《机械设计》考试复习题(答案)

机械专业机械设计常考试题

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《机械设计》考试复习题（答案） 机械设计》考试复习题（答案）
一、填空题： 填空题： 1 零件强度计算中的许用安全系数是用来考虑 。 磨损、 磨损、 磨损三个阶段，在设计和使 2 一个零件的磨损大致可以分为 用时，应力求 、 、 。 3 在变应力工况下，机械零件的损坏将是 ，这种损坏的断面包括 。 4 螺纹的公称直径是指螺纹的 径，螺纹的升角是指螺纹 径处的升角。螺旋的自锁 条件为 ，拧紧螺母时效率公式为 。 5 用四个铰制孔螺栓联接两个半凸缘联轴器，螺栓均布在直径为 20 ㎜的圆周上，轴上转矩 为 100N·m ，每个螺栓受的横向力为 N。
6 仅承受预紧力的紧螺栓联接强度计算时， 螺栓的危险截面上有 和 载荷联合作用。 因此，在截面上有 应力和 应力。 ， ， 。其对应的防松装置有 ， ， 7 螺纹联接常用的防松原理有 。 8 当采用两个楔键传递周向载荷时，应使两键布置在沿周向相隔 的位置，在强度校 核时只按 个键计算。 （静联接） ，工作面 （动联接） ，个别情况 9 平键联接的主要失效形式有：工作面 下会出现键的剪断。 10 选择普通平键时，键的截面尺寸（ b×h ）是根据 查标准来确定；普通平键的工作 面是 。 11 带传动中，打滑是指 ，多发生在 轮上。刚开始打滑时紧边拉力 。 F1 与松边拉力 F2 的关系为 12 带传动与齿轮传动一起作减速工作时， 宜将带传动布置在齿轮传动之 ； 当带传动中 方。带传动一周过程中，带所受应力的大小要发生 心距水平布置时，宜将松边安置在 次变化，其中以 应力变化最大，而 应力不变化。 13 带传动中，用 方法可以使小带轮包角加大。 时，从动轮的角速 14 链传动中，即使主动链轮的角速度ω1=常数，也只有当 度ω2 和传动比? 才能得到恒定值。 15 开式链传动的主要失效形式是 。 16 链传动工作时，其转速越高，其运动不均匀性越 ，故链传动多用于 速传动。 17 链传动中，小链轮的齿数越多时，则传动平稳性越 。 18 链传动的 传动比不变， 传动比是变化的。 1９ 齿轮传动强度设计中，σＨ是 应力， ［σ］Ｈ是 应力，σＦ是 应力， ［σ］Ｆ是 应力。 20 在圆柱齿轮传动中，齿轮直径不变而减小模数 m ,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 ， ， 。 21 对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般只需按 设计。 22 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 齿承担。 、 、 、和 ，常发生在 23 减速蜗杆传动中， 主要的失效形式
对轮 。
1

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24 蜗杆传动中，由于 ，需要进行 计算，若不能满足要求，可采取 ， ， 。 25 蜗杆传动工作时，作用在蜗杆上的三个啮合分力通常 最大。 26 滑动轴承的半径间隙与轴承的半径之比称为 间隙， 轴承的偏心距与半径间隙的比值 称为 。 27 对非液体摩擦滑动轴承，为防止轴承过多磨损，应校核 ，为防止轴承温升过高产生 。 胶合，应校核 28 推力球轴承，中系列， 内径 d ＝40 ㎜， 普通级精度，此轴承代号是 ； 深沟球轴承， 轻窄系列（2） 级精度。内径 d ＝10 ㎜，此轴承代号是 ，D 。 29 滚动轴承的基本额定动载荷是指 ，某轴承在基本额定动载荷 作用下的基本额定寿命为 。 。滚动轴承按其承受载荷的方向及公称 30 滚动轴承的选择主要取决于 接触角的不同，可分为主要承受径向载荷的 轴承和主要承受轴向载荷的 轴承。 31 如将轴 类零件按受力方式分 类，可将受 作用的 轴称为心轴 ，受 作用的轴称为传动轴， 受 作用的轴称为转轴， 自行车的后轮轴是 轴。 32 轴上零件的轴向定位和固定，常用的方法有 ， ， 和 。 