東北石油大學機械設(shè)計——復習

1、機械設(shè)計復習一、填空題1.選擇普通平鍵時，鍵的截面尺寸（）是根據(jù) 軸徑 查標準確定，普通平鍵的工作面是鍵的兩側(cè)面。2.在設(shè)計V帶傳動時，V帶的型號是根據(jù)計算功率 和小帶輪轉(zhuǎn)速選取的。3.在圓柱齒輪傳動中，齒輪直徑不變而減小模數(shù),對輪齒的彎曲強度、接觸強度及傳動的工作平穩(wěn)性的影響分別為 下降、不變、提高。4.一般的軸都需要具有足夠的 強度，合理的 結(jié)構(gòu)形式和尺寸和良好的工藝性能，這就是軸設(shè)計的基本要求。5.當帶有打滑趨勢時，帶傳動的有效拉力達到最大值，而帶傳動的最大有效拉力取決于包角、摩擦系數(shù)、預緊力 三個因素。6.當鍵聯(lián)接強度不足時可采用雙鍵。使用兩個平鍵時要求鍵按相隔布置。7.向心推力軸承產(chǎn)

2、生內(nèi)部軸向力是由于 接觸角 。8.對于高速重載的鏈傳動，應選擇 小節(jié)距多排鏈 。9.齒輪傳動強度計算中，齒形系數(shù)YFa值，直齒圓柱齒輪按 齒數(shù)Z 選取，而斜齒圓柱齒輪按 當量齒數(shù)ZV 選取。10.普通平鍵連接工作時，平鍵的工作面是 側(cè)面 。11.根據(jù)軸的承載情況分類，自行車的中軸應稱為 轉(zhuǎn) 軸。12.帶傳動的初拉力增加，傳動能力 提高 。13.為了便于軸上零件的裝拆，轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)形式應設(shè)計成 階梯狀 。14.既承受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩的軸稱為 轉(zhuǎn)軸 。15.一個滾動軸承能夠工作到基本額定壽命的可靠度是 90% 。16.蝸桿頭數(shù)越高，傳動效率越 高 。17.帶傳動的設(shè)計準則為： 在不打滑的條件下具有一定

3、的疲勞壽命 。18鏈傳動的節(jié)距越 大 ，鏈速波動越明顯。19.在常見的幾種牙型中，連接螺紋采用 三角形螺紋 ，其牙型角 60 度。20.代號為6206的滾動軸承，其類型是 深溝球軸承 ，內(nèi)徑 30 mm。21.在蝸桿傳動中，規(guī)定蝸桿分度圓直徑的目的是 限制蝸桿刀具的數(shù)量 。22.對于一對閉式軟齒面齒輪傳動，小齒輪的材料硬度應該 大于 大齒輪的硬度。23.轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計成階梯狀是為了便于 便于零件的裝拆 。24.螺紋聯(lián)接中，加彈簧墊圈是為了 防松 。25.既承受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩的軸稱為 轉(zhuǎn)軸 。26.蝸桿頭數(shù)增加時，傳動效率如何變化 傳動效率提高 。27.帶傳動的失效形式為帶的 疲勞破壞 和 打滑

4、 。28.在設(shè)計圖紙上注明某鏈條的標記為“16A-1×50”。其中“16A”代表 鏈號 ，“50”代表 鏈節(jié)數(shù) 。29.在普通圓柱蝸桿傳動中，在 中間平面 上的參數(shù)為 基準參數(shù) 。在該平面內(nèi)其嚙合狀態(tài)相當于 齒條與齒輪 的嚙合傳動。30.在帶、鏈和齒輪合成的多級傳動中，帶傳動宜布置在 高速 級。31由于斷齒破壞比點蝕破壞更具有嚴重的后果，所以通常設(shè)計齒輪時，抗彎強度的安全系數(shù)SF應 大于 接觸強度的安全系數(shù)SH。32.設(shè)計斜齒圓柱齒輪傳動時，螺旋角一般在 8°20° 范圍內(nèi)選取。33.螺紋聯(lián)接防松的根本問題在于 防止螺紋副的相對轉(zhuǎn)動 。34.普通平鍵聯(lián)接的主要用途

