機械設計習題集3

1、第1章 機械設計概論思考題1. 什么是部件？什么是零件？什么是構件？什么是通用零件？什么是專用零件？機械設計課程研究的是哪類零件？從哪幾個方面來研究這類零件？2. 機械設計應滿足哪些基本要求？機械零件設計應滿足哪些基本要求？3. 機械設計的一般步驟是怎樣的？第2章 機械零件的工作能力和計算準則一、 填空題1. 在壓力作用下，以點、線相接觸的兩物體在接觸處產(chǎn)生的應力稱為 應力。2. 零件在變應力作用下的強度計算屬于 強度計算，它不同于靜強度計算。3. 零件的計算載荷與名義載荷的關系是 。4. 零件的名義載荷是指 載荷。5. 零件的實際載荷與計算載荷的差異對零件的強度影響，將在 中考慮。二、簡答與

2、思考題1. 解釋下列名詞：靜載荷、變載荷、穩(wěn)定循環(huán)變載荷、動載荷、工作載荷、額定載荷、計算載荷、靜應力、變應力、疲勞及疲勞極限。靜載荷是否一定產(chǎn)生靜應力？變載荷是否一定產(chǎn)生變應力？2. 什么是變應力的循環(huán)特性r？對于靜應力、脈動循環(huán)變應力和對稱循環(huán)變應力，其r值各等于多少？3. 在一定的循環(huán)特性r下工作的金屬試件，其應力循環(huán)次數(shù)與疲勞極限之間有怎樣的內在聯(lián)系？怎樣區(qū)分試件的無限工作壽命和有限工作壽命？怎樣計算在有限壽命下工作的試件的疲勞極限？4. 兩個曲面形狀的金屬零件相互壓緊，其表面接觸應力的大小由哪些因素確定？如果這兩個零件的材料、尺寸都不同，其相互接觸的各點上彼此的接觸應力值是否相等？三

3、、計算題1. 圖示為對心直動滾子從動件凸輪機構。從動件頂端承受壓力f=12kn。當壓力角達到最大值max=250時，相應的凸輪輪廓在接觸點上的曲率半徑為r=75mm。已知：滾子半徑r=15mm，凸輪與滾子的寬度b=20mm；兩者材料的彈性模量和泊松比均為e=2.1×105mpa和=0.3；許用接觸應力h=1500mpa。試校核凸輪與滾子的表面接觸強度。題1圖第3章 機械零件的疲勞強度一、 簡答題1. 已知某零件的簡化極限應力圖及其危險剖面上的m、a工作應力點m（m，a），如圖示，當其應力變化規(guī)律按m=c（常數(shù)）變化時，在圖中找出相應的極限應力點，并計算其安全系數(shù)。題1圖2. 試給出變

4、應力中平均應力m， 應力幅a ，循環(huán)特性r的定義式。3. 分別在題1圖中畫出變應力中循環(huán)特性r=-1、r=0兩種變應力下的應力變化規(guī)律，并標出 max 、min 、a 和m。4. 試簡述某材料的極限應力圖與該材料零件的極限應力圖的區(qū)別。5. 已知零件材料的-1、0、s以及零件某處的綜合影響系數(shù)（k）d，試給出該零件的簡化極限應力圖（m-a圖），并說明繪圖過程。二、分析與計算題1. 圖示一等截面轉軸，軸徑d=45mm，其上作用有軸向拉力fa=2000n，fr=6000n，試求軸危險剖面上循環(huán)變應力的max 、min 、a 、m和應力循環(huán)特性r各是多少？題1圖2. 厚為10mm的高強度碳鋼件受有拉

5、力f=60kn。板的平面尺寸如圖所示。該板的三個截面上分別有的圓孔、r10mm的半圓缺口、r10mm的圓角。試分別計算這三個截面上的最大應力。題2圖 題2附圖3. 上題中，如載荷f在3090kn之間作周期性的波動。材料改為合金鋼，其機械性質：，。危險截面上的有效應力集中系數(shù)，尺寸系數(shù)，表面質量系數(shù)，等效系數(shù)。按無限壽命考慮。試畫出極限應力圖，并用作圖和計算兩種方法，確定安全系數(shù)s。4. 火車車輪輪對軸的尺寸及受力情況如圖所示。已知：軸的材料為碳鋼，；危險截面-、-上的有效應力集中系數(shù)，尺寸系數(shù)，表面質量系數(shù)。試確定軸的安全系數(shù)s。計算時按無限壽命考慮，忽略剪力的作用。題4圖5. 上題中，已知：

6、軸的轉速n=15r/min，載荷穩(wěn)定不變。要求使用壽命10年。每年工作300天，每天累計工作2小時。材料的疲勞曲線指數(shù)m=9，應力循環(huán)基數(shù)n0=107。試按有限壽命計算：軸的壽命系數(shù)kn；軸的安全系數(shù)s。6. 上題中，如軸在每一小時內的工作情況系按圖示的載荷圖譜作周期性的重復變動。要求使用的天數(shù)不變，但每天工作8小時。其他所有條件都不變。試確定：壽命系數(shù)kn；安全系數(shù)s。圖中f0是載荷的最大值，與上題中的穩(wěn)定載荷值相等。題6圖7. 實心轉軸的危險截面上受有周期性波動的載荷：彎矩m=50100n.m；扭矩t=050n.m。軸的材料為碳鋼，已知機械性能：，。若截面直徑d=25mm，有效應力集中系數(shù)

