机械设计习题1

机械设计总论

一、简答题：

（1） 机械设计的程序是什么？其各阶段大致需要完成哪些任务？ （2） 试述机械零件设计的一般步骤。

（3） 什么是机械零件的失效？机械零件的失效形式有哪些？试结合日常接触的机械举出其中几种零件的失效形式并分析其原因。

（4） 机械零件设计计算准则与失效形式有什么关系？有哪些日常的计算准则？它们是针对什么失效形式建立的？

（5） 稳定循环变应力的

、

、

、

、

五个参数各代表什么？试列出根据已知零件的

、计算、及的公式。 、

、

（6） 影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？原因是什么？为什么影响因素中的

只对变应力的应力幅部分有影响？

（7） 何谓摩擦？按机理不同，磨损可分为哪几类？各类有何特点？有哪些措施可以提高零件的磨损寿命？

（8） 零件的正常磨损分为哪几个阶段？每阶段各有何特点？

（9） 润滑油、润滑脂各有何主要性能指标？如何理解粘度的概念？

（10）润滑油常用的粘度单位有几种？彼此之间如何换算？压力、温度对粘度有何影响 二、填空：

（1）若一零件的应力循环特性= +0.5，则此时

=70Mpa，则此时

为 ，

为 ，

为 。

（2）影响机械零件疲劳强度的主要因素，除材料性能、应力循环特性r和应力循环次数N之外，主要

有 、 、和 。

（3）根据磨损机理，磨损可分为 、 、 和 。

（4）一个零件的磨损大致可以可分 磨损、 磨损、 磨损三个阶段，在设计或使用时，应力

求 、 、 。

（5）机械零件的主要失效形式有 ； ； 及 。

（6）新产品从任务提出到投放市场的全部程序一般要经过 、 、 及 四个阶段。 （7）产品设计中的“三化”是指 、 、 。

（8）作用于机械零件上的名义载荷是指 ；而设计零件时应按 进行计算；它与名义载荷的关系

式为 。

（9）判断机械零件强度的两种方法是 及 ；其相应的强度条件式为 ； 。 （10）钢制零件的

曲线上，当疲劳极限几乎与应力循环次数

无关时，称为 疲劳；而当

时，疲劳极限随循环次数（11）钢制零件的疲劳曲线（

的增加而降低的称为 疲劳。 曲线）中，当

时为 区；而当

时为 区。

（12）非稳定变应力零件的疲劳强度计算中的等效应力通常取等于 的应力。 （13）按摩擦状态不同，摩擦可分为 、 、 、 。 （14）按建立压力油膜的原理不同，流体润滑主要有 、 。

（15）工业用润滑油的粘度主要受 和 的影响。 三、选择填空：

（1） 对于受循环变应力作用的零件，影响疲劳破坏的主要因素是 。

A.最大应力； B.平均应力； C.应力幅。

（2） 塑性材料制成的零件进行静强度计算时，其极限应力为 。

A.

； B.

； C.

； D.

。

（3） 零件受对称循环应力时，对于塑性材料应取 作为材料的极限。

A.材料的强度极限； B.材料的屈服极限；

C.材料的疲劳极限； D.屈服极限除以安全系数。

（4） 三个相同的零件甲、乙、丙承受的变应力是相同的，但应力的循环特性r分别为+1，0，－1，

其中最易疲劳损伤的零件是 。 （5） 两圆柱体沿母线相压，载荷为F时，最大接触应力为?H，若载荷增大到2F时，最大接触应

力变为 。

A. C.

； B. ； D.

。

；

（6） 由实验知，有效应力集中、绝对尺寸和表面状态只对 有影响。 A.应力幅； B.平均应力； C.应力幅和平均应力。

（7） 摩擦副表面为液体动压润滑状态，当外载荷不变时，摩擦面间的最小油膜厚度随相对滑动速

度的增加而 。

A.变薄； B.增厚； C.不变。

（8） 在外载荷不变的情况下，试判断下列零件上各点应力的变化特性（用应力循环特性系数

表示）：

a）转动心轴，外径上的弯曲应力r为 ：

b）推力球轴承滚动体上一点的接触应力，r为 。

A. r= +1； B. r=－1；

C. r=－1； D. 0

（9） 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。 （10）采用含有油性和极压添加剂的润滑剂，主要是为了减少 。