5、是使軸與輪轂之間 沿周向固定并傳遞轉(zhuǎn)矩 。35.鏈傳動的 平均 傳動比不變， 瞬時 傳動比是變化的。二、簡答題1.鏈傳動中為什么會產(chǎn)生運動不均勻現(xiàn)象？如何減小鏈傳動的運動不均勻性？答：這是由于鏈傳動的多邊效應引起的，減小鏈的節(jié)距P降低轉(zhuǎn)速1，增加小鏈輪齒數(shù)Z1都能減小鏈傳動的不均勻性。2.在直齒、斜齒圓柱齒輪傳動中，為什么常將小齒輪設(shè)計得比大齒輪寬一些？答：在直齒、斜齒圓柱齒輪傳動中，軸系零件和支撐箱體存在加工和裝配偏差，使得兩齒輪軸向錯位而減少了輪齒的接觸寬度。為了保證輪齒的接觸寬度，故將小齒輪設(shè)計的比大齒輪寬一些。3.簡述帶傳動的失效形式和設(shè)計準則。答：1）帶傳動的失效形式為帶與輪槽之間的

6、打滑和帶體的疲勞破壞。 2）設(shè)計準則：在保證帶傳動不打滑的條件下，具有一定的疲勞破壞強度和壽命。4.說明7312AC軸承代號中各數(shù)字和符號所代表的含義是什么？答：AC接觸角；12代表軸承內(nèi)徑為60mm；3代表直徑系列為中系列；7代表軸承是角接觸球軸承。5.設(shè)計一對軟齒面圓柱齒輪傳動時，大小齒輪的齒面硬度確定原則是什么？為什么？答：設(shè)計一對軟齒面的圓柱齒輪傳動時，小齒輪的齒面硬度應比大齒輪高。這是因為在嚙合過程中，小齒輪的輪齒嚙合次數(shù)多，而且小齒輪的齒根較薄，為使大小齒輪壽命接近，就應使小齒輪齒面硬度高一些。另外，較硬的小齒輪齒面可對較軟的大齒輪齒面起冷作硬化效應，提高大齒輪的疲勞極限。6.鏈傳

7、動的多邊形效應對鏈傳動有什么影響？主要受哪些參數(shù)的影響？答：鏈傳動的多邊形效應使鏈傳動的瞬時傳動比周期性的變化，從而產(chǎn)生沖擊、振動、噪音、產(chǎn)生動載荷。鏈傳動的多邊形效應主要受節(jié)距和齒數(shù)的影響。7.為什么普通圓柱蝸桿傳動的承載能力主要取決于蝸輪輪齒的強度？用碳鋼或合金鋼制造蝸輪有何不利？答：因為在蝸桿與蝸輪的配對材料中，蝸輪材料的強度比較低，所以蝸桿傳動的承載能力主要取決于蝸輪輪齒的強度。在蝸桿傳動中，嚙合齒面是具有很大的相對滑動速度，為了減少磨損，提高抗膠合的能力，要求配對輪齒材料具有良好的減磨性，磨合性和耐磨性。碳鋼或合金鋼制造的蝸輪雖然強度高，但與碳鋼蝸桿配對時減磨性和磨合性差。因此兩者配

8、對嚙合傳動時并不耐磨，同時抗膠合能力差。8.花鍵聯(lián)接和平鍵聯(lián)接相比有哪些優(yōu)缺點？答：優(yōu)點：受力較為均勻；應力集中較小，軸與轂的強度削弱較?。豢沙惺茌^大的載荷；可用磨削方法提高加工精度及聯(lián)接質(zhì)量。缺點：齒根仍有應力集中；有時需要專門設(shè)備加工；成本較高。9.普通V帶的楔角為40º，為何帶輪輪槽角為32º，34º，36º，38º。答：因膠帶繞在帶輪會產(chǎn)生彎曲變形，膠帶頂層受拉橫向尺寸變小，而膠帶底層受壓其橫向尺寸變大，因此帶的楔角變小。為了保證帶兩側(cè)面與輪槽有良好的接觸，帶輪的輪槽角依輪徑的大小不同均適當減小。10.蝸桿傳動為什么要進行熱平衡計算？答

