2013年机械设计考试试题及答案

xsw2013年机械设计考试试题

第二章

一、选择填空：

1．如果危险截面上的应力超过零件的强度极限，则发生的失效形式为 。C

A. 表面破坏 B. 残余变形 C. 整体断裂 D. 功能失效

2．零件设计时，限制零件中的应力不超过允许的限度的设计准则称为 。A

A. 强度准则 B. 刚度准则 C. 寿命准则 D. 振动稳定性准则 3．按照机器的组成原理，变速箱是汽车的 。B

A. 原动机 B. 传动部分 C. 执行部分 D. 控制系统 4.为了防止零件发生破坏，应采用的设计准则是 。D

A.刚度准则 B.寿命准则 C.振动稳定性准则 D. 强度准则

二、填空题：

1.传动件包括带传动、链传动、摩擦轮传动、蜗杆传动和_________。齿轮传动 2.驱动机器完成预定功能的部分称为________。原动机

3.金属材料尤其是钢铁使用最广；在机械产品中钢铁材料占_____。90%以上

4. 描述材料的疲劳特性可用最大应力、应力循环次数和______。应力比（或循环特性） 5.机械零件制造中使用最广的金属材料是_________。钢铁

6.机器的基本组成部分为原动机部分、传动部分和 。执行部分 7.按照机器的组成原理，发动机是汽车的 。原动机部分

8.如果作用于零件上的应力超过材料的屈服极限，则零件将发生 。塑性变形 9. 一部机器的质量基本上取决于________________。设计阶段 10.机器的设计阶段是决定机器质量的________________。关键

三、名词解释：

1. 强度准则：p13L21 2.刚度准则：p13L29 3. 原动机：p3L9 4. 标准化：p19L34

简答题：

1.简述机器的组成及各部分的功能。p3L9~ 2.简述机械零件的失效形式。P10

第三章

一、选择填空：

1.零件表面经淬火、渗氮、喷丸、滚子碾压等处理后，其疲劳强度______。B A.降低 B.提高 C. 不变 D. 提高或降低视处理方法而定 2.应力的循环特性(应力比)常用“r”表示，其值为________。D A.

?a ?mB.

?m ?aC.

?max? D.min ?min?max 1

3.变应力的应力幅值?a为________。 A A.

?max??min2 B.

?max??min2C. 0

C.

?max2

D.?max??min

4.对称循环应力，其循环特性“r”值是________。 D

A.1

B.0.5

D.-1

5.下列四种叙述中正确的是______。D

A．变应力只能由变载荷产生 B.静载荷不能产生变应力

C.变应力是由静载荷产生 D.变应力是由变载荷产生，也可能由静载荷产生 6.零件的截面形状一定，如绝对尺寸增大，疲劳强度将随之______。B

A. 提高 B. 降低 C. 不变 D. 不一定

二、填空题：

1.机械零件的疲劳极限与材料的疲劳极限的比值称为 。.综合影响系数 2.应力循环特性系数r=0的应力称为________________。脉动循环 3变应力中应力比（循环特性）r=-1的应力称为_________。对称循环

4.零件的截面形状一定，如绝对尺寸增大，疲劳强度将随之______。降低 5.对称循环变应力的应力比等于 。r=-1

6. 零件疲劳强度极限的综合影响系数包括零件的有效应力集中系数、尺寸系数、强化系数和______。表面质量系数

7. 滑动摩擦分为干摩擦、流体摩擦、混合摩擦和_______。边界摩擦

三、名词解释：

1.应力比：最小应力与最大应力的比值 2.应力幅：应力的变化幅度

3.平均应力：最大应力与最小应力的平均值

四、简答题：

1.试解释零件的疲劳极限低于材料试件的疲劳极限的原因：

由于结构上有应力集中、尺寸往往大于材料试件、表面质量与试件不同，所以使得零件的疲劳强度一般低于试件的疲劳强度

第四章

一、选择填空：

1.两摩擦面间被一层油膜隔开，能够部分避免金属直接接触的摩擦称为______。C A.液体摩擦 B.干摩擦

C.边界摩擦 D.混合摩擦

2.两摩擦表面被一层液体隔开，摩擦性质取决于液体内部分子间粘性阻力的摩擦状态称为______。A

A.液体摩擦 B.干摩擦 C.混合摩擦 D.边界摩擦

3.两摩擦面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时的摩擦称为______。B A.液体摩擦 B.干摩擦

C.边界摩擦 D.混合摩擦

2

二、填空题：

1.由于摩擦表面材料微体积在重复变形时疲劳破坏而引起的机械磨损称为 __。疲劳磨损 2.摩擦表面被流体膜隔开，摩擦性质取决于内部分子积案粘性阻力的摩擦称为 。边界摩擦

