机械设计作业题

2-1 一台完整的机器通常由哪些基本部分组成？各部分的作用是什么？

2-2 设计机器时应满足哪些基本要求？涉及机械零件时应满足哪些基本要求？ 2-3 机械零件主要有哪些失效形式？常用的计算准则主要有哪些？

2-4 什么是零件的强度要求？强度条件是如何表示的？如何提高零件的强度？

2-5 什么是零件的刚度要求？刚度条件是如何表示的？提高零件刚度的措施有哪些？ 2-6 机械零件设计中选择材料的原则是什么？ 2-7 指出下列材料的种类，并说明代号中符号及数字的含义：HT150，ZG230-450，65Mn，45，Q235，40Cr，20CrMnTi，ZCuSn10Pb5。

2-8 机械零件设计中实行标准化有何意义？

4-1按照摩擦面间的润滑状态不同，润滑摩擦可分为哪几种？

4-2 什么是边界膜？边界膜的形成机理是什么？如何提高边界膜的强度？

4-3 零件的磨损过程大致可分为哪几个阶段？每个阶段的特征是什么？

4-4 根据磨损机理的不同，磨损通常可以分为几种类型？它们各有什么主要特点？ 4-5 润滑油的主要性能指标有哪些？润滑脂的主要性能指标有哪些？

一、选择与填空题

6-1 设计键连接时，键的截面尺寸通常根据________按标准选择。

（1）所传递转矩的大小 （2）所传递功率的大小 （3）轮毂的长度 （4）轴的直径 6-2 普通平键连接的主要失效形式是_____________，导向平键连接的主要形式是_____________________。

6-3 在载荷性质相同时，导向平键连接的许用压力应取得比普通平键连接的许用压应力小，这是为了____________。

（1）减轻磨损 （2）减轻轮毂滑移时的阻力 （3）补偿键磨损后强度的减弱 （4）增加导向的精度

6-4 楔键连接的主要缺点是____________。

（1）键的斜面加工困难 （2）键安装时易损坏 （3）键楔紧后在轮毂中产生初应力 （4）轴和轴上零件对中性差

6-5 型面曲线为摆线或等距曲线的型面连接与平键连接相比较，___________不是型面连接的优点。

（1）对中性好 （2）轮毂孔的应力集中小 （3）拆卸方便 （4）加工方便

6-6 为什么采用两个平键（双键连接）时，通常在轴的圆周上相隔180度位置布置；采用两个楔键时，常相隔90度到120度；而采用两个半圆键时，则布置在轴的同一母线上。 6-7 与平键、楔键、半圆键相配的轴和轮毂上的键槽是如何加工的？

6-8 花键连接的主要失效形式是什么？如何进行强度计算？

6-9 销有那几种类型？各用于何种场合？销连接有哪些失效形式？设计准则有何不同？ 6-10 图示牙嵌离合器的左右两半分别用键与轴1、2相连接，在空载下，通过操纵可使右半离合器沿导向平键在轴1上作轴向移动。该轴传递的转矩T=1200N·m，轴径d1=80mm，右半离合器的轮毂长度L1=130mm，行程l1=60mm，工作中有轻微冲击，离合器及轴的材料均钢材。试选择右半离合器的导向平键尺寸，并校核其连接强度。

6-11 图示减速器的低速轴与凸缘联轴器及圆柱齿轮之间分别采用键连接。已知轴传递的转矩T=1000N·m，齿轮的材料为锻钢，凸缘联轴器材料为HT200，工作时有轻微冲击，连接

处轴及轮毂尺寸如图示。试选择键的类型及尺寸，并校核该连接的强度。

6-12 试指出下列图中的错误结构，并画出正确的结构图。

6-13 已知图示的轴伸长度为72mm，直径d=40mm，配合公差为H7/k6，采用A型普通平键连接。试确定图中各结构尺寸，尺寸公差，表面粗糙度和形位公差（一般键连接）。

8-1 带传动正常工作时，紧边拉力F1和松边拉力F2满足关系_________________. （1）F1=F2（2）F1-F2=Fe（3）F1/F2= efa（4）F1+F2=F0

8-2 若将传动比不为1的平带传动中心距减小1/3，带长作相应调整，而其他条件不变，则带传动的最大有效拉力Fec_____________。

（1）增大 （2）不变 （3）降低 8-3 V带传动在工作过程中，带内应力有________、___________、___________，最大应力 ?max=_________________，发生在_____________________________________________处。8-4 带传动的主要失效形式是______________________________________________。设计准则是___________________________________________________________________________。 8-5带传动不发生打滑的条件是____________________，为保证带传动具有一定的疲劳寿命，应将紧边应力限制为?max?____________________________。

