机械设计(2)模拟试题集及答案-201402

机械设计（2）模拟试卷及参考答案

一、是非题（对的用“√”表示，错的用“3”表示，每小题1分，共10分）

1. 在链传动设计中，链节数一般选奇数为宜。 （3） 2. 在蜗杆传动中，当量摩擦系数随齿面相对滑动速度的增大而增大。 (3) 3. 单万向联轴器的从动轴角速度不均匀，改用双万向联轴器后，从动轴的角速度即可变为均匀。 (3) 4. 为了提高轴的刚度，轴的材料可以采用合金钢来代替碳素钢。 （3) 5. 在蜗杆传动中，蜗杆头数越多，则蜗杆传动的效率就越高。 (√) 6. 齿式联轴器是一种无弹性元件的挠性联轴器，它对轴的安装精度要求不高，允许有一定的偏移量。（√） 7. 滚动轴承的静强度安全系数S0只能大于1。 （3） 8. 动压滑动轴承热平衡计算时，若进油温度ti<35℃，则说明轴承发热不严重。 （3) 9. 滚动轴承轴向预紧的主要目的是为了提高轴承的承载能力。 (3) 10. 在滑动轴承设计中，适当选用较大的宽径比会提高承载能力。 （√） 11. 在带、链两级传动中，宜将带传动放在高速级。 （√） 12. 在链传动中，张紧轮宜安装在靠近主动轮的松边外侧上。 (√) 13. 在蜗杆传动中，中心距a = (d2+d1)/2 = m(z1+z2)/2。 (3) 14. 在工作时只承受弯矩而不承受转矩的轴，其工作应力一定是对称循环变应力。 （3) 15. 选择联轴器规格型号时的主要依据之一是：Tca＜[T]。 (√) 16. 在不完全液体润滑滑动轴承设计中，限制pv值的主要目的是限制轴承的温 升。 （√） 17. 滚动球轴承在工作时滚动体上某一点的载荷及应力均呈周期性的不稳定变化。 （√） 18. 毡圈密封装置的毡圈及轴承盖上的装毡圈槽都是矩形截面，目的是为了得到较好密封效 (3) 19. 刚性联轴器在安装时要求两轴严格对中，而挠性联轴器在安装时可以不考虑对中问题。 （3） 20. 为了增加油膜压力，液体动力润滑的向心滑动轴承中，一般油槽应开在承载区。 （ 3 ） 21. 在链传动中，当主动链轮匀速转动时，链速是变化的。 （ √ ） 22. 蜗杆传动中传动平稳的原因在于其同时啮合的齿对数较多。 （ √ ） 23. 滚动轴承的润滑方式通常可根据轴承的转速n来选择。 （ 3 ） 24. 使用十字滑块联轴器时对轴和轴承都会产生附加动载荷。 （ √ ） 25. 相同系列和尺寸的球轴承与滚子轴承相比时，滚子轴承的承载能力比球轴承高，而极限转速低。（ √ ） 26. 在蜗杆、链两级传动中，宜将链传动布置在高速级。 （ 3 ） 27. 滑动轴承的润滑油膜的平均温度越低，其粘度?越小。 （ 3 ） 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38.

齿式联轴器的外齿齿顶是制成凹弧面的。 （ 3 ） 提高轴的表面质量有利于提高轴的疲劳强度。 （ √ ） 链传动中，当一根链的节数为偶数时，接头形式需采用过渡链节。 （ 3 ） 在链传动中，当主动链轮匀速转动时，链速是变化的。 （ √ ） 当液体动力润滑滑动轴承所受载荷较大时，则应选用较大的轴承间隙。 （ 3 ） 滑动轴承轴瓦上的油沟应开在非承载区。 （ √ ） 单个万向联轴器在使用时会产生附加动载荷，为改善这种情况，常成对使用 之 。 （ √ ） 滚动轴承的公称接触角越大，承受轴向载荷的能力就越大。 （ √ ） 在同规格的滚动轴承中，滚子轴承承载能力要比球轴承高而极限转速则比球轴承低。 （ √ ） 为了大幅提高轴的刚度，可把轴的材料从碳钢改为合金钢。 （ 3 ） 对轴的表面进行强化处理，不能提高轴的疲劳强度。 （ 3 ）

39. 在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，自锁性越好。 ( √ ) 40. 在蜗杆传动中，当量摩擦系数随齿面相对滑动速度的增大而增大。 （ 3 ） 41. 设计链传动时，链长（节数）最好取链轮齿数的整数倍。 （ 3 ）

1

42. 影响润滑油粘度的主要因素是温度和压力。 （ √ ）

43. 不完全液体润滑的滑动轴承正常工作的摩擦状态通常是边界摩擦或混合摩擦状态。 （ √ ） 44. 在蜗杆传动中，增加蜗杆头数，会提高传动效率。 （ √ ） 45. 滚动轴承的基本额定寿命是指一批相同轴承寿命的平均值。 （ 3 ） 46. 联轴器和离合器都是使两轴在工作时既能连接又能分离的部件。 （ 3 ） 47. 巴氏合金由于其材料特性独特，通常用于作滑动轴承的含油轴瓦。 （ 3 ） 48. 选择联轴器规格型号时的主要依据之一是：Tca<[T]。 （ √ ） 49. 连接汽车前桥和后桥的那根转动着的轴是一根转轴。 （ 3 ）

50. 在滚子链标记，链号数乘以25.4/16mm即为链节距值。 （ √ ） 51. 滚动轴承进行预紧的主要目的是为了提高轴承的径向承载能力。 (3) 52. 滚动轴承的常用润滑方式通常是根据轴承的dn值大小来选择的。 （√）

53. 在符合滑动轴承动压润滑油膜形成的必要条件的两板中，其间隙越小，承受外载的能力越大。 （√） 54. 滑动轴承设计中，减小轴颈和轴瓦的表面粗糙度值可以提高其承载能力。 （√） 55. 56. 57. 58. 59. 60. 61. 62. 63. 64.

在滚子链设计中，由于链节数一般选用偶数，考虑到均匀磨损，链轮齿数也最好采用偶数。（3） 链传动的运动不均匀性是造成瞬时传动比不恒定的原因。 （√） 设计蜗杆传动时，为了提高传动效率，可以增加蜗杆的头数。 （√） 由于材料和结构上的原因，在蜗杆传动设计中一般只对蜗轮轮齿进行强度计算。（√） 十字滑块联轴器的元件都是刚性的，是刚性联轴器的一种。 （3） 多盘摩擦离合器的内摩擦盘做成蝶形能使离合器分离迅速。 (√) 在链传动中，张紧轮宜紧压在松边靠近主动的小链轮处。 （ √ ） 在蜗杆传动中，通常蜗轮为主动件。 （ 3 ） 流体摩擦滑动轴承的载荷较大时，则应选用较小的轴承间隙。 （ √ ）

承受载荷F的径向滑动轴承在稳定运转时轴颈中心与轴承孔中心并不重合， 轴的转速越高，则偏心距越小，但偏心距永远不能减小到零 （ √ ）

65. 当轴的载荷有较大冲击或转速较高时应选用凸缘联轴器 （ 3 ） 66. 滚动轴承基本额定动载荷C是指其基本额定寿命为106转时所能承受最大载荷 （√）

67. 标记为12A—2—66 GB/T1243—1997滚子链的排数为2排。 （√）

68. 在滚动轴承组合结构设计中，一端固定一端游动支承结构形式一般适合于工作温度变化不大、轴承支承跨

距较小的场合（ 3 ）

69. 通常对于跨距L>350mm，且工作温度变化较大的轴，可将滚动轴承支承设计为一端固定，另一端能轴向游

动的固定方式，而温度变化不大的短轴采用两端固定固定方式。（√)

70. 静载荷作用的轴内部也可能产生变应力。 （ √ ） 71. 蜗杆传动的当量摩擦系数随齿面相对滑动速度的增大而减小。 （ √ ） 72. 影响润滑油粘度的主要因素是温度和压力。 （√） 73. 在蜗杆传动中，中心距a = (d2+d1)/2 = m(z1+z2)/2 。 (3) 74. 链条的链号表示其节距的大小。 （√）

75. 在载荷变化较大的机器中，最好采用刚度随载荷逐渐增大而增大的变刚度弹性联轴器。（√） 76. 滚动轴承的静强度安全系数S0在有些情况下可以小于1。 （ √ ） 77. 连接汽车前桥和后桥的那根转动着的轴是一根转轴。 （3） 78. 滚动轴承的润滑方式通常可根据轴承的转速n来选择。 （3） 79. 在蜗杆、链两级传动中，宜将链传动布置在高速级。 （3） 80. 按扭转强度条件计算轴的受扭段的最小直径时，没有考虑到弯矩的影响。（3）