A.粘着磨损； B.磨粒磨损； C.表面疲劳磨损； D.腐蚀磨损。 （11）零件的工作安全系数为 。

A.零件的极限应力比许用应力； B.零件的工作应力比许用应力；

C.零件的极限应力比零件的工作应力； D.零件的工作应力比零件的极限应力。

（12）某截面形状一定的零件，当尺寸增大时，其疲劳极限值将随之 。 A.增高； B.降低； C.不变； D.规律不定。 四、计算题：

1、某钢制零件材料性能为

危险剖面的综合影响系数 （1）若工作应力按

，，寿命系数

，。

，受单向稳定循环变应力，

常数的规律变化，问该零件首先发生疲劳破坏，还是塑性变形？

常数规律变化，问在什么范围内零件首先发生疲劳破坏？

（2）若工作应力按应力比（循环特性）

（图解法、解析法均可） 2、零件材料的机械性能为：

零件工作的最大应力

，，最小应力

，，综合影响系数

，加载方式为

，

（常数）。 求：

（1）按比例绘制该零件的极限应力线图，并在图中标出该零件的工作应力点点

和其相应的极限应力

；（2）根据极限应力线图，判断该零件将可能发生何种破坏； （3）若该零件的设计安全系数

，用计算法验算其是否安全。

3、在图示零件的极限应力线图中，零件的工作应力位于点，在零件的加载过程中，可能发生哪种失效？若应力循环特性等于常数，应按什么方式进行强度计算？

4、已知45钢经调质后的机械性能为：强度限

，材料的等效系数

。

，屈服限

，疲劳限

（1）材料的基氏极限应力线图如图示，试求材料的脉动循环疲劳极限 （2）疲劳强度综合影响系数 （3）若某零件所受的最大应力

标

和

的位置。

，试作出零件的极限应力线；

，循环特性系数

；

，试求工作应力点的坐

5、合金钢对称循环疲劳极限

（1）绘制此材料的简化极限应力图； （2）求

时的

、

值。

，屈服极限，。试：

螺纹联接与螺旋传动

一、简答题

(1)为什么螺纹联接常需要防松？防松的实质是什么？有哪几类防松措施？试指出普通 螺栓联接、双头螺栓联接和螺钉联接的结构特点，各用在什么场合？

(2)试指出普通螺栓联接、双头螺栓联接和螺钉联接的结构特点，各用在什么场合？ (3)一螺栓联接预紧后，受轴向变载荷作用，在最大工作载荷

及剩余预紧力不变的情 况下，试问提

高这种螺栓疲劳强度的具体措施有哪些？

(4)为提高螺栓的疲劳强度，欲减小螺栓的应力幅，请举出一个措施，并用螺栓受力—变 形协调图来说明。

(5)螺栓的主要失效形式有哪些？

(6)拧紧螺母与松退螺母时的螺纹副效率如何计算？哪些螺纹参数影响螺纹副的效率？ 二、填空

（1）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。螺纹的自锁条件为 ，拧紧螺母时效率公式为 。

（2）螺纹联接常用的防松原理有， ， ， 。其对应的防松装置有 ， ， 。 （3）三角形螺纹主要用于 ，而矩形、梯形和锯齿形螺纹主要用于 。

（4）标记为螺栓GB5782—86 M16×80的六角头螺栓的螺纹是 形，牙形角等于 度，线数等于 ，16代表 ，80代表 。

（5）若螺纹的直径和螺纹副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的 和 。 （6）为了提高螺栓强度，防止螺栓的疲劳破坏，通常采用的方法之一是减小 刚度或增大 刚度。

（7）有一单个紧螺栓连接，已知该螺栓所受预紧力 ，所受

轴向工作载荷 ，螺栓的相对刚度系数 ，则螺栓所受的总拉伸载荷 ，残余

预紧力 ；为保证结合面不出现缝隙，则该联接允许的最大轴向工作载荷 ，（需注明式中各符号的意义）

（8）受轴向载荷的紧螺栓所受的总拉力是 与 之和。 （9）压力容器的紧螺栓联接中，若螺栓的预紧力和容器的压强不变，而仅将凸缘间的铜垫片换成胶垫片，则螺栓所受的总拉力

和联接的紧密性 。

（10）在一定的变载荷作用下，承受轴向工作载荷的螺栓联接的疲劳强度是随着螺栓刚度的自己而 ；且随着被联接件刚度的增加而 。

（11）发动机缸体与缸盖的螺栓联接经常拆装，应使用 联接，为了控制预紧力需用 扳手拧紧。 （12）普通螺栓联接承受横向外载荷时，依靠 承载，螺栓本身受 作用，该螺栓联接可能的失效形式为 。铰制孔用螺栓联接承受横向外载荷时，依靠 承载，螺栓本身受 力作用，螺栓可能的失效形式为 和 。 三、选择填空

（1）采用螺纹联接时，若被联接件之一厚度较大，且材料较软，强度较低，需要经常装拆，则一般宜

采用 。

A．螺栓联接； B．双头螺柱联接； C．螺钉联接。

（2）在常用螺纹中，效率最低、自锁性最好的是 ，效率最高，牙根强度较大，制造方便的是 ，联接螺纹常用 ，传动螺纹常用 。

A．矩形螺纹； B．梯形螺纹； C．三角螺纹。 （3）螺纹副在摩檫系数一定时，螺纹的牙形角越大，则 。

A．量摩擦系数越小，自锁能力越好； B．量摩擦系数越小，自锁能力越差； C．量摩擦系数越大，自锁能力越差； D．量摩擦系数越大，自锁能力越好。 （4）计算紧螺栓联接的拉伸强度时，考虑到拉伸和扭转的复合作用，应将拉伸载荷增大到原来的 倍。 A．1.1； B．1.3； C．1.5； D．1.7。