9、：因為蝸桿傳動效率低，發(fā)熱量大，若不能及時散熱，將因油溫不斷升高而使?jié)櫥偷恼扯认陆?，從而增大摩擦損失，甚至發(fā)生膠合。11.寫出下列滾動軸承型號所表示的軸承類型，直徑系列，內(nèi)徑尺寸，精度等級。7211C/P5 ; 6308答 ：7211C/P5表示內(nèi)徑為55mm,角接觸球軸承，尺寸系列為02，接觸角=15°，5級公差,0組游隙。 6308表示內(nèi)徑為40mm，深溝球軸承，尺寸系列為03，正常結(jié)構(gòu)，0級公差，0組游隙。12.簡述帶傳動中，最大有效圓周力與哪些因素有關(guān)？答：在摩擦型帶傳動中，帶傳動的最大有效圓周力，從而可知：（1）與預緊力大小有關(guān)，與成正比，越大，帶傳動的有效圓周力越大。（

10、2）與包角有關(guān)，包角越大，帶傳遞的有效圓周力越大。（3）與摩擦系數(shù)f有關(guān)，f越大，帶傳遞的有效圓周力越大。13.簡述帶傳動打滑與彈性滑動，說明其不同處及各造成什么問題。答：彈性滑動是由于在帶傳動運動過程中，由于緊邊和松邊拉力的不同，造成帶在由緊邊向松邊的彈性伸長量逐漸減小，而引起的帶速落后于主動的圓周速度，在從動輪處帶速超前于從動輪。彈性滑動由拉力產(chǎn)生不可避免。打滑是由過載產(chǎn)生，使帶和輪之間產(chǎn)生明顯的相對滑動，加速帶的磨損，可以避免。14.在帶傳動中，帶速為什么不宜過高或過低？答：帶速過高，離心力加大，帶與帶輪間的正壓力減少，從而降低帶的工作能力。帶速過低，在傳遞功率一定時，所需有效拉力增大，

11、帶的根數(shù)增多。一般要求為宜。15.簡述帶的應力主要由幾部分組成，其最大應力發(fā)生在何部位，為多少？ 帶的應力主要由拉應力、彎曲應力和離心拉應力三部分組成。smax = s1+sc+ sb1 s1緊邊拉應力；sc 離心拉應力；sb1小帶輪處帶上的彎曲應力。帶的最大應力發(fā)生在帶繞入小帶輪處。16.簡述在計算直齒圓柱齒輪彎曲疲勞強度計算中,要注意哪些事項?答:1.在選擇小齒輪的齒數(shù)時,一般要求不根切，即：；2.采用強度校核公式時，要對大小齒輪分別進行強度校核；3.采用強度設(shè)計公式時，要比較大小齒輪的的大小，將兩者中的較大者代入公式中。4.如果齒輪傳動是受對稱循環(huán)的交變應力作用，則其實驗齒輪的彎曲疲勞極

12、限應在查取的脈動循環(huán)彎曲疲勞極限的基礎(chǔ)上再乘上0.7。17.簡述在計算直齒圓柱齒輪接觸疲勞強度計算中,要注意哪些事項?答:1.在選擇小齒輪的齒數(shù)時,一般要求不根切，即：；2.采用強度校核公式時，要對大小齒輪的進行比較；將兩者中的較小者代入公式中。3.采用強度設(shè)計公式時，要對大小齒輪的進行比較；將兩者中的較小者代入公式中。18.簡述斜齒圓柱齒輪傳動強度計算的原理？答：斜齒輪的輪齒在受法向載荷作用后，在法面齒根處產(chǎn)生彎曲應力，在法面齒面產(chǎn)生接觸應力。而斜齒輪的當量齒輪的齒廓形狀與斜齒輪的發(fā)面齒形最為接近，所以斜齒輪的強度計算以直齒輪的強度計算為基礎(chǔ)，引入當量齒輪的概念，考慮斜齒與直齒的不同，修正直

13、齒輪的強度計算公式，即可形成適用于斜齒輪的強度公式。19.分別說明軸承代號6208，7312AC/P4的含義。答：6208：深溝球軸承、正常寬度、直徑系列為輕系列、軸承內(nèi)徑為d=40mm。7312AC/P4：角接觸球軸承、寬度系列為0（窄）系列、直徑系列為中系列、軸承內(nèi)徑為60mm、公稱接觸角為a=25°、公差等級為4級。20.簡述公稱接觸角的定義及含義？軸承的外圈滾道與滾動體接觸點的法線與垂直于軸承軸線的平面所夾的銳角，稱為公稱接觸角。其意義：是表示軸承承受軸向載荷能力大小的一個重要的標志。接觸角越大，承載軸向載荷的能力越大。軸承的受力分析和軸承類型及尺寸的選擇都與公稱接觸角大小有

