机械设计典型习题

机械设计习题

河北理工大学 机零教研室

2004. 6

目 录

第一章 机械设计概论 第二章 机械零件的疲劳强度 第三章 摩擦、磨损及润滑 第五章 螺纹联接和螺旋传动 第六章 键、花键、销联接 第八章 带 传 动 第九章齿轮传动 第十章 蜗杆传动 第十一章 链传动 第十二章 轴 第十三章 滚动轴承 第十四章 滑动轴承 第十五章 联轴器和离合器 第十六章 弹簧

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第一章 机械设计概论

分析与思考题

1-1 什么是通用零件?什么是专用零件?试各举三个实例。 1-2 机械设计课程研究的内容是什么?

1-3 设计机器时应满足哪些基本要求?设计机械零件时应满足哪些基本要求?

1-4 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? 1-5 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?

1-6 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?

1-7 机械零件设计中选择材料的原则是什么?

1-8 指出下列材料的种类，并说明代号中符号及数字的含义：HTl50，ZG230-450， 65Mn，45，Q235，40Cr，20CrMnTi，ZCuSnl0Pb5。

1-9 机械的现代设计方法与传统设计方法有哪些主要区别?

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第二章 机械零件的疲劳强度设计

一、分析与思考题

2-1 试举例说明什么零件的疲劳破坏属于低周疲劳破坏，什么零件的疲劳破坏属高周疲劳破坏。

2-2 在材料的疲劳曲线上，为何需要人为规定一循环基数N0，并将对应的极限应力称为材料的疲劳极限?】想

2-3 弯曲疲劳极限的综合影响系数Kζ的含义是什么?它与哪些因素有关?它对零件的疲劳强度和静强度各有何影响?

2-4 在单向稳定变应力下工作的零件，如何确定其极限应力?

2-5 疲劳损伤线性累积假说的含义是什么?写出其数学表达式。 2-6 影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些?提高机械零件疲劳强度的措施有哪些?

二、设计计算题

2-7 一零件由45钢制成，材料的力学性能为：σs=360MPa，σ-1=300 MPa，ψζ=0.2。已知零件上的最大工作应力σmax=190MPa，最小工作应力σmin=110MPa，应力变化规律为σm=常数，弯曲疲劳极限的综合影响系数Kd=2.0，试分别用图解法和计算法确定该零件的计算安全系数。

题2-7图

2-8 某材料受弯曲变应力作用，其力学性能为：σ-1=350MPa，m=9，N0=53106。现用此材料的试件进行试验，以对称循环变应力σ

456

l=500MPa作用10次，σ2=400MPa作用10次，σ3=300MPa作用10

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次。试确定：

(1)该试件在此条件下的计算安全系数；

(2)如果试件再作用σ=450MPa的应力，还能循环多少次试件才破坏?

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第三章 摩擦、磨损及润滑基础

分析与思考题

3-1 按照摩擦面间的润滑状态不同，滑动摩擦可分为哪几种? 3-2 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?

3-3 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?

3-4 根据磨损机理的不同，磨损通常分为哪几种类型?它们各有什么主要特点?

3-5 粘度的表示方法通常有哪几种?各种粘度的单位和换算关系是什么?

3-6 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?

3-7 流体动力润滑和流体静力润滑的油膜形成原理有何不同?流体静力润滑的主要优缺点是什么?

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第五章 螺纹联接及螺旋传动

一、选择题

5-1 在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是__________。 （1）三角形螺纹 （2）梯形螺纹 （3）锯齿形螺纹 （4）矩形螺纹 5-2 在常用的螺纹联接中，自锁性能最好的螺纹是___________。 （1）三角形螺纹 （2）梯形螺纹 （3）锯齿形螺纹 （4）矩形螺纹 5-3 当两个被联接件不太厚时，宜采用____________。

（1）双头螺柱联接 （2）螺栓联接 （3）螺钉联接（4）矩形螺纹 5-4 当两个被联接件之一不太厚，不宜成通孔，且需要经常拆装时，往往采用__________。

（1）螺栓联接（2）螺钉联接（3）双头螺柱联接（4）紧定螺钉联接 5-5 当两个被联接件不太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装时，往往采用_________。

（1）螺栓联接（2）螺钉联接（3）双头螺柱联接（4）紧定螺钉联接 5-6

在拧紧螺栓联接时，控制拧紧力矩有很多方法，例如

________。

（1） 增加拧紧力 （2）增加扳手力臂 （2） 使用测力矩扳手或定力矩扳手

5-7 螺纹联接防松的根本问题在于_____________。

（1）增加螺纹联接能力 （2）增加螺纹联接的横向力 （3）防止螺纹副的相对转动 （4）增加螺纹联接的刚度 5-8 螺纹联接预紧的目的之一是_________。

（1） 增加联接的可靠性和紧密性 （2）增加被联接件的刚性 （3） 减小螺栓的刚性

5-9承受预紧力和轴向变载荷的紧螺栓联接，当其螺栓的总拉力F0的最大值和被联接件的刚度Cm不变时，螺栓的刚度Cb愈小，则________。 （1） 螺栓中总拉力的变化幅度最大 （2）螺栓中总拉力的变化幅度

愈小 （3）螺栓总拉力变化不变 （4）螺栓中的疲劳强度降低

5-10对受轴向变横载的紧螺栓联接，在限定螺栓总拉力的情况下，提高螺栓疲劳强度的有效措施是__________。

（1） 增大被联接件的刚度 （2）减小被联接件的刚度 （2） 增大螺栓的刚度

5-11现有一个单个螺栓联接，要求联接件的结合面不分离，假定螺栓

6

的刚度Cb与被联接的刚度Cm相等，联接的预紧力为F′，现开始对联接施加轴向载荷，当外载荷达到与预紧力F′的大小相等时，则________。

（1）被联接发生分离，联接失效 （2）被联接件即将发生分离，联接不可靠 （3）联接可靠，但不再继续加载 （4）联接可靠，只要螺栓强度足够，外载荷F还可继续增加到接近预紧力F′的两倍 5-12 有一汽缸盖螺栓连接，若汽缸内气体压力在1~2Mpa之间循环变化，则螺栓中的应力变化规律为___________。

（1）对称循环应变力 （2）脉动循环应力（3）非对称循环应力 5-13在下列四种具有相同公称直径和螺距并采用相同的配对材料的传动螺旋副中，传动效率最高的是________________。

（1） 单线矩形螺纹 （2）单线梯形螺纹（3）双线矩形螺纹 （3） 双线锯齿形螺纹

5-14 当一个承受变载荷的螺栓联接，其螺栓的静强度足够而疲劳强度不足时，应首先考虑采用__________来提高其疲劳强度 （1）增加螺栓直径 （2）提高螺栓材料的屈服极限 （3）改用双螺母 （4）柔性螺栓

5-15 为了改善纹牙上的载荷分布，通常都以_______的方法来实现。 （1） 采用双螺母 （2）采用加高螺母 （3）采用减薄螺母 （4） 减少螺栓和螺母的螺距变化差

5-16被联接件受横向载荷作用时，若采用一组普通螺栓联接，则载荷靠_________来传递。

（1）接合面之间的摩擦力 （2）螺栓的剪切和挤压 （2） 螺栓的剪切和被联接件的挤压

5-17 确定紧联接螺栓中拉伸和扭转复合载荷作用下的当量应力时，通常是接__________来进行诸的。

（1）第一强度理论 （2）第二强度理论 （3）第三强度理论 （3） 第四强度理论

二、分析与思考题

5-18 为什么螺纹联接大多数要预紧？什么叫螺纹联接的预紧力？ 5-19 常用的控制预紧力的方法有哪些？它们有哪些优缺点？为了克服这些缺点可采用什么方法？

5-20 螺纹联接为什么要防松？防松的根本问题是什么？

5-21 防松的基本原理有哪几种？具体的防松方法和装置各的哪些？ 5-22相同的公称直径的粗牙普通螺纹与细牙普通螺纹相比，哪个自锁

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性能好？哪个强度高？为什么薄壁零件的联接常采用细牙螺纹？