7、，尺寸系數(shù)，表面質量系數(shù)，等效系數(shù)，。試確定安全系數(shù)s。計算時可按無限壽命考慮，忽略剪力的作用。第4章 摩擦、磨損、潤滑思考題1. 摩擦狀態(tài)有哪幾種？各有何特點？2. 按破壞機理分，磨損的基本類型有哪四種？各有何特點？如何防止這些類型的磨損發(fā)生？3. 潤滑劑的作用是什么？常用潤滑劑有哪幾種？4. 潤滑油的主要性能指標是什么？潤滑脂的主要性能指標是什么？第6章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動一、 填空與選擇題1. 受橫向轉矩的螺栓組采用鉸制孔時，每個螺栓所受的載荷是 。 （1）相等的 （2）與到幾何中心距離成正比 （3）與到幾何中心距離成反比 （3）都不等2. 在螺栓聯(lián)接的結構設計中，被聯(lián)接件與螺母和螺栓頭

8、接觸表面處需要加工，這是為了 。 （1）不致?lián)p傷螺栓頭和螺母 （2）增大接觸面積，不易松脫 （3）防止產(chǎn)生附加偏心載荷 （4）便于裝配3. 受橫向外載荷作用的緊螺栓聯(lián)接，螺栓中所受軸向的載荷f0等于 。 （1） （2） （3） 4. 在受軸向載荷的緊螺栓強度計算公式（）中，f0為 。（1）工作載荷 （2）預緊力（3）預緊力+工作載荷 （4）工作載荷+殘余預緊力5. 設計螺栓組時常把螺栓布置成軸對稱的均勻的幾何形狀，這主要是為了 。 （1）美觀 （2）受力最小 （3）聯(lián)接方便 （4）結合面受力較均勻6. 在確定緊螺栓聯(lián)接的計算載荷時，預緊力比一般值提高30%，這是為了 因素。（1）螺紋上的應力集

9、中 （2）螺栓桿橫截面上的扭轉應力（3）載荷沿螺紋圈分布的不均勻性7. 在軸向力作用時，用預緊力來保證螺栓聯(lián)接的接縫不張開，此預緊力 。 （1）可以是任意值 （2）小于作用力 （3）等于作用力 （4）大于作用力8. 圖示螺旋拉桿，若a向逆時針擰螺母拉緊螺桿時，螺紋應取什么旋向 。（1）兩個均為左旋 （2）兩個均為右旋（3）螺紋1為左旋，螺紋2為右旋 （4）螺紋1為右旋，螺紋2為左旋題8圖9. 受軸向變載荷的緊螺栓聯(lián)接，在工作載荷f和殘余預緊力不變的情況下，要提高螺栓的疲勞強度，可以減小 剛度及增大 剛度。10. 螺紋聯(lián)接防松的實質是 。11. 受剪鉸制孔螺栓在橫向剪力作用下，螺栓桿和孔壁間可能

10、發(fā)生 和螺栓被 等失效形式。12. 螺紋聯(lián)接中常用的防松方法有 。13. 計算螺栓抗拉強度時用 直徑，分析螺紋的受力時用 直徑。二、簡答題1. 受橫向載荷的普通螺栓聯(lián)接有何特點？2. 為什么大多數(shù)螺紋聯(lián)接都要預緊？預緊力過大有什么結果？預緊力過小有什么結果？ 3. 螺紋升角的大小對自鎖和效率有何影響？寫出自鎖條件及效率公式。4. 簡述提高螺紋聯(lián)接強度的四種措施。5. 為了避免螺栓承受偏心載荷，應從結構上采取哪些措施？6. 聯(lián)接和傳動各常用什么螺紋？為什么？7. 螺紋是怎樣形成的？8. 若用降低螺栓剛度的辦法來提高螺栓聯(lián)接的疲勞強度，試作力和變形圖說明之。9. 舉兩種常用螺紋聯(lián)接的類型，并分別說

11、明應用場合？10. 螺紋有哪些主要參數(shù)？各參數(shù)間有何關系？11. 螺距與導程有什么不同？兩者有什么關系？請用圖表示出三頭右旋螺紋，并注明導程及螺距。12. 螺旋副的傳動效率與螺旋頭數(shù)有什么關系？請利用計算螺旋副效率的公式進行分析。13. 常用螺紋按牙形分為哪幾種？各有何特點？主要用途怎樣？14. 三角形螺紋分為哪兩種？它們有什么特點？15. 為什么螺母的螺紋圈數(shù)不宜大于10？16. 擰緊螺母及松退螺母時的效率如何計算？效率隨哪些因素而變化？17. 螺紋聯(lián)接松脫的原因是什么？按防松原理防松的方法可分為幾類？具體的防松方法和裝置各有哪些？18. 螺栓的主要失效形式有哪些？19. 提高螺栓聯(lián)接強度的