81. 相同系列和尺寸的球轴承与滚子轴承相比，滚子轴承的承载能力比球轴承高，而极限转速低。（√） 82. 滚动球轴承在工作时滚动体上某一点的应力均呈周期性的不稳定变化。 （√）

2

滚动轴承基本额定动载荷C是指其基本额定寿命为106转时所能承受最大载荷（√）

动压滑动轴承热平蘅计算时，若进油温度ti＜35°，则说明轴承发热不严重。 （3） 液体动压径向滑动轴承，若径向外载荷不变，减少相对间隙，则承载能力增加，而发热也增加。（√） 承受载荷F的径向滑动轴承在稳定运转时轴颈中心与轴承孔中心并不重合，轴的转速越高，则偏心距越小，但偏心距永远不能减小到零 （ √ ）

87. 在滚子链设计中，由于链节数一般选用偶数，考虑到均匀磨损，链轮齿数也最好采用偶数。 （3） 88. 在链传动中,当主动链轮匀速回转时,链速是变化的。 ( √ ) 89. 蜗杆传动由于在啮合传动过程中有相当大的滑动，因而更容易产生齿面点蚀和塑性变形。（3） 90. 在蜗杆传动的设计中，蜗杆一般是选用碳钢或合金钢制成。 （√） 91. 由于材料和结构上的原因，在蜗杆传动设计中一般只对蜗轮轮齿进行强度计算。（√） 83. 84. 85. 86.

92. 当轴的载荷有较大冲击或转速较高时应选用刚性凸缘联轴器 （ 3 ） 93. 94. 95. 96. 97.

滚子链联轴器是一种无弹性元件的挠性联轴器。 （ √ ） 不完全液体润滑滑动轴承的主要失效形式是点蚀。（3）

在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动效率越低，自锁性越差。( 3 )

在计算蜗杆传动啮合效率时，蜗杆和蜗轮齿面间的当量摩擦系数可根据两者的相对滑动速度选取。(√) 按扭转强度条件计算轴的受扭段的最小直径时，没有考虑弯矩的影响。（3）

98. 链传动中，只有当两链轮的齿数相等，且链的紧边长度为节距p的整数倍时，从动链轮角速度?2和瞬时传动比i才会得到恒定值。（√）

99. 为了使蜗杆传动中的蜗轮转速降低一倍，可以不用更换蜗轮，而只需用一个双头蜗杆代替原来的单头（3） 100. 自行车前轮的支承轴是转轴。 （ 3 ）

二、单项选择题(在空格处填上正确答案的字母代号 ，共10小题，每题1分，共10分) 1．在链传动中，若大链轮的齿数过大，则_____A __ 。

A．链条磨损后，易脱链和跳链； B．链条的磨损快； C．链传动的动载荷与冲击作用大； D．链传动的噪音大。 2．对提高蜗杆刚度效果不大的措施是 C 。

A．增大蜗杆直径系数q； B．增大模数m； C．用合金钢替代碳钢； D．增大蜗杆直径。 3．多盘摩擦离合器的内摩擦盘做成蝶形这是为了 C 。

A．减轻盘的磨损； B．提高盘的刚性； C．使离合器分离迅速； D．增大当量摩擦系数。 4．轴最细处的直径是按 B 来初步计算的。

A．弯曲强度； B．扭转强度； C．轴段上零件的孔径； D．弯扭合成。 5．对于轴线相交的两轴间宜选用 C 联轴器。

A．滑块； B．弹性柱销； C．万向； D．套筒。 6．在非液体润滑滑动轴承中，限制p值的主要目的是__A__。

A．防止轴承衬材料过度磨损； B．防止轴承衬材料发生塑性变形； C．防止轴承衬材料因压力过大而过度发热； D．防止出现过大的摩擦阻力矩。 7．角接触球轴承和圆锥滚子轴承的轴向承载能力随接触角α的增大而____A___。 A．增大； B．减少； C．不变； D．增大或减少随轴承型号而定。

8．降低转轴表面粗糙度值,并对必要部位进行表面强化处理，主要是为了提高转轴的___C___。 A．刚度； B．承载能力； C．疲劳强度； D．振动稳定性。 9．形成动压油膜的主要条件是____B____。

A．润滑油粘度较小； B．轴颈和轴瓦之间能形成一楔形间隙； C．工作温度较高； D．轴颈转速较低。 10．联轴器和离合器的主要作用是___B_____。

3

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。 1．链条中应尽量避免使用过渡链节，这主要是因为______A____。

A．链板要承受附加的弯曲载荷作用； B．要使用较长的销轴； C．装配困难； D．过渡链节制造困难。

2．设计蜗杆传动时,增大蜗杆导程角的数值,可以提高______A________。

A．传动效率； B．传动功率； C． 蜗杆刚度； D． 蜗杆圆周速度。 3．阿基米德蜗杆的 A 模数应取标准值。

A．轴向； B．端面； C．法面； D．轴向或法面都可以。 4．液体动压轴承通过采用润滑油作为润滑剂，原则上当转速低,压力大时,应选用__ A __润滑油。 A．粘度较高； B．任意粘度； C．粘度较低； D．润滑脂,不选用。 5．增大轴在截面变化处的圆角半径，主要目的是 C 。 A．零件的轴向定位； B．使轴的加工方便； C．降低应力集中，提高轴的疲劳强度； D．便于安装。

6．轴上安装有过盈连接零件时，应力集中将发生在轴上 B 。 A．轮毂中间部位； B．沿轮毂两端部位；

C．距离轮毂端部为1/3 轮毂长度处； D．在配合段上均匀分布。 7．牙嵌式离合器只能在 D 接合。

A．单向转动时； B．高速转动时；

C．正反转工作时； D．两轴转速差很小或停车时。 8．滚动轴承的基本额定动载荷是指该轴承______D_________。

A．使用寿命为106

转时所能承受的最大载荷；

B．使用寿命为106

小时时所能承受的最大载荷；

C．平均寿命为106

转时所能承受的最大载荷；

D．基本额定寿命为106

转时所能承受的最大载荷。

9．径向滑动轴承的偏心率?应当是偏心距e与________C_________之比。

A．轴承相对间隙ψ； B．轴承半径R； C．轴承半径间隙δ； D．轴颈半径r。 10．联轴器和离合器的主要区别是____D_______。

A．联轴器多数已经标准化和系列化，而离合器则不是； B．联轴器靠啮合传动，而离合器靠摩擦传动； C．离合器能补偿两轴的偏移，而联轴器则不能；

D．联轴器是一种固定联接装置，而离合器则是一种能随时将两轴接合和分离的装置。 1．多盘摩擦离合器的内摩擦盘做成碟形是为了 C 。

A．减轻盘的磨损 B．提高盘的刚性 C．使离合器分离迅速 D．增大当量摩擦系数 2．链传动中，链条应尽量避免使用过渡链节，这主要是因为_______D________。 A．过渡链节制造困难 B．要使用较长的销轴

C．装配困难 D．链板要承受附加的弯曲载荷作用 3. 轴承合金通常用于滑动轴承的 C 。

A. 轴套 B．含油轴承 C． 轴承衬 D． 轴承座 4. 某45钢轴的刚度不足，可采取 C 措施来提高其刚度。 A．改用40Cr钢 B．淬火处理 C．增大轴径 D．增大圆角半径 5. 蜗杆传动中，轮齿承载能力计算，主要是针对 D 来进行的。

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

4

6. 下列四种型号的滚动轴承中，只能承受径向载荷的轴承是 ___A___ 。 A．N208 B．6208 C．3208 D．51208 7．滚动轴承的配合采用 ___B__ 。 A．基轴制 B．内圈与轴用基孔制，外圈与孔用基轴制 C．基孔制 D．内圈与轴用基轴制，外圈与孔用基孔制

8. 在结构设计时，对于工作温度变化较小的短轴，，轴承部件的轴向固定方式应采用 C 。

A. 两端游动 B. 一端固定一端游动 C. 两端固定 D.无法确定

9．减速蜗杆传动中，用 D 来计算传动比是错误的。 A．i??1?2 B．i?Z2Z1 C．i?n1n2 D．i?d2d1

10．可以采用各种措施来提高轴的疲劳强度，但下述 D 不能提高其疲劳强度。 A．通过降低粗糙度来提高轴的表面质量； B．在轴或轮毂上开减载槽； C．对轴的表面进行热处理或表面硬化 ； D．减小轴的直径。 1．链传动中心距过小的缺点是 A 。