5-23什么叫螺纹的自锁现象？自锁条件如何？螺旋副的传动效率又如何计算？

5-24试问螺纹的升角φ为多大时，螺旋副效率可达到最高值？ 5-25螺纹联接的主要失效形式和计算准则是什么？

5-26何谓螺栓联接？何为紧螺栓联接？它们的强度计算方法有何区别？

5-27对承受横向载荷或传递转矩的紧螺栓联接采用普通螺栓时，强度计算公式中为什么要将预紧力提高到1.3倍来计算？若采用铰制孔用螺栓时是否也这样考虑？为什么？

5-28在设计受倾覆力矩作用的底板螺栓组联接时，应满足哪些条件？如何保证？

5-29常用的提高螺纹联接强度的措施有哪些？

5-30对于受变载荷作用的螺栓联接，可采用哪些措施来减小螺栓的应力幅αa？

三、设计计算题

5-31 如图所示，两根梁用8个4.6级普通螺栓与两块钢盖板相联接，梁受到的拉力F=28kN，摩擦系数f=0.2，控制预紧力，试确定所需螺栓的直径。

解：已知螺栓数目z=8，接合面数i=2，取防滑系数Ks=1.2，则螺栓所需预紧力F0为

KsF?1.2?280000.2?8?2N?10500NF0≥fzi

查主教材中的表，得σS=240MPa，查表，取安全系数S=1.3，则[σ]=σS/S

=240MPa/1.3=184.6MPa，所需螺栓的直径

4?1.3?F0?4?1.3?10500?9.7mm d1≥??????184.6

取整后得螺栓尺寸d=10mm，螺纹为M10。

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注：解中有两处错误，请指出错处并说明原因。 5-32 受轴向载荷的紧螺栓联接，被联接钢板间采用橡胶垫片。已知预紧力F0=1500N，当轴向工作载荷F=1000N时，求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的残余预紧力。

5-33 图示凸缘联轴器(GB/T5843-1986)的型号为YLDl0，允许传递的最大转矩T= 630N2m，两半联轴器采用4个M12的铰制孔用螺栓联接，螺栓规格为M12~60(GB/T 27-1988)，螺栓的性能等级为8.8级，联轴器材料为HT200，试校核其联接强度。

题5-33图

题5-34图

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5-34 铰制孔用螺栓组联接的三种方案如图所示。已知L=300mm，a=60mm，试求螺栓组联接的三个方案中，受力最大的螺栓所受的力各为多少?哪个方案较好?

5-35 如图所示的底板螺栓组联接受外力Fe的作用。外力Fe作用在包含x轴并垂直于底板接合面的平面内。试分析底板螺栓组的受力情况，并判断哪个螺栓受力最大?保证联接安全工作的必要条件有哪些?

题5-35图

四、结构设计与分析题

5-36 试指出下列图中的错误结构，并画出正确的结构图。

a)螺钉联接 b)双头螺柱联接

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c)铰制孔用螺栓联接

d)紧定螺钉联接 e)吊环螺钉联接

f)螺钉联接

题5-36图

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第六章 键、花键和销联接

一、 选择题 6-1

普通平键联接的主要用途是使轴与轮毂之间________。

（1）沿轴向固定并传递轴向力 （2）沿轴向可作用相对滑动并具有导向作用 （3）沿周向固定并传递转矩 （4）安装与拆卸方便 6-2 设计键联接的几项主要内容是：

a) 按轮毂长度选择键的长度 b) 按使用要求选择键的主要类型 c)

按轴的直径选择键的剖面尺寸 d) 对联接进行必要的强度校核。在具体设计时，一般顺序是_______。

（1） b→a→c→d （2）b→c→a→d （3） a→c→b→d （4）c→d→b→a

6-3 键的剖面尺寸通常是根据________按标准选择。

（1） 传递转矩的大小 （2）传递功率大小 （3）轮毂的长度 （5） 轴的直接

6-4 键的长度主要是根据__________来选择。

（1）传递转矩的大小 （2）轮毂的长度 （3）轴的直径 6-5 常用来制造键的材料是___________。

（1） 低碳钢 （2）中碳钢 （3）高碳钢 （4）合金钢 6-6 轴的键槽通常是由________加工而得的。

（1）插削 （2）拉削 （3）钻及铰 （4）铣削

6-7 紧键联接和松键联接的主要区别在于：前者安装后，键与键之间就存在有__________。

（1） 压紧力 （2）轴向力 （3）摩擦力

6-8 能够构成紧键联接的两种键是_______________.

（1） 楔键和半圆键 （2）平键和切向键 （3）半圆键和切向键 （4） 楔键和切向键

6-9 标准平键联接的承载能力，通常是取决于___________。

（1）轮毂的挤压强度 （2）键的剪切强度 （3）键的弯曲强度 （5） 键工作表面的挤压强度

6-10 平键联接能传递的最大转矩为T，现要传递的转矩为1.5T，则应_____________。

（1） 把键长L增大到1.5倍 （2）把键宽b增到1.5倍 （2） 把键高增大到1.5倍 （4）安装一对平键

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6-11 半圆键联接的主要是_____________.

(1) 对轴的强度削弱较轻 （2）键槽的应力集中较小 （3）工艺性好、安装方便

6-12 半圆键和切向键的应用场合是_______________。

（1） 前者多用来传递较大转矩，后者多用来传递较小转矩 （2）

前者多用来传递较小转矩，后者多用来传递较大转矩 （3）

两者都用来传递较小转矩 （4）两者都用来传递较大转矩

6-13 花键联接与平键联接（采用多键时）相比较，______的观点是

错误的。

（1） 承载能力较大 （2）旋转零件在轴上有良好的对中性和沿轴

移动的导向性 （3）对轴的削弱比较严重 （4）可采用研磨

加工来提高联接和加工精度

6-14 花键联接的强度，主要取决于__________强度。

（1）齿根弯曲 （2）齿根剪力 （3）齿侧挤压 （4）齿侧接触 6-15 应用较广的花键齿形是_____________。

（1） 矩形三角形 （2）渐开线与三角形 （3）矩形与渐开线 （3） 矩形、渐开线与三角形

6-16 薄壁套筒与花键轴相联接，宜采用_________ 。

（1） 矩形齿 （2）渐开线齿 （3）三角形齿 （4）矩形齿与渐

开线齿

6-17滑动齿轮与轴采用矩形花键联接，轴的材料为45钢，调质处理，齿轮材料为40Cr钢经高频淬火硬度为50～55HRC,这时宜采用__________定心。

（1）外径 （2）内径 （3）侧面

6-18有一矩形花键联接，因需在载荷作用下频繁移动，故花键轴毂孔工作表面均经热处理达到硬度50HRC，这时宜采用_________定心。 （1）外径 （2）内径 （3）侧面 6-19 某起重设备中用矩形花键联接，轴的转速不高，但要传递很大的转矩，这时宜采用___________定心。 1）外径 （2）内径 （3）侧面

二、分析与思考题：

6-20 平键联接的工作原理是什么？主要失效形式有哪些？平键的剖面尺寸b3h和键的长度L是如何确定的？

6-21圆头（A型）、平头（B型）及单圆头（C型）普通平键各有何优缺点？它们分别用在什么场合？轴上的键槽是如何加工出来的？

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6-22导向平键联接和滑键联接有什么不同，各适用于何种场合？

6-23普通平键的强度条件怎样（用公式表示）？如果在进行普通平键联接强度计算时，强度条件下不能满足，可采用哪些措施？

三、设计计算题

6-24 图示牙嵌离合器的左右两半分别用键与轴1、2相联接，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=1200N2m，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为钢材。试选择右半离合器的导向平键尺寸，并校核其联接强度。 解：1．选择导向平键 选A型导向平键，查主教材表6-1得平键的截面尺寸b=22mm