12、措施有哪些？20. 推導圖示受扭矩作用的螺栓組聯(lián)接的螺栓受力計算式：(a)當用受拉螺栓時；(b)當用鉸制孔用受剪螺栓時。題20圖三、結構改錯題與計算題1. 如圖示，托架螺栓組聯(lián)接，試求在傾覆力矩m作用下，繞o-o軸轉動時，最大受載螺栓的計算公式，并寫出滿足螺栓不拉斷、接縫面a點不開縫，b點不壓壞的強度條件。（寫出結果式即可）題1圖 題2圖2. 圖示支承桿用三個m12鉸制孔螺栓聯(lián)接在機架上，鉸孔直徑d0=13mm，如螺桿與孔壁的擠壓強度足夠，試求作用于該懸臂梁的最大作用力p。（不考慮構件本身的強度。取螺栓材料的屈服極限s=600mpa，取剪切安全系數(shù)n=2.5） 題3圖 題6圖3. 一薄板用兩個

13、m10的普通螺栓聯(lián)接在厚機架上，尺寸如圖示，已知薄板上受力p=600n，板間摩擦系數(shù)f=0.20，防滑系數(shù)kf=1.2，螺栓許用應力=108mpa，螺栓螺紋小徑d1=8.376mm，試校核該螺栓聯(lián)接是否安全可靠。4. 凸緣聯(lián)軸器，用六個普通螺栓聯(lián)接，螺栓分布在d=100mm的圓周上，結合面摩擦系數(shù)f=0.16，防滑系數(shù)kf=1.2，若聯(lián)軸器傳遞扭矩為150n.m，試求螺栓螺紋小徑。（螺栓=120mpa）5. 試找出圖示螺紋聯(lián)接中的錯誤，并就圖改正。d e f題5圖6. 圖示為某受軸向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接的載荷變形圖：（1）當工作載荷為2000n時，求螺栓所受總拉力及被聯(lián)接件間殘余預緊力。（2）

14、若被聯(lián)接件不出現(xiàn)縫隙，最大工作載荷是多少？7. 雙頭矩形螺旋傳動機構，其外徑d=90mm，中徑d2=81mm，螺距p=18mm，螺紋的摩擦系數(shù)f=0.1，試求其效率并判斷是否自鎖？8. 有一受軸向變載荷作用的緊螺栓聯(lián)接，預緊力=4000n，軸向工作載荷在0 4000n之間變化，假設螺栓與被聯(lián)接件剛度相等，試計算： （1）螺栓所受最大和最小載荷是多少？ （2）被聯(lián)接件間的壓緊力最大和最小值是多少？9. 圖示汽缸內徑d=500mm，蒸汽壓力f=0 1.2mpa，在法蘭上安裝有12個螺栓，其殘余預緊力為工作載荷的1.5倍，螺栓聯(lián)接的相對剛度為0.8，試確定單個螺栓所受的最大軸向拉力與最小軸向拉力。題

15、9圖 題12圖10. 推導圖示兩種聯(lián)接的螺栓受力計算式，a圖為夾緊聯(lián)接，b圖為支座，兩個圖中的結構主要尺寸相同，且上下各用一個螺栓。（提示：注意兩種結構的失效形式有什么不同） 題10圖11. 上題圖a所示的夾緊聯(lián)接柄承受載荷q = 600n，螺栓個數(shù)z=2，聯(lián)接柄長度l=300mm，軸直徑db=60mm，夾緊結合面摩擦系數(shù)f = 0.15，試確定聯(lián)接螺栓的直徑。 解：（1）.求螺栓所需的預緊力 設聯(lián)接柄對軸的壓力為r，則 所以 （2）.確定螺栓直徑 選螺栓材料為a3鋼，則安全系數(shù) 根據(jù)手冊選m20六角螺栓。12. 圖示螺栓聯(lián)接中采用兩個m20的螺栓，其許用拉應力為=160mpa，被聯(lián)接件結合面

16、間的摩擦系數(shù)f=0.2，若考慮摩擦傳力的可靠系數(shù)kf=1.2,試計算該聯(lián)接允許傳遞的靜載荷q。13. 如圖所示，缸徑d=500mm，蒸汽壓力p=1.2mpa，螺栓分布圓直徑d0=640mm。為保證氣密性要求，螺栓間距不得大于150mm。試設計此氣缸蓋螺栓組聯(lián)接。 題13圖 題15圖14. 上題圖示的氣缸蓋聯(lián)接中，已知：工作壓力在0到2n/mm2之間變化，氣缸內徑d=500mm，螺栓數(shù)目為20，用銅皮石棉墊片密封，試確定螺栓直徑。15. 設圖示螺栓剛度為c1，被聯(lián)接件剛度為c2，如果c2=8c1，預緊力=1000n，外載荷f=1100n，試求螺栓中的總拉力和被聯(lián)接件中的殘余預緊力。 解：螺栓中的

17、總拉力為 聯(lián)接件中的殘余預緊力為 由此可見螺栓所承受的總拉力f0比它所受的預緊力大。但總拉力（對預緊力而言）的增加量（）僅占外載荷f的11%。這個值是不太大的。這種聯(lián)接的受力情況與它的相對剛度有關。在此例中，盡管外載荷比預緊力大，但被聯(lián)接件仍然處于被壓縮狀態(tài)，它們之間沒有分離。16. 圖示的矩形鋼板，用4個m16的鉸制孔用螺栓固定在高250mm的槽鋼上，鋼板懸臂端承受的外載荷為16kn，試求： （1）作用在每個螺栓上的合成載荷； （2）螺栓的最大剪應力； （3）螺栓的最大擠壓應力。 解：（1）應用力的平移原理，將力p向接縫面中心o簡化，由題解圖可見螺栓組接縫面受： 向下的滑移載荷 p=16kn

