和。

36. 对受轴向工作载荷作用的紧螺栓连接，当预紧力F′和轴向工作载荷F一定时，为减小螺栓所受的总拉力F0，通常采用的方法是减小的刚度或增大的刚度。 37. 采用凸台或沉头座孔作为螺栓头或螺母的支承面是为了。 38. 在螺纹连接中采用悬置螺母或环槽螺母的目的是。

39. 在螺栓连接中，当螺栓轴线与被连接件支承面不垂直时，螺栓中将产生附加应力。 40. 螺纹连接防松，按其防松原理可分为防松、防松和防松。三、问答题

1.常用螺纹的类型主要有哪些？

答：普通螺纹、米制锥螺纹、管螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹。

2.哪些螺纹主要用于联接？哪些螺纹主要用于传动？

答：普通螺纹、米制锥螺纹、管螺纹主要用于联接。梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹主要用于传动。 3.螺纹联接的基本类型有哪些？

答：螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接。其它还有地脚螺栓联接、吊环螺钉联接和T型槽螺栓联接等。

4.螺纹联接预紧的目的是什么？

答：预紧的目的在于增强联接的可靠性和紧密性，以防止受载后被联接件间出现缝隙或发生相对滑移。

5.螺纹联接防松的方法按工作原理可分为哪几种？

答：摩擦防松、机械防松（正接锁住）和铆冲防松（破坏螺纹副关系）等。

6.受拉螺栓的主要破坏形式是什么？

答：静载荷下受拉螺栓的损坏多为螺纹部分的塑性变形和断裂。变载荷下多为栓杆部分的疲劳断裂。 7.受剪螺栓的主要破坏形式是什么？

答：螺栓杆和孔壁的贴合面上出现压溃或螺栓杆被剪断。

8.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。

答：可采取减小螺栓刚度或增大被联接件刚度的方法来降低应力幅。1）适当增加螺栓的长度；2）采用减小螺栓杆直径的腰状杆螺栓或空心螺栓；3）在螺母下面安装弹性元件。

9.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？

答：在静载荷及工作温度变化不大时，联接一般不会自动松脱。但在冲击、振动、载荷变化、温度变化较大或高温下均造成联接间摩擦力减小或瞬时消失或应力松驰而发生联接松脱。

10.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

答：前者靠预紧力作用，在接合面间产生的摩擦力来承受横向力；后者靠螺栓和被联接件的剪切和挤压来承载。前者由于靠摩擦传力，所需的预紧力很大，为横向载荷的很多倍，螺栓直径也较大。 11.承受预紧力Fo和工作拉力F的紧螺栓联接，螺栓所受的总拉力F2是否等于Fo+F？为什么？答：不等于。因为当承受工作拉力F后，该联接中的预紧力Fo减为残余预紧力F1，故F2=F1+F 12.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？

答：系数1.3是考虑到紧联接时螺栓在总拉力F2的作用下可能补充拧紧，故将总拉力增加30%以考虑此时扭转切应力的影响。四、分析计算题

51. 有一受预紧力F?和轴向工作载荷F=1 000 N作用的紧螺栓连接，已知预紧力F?=1 000N，螺栓的刚度Cb与被连接件的刚度Cm相等。试计算该螺栓所受的总拉力F0和残余预紧力F″。在预紧力F?不变的条件下，若保证被连接件间不出现缝隙，该螺栓的最大轴向工作载荷Fmax为多少?

52. 题4-52图所示为一圆盘锯，锯片直径D=500 mm，用螺母将其夹紧在压板中间。已知锯片外圆上的工作阻力Ft=400N，压板和锯片间的摩擦因数f=0.15，压板的平均直径D0=150mm，可靠性系数Ks=1.2，轴材料的许用拉伸应力[ζ]=60MPa。试计算轴端所需的螺纹直径。（提示：此题中有两个接合面，压板的压紧力就是螺纹连接的预紧力。）

53. 题4-53图所示为一支架与机座用4个普通螺栓连接，所受外载荷分别为横向载荷FR=5 000N，轴向载荷FQ=16 000N。已知螺栓的相对刚度Cb/（Cb+Cm）=0.25，接合面间摩擦因数，f=0.15，可靠性系数Ks=1.2，螺栓材料的机械性能级别为8.8级，最小屈服极限ζmin=640MPa，许用安全系数[S]=2，试计算该螺栓小径d1的计算值。

题4-52图题4-53图

54. 一牵曳钩用2个M10（dl=8.376 mm）的普通螺栓固定于机体上，如题4-54图所示。已知接合面间摩擦因数f=0.15，可靠性系数Ks=1.2，螺栓材料强度级别为6.6级，屈服极限ζs=360MPa，许用安全系数[S]=3。试计算该螺栓组连接允许的最大牵引力FRmax。

五、结构题

57. 试画出普通螺栓连接结构图。已知条件：（1）两被连接件是铸件，厚度各约为15mm和20mm；（2）采用M12普通螺栓；（3）采用弹簧垫圈防松。要求按1：1的比例画出。

58. 试画出铰制孔用螺栓连接结构图。已知条件：（1）两被连接件是厚度约为20mm的钢板；（2）采用M10铰制孔用螺栓。要求按1：1

的比例画出。

例解

1 有一气缸盖与缸体凸缘采用普通螺栓连接，如图所示。已知气缸中的压力P在0~2MPa之间变化，气缸内径D=500mm，螺栓分布圆直径D0=650mm。为保证气密性要求，剩余预紧力F???1.8F（F为螺栓的轴向工作载荷），螺栓间距t?4.5d（d为螺栓的大径）。螺栓材料的许用拉伸应力???=120MPa，许用应力幅

???a?20MPa。选用铜皮石棉垫片，螺栓相对刚度Cb/(Cb?Cm)?0.8，试设计此螺栓组连接。

解题分析：本题是典型的仅受轴向载荷作用的螺栓组连接。但是，螺栓所受载荷是变化的，因此应先按静强度计算螺栓直径，然后校核其疲劳强度。此外，为保证连接的气密性，不仅要保证足够大的剩余预紧力，而且要选择适当的螺栓数目，保证螺栓间间距不致过大。解题要点： 1) 初选螺栓数目Z

因为螺栓分布圆直径较大，为保证螺栓间间距不致过大，所以应选用较多的螺栓，初取Z=24。 2) 计算螺栓的轴向工作载荷F

（1）螺栓组连接的最大轴向载荷FQ： FQ=

?D24p???50024?2?3.927?105 N

（2）螺栓的最大轴向工作载荷F：

3.927?106??16 362.5 N FQ=Z243) 计算螺栓的总拉力F0

FQF0?F???F?1.8F?F?2.8F?2.8?16 632.5 =45 815 N

4) 计算螺栓直径

d1?4?1.3F0?????4?1.3?45815mm=25.139mm

??120查GB196-81，取M30（d1=26.211mm>25.139mm）。 5) 校核螺栓疲劳强度

?a?故螺栓满足疲劳强度。 6) 校核螺栓间距实际螺栓间距为

Cb2F2?16362.5?2?0.8?12.13MPa????a20MPa 2Cb?Cm?d1??26.211t??D0Z???65024?85.1mm?4.5d?4.5?30?135mm

故螺栓间距满足连接的气密性要求。

2.试找出图中螺纹连接结构中的错误，说明原因，并绘图改正。已知被连接件材料均为Q235，连接件为标准件。（a）普通螺栓连接；（b）螺钉连接；（c）双头螺栓连接；（d）紧定螺钉连接。

解题要点：（1）普通螺栓连接（图a），主要错误有： 1）螺栓安装方向不对，装不进去，应掉过头来安装；

2）普通螺栓连接的被联接件孔要大于螺栓大径，而下部被连接件孔与螺栓杆间无间隙；

3）被连接件表面没加工，应做出沉头座并刮平，以保证螺栓头及螺母支承面平整且垂直于螺栓轴线，避免拧紧螺母时螺栓产生附加弯曲应力； 4）一般连接；不应采用扁螺母；

5）弹簧垫圈尺寸不对，缺口方向也不对； 6）螺栓长度不标准，应取标准长l=60mm； 7）螺栓中螺纹部分长度短了，应取长30mm。

改正后的结构见图解a。

（2）螺钉连接（图b）主要错误有： 1）采用螺钉连接时，被连接件之一应有大于螺栓大径的光孔，而另一被连接件上应有与螺钉相旋合的螺纹孔。而图中上边被连接件没有做成大地螺栓大径的光孔，下喧被连接件的螺纹孔又过大，与螺钉尺寸不符，而且螺纹画法不对，小径不应为细实践；

2）若上边被连接件是铸件，则缺少沉头座孔，表面也没有加工。改正后的结构见图解b。（3）双头螺柱连接（图c）。主要错误有：

1）双头螺柱的光杆部分不能拧进被连接件的螺纹孔内，M12不能标注在光杆部分；

2）锥孔角度应为120°，而且应从螺纹孔的小径（粗实线）处画锥孔角的两边；

3）若上边被连接件是铸件，则缺少沉头座孔，表面也没加工； 4）弹簧垫圈厚度尺寸不对。

改正后的结构见图解c。（4）紧定螺钉连接（图d）。主要错误有： 1）轮毂上没有做出M6的螺纹孔；

2）轴上未加工螺纹孔，螺钉拧不进去，即使有螺纹孔，螺钉能拧入，也需作局部剖视才能表达清楚。改正后的结构见图解d。

习题参考答案

1. 单项选择题

1A 2A 3B 4A 5 A 6D 7B 8D 9C 10 C 11B 12 A 13A 14 A 15 C 16B 17C 18 C 19 B 20 B 21 D 22 A 23 C 24 A 25D 2. 填空题

? 25. 60°；连接；30°；传动 26. 螺旋升角γ小于当量摩擦角?v27. 三角螺纹；管螺纹；矩形螺纹；梯形螺纹和锯齿形螺纹 28. 提高传动效率 29. 升角与头数

30. 螺纹副间摩擦力矩；螺母（或螺栓头）端面与被连接件支承面间的摩擦力矩之和 31. 防止螺杆与螺母（或被连接件螺纹孔）间发生相对转动（或防止螺纹副间相对转动） 32. 拉伸；扭剪 33. 拉伸；螺栓发生塑性变形或断裂 34. F0?F???CbCbF；F???F???1??C?CCb?Cmbm??1.3F0???；≤[?] Fe2??d1/4?35. 预紧力F?；部分轴向工作载荷△F0；或残余预紧力F″；轴向工作载荷F

36. 螺栓；被连接件 37. 减小和避免螺栓受附加弯曲应力的作用

38. 均匀各旋合圈螺纹牙上的载荷 39. 弯曲 40. 摩擦；机械；永久性三、问答题（参考答案从略）四、分析计算题

51. 解题要点： F0?F??CbF?1 000 N?0.5?1 000 N?1 500 N

Cb?Cm?Cb? F???F???1??C?C??F?1 000 N-0.5?1 000 N?500 Nbm??或 F???F0?F?1 500 N-1 000 N?500 N 为保证被连接件间不出现缝隙，则F??≥0。由

?CbF???F???1??C?Cbm?得 F ≤

?≥0

??F?F?1 000? N?2 000N

1?Cb/?Cb?Cm?1-0.5所以 Fmax?2 000 N 52. 解题要点：（1）计算压板压紧力F?。由

2fF?D0D?KsFt 22得 F??（2）确定轴端螺纹直径。由

KsFtD1.2?400?500? N?5 333.3 N 2fD02?0.15?1506

d1≥4?1.3F??4?1.3?5 333.3 mm?12.130 mm

?[?]π?60查GB196—81，取M16（d113. 835 mm＞12.30 mm）

53. 解题要点：（1）螺栓组连接受力分析

这是螺栓组连接受横向载荷FR和轴向载荷FQ联合作用的情况，故可按结合面不滑移计算螺栓所需的预紧力F?，按联接的轴向载荷计算单个螺栓的轴向工作载荷F，然后求螺栓的总拉力F0。计算螺栓的轴向工作载荷F。根据题给条件，每个螺栓所受轴向工作载荷相等，故有

F?FQ4?16 000 N?4 000N 42）计算螺栓的预紧力F?。由于有轴向载荷的作用，接合面间的压紧力为残余预紧力F??，故有

4fF???KsFR

而 F???F?????1??CbCb?Cm? ??F?联立解上述两式，则得

F??KsFR?Cb??1??C?C4fbm??1.2?5 000?F? N??1-0.25??4 000 N?13 000 N ?4?0.15?3）计算螺栓的总拉力F0。

（2）计算螺栓的小径d1

螺栓材料的机械性能级别为8.8级，其最小屈服极限?Smin?640 MPa，故其许用拉伸应力

[?]?所以 d1≥

?Smin[S]?640 MPa?320 MPa 24?1.3?14 000 mm?8.510 mm

??320? 54. 解题要点：（1）计算螺栓允许的最大预紧力Fmax由 ?e?1.3F?≤[?] 2?d1/4?得 Fmax[?]?d12? 4?1.3而[?]??S[S]?360 MPa?120 MPa，所以 3?Fmax（2）计算连接允许的最大牵引力FRmax