3.根据位移形式不同，动摩擦分为滑动摩擦和________________。滚动摩擦

三、名词解释：

1.磨损：P50L5

2.动摩擦:P46L20 3.静摩擦:P46L20

4.润滑油的粘度: 润滑油的流动阻力。 5.液体摩擦：P49L20

第五章

一、选择填空：

1 .在用于传动的几种螺纹中，矩形螺纹的主要优点是______。C

A.自锁性能好 B. 强度较高

C.传动效率高

D. 制造方便

2. 用于联接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角形螺纹 ______。A

A.牙根强度高，自锁性能好 B.传动效率高 C.防振性能好 D.自锁性能差

3.当两个被联接件不宜制成通孔，且需要经常拆卸通常采用______。C

A.螺栓联接

C.双头螺柱联接

B.螺钉联接 D.紧定螺钉联接

4.当采用铰制孔用螺栓联接承受横向载荷时，螺栓杆受到作用______。C

A.弯曲和挤压 B.拉伸和剪切 C.剪切和挤压 D.扭转和弯曲

5.螺纹副中一个零件相对于另一个转过一圈时，它们沿轴线方向相对移动的距离是______。A

A.线数?螺距

B.一个螺距

C.线数?导程

D.导程/线数

6.用于螺纹危险截面计算的直径是______。B

A.螺纹的外径 B.螺纹的内径 C.螺纹的中径 D.不确定 7.普通螺纹的公称直径为 。A

A. 大径 B. 小径 C. 不确定 D. 中径

8.螺纹的牙型角为?、升角为?、当量摩擦角为?v，则螺纹副的自锁条件为_______。C

3

A.?≤? B.?≤?v C.?≤?v D.?v≤? 9.普通螺纹轴截面的牙型为 。C

A. 矩形 B. 梯形 C. 三角形 D. 圆形

10.普通螺栓联接中的松螺栓联接和紧螺栓联接之间的主要区别是，松螺栓联接的螺纹部分不承受______。B

A.拉伸作用

B.扭转作用

C.剪切作用

D.弯曲作用

二、填空题：

1.在常用的螺纹牙型中，矩形螺纹用于传动是因为___________。传动效率高 2.常用的螺纹牙型中，传动效率最高的是_________。矩形螺纹 3.普通螺纹的轴截面牙型为______。三角形

4.螺栓连接时，采用悬置螺母的目的是________。改善螺纹牙齿上载荷分布不均程度 5.三角螺纹一般用于 。联接

6.沿两根以上的等距螺旋线形成的螺纹称为 。双线螺纹 7.常用的螺纹牙型中，自锁性最好的是 。三角形

8.受轴向变载荷的紧螺栓联接中，降低螺栓的刚度可使螺纹连接的强度得到 。提高 9.梯形螺纹主要用于________________。传动

三、名词解释：

1.螺纹大径：螺纹的最大直径，即与螺纹牙齿顶相重合的圆柱面的直径。 2..螺纹导程：螺纹上任一点沿同一条螺旋线转一周所移动的轴线距离。 3.细牙螺纹：公称直径相同时，螺距不是最大的螺纹 4.粗牙螺纹：公称直径相同时，螺距最大的螺纹 5.单线螺纹：沿一根螺旋线形成的螺纹 6.管螺纹：用于管联接的螺纹。

四、简答题：

1.螺纹连接预紧的目的是什么？：P68L7

2. 简述螺纹联接的基本类型、适用场合。

螺栓联接,用于被联接件上开有通孔的场合；螺钉联接,用于被联接件上不能开有通孔且不需经常拆卸的场合, 双头螺柱联接,用于被联接件上不能开有通孔需经常拆卸的场合,紧定螺钉联接,用于固定两个零件的相对位置,传递不大的载荷。 3.螺纹连接的常用防松措施有哪些？p70表5-3

4.螺纹联接为什么要防松？防松的根本问题是什么?

因为在冲击、振动或变载荷作用下，以及在高温或温度变化较大的情况下，联接都会发生松脱。一旦松脱会影响机器正常工作甚至造成严重事故。 防松的根本是防止螺纹副在受载时发生相对转动。

5.说明降低应力幅提高螺栓联接疲劳强度的方法和具体措施。

方法一是降低螺栓刚度，具体措施有适当增加螺栓的长度，或采用腰杆状螺栓和空心螺栓；方法二是增加被联接件的刚度，具体措施有不用垫片或用刚度较大的垫片。

4

6.螺旋副自锁条件是什么？哪种螺纹牙型自锁性最好？为什么？

自锁条件为.螺旋线升角小于等于当量摩擦角，即?≤?v；三角螺纹自锁性最好，原因是其牙侧角最大。

五、综合应用：

1．一个托架1用三个铰制孔用螺栓与机架2相连接。已知：螺栓材料许用剪切应力

????100MPa，横向载荷FR?900N，L?300mm，a?100mm。确定受力最大螺栓及所受

剪力Fmax??，判断布置形式是否合理；并按剪切强度确定所需螺栓剪切面的最小直径

d0??

解：1）将FR平移至螺栓组中心，附加扭矩T?2.7?10N?mm 在FR作用下每个螺栓所受剪力为FF?5FR900??300N Z3T2.7?105??1350N 在T作用下两侧螺栓所受剪力为FT?2a2?100右侧螺栓受力最大，Fmax?FF?FT?1650N，布置形式不合理。

2)受剪切面最小直径d0?