（5）被联接件是锻件或铸件时，应将安装螺栓处加工成小凸台或鱼眼坑，其目的是 。 A．易拧紧； B．避免偏心载荷； C．增大接触面； D．外观好。 （6）当螺纹公称直径、牙形角、螺纹线数相同时，细牙螺纹的自锁性能 。

A． 被联接件的橡胶垫片改为皮革垫片； B． 在螺母下放置弹性单元；C． 被联接件的金属垫片改为橡胶垫片； D． 去掉螺母下放置弹性单元而改为普通平垫圈。

（7）受轴向载荷的紧螺栓联接，在工作载荷 和残余预紧力不变的情况下，要提高螺栓强度，可以采取的措施有 。

A． 减小螺栓刚度，增大被联接件刚度； B． 同时减小螺栓与被联接件的刚度；C． 增大螺栓刚度，减小被联接件刚度； D． 同时增大螺栓与被联接件的刚度。

（8）一螺栓联接拧紧后预紧力为向工作拉力

，被联接件上的残余预紧力为

等于 。（

A．

；

，工作时又受轴

，则螺栓所受总拉力

为螺栓的联接相对刚度）

B． ；

C． D．

； 。

（9）用于薄壁零件联接的螺纹，应采用 。

A．三角形细牙螺纹； B．梯形螺纹；

C．锯齿形螺纹； D．多线三角形粗牙螺纹。

（10）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。 （11）螺栓的材料性能等级标成

级，其数字

代表 。

A．对螺栓材料的强度要求； B．对螺栓的制造精度要求； C．对螺栓材料的刚度要求； D．对螺栓材料的耐蚀性要求。

（12 （12）对于外载荷是轴向变载荷的重要联接，螺栓所受总拉力在

与

按 。

之间变化。则螺栓的应力变化规律

A． B．

常数；

常数；

C． 常数。

四、判断题

(1) 螺纹公称直径、牙行角、螺纹线数相同时，细牙螺纹的自锁性比粗牙螺纹的自锁性好。 （ ） (2)为了提高受轴向变载荷螺栓联接的疲劳强度，可以增加螺栓刚度。 （ ） (3) 三角形螺纹的牙形角比矩形螺纹的牙形角大，故三角形螺纹主要用于螺纹联接，而矩形

螺纹主要用于螺旋传动。 （ ）

(4) 螺栓联接中的螺栓受横向载荷时只需计算剪切强度和挤压强

度。 （ ）

(5) 在有气密要求的螺栓联接结构中，结合面之间不用软垫片进行密封而采用密封环结构，

这主要是为了增大被联接件的刚度，从而增大螺栓的疲劳强度。 （ ） (6) 在螺纹联接中，采用加高螺母以增加旋和圈数的办法对提高螺栓的强度并没有多少作用。

（ ）

(7) 减少螺栓和螺母的螺距变化差可以改善螺纹牙间的载荷分配不均的程度。

（ ）

(8)横向载荷的铰制孔精配螺栓联接，螺栓的抗拉强度不需要进行计算。 （ ）

(9)受横向载荷的紧螺栓联接主要是靠被联接件接合面之间的摩擦来承受横向载荷的。

（ ）

(10) 螺栓组受转矩作用时，螺栓的工作载荷同时受到剪切和拉伸。 （ ）

五、计算题

1.一悬臂梁由四个普通螺栓联接固定于立墙上的两个夹板间，如图所示，已知载荷 P=1000N，螺栓布局和相关尺寸如图示，试选择螺栓直径d 。

注：

（1）螺栓材料45钢

（2）图示尺寸单位为mm；

（3）板间摩擦系数f=0.15，可靠性系数K=1 .2； （4）螺纹标准见下表；

=360N/mm；

螺纹外径 5 4.134 6 4.917 8 6.647 10 8.376 12 10.106 14 11.835 16 13.835 螺纹内径

2.如图所示的夹紧联接柄承受载荷Q=600N，螺栓个数z=2，联接柄长度L=300mm，轴的直径 d=60mm，夹紧结合面的摩擦系数f=0.15，考 虑摩擦传力的可靠性系数