A．小链轮上的包角小，链条磨损快 B． 链条运动不均匀性和冲击作用增强

C． 链条工作时易颤动，运动不稳定 D． 不易发生脱链现象 2．大链轮的齿数过多时，将会发生 B

A． 链条磨损加剧 B． 链节铰链磨损后，易造成脱链现象 C． 链传动的平稳性差 D． 链传动的噪音大 3. 把径向滑动轴承轴颈的直径增大一倍，宽径比B/d保持不变，载荷不变，则轴承的平均压力p变为原来的 B

A． 2 B． 1/4 C． 1/2 D． 4

4. 某用45钢制成的轴，其刚度明显不够，可采取 C 措施来提高其刚度。

A． 改用40Cr钢 B． 淬火处理 C． 增大轴径 D． 增大圆角半径 5.轴承合金通常用于滑动轴承的 C 。

A． 轴套 B． 含油轴承 C． 轴承衬 D． 轴承座 6. 减速器的高速级与电机联接时，常选用 D 联轴器。

A． 齿式 B． 凸缘 C． 十字滑块 D．弹性套柱销 7．多盘摩擦离合器的内摩擦盘做成碟形是为了 B 。

A．减轻盘的磨损 B．使离合器分离迅速 C．提高盘的刚性 D．增大当量摩擦系数 8. 滚动轴承的正常失效形式是 B ，设计时要按其进行轴承的寿命计算。

A．磨损 B．点蚀破坏 C．塑性变形 D．磨损和胶合 9．联轴器和离合器的主要区别是 C 。

A．联轴器多数已经标准化和系列化，而离合器则不是 B．联轴器靠啮合传动，而离合器靠摩擦传动

C．联轴器是一种固定联接装置，而离合器是一种能随时将两轴接合和分离的装置 D．离合器能补偿两轴的偏移，而联轴器则不能

10．为了减少蜗轮滚刀数目，便于刀具标准化，规定 D 为标准值。

A．蜗轮齿数 B．蜗轮分度圆直径 C．蜗杆头数 D．蜗杆分度圆直径 1．一般机械中，若两被联接轴有较大的综合位移，在这种情况下宜选用___D_____。 A．凸缘联轴器； B．滑块联轴器； C．套筒联轴器； D．齿式联轴器。

2．滑动轴承支承轴颈，在液体动压润滑状态下工作，为表示轴颈的位置，图中__C___是正确的。

A B C D

5

答：1）径向承载能力最高和最低的轴承分别是N316/P6、51316。 （2分）

2）轴向承载能力最高和最低的轴承分别是51316、N316/P6。 （2分） 3）极限转速最高和最低的轴承分别是6306/P5、51316。 （2分） 4）公差等级最高的轴承是6306/P5。 （1分） 5）承受轴向径向联合载荷的能力最高的轴承是30306。 （1分）

8．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？（5分）

答：可采取的措施有：增大过渡圆角半径；对轴的表面进行热处理和表面硬化加工处理；提高表面加工质量；用开卸载槽等方法降低过盈配合处的应力集中程度；改进轴的结构形状等。 每项1分

9．请写出滑动轴承的流体动力润滑基本方程，并说明形成流体动力润滑的必要条件。 (8分) 答：1)

?p6?v?3(h?h0) 2分 ?xh必要条件是： (2*3=6分) 1)相对运动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙

2)被油膜分开的两表面必须有一定的相对滑动速度，运动方向为使油从大口流进,小口流出。

3)润滑油必须有一定的粘度，供油要充分。

10．转轴的弯扭合成强度校核公式中为何要引入应力折合系数α？其值如何选取？（5分） 答：引入折合系数α是考虑扭转切应力与弯曲应力的应力循环特征不同的影响。（2分） 当扭转切应力为静应力时，取α=0.3；

当扭转切应力为脉动循环应力时，取α=0.6；

当扭转切应力为对称循环应力时，取α=1 （3分）

11．影响链传动动载荷的主要参数是什么？设计中应如何选择？（6分）

答：影响链传动动载荷的主要参数是链轮齿数z，链节距p和链轮转速n。设计中采用较多的链轮齿数、较小的链节距，并限制链轮转速不要过高，对降低动载荷都是有利的。

每个参数1分，每项措施1分

1．为什么链传动能保证恒定的平均传动比，但瞬时传动比不稳定？（6分） 答：

z21）链传动为链轮和链条的啮合传动，因为平均传动比 i?z1，Z1、Z2都不变，故平均传动比为常数（2分）

11

2）由于链传动的多边形效应，瞬时传动比is?R2cos?R1cos? ，其中R1，R2为两链轮的分度圆直径，是常数；

但β，?分别在±180°/Z1及±180°/Z2范围内变动，所以瞬时传动比不稳定。 （4分）

2．试写出不完全液体润滑滑动轴承的三个校核计算公式，并说明这些计算的目的是什么？(9分) 答：

1）验算轴承的平均压力：

Fp??[p]，其目的是防止轴承过度磨损。（3分）

dBFnpv?2）验算轴承的PV值：19100B?[pv]，其目的是限制轴承的发热量，防止温升过高，以免

发生胶合；（3分） 3）验算滑动速度：v??dn60000?[v]，其目的是防止轴承过快磨损。 （3分）

3．试说明下列各轴承代号的含义6308；N408/5；7211B （12分）

答：6308： 6 —深沟球轴承,(0)3—尺寸系列,08 —内径d=40mm, 公差等级为“0”级,游隙组为“0”组；

7211B 7 —角接触球轴承,02—尺寸系列,11--内径d=55mm,公称接触角α=40°, 公差等级为“0”级,游隙组为“0”；

N408/P5 N—圆柱滚子轴承,04—尺寸系列, 08 —内径d=40mm, 5级公差,游隙组为“0”组。

4．何为转轴、心轴和传动轴？试各举一个应用实例。（7分）

答：1）在工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴，例如，减速箱中支承齿轮的转轴。（3分）

2）在工作中只承受弯矩而不承受扭矩的轴称为心轴，例如，支承滑轮的心轴。 （2分）

3）在工作中只承受扭矩而不承受弯矩的轴称为传动轴，例如，双万向联轴器的中间轴。（2分） 注：学生写出其他场合使用的相应正确的轴，也算分。

1．不完全液体润滑滑动轴承需要进行哪些验算？各有什么目的？（6分）

答：1)验算：p =

P≤ [ p] MPa ，为防止过度磨损 BdP?nd2)验算：Pv=≤ [pv] MPa2m/s，为防止温升过高而胶合 ?Bd60?1000?nd3)验算：V = ≤ [v] m/s ，为防止局部过度磨损 （每项2分）

60?10002．闭式蜗杆传动如果在热平衡计算时不能满足温度的要求,则常采用哪些措施以提高散热能力？ （3分） 答：常用的散热措施有：

（1）加散热片以增大散热面积；

（2）在蜗杆轴端加装风扇以加速空气的流通；

（3）在传动箱内装循环冷却管路来降低润滑油的温度。

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3. 试分析如图所示的传动装置中各轴所受到的载荷，并注明各轴的类别（轴的自重不计）。（8分）

答：Ⅰ轴为传动轴，只受到转矩的作用；

Ⅱ轴为转轴，既受转矩又受弯矩的作用； Ⅲ轴为心轴，只受弯矩不受转矩的作用；

Ⅳ轴为转轴，既受转矩又受弯矩的作用。 （每根轴各2分）

4．影响链传动速度不均匀性的主要因素是什么？为什么在一般情况下链传动的瞬时传动比不是恒定的？在什

么条件下瞬时传动比才恒定？（6分） 答：1）多边形效应是主要因素；

2）i?R2cos?；

R1cos?3）只有在z1=z2，且传动的中心距恰为节距p的整数倍时才恒定。 （每项2分）

5．在下列工况下，选择哪类联轴器较好？试举出一种联轴器的名称。（8分） （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。 答：（1）可选刚性联轴器，如凸缘联轴器。

（2）可选无弹性元件的挠性联轴器，如十字滑块联轴器。 （3）可选有弹性元件的挠性联轴器，如弹性柱销联轴器。

（4）可选安全联轴器，如剪切销安全联轴器。 （每项各2分）

1．已知4个滚动轴承的代号分别为：N308/P4、6208、30208、51308， 试针对它们回答以下问题：

1）各轴承的内径是多少？

2）哪个轴承的公差等级最高？ 3）哪个轴承允许的极限转速最高？ 4）哪个轴承承受的径向载荷能力最高？ 5）哪个轴承不能承受径向载荷？（5分） 答：1）各轴承的内径均为40mm ；（1分）