，

h=14mm，取键长L=180 mm

2．强度校核 材料均为钢，工作时有轻微冲

击，查主教材表6-2，取[σP]=110MPa。k=0.5h=0.5314mm=7mm，l=L-b=180mm-22mm=158mm。

??2000Tkld?2000?12007?158?80MP

=27.1 MPa<[σP]

故此键联接能满足强度要求。

注：解中有两处错误，请指出错处并说明原因。 6-25 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联接。已知轴传递的转矩T=1000N2m，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，联接处轴及轮毂尺寸如图示。试选择键的类型和尺寸，并校核联接的强度。

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题6-25图

题6-26图

6-26 图示的灰铸铁V带轮，安装在直径d=45mm的轴端，带轮基准直径dd=250mm，工作时的有效拉力Fe=1500N，有轻微振动，轮毂宽度L′=65mm。设采用钩头楔键联接，试选择该楔键的尺寸，并校核联接的强度。

6-27 轴与轮毂分别采用B型普通平键联接和中系列矩形花键联

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接。已知轴的直径(花键的大径)d=102mm，轮毂宽度L=150mm，轴和轮毂的材料均为碳钢，取许用挤压应力[σP]=100MPa，试计算两种联接各允许传递的转矩。

6-28 轴与轮毂采用两个Z2型胀套串联联接，轴的直径d=100mm，轴和轮毂的材料均为碳钢。该轴毂联接同时承受轴向力F0=100kN，转矩T=12kN2m，载荷平稳。试验算此联接是否可靠。

四、结构设计与分析题

6-29 试指出下列图中的错误结构，并画出正确的结构图。

a)平键联接 b)双楔键联接 c)传递双向转矩的切向键联接

d)楔键联接 e)半圆键联接

f)圆锥销定位 题6-29图

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第八章 带传动

一、 选择题

8-1平带、V带传动主要依靠____________传递运动和动力。

（1）带的紧边拉力 （2）带和带轮接触面间的摩擦力 （3）带的预紧力

8-2 在一般传递动力的机械中，主要采用___________传动。

（1）平带 （2）同步带 （3）V带 （4）多楔带 8-3 带传动中，在预紧力相同的条件下，V带比平带能传递较大的功率，是因为V带___________。

（1）强度高 （2）尺寸小 （3）有楔形增压作用 （4）没有接头

8-4 V带传动中，带截面楔角为40°，带轮的轮槽角应____ 40°

（1）大于 （2）等于 （3）小于 8-5 带传动中，v1为主动轮圆周速度、V2为从动轮圆周速度、V为带速，这些速度之间存在的关系是____________。

（1）v1=v2=v （2）V1>V>V2 (3)V1V2 8-6 带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为_________。 （1）带的材料不符合虎克定律 （2）带容易变形和磨损 （3）带在轮上打滑 （4）带的弹性滑动

8-7 带传动工作时产生弹性滑动是因为_________。

（1）带的预紧力不够 （2）带的紧边和松动拉力不等 （3）带绕过带轮时有离心力 （4）带和带轮间摩擦力不够 8-8 带传动打滑总是_____________。

（1）在小轮上先开始 （2）在大轮上先开始 （3）在两轮上同时开始

8-9 带传动中，带每转一周，拉应力是_________ 。 （1）有规律变化 （2）不变的 （3）无规律变化的

8-10 带传动中，若小带轮为主动轮， 则带的最大应力发生在带__________处。 （1）进入主动轮 （2）进入从动轮 （3）退出主动轮 （4）退出从动轮

8-11 V带传动设计中，限制小带轮的最小直径主要是为了_____。 （1）使结构紧凑 （2）限制弯曲应力 （3）保证带和带轮接触面间有足够摩擦力 （4）限制小带轮上的包角 8-12 用_____提高带传动功率是不合适的。

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（1）适当增大预紧力F0 (2)增大轴间距a （3）增加带轮表面粗糙度 （4）增大小带轮基准直径dd

8-13 V带传动设计中，选取小带轮基准直径的依据是_____。

（1）带的型号 （2）带的速度 （3）主动轮转速 （4）传动化 8-14 带传动采用张紧装置的目的是__________。

（1）减轻带的弹性滑动 （2）提高带的寿命 （3）改变带的运动方向 （4）调节带的预紧力

二、 分析与思考

8-15在推导单根V带传递的额定功率和核算包角时，为什么按小带轮进行？

8-16带传动中，弹性滑动是怎样产生的？造成什么后果？

8-17带传动中，打滑是怎样产生的？打滑的有利有害方面各是什么？ 8-18弹性滑动的物理意义是什么？如何计算弹性滑动率？

8-19带传动工作时，带上所受应力有哪几种？如何分布？最大应力在何处？

8-20带传动的主要失效形式是什么？带传动设计的主要依据是什么？ 8-21说明带传动设计中，如何确定下列参数：（1）带轮直径 （2）带速v （3）小带轮包角a1 （4）张紧力F0 （6） 带的根数z (6)传动比I。

8-22 在多根V带传动中，当一根带失效时，为什么全部带都要更换？ 8-23 为什么带传动的轴间距一般都设计成可调的？ 8-24 试分析带传动中心距a、预紧力F0及带的根数z的大小对带传动的工作能力的影响。

8-25一带式输送机装置如图所示。已知小带轮基准直径dd1=140mm，大带轮基准直径dd2=400mm，鼓轮直径D=250mm，为了提高生产率，拟在输送机载荷不变(即拉力F不变)的条件下，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，为了实现这一增速要求， 题8-25图

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试分析采用下列哪种方案更为合理，为什么?

(1)将大带轮基准直径dd2减小到280mm；

(2)将小带轮基准直径ddl增大到200mm； (3)将鼓轮直径D增大到350mm。

三、设计计算题

8-26 已知一窄V带传动，主动轮转速，nl=1460 r/rain，两带轮基准直径ddl=140mm，dd2=400mm，中心距a=815mm，采用四根SPA型窄V带，一天运转16小时，工作载荷变动较大，试求带传动所允许传递的功率。

8-27 某车床电动机和主轴箱之间为窄V带传动，电动机转速n1=1440r/min，主轴箱 负载为4.0kW，带轮基准直径ddl=90mm，dd2=250mm，传动中心距a=527mm，预紧力按规定条件确定，每天工作16小时，试确定该传动所需窄V带的型号和根数。

8-28 一V带传动传递的功率P=7.5kW，带速v=10m/s，测得紧边拉力是松边拉力的两倍，即F1=2F2，试求紧边拉力F1、有效拉力Fe和预紧力F0。

8-29 现设计一带式输送机的传动部分，该传动部分由普通V带传动和齿轮传动组成。齿轮传动采用标准齿轮减速器。原动机为电动机，额定功率P=11 kW，转速nl=1460r/min，减速器输入轴转速为400r/min，允许传动比误差为±5％，该输送机每天工作16小时，试设计此普通V带传动，并选定带轮结构形式与材料。

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四、结构设计与分析题

8-30 图中所示为带传动的张紧方案，试指出其不合理之处，并改正。

a)平带传动 b)V带传动

题8-30图

8-31 图中所示为SPB型窄V带的轮槽结构，试填写有关结构尺寸、尺寸公差及表面粗糙度值。

题8-31图

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第九章 齿 轮 传 动

一、

选择题

9-1在机械传动中，理论上能保证瞬时传动比为常数的是_____。 （1）带传动 （2）链传动 （3）齿轮传动 （4）摩擦轮传动 9-2 在机械传动中，传动效率高，结构紧凑、功率和速度适用范围最广的是_______。

（1）带传动 （2）摩擦轮传动 （3）链传动（4）齿轮传动 9-3 成本较高，不宜用于轴间距离较大的单级传动是_____。 （1）

带传动 （2）链传动 （3）齿轮传动

9-4能缓冲减振，并且起到过载安全保护作用的传动是____ 。 （1） 带传动 （2）链传动 （3）齿轮传动

9-5一般参数的闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是____。 （1） 合

齿面点蚀（2）轮齿折断（3）齿面磨粒磨损（4）齿面胶

9-6一般参数的闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是____。 （1）齿面点蚀（2）轮齿折断（3）齿面塑性变形（4）齿面胶合