系数，它与 有关； 33 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；Kβ是 系数，它与 有关。 KV 是 34 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 。 二、选择题： 选择题： 35 采用螺纹连接时，若被连接件之一厚度较大，且材料较软，强度较低，需要经常装拆， 则一般宜采用 ； A. 螺栓连接； B 螺钉连接 ； C 双头螺柱连接； D 紧定螺钉连接。 36 零件表面在混合润滑状态时的摩擦系数比液体润滑状态时的摩擦系数 。 A 大；B 小；C 可能大，可能小；D 相等。 37 为了减轻摩擦副的表面疲劳磨损，下列措施中， 是不合理的。 A 降低表面粗糙度； B 增大润滑油粘度； C 提高表面硬度； D 提高相对滑动速度。 38 一螺栓联接拧紧后预紧力为 QP，工作时又受轴向工作拉力 F，被联接件上的残余预紧力 为 QP′，则螺栓所受总拉力 Q 等于 。 b/（Cb+Cm）为螺栓的联接相对刚度） （C A QP+F； B QP′+F； C QP + QP′； D QP′+F×Cb/（Cb+Cm） 。 39 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 多线的三角形细牙螺纹。 40 当键联接强度不足时可采用双键。使用两个平键时要求键 布置。 A 在同一直线上； B 相隔 90
6;； C 相隔 120°； D 相隔 180°。 41 标准平键的承载能力通常取决于 。 A 键的抗剪强度； B 键的弯曲强度； C 键联接工作表面挤压强度；D 轮毂的挤压强度。 42 当轮毂轴向移动距离较小时，可采用 联接。 A 普通平键； B 半圆键； C 导向

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平键； D 任意。
2
43 带传动采用张紧轮的目的是 。 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 调节带的初拉力。 44 带传动主要依靠 来传递运动和功率的。 A 带与带轮接触面之间的正压力； B 带的紧边拉力； C 带与带轮接触面之间的摩擦力； D 带的初拉力。 45 设计 V 带传动时发现 V 带根数过多，可采用 来解决。 A 增大传动比； B 加大传动中心距； C 选用更大截面型号的 V 带。 46 带传动采用张紧轮的目的是 。 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 调节带的初拉力。 47 带传动不能保证精确的传动比，其原因是 。 A 带容易变形和磨损； 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。 48 链传动中，链节数常采用偶数，这是为了使链传动 。 A 工作平稳； B 链条与链轮轮齿磨损均匀； C 提高传动效率才； D 避免采用过渡链节。 49 链传动设计中，当载荷大、中心距小、传动比大时， 宜选用。 A.大节距单排链 B.小节距多排链 C. 小节距单乔链 D. 大节距多排链 。 50 齿轮表面非扩展性点蚀一般出现在 A 跑合阶段； B 稳定磨损阶段； C 剧烈磨损阶段。 51 为了提高蜗杆的刚度，应 。 A 增大蜗杆的直径系数； B 采用高强度合金钢作蜗杆材料； C 增加蜗杆硬度，减小表面粗糙度值。 52 带传动中，主动轮圆周速度 ν1，从动轮圆周速度 ν2，带速ν，它们之间存在的关系是 A ν1 = ν2 = ν； B ν1 ＞ ν ＞ ν2； D ν ＞ ν1 ＞ ν2； C ν1 ＜ ν ＜ ν2； 53 液体动压向心滑动轴承，若向心外载荷不变，减小相对间隙Ψ，则承载能力 ，而发 热 。 A 增大； B 减小； C 不变。 54 一蜗杆传动，已知模数 m=4mm，蜗杆头数 z1 =1，蜗轮齿数 z 2 =50，直径系数 q=10，则 该传动中心距 a 等于mm。 A.124 B.125 C.120 D.130 E.140 55 动压滑动轴承能建立动压的条件中，不必要的条件是 。 A 轴颈与轴瓦间构成楔形间隙； B 充分供应润滑油； C 润滑油温度不超过 50℃； D 轴颈与轴瓦表面之间有相对滑动，使润滑油从大口流向小口。 56 下列各类轴承中， 能很好地承受径向载荷与轴向载荷的联合作用；而 有良好的调心作用。 A 圆柱滚子轴承； B 推力球轴承； C 圆锥滚子轴承； D 调心滚子轴承； E 深沟球轴承。 。 57 转速一定的深沟球轴承，当量动载荷由 P 增大到 2P，其寿命由 L10