。试确定该联接螺栓的直径（螺栓材料为Q235,

， ）。

3.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的倍数表示）

（可用计算法或作图法求）

（2）分析哪个方案较好，为什么？

4.图为一钢制液压油缸，油压

（静载），油缸内径

，缸盖由6个

（小径

）螺栓联接在缸体上，已知螺栓的刚度

和缸体、缸盖的刚度

的关系为

，螺钉材料的许用应力

，根据联接的紧密性要求，残余预紧力

（

为每个螺栓的工作拉力），求预紧力

应控制在什么范围内才能满足此联接的要求？

5.有一钢制液压油缸，如图所示。缸内油压

，螺栓分布直径

，缸体内径 ，缸盖外径

。为保证气密性要求，残余预紧力取为工作载荷的 倍，螺栓间

弧线距离不大于 。已知螺栓的许用应力为

。试计算：

（1）最少的螺栓数目；

（2）单个螺栓承受的总拉力； （3）螺栓小径。

6.图示支架用4个普通螺栓与立柱相联接。已知载荷

，

接合面摩擦系数

，螺栓材料的许用应力

，

， ，

被联接件刚度 ， 为螺栓刚度。取防滑系数 ，求所需螺栓小径 （接

合面工作能力不能验算）。

7 .某受轴向变载荷的紧螺栓联接，已知螺栓的刚度系数与被联接件相同，且

向工作变载荷为

。

，螺栓的载荷增量

及

，螺栓的预紧力

，轴

（1）画出该螺栓联接的“力—变形”图，并在图上标出残余预紧力

螺栓的总拉力

的位置，它们的值为多少？

（2）该联接的结合面刚要离缝时，所允许的最大工作载荷（3）若已知螺栓的小径尺寸

8. 图示的方形盖板用四个

（

，则螺栓的工作应力幅

为多大？

为多大？

）的螺栓与箱体联接，位于对称中心 处的吊环受拉力

，已知螺栓的许用应力

，

（1）作用在吊环上的最大拉力

？

移至 。

点，若测得

，

；问：

（2）由于制造误差，吊环的位置由

求

下受力最大螺栓的工作拉力

（3）说明在（2）情况下，该螺栓组联接是否安全？

9.如图为受轴向工作载荷的紧螺栓联接工作时力和变形的关系，试问：（1）螺栓刚度

和被联接件刚度

的大小对螺栓受力

有何

影响？（2）若预紧力试计算：

，工作载荷 ，

A.螺栓上总的载荷 B.残余预紧力

10.图示支架用4个普通螺栓联接在立柱上，已知载荷参数如图示，接合面摩擦系数

，联接的尺寸

，螺栓材料的屈服极限

（10）链条节距的选用原则是什么？在什么情况下宜选用小节距的多列链？什么情况下宜选用大节距的单

列链？

二、填空题：

（1） 链传动中，即使主动链轮的角速度

能得到恒定值。

（2） 链传动的动载荷是随着链条节距

和链轮齿数 而增加。

常数，也只有当 时，从动轮的角速度和传动比

才

（3） 滚子链最主要参数是链的 ，为了提高链速的均匀性，应选用齿数为 的链轮。 （4） 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。 （5） 链传动中，小链轮的齿数越多时，则传动平稳性越 。

（6） 与带传动相比，链传动的承载能力 ，传动效率 ，作用在轴上的径向压力 。 （7） 单排滚子链与链轮啮合的基本参数是 、 和 ，其中 是滚子链的主要参数。 （8） 链轮的转速 ，节距 ，齿数 ，则链传动的动载荷就越大。

（9） 链传动一般应布置在 平面内，尽可能避免布置在 平面或 平面内。

（10） 在链传动中，当两链轮的轴线不在同一水平面时，应将 边布置在上面， 边布置在下面。 三、选择填空：

（1） 链传动中作用在轴上的压力要比带传动小，这主要是由于 。

A.这种传动只用来传递小功率； B.链的质量大，离心力也大； C.啮合传动不需很大的初拉力 D.在传递相同功率时圆周力小。

（2） 链传动中链节数取偶数，链轮齿数为奇数，最好互为质数，其原因是 。

A.磨损均匀； B.具有抗冲击力； C.减小磨损与胶合； D.瞬时传动比为定植。

（3） 在一定转速时，要减小链条传动的不均匀性和动载荷，应 。

A.增大链条节距和链轮齿数； B.增大链条节距和减小链轮齿数； C.减小链条节距，增大链轮齿数； D.减小链条节距和链轮齿数。

（4） 滚子链传动中，滚子的作用是 。

A.缓和冲击； B.减小套筒与轮齿间磨损；

C.提高链的破坏载荷； D.保证链条与轮齿间的良好啮合。

（5） 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； D.避免采用过渡链节。

（6） 链条磨损会导致的结果是 。

A.销轴破坏； B.链片破坏；

C.套筒破坏； D.影响链与链轮啮合，致使脱链。 （7） 为了限制链传动的动载荷，在节距

A.小链轮的转速

和小链轮齿数

一定时，应该限制 。 ；

； B.传动的功率

C.传递的圆周力。

（8） 应用标准套筒滚子链传动的许用功率曲线，必须根据 来选择链条的型号和润滑方法。

A.链条的圆周力和传递功率； B.小链轮的转速和计算功率； C.链条的圆周力和计算功率； D.链条的速度和计算功率。

（9） 链条在小链轮上的包角，一般应大于 。

A．

； B.

； C.

； D.