9-7 高速重载且散热条件不良的闭式齿轮传动，其最可能出现的失效形式是______。

（1）轮齿折断 （2）齿面磨粒磨损 （3）齿面塑性变形 （4） 齿面胶合

9-8齿轮因齿面塑性变形而失效最可能出现在______齿轮传动中。 （1）高速轻载的闭式硬齿面 （2）低速重载的闭式软齿面 （3）润滑油粘度较高的硬齿面

9-9 设计一般闭式齿轮传动时，计算接触疲劳强度是为了避免____________失效。

（1）胶合 （2）磨粒磨损 （3）齿面点蚀 （4）轮齿折断 9-10 设计一般闭式齿轮传动时，齿根弯曲疲劳强度主要针对的失效形式是_______________。

（1）齿面塑性变形 （2）轮齿疲劳折断 （3）齿面点蚀 （4）

磨损

9-11 磨损尚无完善的计算方法，故目前设计开式齿轮传动时，一般弯曲疲劳强度设计计算，用适当增大模数的办法以考虑_______的影响。

（1）齿面点蚀 （2）齿面塑性变形 （3）磨面磨损 （4）齿面胶合

21

9-12对齿轮轮齿材料性能的基本要求是___________。 （1）齿面要硬，齿芯要韧 （2）齿面要硬，齿芯要脆

（2） 齿面要软，齿芯要脆 （4）齿面要软，齿芯要韧

9-13 设计一对材料相同的软齿面齿轮传动时，一般使小齿轮齿面硬度HRS，和大齿轮齿面硬度HBR2的关系为__________。 （1）HBS1HBS2

9-14 对于一对材料相同的钢制软齿面齿轮传动，常用的热处理方法是____________。

（1）小齿轮淬火，大齿轮调质 （2）小齿轮淬火，大齿轮正火 （3）小齿轮调质，大齿轮正火 （4）小齿轮正火，大齿轮调质 9-15 一材料为45钢要求6级精度的硬齿面齿轮，其制造工艺过程可在齿坯加工以后顺序进行_____________。

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

9-16选择齿轮毛坯的成型方法时（锻造、铸造、轧制圆钢等），除了考虑材料等因素外，主要依据________________。

（1）齿轮的几何尺寸（2）齿轮的精度（3）齿轮的齿面粗糙度 （4） 齿轮在承上的位置

9-17计算载荷中的使用系数KA不包含__________对齿轮实际承受载荷的影响

（1）工作机性能 （2）原动机性能 （3）载荷变动情况 （5） 齿轮制造及装配误差

9-18对于重要的齿轮传动，可将齿轮进行齿顶修缘，目的是____。 （1） 减小齿间载荷分配不均 （2）减小齿向载荷的分布不均 （2） 减小附加动载荷 9-19齿轮传动中，齿间载荷分配不均，除与轮齿变形有关外，还主要与____________有关。

（1）齿面粗糙度 （2）润滑油粘度 （3）齿轮制造精度

9-20 有A、B两对齿轮传动，材料、热处理和制造精度相同，但A对齿轮重合度较大。则齿间载荷分配系数K0____________。 （1）A对较大 （2）B对较大 （3）A、B对齿轮相同 9-21 计算载荷中的齿向载荷分布系数Kβ与________无关。 （1） （2）

齿轮所在轴的刚度 （2）齿轮在轴上的位置 工作机性能 （4）齿轮的宽度 （5）齿面硬度

9-22 齿面降低齿轮传动中向载荷分布不均的程度，可以____。

（1）增大重合度 （2）进行轮齿齿顶修缘 （3）将轮齿作鼓形修整

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（4）降低齿轮支承系统的刚度

9-23 齿轮接触强度计算中的弹性系数ZE反映了________对齿面接触应力的影响。

（1） 齿轮副强度的极限 （2）齿轮副材料的弹性模量和泊松比 （2）

齿轮副材料的弹性极限 （4）齿轮副材料的度

9-24齿轮接触疲劳强度计算中的节点区域系数ZH与___无关。 （1）变位系数 （2）分度圆压力角 （3）分度圆螺旋角

9-25斜齿轮接触强度计算中的重合系数Ze，考虑了重合度对单位齿宽载荷的影响它_________。

（1） 与端面重合度和纵向重合度有关 （2）只与端面重合度有关 （3）

与纵向重合度有关

9-26 齿轮抗弯强度计算中的重合度系数Ye与__________有关。 （1）齿高 （2）齿宽 （3）端面重合度 （4）纵向重合度

9-27 斜齿圆柱齿轮强度计算中的螺旋系数Zβ和Yβ是考虑接触线倾斜对轮齿强度的影响，它的值为______________ 。

（1）Zβ>1，Yβ>1 （2）Zβ<1, Yβ<1 (3) Zβ>1, Yβ<1 (4) Zβ<1, Yβ>1

9-28 齿轮抗弯曲计算中的齿形系数YFa反映了___________对抗弯强度的影响。

（1）轮齿的形状 （2）轮齿的大小 （3）齿面强度 （4） 齿面粗糙度

9-29标准直齿圆柱齿轮的齿形系数YFa取决于____________。 （1）模数 （2）齿数 （3）齿宽系数 （4）齿面硬度

9-30 齿轮抗弯强度计算中的应力修正系数YSa不包含________对齿根应力的影响。

（1）齿根过渡曲线处的应力集中 （2）弯曲应力外其余应力 （2） 齿面硬度

9-31一减速齿轮传动，主动轮1用的45钢调质，从动轮2用45钢正火，则它们的齿面接触应力的关系是___________ 。

（1）ζH1<ζH2 (2) ζH1=ζH2 (3) ζH1>ζH2 9-32 一标准值齿圆柱齿轮传动，主动轮1和从动轮2材料的热处理硬度相同，齿数Z1

（1）ζF1>ζF2 (2) ζF1=ζF2 (3) ζF1<ζF2

9-33 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力和许用弯曲应力相同，则__________。

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（1） （2） （3） （4） （1）

两齿轮接触强度相等，齿轮2比齿轮1抗弯强度高 两齿轮抗弯强强度相等，齿轮2比齿轮1接触强度高 齿轮1和齿轮2的接触强度和抗弯强度均相等。 齿轮1和齿轮2的接触强度和抗弯强度都高。

保持分度圆直径不变而增大模数 （2）增大分度圆直径

9-34 为了有效地提高齿面接触强度，可____________ 。

（2） 保持分度圆直径不变而增加齿数

9-35 有一传递动力的闭式直齿圆柱齿轮传动，现设计主、从动轮均为软齿面钢制齿轮，精度等级为7级。如欲在中心距和传动不变的条件下提高其接触强度，在下列措施中，最有效的是_________。 （1）增大模数 （2）提高主、从动轮的齿面硬度

（3） 提高加工精度的等级 （4）增大齿根圆角半径

9-36 设计圆柱齿轮传动时，通常使小齿轮的宽度比大齿轮的宽一些，其目的是___________。 （1） （2） （1） （2）

使小齿轮和大齿轮的强度接近相等 （2）为了使传动更平稳 为了补偿可能的安装误差以保证接触线长度

使大、小齿轮的抗弯强度趋近 （2）提高齿轮的接触强度 使大、小齿轮的磨损程度都减小

9-37与标准圆柱齿轮传动相比，采用高度变位齿轮传动可以____。

9-38设计变位齿轮传动时，若齿轮的变位系数分别为X1和 X2 ，为提高齿轮传动的接触强度，应使变位系数之和为_________。 （1） X1 ＋X2 <0 (2) X1 ＋X2=0 (3) X1 ＋X2>0

9-39设计斜齿圆柱齿轮传动时，螺旋角β一般在8度～25度范围内选取，β太小斜齿轮传动的优点不明显，太大则会引起______。 （1）啮合不良 （2）制造困难 （3）轴向力太大 （3）