2.图示一铸铁吊架用两只普通螺栓固定在梁上。吊架承受的载荷FQ＝100000N，螺栓材料许用应力[σ]=100MPa，取残余预紧力为工作拉力的0.4倍，试确定螺栓所需最小直径。

4Fmax?????4?16500?4.6mm

??140 5

解：1）单个螺栓受工作拉力F?FQZ?100000?50000N 22）残余预紧力F1?0.4F?0.4?50000?20000N

3) 单个螺栓受总拉力F2?F1?F?20000?50000?70000N 4) 所需螺栓最小直径d1?5.2F2?????4?70000?34mm

??1003. （本题10分）如图所示的螺栓组联接（凸缘联轴器）。4个普通螺栓均匀的分布在

D?200mm的圆周上，传递的转矩T?8?105N?mm。螺栓材料许用拉应力为

????160MPa，被联接件表面的摩擦因数f?0.15，联接的可靠性系数Ks?1.2，确定安装

时所需预紧力及所需的螺栓的最小直径d1??

解：1）每个螺栓所受的的预紧力

KsT1.2?8?105F0???16000N

2Df2?200?0.152）所需的螺栓的最小直径

d1?5.2F0?????5.2?16000?22.8mm

3.14?1604．图示紧螺栓连接，已知横向载荷R=36000N，接合面i=1，摩擦系数f=0.12，联接的可靠性系数Ks?1.2，螺栓数量z=4，螺栓材料许用应力????100N/mm,试计算所需螺

2栓直径d1=?（10分）

6

解：1）每个螺栓所受的的预紧力

F0?KsR1.2?36000??90000N zif4?1?0.122）所需的螺栓的最小直径

d1?5.2F0?????5.2?90000?12.2mm

3.14?100 5．（10分）图示紧螺栓连接，采用两个M16（d1=13.835mm）普通螺栓，已知摩擦系数f=0.12，防滑系数Ks?1.2，螺栓材料许用应力????100N/mm,试计算连接所能传递的横向载

2荷R=?

解：1）预紧力的最大值

F0??d12???3.14?13.8352?1004?1.3?4?1.3?11558N

2）所能传递横向载荷的最大值

R?F0zf11558?2?0.12??2312N Ks1.26．（10分）图示轴承盖用4个螺钉固定于铸铁箱体上，已知作用于轴承盖上的力FQ＝10.4kN，螺钉材料许用应力????80N/mm，取残余预紧力为工作拉力的0.4倍，求螺栓所需最小

2直径。

7

解：1）每个螺栓所受轴向工作载荷 F?FQ4?10.4?2.6kN 42）每个螺栓总拉力 F2?F?F1?1.4F?1.4?2.6?3.64kN 3）所需螺栓直径 d1?

7．（12分）气缸盖联接结构如图所示，气缸内径D=250mm，为保证气密性要求采用12个M18的螺栓，螺纹小径15.294mm，许用拉应力???=120MPa，取残余预紧力为工作拉力的1.5倍，求气缸所能承受的最大压强。

4?1.3F2????4?1.3?3.64?103??8.68mm

3.14?80 解：1）每个螺栓总拉力

F2??

?d12???3.14?15.2942?1204?1.34?1.3?16949N

2）每个螺栓所受轴向工作载荷 由于F2?F?F1?2.5F 所以F?F216949??6780N 2.52.5 8

3）最大压力 p?4FZ4?6780??1.66mpa ?D23.14?2502 第六章

一、选择填空：

1.B型普通平键其端部形状为______。B A.圆头 B.方头 C.单圆头 D.钩头 2.轴的键槽加工方式通常采用______。D A.插削 B.拉削

C.钻及铰 D.铣削 3.普通平键的长度主要选择根据是______。B

A.传递转矩大小 B. 轮毂长度 C.轴的直径 4.平键静连接的主要失效形式是 。A 5.矩形花键联接常采用的定心方式是_________。C

A.按大径定心 B.按侧面定心 C.按小径定心 D.按大径和小径共同定心 6.图1中联接形式是_________。B A.切向键 B.楔键 C.平键 D.半圆键 D.传递功率大小