18、 繞中心o旋轉的扭矩 t=16×425=6800nm 由于滑移載荷p的作用，各螺栓要承受的垂直剪切載荷為 v=p/4=16/4=4kn 因扭矩t的作用，各螺栓所受的剪切載荷r，而rmax為 由圖可見，。 故 按比例將剪力v與剪力r繪于題解圖中，并應用平行四邊形法則求得合力。求得最大合力的大小為 fmax = f1 = f2 = 21.0 kn （2）螺栓1和2承受最大的剪切載荷，由國標中查得d1=17mm，螺栓桿剪切的危險截面面積是 所以剪應力為 （3）由于鋼板與螺栓的接觸長度比較小，所以最大擠壓應力將發(fā)生在螺栓桿與鋼板的孔壁之間，其擠壓面積是 所以擠壓應力是 題16圖題解16圖17

19、. 圖示的底板螺栓組聯(lián)接，受外力r的作用。外力r作用于包含x軸并垂直于底板接逢面內，試分析底板螺栓組聯(lián)接的受力情況，并判斷哪一個螺栓受力最大？保證聯(lián)接安全工作的必要條件有哪些？題17圖 解：（1）聯(lián)接的受力分析 將r力在作用面內分解為平行于x、y軸的兩個分力h與v，如圖a。 h=rcos v=rsin 根據(jù)力的平移定理，將v力平移至接縫面中心o，并加上力矩mv，如圖b所示，則得接縫面的載荷為 軸向力（使接縫面分離）v=rsin 傾覆力矩（使接縫面繞zz軸旋轉）mv=-vl 同理，將h力平移到中心o，并加上力矩mh，如圖c所示，則得載荷為 橫向力（使接縫面滑移）h=rcos 傾覆力矩（使接縫面繞

20、zz軸旋轉）mh=hh 根據(jù)力、力矩的疊加原理，聯(lián)接的受力情況為 傾覆力矩 m=mh+mv=hh-vl 橫向力 v=rsin 軸向力 h=rcos （2）螺栓的受力情況 對于螺栓組來說，各個螺栓在擰緊后都受有預緊力的作用。在載荷r作用后，每個螺栓要受到v/8的軸向力作用；橫向力h則由接縫面間產(chǎn)生的摩擦力（8f-v）f來平衡。在傾覆力矩m的作用下，若m沿順時針方向時，則zz軸左側的螺栓受到軸向加載作用，而右側螺栓所受載荷減小，并且距zz軸越遠影響越大，因此可以判明zz軸左側1-1行的螺栓受力最大（圖d），應對它進行強度校核。 （3）此聯(lián)接安全工作的必要條件 根據(jù)以上的分析，除螺栓必須具有足夠的強

21、度外，對聯(lián)接來說，在r力的作用下接縫面的應力狀態(tài)如圖d所示，由圖可見，為保證聯(lián)接的安全工作必須： 接縫面右端的最大擠壓應力（max=p-v+m）小于或等于接縫面的許用擠壓應力p。式中，p螺栓預緊力在接縫面產(chǎn)生的壓應力； 為了避免接縫面間產(chǎn)生間隙，接縫面左端的最小擠壓應力（min=p-v-m）不得小于零 ； 在橫向力h的作用下，接縫面不應產(chǎn)生相對滑動，即接縫面間的摩擦阻力應大于或等于h （8f-v）f>=h18. 圖示為一固定在磚墻上的托架。已知:載荷q=4.8kn，底板高h=340mm，寬b=150mm，載荷作用線與鉛垂線的夾角=500，磚墻許用擠壓應力p=2mpa，結合面摩擦系數(shù)fs=

22、0.3，試設計此聯(lián)接。 題18圖 題20圖19. 在簡答題20題中，凸緣聯(lián)軸器傳遞的扭矩t=150nm，載荷平穩(wěn)，螺栓數(shù)z=6，螺栓均勻分布在d=100mm的圓周上，結合面摩擦系數(shù)f=0.16，可靠系數(shù)kf=1.2，求螺栓直徑。20. 圖示某機構上的拉桿端部采用粗牙普通螺紋聯(lián)接。已知：拉桿所受最大載荷f=15kn，載荷很少變動，拉桿材料為a3鋼，ss=216mpa，s=1.6，試確定拉桿螺紋的直徑。第7章 鍵、花鍵、銷、成形聯(lián)接一、 填空或選擇題1. 平鍵的橫剖面為 。 （1）橢圓 （2）圓 （3）半圓 （4）矩形2. 平鍵聯(lián)接的可能失效形式有 。（1）疲勞點蝕 （2）彎曲疲勞破壞 （3）膠合

23、 （4）壓潰、磨損、剪切破壞等3. 楔鍵聯(lián)接與平鍵聯(lián)接相比，前者對中性 。 （1）好 （2）差 （3）相同 （3）無法比較4. 導鍵固定于 。 （1）軸槽 （2）輪轂 （3）軸上零件 （4）軸端5. 半圓鍵聯(lián)接具有 的特點。 （1）對軸的強度削弱小 （2）工藝性差、裝配不方便 （3）調心性好 （4）承載能力大6. 銷聯(lián)接主要用于 。 （1）傳遞較大載荷 （2）定位 （3）承受靜拉應力 （4）承受疲勞循環(huán)拉應力7. 楔鍵聯(lián)接中，楔鍵的工作面是 面。8. 選擇普通平鍵時，根據(jù) 從國家標準中查取鍵的 尺寸，然后按輪轂寬度選擇鍵長l。9. 花鍵聯(lián)接按其齒形不同，可分為 、 、 花鍵聯(lián)接。10. 漸開線