传动平稳性下降

9-40当齿轮的材料和热处理一定的情况下，许用应力的值与可靠度及寿命要求的关系是____________ 。

（1）可靠度要求越高，许应力值越大 （2）寿命要求越大，许用力值越大 （3）可靠度和寿命要求越高，许用应力值越站

9-41当齿轮的材料和热处理一定时，许用弯曲应力在______情况下的值较大。

（1）轮齿单向弯曲 （2）齿轮在传动中为惰轮 （3）齿轮双向运转 （4）齿轮是行星轮

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二、 分析与思考题

9-42 在进行齿轮强度计算时，为什么要引入载荷系数K？

9-43 根据齿轮啮合原理，渐开线齿轮传动可以实现瞬时传动比不变，为什么齿轮啮合过程中还会产生内部附加动载荷？动载荷系数Kv反映了哪些产生动载荷的影响因素？如何减小作用在轮齿上的内部附加动载荷？

9-44 为什么要引入齿间载荷分配系数Kα，它取决于哪些因素？ 9-45 齿轮强度计算中为什么要引入齿向载荷分布系数Kβ，它的值主要受哪些因素的影响？可采取哪些措施来减小齿向载荷分布不均的程度？

9-46对相对两支承非对称布置的齿轮传动，从减小齿向载荷分布不均的角度考虑，齿轮应远离还是靠近转矩输入端来布置？

9-47试说明弹性系数ZE的物理意义，它如何影响齿面的接触应力？ 9-48试说明节点区域系数ZH的物理意义，它对齿面接触影响如何？它与齿轮哪些参数有关？

9-49为什么齿轮接触强度和抗弯强度计算分别引入重合度系数Ze和Ye？在强度公式中还有什么系数与重合度有关，说明重合度对接触强度和抗弯强度的影响。

9-50试说明齿形系数YFa的物理意义，它与齿轮的哪些参数有关，是如何影响齿轮抗弯强度的？

9-51试说明应力修正系数YSa的物理意义。它考虑了哪些因素对抗弯强度的影响？

9-52试说明变位系数对接触强度和抗弯强度的影响在齿轮强度公式中是如何体现的？

9-53试说明齿轮制造精度对齿轮接触强度和抗弯强度的影响在强度计算公式中是怎样体现的？

9-54 在下列各齿轮受力图中标注各力的符号(齿轮1主动)。

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题9-54图

9-55 两级展开式齿轮减速器如图所示。已知主动轮1为左旋，转向nl如图示，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Fr，和圆周力Ft，的方向(圆周力的方向分别用符号⑧或①表示向内或向外)。

题9-55图

9-56 图示定轴轮系中，已知齿数z1=z3=25，z2=20，齿轮，转速nl=450r/min，工作寿命Lh=2000h。若齿轮1为主动且转向不变，试问：

题9-56图

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(1)齿轮2在工作过程中轮齿的接触应力和弯曲应力的应力比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? 9-57 直齿轮传动与斜齿轮传动在确定许用接触应力[σH]时有何区别?

9-58 对齿轮进行正、负变位修正，轮齿的抗弯能力有何变化? 9-59 齿轮传动的常用润滑方式有哪些?润滑方式的选择与齿轮圆周速度大小有何关系?润滑油粘度的选择与齿轮圆周速度大小有何关系?

9-60 圆弧齿圆柱齿轮传动与渐开线齿轮传动相比有哪些优点?为什么圆弧齿圆柱齿轮不能是直齿的?

三、设计计算题

9-61 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=31mm，齿数z1=30，z2=93，螺旋角β=13.82°，齿宽B1=85mm，B2=80mm，转速n1=1440r/min，该齿轮对称布置在两支承之间，载荷平稳。试确定该齿轮传动的载荷系数K。

9-62 在上题的齿轮传动中，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。试确定该齿轮传动的许用接触应力和许用弯曲应力。

9-63 设计一直齿圆柱齿轮传动，原用材料的许用接触应力为[σ

H]1=700MPa，[σH]2

=600MPa，求得中心距a=100mm；现改用[σ

[σH]2=400MPaH]1=600MPa，

的材料，若齿宽和其它条件不变，为保证

接触疲劳强度不变，试计算改用材料后的中心距。

9-64 一直齿圆柱齿轮传动，已知zl=20，z2=60，m=4mm，B1=45mm，B2=40mm，齿轮材料为锻钢，许用接触应力[σH]1=500MPa，[σ

许用弯曲应力[σF]1=340MPa， [σF]2=280MPa，弯曲载H]2=430MPa，

荷系数K=1.85，接触载荷系数K=1.40，求大齿轮所允许的输出转矩T2(不计功率损失)。

9-65 设计铣床中一对直齿圆柱齿轮传动，已知功率P1=7.5kW，小齿轮主动，转速n1=1450r/min，齿数z1=26，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。

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9-66 设计一斜齿圆柱齿轮传动，已知功率Pl=40kW，转速n1=2800r/min，传动比i=3.2，工作寿命Lh=1000h，小齿轮作悬臂布置，工作情况系数KA=1.25。

9-67 设计由电动机驱动的闭式圆锥齿轮传动。已知功率P1=9.2kW，转速n1=970r/min，传动比i=3，小齿轮悬臂布置，单向转动，载荷平稳，每日工作8小时，工作寿命为5年(每年250个工作日)。

四、结构设计与分析题

9-68 一标准斜齿圆柱齿轮的局部结构如图所示。已知法面模数mn=5mm，齿数z=52，螺旋角β=13°10′25″，精度等级为8-7-7HK GB/T10095-1988。试确定图中各结构尺寸、尺寸公差、表面粗糙度和形位公差，并填写表中数值。

题9-68图

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第十章 蜗杆传动

一、

选择题

10-1在蜗杆传动中，如何模数和蜗杆头数一定，增加蜗杆分度圆直径，将使________。

（1） 传动效率提高，蜗杆刚度降低 （2）传动效率降低，蜗杆刚度提高 （3）传动效率和蜗杆刚度都提高 （4）传动效率和蜗杆刚度都降低

10-2在蜗杆传动中，其他条件相同，若增加蜗杆头数，将使_____。 （1）传动效率提高，滑动速度降低 （2）传动效率降低，滑动速度提高 （3）传动效率和滑动速度都提高 （4）传动效率和滑动速度都降低

10-3 计算蜗杆传动的传动比时，公式__________是错误的。 （1）i=w1/w2 (2) i=n1/n2 (3)i=d2/d3 (4) i=Z2/Z1

10-4 阿基米德蜗杆与蜗轮正确啮合的条件是_________。

（1） mt1=mt2 ,αt1=α

γ=β

（2） mx1=mt2 ,α

γ=β

10-5为了减少蜗轮滚刀型号，有利于刀具标准化，规定______为标准

值。

（1）蜗轮齿数 （2）蜗轮分度圆直径 （3）蜗杆头数 （3） 蜗杆分度圆直径

10-6为了凑中心距或改变传动比，可采用变位蜗杆传动,这时___。

（1）仅对蜗杆进行变位 （2）仅对蜗轮进行变位

（4） 同时对蜗杆、蜗轮进行变位

10-7 蜗杆传动的失效形式与齿轮传动相类似，其中____最易发生。 （1）点蚀与磨损 （2）胶合与磨损 （3）轮齿折断与塑性变形10-8 蜗杆传动中，轮齿承载能力的计算主要是针对__________来进行的。

（1）蜗杆齿面接触强度和蜗轮齿根抗弯强度 （2）蜗杆齿面接触强度和蜗杆齿根抗弯强度 （3）蜗杆齿面接触强度和齿根抗弯强度 (4) 蜗轮齿面接触强度和齿根抗弯强度

10-9对闭式蜗杆传动进行热平衡计算，其主要目的是为了____。

（1） 防止润滑油受热膨胀后外溢，造成环境污染

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x1=αt2 ,γ

t2 ,γ

+β=90° (2) mn1=mn2, α+β=90 （3）mx1=mt2 ,α

n1=αn2

x1=αt2 ,

（2） 防止润滑油温度过高而使润滑条件恶化 （3） 防止蜗轮材料在高温下力学性能下降

（4） 防止蜗杆蜗轮发生热变后，正确啮合受到破坏

二、 分析与思考

10-10在阿基米德蜗杆传动中，若蜗杆分度圆直径d1，模数m，材料的许用应力及工况等均保持不变，仅将蜗轮齿数由Z2=60增加到Z2′=66,则接触疲劳强度条件考虑，传动的承载能力将变为原来的多少倍？ 10-11为什么连续传动的闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算？可采用哪些措施改善散热条件？

10-12写出蜗杆传动的热平衡条件式，并说明式中各符号意义。

10-13 图示蜗杆传动均是以蜗杆为主动件。试在图上标出蜗轮(或蜗杆)的转向，蜗轮齿的螺旋线方向，蜗杆、蜗轮所受各分力

的方向。

a) b)

题10-13图

10-14 蜗杆传动中为何常以蜗杆为主动件?蜗轮能否作为主动件?为什么?