。

（10）与齿轮传动相比，链传动的优点是 。

A.传动效率高； B.工作平稳、无噪声； C.承载能力大； D.能传递的中心距大。

（11）链传动中心距过小的缺点是 。

A. 链条工作时易颤动，运动不平稳； B. 链条运动不均匀性和冲击作用增强； C. 小链轮上的包角小，链条磨损快； D. 链条铰链易发生胶合。

（12）链条由于静强度不够被拉断的现象，多发生在 情况下。

A.低速重载； B.高速重载； C.高速轻载； D.低速轻载；

（13）链条在小链轮上包角过小的缺点是 。

A.链条铰链易发生胶合； B.链条易被拉断、承载能力低； C.同时啮合的齿数少、链条和轮齿磨损快； D.传动的不均匀性大。

（14）链传动张紧的目的是 。

A.使链条产生初拉力，以使链传动能传递运动和功率；

B.使链条与轮齿之间产生摩擦力，以使链传动能传递运动和功率； C.避免链条垂度过大时产生啮合不良； D.避免打滑。

（15）套筒滚子链链轮分度圆直径等于A。

A. C.

； B.

； D.

。 ；

（16）链传动中，最适宜的中心距是C。

A. C.

； B.； D.

齿轮传动习题

一、简答题：

（1） 齿轮传动的失效形式有哪几种？闭式软齿面齿轮传动一般针对哪种失效形式进行计算？ （2） 齿轮传动中，载荷分布不均匀系数

与哪些因素有关？如减小

值可采取哪些措施？

； 。

（3） 设计软齿面齿轮传动，为什么要使小齿轮齿面硬度比大齿轮齿面硬度高一些？ （4） 为什么斜齿圆柱齿轮传动的承载能力要比直齿圆柱齿轮传动的承载能力高？ （5） 在软齿面闭式圆柱齿轮传动设计中，若齿数比、中心距、齿宽及许用应力不变，减小模数，

并相应增加齿数，则对齿面接触强度、齿根弯曲强度、传动的平稳性和齿轮加工等各有何影响？

（6） 齿轮传动中的内部附加动载荷产生的主要原因是什么？为减小内部附加动载荷可采取哪些措施？ （7） 一对标准直齿圆柱齿轮传动，传动比为2，问：

a哪一个齿轮的齿根弯曲应力大，为什么？

b若大、小齿轮的材料、热处理硬度均相同，小齿轮的应力循环次数，则

它们的许用弯曲应力是否相等，为什么？

（8） 与带传动、链传动比较，齿轮传动有哪些主要优、缺点？ （9） 载荷系数由哪几部分组成？各考虑什么因素的影响？

（10）一对直齿圆柱齿轮的齿面接触应力的大小与齿轮的哪几个几何参数有关？在哪一点啮合的接触应力

最大？通常接触强度计算时算的是哪一点的接触应力？为什么？ （11）为什么把

叫做齿形系数？有哪些参数影响它的数值？为什么与模数

无关？

（12）设计齿轮传动中的下列参数：斜齿圆柱齿轮的法向模数与端面模数、圆锥齿轮的大端模数与平均模

数、齿数与当量齿数、螺旋角、分度圆直径、齿顶圆直径与齿根直径、齿宽、中心距，哪些应取标准值；哪些应圆整；哪些既没有标准值，也不应圆整，而应算得很准确？哪些应在装配图和零件图上标注，哪些可以不标注？哪几个尺寸有公差？

二、填空题：

（1） 齿轮传动时，如大、小齿轮的材料不同，则大、小齿轮的齿面接触应力

应力

，许用接触应力

，许用弯曲应力

。

，齿根弯曲

（2） 在圆柱齿轮传动中，齿轮直径不变而减小模数，对齿轮的弯曲强度、接触强度及传动的工作平

稳性的影响分别为 、 、 。

（3） 闭式齿轮传动中，当齿轮的齿面硬度时，通常首先出现 破坏，故应按 强

度进行设计；但当齿面硬度时，则易出 现 破坏，应按 强度进行设计。 （4） 齿轮的齿形系数

的大小与 无关，主要取决于 。

（5） 在圆锥—圆柱两级齿轮传动中，如其中有一级用斜齿圆柱齿轮传动，另一级用直齿圆锥齿轮传动，

则由于圆锥齿轮 ，故一般将圆锥齿轮传动用在 （高速级、低速级）。 （6） 斜齿（或直齿）圆柱齿轮设计时，计算载荷系数

是 。

（7） 一对软齿面圆柱齿轮啮合传动其齿向载荷分布系数（8） 斜齿圆柱齿轮的齿形系数

与 、 、和 及 有关。

中包含的

是 ，

是 ，

是 ，

与齿轮参数 、 、 有关，而与 无关。

（9） 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 ；对该齿轮弯曲强度影响是轮齿变厚，使弯曲应力 ，弯曲强度 。

（10） 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。 （11） 轮齿的疲劳裂纹首先出现在轮齿的 一侧。