3
则具
A 下降为 0.2L10； B 上升
为 2L10； D 不变 C 下降为 0.125L10； 58 某角接触球轴承内径为 45mm，精度等级为 P0 级，宽度系列为窄系列，直径系列为中系 列，接触角为 25o，其代号为。 A.7145 B.6209 C.7209C D.7309AC 59 对滚动轴承进行密封，不能起到 作用

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。 A 防止外界灰尘侵入； B 降低运转噪声； C 阻止润滑剂外漏； D 阻止箱体内的润滑油流入轴承。 60 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 61 在作轴的疲劳强度校核计算时，对于一般转轴，轴的弯曲应力应按 考虑。而扭转 切应力通常按 考虑。 A 脉动循环变应力； B 静应力； C 非对称循环变应力； D 对称循环变应力。 62 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。 。 63 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。 64 齿轮弯曲强度计算中的齿形系数与 无关。 A.模数 m B.齿数 z C.压力角 α D.变位系数 x 65 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。 A 相等； B 较小； C 较大； D 可能大，也可能小。 66 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 的模数 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 。 三、判断题 67 一个平键联接能传递的最大转矩为 T ，则安装一对平键能传递的转矩为 1.5T。 ） （ 68 在带传动中，传动带的最大应力发生在带开始绕入主动轮的那一点处。 （ ） 69 带传动的传递功率过大打滑时，松边拉力为零。 （ ） 70 链传动中，当主动链轮匀速回转时，链速是变化的。 （ ） 71 在一定转速下，要减轻链传动的运动不均匀性，设计时，应选择较小节距的链条。 ） （ 72 旧自行车上链条容易脱落的主要原因是链条磨损后链节增大， 以及大链轮齿数过多。 ） （ 73 按齿面接触疲劳强度设计计算齿轮传动是，若两齿轮的许用接触应力[σH]1≠[σH]2，在 计算公式中应代入大者进行计算。 （ ） 74 一对相啮合的齿轮，若大、小齿轮的材料、热处理情况相同，则它们的工作接触应力和 许用接触应力均相等。 （ ） 75 蜗杆传动的正确啮合条件之一是蜗杆的端面模数与蜗轮的端面模数相等。 （ ） 76 液体动压滑动轴承中，轴的转速越高，则油膜的承载能力越高。 （ ） 6 77 滚动轴承的基本额定动载荷是指在此载荷作用下轴承工作 10
转时，轴承的 90％不发生
4
疲劳点蚀。 （ ） 78 滚动轴承的基本额定寿命是指一批相同的轴承的寿命的平均值。 （ ） 79 工称接触角α= 0 的深沟球轴承，只能承受纯径向载荷。 （ ） 80 滚动轴承内座圈与轴颈的配合，通常采用基轴制。 （ ） 81 套筒联轴器中，是靠键或