8-6 带传动工作时，带与小带轮间的摩擦力和带与大带轮间的摩擦力两者大小是否相等？为什么？带传动正常工作时的摩擦力与打滑时的摩擦力是否相等？为什么？ 8-7 带与带轮间的摩擦系数对带轮传动有什么影响？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，这样做合理否？为什么？

8-8 带传动中的弹性滑动是如何发生的？打滑又是如何发生的？两者有何区别？对带传动各产生什么影响？打滑首先发生在哪个带轮上？为什么？

8-9 是分析传动中心距a、预紧力F0及带的根数z的大小对带传动的工作能力有何影响？ 8-10 一带式运输机装置如图所示。已知小带轮基准直径D1=140mm，大带轮基准直径

D2=400mm，鼓轮直径D=250mm，为了提高生产效率，拟在运输机载荷不变（即拉力F不变）

的情况下，将输送带的速度v提高，设电动机的功率和减速器的强度足够，且更换大小带轮后引起中心距的变化对传递功率的影响可忽略不计，为了实现这一要求，是分析采取下列哪种方案更合理，为什么？

（1）将大带轮基准直径D2减小到280mm; （2）将小带轮基准直径D1增大到200mm;

（3）将鼓轮直径D增大到350mm。

8-11 在多根V带传动中，当一根带疲劳断裂时，应如何更换？为什么？

8-12 为何V带传动的中心距一般设计成可调节的？在什么情况下需采用张紧轮？张紧轮布

置在什么位置比较合理？

8-13 已知一窄V带传动，主动轮转速n1=1460r/min，两个带轮基准直径D1=140mm，

D2=400mm，中心距a=815mm，采用两根SPA型窄V带，一天运转16小时，工作载荷变动较

大，试求带所能传递的功率。

8-14 图中所示为带传动的张紧方案，试指出其不合理处，并改正。

8-15 图中所示为SPB型窄V带轮槽结构，试填写有关结构尺寸、尺寸公差及表面粗糙值。

10-1 在齿轮传动的设计计算中，对下列参数和尺寸标准化的有________________________;应圆整的有_________________________________；没有标准化也不应圆整的有__________。 （1）斜齿圆柱齿轮的法面模ma （2）斜齿圆柱齿轮的端面模数ml （3）分度圆直径d （4）齿顶圆直径da （5）齿轮宽度B （6）分度圆压力角? （7）斜齿轮螺旋角? （8）变位系数x （9）中心距a （10）齿厚s

10-2 材料为20Cr的齿轮要达到硬齿面，适宜的热处理方法是___________。 （1）整体淬火 （2）渗碳淬火（3）调质 （4）表面淬火

10-3将材料为45钢的齿轮毛坯加工成为6级精度的硬齿面直齿圆柱外齿轮，该齿轮制造工艺顺序应是___________为宜。

（1）滚齿、表面淬火、磨齿 （2）滚齿、磨齿、表面淬火 （3）表面淬火、滚齿、磨齿 （4）滚齿、调质、磨齿

10-4 在下列措施中，____________不利于减轻和防止齿面点蚀发生。

（1）提高齿面硬度 （2）采用粘度低的润滑油 （3）降低齿面粗糙度值 （4）采用较大的变位系数

10-5 在齿轮传动中，将齿面进行齿顶修缘的目的是___________，将齿轮加工成鼓形齿的目的是________________________。

10-6 影响齿轮传动动载荷系数Kv大小的两个主要因素是__________________。

10-7 一对正确啮合的标准渐开线齿轮做减速传动时，如两轮的材料、热处理及齿面硬度均相同，则齿根弯曲应力_____________。 （1）?F1>?F2 （2）?F1=?F2 （3）?F1

10-8 有两个标准直齿圆柱齿轮，齿轮1的模数m1=3mm，齿数z1=30；齿轮2的模数m2=3mm，齿数z2=50，则齿形系数和应力校正系数的乘积YFa1YSa1_____________YFa2YSa2。 （1）大于 （2）等于 （3）小于 （4）不一定大于、等于或小于

10-9 齿轮的弯曲疲劳强度极限和接触疲劳强度极限?Hlim是经持久疲劳试验并按失效概率为__________来确定的，实验齿轮的弯曲应力循环特性为__________来确定的，实验齿轮的弯曲应力循环特性为_________循环。

10-10 直齿圆锥齿轮传动的强度计算方法是以___________的当量圆柱齿轮为计算基础的。 10-11 为什么齿面点蚀一般首先发生在界线附近的齿根面上？在开式齿轮传中，为什么一般