（12） 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。

三、选择填空：

（1） 对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般 。

A．接触强度设计齿轮尺寸，再验算弯曲强度； B．只按接触强度进行设计；

C．按弯曲强度设计尺寸，再验算接触强度； D．只需按弯曲强度设计。

（2） 圆柱齿轮传动，当齿轮直径不变，而减小模数时，可以 。

A．提高轮齿的弯曲强度； B．提高轮齿的接触强度； C．提高轮齿的静强度； D．改善传递的平稳性。

（3） 齿轮传动中，轮齿齿面的疲劳点蚀破坏，通常首先发生在 。

A．接近齿顶处； B．接近齿根处；

C．靠近节线的齿顶部分； D．靠近节线的齿根部分。

（4） 一对标准圆柱齿轮传动，若大、小齿轮的材料和（或）热处理方法不同，则工作时两齿轮间的应

力关系属于下列第 种。

A．B．C． D．

≠ =≠ =

, , , ,

≠≠ = =

, , , ,

=≠≠≠

, , , ,

=≠≠≠

； ；

； 。

（5） 直齿圆锥齿轮强度计算中，是以 为计算依据的。

A．大端当量直齿圆柱齿轮；

B．平均分度圆处的当量直齿圆柱齿轮； C．大端分度圆柱齿轮； D．平均分度圆柱齿轮。

（6） 一对相互啮合的圆柱齿轮，在确定轮齿宽度时，通常使小齿轮比大齿轮宽5～10mm，其主要原因

是 。

A．为使小轮强度比大轮高些； B．为使两轮强度大致相等； C．为便于安装、保证接触线长度； D．为传动平稳、提高效率。 （7） 齿轮抗弯曲计算中的齿形系数

反映了对 齿轮抗弯强度的影响。

A．轮齿的形状； B．轮齿的大小；

C．齿面硬度； D．齿面粗糙度。 （8） 对于齿面硬度HBS>350的钢齿轮，其加工的工艺过程为 。

A．加工齿坯→淬火→切齿→磨齿； B．加工齿坯→切齿→磨齿→淬火；

C．加工齿坯→切齿→淬火→磨齿； D．加工齿坯→淬火→磨齿→切齿。

（9） 在圆柱齿轮传动中，材料与齿宽系数、齿数比、工作情况等一定的情况下，轮齿的接触强度主要

取决于 。

A．模数； B．齿数； C．中心距； D．压力角。 （10）一对标准圆柱齿轮传动，已知

A．C．

< >

，

，它们的齿形系数是 。 =

；

； B．。

（11）若中心距及其他条件不变,当 ,则齿根弯曲强度增大。

A．减小模数,增多齿数时； B．增大模数, 减小齿数时； C．增多齿数,两齿轮均负变位时； D．增大传动比。

（12）齿轮传动中引起附加动载荷,产生振动,冲击的主要原因是 。

A．齿形误差； B．齿厚误差； C．基节误差； D．中心距误差；

（13）对HBS 350的齿轮传动，当采用同一钢材制造时,一般将进行 处理。

A．小齿轮表面淬火，大齿轮调质； B．小齿轮表面淬火，大齿轮正火；

C．小齿轮表面调质，大齿轮正火； D．小齿轮表面正火，大齿轮调质； 四、判断题：

（1） 按齿面接触强度设计计算齿轮传动时，若两齿轮的许用接触应力

≠

，在计算公式中应

代入大者进行计算。 （ ）

（2） 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。 （ ） （3） 动载系数

是考虑主、从动齿轮啮合振动产生的内部附加动载荷对齿轮载荷的影响系数。为了减

小内部附加动载荷，可采用修缘齿。 （ ）

（4） 齿轮传动中，经过热处理的齿面称为硬齿面，而未经热处理的齿面称为软齿面。

（ ） （5） 对于软齿面闭式齿轮传动，若弯曲强度校核不足，较好的解决办法是保持

和不变，减小齿数，

增大模数。 （ ）

（6） 直齿锥齿轮的强度计算是在轮齿小端进行。 （ ）

（7） 所有齿轮传动中，若不计齿面摩擦力，一对齿轮的圆周力都是一对大小相等、方向相反的作用力