2）轴承公差等级最高是N308/P4 ；（1分） 3）极限转速最高的轴承是6208 ；（1分） 4）承受径向载荷能力最高的轴承是N308/P4 ；（1分） 5）不能承受径向载荷的轴承是51308 。（1分）

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2．试用雷诺方程分析下列三图中，哪一种润滑条件最好？（5分）

其中F1>F2>F3,v1< v2 < v3

答：中间（b）情况润滑条件最好。（1分）

（1分） 可知：在构成收敛的楔形间隙的情况下，v越大，油膜承载

能力越大，越易形成液体润滑。（a）情况力最大而速度较小，故比（b）情况要差。而（c）情况因形成发散楔形间隙而无法形成液体动压润滑状态。（3分）

3．若只考虑链条铰链的磨损，脱链通常发生在哪个链轮上？为什么？（3分）

答:脱链通常发生在大链轮上。因为齿数z越多，允许的节距增长量就越小，故大链轮上容易发生脱链。

5．请说明联轴器和离合器的共同点与不同点。（4分）

答：联轴器和离合器是机械中用于连接两轴，使两轴共同旋转并传递转矩的常用部件。被联轴器连接的两轴只有通过拆卸才能使它们分离，而由离合器连接的两轴可以在工作中随时接合或分离。 1．影响链速不均匀性的主要参数有哪几个？如何选择可减轻不均匀性的程度？(6分) 答：1）影响链速不均匀性的主要参数有小链轮的齿数Z1和链节距P 。（2分） 2）采用较多的小链轮齿数和较小的链节距可减轻链速不均匀的程度。（4分）

2．试写出不完全液体润滑滑动轴承的三个校核计算公式 (6分) 答：

p?F?[p] (2分) dBFnpv?19100B?[pv] (2分)

v??dn60000?[v] (2分)

3．闭式蜗杆传动的功率损耗一般包括哪三部分？其中起主要作用的是哪部分的效率？写出该部分的效率公式。（6分）

.答：1）三部分是：啮合摩擦损耗、轴承摩擦损耗及浸入油池中的溅油损耗（3分）。

2）主要取决于啮合摩擦损耗的效率η1（1分）

3）?1?tan? ， γ蜗杆分度圆柱上的导程角；?v当量摩擦角（2分）

tan(???v)14

4．十字轴式万向联轴器适用于什么场合？在成对使用时如何布置才能使主、从动轴的角速度恒等？(6分) 答：1）十字轴式万向联轴器适用于两轴间有较大的夹角（最大可达35°~45°），而且在机器运转时夹角发生改变仍可正常工作的场合（2分）。

2）成对使用时必须保证主动轴、从动轴与中间轴之间的夹角相等（2分）；而且中间轴的两端的叉形接头应在同一平面内，才能保证主、从动轴的角速度恒等。（2分)

5．滚动轴承中润滑剂的作用是什么？常用的润滑方式有哪几种？具体选用时应如何考虑？（8分）

答：1）轴承中的润滑剂不仅可以降低摩擦阻力，还可以起散热、减小接触压力、吸收振动、防止生锈等作用。

（3分）

2）滚动轴承常用的润滑方式有油润滑和脂润滑两种。（2分） 3）采用哪种润滑方式一般由轴承的dn值确定，

dn值小时采用脂润滑，dn值大时采用油润滑（3分）

1.下图中，两平板被润滑油隔开，设板A沿x轴方向以速度v移动；另一板B为静止，试画出油膜压力p的分布图，并画出油入口I、出口III、最大压力处II三个截面上的油层速度分布图。（8分）

答：油膜压力p的分布图，并画出油入口I、出口III、最大压力处II三个截面上的油层速度分布图见下图

2分/图

2. 轴的常用强度计算方法有哪几种？各适用于何种情况。（4分）

答：轴的常用强度计算方法有四种：

（1）按扭转强度条件计算，主要应用于设计传动轴，初步估算轴径以便进行结构设计等。 （2）按弯扭合成强度条件计算，主要应用于计算一般重要的、弯扭复合的轴。 （3）按疲劳强度条件进行精确校核，主要应用于重要的、计算精度较高的轴。

（4）按静强度条件进行校核，主要应用于瞬时过载很大或应力循环的不对称性较为严重的轴。

15

3．选择蜗杆、蜗轮材料的原则什么？通常蜗杆和蜗轮是选择什么材料？（5分）

答：蜗杆和蜗轮的材料不仅要求具有足够的强度，更重要的是要具有良好的磨合和耐磨性能。 蜗杆一般选择碳钢或合金钢制成，常用的蜗轮材料为铸造锡青铜、铸造铝铁青铜以及灰铸铁。

4.试说明滚子链标记 08A—1—88 GB/T1243—1997 的意义。 答：A系列、节距p=12.7mm，单排，88节滚子链。

1．试简述滚动轴承的基本额定寿命的定义（5分）

答：一组在相同条件下运转的近于相同的轴承，将其可靠度为90％时的寿命作为标准寿命，（2分）即按一组

6

轴承中10％的轴承发生点蚀破坏，而90％的轴承不发生点蚀破坏前的转数(以 10转为单位)或工作小时数作为轴承的寿命，并把这个寿命叫做基本额定寿命L10（3分）

2．链节距的大小对链传动有何影响？在高速、重载工况下，应如何选择滚子链？（5分）

答：链的节距越大，则链条的承载能力就越大，动载荷也越大，周期性速度波动的幅值也越大。在高速、重载工况下，应选择小节距的多排链。

3．闭式蜗杆传动的功率损耗一般包括哪三部分？其中起主要作用的是哪部分的效率？写出该部分的效率公式。（6分）

.答：1）三部分是：啮合摩擦损耗、轴承摩擦损耗及浸入油池中的溅油损耗（3分）。

2）主要取决于啮合摩擦损耗的效率η1（1分）

3）?1?tan?

tan(???v)式中，γ为蜗杆分度圆柱上的导程角；?v为当量摩擦角（2分）

4．十字轴式万向联轴器适用于什么场合？在成对使用时如何布置才能使主、从动轴的角速度恒等？(6分)

答：1）十字轴式万向联轴器适用于两轴间有较大的夹角（最大可达35°~45°），而且在机器运转时夹角发生改变仍可正常工作的场合（2分）。

2）成对使用时必须保证主动轴、从动轴与中间轴之间的夹角相等（2分）；而且中间轴的两端的叉形接头应在同一平面内，才能保证主、从动轴的角速度恒等。（2分)

5.在设计液体动压润滑滑动轴承时，当出现下列情况时，可考虑采取什么改进措施？（对每种情况至少提出两种改进措施）（6分） （1）当hmin<[h]时；

（2）当p<[p],pv<[pv]，v<[v]时； (3)当计算进油口的温度ti偏低时； 答：（1）说明轴承的承载能力不够，可采取增大转速、宽度B、宽径比B/d和粘度η及 减小ψ等来提高液体动压润滑滑动轴承的承载能力。

（2） 可考虑改选材料或增大B来提高承载能力。

（3）说明轴承的温升过高，承载量过大，可考虑增大d,B等来改进。

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四、计算题：

1．图示手动铰车采用蜗杆传动，已知:蜗杆头数z1=1，模数m=8mm，蜗杆分度圆直径d1=64mm，蜗轮齿数z2=40，卷筒直径D=200mm。蜗杆旋向和转向n1见图，试求:

1) 吊起重量Q=10000N，蜗杆传动效率η=0.40，手摇时施加推力F=200N，则手柄转臂长度L应为多少? 2) 计算蜗杆轮齿上的圆周力、径向力和轴向力大小。 3) 标出上述圆周力、径向力和轴向力的方向 （14分）

解：1) T2=Q3D/2=100003200/2=1000000 N.mm （2分） T1= T2/i/η=1000000/40/0.4=62500 N.mm （2分） ( i =z2/z1 =40/1=40 )

L= T1/F=62500/200=312.5 mm （1分）

2) Ft1= 2T1/d1 =2362500/64=1953.125 N （2分） Fa1=Ft2=2T2/d2 =23106 /320=6250 N （2分） (d2=m3z2=8340=320 mm)

Fr1= Ft2tanα=62503tan20o =2274.814 N （2分） 3) 见上图 （3分）

2．如图所示的轴上装有一斜齿圆柱齿轮，采用一对7209AC轴承作为支承，已知作用于齿轮上的径向力Fre =3600N，圆周力Fte=6000N，轴向力 Fae =900N，转速n=500r/min，载荷系数fd=1.2，试计算两个轴承的基本额定寿命（以小时计）。(20分)