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销传递扭矩。 （ ） 82 由于转速较高时会产生较大的离心力和磨损， 十字滑块联轴器只适应于转速较低的场合。 （ ） 83 轴的结构设计中，一般应尽量避免轴截面形状的突然变化。宜采用较大的过渡圆角，也 可以采用内圆角，凹切圆角。 （ ） 84 在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆头数 Z1，则传动效率提高。 （ ） 85 在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆直径系数，将使传动效率降低。 （ ） （ ） 86 用 i = d2/d1 计算蜗杆传动比是错误的。 87 两带轮直径一定时，减小中心距将引起带的弹性滑动加剧。 （ ） 四、问答题： 问答题： 88 机械零件设计的一般步骤有哪些？其中哪个步骤对零件的最后尺寸起决定性的作用？为 什么？（P16） 答：步骤： （1）根据零件的使用要求，选择零件的类型和结构。 （2）根据机器的工作要求，计算作业在零件上的载荷。 （3）根据零件的类型、结构和所受载荷，分析零件可能的失效形式，从而确定零件的设计 准则。 （4）根据零件的工作条件及对零件的特殊要求，选择适当的材料。 （5）根据设计准则进行有关的计算，确定出零件的基本尺寸。 （6）根据公益性及标准化等原则进行零件的结构设计， （7）细节设计完成后，必要时节能型详细的校核计算，以判定结构的合理性。 （8）画出零件的工作图，并写出计算说明书。 决定性作用的步骤是结构设计。 89 螺纹联接常用的防松方法有哪些？它们是如何防松的？（P70） 答：防松分为：摩擦防松、机械防松、破坏螺旋副运动关系防松 （如何防松） 90 提高螺栓联接强度的措施有哪些？这些措施中哪些主要是针对静载荷？哪些主要是针对 变载荷？（88） 答：措施有： （1）降低影响螺栓疲劳强度的应力幅 （2）改善螺纹牙上载荷分布不均的现象 （3）减小应力集中的影响 （4）才用合理的制造工艺方法 91 在 V 带传动设计中，为什么要限制带的根数？限制条件如何？（158） 答：根数多，结构大，由于带的长度误差，使各根带间受力不等 92 V 带传动设计中，中心距 ? 过大或过小对 V 带传动有何影响？（152） 中心距大，可以增加带轮的包角，减少单位时间内带的循环次数，有利于提高带的寿命。但
5
是中心距过大，则会加剧带的波动，降低带传动
的平稳性，同时增大带传动的整体尺寸，中 心距小，则有相反的利弊。 93 齿轮传动中， 载荷分布不均匀系数 Kβ与哪些因素有关？如减小 Kβ值可以采取哪些措施？ （195） 答：有关因素： 轴的扭转变形，轴承、支座的变形以及制造、装配的误差等 为了改善载荷沿接触线分布不均的程度，可以采取增

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大轴，轴承及制作的刚度，对称地配 置轴承，以及适当的限制轮齿的宽度等措施。同时应尽量避免齿轮做悬臂布置。这对高速、 重载的齿轮传动应更加重视。 适当对轮齿修形。 94 一对标准直齿圆柱齿轮传动，其参数 m=3mm，Z1=20，Z2=80。试问： （1） 若改取 m=4mm，当 Z、b、材料及硬度，传递功率及转速均不变时，齿根弯曲疲劳强 度和齿面接触疲劳强度有什么变化？ （2） 若改取 m=2mm，Z1=30，Z2=120，其余条件不变时，齿根弯曲疲劳强度和齿面接触劳 强度有什么变化？ 95 在齿轮传动设计中，若不满足σＨ≤[σH]的要求，请指出两种改进措施；若满足σＨ ≤ [σH]的要求，而不满足σF≤[σF]的要求，将如何改进设计？ 96 齿轮传动设计中，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？（204） 答：Z1 增大，模数增大抗弯疲劳强度降低，同时齿高减小，切削量减小，滑动率减小;齿 数增大还会是重合度增大，传动平稳性提高: 闭式传动的软齿面为 20~40 开式传动为 17~20， 97 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？（145） 答：与普通 V 带相比，当宽度湘潭时，窄 V 带的高度约增加 1/3，时期看上去比普通 V 带 窄。