和反作用力。 （ ） （8） 为了减小齿向载荷分布系数

，应该尽量使齿轮在两轴承中间对称分布，并把齿宽系数

尽量

选小些。 （ ）

（9） 一对圆柱齿轮，若保持中心距与齿宽不变，减小模数、增加齿数，则可降低齿面接触应力，却增

加了齿根弯曲应力。 （ ）

（10）一对齿轮若接触强度不够时，为增大模数；而齿根弯曲强度不够时，则要加大分度圆直径。

（ ）

五、计算题：

1、图中为直齿圆锥齿轮和斜齿圆锥齿轮组成的两级传动装置，动力由轴Ⅰ输入，轴Ⅲ输出，Ⅲ轴的

转向如图箭头所示，试分析： （1） 在图中画出各轮的转向；

（2） 为使中间轴Ⅱ所受的轴向力可以抵消一部分，确定斜齿轮3和4的螺旋方向； （3） 画出圆锥齿轮2和斜齿轮3所受各分力的方向。

2、如图直齿锥齿轮—斜齿圆柱齿轮二级减速器中，

Ⅱ转矩

。

，

，

，

，轴

（1） 为使轴Ⅱ的轴承所受轴向力较小，试确定齿轮（2） 计算齿轮

的螺旋角方向；

的三个分力大小（忽略摩擦力），并在图上画出这三个分力的方向；

减小到

，将

增大到

，以

（3） 在箱体结构和其他条件不变的情况下，仅将

得到更大的减速比，若传递功率不变，试分析可能会出现什么问题？简要说明理由。

3、图示为二级圆柱齿轮减速器，高速级和低速级均为标准斜齿轮传动。

已知：电机功率 高速级： 低速级：

，，

；转速

，，

，，

计算时不考虑摩擦损失，求：

（1）为使Ⅱ轴上的轴承所受轴向力较小，确定齿轮3、4的螺旋线方向（可画在图上）；

（2）求齿轮3的分度圆螺旋角

的大小；

（3）画出齿轮3、4在啮合处所受各分力的方向（画在图上），计算齿轮3所受各分力的

大小；

蜗杆传动习题

一、简答题： （1） 在材料铸铁或

关？

（2） 说明蜗杆头数

及蜗轮齿数

的多少对蜗杆传动性能的影响？

的蜗轮齿面接触强度计算中，为什么许用应力与齿面相对滑动速度有

（3） 闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？ （4） 蜗杆传动有哪些特点？应用于什么场合？

（5） 蜗杆导程角大小不同时，其相应的蜗杆加工方法有何特点？蜗杆传动以什么面定义标准模数？ （6） 为什么要引入蜗杆直径系数？如何选用？它对蜗杆传动的强度、刚度、啮合效率及尺寸有何影响？ （7） 蜗杆传动的正确啮合条件是什么？自锁条件是什么？

（8） 影响蜗杆传动效率的主要因素有哪些？导程角的大小对效率有何影响？

（9） 为什么蜗杆传动只计算蜗轮齿的强度，而不计算蜗杆齿的强度？在什么情况下需要进行蜗杆的刚

度计算？许用应力如何确定？

（10）蜗杆传动的热平衡如何计算？可采用哪些措施来改善散热条件 二、填空题：

（1） 减速蜗杆传动中，主要的失效形式为 、 、 ，常发生在 。 （2） 普通圆柱蜗杆传动变位的主要目的是 和 。 （3） 有一标准普通圆柱蜗杆传动，已知

角比旋角

，

，

，中间平面上模数

，压力

mm，传动

，蜗杆为左旋，则蜗杆分度圆直径 mm，传动中心距

。蜗杆分度圆柱上的螺旋线角升 =arctan 蜗轮为 旋，蜗轮分度圆柱上的螺 = 。

，则其滑动速度

为 ，它使蜗杆蜗轮

（4） 蜗杆传动中，蜗杆导程角为，分度圆圆周速度为

的齿面更容易发生 和 。

（5） 两轴交错角为

的蜗杆传动中，其正确的啮合条件是 ， 和

（等值同向）。

（6） 闭式蜗杆传动的功率损耗，一般包括三个部分： ， 和 。 （7） 在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动效率越低，自锁性越好，一般蜗杆头数取（8） 阿基米德蜗杆传动在中间平面相当于 与 相啮合。 （9） 变位蜗杆传动只改变 的尺寸，而 尺寸不变。 （10） 在标准蜗杆传动中，当蜗杆为主动时，若蜗杆头数