24、花鍵的定心方式有 、 。11. 常用的無鍵聯(lián)接形式有 、 。12. 花鍵聯(lián)接的主要失效形式是 、 。二、簡答題1. 花鍵聯(lián)接與平鍵聯(lián)接相比，有哪些特點？2. 兩零件間使用定位銷為什么一般數(shù)目不少于兩個？3. 矩形花鍵聯(lián)接外徑定心有何特點？應用于何場合？4. 漸開線花鍵與齒輪齒形相比，有何差別？5. 圓頭、方頭普通平鍵各有何優(yōu)缺點，分別用在什么場合？圓頭、方頭普通平鍵的軸上鍵槽是怎樣加工的？6. 為何矩形花鍵和漸開線花鍵應用最廣？三角形花鍵多用在什么場合？7. 若某軸與輪轂的平鍵聯(lián)接強度不夠，應采取什么措施？8. 為何采用兩個平鍵時，一般設置在同一軸段上相隔1800的位置？三、計算題1. 某試驗

25、臺的輸出軸端裝一卷筒，該處軸的直徑d=14mm，選用a型平鍵聯(lián)接，其中b=4mm，h=4mm，l=18mm，鍵及輪轂材料均為45號鋼，載荷平穩(wěn)，p=130mpa，試求此鍵聯(lián)接按擠壓強度所能傳遞的轉矩。取，為鍵與轂的接觸高度。2. 某齒輪與軸之間采用b型平鍵聯(lián)接，已知：t=5000.nm，軸徑d=100mm，且b=28mm，h=16mm，l=150mm，取（為鍵與轂的接觸高度），鍵及輪轂材料均為45號鋼，p=130mpa，試校核該鍵聯(lián)接的擠壓強度。第11章 帶 傳 動一、 填空與選擇題1. 帶傳動正常工作時，小帶輪上的滑動角 小帶輪的包角。 （1）大于 （2） 小于 （3）小于或等于 （4）大于

26、或等于2. 三角帶傳動中帶輪最常用的材料是 。 （1）a3 （2）45鋼 （3）ht15-33 （4）塑料3. 設計中限制小帶輪的直徑d1 d1min，是為了 。 （1）限制帶的彎曲應力 （2）限制相對滑移量 （3）保證帶與輪面間的摩擦力 （4）輪在軸上安裝的需要4. 帶傳動的設計準則是 。（1） 保證帶具有一定的壽命 （2） 保證帶不被拉斷 （3）保證不發(fā)生彈性滑動的情況下，帶又不被拉斷 （4）保證傳動不打滑的條件下，帶具有一定的疲勞強度5. 正常工作條件下的帶傳動，在接觸面上帶與帶輪間 。 （1）速度完全一致 （2）存在彈性滑動 （3）存在打滑 （4）存在彈性滑動與打滑6. 三角膠帶按剖面

27、尺寸大小分 等型號，其公稱長度是指 的長度。 7. 帶傳動最大的有效圓周力隨著 ， ， 的增大而增大。8. 帶是處于 應力下工作的，這將使帶容易產(chǎn)生 破壞。9. 一般帶傳動的失效形式是 和 。二、簡答題1. 三角膠帶帶輪的基準直徑指的是哪個直徑？三角膠帶傳動的最小帶輪直徑由什么條件限制？小帶輪包角范圍如何確定？為什么？2. 在相同的條件下，為什么三角膠帶比平型帶的傳動能力大？3. 圖示為三角膠帶帶輪輪槽與帶的三種安裝情況，其中哪種情況是正確的？哪種情況是錯誤的？分別說明理由。（a） （b） （c）題3圖4. 在設計帶傳動時，能否認為帶速與帶的傳遞功率成正比，為什么？5. 帶傳動與齒輪傳動及鏈傳

28、動比較有哪些優(yōu)缺點？6. 什么是有效拉力？什么是張緊力？它們之間有什么關系？如何理解緊邊和松邊的拉力差即為帶傳動的有效拉力？7. 帶傳動為什么要限制其最小中心距和最大傳動比？通常推薦帶速在（1525）m/s之間，若帶速超出此范圍會有什么影響？8. 帶傳動的打滑經(jīng)常在什么情況下發(fā)生？打滑多發(fā)生在大輪上還是在小輪上？剛開始打滑時，緊邊拉力和松邊拉力有什么關系？空載時，帶的緊邊拉力與松邊拉力的比值f1/f2是多少？9. 帶工作時，截面上產(chǎn)生哪幾種應力？這些應力對帶傳動的工作能力有什么影響？最大應力在什么位置？10. 什么是滑動率？滑動率如何計算？為什么說彈性滑動是帶傳動的固有特性？由于彈性滑動的影響

29、，帶傳動的速度將如何變化？11. 具有張緊輪的帶傳動有何利弊？張緊輪應放在什么位置？為什么？12. 為了避免帶打滑，將帶輪上與帶接觸的表面加工得粗糙些以增大摩擦，這樣解決是否可行和是否合理，為什么？13. 寫出撓性帶的歐拉公式，并說明公式中各符號的含義。三、計算題1. 帶傳動中主動輪轉速n1=955rpm，d1=d2=0.2m，b型棉簾布帶，帶長1.4m（長度系數(shù)kl=0.9），單班、平穩(wěn)工作。問傳遞功率7kw，需幾根膠帶？2. 已知帶傳動的功率p=7.5kw，主動輪直徑d1=100mm，轉速n1=1200rpm，緊邊拉力f1是松邊拉力f2的兩倍，試求f1、f2的值。3. 已知帶傳動的功率p=