A. 工作面被压溃 B. 工作面过度磨损 C. 键被剪断 D. 键被弯断

7.图2中联接形式是______。A A.切向键 B.楔键 C.平键 D.半圆键

二、填空题：

9

1.普通平键的工作面为_________。两侧面 2.导向平键的工作面为_________。两侧面 3.楔键的工作面是________。上下两面

4.按齿形不同，花键可分为矩形花键和 。渐开线花键

5.楔键的上表面和与它相配合的轮毂键槽底面的斜度为 1:100 6.普通平键按结构可分为圆头、平头及 。单圆头

7.平键联接中普通平键用于静联接，导向楔键和滑键用于________。动联接 8.导向平键联接，其主要失效形式是工作面的________________。磨损

9. 零件的周向定位的目的是限制轴上零件与轴发生相对转动，最常用的周向定位零件是花键和_________。键

三、简答题：

1. 简述平键连接的工作原理及特点

靠着工作面挤压和剪切面受剪切传递转矩；具有对中性好，使用方便等特点。 2．简述普通平键尺寸的选择方法。

截面尺寸即键宽与高的选择是按键所在轴段的直径根据标准选定的；键的长度尺寸应为略短于轮毂长度的标准长度。 3．简述平键连接的失效形式及计算准则。

对于静连接失效形式为工作面压溃，应验算其挤压强度；对于动连接失效形式为工作面磨损。应验算工作面压强。 4. 说明花键联接的优点

因均匀的制出的齿与槽，受力均匀；槽浅，齿根处应力集中小；齿数多承载能力大；对中性好；导向性好。

第八章

一、选择填空：

1.提高带传动工作能力的措施有________。A

A.将带轮加工粗糙一些，增大摩擦系数 B.降低传动比

C.尽可能提高带的圆周速度 D.降低初拉力（张紧力）F0

2. 带传动中，两带轮与带的摩擦系数相同，直径不等，如有打滑则先发生在小轮上，其原因是 。B

A.包角大 B. 包角小 C.直径小 A.带截面上的应力增大 C.带在工作时会产生颤动 A.（0.7~1）倍 B.（1~1.5）倍 A.是结构紧凑

6.带传动传动比不恒定的原因是 。C

10

D.转速高

3.带传动的小带轮包角过小时，会导致___________。D

B.带的弹性滑动加剧 D.传动能力下降易产生打滑 C.（0.7~2）倍 D.（1~2）倍

B.限制弯曲应力

4.V带传动，中心距最适宜的范围为两带轮直径之和的 。C 5.V带传动设计中，限制带轮最小直径主要是为了 。B

C.保证带与带轮之间有足够的摩擦力 D.限制小带轮包角

A. 中心距大 B. 打滑 C. 弹性滑动 D. 过载

二、填空题：

1. V带传动的传动比不恒定主要原因是_________。带的弹性滑动 2.带传动的带轮直径越小，则带内的弯曲应力越 。大

3.由于带传动存在着弹性滑动现象，所以带传动的传动比 。不恒定 4.传动带根据截面形状可分为平带、圆带、多楔带和___________。V带

5.带传动的类型，根据工作原理可分为啮合型带传动和_________。摩擦传动 6.与平带相比，V带传动允许的传动比___________。大

三、名词解释：

1.带传动的有效拉力：紧边拉力与松边拉力之差。 2.平带：截面形状为矩形的带。

3.带的初拉力：由于安装时张紧，带内产生的力。 4.带的基准长度：V带的名义长度。

5.临界摩擦力：在最小初拉力的作用下,带与带轮间能够产生的最大的摩擦力。

四、简答题：

1.当带传动功率一定时，带速对传动的影响如何？常用范围是多少？P155L9 2带工作时截面上有那几种应力，最大应力的组成，最大应力发生在的部位？

拉应力、离心拉应力和弯曲应力。最大应力?max??1??c??b1，发生在紧边刚

刚绕上小带轮处。

3．简述带传动的弹性滑动产生的原因及其影响？

松紧边拉力不相等，且带是弹性体；两轮带速不相等，传动比不恒定。 4．影响带传动临界有效应力的因素有哪？影响如何？

初拉力,小带轮上的包角,当量摩擦系数。初拉力,小带轮上的包角,当量摩擦系数越大临界有效圆周力越大。

5.简述带传动能力的影响因素及提高传动能力的方法？

影响因素有初拉力、小轮包角、摩擦系数。适当增大初拉力、增大小轮包角和摩擦系数都可以提高带传动的传动能力。 6.简述带传动的失效形式及设计准则。

失效形式为带的打滑和疲劳破坏。

设计准则是在不打滑的前提下使带具有一定的疲劳强度和寿命。 7.简述带传动弹性滑动率的概念及计算方法。

由于弹性滑动现象的存在，使得带传动主动带轮的圆周速度高于从动带轮的圆周

速度，滑动率即主从动带轮的圆周速度的相对误差。??v1?v2?100% v1五、综合应用：

1（本题10分）V带传动所传递的功率P＝7.5kW，带速v＝10m/s，小带轮上的包角

??152?(2.65rad)，带与带轮间的当量摩擦系数f?0.25，试求：有效圆周力Fe，最小初

力F0，紧边拉力F1和松边拉力F2各为多少？(注：ef??e(2.65?0.25)?1.94)

11

解； 1）有效圆周力Fe?1000P1000?7.5??750N v10Fee?f?17501.94?1 2）最小初力F0?????1172.9N

2e?f?121.94?13）紧边拉力F1?F0?4）松边拉力F2?F0?Fe750?1172.9??1547.9N 22Fe750?1172.9??797.9N 222. （本题10分）V带传动，小带轮转速n1=1480r/mim，传递的最大功率P=1.5KW，带速v=7.75m/s，小带轮包角??170?(2.97rad)，当量摩擦系数f=0.5，求带轮直径dd1，有效拉力Fe和初拉力F0（ef??e2.97?0.5?4.4） 解：1）有效拉力Fe?1000P1000?1.5??194N v7.752）带轮直径dd1?60000v60000?7.75??100mm ?n1??1480Fee?f?11944.4?13）初拉力F0?????154N