刚度 ；若增大导程角，则传动效率 。

（11） 蜗杆传动发热计算的目的是防止 而产生齿面 失效，热平衡计算的条件是单位时间内

等于同时间内的 。 （12） 蜗杆传动设计中，通常选择蜗轮齿数

是为了 ；

为了防止 或 。

和模数

一定时，增大直径系数，则蜗杆

。

三、选择填空：

（1） 在标准蜗杆传动中，蜗杆头数一定，加大蜗杆特性系数，将使传动效率 。

A．增加； B．减小；

C．不变； D．增加或减小；

（2） 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，减小表面粗糙值。

（3） 蜗杆传动中，当其它条件相同时，增加蜗杆头数，则传动效率 。

A．降低； B．提高；

C．不变； D．可能提高，可能降低。

（4） 蜗杆传动的正确啮合条件中，应除去 。

A．C．

； B．

；

； D．螺旋方向相同。

（5） 在蜗杆传动中，引进特性系数的目的是 。。

A．便于蜗杆尺寸的计算； B．容易实现蜗杆传动中心距的标准化；

C．提高蜗杆传动的效率。 D．减少蜗轮滚刀的数量，利于刀具标准化。

（6） 计算蜗杆传动比时，公式 是错误的。

A． C．

； B．； D．

； 。

（7） 采用蜗杆变位传动时 。

A．仅对蜗杆进行变位； B．仅对蜗轮进行变位； C．同时对蜗杆蜗轮进行变位。

（8） 对于普通圆柱蜗杆传动，下列说法错误的是 。

A．传动比不等于蜗轮与蜗杆分度圆直径比； B．蜗杆直径系数越小，则蜗杆刚度越大；

C．在蜗轮端面内模数和压力角为标准值； D．蜗杆头数

多时，传动效率提高。

（9） 在蜗杆传动中，轮齿承载能力计算，主要是针对 来进行的。

A．蜗杆齿面接触强度和蜗轮齿根弯曲强度； B．蜗杆齿根弯曲强度和蜗轮齿面接触强度；

C．蜗杆齿面接触强度和蜗杆齿根弯曲强度； D．蜗轮齿面接触强度和蜗轮齿根弯曲强度。 （10）下列蜗杆直径计算公式：（a）

（e）

，（b）

，（c）

，（d）

，

，其中有 是错误的。

A．1个； B．2个；

C．3个； D．4个； E．5个。

（11）对蜗杆传动的受力分析，下面的公式中 有错误。

A．C．

； B．； D．

； 。

（12）起吊重物用的手动蜗杆传动，宜采用 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。

四、判断题：

（1） 由于蜗轮和蜗杆之间的相对滑动较大，更容易产生胶合和磨粒磨损。 （ ） （2） 在蜗杆传动中比

中，蜗杆头数

相当于齿数，因此，其分度圆直径

。（ ）

（3） 蜗杆传动的正确啮合条件之一是蜗杆端面模数和蜗轮的端面模数相等。 （ ） （4） 蜗杆传动的正确啮合条件之一是蜗杆与蜗轮的螺旋角大小相等、方向相同。 （ ） （5） 为了提高蜗杆的传动效率，可以不另换蜗轮，只需要采用直径相同的双头蜗杆代替原来的单头蜗

杆。 （ ）

（6） 为使蜗杆传动中的蜗轮转速降低一倍，可以不用另换蜗轮，而只需用一个双头蜗杆代替原来的单

头蜗杆。 （ ）

（7） 蜗杆传动的正确啮合条件之一是蜗杆的导程角和蜗轮的螺旋角大小相等，方向相反。 （ ） （8） 在蜗杆传动中，如果模数和蜗杆头数一定，增加蜗杆分度圆直径，将使传动效率降低，蜗杆刚度

提高。 （ ）

五、计算题：

1、如图所示为蜗杆传动简图，已知条件如图示。试分析：

（1） 在图（b）上用箭头表示蜗杆、蜗轮所受各力的方向（

—圆周力，

—径向力，

—

轴向力；脚标：蜗杆用“1”，蜗轮用“2”）。

（2） 在图（b）上标明蜗轮的转动方向及其轮齿的螺旋线方向。

2、图示为二级蜗杆传动，已知蜗杆3的导程角的螺旋线方向为右旋，蜗轮4的转向如图所示，轴Ⅰ为输入轴。 试求：

（1） Ⅰ和轴Ⅱ的转向；

（2） 蜗杆、蜗轮的螺旋线方向（所有的）； （3） 蜗轮2和蜗杆3的所受各分力的方向。

（注：要求蜗轮2与蜗杆3的轴向力方向相反）

3、手动绞车采用蜗杆传动（如图所示），

，问：

（1） 使重物

，

，

，

卷筒直径

上升1m，手柄应转多少圈？并在图上标出重物上升时手柄的转向。

（2） 若当量摩擦系数（3） 设

，该机构是否自锁？

的最小值。

，人手最大推力为150N时，手柄长度

（注：忽略轴承效率）

4、 4、图示斜齿圆柱齿轮—蜗杆传动，主动齿轮转动方向和齿的旋向如图示，设要求蜗杆轴的轴向力为最小时，试画出蜗杆的转向和作用在轮齿上的力（以三个分力表示），并说明蜗轮轮齿螺旋方向。

滑动轴承习题

一、简答题：

（1） 在液体摩擦向心滑动轴承设计中，轴承直径间隙

小油膜厚度

过小或温升过高时，应如何调整

对轴承的性能有何影响？设计时，若计算出最值？

（2） 液体摩擦动压滑动轴承的相对间隙的大小对滑动轴承的承载能力、温升和运动精度有何影响？

（3） 根据液体摩擦滑动轴承的承载机理，试述形成动压油膜的必要条件。 （4） 设计液体动压润滑滑动轴承时，为保证轴承正常工作应满足哪些条件？ （5） 液体动压润滑轴承为什么还要选择耐磨性好的材料来制造轴瓦，并验算和（6） 向心动压滑动轴承的长径比

和相对间隙

对轴承承载能力有和影响？

值？

（7） 非液体摩擦滑动轴承的计算准则是什么？

（8） 试述非液体摩擦向心滑动轴承的设计准则及验算内容和目的？

（9） 对滑动轴承而言，润滑油的主要性能指标是什么？选择的原则是什么？ （10）液体静压轴承与动压轴承相比较，有哪些特点？适用什么场合？ 二、填空题：

（1） 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 。

（2） 随着轴转速的提高，液体动压向心滑动轴承的偏心率会 。

（3） 对非液体摩擦滑动轴承，为防止轴承过度磨损，应校核 ，为防止轴承温升过高产生胶合，

应校核 。 （4） 液体动压润滑滑动轴承的偏心率的值在0～1之间变化，当值越大时，最小油膜厚度

，

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