附：7209AC轴承数据：e=0.68，C=39500N。Fa/Fr≤e时，X=1，Y=0；Fa/Fr>e时，X=0.44，Y=0.87。派生轴向力Fd=eFr 。

17

解：

列平衡方程为：FHr1?300-Fte?100?0，解得：FHr1?2000N。 （1分）

由FHr1?FHr2?Fte?0解得：FHr2?Fte?FHr1?6000?2000?4000N （1分） 由FVr1?300?Fre?100?Fae?100?0解得：FVr1??1500N （1分）

由FVr1?FVr2?Fre?0解得FVr2??2100N （1分） 所以F222r1?FHr1?FVr1?2000?15002?2500N （1分）

F?F222r2Hr2?FVr2?4000?21002?4517.7N （1分）Fd1?eFr1?0.68?2500?1700N,Fd2?eFr2?0.68?4517.7?3072N （2分）因为Fd2?Fae?3072?900?3972N?Fd1，所以轴承1被“压紧”，轴承2“放松”。

Fa1?Fae?Fd2?3972N,Fa2?Fd2?3072N。 （4分）Fa1?3972?1.5888?e,XF23072F25001?0.44,Y1?0.87；aF??0.68?e,X2?1,Y2?0。r1r24517.7

18

P1?fd(X1Fr1?Y1Fa1)?1.2?(0.44?2500?0.87?3972)?5466.77NP （4分）

2?fd(X2Fr2?Y2Fa2)?1.2?(1?4517.7?0)?5421.24NL?106Ch160n(P)??106(39500)3?12574.12h160?5005466.771066 （4分）

Lh1?60n(CP)??10(3950024)3?12893.6h260?5005421.1. 如图所示为圆锥齿轮、蜗杆传动系统。已知轴I的转向见图，蜗杆头数z3=1 、模数m=8mm ，蜗杆分

度圆直径d3=80mm ，蜗轮齿数z4=50 ，卷筒直径D=200mm 。吊起重量Q=8000N，蜗杆传动效率η=0.50 ，试求: （15分）

（1）考虑轴II上所受轴向力能抵消一部分，确定零件3 蜗杆螺旋线方向； （2）标出蜗轮轮齿上的圆周力、径向力和轴向力的方向； （3）计算上述圆周力、径向力和轴向力大小； （4）计算蜗杆的导程角。

解：1）见图（2分）

2）见图（3分）

3）T4=Q3D/2=80003200/2=800000 N.mm （1分） i 34=z4/z3 =50/1=50

T3= T4/i34/η=800000/50/0.5=32000 N.mm （1分） Fa4 = Ft3 = 2T3/d3 = 2332000/80=400 N （2分） d4=m3z4=8350=400 mm

Ft4=2T4/d4 =23800000 /320=4000 N （2分） Fr4= Ft4tanα =40003tan20o =1456 N （2分）

4） q= d3/m=80/8=10

tanγ= z3/q=1/10=0.1 , γ=5.711o （2分）

2．如图所示为轴上反装两个圆锥滚子轴承30209E，齿轮的分度圆直径d=200mm，轴上作用圆周力FT=3000N，径向力FR=1200N，轴向力FA=1000N，载荷系数fd=1.2。试求： （18分） （1）两个轴承所受的径向载荷； （2）两个轴承所受的当量动载荷； （3）哪个轴承的寿命较短？

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注：FFd?r2Y,e?0.4。当FaF?e时，X?0.4,Y?1.5；当Fa?e时，X?1,Y?0rFr。

解：

（1） 可列平衡方程为：Fr1V?400?FR?200?FA?100?0，解得：Fr1V?350N。（1分） 由Fr1V?Fr2V?FR?0得：Fr2V?FR?Fr1V?1200?350?850N （1分） 并且有：Fr1H?Fr2H?FT/2?1500N （2分） 所以F22r1?Fr1H?Fr1V?15002?3502?1540.3N （1分） F22r2?Fr2H?Fr2V?15002?8502?1724.1N （1分）

（2）FFd1?r12Y?1540.32?1.5?513.4N,FF1724.1d2?r22Y?2?1.5?574.7N （2分）因为Fd2?FA?574.7?1000?1574.7?Fd1，所以轴承1被“压紧”

，轴承2“放松”。 Fa1?FA?Fd2?1574.7N,Fa2?Fd2?574.7N。 （4分）Fa11574.7F574.7F??1.02?e,X1?0.4,Y1?1.5；a2?0.33?e,X2?1,Y2?0。 r11540.3F?r21724.1P1?fd(X1Fr1?Y1Fa1)?1.2?(0.4?1540.3?1.5?1574.7)?3573.8NP2?fd(X2Fr2?Y2Fa2)?1.2?(1?1724.1?0)?2068.9N （4分）

（3）因P1?P2，故轴承1的寿命较短。 （2分）1. 已知某不完全液体润滑径向滑动轴承，所受径向载荷F=40000N ，其轴颈直径d=100

mm ，宽径比B/d=1.0 ，轴转速 n=500 r/min,轴承材料的最大许用值：[p]=15MPa 、 [v]=4m/s 、[pv]=12MPa.m/s，试校核该轴承的p、 pv和v值是否满足上述要求。（10分） 解：B=d31.0=100mm

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p?FdB?40000100?100?4MPa?[p]?15MPa

pv?Fn40000?50019100B?19100?100?10.5MPa?[pv]?12MPav??dn.1416?100?50060000?360000?2.62m/s?[v]?4m/s

上述强度条件都满足，该轴承可用。 B—1分 ； 后面每项2分共7分 1. 如图所示传动系统中,件1、2为直齿圆锥齿轮，件3、4为蜗杆蜗轮。已知轴I的转向，

欲提起重物G。试： （共8分） 1)确定各轴的回转方向（2分）

2)考虑轴II上所受轴向力能抵消一部分，确定零件3、4的螺旋线方向（2分） 3)画出各零件的轴向力方向（4分）

答：1）2轴 卷筒轴

2）零件3、4的螺旋线为：右旋 3）

2. 一链号为16A（链节距p=25.4mm）的滚子链传动，主动轮齿数z1=17，链轮转速n1=730r/min。求平均链速v、瞬时链速的最大值Vmax和最小值Vmin 。（10分）

21

z1pn117?25.4?730??5.25m/s60?10360?103d链的瞬时速度v?1?1cos?2p25.4

其中d1???138.23mm180?180?sinsinz117解：平均链速v??1?n?360?360???21.176?,?1?1?76.44rad/sz11730d1?1?5.28m/s2

?1d1?1当???时，链速最小vmin??1cos(?)?5.19m/s222当??0时，链速最大vmax?V， Vmax ， Vmin 各2分。 中间的 V（瞬时）表达式 , d1 ,φ1,ω1, 各1分 3. 下图所示的轴上装有一斜齿圆柱齿轮，轴支承在一对正装的角接触球轴承上。已知齿轮轮齿上受到圆周力Fte=6000N，径向力Fre=3000N，轴向力Fae=2000N，齿轮分度圆直径d=100mm，轴的转速n=500r/min，载荷系数fd=1.2。试计算两个轴承的基本额定寿命（以小时计）。（20分）

Fre1FaeFte2

附：角接触球轴承数据：e =0.68；Cr = 36800N； Fd = 0.68 Fr ，Fa/Fr ≤e 时，X=1，Y=0 ；Fa/Fr ＞e 时，X=0.41，Y=0.87 解：（1）计算轴承上的径向载荷 6分 H面：

1FFrH1te2Fr

H2

FrH1?150?FrH1?150 FrH1?1Fre?2000N 3FrH2?Fte?FrH1?4000N

22

V面：

1Fre2FMaFaerv1Frv2

Mda?Fae?2?2000?50?100000N?mm FrV1?150?Fre?50?Ma

FrV1?1150(3000?50?100000)?1666.7 FrV2?Fre?1666.7?1333.3

∴Fr1?F22rH1?FrV1?20002?1666.72?2603.4N F222r2?FrH2?FrV2?4000?1333.32?4216.4N （2）计算轴承上的轴向载荷 4分 7209AC轴承：Fd1?0.68Fr1?1770.3N

Fd2?0.68Fr2?2867.1N

1Fd1FaeF2d2

?Fae?Fd2?2000?2867.1?4867.1?Fd1

∴轴承1被压紧

Fa1?Fae?Fd2?4867.1N轴承2被放松

Fa2?Fd2?2867.1N

（3）计算轴承当量动载荷 6分 Fa1?4867.1F?1.87?e

?X,Yr12603.41?0.411?0.87 Fa22867.1F??0.68?e ?Xr24216.42?1,Y2?0

?P1?fd(X1Fr1?Y1Fa1)?1.2?(0.41?2603.4?0.87?4867.1)?6362.1N P2?fd(X2Fr2?Y2Fa2)?1.2?(1?4216.4?0)?5059.7N