2e?f?124.4?1

3.已知V带传递的实际功率P1＝10kW，转速n1＝1450r/min，带轮直径

dd1=100mm,dd2=380mm。紧边拉力是松边拉力的2倍，试求有效圆周力Fe和紧边拉力F1

的值。(10分) 解：1）带速v??ddn1160?1000???100?145060?1000?7.6m/s

2）有效拉力Fe?3）紧边拉力F1

1000P1000?10??1316N v7.6 由F1?2F2， F1?F2?Fe

得所以F1?2Fe?2?1316?2632N

第九章

一、选择填空：

1.链传动的特点是__________。D A.瞬时传动比是常数 B.平均传动比不是常数

C.瞬时传动比和平均传动比的都不是常数 D.瞬时传动比不是常数而平均传动比是常数

12

2.在一定转速下，增大节距P，减小z1链传动的不均匀性和动载荷__________。A

A.增大 B.减小 C.不变 D.无法确定 3.链条由于静强度不够而被拉断的现象，多发生在______。A A.低速重载 B.高速重载 C.高速轻载 D.低速轻载

4.链条中宜尽量避免使用过渡链节，这主要是因为_________________。A A.过渡链节的链板要受附加弯矩的作用 B.装配困难

C.过渡链节制造困难 D.要使用较长的销轴 5.链传动中两轮轴线的相对位置应__________。A A.平行

B.相交成一定的角度 C.相交成直角 D.成任意角交错

6.链传动的合理链长应取___________。A

A.链节距长度的偶数倍 B.链节距长度的奇数倍 C.任意值 D.按链轮齿数来决定链长 7. 链传动设计中，一般链轮的最大齿数限制为114，是为了__________。C

A.减小链传动的不均匀性

B.限制传动比

C.减少链节磨损后链从链轮上脱落的可能性 D.保证链轮轮齿的强度 8. 链传动设计中，一般链轮的最小齿数限制为17，是为了__________。A

A.减小链传动的不均匀性 B.限制传动比 C.减少链节磨损后链从链轮上脱落的可能性 D.保证链轮轮齿的强度

二、填空题：

1.链轮的齿数越少，则链传动的不均匀性_________。增加

2.与带传动相比较，链传动的承载能力______。较高 3. 与带传动相比链传动效率________________。较高

4.链传动中链轮的齿数越少，则链传动的动载荷越 。越大 5.通常情况下，链传动的最大中心距不超过 。80p(节距)

6.链传动中链条的节距越小，则链传动的动载荷越 。越小 7.链传动瞬时传动比________________。不恒定

三、简答题

1.滚子链由哪些零件组成？由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板组成 2.简述链传动动载荷产生的原因及影响因素？

链传动动载荷的产生是由于链条绕在链轮上呈多边形所导致的；主要影响因素有链轮齿数、链条节距和链轮转速

4影响链传动的动载荷的因素有哪几个，影响如何？

影响因素有链轮转速、节距和链轮齿数。链轮转越高，节距越大，齿数越小，则动载荷越大。

5简述链传动的组成及工作原理。

链传动由主动链轮、从动链轮、链条组成。靠链轮与链节之间的啮合传动。 6链传动中心距对传动的影响如何？常用范围是多少？

中心距过小，单位时间链条曲伸次数和应力循环次数增多，加剧磨损和疲劳；链条在小链轮上的包角变小，每个轮齿受的载荷增大，且易出现跳齿和脱链现象；中心距过大，松边垂度过大，传动时造成松边颤抖。（30-50）倍的节距P。

13

7链传动张紧的目的是什么？与带相比有何特点？

主要是使松边不至于过松,以免出现链条的不正常啮合、跳齿或脱链。与带传动相比，链传动所需的张紧力小得多。

五、综合应用：

1.（本题10分）链传动所传递的功率P＝10kW，链速v＝10m/s，链条单位长度的质量q=2kg/m，悬垂拉力Ff =500N，试求：有效圆周力Fe，离心拉力Fc，紧边拉力F1和松边拉力F2各为多少？