不出现点蚀破坏？如何提高齿面抗点蚀的能力？

10-12 在什么工况下工作的齿轮易出现胶合破坏？胶合破坏通常出现在齿轮的什么部位?如何提高齿面抗胶合能力？

10-13 闭式齿轮传动和开式齿轮传动在其承载能力的计算准则上有何不同？为什么？

10-14 通常所谓软齿面与硬齿面的硬度界限是如何划分的？软吃面齿轮和硬齿面齿轮在加工方法上有何区别？为什么？

10-15 导致载荷沿齿轮接触线分布不均匀的原因有哪些？如何减轻载荷分布不均匀的程度？

10-16 在进行齿轮强度计算时，为什么要引入载荷系数K？载荷系数K是有那几部分组成？各考虑了什么因素的影响？

10-17 标准圆柱齿轮传动，若传动比i，转矩T1，齿宽b均保持不变，试问在下列条件齿轮的弯曲应力与接触应力各将发生什么变化？ （1）模数m不变，齿数增加； （2）齿数z1不变，模数m增加

（3）齿数z1增加一倍，模数m减小一半。

10-18 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、小齿轮的材料即热处理情况相同，则其许用接触应力是否相等？如其许用接触应力相等，则大、小齿轮的接触疲劳强度是否相等？

10-19 图为两级减速器齿轮的两种布置方案，试问那种布置方案较为合理？为什么？ 10-20 在直齿、斜齿圆柱齿轮传动中，为什么将小齿轮设计得比大齿轮宽一些？在人字齿轮传动中是否也应将小齿轮设计得宽一些？

10-21 在下列各齿轮受力图中标注各力的符号（齿轮1主动）。 10-22 两极展开式齿轮减速器如图所示。已知主动轮1为左旋，转向n1如图，为使中间轴上两齿轮所受的轴向力相互抵消一部分，试在图中标出各齿轮的螺旋线方向，并在各齿轮分离体的啮合点处标出齿轮的轴向力Fa、径向力F?和圆周力的方向（圆周力的方向用符号?或?表示）。

10-23 图示定轴轮系中，已知齿数z1=z2=25，z2=20，齿轮1转速n1=450r/min，工作寿命

Lh=2000h。若齿轮1为主动轮且转向不变，试问：

（1）齿轮2在工作过程中齿轮的接触应力和弯曲应力的循环特性r各为多少？ （2）齿轮2的接触应力和弯曲应力的循环次数N2各为多少？

10-24 一对斜齿圆柱齿轮传动由电动机直接驱动，齿轮材料为45钢，软齿面，齿轮精度等级为8-7-7FL。已知法面模数mn，齿数z1=30，z2=93，螺旋角?=13.82，齿宽B1=85mm，

B2=80mm，转速n1=1440r/min，该齿轮对称布置在两支架之间，载荷平稳。试确定该齿轮

o传动的载荷系数K。

10-25 在上题齿轮传动中，小齿轮调质处理，齿面硬度为220~240HBS，大齿轮常化处理，齿面硬度为190~210HBS，要求齿轮的工作寿命为5年（允许出现少量点蚀），每年工作250天，每天工作8小时，齿轮单向转动。是确定该齿轮传动的许用接触应力和许用弯曲应力。 10-26 设计一直齿圆柱齿轮传动，原用材料的许用接触应力为???H1=700MPa，的材料，若

???H2=600MPa，求得中心距a=100mm；现改用???H1=600MPa，???H2=400MPa

齿宽和其他条件不变，使计算改用材料后的中心距。

10-27 一直齿圆柱齿轮传动，已知z1=20，z2=60，m=4mm，B1=45mm，B2=40mm，齿轮材料为锻钢，许用接触应力???H1=500MPa，???H2=430MPa，许用弯曲应力???F1=340MPa，

=1.40，求大齿轮允许的输出转矩

???F2=280MPa，弯曲载荷系数K=1.85，接触载荷系数K。 T2（不及功率损失）

10-28 设计铣床中一对支持圆柱齿轮传动，已知功率P1=7.5kw，小齿轮主动，转速

n1=1450r/min，齿数z1=23，z2=54，双向传动，工作寿命Lh=12000h。小齿轮对轴承非对

称布置，轴的刚性较大，工作中受轻微冲击，7级制造精度。

10-29 设计小型航空发动机中的一斜齿圆柱齿轮传动，已知功率P1=130kw，转速

n1=11640r/min，齿数z1=23，z2=73，工作寿命Lh=100h，小齿轮作悬臂布置，工作情况系

数K?=1.25。

10-30 一标注斜齿圆柱齿轮的布局结构如图所示。已知法面模数mn=5mm，齿数z=52，螺旋角?=131025，精度等级为8-7-7HK GB10095-88。.是确定图中各结构尺寸、尺寸公差、表面粗糙度和形位公差，并填写表中数据。