120???8.3762? N?5 086.3 N

4?1.3??KsFRmax 由不得 2fFmax 7

得 FRmax??2fFmax2?0.15?5 086.3? N?1 271.6 N Ks1.2键联接考试复习与练习题

一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案）

1.为了不过于严重削弱轴和轮毂的强度，两个切向键最好布置成。

A.在轴的同一母线上 B. 180° C. 120°~ 130° D. 90° 2.平键B20×80 GB/T1096—1979中，20×80是表示。

A. 键宽×轴径 B. 键高×轴径 C. 键宽×键长 D. 键宽×键高

3.能构成紧连接的两种键是。

A. 楔键和半圆键 B. 半圆键和切向键 C. 楔键和切向键 D. 平键和楔键 4.一般采用加工B型普通平键的键槽。

A. 指状铣刀 B. 盘形铣刀 C. 插刀 D. 车刀 5.设计键连接时，键的截面尺寸b×h通常根据由标准中选择。

A. 传递转矩的大小 B. 传递功率的大小 C. 轴的直径 D. 轴的长度 6.平键连接能传递的最大扭矩T，现要传递的扭矩为1.5T，则应。

A. 安装一对平键 B. 键宽b增大到1.5倍 C. 键长L增大到1.5倍 D. 键高h增大到1.5倍 7.如需在轴上安装一对半圆键，则应将它们布置在。

A. 相隔90° B. 相隔120°位置 C.轴的同一母线上 D. 相隔180°

8.普通平键是(由A、B中选1个)_______，其剖面尺寸一般是根据(由C、D、E、F中选1)_____按标准选取的。 A. 标准件 B. 非标准件 C. 传递转矩大小 D. 轴的直径 E. 轮毂长度 F. 轴的材料二、填空题

9.在平键联接中，静联接应校核强度；动联接应校核强度。 10.在平键联接工作时，是靠和侧面的挤压传递转矩的。 11.花键联接的主要失效形式，对静联接是，对动联接是。

12. 键联接，既可传递转矩，又可承受单向轴向载荷，但容易破坏轴与轮毂的对中性。

13 平键联接中的静联接的主要失效形式为，动联接的主要失效形式为；所以通常只进行键联接的强度或计算。

14.半圆键的为工作面，当需要用两个半圆键时，一般布置在轴的。三、简答题

1.键联接的功能是什么？

答：键是一种标准零件，通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩，有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。

2.键联接的主要类型有些？

答：键联接的主要类型有：平键联接、半圆键联接、楔键联接和切向键联接。 3.平键分为哪几种？

答：根据用途的不同，平键分为普通平键、薄型平键、导向平键和滑键四种。

4.导向平键与滑键的区别是什么？

答：导向平键是一种较长的平键，用螺钉固定在轴上的键槽中，为了便于拆卸，键上制有起键螺孔，以便拧入螺钉使键退出键槽。轴上的传动零件则可沿键作轴向滑动。当零件需滑移的距离较大时，因所需导向平键的长度过大，制造困难，固宜采用滑键。滑键固定在轮毂上，轮毂带动滑键在轴

5.半圆键联接与普通平键联接相比，有什么优缺点？

答：优点是工艺性较好，装配方便，尤其适用于锥形轴端与轮毂的联接。缺点是轴上键槽较深，对轴的强度削弱较大，一般只用于轻载静联接中。

6.普通平键联接的主要失效形式是什么？

答：其主要失效形式是工作面被压溃。除非有严重过载，一般不会出现键的剪断。

四、设计题

19. 一齿轮装在轴上，采用A型普通平键连接。齿轮、轴、键均用45钢，轴径d=80mm，轮毂长度L=150mm，传递传矩T=2 000 N·m，工作中有轻微冲击。试确定平键尺寸和标记，并验算连接的强度。

参考答案一、单项选择题 1 C 2 C 3 C 4 B 5 C 6 A 7 C 8 AD 二、填空题

9. 挤压；耐磨 10. 键；键槽 11. 齿面压溃；齿面磨损 12. 楔键 13. 较弱零件的工作面被压溃；磨损；挤压；耐磨性 14. 两侧面；同一母线上四、设计题

19. 解答： 1. 确定平键尺寸

由轴径d=80mm查得A型平键剖面尺寸b=22mm，h=14mm。参照毂长L?=150mm及键长度系列选取键长L=140mm。 2. 挤压强度校核计算

4T4?2000?103?p???60.53Mpa

hld14?118?80l——键与毂接触长度 l?L?b?140?22?118mm

查得

?p?100～120pa，故?p??p，安全。

???带传动习题与参考答案

一、单项选择题(从给出的A、B、C、D中选一个答案) 1. 带传动是依靠来传递运动和功率的。

A. 带与带轮接触面之间的正压力 B. 带与带轮接触面之间的摩擦力 C. 带的紧边拉力 D. 带的松边拉力

2. 带张紧的目的是。

A. 减轻带的弹性滑动 B. 提高带的寿命 C. 改变带的运动方向 D. 使带具有一定的初拉力 3. 与链传动相比较，带传动的优点是。

A. 工作平稳，基本无噪声 B. 承载能力大 C. 传动效率高 D. 使用寿命长 4. 与平带传动相比较，V带传动的优点是。

A. 传动效率高 B. 带的寿命长 C. 带的价格便宜 D. 承载能力大 5. 选取V带型号，主要取决于。

A. 带传递的功率和小带轮转速 B. 带的线速度 C. 带的紧边拉力 D. 带的松边拉力

6. V带传动中，小带轮直径的选取取决于。

A. 传动比 B. 带的线速度 C. 带的型号 D. 带传递的功率 7. 中心距一定的带传动，小带轮上包角的大小主要由决定。

A. 小带轮直径 B. 大带轮直径 C. 两带轮直径之和 D. 两带轮直径之差 8. 两带轮直径一定时，减小中心距将引起。

A. 带的弹性滑动加剧 B. 带传动效率降低 C. 带工作噪声增大 D. 小带轮上的包角减小 9. 带传动的中心距过大时，会导致。

A. 带的寿命缩短 B. 带的弹性滑动加剧 C. 带的工作噪声增大 D. 带在工作时出现颤动 10. 若忽略离心力影响时，刚开始打滑前，带传动传递的极限有效拉力Felim与初拉力F0之间的关系为。 A. F C. Felim

elim

???2F0efv/(efv?1) B. F

elim

?2F0(efv?1)/(efv?1)

?????2F0(efv?1)/(efv?1) D. F

elim

???2F0(efv?1)/efv

11. 设计V带传动时，为防止，应限制小带轮的最小直径。

A. 带内的弯曲应力过大 B. 小带轮上的包角过小 C. 带的离心力过大 D. 带的长度过长 12. 一定型号V带内弯曲应力的大小，与成反比关系。

A. 带的线速度 B. 带轮的直径 C. 带轮上的包角 D. 传动比 13. 一定型号V带中的离心拉应力，与带线速度。

A. 的平方成正比 B. 的平方成反比 C. 成正比 D. 成反比 14. 带传动在工作时，假定小带轮为主动轮，则带内应力的最大值发生在带。

A. 进人大带轮处 B. 紧边进入小带轮处 C. 离开大带轮处 D. 离开小带轮处 15. 带传动在工作中产生弹性滑动的原因是。

A. 带与带轮之间的摩擦因数较小 B. 带绕过带轮产生了离心力 C. 带的弹性与紧边和松边存在拉力差 D. 带传递的中心距大 16. 带传动不能保证准确的传动比，其原因是。

A. 带容易变形和磨损 B. 带在带轮上出现打滑

C. 带传动工作时发生弹性滑动 D. 带的弹性变形不符合虎克定律

17. 一定型号的V带传动，当小带轮转速一定时，其所能传递的功率增量，取决于。 A. 小带轮上的包角 B. 带的线速度 C. 传动比 D. 大带轮上的包角 18. 与V带传动相比较，同步带传动的突出优点是。

A. 传递功率大 B. 传动比准确 C. 传动效率高 D. 带的制造成本低 19. 带轮是采用轮辐式、腹板式或实心式，主要取决于。

A. 带的横截面尺寸 B. 传递的功率 C. 带轮的线速度 D. 带轮的直径 20. 当摩擦因数与初拉力一定时，则带传动在打滑前所能传递的最大有效拉力随的增大而增大。 A. 带轮的宽度 B. 小带轮上的包角 C. 大带轮上的包角 D. 带的线速度 21. 带传动工作时松边带速__________紧边带速。

A. 小于 B. 大于 C. 等于 D. 可能大于、小于或等于．二、填空题

32. 当带有打滑趋势时，带传动的有效拉力达到，而带传动的最大有效拉力决定于、、和四个因素。

33. 带传动的最大有效拉力随预紧力的增大而，随包角的增大而，随摩擦因数的增大而，随带速的增加而。

34. 带内产生的瞬时最大应力由和两种应力组成。 35. 带的离心应力取决于、和三个因素。

36. 在正常情况下，弹性滑动只发生在带主、从动轮时的那一部分接触弧上。 37. 在设计V带传动时，为了提高V带的寿命，宜选取的小带轮直径。 38. 常见的带传动的张紧装置有、和等几种。 39. 在带传动中，弹性滑动是避免的，打滑是避免的。 40. 带传动工作时，带内应力是性质的变应力。

41. 带传动工作时，若主动轮的圆周速度为v1，从动轮的圆周速度为v2，带的线速度为v，则它们的关系为v1 v，v2 v。

42. V带传动是靠带与带轮接触面间的力工作的。V带的工作面是面。 43. 在设计V带传动时，V带的型号是根据和选取的。

44. 当中心距不能调节时，可采用张紧轮将带张紧，张紧轮一般应放在的内侧，这样可以使带只受弯曲。为避免过分影响带轮上的包角，张紧轮应尽量靠近带轮。 45. V带传动比不恒定主要是由于存在。 46. 带传动的主要失效形式为和。

47. V带传动限制带速v＜25～30 m／s的目的是为了；限制带在小带轮上的包角?1＞120°的目的是。

48. 为了使V带与带轮轮槽更好地接触，轮槽楔角应于带截面的楔角，随着带轮直径减小，角度的差值越。

49. 在传动比不变的条件下，V带传动的中心距增大，则小轮的包角，因而承载能力。

50. 带传动限制小带轮直径不能太小，是为了。若小带轮直径太大，则。 51. 带传动中，带的离心拉力发生在带中。

52. 在V带传动设计计算中，限制带的根数z≤10是为了使。三、问答题

1.带传动常用的类型有哪些？

答：在带传动中，常用的有平带传动、V带传动、多楔带传动和同步带传动等。 2.V带的主要类型有哪些？

答：V带有普通V带、窄V带、联组V带、齿形V带、大楔角V带、宽V带等多种类型，其中普通V带应用最广，近年来窄V带也得到广泛的应用。 3.普通V带和窄V带的截型各有哪几种？

答：普通V带的截型分为Y、Z、A、B、C、D、E七种，窄V带的截型分为SPZ、SPA、SPB、SPC四种。

4.什么是带的基准长度？

答：V带在规定的张紧力下，其截面上与“测量带轮”轮槽基准宽度相重合的宽度处，V带的周线长度称为基准长度Ld，并以Ld表示V带的公称长度。 5.带传动工作时，带中的应力有几种？

答：带传动工作时，带中的应力有：拉应力、弯曲应力、离心应力。四、分析计算题

97. 已知单根普通V带能传递的最大功率P = 6 kW，主动带轮基准直径d1= 100 mm，转速为 n1= 1 460 r/min，主动带轮上的包角?1= 150°，带与带轮之间的当量摩擦因数fv= 0.51。试求带的紧边拉力F1，松边拉力F2，预紧力F0及最大有效圆周力Fe（不考虑离心力）。

五、结构题（图解题）

103. 如题105图所示，采用张紧轮将带张紧，小带轮为主动轮。在图a、b、c、d、e、f、g和h所示的八种张紧轮的布置方式中，指出哪些是合理的，哪些是不合理的？为什么？（注：最小轮为张紧轮。）

题 105图

104. 题106图中所示V带在轮槽中的3种位置，试指出哪一种位置正确？

题 106图

例解

1. B型V带传动中，已知：主动带轮基准直径d1=180mm，从动带轮基准直径d2=180mm，两轮的中心距α=630mm，主动带轮转速n11 450 r/min，能传递的最大功率P=10kW。试求：V带中各应力，并画出各应力?1、

?2、?b1、?b2及?c的分布图。

附：V带的弹性模量E=130~200MPa；V带的质量q=0.8kg/m；带与带轮间的当量摩擦因数fv=0.51；B型带的截面积A=138mm2；B型带的高度h=10.5mm。

解题要点： V带传动在传递最大功率时，紧边拉力F1和松边拉力F2的关系符合欧拉公式，即

F1/F2?efva?e0.51??5。

Fe?F1?F2?F1?带速 ??