解：1）有效圆周力Fe?1000P?1000N v2）离心拉力Fc?qv2?200N

3）紧边拉力F1?Fe?Fc?Ff?1700N 4）松边拉力F2?Fc?Ff?700N

第十章

一、选择填空：

1.为了提高齿轮传动的抗点蚀的能力，可考虑采用 。D A.降低齿面硬度 B.提高齿面硬度 C.减少齿轮齿数，增大模数 D.加大传动中心距

2. .设计圆柱齿轮传动时，小齿轮的齿宽b1与大齿轮的齿宽b2的关系应为 。B

A.. b1=b2 B. b1>b2 C. b1

A.轮齿折断 B.齿面点蚀 C.齿面磨损 D.齿面胶合

4. 设计齿轮传动时，齿面接触疲劳强度主要针对的失效形式是 。C A.齿面塑性变形 B.轮齿疲劳断裂 A.齿圈宽度 A.圆周速度

B 齿轮直径

C.齿面点蚀

D.齿面胶合

5.选择齿轮的结构形式和毛坯获得方法依据 。 B

C 齿轮在轴上的位置

D.齿轮精度

6.选择齿轮精度等级的主要依据是______。A

B.转速 C.传递功率 D.传递转矩

7. 开式齿轮传动的主要失效形式是 。D

A. 齿面点蚀 B. 齿面胶合 C. 轮齿折断 D. 齿面磨损 8.下列传动形式中传动效率最高的是 。D

A. 带传动 B. 链传动 C. 蜗杆传动 D. 齿轮传动 9.齿轮设计时计算轮齿齿根的弯曲强度的目的是为避免 。A

A 轮齿折断 B 齿面点蚀 C 齿面磨损 D 塑性变形

二、填空题：

14

1.闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式为_________。轮齿折断 2.软齿面齿轮的齿面硬度小于或等于_________。350HB

3.一对圆柱齿轮，通常取小齿轮齿宽大于大齿轮齿宽其目的是____。保证齿轮的啮合宽度 4. 齿轮传动的中心距a及齿宽b不变，增加齿数，则齿轮的接触强___________。不变 5.一对软齿面齿轮传动中，通常小齿轮齿面硬度要比大齿轮齿面硬度__。大（30~50）HB 6.齿面硬度≤350HBS的齿轮传动，称为_______。软齿面齿轮

7.在齿轮传动中，大小齿轮互相对应的齿面点的接触应力是_________。相等的 8.齿轮的精度等级主要根据载荷和_____________。圆周速度

9.齿轮传动的中心距a不变，增加齿数，则齿轮的弯曲强度___________。降低

三名词解释：

1.齿面点蚀：齿面材料在变接触应力的作用下，由于疲劳而产生的麻点状损伤现象。 2.开式齿轮传动：没有防尘罩或机壳,齿轮完全暴露在外边的齿轮传动。 3.硬齿面齿轮：齿面硬度大于350HBS或38HRC的齿轮

四、简答题：

1.简述齿轮载荷系数包括的四项系数的名称及其考虑的影响因素。

包括使用系数KA，考虑原动机及工作机的状况。动载荷系数Kv，考虑齿轮传动速度及精度，齿间载荷分配系数K?，考虑各啮合齿对间载荷分配均匀性，齿间载荷分配系数

K?，考虑沿齿宽载荷分布均匀性。

2.简述齿轮传动的失效形式。

失效形式有：轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合、齿面塑性变形。 3.齿轮设计时应如何确定精度等级？一般齿轮传动常用的精度等级是多少？

齿轮的精度等级是根据圆周速度选定的，速度越高，则精度等级也应越高；一般传动常用精度等级为6-9级。

4.齿轮传动的计算载荷受那些因素的影响？写出载荷系数的表达式。

主要影响因素有原动机及工作机的状况对传动的影响、齿轮传动速度及精度的影响、沿齿宽载荷分布均匀性的影响、各齿对间载荷分配均匀性的影响。K?KAKVK?K?

五、综合应用：

1.（本题8分）一对锥齿轮传动。已知小圆锥齿轮1为主动轮，其转动方向如图。直齿圆锥齿轮的锥顶角?1?21.8?，压力角α=20o，齿宽中点分度圆的径向Fr1?1893N；试求：圆锥齿轮2所受圆周力、轴向力大小；在图上标出圆锥齿轮2转动方向和所受各力的方向。 （注：tan20??0.36, cos21.8??0.93, sin21.8??0.37）

15

解：1）圆锥齿轮2所受圆周力

Ft2?Ft1?Fr11893??5600N（或5654）

tan?cos?1tan20?cos21.8?2）圆锥齿轮2所受轴向力大小Fa2?Fr1?1893N

3）力的方向如图：圆周力垂直纸面向里，轴向力向下，径向力向左，转动方向如图箭头向右

2. （本题8分） 图示为一对锥齿轮与一对斜齿圆柱齿轮组成的二级减速器。已知小圆锥齿轮1为主动轮，其转动方向如图。直齿圆锥齿轮齿宽中点分度圆的径向Fr1?1893N；斜齿圆柱齿轮分度圆螺旋角??11?36?、压力角α=20o，螺旋角?的方向如图，径向力

Fr3?3530N。

试求：斜齿轮3所受圆周力、轴向力大小及Ⅱ轴轴向合力，在图上标出斜齿轮3所受各力的方向及转动方向。（注：tan20??0.36，cos11?36'?0.98）

3

4

1

2

解：1）齿轮2所受轴向力大小Fa2?Fr1?1893N

Fr3cos?3530cos11?36'2）斜齿轮3所受圆周力Ft3???9500N(9609N) ?tan?ntan20

16

3）斜齿轮3所受轴向力大小

Fa3?Ft3tan??9500(9609)tan11?36'?1950(1972)N

4）Ⅱ轴轴向合力F??Fa2?Fa3?1893?1950?57(79)N

5）力的方向如图：圆周力垂直纸面向外，轴向力向上，径向力向左，转动方向如图箭头向右

3. 一对斜齿圆柱齿轮传动，参数为：mn=3.5mm,，z1=25，z2=76, ?=10?54?16?。已知传递的功率P1＝7.5kW，转速n1=730r/min。求从动轮所受各分力（忽略摩擦损失），并在图中示出各分力的方向。(8分)