窄 V 带的两个工作侧面向内凹，在窄 V 带套到带轮上以后，近似恢复为平面，使之与 带轮轮槽的两个工作侧面铁盒紧密，从而提高了窄 V 带的工作能力，故而适用于传递功率 较大同时有要求外形尺寸较小的场合， 93 滑动轴承上开设油孔和油槽时应注意哪些问题？ 答：整体式径向轴承，轴颈单向旋转是，载荷方向变化不大，但轴向油槽最好开在最大油膜 厚度位置，以保证润滑油从压力最小的地方输入轴承。 开式径向轴承，常把轴向油槽开在轴承剖分面处，如果轴颈双向旋转，可在轴承剖分面上 开设双轴向油槽，通常轴向油槽应较轴承宽度稍短，一边在轴瓦两端留出封油面，防止润滑 油从端部大量流失。 轴向油槽适用于载荷方向变动范围超过 180 度的场合， 它常设在轴承宽度中部， 把轴承分为 两个独立部分；当宽度相同时，设有周向油槽的承载能力低于设有轴向油槽的轴承。对于不 完全液体润滑径向轴承，可以将油槽从非承载区眼神到承载区。 98 有
一由 V 带传动、 链传动和齿轮传动组成的减速传动装置， 试合理确定其传动装置顺序， 并说明其原因； 答：带传动--齿轮传动--链传动 99 滑动轴承常见的失效形式有哪些？带传动工作时为什么会出现弹性滑动现象？这种滑动 是否可以避免？ 答：滑动轴承常见的失效形式有：磨粒磨损，刮伤，咬粘（

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胶合） ，疲劳剥落，腐蚀 由于带的弹性变形引起带与带轮间的微量滑动 因为带传动总有紧边和松边，所以是 无法避免的 100 滚动轴承的基本额定动载荷与当量动载荷有何区别？ 答：基本额定载荷是使轴承的基本额定寿命恰好为 106r 是，轴承所能承受的载荷。
6
当量动载荷是实际载荷转换为与确定基本额定动载荷的载荷条件相一致的载荷 101 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？ 答： （1）联轴器用来把两轴连接在一起，机器运转时两轴不能分离；只有在机器停车并将连 接拆开后，两轴才能分离。 （2） 离合器在机器运转过程中，可使两轴随时结合或分离的一种装置。它可用来操纵机 器传动系统的断续，一边进行变速及换向等。 （3） 安全联轴器和安全离合器在机器工作时，如果转矩超过规定值，这种联轴器及离合 器即可自行断开或大话，以保证机器中的主要零件不致因过载而损坏。 102 轴的三种强度计算方法各有何区别？各适应何种场合？ 答： 103 链传动为什么要适当张紧？常用哪些张紧方法？如何适当控制松边的下垂度？ 104 链传动产生运动不均匀性的原因是什么？ 105 与直齿轮传动强度计算相比，斜齿轮传动的强度计算有何不同之处？ 106 齿轮传动有哪些润滑方式？它们的使用范围如何？ 107 与齿轮传动相比，为什么说蜗杆传动平稳，噪声低？ 108 蜗杆传动中，蜗杆所受的圆周力 Ft1 与蜗轮所受的圆周力 Ft2 是否相等？蜗杆所受的轴向 力 Fa1 与蜗轮所受的轴向力 Fa2 是否相等？为什么？ 109 有一由 V 带传动、 链传动和齿轮传动组成的减速传动装置， 试合理确定其传动装置顺序， 并说明其原因。 110 某一普通 V 带传动装置工作时有两种输入转速：300r/min 和 600r/min，若传递的功率不 变，试问：该带传动应按哪种转速设计？为什么？ 111 试分析齿轮传动中为何两齿轮齿面要有一定的硬度差？ 五 分析计算题 1、 如图所示支架用 4 个普通螺栓连接在立柱上，已知载荷 P = 12400N，连接的尺寸参数如 图所示，接合面摩擦系数 f = 0.2,螺栓材料的屈服极限σs = 270N/mm2 ,安全系数 S = 1.5 ，螺 栓的相对刚度
Cb = 0.3 ，防滑系数 Ks = 1.2 。试求所需螺栓小径 d1 。 Cb + C m
2 图示托架受铅垂力 F（N） ，托架与托体之间的摩擦系数为 f,防滑系数 Ks=1,螺栓与被联接 件的相对刚度为 0.2，螺栓材料的许用应力为[
σ]，按步骤列出螺栓根径 d1 的计算式。
7
解：1）求预紧力 F0 ：不下滑条件：4 F0 ·f ≥ ks F ∴F0 ≥
′
′
′
ks F 4f
Ml max
（2）求工作载荷 Fˊ：F =
F ?H ? ?a? 4? ? ?2?