30、7.5kw，平均帶速v=10m/s，緊邊拉力f1是松邊拉力f2的兩倍，試求緊邊拉力f1，有效圓周力fe及初拉力f0。4. 已知帶傳動的功率p=5kw，小帶輪直徑d1=140mm，轉速n1=1440rpm，大帶輪直徑d2=400mm，三角膠帶傳動的滑動率=2%， 求從動輪實際轉速；求空載時從動輪轉速n2；求有效圓周力fe。5. 帶傳動的小帶輪直徑d1=100mm，大帶輪直徑d2=400mm，若主動小帶輪轉速n1=600r/min，三角膠帶傳動的滑動率=2%，求從動大帶輪的轉速n2。6. 三角膠帶傳動傳遞的功率7.5kw，帶的速度v=10m/s，緊邊拉力是松邊拉力的5倍，即f1=5f2。求緊邊拉力

31、f1和有效拉力f。7. 帶傳動傳遞的功率5kw，主動輪轉速n1=350r/min，主動輪直徑d1=450mm，傳動的中心距a=1500mm，從動輪直徑d2=650mm，三角膠帶與帶輪間當量摩擦系數(shù)=0.5。求帶速、小帶輪包角1、帶長及緊邊拉力f1。8. 帶傳動的主動輪轉速n1=1450r/min，主動輪直徑d1=140mm，從動輪直徑d2=400mm，傳動的中心距a1000mm，傳遞功率10kw，取工作情況系數(shù)ka=1.2。選帶型號并求三角膠帶的根數(shù)z。9. 圖示攪拌機采用三角膠帶傳動，主動輪轉速n1=1430r/min，主動輪直徑d1=100mm，從動輪轉速n2=572r/min（攪拌轉速）

32、，傳動中心距a500mm，采用a型三角膠帶，根數(shù)z=2，工作情況系數(shù)ka=1.1。試求允許傳遞的最大功率和軸上壓力。題9圖第12章 齒輪傳動一、 填空與選擇題1. 齒輪傳動按接觸疲勞強度設計確定d1時（），h應取 。（1） maxh1，h2 （2）minh1，h2（3）h1 （4）h22. 錐齒輪彎曲強度計算中的齒形系數(shù)yfa應按 確定。 （1）齒數(shù)z （2） （3） （4）3. 由直齒和斜齒圓柱齒輪組成的減速器，為使傳動平穩(wěn)，應將直齒圓柱齒輪布置在 。 （1）高速級 （2）低速級 （3）高速級或低速級 （4）無法判斷4. 齒輪傳動中，當齒輪分度圓直徑不變時，將模數(shù)加大，其接觸強度將 ，彎曲強

33、度將 。 （1）提高 （2）降低 （3）不變 （4）無法判斷變化情況5. 斜齒輪彎曲強度計算中的齒形系數(shù)yfa應按 確定。 （1）齒數(shù)z （2） （3） （4）6. 一對齒輪嚙合傳動時，大、小齒輪上齒面的接觸應力 。 （1） （2） （3） （4）不能判明大小關系7. 開式齒輪傳動中，保證齒根彎曲應力，主要是為了避免齒輪的 失效。 （1）輪齒折斷 （2）齒面磨損 （3）齒面膠合 （4）齒面點蝕8. 在齒輪傳動中，提高其抗點蝕能力的措施之一是 。 （1）提高齒面硬度 （2）降低潤滑油粘度 （3）減小分度圓直徑 （4）減少齒數(shù)9. 在直齒圓柱齒輪傳動中，若齒輪的接觸強度足夠，而彎曲強度稍差時，首先

34、考慮的改進措施是 。 （1）增大中心距 （2）保持中心距不變將模數(shù)增大、齒數(shù)減少 （3）齒數(shù)不變、加大模數(shù) （4）增大齒數(shù)10. 在齒輪傳動中，為減少動載荷，可采取的措施是 。 （1）改用好材料 （2）提高齒輪制造精度 （3）降低潤滑油粘度 （4）加大模數(shù)11. 在齒輪傳動中，提高其彎曲強度的措施之一是 。 （1）提高齒面硬度 （2）降低潤滑油粘度 （3）減小模數(shù) （4）減小壓力角12. 在齒輪傳動中，為改善齒端偏載現(xiàn)象，可采取的措施之一是 。 （1）增加齒寬 （2）將齒輪輪齒做成鼓形齒 （3）把齒輪懸臂布置 （4）提高齒面硬度13. 在確定齒輪模數(shù)的公式中應按 確定。（1） （2）（3） （