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（4）轴承寿命：4分 Lh110?Cr?16667?36800???(h) ?????645160n?P1?500?6362.1?6?3Lh210?Cr?16667?36800???(h) ?????1282560n?P2?500?5059.7?6?31. 已知链传动的链节距p=38.1 mm ，主动轮齿数z1=9，链轮转速n1=1500r/min ，传递的功率P=10kW，单

位长度链条质量q=2kg/m ，链的悬垂拉力Ff =50N

试求链条所受的有效圆周力Fe 、紧边拉力F1及松边拉力F2（10分） 解： 平均链速v?z1pn19?38.1?1500??8.573m/s （2分） 3360?1060?10 有效圆周力Fe =1000P/v=1000310／8.573=1166.453N （2分）

离心拉力Fc =qv2 =238.5732 =146.993N （2分） 紧边拉力F1 = Fe + Fc + Ff =1166.453+146.993+50=1363.446N （2分） 松边拉力F2 = Fc + Ff =146.993+50=196.993N （2分

2．在图示传动系统中，件1和2均为斜齿圆柱齿轮，件3和4为蜗杆、蜗轮。

已知：齿轮1的轮齿螺旋线方向和转向见图。蜗杆轴上传递的功率P=3kw,蜗杆转速n3=1420 r/min,蜗杆系统的传动效率η=0.75，中心距 a=150mm, 蜗杆头数 Z3=2,蜗轮齿数Z4=50，模数m=5mm 。试： 1）在图中画出齿轮1、2在节点A所受的轴向力Fa1和Fa2的方向；

2）为使在Ⅱ轴上的齿轮2与蜗杆3的轴向力相互抵消一部分，蜗杆3的螺旋线方向应该是什么旋向（可画在图上）？

3)画出蜗杆3和蜗轮4在节点B处所受的圆周力、轴向力和径向力的方向（6个力），并在图中画出蜗轮4的转向；

4)试求蜗轮所受圆周力、轴向力和径向力的大小。（14分）

齿轮1 3 A 蜗轮4 Ⅰ B Ⅱ 电动机 齿轮2 解：1）见图（1分） 2）见图（2分）

3）见图（4分，其中转向1分） 4）见图（7分，细分如下：）

3 蜗杆3

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转矩计算（132=2分） 66

T1=9.553103P/n1=9.5531033/1420=20176N.mm

4

T2=T13i3η=2.0183103(50/2)30.75=378301N.mm

各分力计算（135=5分）

Ft2=2T2/d2=23378301/250=3026 N 其中：d2＝mZ2＝5350＝250mm

0

Fr2=Ft23tɡα=30263tɡ20=1101 N Fɑ2=Ft1=2T1/d1=2320176/50=807 N 其中：d1＝2α-mZ2＝23150-5350＝50mm

3．如图所示为一蜗轮传动轴，两端安装一对正安装30208圆锥滚子轴承。已知蜗轮的分度圆直径d=200mm，各分力大小为：圆周力Fte=4000N，径向力Fre=1000N，轴向力Fae=400N，支承点跨距L=200mm，载荷系数为fd=1.0 。试：

（1）求出两支承处的径向合成支反力Fr1和Fr2； （2）求出两轴承所受的轴向载荷Fa1和Fa2； （3）求出两轴承的当量动载荷P1和P2； （4）哪个轴承寿命短，为什么？

（5）在其他条件不变情况下，把轴承2的当量动载荷减小一半，其寿命提高到原来的多少倍？

注：30208轴承的Fd=Fr/(2Y)，e=0.37。当Fa/Fr≤e时：X=1,Y=0；当Fa/Fr>e时：X=0.4,Y=2.1 （16分）

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解：1）计算支承反力（4分）

200RV2-100Fre?100Fae?0，得 RV2?700NRV1?RV2?Fre?0，得 RV1?300N100Fte?200RH2?0，得 RH2?-2000NR

H1?RH2?Fte?0，得 RH1?-2000N?Fr1?R22V1?RH1?2022NF2r2?R2V2?RH2?2119N2）计算轴承的轴向载荷（4分）

FFr1d1?2Y?20222?2.1?481NF?Fr22Y?2119d22?2.1?505N?Fd1?Fa?481?400?881N?Fd2

?轴承2被“压紧”，轴承“放松”。1Fa2?Fa?Fd1?881N,Fa1?Fd1?481N3）计算轴承的当量动载荷（4分）

?Fa1Fr?481?0.24?e?X1?1,Y1?0

12022?Fa2Fr?881?0.42?e?X2?0.4,Y2?2.122119P1?fd(X1Fr1?Y1Fa1)?1.0?(1?2022?0)?2022N P2?fd(X2Fr2?Y2Fa2)?1.0?(0.4?2119?2.1?881)?2698N4）因为P2>P1，根据当量动载荷与寿命成反比，所以轴承2的寿命较短。（1分）5）设轴承的载荷由P2减小一半为P，相应的轴承寿命为L’ （3分）

106C6610L'??10C?10C60n(P)?60n(P/2)?60n(P)??2??L?h2?2?23?Lh2?10.08Lh222故轴承的载荷减小一半，轴承寿命将提高到原来的10倍多。

26

1．图示为采用蜗杆传动手动提升装置，已知:蜗杆头数z1=1，模数m=8mm，蜗杆分度圆直径d1=80mm，蜗轮齿数z2=30，卷筒直径D=300mm 。蜗杆旋向和转向n1见图，吊起重量Q=8000N，蜗杆传动效率η=0.5 ，手摇时施加推力F=250N，试:

1) 计算手柄转臂的长度L?

2) 计算蜗杆和蜗轮轮齿上的圆周力、径向力和轴向力大小（6个力）。

3) 标出蜗杆轮齿上述的圆周力、径向力和轴向力的方向 （15分）

解1) T2=Q3D/2=80003300/2=1200000N.mm （2分） T1= T2/i/η=1200000/30/0.5=80000 N.mm （2分） 其中i =z2/z1 =30/1=30

L= T1/F=80000/250=320 mm （2分） 2) Ft1= Fa2 =2T1/d1 =2380000/80=2000 N （2分） Fa1=Ft2=2T2/d2 =231.23106 /240=10000 N （2分） 其中：d2=m3z2=8330=240 mm

Fr1= Fr2 =Ft2tanα=100003tan20o =3640 N （2分） 3）见图 （3分）

2．已知链条节距 p = 19.05 mm，主动链轮齿数z1=23，转速n1= 970 r/min，试求平均链速v、瞬时最大链速vmax和瞬时最小链速vmin。 （9分） 解：

n1z1p970?23?19.05??7.083 m/s （2分）

60?100060000p19.05小链轮半径：r1???69.951 mm （2分）

180?180?2sin2sinz123平均链速： v?小链轮角速度：?1?则最大链速：

?n130???97030?101.5782 （1分）

vmax??1r1?101.5782?69.951?7105mm/s =7.105 m/s （2分）

27

最小链速：

vmin??1r1cos180?180??7.105cos?7.039 m/s （2分） z1233．下图所示的轴上装有一个斜齿圆柱齿轮，该轴支承在一对正装的角接触球轴承上。已知齿轮轮齿上受到的

轴向力Fae=2000N，该轴作用在两轴承上的径向载荷分别为Fr1=2603.4N、Fr2=4216.4N，载荷系数fd=1.2。齿轮分度圆直径d=100mm，轴转速n=500r/min。试计算两个轴承的基本额定寿命（以小时计）。（15分）

Fre1FaeFte2附：角接触球轴承数据：e =0.68；Cr = 36800N；Cr0 = 27200N；派生轴向力Fd = 0.68 Fr Fa/Fr ≤e 时，X=1，Y=0 ；Fa/Fr ＞e 时，X=0.41，Y=0.87

解：1）计算轴承上的轴向载荷Fa

7209AC轴承派生轴向力（方向见下图）：

Fd1?0.68Fr1?0.68?2603.4?1770.3N

Fd2?0.68Fr2?0.68?4216.4?2867.1N

1F2d1FaeFd2

?Fae?Fd2?2000?2867.1?4867.1?Fd1

∴轴承1被压紧 Fa1?Fae?Fd2?4867.1N 轴承2被放松

Fa2?Fd2?2867.1N

2）计算轴承当量动载荷

Fa1?4867.1F?1.87?e?0.68

?Xr12603.41?0.41,Y1?0.87 Fa22867.1F??0.68?e?0.68 ?Xr24216.42?1,Y2?0

?P1?fd(X1Fr1?Y1Fa1)?1.2?(0.41?2603.4?0.87?4867.1)?6362.1N P2?fd(X2Fr2?Y2Fa2)?1.2?(1?421.46?0)?505.79N