10-15 图示为简单手动起重装置。若按图示方向转动蜗杆，提升重物G，试确定：

(1)蜗杆和蜗轮齿的旋向；

(2)蜗轮所受作用力的方向(画出)；

(3)当提升重物或降下重物时，蜗轮齿面是单侧受载还是双侧受载?

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题10-15 图

10-16 在动力蜗杆传动中，蜗轮的齿数在什么范围内选取?齿数过多或过少有何不利?

10-17 选择蜗杆、蜗轮材料的原则是什么?

10-18 蜗杆传动设计中为何特别重视发热问题?如何进行热平衡计算?常用的散热措施有哪些?

10-19 为什么蜗杆传动要进行蜗杆的刚度计算?对于常用的两端支承蜗杆轴如何进行刚度计算?

10-20 为什么普通圆柱蜗杆传动的承载能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?

三、设计计算题

10-21 图示为某起重设备的减速装置。已知各轮齿数z1=z2=20，z3=60，z4=2，z5=40，轮1转向如图所示，卷筒直径D=136mm。试求：

(1)此时重物是上升还是下降? (2)设系统效率η=0.68，为使重物上升，施加在轮1上的驱动力矩T1=10N2m，问重物的重量是多少?

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题10-21图 题10-22图

10-22 蜗轮滑车如图所示，起重量F=10kN，蜗杆为双头，模数m=6.3mm，分度圆直径dl=63mm，蜗轮齿数z2=40，卷简直径D=148mm，蜗杆传动的当量摩擦系数fv=0.1，轴承、溅油和链传动的功率损失为8％，工人加在链上的作用力F′=200N。试求链轮直径D′，并验算蜗杆传动是否自锁。

10-23 试设计轻纺机械中的一单级蜗杆减速器，传递功率P1=8.5kW，主动轴转速，nl=1460r/min，传动比i=20，载荷平稳，单向工作，长期连续运转，润滑情况良好，工作寿命Lh=15000h。

10-24 已知一蜗杆传动，蜗杆为主动，转速nl=1440r/min，蜗杆头数zl=2，模数m=4mm，蜗杆直径系数q=10，蜗杆材料为钢，齿面硬度大于45HRC，磨削，蜗轮材料为铸锡青铜，求该传动的啮合效率。

10-25 设计用于带式输送机的普通圆柱蜗杆减速器，传递功率P1=7.5kW，蜗杆转速n1=970r/min，传动比i=18，由电动机驱动，载荷平稳。蜗杆材料为20Cr钢，渗碳淬火，硬度大于58HRC。蜗轮材料为ZCuSnl0P1，金属模铸造。蜗杆减速器每日工作8小时，工作寿命为7年(每年250个工作日)。

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第十一章 链传动

一、选择题

11-1 链传动设计中，一般链轮最多齿数限制为Zmax＝120，是为了__________。

（1）减小链传动的不均匀性 （2）限制传动比 （3）减少链节磨损后链从链轮上脱落下来的可能性 （4）保证链轮轮齿的强度 11-2 链传动中，限制链轮最少齿数的目的之一是为了________。 （1）减少传动的运动不均匀性和动载荷 （2）防止链节磨损后脱落 （3）

使小链轮轮齿受力均匀 （4）防止润滑不良时轮齿加速磨损

11-3链传动中，最适宜的中心距是___________。 （1）（10-20）p (2)（20-30）p （3）（30-50）p （4）（50-80）p

11-4 设计链传动时，链节数最好取_____________。

（1）偶数 （2）奇数 （3）质数 （4）链轮齿数的整数倍 11-5 下列链传动传动比的计算公式中，__________是错误的。 （1）i=n1/n2 (2) i=d2/d1 (3) i=Z2/Z1 (4) i=T2/T1η 11-6 链传动中，链条的平衡速度v=_________。

（1） πd1n1/6031000 （2）πd2n2/6031000 （3）z1n1p1/6031000 （4）z1n2p/6031000

11-7 多排链排数一般不超过3或4排，主要是为了________。 （1） 不使安装困难 （2）使各排受力均匀 （3）不使轴向过宽 （2） 减轻链的重量

11-8链传动设计中，当载荷大、中心距小，传动比大时，宜选用____。 （1）大节距单排链 （2）小节距多排链 （3）小节距单排链 （4）大节距多排链

三、设计计算题

11-9 滚子链传动传递的功率P=8.5 kW，工况系数KA=1.2，

主动链轮转速nl= 960r/min，齿数zl=21，从动链轮转速n2=330r/min，中心距d≤600mm，链节距p=12.7mm，试计算需要几排链。

11-10 单排滚子链传动，主动链轮转速n1=600r/min，齿数

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zl=21，从动链轮齿数z2=105，中心距a=910mm，该链的节距p=25.4mm，工况系数KA=1.2，试求链传动所允许传递的功率P。 11-11 设计一输送装置用的链传动。已知传递的功率P=16.8kW，主动轮转速n1= 960r/rain，传动比i=3.5，原动机为电动机，工作载荷冲击较大，中心距a≤800mm，水平布置。

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第十二章 轴

一、选择与填空题

12-1 轴上安装有过盈联接零件时，应力集中将发生在轴上_____________。

(1)轮毂中间部位 (2)沿轮毂两端部位 (3)距离轮毂端部为1/3轮毂长度处

12-2 某45钢轴的刚度不足，可采取____________措施来提高其刚度。

(1)改用40Cr钢 (2)淬火处理 (3)增大轴径 (4)增大圆角半径

12-3 按弯扭合成强度条件计算轴的应力时，公式中折合系数α是考虑__________。

(1)材料抗弯与抗扭的性能不同 (2)弯曲应力和扭转切应力的循环性质不同

(3)强度理论的要求

12-4 对轴进行表面强化处理，可以提高轴的 。

(1)静强度 (2)刚度 (3)疲劳强度 (4)耐冲击性能

二、分析与思考题

12-5 何为转轴、心轴和传动轴?自行车的前轴、中轴、后轴及脚踏板轴分别是什么轴?

12-6 试说明下面几种轴材料的适用场合：0235-A，45，1Crl8Ni9Ti，Qr600-2， 40CrNi。

12-7 轴的强度计算方法有哪几种?各适用于何种情况?

12-8 按弯扭合成强度和按疲劳强度校核轴时，危险截面应如何确定?确定危险截面时考虑的因素有何区别?

12-9 为什么要进行轴的静强度校核计算?这时是否要考虑应力集中等因素的影响?

12-10 经校核发现轴的疲劳强度不符合要求时，在不增大轴径的条件下，可采取哪些措施来提高轴的疲劳强度?

12-11 何谓轴的临界转速?轴的弯曲振动临界转速大小与哪些因素有关?

12-12 什么叫刚性轴?什么叫挠性轴?设计高速运转的轴时，应如

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何考虑轴的工作转速范围?