35、4）14. 設計一對齒數(shù)不同的輪齒時，若需校核其彎曲強度時，一般 。 （1）對大、小齒輪分別校核 （2）只需校核小齒輪 （3）只需校核大齒輪 （4）應校核哪一個齒輪，無法判斷15. 齒輪傳動中，通常應使小齒輪材料或硬度要好于大齒輪的，這是因為 。 （1）小輪齒面摩擦力大 （2）小輪齒面的接觸應力高于大齒輪的 （3）小齒輪的應力循環(huán)次數(shù)多 （4）小齒輪線速度高、振動大16. 閉式齒輪傳動中，常見的兩種疲勞損壞是 和 。17. 閉式軟齒面齒輪傳動，一般應按 強度進行設計，然后再校核 強度。18. 閉式硬齒面齒輪傳動，一般應按 強度進行設計，然后再校核 強度。19. 直齒圓錐齒輪的強度計算，是按其

36、齒輪進行分析的。20. 斜齒圓柱齒輪的強度計算，是按其 齒輪進行分析的，同時還考慮了斜齒輪本身的特點。21. 齒輪傳動進行彎曲疲勞強度計算，這是為了避免齒輪在預定使用期內產(chǎn)生 而失效。22. 齒輪傳動進行接觸疲勞強度計算，這是為了避免齒輪在預定使用期內產(chǎn)生 而失效。23. 標準直齒圓柱齒輪的齒形系數(shù)yfa與齒輪的 和 有關。24. 斜齒輪的螺旋角常用值為80150，過大會使斜齒輪的 過大，過小又顯示不出斜齒輪的優(yōu)點。二、簡答題1. 齒輪傳動的主要失效形式有哪些？齒輪傳動的設計準則通常是按哪些失效形式計算的。2. 為提高齒面的抗點蝕能力，試至少舉出三種措施。3. 為提高齒輪輪齒抵抗彎曲折斷的能力

37、，試至少舉出三種措施。4. 圖中，（1）當齒輪1主動時，（2）當齒輪2主動時，試分析齒輪2的彎曲應力和接觸應力的應力循環(huán)特性r各等于什么？題4圖5. 在齒輪傳動中，為減小動載荷，試至少舉出三種措施。6. 在齒輪傳動中，為減輕齒輪的齒端偏載，試至少舉出三種措施。7. 在圖示二級減速裝置中，為什么將圓錐齒輪布置在高速級？題7圖 題8圖8. 圖示蝸桿-齒輪減速裝置，已知蝸輪軸ii上的功率p2 = 17kw，n2 =174r/min，蝸桿傳動的效率1=0.85，齒輪傳動的效率2=0.98。支承損失不計，試求各軸上的扭矩，已知條件如下： 傳動件123齒數(shù)z3512149模數(shù)m（mm）88339. 齒輪傳

38、動強度計算中引入的載荷系數(shù)k考慮了哪幾方面的影響？試加以說明。10. 在閉式齒輪傳動中，當d1一定時，應如何選擇齒數(shù)z1？并簡述理由。11. 齒輪傳動中，對齒輪的材料和熱處理的基本要求是什么？說明理由。12. 試分別說明：（1）軟齒面齒輪（hbs350），（2）硬齒面齒輪（hbs>350）常用的材料及其熱處理方法有那些？13. （1）設計斜齒圓柱齒輪傳動時，當中心距a不為整數(shù)時，為什么要將a進行圓整； （2）圓整中心距后，當齒數(shù)、模數(shù)不變時，為保證齒輪的裝配或仍為無側隙嚙合，應采取什么措施？14. 齒輪傳動中的外部附加動載荷和內部附加動載荷產(chǎn)生的原因是什么？試述使用系數(shù)ka和動載荷系數(shù)k

39、v的物理意義，其值與哪些因數(shù)有關？高速齒輪進行齒頂修緣是為了什么？15. 試述齒向載荷分布不均的原因及其改善措施，并由此分析齒向載荷分布系數(shù)k的物理意義。16. 為什么遠離扭矩輸入端（或輸出端）安置齒輪，將可獲得載荷沿齒向分布較均勻的效果？如不能如此安置齒輪，而又希望齒向載荷分布較均勻時，可采取哪些措施？17. 試述齒間載荷分配系數(shù)k的物理意義。為何k的取值與齒輪的制造精度和總重合度有關？并分析k的值能否小于1？18. 一對直齒圓柱齒輪傳動，在傳動比i、中心距a及其他條件不變的情況下，如減小模數(shù)m并相應地增加齒數(shù)z1、z2，試問對其彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度各有何影響？在閉式傳動中，如強度允許

40、，這樣減小模數(shù)m增加齒數(shù)z有何益處？19. 斜齒圓柱齒輪疲勞強度的計算公式和直齒圓柱齒輪疲勞強度的計算公式有什么不同？要注意什么問題？20. 斜齒圓柱齒輪設計中，如何利用分度圓螺旋角值的改變進行幾何尺寸的調整？21. 在兩級圓柱齒輪傳動中，如其中有一級用斜齒圓柱齒輪傳動，它一般是用在高速級還是低速級？為什么？22. 為什么在斜齒圓柱齒輪傳動中fa1=-fa2、fr1=-fr2、而在直齒圓錐齒輪傳動中，fa1=-fr2、fr1=-fa2？如何確定作用在斜齒圓柱齒輪和直齒圓錐齒輪上的軸向力的方向？三、計算題1. 某直齒圓錐-斜齒圓柱齒輪減速器及主動輪1的轉向如圖示，已知錐齒輪齒寬系數(shù)=0.3、z1