a 2
2

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∑l
i =1
4
2 i
=
F ?H = 2a
c1 k F ′ (3) 求总载荷 F2 = F0 + c1 + c2 Fˊ = s + 0.2 Fˊ 4f
(4) 求 d1: 由公式
1.3F2
π
≤[σ] ∴ d1 ≥
1.3F2
4
d1
2
π
4
[σ ]
3 如图所示为一铸铁支架固定在水泥地基上，受载荷 RV=5000N，方向如图。支架与地基间的摩擦系数 μs=0.4， 设螺栓材料为 35 号钢，许用应力[σ]=80MPa，螺栓的相
c1 = 0.3 c1 + c 2 对刚度 ，可靠系数 Kf=1.2。其他尺寸见图。
为保证正常工作，螺栓的根径 d1 至少要为多少？
F=
解：1.求 F :
'
Ml max
∑l λ
=1
4
=
Rv × 300 ×
2 i
500 2 = 5000 × 300 = 1500 N 500 2 500 4( ) 4× 2 2
∴F' ≥
2．求 F ：
‘
4 F ? μ s ≥ k f Rv
k f ? Rv 4 ? μs
≥
1.2 × 5000 ≥ 37500 N 4 × 0 .4
8
3．求 F0：
F0 = F ' +
c1 F = 37500 + 0.3 × 1500 = 37950 N c1 + c2
1.3F0
π
≤ [σ ]
4
．
求
d1
：
4
d
2 1
∴ d1 ≥
1.3F0
π
4
[σ ]
≥
1.3 × 37950
π
4
× 80
≥ 28mm
4.螺栓组联接的二种方案如图所示，已知外载荷 R，L = 300mm，a = 60mm，求： （1）螺栓组在两个方案中受力最大螺栓的剪力各为多少？（剪力以 R 表示） （2）分析哪个方案较好，为什么？
9
5 图示传动中， 蜗杆传动为标准传动：=5mm，1=50mm，1=3(右旋)，2＝40； m d z z 标准斜齿轮传动 mn=5mm，
z3=20，z4=50，要求使轴 II 的轴向力相互抵消，不计摩擦，蜗杆主动，试求：
1）斜齿轮 3、4 的螺旋线方向； 2）在图上标出 II 轴上零件所受分力的方向； 3）螺旋角 β 的大小。
解：1）斜齿轮 3 为右旋，斜齿轮 4 为左旋。2）略（6 分）
3） Fa2 = Ft1 =
2T1 d1
2T3 2T tan β = 2 tan β d3 d3 m z T2 = T1i1η ， d 3 = n 3 cos β 因为 Fa2 = Fa3 ，所以 2T1 2T2 tan β ? cos β T T sin β ， 1 = 2 = d1 mn z 3 d1 mn z 3 T m z m z 5 × 20 sin β = 1 ? n 3 = n 3 = = 0.15 40 T2 d 1 d 1i1η 50 × ×1 3 β = 8.626° = 8°37 ′37 ′′ Fa3 = Ft3 tan β =
6 某减速器轴上装有一对 30312 轴承，已查出 C=101000N，判断系数 e=0.30，x=0.4，y=2， 轴的转速 n=10000rpm，受力如图，已求出两轴承的径向支反力 Fr1=6000N，Fr2=8000N，齿轮 的轴向力 FA=1000N，载荷系数 fd=1，试求轴承寿命为多少小时？
10
解： 解：1）求 Fs1、Fs2：
Fs1 =
Fr1 6000 = = 1500 N 2y 2 × 2
Fs 2 =
Fr 2 8000 = = 2000 N 2y 2 × 2
2） ．求 Fa1、Fa2 ： ∴
Q FA + Fs 2 = 1000 + 2000 = 3000 > Fs1 = 1500 N
Fa1=FA+Fs2=10
00+2000=3000N（被压紧） Fa2=Fs2=2000N（被放松） 3） ．求 P1、P2 ：
Fa1 3000 = = 0 .5 > e = 0 .3 Fr1 6000 P1 = f d ( xFr1 + yFa1 ) = 1 × (0.4 × 60

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00 + 2 × 3000) = 8400 N
Fa 2 2000 = = 0.25 < e = 0.3 Fr 2 8000 ∵x=1 y=0 ∴ P2 = f d Fr 2 = 1 × 8000 = 8000 N
∵P1 > P2
6
4） ．求 Lh10 ：
∴只求轴承 1
10
Lh10
10 C ε 10 6 101000 3 = ( ) = ( ) = 6637 小时 60n P1 60 × 10000 8400
7 轴系由一对圆锥滚子轴承支承（基本额定动载荷 Cr=57700N） ，轴的转速 n=1380r/min，已
求得轴承的径向支反力为：Fr1=4000N，Fr2=6000N，轴向外载荷 FA=860N，载荷系数 fd=1.2。 求轴承寿命为多少小时?