12-1 宽径比B/d是设计滑动轴承时首先要确定的重要参数之一，通常取

B/d=____________。

?'''（1）1~10 （2）0.1~1 （3）0.4~2 （4）3~5

12-2 巴氏合金通常用于做滑动轴承的___________________。

（1）轴套 （2）轴承套 （3）含油轴瓦 （4）轴承座

12-3 当轴不宜由轴向装入滑动轴承时，应采用___________式结构的滑动轴承。

12-4 在径向滑动轴承的轴瓦上设计纵向油槽，当径向载荷相对于轴承不转动时，应开在_________上；当径向载荷相对轴承转动时，应开在_________上，以免降低轴承的承载能力。 12-5 ___________不是静压滑动轴承的特点。

（1）启动力矩小 （2）对轴承材料要求高 （3）供油系统复杂 （4）高、低速运转性能均好

12-6 在滑动轴承上开设油孔和油槽时应注意哪些问题？ 12-7 为什么轴承的宽径比不宜过大或过小？

12-8 验算滑动轴承的压力p，速度V和压力与速度的乘积pV，是不完全液体润滑轴承设计中的内容，对液体动力润滑轴承是否需要进行此项验算？为什么？

12-9 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。 12-10 试分析液体动力油膜形成的必要条件，一个液体动力润滑轴承是如何满足这些条件的？

12-11 对已设计好的液体动力润滑径向滑动轴承，试分析在仅改动下列参数之一时，将如何影响该轴承的承载能力。

（1）转速由n=500r/min改为n=700r/min；

（2）宽径比B/d由1.0改为0.8；

（3）润滑油由采用46号全损耗系统用油改为68号全损耗系统用油； （4）轴承孔表面粗糙度由Rs?6.3?m改为Rs?3.2?m； （5）周静和轴承孔的配合由F6/d7改为F7/d8。

12-12 在设计液体润滑轴承时，当出现下列情况之一后，可考虑采用什么改进措施（对每种情况提出两种改进措施）？ （1）当hmin??h?时；

（2）当条件p??p?，V??V?，pV??pV?不满足时； （3）当计算入口温度ti偏低时。

12-13 有一不完全液体润滑径向滑动轴承，轴颈直径d=200mm，轴承宽度B=250mm，轴承材料选用ZCuAl10Fe3，当轴转速为60、100、500r/min时，轴承允许的最大径向载荷各位多少？

12-14 某汽轮机用动力润滑径向滑动轴承，轴承直径d=80mm，转速n=1000r/min，轴承径向载荷F=10000N，载荷平稳，试确定轴瓦材料、轴承宽度B，润滑油牌号、流量、最小油膜厚度、周与孔的配合公差及表面粗糙度，并进行轴承热平衡计算。 12-15 指出图示结构设计的不合理之处，并画出正确的结构图。 12-16 牙签离合器的许用压力和许用弯曲应力与______有关。 （1）工作情况系数K? （2）结合时的转速状态 （3）齿的形状

12-17 弹性联轴器的弹性元件有定刚度与变刚度之分，非金属材料的弹性元件是_______，其刚度多随载荷增大而______________。

12-18 多盘摩擦离合器的内摩擦盘有时做成蝶形，这是为了____________________。 （1）减轻盘的磨损 （2）提高盘的刚性 （3）使离合器分离迅速 （4）增大当量摩擦系数 12-19 联轴器、离合器、安全联轴器和安全离合器有何区别？各用于什么场合？

12-20 试比较刚性联轴器、无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器各有何优缺点？各适用于什么场合？

12-21 在下列工况下，选择哪类联轴器较好？试举出一两种联轴器的名称。 （1）载荷平稳，冲击轻微，两轴易于准确对中，同时希望寿命较长。 （2）载荷比较平稳，冲击不大。但两轴轴线具有一定的相对偏移。

（3）载荷不平稳且具有较大冲击和振动。

（4）机器在运转过程中载荷较平稳，但可能产生很大的瞬时过载，导致机器损坏。

12-22 十字万向联轴器适用于什么场合？为何常成对使用？在成对使用是如何布置才能使主、从动轴的角速度随时相等？

12-23 在联轴器和离合器设计计算中，引入工况系数K?是为了考虑哪些因素的影响？ 12-24 有一链式输送机用联轴器与电动机相连接。已知传递功率P=15kW，电动机转速n=1460r/min，电动机轴伸直径d=42mm。两周同轴度好，输送机工作时启动频繁并有轻微冲击。试选择联轴器的类型和型号。

12-25 一搅拌机的轴通过联轴器与减速器的输出轴相连接，原动机为电动机，减速器输出轴的转速n=200r/min，传递的转矩T=1000N?m，两轴工作时有少量偏移，试选择此联轴器的类型和型号。

12-26 一剪切销安全联轴器如图所示，传递转矩Tmax=800N?m，销钉直径d=6mm，销钉材料用45钢正火，销钉中心所在圆的直径D=100mm，销钉数z=2，取???=0.7?B。试求此类联轴器在载荷超过多大时方能起到安全保护作用。

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