F14?F1 55?d1n160?1000???180?145060?1000?13.6712

m/s

有效圆周力 Fe?1000P??1000?10?732N

13.6755Fe?Fe??732?91544N

V带中各应力：紧边拉应力 ?1?离心力

F1915??6.63 MPa A138Fe?q?2?0.18?13.672?33.6 N

Fc33.6??0.24 MPa A138离心拉应力 ?c?弯曲应力 ?b1?Eh10.5?170??9.92 MPa d1180最大应力

?max??1??b1?(6.63?9.92)?16.55 MPa

各应力分布如图所示。

2. 带传动为什么要限制其最小中心距和最大传动比？解题要点：（1）中心距愈小，带长愈短。在一定速度下，单位时间内带的应力变化次数愈多，会加速带的疲劳破坏；如在传动比一定的条件下，中心距越小，小带轮包角也越小，传动能力下降，所以要限制最小中心距。

（2）传动比较大及中心距小时将导致小带轮包角过小，传动能力下降，故要限制最大传动比。

习题参考答案

一、单项选择题

1B 2D 3A 4D 5A 6C 7D 8D 9D 10C 11A 12B 13A 14B 15C 16C 17C 18B 19D 20B 21A 二、填空题

32. 最大值；包角；摩擦因数；张紧力及带速 33. 增大；增大；增大；减小

34. 紧边拉应力；小轮处弯曲应力 35. 单位长度的带质量，带的线速度；带的截面积 36. 离开 37. 较大 38. 定期张紧装置；自动张紧装置；采用张紧轮的张紧装置 39. 不可以；可以 40. 非对称循环 41. v1＞v；v2＜v 42. 摩擦力；两侧面

43. 计算功率；小带轮的转速 44. 松边；单向；小；大 45. 弹性滑动 46. 打滑；疲劳破坏

47. 避免v过大，使离心力过大，而v过小，使受力增大，造成带根数过多；增大摩擦力，提高承载能力 48. 小；大 49. 增大；可提高 50. 防止弯曲应力过大；导致整体结构尺寸过大

51. 整个(全) 52. 带因制造与安装误差，不至于受力不均的情况太严重四、分析计算题

97. 解题要点：（1）因为P?(F1?F2)v/1 000，所以

(F1?F2)v?6 000 （1）

其中： v??d1n1/(60?1 000)?[3.14?100?1 460/(60?1 000)]m/s= 7.64 m/s

根据欧拉公式 F1/F2?efv?e0.51?5?/6?3.8 （2）联立求解式（1）与式（2），可得 F1?1 065.8 N,F2?280.5 N （2）因为F1?F2?2F0，所以 F0?673.2 N

?Fe?F1?F2?1 065.8 N-280.5 N?785.3 N

五、结构题（图解题）

103. 解题要点：在题3—105图示的八种张紧轮的布置方式中：

（1）张紧轮一般应放在松边内侧，使带只受单向弯曲（避免了反向弯曲降低带的寿命）。同时张紧轮还应尽量靠近大轮，以免过分影响带在小轮上的包角。故图a、b、c、d四种布置中，图b最合理。

（2）此外，张紧轮也宜安装于松边外侧并靠近小带轮，这样可增大包角。故图e、f、g、h四种布置中，图e最合理。

104. 解题要点：题106图中所示V带在轮槽中的三种位置，其中图a位置是正确的。

齿轮传动习题与参考答案一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案）

1. 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钢齿轮，经调质处理后其硬度值约为。

A. 45～50 HRC B. 220～270 HBS C. 160～180 HBS D. 320～350 HBS 4. 齿面硬度为56～62HRC的合金钢齿轮的加工工艺过程为。

A. 齿坯加工→淬火→磨齿→滚齿 B. 齿坯加工→淬火→滚齿→磨齿

C. 齿坯加工→滚齿→渗碳淬火→磨齿 D. 齿坯加工→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钢 B. ZG340-640 C. 20Cr D. 20CrMnTi 6. 一齿轮传动装置如图A.17所示，轮1主动，则轮2齿面接触应力按______而变化，齿根弯曲应力按_________而变化。 A.对称循环 B.不对称循环 C.脉动循环 D.以上三种都不对 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，若z1=18，z2=72，则这对齿轮的弯曲应力。 A. ζF1＞ζF2 B. ζF1＜ζF2 C. ζF1=ζF2 D. ζF1≤ζF2

9. 对于齿面硬度≤350HBS的闭式钢制齿轮传动，其主要失效形式为。

A. 轮齿疲劳折断 B. 齿面磨损 C. 齿面疲劳点蚀 D. 齿面胶合

10. 一减速齿轮传动，小齿轮1选用45钢调质；大齿轮选用45钢正火，它们的齿面接触应力。

A. ζH1＞ζH2 B. ζH1＜ζH2 C. ζH1=ζH2 D. ζH1≤ζH2 11. 对于硬度≤350HBS的闭式齿轮传动，设计时一般。

A. 先按接触强度计算B. 先按弯曲强度计算 C. 先按磨损条件计算 D. 先按胶合条件计算 12. 设计一对减速软齿面齿轮传动时，从等强度要求出发，大、小齿轮的硬度选择时，应使。

A. 两者硬度相等 B. 小齿轮硬度高于大齿轮硬度

C. 大齿轮硬度高于小齿轮硬度 D. 小齿轮采用硬齿面，大齿轮采用软齿面 13. 一对标准渐开线圆柱齿轮要正确啮合，它们的必须相等。

A. 直径d B. 模数m C. 齿宽b D. 齿数z

14. 某齿轮箱中一对45钢调质齿轮，经常发生齿面点蚀，修配更换时可用代替。

A. 40Cr调质 B. 适当增大模数m C. 仍可用45钢，改为齿面高频淬火 D. 改用铸钢ZG310-570 15. 设计闭式软齿面直齿轮传动时，选择齿数Z1，的原则是。

A. Zl越多越好 B. Zl越少越好 C. Z1≥17，不产生根切即可 D. 在保证轮齿有足够的抗弯疲劳强度的前提下，齿数选多些有利

16. 在设计闭式硬齿面齿轮传动中，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

17. 在直齿圆柱齿轮设计中，若中心距保持不变，而增大模数时，则可以。

A. 提高齿面的接触强度 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

18. 轮齿的弯曲强度，当，则齿根弯曲强度增大。

A. 模数不变，增多齿数时 B. 模数不变，增大中心距时 C. 模数不变，增大直径时 D. 齿数不

变，增大模数时

19. 为了提高齿轮传动的接触强度，可采取的方法。

A. 采用闭式传动 B. 增大传动中心距 C. 减少齿数 D. 增大模数

20. 圆柱齿轮传动中，当齿轮的直径一定时，减小齿轮的模数、增加齿轮的齿数，则可以。

A. 提高齿轮的弯曲强度 B. 提高齿面的接触强度 C. 改善齿轮传动的平稳性 D. 减少齿轮的塑

性变形

21. 轮齿弯曲强度计算中的齿形系数YFa与无关。

A. 齿数z1 B. 变位系数x C. 模数m D. 斜齿轮的螺旋角β 22. 标准直齿圆柱齿轮传动的弯曲疲劳强度计算中，齿形系数YFa只取决于。

A. 模数m B. 齿数Z C. 分度圆直径d D. 齿宽系数?d

23. 一对圆柱齿轮，通常把小齿轮的齿宽做得比大齿轮宽一些，其主要原因是。

A. 使传动平稳 B. 提高传动效率 C. 提高齿面接触强度 D. 便于安装，保证接触线长度 24. 一对圆柱齿轮传动，小齿轮分度圆直径d1=50mm、齿宽b1=55mm，大齿轮分度圆直径d2=90mm、齿宽b2=50mm，则齿宽系数?d 。 A. 1.1 B. 5/9 C. 1 D. 1.3

25. 齿轮传动在以下几种工况中的齿宽系数?d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 26. 设计一传递动力的闭式软齿面钢制齿轮，精度为7级。如欲在中心距a和传动比i 不变的条件下，提高齿面接触强度的最有效的方法是。

A. 增大模数（相应地减少齿数） B. 提高主、从动轮的齿面硬度 C. 提高加工精度 D. 增大齿根圆角半径

27. 今有两个标准直齿圆柱齿轮，齿轮1的模数m1=5mm、Z1=25，齿轮2的m2=3mm、Z2=40，此时它们的齿形系数。 A. YFa1＜YFa2 B. YFa1＞YFa2 C. YFa1=YFa2 D. YFa1≤YFa2

28. 斜齿圆柱齿轮的动载荷系数K和相同尺寸精度的直齿圆柱齿轮相比较是的。

A. 相等 B. 较小 C. 较大 D. 可能大、也可能小

29. 下列的措施，可以降低齿轮传动的齿面载荷分布系数Kβ。

A. 降低齿面粗糙度 B. 提高轴系刚度 C. 增加齿轮宽度 D. 增大端面重合度

30. 齿轮设计中，对齿面硬度≤350 HBS的齿轮传动，选取大、小齿轮的齿面硬度时，应使。

A. HBS1=HBS2 B. HBS1≤HBS2 C. HBS1＞HBS2 D. HBS1=HBS2+（30～50） 31. 斜齿圆柱齿轮的齿数z与模数mn不变，若增大螺旋角β，则分度圆直径d1 。

A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 不一定增大或减小 32 对于齿面硬度≤350 HBS的齿轮传动，当大、小齿轮均采用45钢，一般采取的热处理方式为。

A. 小齿轮淬火，大齿轮调质 B. 小齿轮淬火，大齿轮正火 C. 小齿轮调质，大齿轮正火 D. 小

齿轮正火，大齿轮调质

33. 一对圆柱齿轮传动中，当齿面产生疲劳点蚀时，通常发生在。

A. 靠近齿顶处 B. 靠近齿根处 C. 靠近节线的齿顶部分 D. 靠近节线的齿根部分

34. 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为原载荷的4倍，其齿面接触应力。 A. 不变 B. 增为原应力的2倍 C. 增为原应力的4倍 D. 增为原应力的16倍

35. 两个齿轮的材料的热处理方式、齿宽、齿数均相同，但模数不同，m1=2mm，m2=4mm，它们的弯曲承载能力为。 A. 相同 B. m2的齿轮比m1的齿轮大 C. 与模数无关 D. m1的齿轮比m2的齿轮大

36. 以下的做法不能提高齿轮传动的齿面接触承载能力。

A. d不变而增大模数 B. 改善材料 C. 增大齿宽 D. 增大齿数以增大d

37. 齿轮设计时，当因齿数选择过多而使直径增大时，若其他条件相同，则它的弯曲承载能力。

A. 成线性地增加 B. 不成线性但有所增加 C. 成线性地减小 D. 不成线性但有所减小 38. 锥齿轮的接触疲劳强度按当量圆柱齿轮的公式进行计算，这个当量圆柱齿轮的齿数、模数是锥齿轮的_____________。

A. 实际齿数，大端模数 B. 当量齿数，平均模数 C. 当量齿数，大端模数 D. 实际齿数，平均模数

39. 今有四个标准直齿圆柱齿轮，已知齿数z1=20、z2=40、z3=60、z4=80，模数m1=4mm、m2=3mm、m3=2mm、m4=2mm，则齿形系数最大的为。 A. YFa1 B. YFa2 C. YFa3 D. YFa4

40. 一对减速齿轮传动中，若保持分度圆直径d1不变，而减少齿数和增大模数，其齿面接触应力将。

A. 增大 B. 减小 C. 保持不变 D. 略有减小 41. 一对直齿锥齿轮两齿轮的齿宽为b1、b2，设计时应取。

A. b1＞b2 B. b1=b2 C. b1＜b2 D. b1=b2+（30～50）mm

42 设计齿轮传动时，若保持传动比i和齿数和z??z1?z2不变，而增大模数m，则齿轮的。

A. 弯曲强度提高，接触强度提高 B. 弯曲强度不变，接触强度提高 C. 弯曲强度与接触强度均不变 D. 弯曲强度提高，接触强度不变

二、填空题

43. 一般开式齿轮传动中的主要失效形式是和。 44. 一般闭式齿轮传动中的主要失效形式是和。 45. 开式齿轮的设计准则是。

46. 对于闭式软齿面齿轮传动，主要按强度进行设计，而按强度进行校核，这时影响齿轮强度的最主要几何参数是。

47. 对于开式齿轮传动，虽然主要失效形式是，但目前尚无成熟可靠的计算方法，故按强度计算。这时影响齿轮强度的主要几何参数是。

48. 闭式软齿面（硬度≤350 HBS）齿轮传动中，齿面疲劳点蚀通常出现在，其原因是该处：；；。

49. 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。

50. 在齿轮传动中，齿面疲劳点蚀是由于的反复作用引起的，点蚀通常首先出现在。 51. 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的；小齿轮的弯曲

应力与大齿轮的弯曲应力一般也是。

52. 斜齿圆柱齿轮设计时，计算载荷系数K中包含的KA是系数，它与有关；Kv是系数，它与有关；Kβ是系数，它与有关。

53. 闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是；闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是。 54. 在齿轮传动中，主动轮所受的圆周力Ft1与其回转方向，而从动轮所受的圆周力Ft2与其回转方向。