Fa ＞e （轴承 e=0.3， Fr 时 X=0.4，Y=2）
8 图示为蜗杆—斜齿轮传动，蜗杆由电动机驱动，转动方向如图。已知蜗杆轮齿的螺旋线方 向为右旋，为使Ⅱ轴上的轴向力最小，试在图中标出： 1） ．蜗轮 2.斜齿轮 3 及 4 的螺旋线方向； 2）.Ⅱ轴上的零件所受各分力的方向； 3）. 如斜齿轮 3 的输入功率 P=2kw,n=500rpm，分度圆直径 d3=10mm,分度圆螺旋角β=15 ， 求齿轮 3、4 所受各分力大小。
0
11
右旋
解：1．图示
2．图示；
T3 = 9.55 × 10 6
3．
p3 2 = 9.55 × 10 6 = 38200 N ? m n3 500
Ft 3 =
T3 38200 = = 7640 N = ? Ft 4 d3 2 10 2
tgα n tg 20° = 7640 × = 2878.8 N = ? Fr 4 cos β cos 15° Fa 3 = Ft 3 ? tgβ = 7640 × tg15° = 2047 N = ? Fa 4 Fr 3 = Ft 3 ?
9 一 轴 上 有 一 对 30204 圆 锥 滚 子 轴 承 ， 轴 承 受 载 荷 FR = 5400N ，
FA = 2700N n=1250r/min ，运转时有轻微冲击 f p = 1.1 ，试计算这对轴承当量动载荷 p 和 寿命 L10h。轴承参数：d=20mm； C 0 r = 30500 N ； C r = 28200N ； e = 0.35 ；Fa/Fr≤e，
x=1，y=0；Fa/Fr>e，x=0.4，y=1.7，[注： Fs = Fr /( 2Y ) ]
12
解：
如下图所示：
S1
S2
F r1
F r2
s1、s2 方向如图所示
2 1 FR = 3600 N Fr 2 = FR = 1800 N 3 3 ; s1 = Fr1 /(2Y ) = 1058.82 N ； s 2 = Fr 2 /(2Y ) = 529.41N ； Fr 1 =
Q Fr1 + s1 > s 2 ， ∴ 轴承 2 受压， Fa1 = s1 = 1058.82 N ； Fa 2 = s1 + F A = 3758.82 N ；
Fa1 / Fr1 = 1058.82 / 3600 = 0.294 < e ，x1=1,y1=0
P1 = f p × x1 × Fr1 = 3960 N
Fa 2 / Fr 2 = 3758.82 / 1800 = 2.09 > e ，x2=0.4，y2=1.7
P2 = f p × ( x 2 ? Fr 2 + y 2 × Fa 2 ) = 1.1× (0.4 × 1800 + 1.7 × 3758.82) = 7109.99 N P = P2 = 7109.99 N ； （5 分）
L10 h
16670 ? C r = ×? ? p n ?
? ? ?
10 / 3
=
16670 ? 28200 ? ×? ? 1250 ? 7109.99 ?
10 / 3
= 1317.1h
10 有一 60000 类轴承，根据疲劳寿命计算，预期寿命为 L10 = 5.4 × 10 ( Lh = 2000h) ，在
7
下列情况下，轴承
寿命 L10 和 Lh 各位多少？ （1） 当 C，P 不变时，轴的转速有 n 增加到 2n 时，L10 和 Lh 各位多少？ （2） 当 C，n 不变时，当量动载荷由 P 增加到 2P 时，L10 和 Lh 各位多少？ （3） 当 n，P 不变时，轴承尺寸改变，其其额定动载荷由 C 增

机械专业机械设计常考试题

加到 2C，L10 和 Lh 各位多少？
11 设有一对标准直齿圆柱齿轮，已知齿轮的模数 m = 5mm，大、小齿轮的参数分别为：齿 数 Z2 = 60，Z1 = 25；从线图查得齿形系数 YFa2 = 2.32, YFa1 =2.72;应力校正系数 Ysa2 = 1.76,,
13
Ysa1 = 1.58;徐用弯曲应力［σ］F2 =300Mpa， ［σ］F1 =320Mpa；并且算得大齿轮的齿根弯曲 应力 σF2 = 280Mpa。试问： （1） 哪一个齿轮的弯曲疲劳强度高？ （2） 两个齿轮的弯曲疲劳强度是否足够？
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