，

28

3）计算轴承寿命：

Lh110?Cr?16667?36800???(h) ?????645160n?P1?500?6362.1?6?3Lh210?Cr?16667?36800???(h) ?????1282560n?P2?500?5059.7?6?31．一轴两端各由一个30208圆锥轴承支承，受力情况如图所示，F1=1200N，F2=400N，载荷系数fd=1.3，

试分别求两个轴承的当量动载荷。

注：已知轴承额定动载荷C=63000N，派生轴向力Fd?Fr2Y；（16分） 表9-1 径向动载荷系数X和轴向动载荷系数Y

e Fa/Fr?e Fa/Fr?e X Y X Y 0.38 1 0 0.4 1.6

解：

由力矩平衡得：

29

Fr2?250?F2?100?F1(250?120)?0

求得：Fr2?1616N（2分）

由Fr1?Fr2?F1?0得：Fr1?F1?Fr2??416N（2分）

Fd1?派生轴向力：

Fd2Fr1416??130N ,2Y2?1.6（4分，其中包括其在图上标方向2分）

F1616?r2??505N2Y2?1.6?Fd2?F2?505?400?905N?Fd1?130N，

∴轴承Ⅰ被“压紧”，轴承Ⅱ“放松”。（2分）

Fa1?F2?Fd2?905N , Fa2?Fd2?505N（2分）?Fa1905??2.175?e , ?X1?0.4,Y1?1.6Fr1416Fa2505??0.31?e , ?X2?1,Y2?0Fr21616P)?2098.72N（2分） 1?fd(X1Fr1?Y1Fa1)?1.3?(0.4?416?1.6?905?P2?fd(X2Fr2?Y2Fa2)?1.3?(1?1616?0)?2100.8N（2分）2．下图所示为一双蜗杆传动装置,输出轴蜗轮4的转向和蜗杆3的螺旋线方向见图上标记。设蜗杆3和蜗轮4为一标准普通蜗杆传动,已知参数为:m34=5mm，z3=2，z4=60，d3=63mm，α=20°，T1=1500Nmm， η12=0.85，i12=25, η34=0.82。试：

(1)欲使工作时中间轴Ⅱ的轴向力能抵消一部分,确定蜗杆1的转向及其旋向； (2)求蜗轮4螺旋角的数值β4以及作用在蜗轮4上各分力的大小及方向。（16分）

解：（1）蜗杆1的转向应为顺时针，螺旋线的旋向应为“左旋”，如图所示。2分

（2）T3?T2?T1i12?12?1500?25?0.85?31875Nmm 2分

30

T4?T3i34?34?31875?60?0.82?784125Nmm2zmz5?2tan?3?3?343?,?3??4?9.02?q3d363Fa4?Ft3?Ft4?2T32?31875??1011.90Nd363 9分

2T42?784125??5227.5Nd45?60Fr4?Ft4tan??5227.5?tan20??1902.65N

各分力方向见图。3分

3.已知某不完全液体润滑径向滑动轴承的轴瓦宽B=100mm,轴瓦材料的[p]=15Mpa,[pv]=12Mpa.m/s,[v]=4m/s,宽径比为1，转速n=200r/min,求此滑动轴承许用载荷？（10分） 解：由宽径比B/d=1得：d=B=100mm（2分）

1. v=Лdn/（60*1000）=3.141593*100*200/（60*1000）=1.047m/s＜[v] （2分） 2.由 p=F/Bd≤[p] 得： F1≤15*100*100=150000N（2分）

3. 由pv=(F/Bd)*v≤[pv] 得： F2≤12*100*100/1.047=114613.2N（2分） 所以许用载荷[F]=min(F1 , F2)=114613.2N（2分）

2． 已知某转动光轴的受力如下图所示。试计算支反力，画出其弯矩图，求出最大弯矩值和轴的直径。

附: 轴的材为45钢，调质，许用弯曲应力[σ-1] =60 MPa 。（6分）

解：求支反力

31

?MA?0 4RB?M?2F?0 ?MB?0 ?4RA?M?2F?0 （2分）

RA?6.25kN RB?3.75kN 由 ?Y?0得知 支反力计算无误。 求几处弯矩值： 在A点，M?0

在C点，MC左?RA?2?12.5KNm MC右?RA?2?M?7.5KNm（2分） 在B点，M?0 画出弯矩图，如下图：

（1分）

最大弯矩

Mmax?12.5KN?m（1分）

2合成弯矩： Me?Mmax?(?T)2?Mmax?12.5KN?m?12.5?106N?mm，因T?0

Me12.5?1063d??127.718mm 轴径： ?30.1[??1]0.1?60

圆整后：d=128mm

1．在图示传动系统中，件1和2均为斜齿圆柱齿轮，件3和4为蜗杆、蜗轮。

已知：齿轮2的轮齿螺旋线方向见图。蜗杆轴上传递的功率P=3kw,蜗杆转速n3=1420 r/min,蜗杆系统的传动效率η=0.75，中心距 a=150mm, 蜗杆头数 Z3=2,蜗轮齿数Z4=50，模数m=5mm 。试：

1）为使在Ⅱ轴上的齿轮2与蜗杆3的轴向力相互抵消一部分，蜗杆3的螺旋线方向应该是什么旋向（可画在图上）？

2)画出蜗杆3和蜗轮4在节点B处所受的圆周力、轴向力和径向力的方向（6个力），并在图中画出蜗轮4的转向；

3)试求蜗轮所受圆周力、轴向力和径向力的大小。（16分）

32

齿轮1 3 A 蜗轮4 Ⅰ B Ⅱ 电动机 齿轮2 3 蜗杆3

解：1）见图（2分）

2）见图（7分）

3）见图（7分，细分如下：）

转矩计算（132=2分） 664

T1=9.553103P/n1=9.5531033/1420=2.018310N.mm

45

T2=T13i3η=2.0183103(50/2) 30.75=3.784310N.mm

各分力计算（135=5分）

4

Ft2=2T2/d2=233.784310/250=3027 N 其中：d2＝mZ2＝5350＝250mm

0

Fr2=Ft23tɡα=3027.23tɡ20=1102 N

4

Fɑ2=Ft1=2T1/d1=232.018310/50=807 N 其中：d1＝2α-mZ2＝23150-5350＝50mm

2. 下图所示的轴上装有一个斜齿圆柱大齿轮，采用一对角接触球轴承来支承。已知轴的转速n=1000r/min，齿轮分度圆直径d=200mm，作用于其上的径向力Fre =5000N，圆周力Fte=6000N，轴向力 Fae =1000N，三个力的方向和齿轮位置尺寸见下图，载荷系数fd=1.1，试：

1）求出两轴承所受的径向力Fr1和Fr2和轴向载荷Fa1和Fa2； 2）求出两轴承的当量动载荷P1和P2和基本额定寿命（以小时计）。(20分)

33

注：已知角接触球轴承的e=0.68，C=49000N。Fa/Fr≤e时，X=1，Y=0；Fa/Fr>e时，X=0.41，Y=0.87 。派生轴向力Fd1=eFr1 、Fd2=eFr2

解：1）求出两轴承所受的径向力Fr1和Fr2 在水平面内列平衡方程为：

?FHr1?300?Fte?100?0，

即 ?FHr1?300?6000?100?0 解得：FHr1?2000N。

由FHr1?FHr2?Fte?0解得：FHr2?Fte?FHr1?6000?2000?4000N 在铅直面内列平衡方程为：

?FVr1?300?Fre?100?Fae?100?0

即?FVr1?300?5000?100?1000?100?0， 解得：FVr1??2000N 由FVr1?FVr2?Fre?0 ，

即?2000?FVr2?5000?0 解得FVr2??3000N 所以 F2222r1?FHr1?FVr1?2000?2000?2828N F22r2?FHr2?FVr2?40002?30002?5000N 2）求出两轴承所受的轴向载荷Fa1和Fa2

派生轴向力：

Fd1?eFr1?0.68?2828?1923NF （2分）

d2?eFr2?0.68?5000?3400N

1分） 1分） 1分）

（1分）

34

（ （ （ 1Fd1FaeFd22

因为Fd2?Fae?3400?1000?4400N?Fd1?1923（力的方向见上图） 所以轴承1被“压紧”，轴承2“放松”。

Fa1?Fae?Fd2?4400NFa2?Fd2?3400N （4分）

3）求出两轴承的当量动载荷P1和P2

Fa14400???1.556?e?X1?0.41,Y1?0.87 Fr12828?Fa23400??0.68?e?X2?1,Y2?0 （2分） Fr25000 （4分）