三、设计计算题

12-13 已知一传动轴的材料为40Cr钢调质，传递功率P=12kW,转速，n=80r/min。试：

(1)按扭转强度计算轴的直径；

(2)按扭转刚度计算轴的直径(设轴的允许扭转角[υ]≤0.5(°)/m)。

12-14 直径d=75mm的实心轴与外径d0=85mm的空心轴的扭转强度相等，设两轴的材料相同，试求该空心轴的内径d1和减轻重量的百分率。

12-15 图示为一台二级圆锥-圆柱齿轮减速器简图，输入轴由左端看为逆时针转动。已知Ft1=5000N，Fr1=1690N，Fa1=676N，dml=120mm，dm2=300mm，Ft3=10000N，Fr3=3751N，Fa3=2493N，d3=150mm，l1= l

3=60mm，l2=120mmm，l4= l5= l6=100mm。试画出输入轴的计算简图，

计算轴的支承反力，画出轴的弯矩图和扭矩图，并将计算结果标在图中。

题12-15图

12-16 根据题15-15中的已知条件，试画出中间轴的计算简图，计算轴的支承反力，画出轴的弯矩图和扭矩图，并将计算结果标在图中。

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12-17 两级展开式斜齿圆柱齿轮减速器的中间轴的尺寸和结构如图所示。轴的材料为45钢，调质处理，轴单向运转，齿轮与轴均采用H7/k6配合，并采用圆头普通平键联接，轴肩处的圆角半径均为r=1.5mm。若已知轴所受扭矩T=292N2m，轴的弯矩图如图所示。试按弯扭合成理论验算轴上截面Ⅰ和Ⅱ的强度，并精确验算轴的疲劳强度。

题12-17图

四、结构设计与分析题

12-18 试指出图示小圆锥齿轮轴系中的错误结构，并画出正确结构图。

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题12-18图

12-19 试指出图示斜齿圆柱齿轮轴系中的错误结构，并画出正确结构图。

题12-19图

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第十三章 滚动轴承

一、选择与填空题

13-1 说明下列型号滚动轴承的类型、内径、公差等级、直径系列和结构特点：6306、51316、N316/P6、30306、6306/P5、30206，并指出其中具有下列特征的轴承：

(1)径向承载能力最高和最低的轴承分别是__________和__________；

(2)轴向承载能力最高和最低的轴承分别是__________和__________；

(3)极限转速最高和最低的轴承分别是__________和__________；

(4)公差等级最高的轴承是________________；

(5)承受轴向径向联合载荷的能力最高的轴承是__________。 13-2 若一滚动轴承的基本额定寿命为537000转，则该轴承所受的当量动载荷__________基本额定动载荷。

(1)大于 (2)等于 (3)小于

13-3 在保证轴承工作能力的条件下，调心轴承内、外圈轴线间可倾斜的最大角度为__________，而深沟球轴承内、外圈轴线间可倾斜的最大角度为__________。

(1)3′～4′ (2)8′～16′ (3)1°～2° (4)2°～3°

13-4 滚动轴承的内径和外径的公差带均为_____________，而且统一采用上偏差为____________，下偏差为___________的分布。

13-5 采用滚动轴承轴向预紧措施的主要目的是__________。

(1)提高轴承的旋转精度 (2)提高轴承的承载能力 (3)降低轴承的运转噪声

(4)提高轴承的使用寿命

13-6 各类滚动轴承的润滑方式，通常可根据轴承的__________来选择。

(1)转速n (2)当量动载荷P (3)轴颈圆周速度v

(4)内径与转速的乘积dn

13-7 若滚动轴承采用脂润滑，则其装脂量一般为轴承内部空间容积的__________。

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二、分析与思考题

13-8 滚动轴承共分几大类型?写出它们的类型代号及名称，并说明各类轴承能承受何种载荷(径向或轴向)。

13-9 为什么30000型和70000型轴承常成对使用?成对使用时，什么叫正装及反装?什么叫“面对面”及“背靠背”安装?试比较正装与反装的特点。

13-10 滚动轴承的寿命与基本额定寿命有何区别?按公式L=(C/P)ε

计算出的L是什么含义?

13-11 滚动轴承基本额定动载荷C的含义是什么?当滚动轴承上作用的当量动载荷不超过C值时，轴承是否就不会发生点蚀破坏?为什么?

13-12 对于同一型号的滚动轴承，在某一工况条件下的基本额定寿命为L。若其它条件不变，仅将轴承所受的当量动载荷增加一倍，轴承的基本额定寿命将为多少?

13-13 滚动轴承常见的失效形式有哪些?公式L=(C/P)ε是针对哪种失效形式建立起来的?

13-14 你所学过的滚动轴承中，哪几类滚动轴承是内、外圈可分离的?

13-15 什么类型的滚动轴承在安装时要调整轴承游隙?常用哪些方法调整轴承游隙?

13-16 滚动轴承支承的轴系，其轴向固定的典型结构形式有三类：(1)两支点各单向固定；(2)一支点双向固定，另一支点游动；(3)两支点游动。试问这三种类型各适用于什么场合?

13-17 一高速旋转、传递较大功率且支承跨距较大的蜗杆轴，采用一对正装的圆锥滚子轴承作为支承，是否合适?为什么?

13-18 滚动轴承的回转套圈和不回转套圈与轴或机座装配时所取的配合性质有何不同?常选用什么配合?其配合的松紧程度与圆柱公差标准中相同配合有何不同?

13-19 在圆锥齿轮传动中，小圆锥齿轮的轴常支承在套杯里，采用这种结构形式有何优点?

13-20 滚动轴承常用的润滑方式有哪些?具体选用时应如何考虑? 13-21 接触式密封有哪几种常用的结构形式?分别适用于什么速度范围?

13-22 在唇形密封圈密封结构中，密封唇的方向与密封要求有何关系?

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三、设计计算题

13-23 如图所示，轴上装有一斜齿圆柱齿轮，轴支承在一对正装的7209AC轴承上。齿轮轮齿上受到圆周力Fte=8100N，径向力Fre=3052N，轴向力Fae=2170N，转速n=300 r/min，载荷系数fP=1.2。试计算两个轴承的基本额定寿命(以小时计)。(想一想：若两轴承反装，轴承的基本额定寿命将有何变化?)

题15-23图

13-24 一根装有小圆锥齿轮的轴拟用图示的支承方案，两支点均选用轻系列的圆锥滚子轴承。圆锥齿轮传递的功率P=4.5kW(平稳)，转速n=500r/min，平均分度圆半径rm=100mm，分锥角δ=16°，轴颈直径可在28～38mm内选择。其它尺寸如图所示。若希望轴承的

基本额定寿命能超过60000h，试选择合适的轴承型号。

13-25 6215轴承受径向载荷Fr=45.6kN，轴向载荷Fa=6.3kN，载荷平稳，试计算其当量动载荷P。若在此当量动载荷作用下要求该轴承能正常旋转106转，其可靠度约为多少?

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第十四章 滑动轴承

一、选择与填空题

14-1 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)0.3～1.5 (4)3～5 14-2 轴承合金通常用于做滑动轴承的__________。 (1)轴套 (2)轴承衬 (3)含油轴瓦 (4)轴承座

14-3 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___________________； 限制pv值的主要目的是___________________ 。

14-4 径向滑动轴承的偏心距e随着载荷增大而_________；随着转速增高而__________。

14-5 ______________不是静压滑动轴承的特点。

(1)起动力矩小 (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

二、分析与思考题

14-6 试分别从摩擦状态、油膜形成的原理以及润滑介质几方面对滑动轴承进行分类。

14-7 为什么滑动轴承要分成轴承座和轴瓦，有时又在轴瓦上敷上一层轴承衬?

14-8 在滑动轴承上开设油孔和油槽时应注意哪些问题? 14-9 一般轴承的宽径比在什么范围内?为什么宽径比不宜过大或过小?

14-10 提高液体动力润滑径向滑动轴承的运动稳定性和油膜刚度是设计时应考虑的重要问题，其具体措施有哪些?

14-11 采用扇形块可倾轴瓦时，可倾轴瓦的支承点与轴的旋转方向有何关系?轴是否允许正反转?

14-12 滑动轴承常见的失效形式有哪些?

14-13 对滑动轴承材料的性能有哪几方面的要求?