解：1）从动轮所受各分力

d1?mnz13.5?25??89.1mm ?'\cos?cos105416P7.51?9.55?106?9.76?104N.mm n1730T1?9.55?1062T12?9.76?105Ft2?Ft1???2190.7N

d189.1Ft2tan?n2190.7?tan20?Fr2???812N ?'\cos?cos105416Fa2?Ft2tan??2190.7?tan10?54'16\?406N

2) 从动轮所受各分力的方向如图：圆周力垂直纸面向外，轴向力向右，径向力向下，转动方向如图箭头向上

5.（本题15分）设两级斜齿圆柱齿轮减速器的已知条件如图所示，试问：1）低速级斜齿轮

的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴上两齿轮的轴向力方向相反；2）低速级螺旋角β应取多大数值才能使中间轴上两个轴向力互相抵消。

17

解：（1）小齿轮左旋，大齿轮右旋。 （2）d2?mnz2?158.4mm

cos?12T?tan?1 d22T?2T?tan??sin? d35?17?1? Fa2?Ft2tanFa3?Ft3tan??sin??0.1438

??8.270

6.（本题15分）已知直齿圆锥-斜齿圆柱齿轮减速器布置和转向如图所示。锥齿轮me?5mm，

齿宽系数?R?0.3，z1?25，z2?60；斜齿轮mn?6mm，z3?21，z4?84。欲使轴Ⅱ上的轴向力在轴承上的作用完全抵消，求斜齿轮3、4的螺旋角?3的大小和旋向。（提示：锥齿轮的力作用在齿宽中点。）

解：1）齿轮3、4的螺旋线方向如图所示。

60?67.380 2） ?2?arctan25 dm2?d2?1?0.5?R??5?60?1?0.5?0.35??247.5mm

18

?sin?2? Fa2?Ft1tan2T2tan?sin?2 dm2 Fa3?Ft2tan??

Fa2?Fa3

2T22T2tan??sin? d36?21

tan?sin?2sin??

dm26?21

sin??0.1710??9.85?9505400'\

第十一章

一、选择填空：

1.在如下情况可采用蜗杆传动的是________。D A.轴线平行 C.相交成直角

B.轴线相交成任意角度 D.轴线成直角交错

B.提高蜗杆传动的效率 D.便于蜗杆刀具的标准化

2.蜗杆直径系数q（或蜗杆分度圆直径d1）值的标准化，是为了_______。C

A.保证蜗杆有足够的刚度 C.利于蜗轮滚刀的标准化 3. 蜗轮轮毂常用材料是______。C

A. 45 B. HT15 C.ZCuSn10P1 D. GCr15 4. 蜗杆常用材料是_______。A A. 45钢 B. HT150

C. ZCuSn10P1

D. GCr15

5.在蜗杆传动中，当其它条件相同时，增加蜗杆头数z1，则传动效率______。B

A.降低 B.提高 C.不变 D.可能提高，也可能降低

二、填空题：

1.蜗杆常用材料是_______。钢

2当蜗杆螺旋线升角小于啮合面的当量摩擦角时，蜗杆传动具有______。自锁性

3.阿基米德蜗杆在垂直于蜗杆轴线的平面上，其齿廓线为_______。.阿基米德螺旋线

三、简答题：

1. 蜗杆传动的效率包括哪几部分？影响蜗杆效率的主要因素是什么？

包括啮合效率,轴承摩擦效率和浸入油池中的零件的搅油效率。主要因素是蜗杆的螺旋升角

2. 蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？不平衡时通常采取哪些措施？

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因为效率低，工作时发热量大，闭式传动中，如热量不能及时散逸，油温升高油稀释，摩擦损失增大，甚至发生胶合，所以必须进行热平衡计算。措施：增加散热面积、在蜗杆端加装风扇、在传动箱内加装循环冷水管，压力循环供油系统。 3. 蜗杆传动的失效形式有哪些？为什么通常发生在蜗轮上？

点蚀、齿根折断、齿面胶合及过渡磨损。由于材料和结构上的原因，蜗杆螺旋齿部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度，所以失效通常发生在蜗轮轮齿上。

4.蜗杆传动如图所示，蜗杆主动，转向为逆时针方向。判断蜗轮转向及轮齿螺旋线方向。

答：蜗轮为左旋，转向如图示。

5手动绞车采用圆柱蜗杆传动。如果要使重物上升，在图中画出蜗杆的转向。

四、综合应用题：

1.（本题8分）一对蜗杆传动。蜗杆转动方向如图所示。已知：转矩T1＝25N.m，蜗杆轴向模数m=4mm，压力角?＝20?，头数z1＝2，直径d1=40mm，蜗轮齿数z2＝54，蜗杆传动的啮合效率?＝0.75；求蜗轮上的分力大小，在图中画出蜗轮所受的三个分力方向及转动方向。（注：tan??0.36）

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解：

1）轴承径向力 Fr1?