41、=25、z2=50，模數(shù)m=5mm，斜齒輪z3=21、z4=84，模數(shù)mn=6mm，試求當斜齒輪3的分度圓螺旋角為何旋向及多少度時，能使ii軸上傳動件的軸向力完全抵消？題1圖2. 圖示為蝸桿-齒輪傳動裝置，右旋蝸桿1為主動件，為使軸ii、iii上傳動件的軸向力能相互抵消，試確定：（1）蝸桿的轉向，（2）斜齒輪3、4輪齒的旋向，（3）用圖表示軸ii上傳動件的受力（用各分力表示）情況。題2圖3. 圖示為由電動機帶動的錐齒輪-蝸桿傳動裝置，電機吊起重物w時的轉向如圖示，卷筒與蝸輪4固定在同一軸上，設計時要求在提升重物時，使軸ii上傳動件的軸向力相互抵消，試確定：（1）如保持其它傳動件位置不變，從動錐

42、齒輪應放在z2還是的位置？（2）蝸輪、蝸桿輪齒的旋向；（3）用圖表示軸ii上傳動件的受力情況（用各分力表示）。題3圖 題4圖4. 圖示為斜齒輪、螺旋起重裝置，當手輪1按圖示方向回轉時，需將重物w舉起，試確定：（1）螺桿5和錐齒輪4內螺紋的旋向；（2）為使軸ii上傳動件軸向力相互抵消，斜齒輪1、2輪齒的旋向；（3）用圖表示軸ii上的受力情況（用各分力表示）。5. 圖示為兩級斜齒輪傳動，由電機帶動的齒輪的轉向、旋向如圖示，現(xiàn)欲使軸ii上傳動件軸向力完全抵消，試確定：（1）斜齒輪3、4輪齒的旋向；（2）斜齒輪3、4螺旋角的大??；（3）用圖表示軸ii上傳動件受力情況（用各分力表示）。題5圖 題6圖6.

43、 圖示為蝸桿-齒輪傳動裝置，已知主動斜齒輪1的轉向n1和蝸桿5輪齒的旋向如圖示，現(xiàn)欲使軸ii上傳動件軸向力完全抵消，試確定：（1）斜齒輪1、2輪齒的旋向；（2）蝸輪6的轉向及其輪齒的旋向；（3）用圖表示軸ii上傳動件受力情況（用各分力表示）。7. 圖示兩級斜齒圓柱齒輪傳動，其主動輪1的轉向n1及輪齒旋向如圖示，已知主動軸i上的扭矩t1=40n.m，z1=20，mn=4mm，=140，（1）試確定主動輪上所受的徑向力fr1、軸向力fa1及圓周力ft1大小和方向（用圖表示）；（2）為使軸ii上傳動件軸向力相互抵消，試確定斜齒輪3、4輪齒的旋向。題7圖 題8圖8. 圖示齒輪-蝸桿傳動裝置，主動軸i的

44、轉向n1如圖示，為得到從動端蝸輪6的轉向n6（順時針），同時使軸iii上傳動件軸向力相互抵消，試確定：（1）斜齒輪3、4及蝸輪、蝸桿輪齒的旋向；（2）用圖表示軸ii上傳動件受力情況（用各分力表示）。9. 圖示齒輪-蝸桿傳動裝置，已知從動端蝸輪6轉向n6（逆時針）及蝸桿5的轉向n5，如圖示，（1）現(xiàn)欲使軸ii上傳動件軸向力相互抵消，試確定蝸輪、蝸桿及兩個斜齒輪輪齒的旋向；（2）用圖表示軸ii上傳動件受力情況（用各分力表示）。題9圖 10. 圖示為斜齒輪、蝸桿傳動裝置，其兩級傳動的中心距是一樣的，已知斜齒輪齒數(shù)z1=20、z2=40、mn=6mm，蝸輪的齒數(shù)z4=39、m=8mm、q=8，主動輪1

45、的轉向n1及輪齒旋向如圖示，（1）試確定斜齒輪螺旋角的大??；（2）若軸ii上傳動件軸向力相互抵消，試確定齒輪2、3、4輪齒的旋向及蝸輪4的轉向，用圖表示軸ii上傳動件的受力情況（用各分力表示）。 題10圖 題11圖11. 圖示傳動裝置中，左旋蝸桿1為主動件，其轉向n1如圖示，為使軸ii、iii上傳動件軸向力相互抵消，試確定：（1）若保持其它傳動件位置不變，錐齒輪5應放在錐齒輪6的左側還是右側？（2）蝸輪2、斜齒輪3、4輪齒的旋向；（3）用圖表示軸ii上傳動件的受力情況（用各分力表示）。12. 圖示兩級斜齒輪傳動，已知條件如圖，主動輪1的轉向n1如圖，現(xiàn)欲使ii上傳動件的軸向力完全抵消，試確定：（1）斜齒輪3、4的螺旋角的大小及輪齒的旋向；（2）用圖表示軸ii上傳動件的受力情況（用各分力表示）。 題12圖 題13圖13. 設計圖示的卷揚機用閉式雙級直齒圓柱齒輪減速器中高速級齒輪傳動。已知：傳遞功率p1=7.5kw，轉速n1=960r/min，高速級傳動比i=3.5；折合一般制工作，使用壽命15年。14. 試求一對嚙合齒輪的大、小齒輪對于彎曲疲勞為等強度的條件式。并求大、小齒輪彎曲應力之間的關系式。 解：圓柱齒輪的大、小齒輪輪齒彎曲疲勞強度計算公式為： （1） （2） 解（1）、