14、關(guān)。21.簡述當量動載荷的含義？當量動載荷是一個假想的載荷，軸承在當量動載荷的作用下與軸承在實際載荷的作用下對軸承壽命的影響等效。對向心軸承為徑向載荷，對推力軸承為軸向載荷，22.一根轉(zhuǎn)軸中部安裝了齒輪，兩端用滾動軸承支承，軸端安裝帶輪。請說明為了便于裝配、實現(xiàn)零件的固定應該設(shè)計哪些結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)？答：將軸做成階梯狀，中部粗，裝齒輪，便于裝拆；對于軸承、齒輪、帶輪都需要設(shè)計單獨的軸段，以便于安裝和保證安裝可靠性；齒輪、帶輪所在的軸段應該設(shè)計軸肩或軸環(huán)來實現(xiàn)零件的定位；軸兩端應設(shè)計倒角以便于裝配； 軸承安裝軸段需要磨削，可能要設(shè)計砂輪越程槽； 23.簡述蝸桿傳動的正確嚙合條件。答：中間平面上，蝸桿軸

15、向模數(shù)與蝸輪端面模數(shù)相等，均為標準值；蝸桿軸面壓力角與蝸輪端面壓力角相等，且為標準值；蝸桿與蝸輪輪齒的螺旋線方向相同并且蝸桿分度圓柱上的導程角等與蝸輪分度圓柱上的螺旋角。三、計算題1.一對相嚙合的標準直齒圓柱齒輪傳動，有關(guān)參數(shù)和許用值如表所示。試分析比較哪個齒輪的彎曲強度低？哪個齒輪的接觸強度低？（） 齒數(shù)模數(shù)齒寬小齒輪202452.82.2490570大齒輪502402.42.3400470解：（1） 因為： 所以大齒輪的彎曲強度低。 （2）由于， 所以大齒輪的接觸強度低。 2.圖示軸系采用一對型角接觸球軸承，已知軸承的徑向支反力為，軸上零件所受的軸向力，軸的轉(zhuǎn)速,載荷平穩(wěn)，取，常溫下工作，

16、取，求軸承的壽命。提示：軸承 ； ； e時， e時，2、解(1)求派生軸向力; (2)計算當量動載荷 軸承2被“壓緊”，軸承1被“放松” ; = =>e (3)計算軸承的壽命 3.V帶傳動的，帶與帶輪的當量摩擦系數(shù)，包角，預緊力。試問：（1）該傳動所能傳遞的最大有效拉力為多少？（2）若，其傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為多少？（3）若傳動效率為0.95，彈性滑動忽略不計，從動輪輸出功率為若干？解：（1） （2） （3） 4.單根V帶傳動的預緊力，主動帶輪的基準直徑，主動帶輪的轉(zhuǎn)速，小帶輪包角，V帶與帶輪間當量摩擦系數(shù)。求：（1）V帶緊邊、松邊的拉力、；(2) V帶能傳遞的最大圓周力和最大功率。 解：（1

17、） （2）或 （）5.已知一對正常齒的漸開線標準直齒圓柱齒輪，外嚙合傳動，z1=21, z2=105, 量得d1=52.5mm , b1=50, b2=45, 小齒輪轉(zhuǎn)速n1=1400r/min，傳遞的功率為8kW，估計載荷系數(shù)K=1.3，Mpa，Mpa，試計算該對齒輪的齒根彎曲應力，并判斷該對齒輪傳動的強度是否足夠。（Mpa）解：求d1，由于該齒輪為漸開線的標準齒輪，正常齒制，所以， N.mm MPa MPa 由于， ，所以該對齒輪的彎曲強度足夠。6.齒輪軸的兩端正裝兩個角接觸球軸承，如圖所示。已知軸上受的徑向力為Fre2000N，受的軸向力Fae=450N。軸的轉(zhuǎn)速n1450r/min，初