55. 在闭式软齿面的齿轮传动中，通常首先出现破坏，故应按强度设计；但当齿面硬度＞350HBS时，则易出现破坏，故应按强度进行设计。

56. 一对标准直齿圆柱齿轮，若z1=18，z2=72，则这对齿轮的弯曲应力ζF1 ζF2。

57. 一对45钢制直齿圆柱齿轮传动，已知z1=20、硬度为220～250HBS1，z2=60、硬度为190～220HBS2，则这对齿轮的接触应力，许用接触应力；弯曲应力，许用弯曲应力；齿形系数。

58. 设计闭式硬齿面齿轮传动时，当直径d1一定时，应取的齿数z1，使增大，以提高轮齿的弯曲强度。

59. 在设计闭式硬齿面齿轮传动中，当直径d1一定时，应选取较少的齿数，使模数m增大以强度。 60. 圆柱齿轮传动中，当齿轮的直径d1一定时，若减小齿轮模数与增大齿轮齿数，则可以。 61. 在轮齿弯曲强度计算中的齿形系数YFa与无关。

62. 一对圆柱齿轮，通常把小齿轮的齿宽做得比大齿轮宽一些，其主要原因是。

63. 一对圆柱齿轮传动，小齿轮分度圆直径d1=50 mm、齿宽b1=55 mm，大齿轮分度圆直径d2=90mm、齿宽b2=50mm，则齿宽系数?d= 。

64. 圆柱齿轮传动中，当轮齿为布置时，其齿宽系数?d可以选得大一些。

65. 今有两个标准直齿圆柱齿轮，齿轮1的模数m1=5 mm，z1=25；齿轮2的模数m2=3mm，z2=40。此时它们的齿形系数YFa1 YFra。

66. 斜齿圆柱齿轮的动载荷系数Kv和相同尺寸精度的直齿圆柱齿轮相比较是的。 67. 斜齿圆柱齿轮的齿数z与模数m不变，若增大螺旋角β，则分度圆直径d 。 68. 对于齿面硬度≤350HBS的齿轮传动，当两齿轮均采用45钢时，一般应采取的热处理方式为。 69. 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为原载荷的4倍，其齿面接触应力将增为原应力的倍。

70. 直齿锥齿轮强度计算时，应以为计算的依据。

71. 设计齿轮传动时，若保持传动比i与齿数和z??z1?z2不变，而增大模数m，则齿轮的弯曲强度，接触强度。

72. 钢制齿轮，由于渗碳淬火后热处理变形大，一般需经过加工，否则不能保证齿轮精度。 73. 对于高速齿轮或齿面经硬化处理的齿轮，进行齿顶修形，可以。 74. 对直齿锥齿轮进行接触强度计算时，可近似地按处的当量直齿圆柱齿轮来进行计算，而其当量齿数zv= 。

75. 减小齿轮动载荷的主要措施有：① ，② 。

76. 斜齿圆柱齿轮的齿形系数YFa与齿轮参数：、、有关；而与无关。

77. 在齿轮传动设计中，影响齿面接触应力的主要几何参数是和；而影响极限接触应力ζHlim的主要因素是和。

78. 当一对齿轮的材料、热处理、传动比及齿宽系数?d一定时，由齿轮强度所决定的承载能力，仅与齿轮的或有关。

79. 齿轮传动中接触强度计算的基本假定是。

80. 在齿轮传动的弯曲强度计算中，基本假定是将轮齿视为。

81. 对大批量生产、尺寸较大（D＞50 mm）、形状复杂的齿轮，设计时应选择毛坯。 82. 一对减速齿轮传动，若保持两齿轮分度圆的直径不变，而减少齿数和增大模数时，其齿面接触应力将。

83. 在齿轮传动时，大、小齿轮所受的接触应力是的，而弯曲应力是的。

84. 圆柱齿轮设计时，齿宽系数?d=b/d1，b愈宽，承载能力也愈，但使现象严重。选择?d的原则是：两齿轮均为硬齿面时，值取偏值；精度高时，?d取偏值；对称布置与悬臂布置取偏值。

85. 一对齿轮传动，若两齿轮材料、热处理及许用应力均相同，而齿数不同，则齿数多的齿轮弯曲强度；两齿轮的接触应力。

86. 当其他条件不变，作用于齿轮上的载荷增加1倍时，其弯曲应力增加倍；接触应力增加倍。

87. 正角度变位对一个齿轮接触强度的影响是使接触应力，接触强度；对该齿轮弯曲强度的影响是轮齿变厚，使弯曲应力，弯曲强度。

88. 在直齿圆柱齿轮强度计算中，当齿面接触强度已足够，而齿根弯曲强度不足时，可采用下列措施：① ，② ，③ 来提高弯曲强度。

89. 两对直齿圆柱齿轮，材料、热处理完全相同，工作条件也相同（N＞N0，其中N为应力循环次数；N0

为应力循环基数）。有下述两方案：①z1=20，z2=40，m=6mm，a=180mm，b=60mm，?=20°；②z1=40，z2=80，m=3mm，a=180mm，b=60mm，?=20°。方案的轮齿弯曲疲劳强度大；方案①与②的接触疲劳强度；方案的毛坯重。

90. 直齿锥齿轮的当量齿数zv= ；标准模数和压力角按端选取；受力分析和强度计算以直径为准。

91. 已知直齿锥齿轮主动小齿轮所受各分力分别为Ft1=1 628N、Fa1=246 N、Fr1=539N，若忽略摩擦力，则Ft2= ，Fa2= ，Fr2= 。

92. 齿轮设计中，在选择齿轮的齿数z时，对闭式软齿面齿轮传动，一般z1选得些；对开式齿轮传动，一般z1选得些。

93. 设齿轮的齿数为z，螺旋角为β，分度圆锥角为δ，在选取齿形系数YFa时，标准直齿圆柱齿轮按查取；标准斜齿圆柱齿轮按查取；直齿锥齿轮按查取（写出具体符号或表达式）。

94. 一对外啮合斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是：① ；② ；③ 。 95. 材料、热处理及几何参数均相同的三种齿轮（即直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮和直齿锥齿轮）传动中，承载能力最高的是传动；承载能力最低的是。

96. 在闭式软齿面齿轮传动中，通常首先发生破坏，故应按强度进行设计。但当齿面硬度＞350HBS时，则易出现破坏，应按强度进行设计。

97. 在斜齿圆柱齿轮设计中，应取模数为标准值；而直齿锥齿轮设计中，应取模数为标准值。

98. 设计圆柱齿轮传动时，应取小齿轮的齿面硬度HBS1= ；应取小齿轮的齿宽b1= 。 99. 在一般情况下，齿轮强度计算中，大、小齿轮的弯曲应力ζF1与ζF2是的；许用弯曲应力ζFP1与ζFP2是的。其原因是。

100. 对齿轮材料的基本要求是：齿面，齿芯，以抵抗各种齿面失效和齿根折断。三、问答题

1.常见的齿轮传动失效有哪些形式？

答：齿轮的常见失效为：轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、塑性变形等。

2.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？答：可采取如下措施：1)减小齿根应力集中;2)增大轴及支承刚度;3)采用适当的热处理方法提高齿芯的韧性;4)对齿根表层进行强化处理。

3.为什么齿面点蚀一般首先发生在靠近节线的齿根面上？

答：当轮齿在靠近节线处啮合时，由于相对滑动速度低形成油膜的条件差，润滑不良，摩擦力较大，特别是直齿轮传动，通常这时只有一对齿啮合，轮齿受力也最大，因此，点蚀也就首先出现在靠近节线的齿根面上。

4.在开式齿轮传动中，为什么一般不出现点蚀破坏？答：开式齿轮传动，由于齿面磨损较快，很少出现点蚀。

5.如何提高齿面抗点蚀的能力？答：可采取如下措施：1)提高齿面硬度和降低表面粗糙度;2)在许用范围内采用大的变位系数和,以增大综合曲率半径;3)采用粘度高的润滑油;4)减小动载荷。

6.什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？

答：高速重载或低速重载的齿轮传动易发生胶合失效。措施为：1)采用角度变位以降低啮合开始和终了时的滑动系数;2)减小模数和齿高以降低滑动速度;3)采用极压润滑油;4)采用抗校核性能好的齿轮副材料;5)使大小齿轮保持硬度差;6)提高齿面硬度降低表面粗糙度。

7.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？

答：闭式齿轮传动：主要失效形式为齿面点蚀、轮齿折断和胶合。目前一般只进行接触疲劳强度和弯曲疲劳强度计算。开式齿轮传动：主要失效形式为轮齿折断和齿面磨损，磨损尚无完善的计算方法，故目前只进行弯曲疲劳强度计算，用适当增大模数的办法考虑磨损的影响。

8.硬齿面与软齿面如何划分？其热处理方式有何不同？

答：软齿面：HB≤350，硬齿面：HB>350。软齿面热处理一般为调质或正火，而硬齿面则是正火或调质后切齿，再经表面硬化处理。

9.在进行齿轮强度计算时，为什么要引入载荷系数K？

答：在实际传动中，由于原动机及工作机性能的影响，以及齿轮的制造误差，特别是基节误差和齿形误差的影响，会使法向载荷增大。此外在同时啮合的齿对间，载荷的分配并不是均匀的，即使在一对齿上，载荷也不可能沿接触线均匀分布。因此实际载荷比名义载荷大，用载荷系数K计入其影响

10.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？答：齿面接触疲劳强度公式是按照两圆柱体接触的赫兹公式建立的；因齿面接触疲劳首先发生在节点附近的齿根部分，所以应控制节点处接触应力。

11.一对圆柱齿轮传动，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

答：一对齿轮传动，其大小齿轮的接触应力一定相等。两齿轮材料和热处理相同时，其许用应力不一定相等。因为许用应力还与寿命系数有关，大小齿轮的应力循环齿数不等，故许用应力不一定相等。

12.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？

答：当小齿轮与大齿轮有较大的硬度差，且速度又较高时，较硬的齿面对较软的齿面会起较显著的冷作硬化效应，从而提高其疲劳极限。

13.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？

答：其目的是防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合宽度减小而增大轮齿的工作载荷。

14.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？

答：齿轮的常用润滑方式有：人工定期加油、浸油润滑和喷油润滑。润滑方式的选择主要取决于齿轮圆周速度的大小。

15.齿形系数与模数有关吗？有哪些因素影响齿形系数的大小？答：齿形系数与模数无关，齿形系数的大小取决于齿数。

16.为什么设计齿轮时，齿宽系数既不能太大，又不能太小？

答：齿宽系数过大将导致载荷沿齿宽方向分布不均匀性严重；相反若齿宽系数过小，轮齿承载能力减小，将使分度圆直径增大。

17.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？答：圆周速度。

18.选择齿轮毛坯的成型方法时（铸造，锻造，轧制圆钢等），除了考虑材料等因素外，主要依据是什么？

答：齿轮的几何尺寸和批量大小。

19.斜齿轮传动的接触强度计算中的重合度系数Zε考虑了重合度对单位齿宽载荷的影响，它与哪些因素有关？

答：它与斜齿传动的端面重合度和纵向重合度有关。

20.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，问两轮接触强度的高低 ?

答：两齿轮接触强度相等。因齿轮1和齿轮2的接触应力相等，许用接触应力相同，所以两齿轮的接触强度相等。

21.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？

答：许用应力不一定相同。因许用应力与疲劳极限值有关外，还与齿轮的循环次数（即寿命系数ZN,YN）有关。当大小齿轮的循环次数都达到或超过无限循环的次数时，大小齿轮的许用应力相同；否则，大小齿轮的许用应力不相同。

22.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？

答：螺旋角太小，没发挥斜齿圆柱齿轮传动与直齿圆住齿轮传动相对优越性，即传动平稳和承载能力大。螺旋角β越大，齿轮传动的平稳性和承载能力越高。但β值太大，会引起轴向力太大，大了轴和轴承的载荷。故β值选取要适当。通常β要求在8°～25°范围内选取。

例解

1.为什么轮齿的弯曲疲劳裂纹首先发生在齿根受拉伸一侧？解题要点：（1）齿根弯曲疲劳强度计算时，将轮齿视为悬臂梁，受载荷后齿根处产生的弯曲应力最大。（2）齿根过渡圆角处尺寸发生急剧变化，又由于沿齿宽方向留下加工刀痕产生应力集中。

（3）在反复变应力的作用下，由于齿轮材料对拉应力敏感，故疲劳裂纹首先发生在齿根受拉伸一侧。 2.有一闭式齿轮传动，满载工作几个月后，发现硬度为200~240HBS的齿轮工作表面上出现小的凹坑。试问：（1）这是什么现象？（2）如何判断该齿轮是否可以继续使用？（3）应采取什么措施？

解题要点：（1）已开始产生齿面疲劳点蚀，但因“出现小的凹坑”，故属于早期点蚀。（2）若早期点蚀不再发展成破坏性点蚀，该齿轮仍可继续使用。

（3）采用高粘度的润滑油或加极压添加剂于没中，均可提高齿轮的抗疲劳点蚀的能力。

3．图a所示为一对标准斜齿圆柱齿轮–蜗杆组成的二级传动，小齿轮为主动轮。已知： ①蜗轮的节圆直径d4，螺旋角β，端面压力角a； ②蜗轮传递的转矩T4 （N·mm）。