P)?5486.228N1?fd(X1Fr1?Y1Fa1)?1.1?(0.41?2828?0.87?4400P2?fd(X2Fr2?Y2Fa2)?1.1?(1?5000?0)?5500N4）求出两个轴承的基本额定寿命

106C?106490003Lh1?()?()?11874.503h60nP60?10005486.2281Lh2?10C?10490003()?()?11785.525h60nP260?1000550066 （4分）

3. 已知某一液体动力润滑径向滑动轴承的轴颈直径d=80mm，轴承宽度B=80mm，转速n=1500r/min，半径间隙为δ=0.06mm，偏心率χ=0.6 ，采用30号机械润滑油，粘度η=0.02 Pa.S,轴承承载量系数Cp=1.30 。试: 1)求该轴承所能承受的最大径向载荷F;

2) 求该轴承的偏心距和最小油膜厚度。 (8分) 解：1）求该轴承所能承受的最大径向载荷F (6分)

轴承的相对间隙ψ=c/r=2c/d=2*0.06/80=0.0015

圆周速度v=Лnd/60*1000=6.28m/s

F=2CpηvB/ψ2=2*1.30*0.02*6.28*0.08/0.00152=11611(N) 2）求该轴承的偏心距和最小油膜厚度(4分) 由χ＝ e / δ 得e=0.6x0.06=0.036mm hmin= δ－e=0.06-0.036=0.024mm

1如图所示，一挂轮在牵引力作用下转动以起吊重物W，工作中经常启动、停车。已知F=800N，W=800N，

?B=600MPa，轮径D=200mm，轴材料为45钢，许用应力[??1]b?200Mpa， [?0]b?95Mpa，[??1]b?55Mpa。

（1） 当挂轮与轴用键连接时，试确定该轴的直径d；

35

（2） 当挂轮空套在轴上（即挂轮转时轴不转），试确定该轴的直径d。（10分）

解：（1）当挂轮与轴用键连接时，该轴为转动心轴，此时轴所承受的弯曲应力为对称循环性质。

由解图可得：RA?RB?11(W?F)??(800?800)?800N 1分 224最大弯矩：Mmax?100RA?100?800?8?10Nmm 1分 由?ca4MM10M10?8?10???[??1]b得：d?3?3?24.4mm 2分 3W0.1d[??1]b55考虑到安装键槽等削弱，可取d=(1.05~1.07)d=25.62~26.1mm，圆整后可取d=30mm。1分

（2）当挂轮与轴空套时，该轴为固定心轴，考虑到轴经常启动、停车，轴上的弯曲应力可视为脉动循环性质。 2分

由?caMM10M10?8?1043???[?0]b得：d?3??20.34mm 1分 3W0.1d[?0]b95圆整后可取d=25mm。 1分

36

2．一非液体摩擦滑动轴承，B =100mm，d =100mm，轴颈转速n = 600转/分，轴承材料的[p]= 8 MPa，[pv]=15 MPa2m/s，[ v ]= 5m/s。求：许用载荷F 。 （9分） 解：验算速度 v??nd60?1000???600?10060?1000?? m/s ﹤ [v]= 5 m/s

符合速度要求，否则不能承受载荷，无需再继续计算F （2分） 根据： pv?F?nd≤[pv]=15 MPa2m/s ?Bd60?10006?104?[pv]B60000?15?100?得到： F ≤= 47746 N （3分）

?n600?F根据： p?≤[p] = 8 MPa

Bd得到： F ≤[p]Bd?8?100?100= 80000 N （3分）

取上述二者较小者，所以许用载荷F=47746 N （1分）

3．一轴两端各由一对30208圆锥滚子轴承支承，受力情况如图所示，F1=1200N，F2=400N，载荷系数fd=1.3。

试求：

（1）求出两支承处的径向合成支反力Fr1和Fr2； （2）求出两轴承所受的轴向载荷Fa1和Fa2； （3）求出两轴承的当量动载荷P1和P2； （4）哪个轴承寿命短，为什么？

（5）在其他条件不变的情况下，把轴承2的当量动载荷减小一半，其寿命将提高到原来的多少倍？（18分） 附录：已知轴承的额定动载荷Cr=63000N，派生轴向力Fd?Fr； 2Y表中为径向动载荷系数X和轴向动载荷系数Y e 0.38 X 1 Fa/Fr?e Y 0 X Fa/Fr?e Y 1.6 0.4

解：

37

1)：由Fr2?250?F2?100?F1(250?120)?0

得：Fr2?1616N（2分）

由Fr1?Fr2?F1?0得：Fr1?F1?Fr2??416N（2分）

Fd1?2）：派生力：

Fd2Fr1416??130N ,2Y2?1.6（2分）

Fr21616???505N2Y2?1.6?Fd2?F2?505?400?905N?Fd1?130N，

∴轴承Ⅰ被“压紧”，轴承Ⅱ“放松”。（2分）

Fa1?F2?Fd2?905N , Fa2?Fd2?505N（2分）?Fa1905??2.175?e , ?X1?0.4,Y1?1.6Fr1416Fa2505??0.31?e , ?X2?1,Y2?0Fr21616)?2098.72N（2分）3）：P 1?fd(X1Fr1?Y1Fa1)?1.3?(0.4?416?1.6?905?P2?fd(X2Fr2?Y2Fa2)?1.3?(1?1616?0)?2100.8N（2分）4）因为P2>P1，根据当量动载荷与寿命成反比，所以轴承2的寿命较短。（1分）

5）设轴承的载荷由P2减小一半为P，相应的轴承寿命为L’ （3分）

10Cr?106Cr?106106Cr???L'?()?()?()?2?Lh2?2?23?Lh2?10.08Lh2

60nP60nP2/260nP2故轴承的载荷减小一半，轴承寿命将提高到原来的10倍多。

1．已知某轴由一对圆锥滚子轴承支承，已知所受外部轴向力Fae=1000N，轴作用在两轴承上的径向载荷分别为

Fr1=-500N（负号仅表示与图示方向相反）、Fr2=2500N 。轴的转速n=1000r/min，，载荷系数fd=2.0 。试：

1）计算两轴承所受的轴向载荷Fa1和Fa2；

38

2）计算两轴承的当量动载荷P1和P2； 3）计算寿命较短的那个轴承的寿命（单位：h）（16分）

注：已知轴承额定动载荷Cr=50000N，e=0.38，派生轴向力Fd?Fr

2Y轴承的径向动载荷系数X和轴向动载荷系数Y

Fa/Fr?e X 1 Y 0 X Fa/Fr?e Y 1.6 0.4

解：1）计算两轴承所受的轴向载荷Fa1和Fa2 计算两轴承所受的内部轴向力：

Fd1?Fr1500??156.25N 2Y2?1.6

F2500Fd2?r2??781.25N2Y2?1.6

?Fd2?Fae?781.25?1000?1781.25N?Fd1?156.25N

∴轴承1被“压紧”，轴承2“放松”。

39

Fa1?F2?Fd2?1781.25N Fa2?Fd2?781.25N2)计算当量动载荷P?Fa1F?1781.25?3.563?e ?0.38, ?X1?0.4,Y1?1.6

r1500P1?fd(X1Fr1?Y1Fa1)?2.0?(0.4?500?1.6?1781.25)?6100N?Fa2F?781.25?0.313?e?0.38 , ?X2?1,Y2?0r22500P2?fd(X2Fr2?Y2Fa2)?2.0?(1?2500?0)?5000N4）计算寿命较短的那个轴承的寿命

因为P1=6100N > P2=5000N，根据当量动载荷与寿命成反比，所以轴承1的寿命较短

66L10Cr60nP)??10h1(5000010?(6100)3?18506.016h 160?10002.如图所示，手动绞车采用蜗杆传动，m=8mm，q=8，z1=1，z2=40，卷筒直径D2=200mm，试求：（1）使重物上升1m手柄所转圈数n1，并在图中标出手柄的转向；

（2）若蜗杆和蜗轮间当量摩擦系数fv=0.2，求传动的啮合效率η1，传动能否自锁？ （3）若起重量Q=104N，人手推力P=200N，求手柄长度L； （4）重物上升时蜗轮所受的力的大小及方向（用分力表示）。（15分）

解：（1）n1000z10004010002??D,n1?in2?2????63.33(圈） 2分 2z1?D21??200手柄转向n1见图。 1分

40

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