14-14 对滑动轴承材料的基本要求之一是耐磨，而表面淬硬的钢材是很耐磨的，试问是否可用表面淬硬的钢制轴颈和钢制轴瓦配对，以达到耐磨的要求?

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14-15 在设计滑动轴承时，相对间隙ψ的选取与速度和载荷的大小有何关系?

14-16 某离心泵用径向滑动轴承，轴颈表面圆周速度v=2.5m/s，工作压力P=3～4MPa，设计中拟采用整体式轴瓦(不加轴承衬)，试选择一种合适的轴承材料。

14-17 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?

14-18 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。

14-19 不完全液体润滑轴承与液体动力润滑轴承的设计计算准则有何不同?

14-20 试说明液体动压油膜形成的必要条件。 14-21 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Rz=6.3μm改为Rz=3.2μm。

14-22 在设计液体润滑轴承时，当出现下列情况之一后，可考虑采取什么改进措施(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。

14-23 液体动力润滑轴承承载能力验算合格的基本依据是什么? 14-24 滑动轴承润滑的目的是什么(分别从液体润滑和不完全液体润滑两类轴承分析)?

14-25 滑动轴承常用的润滑剂种类有哪些?选用时应考虑哪些因素?

三、设计计算题

14-26 起重机卷筒轴采用两个不完全液体润滑径向滑动轴承支承，已知每个轴承上的径向载荷F=100kN，轴颈直径d=90mm，转速v=90r/min。拟采用整体式轴瓦，试设计此轴承，并选择润滑剂牌号。

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14-27 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ZCuAll0Fe3，当轴转速为60r/min、100r/min、500r/min时，轴承允许的最大径向载荷各为多少?

14-28 一液体动力润滑径向滑动轴承，承受径向载荷F=70kN，转速n=1500r/min，轴颈直径d=200mm，宽径比B/d=0.8，相对间隙ψ=0.0015，包角α=180°，采用32号全损耗系统用油(无压供油)，假设轴承中平均油温tm=50℃，油的粘度η=0.018Pa2s，求最小油膜厚度hmin。

14-29 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，轴承上的径向载荷F=10kN，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、轴与孔的配合公差及表面粗糙度，并进行轴承热平衡计算。

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第十五章 联轴器和离合器

一、选择与填空题

15-1 试查手册确定下列联轴器的相对位移补偿量范围。

弹滑块联轴器 x/mm y/mm α/(°) 性柱销联轴器 补偿量范围 齿式联轴器 轮胎联轴器 类型 位移 15-2 牙嵌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KA (2)接合时的转速状态 (3)牙的形状 (4)牙的数量

15-3 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__________。

15-4 多盘摩擦离合器的内摩擦盘有时做成碟形，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

二、分析与思考题

15-5 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?

15-6 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?

15-7 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。

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(1)载荷平稳，冲击轻微，两轴易于准确对中，同时希望联轴器寿命较长。

(2)载荷比较平稳，冲击不大，但两轴轴线具有一定程度的相对偏移。

(3)载荷不平稳且具有较大的冲击和振动。

(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。

15-8 十字轴万向联轴器适用于什么场合?为何常成对使用?在成对使用时如何布置才能使主、从动轴的角速度随时相等?

15-9 在联轴器和离合器设计计算中，引人工作情况系数KA是为了考虑哪些因素的影响？

15-10 选择联轴器类型时，应当考虑哪几方面的因素?

15-11 牙嵌离合器和摩擦式离合器各有何优缺点?各适用于什么场合?

15-12 多盘摩擦离合器的许用压力[p]与哪些因素有关?为什么?

三、设计计算题

15-13 有一链式输送机用联轴器与电动机相联接。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。两轴同轴度好，输送机工作时起动频繁并有轻微冲击。试选择联轴器的类型和型号。

15-14 一搅拌机的轴通过联轴器与减速器的输出轴相联接，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=1000N2m，两轴工作时有少量偏移，试选择此联轴器的类型和型号。 15-15 一机床主传动换向机构中采用多盘摩擦离合器。已知外摩擦盘5片，内摩擦盘4片，摩擦盘接合面内径D1=60mm，外径D2=110mm，传递功率P=4.4kW，转速n=1214r/min，摩擦盘材料为 淬火钢，在油中工作，每小时接合约120次。试求此离合器所需的轴向总压力F，并验算此离合器。

15-16 一剪切销安全联轴器如图所示，传递转矩Tmax=800N2m，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[τ]=0.7σB。试求此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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题15-16图

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第十六章 弹 簧

一、选择与填空题

16-1 按照所承受的载荷不同，弹簧可分为__________、____________、__________和__________四种；而按照形状不同，弹簧可分为_________、___________、___________、___________和_________。

16-2 下列材料中不能用来作弹簧的是_________________。

(1)70 (2)65Mn (3)HTl50 (4)50CrVA

16-3 弹簧材料的Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类是按____________________来分的，同一材料的Ⅱ类弹簧的许用切应力值高于________________类弹簧的许用值。

16-4 碳素弹簧钢丝的拉伸强度极限随弹簧钢丝直径的增大而___________________。

(1)增大 (2)不变 (3)减小

二、分析与思考题

16-5 弹簧主要有哪些功能?试分别举出几个应用实例。

16-6 弹簧制造时采用冷卷或热卷与弹簧丝直径有何关系?冷卷或热卷后的热处理方法有何区别?

16-7 什么是弹簧的特性曲线?它与弹簧的刚度有什么关系?定刚度弹簧和变刚度弹簧的特性曲线有何区别?

16-8 圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧受载时，弹簧丝截面上的应力最大点在什么地方?最大应力值如何确定?为什么要引入曲度系数K?

16-9 弹簧的旋绕比C是如何定义的?设计弹簧时，C值的取值范围是多少?C值过大或过小有何不利?

16-10 弹簧强度计算和刚度计算的目的是什么?影响圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧强度和刚度的主要因素有哪些?

16-11 在设计承受变载荷的圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧时，按什么载荷进行设计计算，并需要做哪几方面的验算?

16-12 圆柱螺旋扭转弹簧受载时，弹簧钢丝内产生什么应力?其应力最大值的位置如何确定?

16-13 已知圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的外载荷为F，试分析只增大弹簧钢丝直径d、有效圈数n、中径D三者之一时，弹簧变形是增大还

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是减小。

16-14 现有两个圆柱螺旋拉伸弹簧，若它们的材料、弹簧钢丝直径、弹簧中径、端部结构等完全相同，仅有效圈数不同，试分析它们的强度、刚度大小有何不同。

16-15 当圆柱螺旋压缩弹簧有可能失稳时，可采用哪些措施防止失稳?

16-16 在什么情况下要对弹簧进行振动验算?为了使弹簧正常工作，弹簧的工作频率与弹簧基本自振频率间有何关系?若振动验算不合格时应如何修改设计?

三、设计计算题

16-17 有一圆柱螺旋压缩弹簧的外径D2=42mm，弹簧钢丝直径d=7mm，有效圈数n=12，材料为B级碳素弹簧钢丝，进行喷丸处理，求：

(1)当承受的静载荷F=950N时，弹簧的压缩变形量； (2)当弹簧受Ⅱ类载荷时，其允许的最大工作载荷及变形量。 16-18 两个圆柱螺旋压缩弹簧，刚度是kF1=10N/mm，是kF2=20N/mm。求：

(1)串联时的综合刚度是kF和两个弹簧的变形比λ1/λ2； (2)并联时的综合刚度是kF和两个弹簧的载荷比F1/F2。 16-19 一承受静载荷的圆柱螺旋拉伸弹簧，已知弹簧钢丝直径d=4mm，弹簧中径D=20mm，有效圈数n=22圈，弹簧材料为C级碳素弹簧钢丝，无预应力，求弹簧允许的最大工作载荷Fmax和对应的变形量λ

max。

16-20 设计一普通安全阀中的圆柱螺旋压缩弹簧。已知预调压力F1=480N，变形量λ=14mm，工作行程h=1.9mm，弹簧中径D=20mm，两端固定支承。

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