试求：

（1）蜗杆、齿轮1、2的螺旋线方向以及轴Ⅰ、Ⅱ的旋转方向（用箭头在图中标出）。（2）Ft3、Fr3、Fa3及Ft4、Fr4、Fa4的方向已标于图b中。

4.图所示为二级斜齿圆柱齿轮减速器。已知：齿轮1的螺旋线方向和轴Ⅲ的转向，齿轮2的参数mn=3mm，z2=57，β2 =14°；齿轮3的参数mn=5mm，z3=21。试求：

（5）装配工艺错误 12）轴肩、套筒直径过大，两轴承均无法拆下； 13）齿轮处键过长，轴颈右侧应减小直径。

（6）润滑与密封错误 14）轴承处未加挡油盘； 15）右端盖未考虑密封。。

习题参考答案

一、选择题

1A；2B；3D；4B；5D； 6B；7B；8C； 9D； 10 B； 11D； 12A； 13B； 14A； 15B；16A;17D 二、填空题

16. 疲劳点蚀；塑性变形 17. 10％ 18. 疲劳寿命 19. 静强度 20. 两端单向固定；一端固定，一端游动；两端游动 21. 不高；短轴 22. 1/8. 23. 8倍 24. 接触角α 25. 调心 26. 81% 三、问答题（参考答案从略）

轴考试复习与练习题

一、单项选择题

1 工作时只承受弯矩，不传递转矩的轴，称为。 A．心轴 B．转轴 C．传动轴 D．曲轴 2 采用的措施不能有效地改善轴的刚度。

A．改用高强度合金钢 B．改变轴的直径 C．改变轴的支承位置 D．改变轴的结构 3 按弯扭合成计算轴的应力时，要引入系数α，这α是考虑。

A．轴上键槽削弱轴的强度 B．合成正应力与切应力时的折算系数 C．正应力与切应力的循环特性不同的系数 D．正应力与切应力方向不同 4 转动的轴，受不变的载荷，其所受的弯曲应力的性质为。

A．脉动循环 B．对称循环 C．静应力 D．非对称循环

5 对于受对称循环转矩的转轴，计算弯矩（或称当量弯矩）Mca?M2???T?，?应取。

2A．?≈0.3 B．?≈0.6 C．?≈1 D．?≈1.3

6 根据轴的承载情况，的轴称为转轴。 A．既承受弯矩又承受转矩 B．只承受弯矩不承受转矩 C．不承受弯矩只承受转矩 D．承受较大轴向载荷二、填空题

7 自行车的中轴是轴，而前轮轴是轴。

8 为了使轴上零件与轴肩紧密贴合，应保证轴的圆角半径轴上零件的圆角半径或倒角C。 9 对大直径的轴的轴肩圆角处进行喷丸处理是为了降低材料对的敏感性。 10 传动轴所受的载荷是。

11 一般单向回转的转轴，考虑起动、停车及载荷不平稳的影响，其扭转剪应力的性质按处理。三、问答题

12 轴受载荷的情况可分哪三类?试分析自行车的前轴、中轴、后轴的受载情况，说明它们各属于哪类轴? 13 为提高轴的刚度，把轴的材料由45号钢改为合金钢是否有效?为什么? 14 轴上零件的轴向及周向固定各有哪些方法?各有何特点?各应用于什么场合?

15 轴的计算当量弯矩公式Mca?M2???T?中，应力校正系数а的含义是什么?如何取值?

216 影响轴的疲劳强度的因素有哪些?在设计轴的过程中，当疲劳强度不够时，应采取哪些措施使其满足强度要求?

四、分析计算题

17 试分析题17图所示卷扬机中各轴所受的载荷，并由此判定各轴的类型。（轴的自重、轴承中的摩擦均不计）

18某蜗轮与轴用A型普通平键联接。已知轴径d＝40mm，转矩T＝522000N·mm，轻微冲击。初定键的尺寸为b=12mm，h＝8mm，L＝100mm。轴、键和蜗轮的材料分别为45号钢，35号钢和灰铸铁，试

题17图校核键联接的强度。若强度不够，请提出两种改进措施。

平键联接的许用应力（MPa）

联接方式静联接（普通平键）联接中较弱零件的材料钢铸铁载荷性质静载荷 120~150 70~80 轻微冲击 100~120 50~60 冲击 60~90 30~45 ???p 五、结构题（图解题）

19 题19图所示的轴系零部件结构中的错误，并说明错误原因。

说明：

（1）轴承部件采用两端固定式支承，轴承采用油脂润滑；

（2）同类错误按1处计；

（3）指出6处错误即可，将错误处圈出并引出编号，并在图下做简单说明；

（4）若多于6处，且其中有错误答案时，按错误计算。

题19图

复习与练习题参考答案

一、单项选择题

1A 2A 3C 4B 5 C 6A 二、填空题

7. 转；心 8. 小于 9. 应力集中 10. 转矩 11. 脉动循环

三、问答题(参考答案从略) 四、分析计算题

17. 解题要点：轴Ⅰ只受转矩，为传动轴；轴Ⅱ既受转矩，又受弯矩，故为转轴；轴Ⅲ只受弯矩，且为转动的，故为转动心轴；轴Ⅳ只受弯矩，且为转动的，故为转动心轴。

18. 解题要点:依题意知该联接为静联接，将联接中机械性能较弱的材料灰铸铁的许用挤压应力作为

???p。因载荷性质为轻微冲击，查表知[σ

]p=50～

60MPa。联接工作面上的挤压应力为

4T4T4?522000?p???MPa?74.148MPa?[?]p?50~60MPa

dhldh(L?b)40?8?(100?12)故该键联接强度不足。

改进措施，可用下列两种之一：（1）采用双键；（2）增加轮毂宽度，加长键的长度。 ·mm?19505N·mm 五、结构题（图解题） 19解题要点

题21图中存在错误如下：（1）弹簧垫圈开口方向错误；

（2）螺栓布置不合理，且螺纹孔结构表示错误；（3）轴套过高，超过轴承内圈定位高度；

（4）齿轮所在轴段过长，出现过定位现象，轴套定位齿轮不可靠；（5）键过长，轴套无法装入；

（6）键顶面与轮毂接触；且键与固定齿轮的键不位于同一轴向剖面的同一母线上；（7）轴与端盖直接接触，且无密封圈；（8）重复定位轴承；

（9）箱体的加工面未与非加工面分开，且无调整垫片；（10）齿轮油润滑，轴承脂润滑而无挡油盘；（11）悬伸轴精加工面过长，装配轴承不便；（12）应减小轴承盖加工面。

联轴器复习与练习题

一、单项选择题

1 对低速、刚性大的短轴，常选用的联轴器为。

A. 刚性固定式联轴器 B. 刚性可移式联轴器C. 弹性联轴器 D. 安全联轴器 2 在载荷具有冲击、振动，且轴的转速较高、刚度较小时，一般选用。 A. 刚性固定式联轴器B. 刚性可移式联轴器C. 弹性联轴器 D. 安全联轴器 3 联轴器与离合器的主要作用是。

A. 缓冲、减振 B. 传递运动和转矩 C. 防止机器发生过载 D. 补偿两轴的不同心或热膨胀 4 金属弹性元件挠性联轴器中的弹性元件都具有的功能。 A. 对中 B. 减磨 C. 缓冲和减振 D. 装配很方便

5. 离合器接合最不平稳。 A. 牙嵌 B. 摩擦 C. 安全 D. 离心

6. 在载荷比较平稳、冲击不大、希望联轴器尺寸较小，但两轴线具有一定程度的相对偏移量的情况下，通常宜采用__________联轴器。 A. 刚性 B. 无弹性元件挠性 C. 非金属性元件挠性 D. 金属弹性元件挠性二、填空题

6 当受载较大，两轴较难对中时，应选用联轴器来联接；当原动机的转速高且发出动力的较不稳定时，其输出轴与传动轴之间应选用联轴器来联接。

7 传递两相交轴间运动而又要求轴间夹角经常变化时，可以采用联轴器。

8 在确定联轴器类型的基础上，可根据、、、来确定联轴器的型号和结构。

9 挠性联轴器按其组成中是否具有弹性元件，可分为联轴器和联轴器两大类。

10 两轴线易对中、无相对位移的轴宜选联轴器：两轴线不易对中、有相对位移的长轴宜选联轴器；起动频繁、正反转多变、使用寿命要求长的大功率重型机械宜选联轴器；起动频繁、经常正反转、受较大冲击载荷的高速轴宜选联轴器。

11 牙嵌离合器只能在或时进行接合。

12举出2种刚性联轴器：__________________、________________，2种有弹性元件的挠性联轴器：____________、_________________。三、问答题

1.联轴器、离合器有何区别？各用于什么场合？

答：联轴器用来把两轴联接在一起，机器运转时两轴不能分离；只有在机器停车并将联接拆开后，两轴才能分离。离合器是在机器运转过程中，可使两轴随时接合或分离的一种装置。它可用来操纵机器传动系统的断续，以便进行变速及换向等。 2.刚性联轴器主要有哪几种？

答：套筒式、夹壳式和凸缘式等。

3.刚性联轴器的主要缺点是什么？

答：1）无法补偿两轴偏斜和位移，对两轴的对中性要求较高；2）联轴器中都是刚性零件，缺乏缓冲和吸振的能力。在不能避免两轴偏斜和位移的场合中应用时，将会在轴与联轴器中引起难以估计的附加应力，并使轴、轴承和轴上零件的工作情况恶化。

4.利用联轴器补偿两轴偏斜和位移的方法主要有哪些？

答：主要有两种：1）利用联轴器工作零件间构成的动联接具有某一方向或几个方向的活动度来补偿；2）利用联轴器中弹性元件的变形来补偿。用前一种方法做成的就是无弹性元件挠性联轴器，用后一种方法做成的就是弹性联轴器。

复习与练习题参考答案

一、单项选择题

1A 2C 3 B 4C 5A 6C 二、填空题

6. 可移式刚性；弹性 7. 万向 8. 传递转矩；转速；轴的结构型式；轴的直径 9 无弹性元件的挠性（刚性可移式）；有弹性元件的挠性（弹性）

10 刚性；挠性；齿轮；有弹性元件的挠性（弹性） 11 两轴不回转；两轴的转速差很小

12凸缘联轴器，套筒联轴器，夹壳联轴器；蛇形弹簧联轴器，径向簧片联轴器，弹性套柱销联轴器

（1）为使轴Ⅱ所受的轴向力最小，齿轮3应选取的螺旋线方向，并在图b上标出齿轮2和齿轮3的螺旋线方向；

（2）在图b上标出齿轮2、3所受各分力的方向；提示：轴Ⅱ用深沟球轴承。解题要点：（1）根据轴Ⅲ转向nⅢ，可在图解a上标出nⅡ和nⅢ的转向。而齿轮2应为左旋，已标于图解b上。

（2）根据主动轮左、右手定则判断出Fa1、Fa3；根据齿轮2是从动轮，齿轮3是主动轮判断Ft2、Ft3；根据径向力指向各自轴心的原则，判断径向力Fr2、Fr3；的方向。Fa1、Fa3、Ft2、Ft3、Fr2、Fr3已在啮合点画出（图解b）。

5.图所示为直齿锥齿轮–斜齿圆柱齿轮减速器，齿轮1主动，转向如图示。锥齿轮的参数为mn=2mm，z1=20，z2=40，?R?0.3；斜齿圆柱齿轮的参数为mn=3mm，z3=20，z4=60。试求：

（1）画出各轴的转向；

（2）为使轴Ⅱ所受轴向力最小，标出齿轮3、4的螺旋线方向；（3）画出轴Ⅱ上齿轮2、3所受各力的方向；

解题要点：（1）轴Ⅱ、Ⅲ的转向已示于图中；

（2）齿轮3、4的螺旋线方向已示于题图解中，即z3为右螺旋，z4为左螺旋；（3）齿轮2、3所受各力 Ft2、Fr2、Fa2及Ft3、Fr3、Fa3已示于图解图中；

齿轮习题参考答案

一、单项选择题

1C 2A 3B 4C 5D 6CA 7D 8A 9C 10C 11A 12B 13B 14C 15D 16B 17B 18D 19B 20C 21C 22B 23D 24C 25C 26B 27B 28B 29B 30 D 31A 32C 33D 34B 35B 36A 37B 38B 39A 40C 41B 42A

二、填空题

43. 齿面磨损和齿根弯曲疲劳折断 44. 齿面疲劳点蚀和轮齿弯曲疲劳折断 45. 应满足，ζF≤ζFP 46. 接触；弯曲；分度圆直径d1、d2 47. 磨损；耐磨性；弯曲疲劳；模数m

48. 齿面节线附近的齿根部分；单对齿啮合时ζH大；相对滑动速度低，不易形成油膜；油挤入裂纹使裂纹受力扩张

49. 齿面胶合 50. 交变接触应力；齿面节线附近的齿根部分 51. 相等的；不相等的；不相等的

52. 工作情况系数，它与原动机及工作机的工作特性有关；动载系数，它与制造精度、圆周速度和重合度的大小有关；齿向载荷分布系数，它与齿轮的制造、安装误差及轴、轴承、支承的刚度有关