R?120?960N

180?120 Fr2?R?Fr1?1440N 2）派生轴向力

Fd1?0.68Fr1?0.68?960?652.8 N（向左） Fd2?0.68Fr2?0.68?1440?979.2 N（向右）

3）轴承所受的轴向力

Fd2?FA?1579.2?Fd1，Ⅰ轴承压紧。 Fa1?Fd2?FA?1579.2N Fa2?Fd2?979.2 N

4)当量动载荷

Fa11579.2??1.65?e X1=0.41 Y1=0.87 Fr1960Fa2979.2??0.68?e X2=1 Y2=0 Fr21440P1?fp?X1Fr1?Y1Fa1??2121N P2?fp?X2Fr2?Y21Fa2??1728N

5）轴承寿命

106?ftC?106?23450?Lh???????15016h

60n?P?60?1500?2121?

5.（15分）根据工作条件，决定在某传动轴上安装一对角接触球轴承，如图所示。已知两个轴承的载荷分别为Fr1?1470N，Fr2?2650N，外加轴向力FA?1000N（方向向左），

?3 26

转速n?5000r/min，常温下运转，载荷系数fp =1.2，预期寿命Lh?2000h，采用7208AC轴承（C=25.8kN）是否适用?

e 0.68 Fa/Fr≤e Fa/Fr>e Fd 0.68Fr X=1，Y=0 X=0.41，Y=0.87 解：1）派生轴向力

Fd1?0.68Fr1?0.68?1470?999.6 N Fd2?0.68Fr2?0.68?2650?1802 N

2）轴承所受的轴向力

Fd1?FA?1999.6?Fd2，Ⅱ轴承压紧。 Fa2?Fd1?FA?1999.6N Fa1?Fd1?999.6 N

Fa1999.6??0.68?e X1=1 Y1=0 Fr11470Fa21999.6??0.75?e X2=0.41 Y2=0.87 Fr226503） 当量动载荷

P1?fp?X1Fr1?Y1Fa1??1764N P2?fp?X2Fr2?Y21Fa2??3390N

4）轴承寿命

106?ftC?106?25800? Lh???????1469h?2000h

60n?P?60?5000?3390? 采用7208AC轴承寿命不够

6. （本题10分）某传动装置中的一根轴，由两个30307轴承支承，轴承的布置如图所示，已知轴承载荷Fr1?3500N，Fr2?4200N，FA?950N，载荷系数fp?1.5，常温下工作

1）计算两个轴承的当量动载荷。

?3 27

2）校验轴承时，应按哪个轴承校核？

e 0.31 Fa/Fr≤e X=1，Y=0 Fa/Fr>e X=0.4，Y=1.9 Fd Fr/3.8

解：1）派生轴向力

Fd1?Fr13500??921N（向右） 2Y2?1.9F4200Fd2?r2??1105 N（向左）

2Y2?1.92）轴承所受的轴向力

Fd1?FA?921?950?1871?Fd2，Ⅱ轴承压紧。 Fa2?Fd1?FA?1871N

Fa1?Fd1?921 N

3）当量动载荷

Fa1921??0.26?e X1=1 Y1=0 Fr13500Fa21871??0.44?e X2=0.4 Y2=1.9 Fr24200P1?fp?X1Fr1?Y1Fa1??1.5?3500?0??5250N

P2?fp?X2Fr2?Y21Fa2??1.5?0.4?3500?1.9?4200??7852N

按2轴承核算

第十五章

一选择填空：

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1.在计算轴的当量弯矩M?时，用公式M??M2?(?T)2,若弯曲应力为对称循环变

应力，扭矩为脉动变化，则应力校正系数?＝_________。C A. 0 B.0.3 C.0.6 D.1.0

2.为提高轴的刚度，如下方法中，效果不大的是_________。D

A.增大轴径 B.改变支承间跨度 C.用滚子轴承代替球轴承 D.用合金钢代替普通钢

二、填空题：

1.在长度及材质不变的情况下，轴的刚度随直径的增加而______。增加 2.承受弯矩和扭矩共同作用的轴称为____________。转轴 3.只承受扭矩的轴称为___________。传动轴 4.轴的弯扭合成强度计算公式为Mca?M2?(?T)2，其中?的常用值是____。0.6

三、名词解释：

1.转轴：承受弯矩和扭矩共同作用的轴 2.心轴：.只承受弯矩的轴 3.传动轴：.只承受扭矩的轴

四、简答题：

1. 轴上零件的轴向定位与固定的方法有哪些？

轴肩、套筒、轴端挡圈、轴承端盖、圆螺母、弹性挡圈、紧定螺钉 2. 简述受不同载荷的轴所采用强度计算方法。

仅仅承受扭矩的轴，按扭转强度条件计算；只承受弯矩的轴，按弯曲强度条件计算；即承受扭矩又承受弯矩的轴，按弯扭合成强度条件计算，需要时还应按疲劳强度条件进行精确计算。

3. 简述常用的轴承配置方法及适用场合。

双支点各单向固定，适用于跨距较小支承，一单支点双向固定，一支点游动适用于跨距较大支承；两端游动支承，用于小人字齿轮轴的支承。

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