53. 齿面疲劳点蚀；轮齿弯曲疲劳折断 54. 相反；相同 55. 点蚀；接触；弯曲疲劳；弯曲 56. ζF1＞ζF2 57. ζH1=ζH2；ζHP1＞ζHP2；ζF1＞ζF2；ζFP1＞ζFP2；YFa1＞YFa2 58. 较少；模数m 59. 提高齿轮的抗弯曲疲劳强度 60. 改善齿轮传动的平稳性，降低振动与噪声 61. 模数m 62. 为了便于安装，保证齿轮的接触宽度

63. ?d=1.0 64. 对称 65. 大于 66. 较小 67. 增大 68. 小齿轮调质，大齿轮正火 69. 2 70. 齿宽中点处的当量直齿圆柱齿轮 71. 提高；提高

72. 磨齿 73. 减小啮入与啮出冲击，降低动载荷 74. 锥齿轮齿宽中点；z/cosδ 75. ①提高齿轮制造精度，以减少齿轮的基节误差与齿形误差；②进行齿廓与齿向修形 76. 齿数z、变位系数x、螺旋角β；模数m

77. 分度圆直径d1、齿宽b；齿轮材料的种类、热处理方式 78. 分度圆直径d1或中心距。

79. 一对渐开线齿轮在节点啮合的情况，可近似认为以ρ1、ρ2为半径的两圆柱体接触 80. 视为悬臂梁 81. 铸造 82. 保持不变 83. 相等；不相等

84. 大；载荷分布不均匀；小；大；大 85. 高；相等 86. 1；2

87. 下降、提高；下降、提高 88. ①中心距不变，增大模数，减小齿数；②增大压力角；③采用正变位 89. ①；相等；② 90. z/cosδ；大；平均 91. 1 628 N；539 N；246 N

92. 多；少 93. z；zv=z/cosβ；zv=z/cosδ

94. ①mn1=mn2；②?n1=?n2；③β1=-β2（等值反向） 95. 斜齿圆柱齿轮；直齿锥齿轮 96. 齿面疲劳点蚀；接触疲劳；轮齿弯曲疲劳折断；弯曲疲劳 97. 法面；大端 98. HBS2+（30～50）HBS；b2+（5～10）mm

99. 不相等；不相等；大小齿轮的材料及热处理不同及工作循环次数不同 100.较硬；较韧

蜗杆传动习题与参考答案

一、选择题

1. 与齿轮传动相比较，不能作为蜗杆传动的优点。

A. 传动平稳，噪声小 B. 传动效率高 C. 可产生自锁 D. 传动比大 2. 阿基米德圆柱蜗杆与蜗轮传动的模数，应符合标准值。 A. 法面 B. 端面 C. 中间平面

3. 蜗杆直径系数q＝。 A. q=dl/m B. q=dl m C. q=a/dl D. q=a/m

4. 在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆直径系数q，将使传动效率。

A. 提高 B. 减小 C. 不变 D. 增大也可能减小 5. 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. 提高 B. 降低 C. 不变 D. 提高，也可能降低 6. 在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆头数z1，则滑动速度。

A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 增大也可能减小 7. 在蜗杆传动中，当其他条件相同时，减少蜗杆头数z1，则。

A. 有利于蜗杆加工 B. 有利于提高蜗杆刚度C. 有利于实现自锁 D. 有利于提高传动效率 8. 起吊重物用的手动蜗杆传动，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 9. 蜗杆直径d1的标准化，是为了。

A. 有利于测量 B. 有利于蜗杆加工 C. 有利于实现自锁 D. 有利于蜗轮滚刀的标准化 10. 蜗杆常用材料是。 A. 40Cr B. GCrl5 C. ZCuSnl0P1 D. LY12 11. 蜗轮常用材料是。 A. 40Cr B．GCrl5 C. ZCuSnl0P1 D. LYl2 12. 采用变位蜗杆传动时。

A. 仅对蜗杆进行变位 B. 仅对蜗轮进行变位 C. 同时对蜗杆与蜗轮进行变位 13. 采用变位前后中心距不变的蜗杆传动，则变位后使传动比。

A. 增大 B. 减小 C. 可能增大也可能减小。

14. 蜗杆传动的当量摩擦因数fv随齿面相对滑动速度的增大而。

A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 可能增大也可能减小 15. 提高蜗杆传动效率的最有效的方法是。

A. 增大模数m B. 增加蜗杆头数z1 C. 增大直径系数q D. 减小直径系数q 16. 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. 磨粒磨损 D. 胶合、疲劳点蚀

17. 用计算蜗杆传动比是错误的。 A. i=ω1/ω2 B. i=z2/z1 C. i=n1/n2 D. i=d1/d2 18. 在蜗杆传动中，作用在蜗杆上的三个啮合分力，通常以为最大。

A. 圆周力Ftl B. 径向力Fr1 C. 轴向力Fa1

19. 下列蜗杆分度圆直径计算公式：（a）d1=mq；（b）d1=mz1；（c）d1=d2/i；（d）d1=mz2/（itan?）；（e）

d1=2a/（i+1）。其中有是错误的。 A. 一个 B. 两个 C. 三个 D. 四个

20. 蜗杆传动中较为理想的材料组合是。

A. 钢和铸铁 B. 钢和青铜 C. 铜和铝合金 D. 钢和钢二、填空题

2l 阿基米德蜗杆和蜗轮在中间平面上相当于直齿条与齿轮的啮合。

22. 在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动效率越，自锁性越，一般蜗杆头数常取z1= 。 23. 在蜗杆传动中，已知作用在蜗杆上的轴向力Fal=1 800N，圆周力Ft1=880N，若不考虑摩擦影响，则作用在蜗轮上的轴向力Fa2= ，圆周力Ft2 。

24. 蜗杆传动的滑动速度越大，所选润滑油的粘度值应越。 25. 在蜗杆传动中，产生自锁的条件是。

26. 蜗轮轮齿的失效形式有、、、。但因蜗杆传动在齿面间有较大的，所以更容易产生和失效。

27. 变位蜗杆传动仅改变的尺寸，而的尺寸不变。

28. 在蜗杆传动中，蜗轮螺旋线的方向与蜗杆螺旋线的旋向应该。

29. 蜗杆传动中，蜗杆所受的圆周力Ft1的方向总是与，而径向力Frl的方向总是。 30. 闭式蜗杆传动的功率损耗，一般包括：、和三部分。

31. 阿基米德蜗杆和蜗轮在中间平面相当于与相啮合。因此蜗杆的模数应与蜗轮的模数相等。

32. 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，而增大直径系数q，则蜗杆刚度；若增大导程角?，则传动效率。

33. 蜗杆分度圆直径d1= ；蜗轮分度圆直径d2= 。

34. 为了提高蜗杆传动的效率，应选用头蜗杆；为了满足自锁要求，应选z1= 。

35. 蜗杆传动发热计算的目的是防止，以防止齿面失效。发热计算的出发点是等于。

36. 为了蜗杆传动能自锁，应选用头蜗杆；为了提高蜗杆的刚度，应采用的直径系数q。 37. 蜗杆传动时蜗杆的螺旋线方向应与蜗轮螺旋线方向；蜗杆的分度圆柱导程角应等于蜗轮的分度圆螺旋角。

38. 蜗杆的标准模数是模数，其分度圆直径d1= ；蜗轮的标准模数是模数，其分度圆直径d2= 。

39. 有一普通圆柱蜗杆传动，已知蜗杆头数z1=2，蜗杆直径系数q=8,蜗轮齿数z2=37,模数m=8mm，则蜗杆分度圆直径d1= mm；蜗轮分度圆直径d2= mm；传动中心距a mm；传动比

i= ；蜗轮分度圆上螺旋角?2= 。

40. 阿基米德蜗杆传动变位的主要目的是为了和。

41. 在进行蜗杆传动设计时，通常蜗轮齿数z2＞26是为了；z2＜80(100)是为了。 42. 蜗杆传动中，已知蜗杆分度圆直径d1，头数z1，蜗杆的直径系数q，蜗轮齿数z2，模数m，压力角?，蜗杆螺旋线方向为右旋，则传动比i= ，蜗轮分度圆直径d2= ，蜗杆导程角?= ，蜗轮螺旋角? ，蜗轮螺旋线方向为。

43. 阿基米德圆柱蜗杆传动的中间平面是指的平面。 44. 由于蜗杆传动的两齿面间产生较大的速度，因此在选择蜗杆和蜗轮材料时，应使相匹配的材

料具有良好的和性能。通常蜗杆材料选用或，蜗轮材料选用或，因而失效通常多发生在上。

45. 蜗杆导程角的旋向和蜗轮螺旋线的力向应。

46. 蜗杆传动中，一般情况下的材料强度较弱，所以主要进行轮齿的强度计算。

三、问答题

1．为什么闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算？如不满足热平衡条件，可采取哪些措施以降低其温升？

答：因为蜗杆传动在其啮合平面间会产生很大的相对滑动速度，摩擦损失大，效率低，工作时会产生大量的热。在闭式蜗杆传动中，若散热不良，会因油温不断升高，使润滑失效而导致齿面胶合。所以，闭式蜗杆

传动必须进行热平衡计算，以保证其油温稳定在规定的范围内，即：要求达到热平衡时的工作油温t1≤06℃~70℃，如不满足热平衡条件可采取以下的措施降低其温升：1）在箱体外壁增加散热片，以增大散热面积； 2）在蜗杆轴端设置风扇，以增大散热系数；3）若上述还不能满足热平衡条件，可在箱体油池中装设蛇形冷水管，或采用压力喷油循环润滑。

3.分析影响蜗杆传动啮合效率的几何因素。

答：蜗杆的头数Z1，蜗杆的直径系数q﹑蜗杆分度圆直径〔或模数﹑Z1﹑q〕。 4.蜗杆分度圆直径规定为标准值的目的是什么？

答：为了减少蜗轮刀具数目，有利于刀具标准化。

5.阿基米德蜗杆与蜗轮正确啮合的条件是什么？

答：1）蜗杆的轴向模数ma1=蜗轮的端面模数mt2且等于标准模数；2）杆的轴向压力角αa1=蜗轮的端面压力角αt2且等于标准压力角；3）蜗杆的导程角γ=蜗轮的螺旋角β且均可用γ表示，蜗轮与蜗轮的螺旋线方向相同。

6.为什么连续传动的闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算？

答：由于蜗杆传动效率低，工作时发热量大。在闭式传动中，如果产生的热量不能及时散逸，将因油温不断升高使润滑油稀释，从而增大摩擦损失，甚至发生胶合。所以进行热平衡计算。

四、分析计算题

68. 在图中，标出未注明的蜗杆(或蜗轮)的螺旋线旋向及蜗杆或蜗轮的转向，并绘出蜗杆或蜗轮啮合点作用力的方向(用三个分力表示)。

例解

1. 有一阿基米德蜗杆传动，已知比i=18，蜗杆头数Z1=2，直径系数q=10，分度圆直径d1=80mm。试求：1）模数m、蜗杆分度圆柱导程角?、蜗轮齿数Z2及分度圆柱螺旋角β；2）蜗轮的分度圆直径d2和蜗杆传动中心距α。

解答：1）确定蜗杆传动基本参数

m=d1/q=80/10=8mm Z2=i Z1=18×2=36

??arctan(Z1/q)?arctan(1/10?11?18?36??

β=?=11?18?36??

2）求d2和中心距α： d2=Z2m=36×2=288mm

α=m(q+Z2)/2=8×(10+36)/2=184=184mm

2. 分析与思考：蜗轮蜗杆传动正确啮合条件如何？为什么将蜗杆分度圆直径d1定为标准值？

答：蜗轮蜗杆传动正确啮合条件为：?a1?at2?a?20?；m?1?mt2?m；β=?。将蜗杆分度圆直径d1定为标准值的目的是：减少蜗轮滚刀的数目，便于刀具标准化。

3．分析与思考：（1）蜗轮的旋转方向应如何确定？（2）蜗杆（主动）与蜗轮啮合点处各作用力的方向如何确定？

答：（1）蜗轮的旋转方向：当蜗杆的旋转方向和螺旋线方向已知时，蜗轮的旋转方向可根据螺旋副的运动规律来确定。

（2）各力方向确定：

Ft1（蜗杆）——蜗杆为主动件受到的阻力，故与其转向n1方向相反。

圆周力Ft

Ft2（蜗轮）——蜗轮为从动件受到的是推力故与其转向n2方向相同。

径向力Fr——Fr1、Fr2分别沿蜗杆、蜗轮的半径方向指向各自的轮心 Fα1（蜗杆）——根据蜗杆的螺旋线方向（左旋或右旋）及其转向n1，用左（或轴向力Fα 右）手定则来确定，即手握蜗杆皿指n1方向弯曲，大姆指的指向则为Fα1的方

向。

Fα2（蜗轮）——Fα2与Ft1大小相等方向相反。

4. 图示蜗杆传动，蜗杆1主动，其转向如图示，螺旋线方向为右旋。试决定： 1）蜗轮2的螺旋线方向及转向n2。2）蜗杆、蜗轮受到的各力（Ft、Fr、Fα）

题解分析：

1）蜗轮的螺旋线方向—右旋，蜗轮的转向n2—见题解图所示。

2）蜗杆受力Ft1、Fr1、Fα1及蜗累受力Ft2、Fr2、Fα2——见题解图所示。 5．图示为一标准蜗杆传动，蜗杆主动，螺旋线方向为左旋，转矩T1=2500N·mm，模数m=4mm，压力角??20?，蜗杆头数Z1=2，蜗杆直径系数q=10，蜗轮齿数Z2=54，传动效率?=0.75。试确定： 1）蜗轮2的转向及螺旋线方向；

2）作用在蜗杆、蜗轮上的各力的方向（在图中标出）。

解答： 1）蜗轮的转向——蜗轮按逆时针方向转动，蜗轮轮齿螺旋线方向——左旋

2）蜗杆、蜗轮上的各力方向如图

蜗杆传动习题参考答案

一、选择题

1B 2C 3A 4B 5A 6A 7C 8A 9D 10A 11C 2B 13B 14B 15B 16D 17D 18A 19D 20B 二、填空题

21. 斜 22. 低，好，z1=1、2、4 23. 880 N、1 800 N 24. 高 25. ???v 26. 齿面胶合、疲劳点蚀、磨损、齿根弯曲疲劳，相对滑动速度，胶合、磨损

27. 蜗轮、蜗杆 28. 相同 29. 与其旋转方向相反，指向圆心

30. 啮合功率损耗、轴承摩擦功耗、搅油功耗 31. 齿条与斜齿轮，轴向、端面 32. 增大、提高 33. d1?mq、d2?mz2 34. 多、1

35. 温升过高、胶合，单位时间内产生的热量等于散发的热量，以保持热平衡 36. 单、较大 37. 相同、导程角 38. 轴向、mq；端面、mz2

39. d1=mq=8×8 mm=64 mm；d2=mz2=8×37 mm=296 mm；a=0.5m（q+z2）=0.5×8×（8+37）mm=180 mm；

i=z2/z1=37/2=18.5；?2=arctan（z1/q）=arctan（2/8）=14?2?10??

40. 凑传动比、凑中心距

41. 保证传动的平稳性；防止蜗轮尺寸过大，造成相配蜗杆的跨距增大，降低蜗杆的弯曲刚度 42. i?z2/z1;d2?mz2;??arctan(z1m/d1);???；右旋 43. 通过蜗杆轴线且垂直于蜗轮轴线的平面

44. 相对滑动；减摩、耐磨；碳素钢或合金钢，青铜或铸铁；蜗轮 45. 相同 46. 蜗轮；蜗轮四、分析计算题

68. 解题要点：题68的解答见题68图解。滑动轴承习题与参考答案

一、选择题(从给出的A、B、C、D中选一个答案)

1. 验算滑动轴承最小油膜厚度hmin的目的是。

A. 确定轴承是否能获得液体润滑 B. 控制轴承的发热量

C. 计算轴承内部的摩擦阻力 D. 控制轴承的压强P

2. 在题2图所示的下列几种情况下，可能形成流体动力润滑的有。

3. 巴氏合金是用来制造。

A. 单层金属轴瓦 B. 双层或多层金属轴瓦 C. 含油轴承轴瓦 D. 非金属轴瓦 4. 在滑动轴承材料中，通常只用作双金属轴瓦的表层材料。

A. 铸铁 B. 巴氏合金 C. 铸造锡磷青铜 D. 铸造黄铜 5. 液体润滑动压径向轴承的偏心距e随而减小。

A. 轴颈转速n的增加或载荷F的增大 B. 轴颈转速n的增加或载荷F的减少 C. 轴颈转速n的减少或载荷F的减少 D. 轴颈转速n的减少或载荷F的增大 6. 不完全液体润滑滑动轴承，验算pv?[pv]是为了防止轴承。

A. 过度磨损 B. 过热产生胶合 C. 产生塑性变形 D. 发生疲劳点蚀

7. 设计液体动力润滑径向滑动轴承时，若发现最小油膜厚度hmin不够大，在下列改进设计的措施中，最有效的是。

A. 减少轴承的宽径比l/d B. 增加供油量 C. 减少相对间隙? D. 增大偏心率? 8. 在情况下，滑动轴承润滑油的粘度不应选得较高。

A. 重载 B. 高速 C. 工作温度高 D. 承受变载荷或振动冲击载荷 9. 温度升高时，润滑油的粘度。

A. 随之升高 B. 保持不变 C. 随之降低 D. 可能升高也可能降低 10. 动压润滑滑动轴承能建立油压的条件中，不必要的条件是。 A. 轴颈和轴承间构成楔形间隙 B. 充分供应润滑油

C. 轴颈和轴承表面之间有相对滑动 D. 润滑油温度不超过50℃ 11. 运动粘度是动力粘度与同温度下润滑油的比值。

A. 质量 B. 密度 C. 比重 D. 流速

12. 润滑油的，又称绝对粘度。

A. 运动粘度 B. 动力粘度 C. 恩格尔粘度 D. 基本粘度 13. 下列各种机械设备中，只宜采用滑动轴承。

A. 中、小型减速器齿轮轴 B. 电动机转子 C. 铁道机车车辆轴 D. 大型水轮机主轴 14. 两相对滑动的接触表面，依靠吸附油膜进行润滑的摩擦状态称为。 A. 液体摩擦 B. 半液体摩擦 C. 混合摩擦 D. 边界摩擦 15. 在润滑良好的情况下，减摩性最好的蜗轮材料是___________。

A.铸铁 B.无锡青铜 C.锡青铜 D.黄铜

16. 在滑动轴承中，相对间隙?是一个重要的参数，它是与公称直径之比。 A. 半径间隙??R?r B. 直径间隙??D?d C. 最小油膜厚度hmin D. 偏心率? 17. 在径向滑动轴承中，采用可倾瓦的目的在于。

A. 便于装配 B. 使轴承具有自动调位能力 C. 提高轴承的稳定性 D. 增加润滑油流量，降低温升 18. 采用三油楔或多油楔滑动轴承的目的在于。

A. 提高承载能力 B. 增加润滑油油量 C. 提高轴承的稳定性 D. 减少摩擦发热 19. 在不完全液体润滑滑动轴承中，限制pv值的主要目的是防止轴承。

A. 过度发热而胶合 B. 过度磨损 C. 产生塑性变形 D. 产生咬死 20. 下述材料中，是轴承合金（巴氏合金）。

A. 20CrMnTi B. 38CrMnMo C. ZSnSb11Cu6 D. ZCuSn10P1 21. 与滚动轴承相比较，下述各点中，不能作为滑动轴承的优点。

A. 径向尺寸小 B. 间隙小，旋转精度高 C. 运转平稳，噪声低 D. 可用于高速情况下 22. 径向滑动轴承的直径增大1倍，长径比不变，载荷不变，则轴承的压强p变为原来的倍。

A. 2 B. 1/2 C. 1/4 D. 4

23．径向滑动轴承的直径增大1倍，长径比不变，载荷及转速不变，则轴承的pv值为原来的倍。 A. 2 B. 1/2 C. 4 D. 1/4

二、填空题

24. 不完全液体润滑滑动轴承验算比压p是为了避免；验算pv值是为了防止。 26. 流体的粘度，即流体抵抗变形的能力，它表征流体内部的大小。 27. 润滑油的油性是指润滑油在金属表面的能力。 28. 影响润滑油粘度?的主要因素有和。

29. 两摩擦表面间的典型摩擦状态是、和。

30. 螺旋传动中的螺母、滑动轴承的轴瓦、蜗杆传动中的蜗轮，多采用青铜材料，这主要是为了提高能力。

31. 不完全液体润滑滑动轴承工作能力的校验公式是、和。 32. 形成流体动压润滑的必要条件是、、。

33. 不完全液体润滑滑动轴承的主要失效形式是，在设计时应验算项目的公式为、、。

34. 滑动轴承的润滑作用是减少，提高，轴瓦的油槽应该开在载荷的部位。 35. 不完全液体润滑径向滑动轴承，按其可能的失效应限制、、进行条件性计算。

36. 宽径比较大的滑动轴承（l/d＞1.5），为避免因轴的挠曲而引起轴承“边缘接触”，造成轴承早期磨损，可采用轴承。

37. 选择滑动轴承所用的润滑油时，对液体润滑轴承主要考虑润滑油的，对不完全液体润滑轴承主要考虑润滑油的。

三、问答题

1.滑动轴承的宽径比为什么不宜过大或过小？

答：宽径比过大，造成轴承温升高；宽径比小，端泄大，承载能力低。 2.滑动轴承的主要失效形式有哪些？

答：磨粒磨损、刮伤、胶合、疲劳剥落和腐蚀等。

3.针对滑动轴承的主要失效形式，轴承材料的性能应着重满足哪些要求？答：良好的减摩性、耐磨性和抗咬粘性，良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性，足够的强度和抗腐蚀能力，良好的导热性、工艺性、经济性等。

4.常用的轴承材料有哪几类？

答：常用的轴承材料可分为三大类：1）金属材料，如轴承合金、铜合金、铝基合金和铸铁等；2）多孔质金属材料；3）非金属材料，如工程塑料、碳-石墨等。

5.滑动轴承设计包括哪些主要内容？

答：1）决定轴承的结构型式；2）选择轴瓦和轴承衬的材料；3）决定轴承结构参数；4）选择润滑剂和润滑方法；5）计算轴承工作能力。

6.一般轴承的宽径比在什么范围内？

答：一般轴承的宽径比B/d在0.3～1.5范围内。

7. 在滑动轴承上开设油孔和油槽应注意什么？

答：油孔和油槽应开在非承载区，轴向油槽在轴承宽度方向上不能开通，以免漏油。剖分式

轴承的油槽通常开在轴瓦的剖分面处，当载荷超过180度时，应采用环形油槽，且布置在轴承中部。

8.选择动压润滑轴承用润滑油的粘度时，应考虑哪些因素？

答：应考虑轴承压力、滑动速度、摩擦表面状况、润滑方式等条件。可以通过计算和参考同类轴承的使用经验初步确定。

9.在不完全液体润滑滑动轴承设计中，限制p值的主要目的是什么？答：主要目的是为了不产生过度磨损。

10.在不完全液体润滑滑动轴承设计中，限制pv值的主要目的是什么？答：限制轴承的温升。

11.液体动压油膜形成的必要条件是什么？

答：润滑油有一定的粘度，粘度越大，承载能力也越大；有足够充分的供油量；有相当的相对滑动速度，在一定范围内，油膜承载力与滑动速度成正比关系；相对滑动面之间必须形成收敛性间隙（通称油楔）。 12.保证液体动力润滑的充分条件是什么？

答：应保证最小油膜厚度处的表面不平度高峰不直接接触。

13.试分析液体动力润滑轴承和不完全液体润滑轴承的区别，并讨论它们各自适用的场合。

答：不完全液体润滑轴承：表面间难以产生完全的承载油膜，轴承只能在混合摩擦润滑状态下工作。这种轴承一般用于工作可靠性要求不高的低速、重载或间歇工作场合。液体动力润滑轴承：表面间形成足够厚的承载油膜，轴承内摩擦为流体摩擦，摩擦因数达到最小值。

例解

1.今有一离心泵的径向滑动轴承。已知：轴颈直径d=60mm，轴的转速n=1500r/min，轴承径向载荷F=2600N，轴承材料为ZCuSn5Pb5Zn5。试根据不完全液体润滑轴承计算方法校核该轴承是否可用？如不可用，应如何改进？（按轴的强度计算，轴颈直径不得小于48mm）。

解题要点：（1）根据给定的材料为ZCuSn5Pb5Zn5，可查得：?p?=8MPa，???=3m/s，?P??=12MPa·m/s。（2）按已知数据，选定宽径比l/d=1，得

??3.14?60?1500?4.71m/s60?100060?1000F2600 p???0.722MPadl60?60p??0.722?4.71?3.40MPam/s??dn可见υ不满足要求，而p、pυ均满足。故考虑用以下两个方案进行改进；

（1）不改变材料，仅减小轴颈直径以减小速度υ。取d为允许的最小直径48mm，则

?dn3.14?48?1500????3.77m/s

60?100060?1000仍不能满足要求，此方案不可用，所以必须改变材料。

（2）改造材料，在铜合金轴瓦上浇注轴承合金ZCbSb15Sn5Cu3Cd2，查得?p?=5MPa，???=8m/s，

?P??=5MPa·m/s。经试算d=50mm，l=42mm，则

??3.14?50?1500?3.93m/s????60?100060?1000F2600 p???1.24MPa??p?dl50?42p??1.24?3.93?4.87MPa?m/s??p????dn结论：可用铜合金轴瓦浇注ZCbSb15Sn5Cu3Cd2轴承合金，轴颈直径d=50mm，轴承宽度l=42mm。 2. 一减速器中的不完全液体润滑径向滑动轴承，轴的材料为45钢，轴瓦材料为铸造青铜ZCuSn5Pb5Zn5承受径向载荷F=35kN；轴颈直径d=190mm；工作长度l=250mm；转速n=150r/min。试验算该轴承是否适合使用。

提示：根据轴瓦材料，已查得?p?=8MPa，???=3m/s，?P??=12MPa·m/s。解题要点：进行工作能力验算：

F35000??0.737MPa??p?dl190?250?dn??190?150 ????1.49m/s????60?100060?1000?p???Fn?35000?150?1.1MPa?m/s??p??19100l19100?250p?故该轴承适合使用。

3. 有一不完全液体润滑径向滑动轴承，直径d=100mm，宽径比l/d=1，转速n=1200r/min, 轴的材料为45钢，轴承材料为铸造青铜ZCuSn10P1。试问该轴承最大可以承受多大的径向载荷？

提示：根据材料已查得：?p?=15MPa，???=10m/s，?p??=15MPa·m/s。解题要点：轴承所能承受的最大径向载荷必须同时满足：（1）F??p?dl?15?100?100?150 000 N （2）F??p??19100l?15?19100?100=23875 N。

n1200故Fmax=23 875N。

习题参考答案

一、选择题

1 A 2 B 3 B 4 B 5 D 6 B 7 A 8. B 9 C 10 D 11 B 12 B 13 D 14 D 15 C 16 B 17 C 18 C 19 A 20 C 21 B 22 C 23 B

二、填空题

24. 过度磨损；过热产生胶合 25. 增大；提高；增大 26. 摩擦阻力 27. 吸附 28. 温度；压力 29. 干摩擦；不完全液体摩擦；液体摩擦 30. 耐磨 31 p?FnFpv?≤[p]；≤[p]；v≤[v] 32.

dL19 100L①两工作表面间必须构成楔形间隙；②两工作表面间必须充满具有一定粘度的润滑油或其他流体；③两工作表面

间必须有一定的相对滑动速度，其运动方向必须保证能带动润滑油从大截面流进，从小截面流出。

33. 磨损与胶合：p≤[p]；pv≤[pv]；v≤[v] 34. 摩擦：传动效率；不承受 35. p≤[p]；pv≤[pv]；v≤[v] 36. 自动调心 37. 粘度；油性（润滑性）

滚动轴承习题与参考答案

一、选择题（从下列各小题给出的A、B、C、D答案中任选一个）

1. 若转轴在载荷作用下弯曲较大或轴承座孔不能保证良好的同轴度，宜选用类型代号为的轴承。

A. 1或2 B. 3或7 C. N或NU D. 6或NA

2. 一根轴只用来传递转矩，因轴较长采用三个支点固定在水泥基础上，各支点轴承应选用。

A. 深沟球轴承 B. 调心球轴承 C. 圆柱滚子轴承 D. 调心滚子轴承 3. 滚动轴承内圈与轴颈、外圈与座孔的配合。

A. 均为基轴制 B. 前者基轴制，后者基孔制 C. 均为基孔制 D. 前者基孔制，后者基轴制

4. 为保证轴承内圈与轴肩端面接触良好，轴承的圆角半径r与轴肩处圆角半径r1应满足的关系。

A. r=r1 B. r＞rl C. r＜r1 D. r≤rl 5. 不宜用来同时承受径向载荷和轴向载荷。

A. 圆锥滚子轴承 B. 角接触球轴承 C. 深沟球轴承 D. 圆柱滚子轴承

6. 只能承受轴向载荷。 A. 圆锥滚子轴承 B. 推力球轴承 C. 滚针轴承 D. 调心球轴承 7. 通常应成对使用。 A. 深沟球轴承 B. 圆锥滚子轴承 C. 推力球轴承 D. 圆柱滚子轴承 8. 跨距较大并承受较大径向载荷的起重机卷筒轴轴承应选用。

A. 深沟球轴承 B. 圆锥滚子轴承 C. 调心滚子轴承 D. 圆柱滚子轴承

9. 不是滚动轴承预紧的目的。 A. 增大支承刚度 B. 提高旋转精度 C. 减小振动噪声 D. 降低摩擦阻力

10. 滚动轴承的额定寿命是指同一批轴承中的轴承能达到的寿命。

A. 99％ B. 90％ C. 95％ D. 50％

11. 适用于多支点轴、弯曲刚度小的轴及难于精确对中的支承。

A. 深沟球轴承 B. 圆锥滚子轴承 C. 角接触球轴承 D. 调心轴承 12. 角接触轴承承受轴向载荷的能力，随接触角?的增大而。

A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 不定

13. 某轮系的中间齿轮（惰轮）通过一滚动轴承固定在不转的心轴上，轴承内、外圈的配合应满足。

A. 内圈与心轴较紧、外圈与齿轮较松 B. 内圈与心轴较松、外圈与齿轮较紧 C. 内圈、外圈配合均较紧 D. 内圈、外圈配合均较松

14. 滚动轴承的代号由前置代号、基本代号和后置代号组成，其中基本代号表示。

A. 轴承的类型、结构和尺寸 B. 轴承组件C. 轴承内部结构变化和轴承公差等级 D. 轴承游隙和配置 15. 滚动轴承的类型代号由表示。 A. 数字 B. 数字或字母 C. 字母 D. 数字加字母 16. 在转速高、轴向载荷不大的情况下，____________可以代替推力轴承承受轴向载荷。 A. 角接触球轴承 B. 圆柱滚子轴承C. 调心球轴承 D. 圆锥滚子轴承 17. 载荷一定的深沟球轴承，当工作转速由350r/min变为700r/min时，其寿命变化为_________________。

A. Lh增大为2Lh(h)

B. Lr下降为

Lr(r) C. Lr增大为2Lr(r) 231

D. Lh下降为

Lh(h) 2二、填空题

16. 滚动轴承的主要失效形式是和。

17. 按额定动载荷计算选用的滚动轴承，在预定使用期限内，其失效概率最大为。 18. 对于回转的滚动轴承，一般常发生疲劳点蚀破坏，故轴承的尺寸主要按计算确定。

19. 对于不转、转速极低或摆动的轴承，常发生塑性变形破坏，故轴承尺寸应主要按计算确定。 20. 滚动轴承轴系支点轴向固定的结构型式是：（1）；（2）；（3）。 21. 轴系支点轴向固定结构型式中，两端单向固定结构主要用于温度的轴。

22. 其他条件不变，只把球轴承上的当量动载荷增加一倍，则该轴承的基本额定寿命是原来的。 23. 其他条件不变，只把球轴承的基本额定动载荷增加一倍，则该轴承的基本额定寿命是原来的。 24. 圆锥滚子轴承承受轴向载荷的能力取决于轴承的。

25. 滚动轴承内、外圈轴线的夹角称为偏转角，各类轴承对允许的偏转角都有一定的限制，允许的偏转角越大，则轴承的性能越好。

26 一个轴系由一对滚动轴承支承，两轴承在规定的工作寿命内不发生点蚀失效的可靠度均为90％，则轴系在工作寿命内不发生点蚀失效的可靠度为_________。三、问答题

27. 向心角接触轴承为什么要成对使用、反向安装？

28. 进行轴承组合设计时，两支点的受力不同，有时相差还较大，为何又常选用尺寸相同的轴承？ 29. 为何调心轴承要成对使用，并安装在两个支点上？ 30. 推力球轴承为何不宜用于高速？

31. 以径向接触轴承为例，说明轴承内、外圈为何采用松紧不同的配合。

32. 为什么轴承采用脂润滑时，润滑脂不能充满整个轴承空间？采用浸油润滑时，油面不能超过最低滚动体的中心？

33. 轴承为什么要进行极限转速计算？计算条件是什么？ 34. 试说明轴承代号6210的主要含义。四、分析计算题例解

1. 如图所示，安装有两个斜齿圆柱齿轮的转轴由一对代号为7210AC的轴承支承。已知两齿轮上的轴向分力分别为Fx1=3000N，Fx2=5000N，方向如图。轴承所受径向载荷Fr1=8600N，Fr2=12500N。求两轴承的轴向力Fa1、Fa2。解题要点：（1）求轴承的内部轴向力Fs：

s1?； Fs1=0.68Fr1=0.68×8600=5848 N 方向向右，即??Fs2??Fs2=0.68Fr2=0.68×12500=8500 N 方向向左，即?；

F（2）外部轴向力合成：

x??Fx=Fx2–Fx1=5000-3000=2000 N 方向向左，即?；

F（3）求轴承的轴向力Fa：

s2s1x???????轴向力分布图为 ??

FFF1）“压紧、放松”判别法

Fs2+Fx=8500N+2000N+10500N>Fs1=5848N

故轴有向左移动的趋势，此时，Ⅰ轴承被压紧，Ⅱ轴承被放松。则两轴承的轴向力为 Fa1=Fs2+Fx=10500N Fa2=Fa2=8500N

2. 某转轴由一对代号为30312的圆锥滚子轴承支承，轴上斜齿轮的轴向分力Fx=5000N，方向如图。已知两轴承处的径向支反力Fr1=13600N，Fr2=22100N。求轴承所受的轴向力Fa。

解题要点：（1）求内部轴向力Fs：

Fs1?Ft113600Fs1??4000 N 方向向右，即??? 2Y2?1.7F22100Fs2Fs2?r2??6500 N 方向向左，??即?。

2Y2?1.7Fs1Fx（2）求轴承的轴向力Fa：

轴向力分布图为?????????

Fs2 1）“压紧、放松”判别法

Fs1+Fx=4000N+5000N=9000N>Fs2=6500N

故轴有向右移动的趋势，此时Ⅱ轴承被压紧，I轴承被放松。因此轴承的轴向力为 Fa1=Fs1=4000N Fa2=Fs1+Fx=9000N

3. 圆锥齿轮减速器输入轴由一对代号为30206的圆锥滚子轴承支承，已知两轴承外圈间距为72mm，锥齿轮平均分度圆直径dm=56.25mm，齿面上的切向力Ft=1240N，径向力Fr=400N，轴向力Fx=240N，各力方向如图所示。求轴承的当量动载荷P。

解题要点：（1）计算轴的支点距l

由手册查得，30206轴承的支反力作用点到外圈宽端面的距离??13.8mm, 取?=14mm。故支点距l=72mm+2×14mm=100mm。

右支点到齿宽中点的距离l1=64mm–14mm=50mm。（2）计算轴承的径向力

1）轴水平面支反力（图解a）

FR1H?FR2HFt?501240?50??620 N 100100F?1501240?150?t??1860 N

100100FR1V?50Fr?Fxdm/250?400?240?56.25/2??133N

100100150Fr?Fxdm/250?400?240?56.25/2??533N

100100 2）轴垂直面支反力（见图解b）

FR2V?3）合成支反力

FR1?FR21H?FR21V?6202?1332?634N

FR2?FR22H?FR22V?18602?5332?1935 N

轴承所受的径向力与轴的合成支反力大小相等，即Fr1=FR1=634N，Fr2=FR2=1935N。

（3）计算轴承的轴向力。

查手册知，30206轴承，e=0.37, Y=1.6。故

Fr1634??198N 2Y2?1.6F1935Fs2?r2??605N

2Y2?1.6Fs1?xs1s2????????轴向力分布图为?；轴承的轴向力为

FFFFa1?max{Fs1,Fs2?Fx}?max{198,605?240}?365Fa2?max{Fs2,Fs1?Fx}?max{605,198?240}?605（4）计算当量动载荷

Fa1365??0.57?e?0.37 Ft1634查手册知，X=0.4, Y=1.6，取fP=1.5，则

P)?1256N 1?fp(XFt1?YFa1)?1.5?(0.4?634?1.6?635Fa2605??0.31?e?0.37 故X=1，Y=0， Ft21935则 PN 2?fp(XFt2?YFa2)?1.5?Fr2?1.5?1935?29037. 图示采用一对反装圆锥滚子轴承的小锥齿轮轴承组合结构。指出结构中的错误，加以改正并画出轴向力的传递路线。

解题要点：该例支点的轴向固定结构型式

为两端固定结构，即两支点各承担一个方向的轴向力。

（1）存在的问题

1）两轴承外圈均未固定，轴运转时，外圈极易松动脱落。

2）轴向力无法传到机座上。向左推动轴外伸端时，整个轴连同轴承均将从套杯中滑出；齿轮工作时将受到向右的轴向力，此时轴将带着左轴承和右轴承的内圈向右移动，致使右轴承分离脱落。

3）轴承间隙无法调整。 4）改正方法（2）改正方法

1）将两轴承内圈间的套筒去掉，再将套杯中间部分内径减小，形成两价目内挡肩固定轴承外圈，从而使左轴承上向右的轴向力及右轴承上向左的轴向力通过外圈、套杯传到机座上。

2)在右轴承右侧轴上制出一段螺纹，并配以圆螺母和止动垫圈用来调整轴承间隙，同时借助圆螺母轴上向左的轴力传到套杯上。

3）在套杯和机座间加调整垫片，以调整轴系的轴向位置；在套杯和端盖间也应加调整垫片，使端盖脱离轴承外圈，兼起密封作用。

改正后的结构及轴向力的传递路线见图解。

8. 图示的蜗杆轴轴承组合结构，一端采用一对正装的角接触球轴承，另一端为圆柱滚子轴承。指出图中错误

加以改正，并画出轴向力的传递路线。