18、選軸承為7205AC，基本額定動載荷Cr22700N，請計算軸承的工作壽命。（） (，ft1)軸承類型相對軸向載荷判斷系數(shù)e名稱代號XYXY角接觸球軸承70000AC100.410.870.68解：（1）求派生軸向力由于兩支撐點相對于徑向載荷對稱支撐，所以； ； ； 所以，軸向左串動，軸承1被壓緊，軸承2被放松。 軸承1所受的軸向力：； 軸承2所受的軸向力為自身的派生軸向力：； 軸承1受載荷較大，因此重點計算軸承1的壽命 （2）求當量動載荷對于軸承1， 取 x0.41，y=0.87 當量載荷 （3）求軸承壽命軸承的壽命為：，壽命系數(shù)取 =49729h 所以，軸承的壽命為49729h。 7.V帶

19、傳遞的功率p=7.5KW，帶速v=10m/s，緊邊拉力是松邊拉力的2倍，即F1=2F2，試求緊邊拉力F1，有效拉力Ft和初拉力F0。解：1）圓周力 2）緊邊、松邊拉力 3）初拉力 8.單根平帶傳動的初拉力N，主動帶輪上的包角，帶與帶輪之間的摩擦系數(shù)為。試求：（1）帶的緊邊與松邊拉力；（2）帶能傳遞的最大有效圓周力。解:（1）帶緊邊、松邊的拉力和 N 可解得 N N（2）帶傳動能傳遞的最大有效圓周力N9.一平帶傳動，傳遞功率P=15KW，帶速V=15m/s，帶在小帶輪上的包角a1=170°，帶與帶輪間的摩擦系數(shù)f=0.3。求：1）求傳遞的有效圓周力F。2）求緊邊拉力F1和松邊拉力F2。

20、解：1）圓周力 2）緊邊、松邊拉力 =2.44 10.一帶傳動，傳遞功率，帶速，預緊力，求作用在帶體上的緊邊和松邊拉力。解：1）求有效圓周力 2）求松邊、緊邊拉力、 因為 解得： 所以 3）求帶體與帶輪槽接觸面間的摩擦力 或者11.為一對斜齒圓柱齒輪傳動，傳遞的功率P=20kW，主動輪的轉(zhuǎn)速，從動輪的轉(zhuǎn)速，兩輪的中心距a=265mm，小齒輪齒數(shù)。法面模數(shù)mm , 法面壓力角。求： 1) 輪齒的受力大小。2) 作圖表示各力的方向。 解：1.求幾何參數(shù)2.齒上的作用力 12.試對圖中軸的結(jié)構(gòu)不合理的地方作簡要說明，并畫出改進后的結(jié)構(gòu)圖。1） 齒輪兩段都有軸肩，無法安裝回轉(zhuǎn)零件；2）回轉(zhuǎn)零件與軸之間

21、無連接件；3）軸肩高于軸承內(nèi)圈外徑，無法拆卸軸承；4）軸承與軸之間不應使用鍵聯(lián)接；5）與軸承相配合的軸段過長。修改后方案13.指出圖中的錯誤結(jié)構(gòu)，重新繪制正確的結(jié)構(gòu)圖。（軸承采用深溝球軸承，齒輪及軸承采用油潤滑。）1鍵太長，且無軸肩定位 2缺少密封件 3套筒的直徑超過軸承內(nèi)圓的直徑4軸的長度應小于輪轂的長度 5缺少鍵聯(lián)接 6缺少軸肩定位或套筒定位14.指出圖中的錯誤結(jié)構(gòu)，重新繪制正確的結(jié)構(gòu)圖。1-缺少墊片 2-軸肩過高 3-鍵太長 4-軸的長度大于輪轂的長度 5-套筒定位置經(jīng)過達6-軸承拆裝工藝不好 7-缺少墊片 8-缺少密封圈15.按圖示要求，繪制出合理的軸系結(jié)構(gòu)，不要求嚴格按比例作圖16.

22、下面的減速器軸系零件圖中存在多處錯誤，其中包含結(jié)構(gòu)設(shè)計上的錯誤、多余的結(jié)構(gòu)以及不全面的結(jié)構(gòu)。請指出其中7處以上錯誤并在圖下方修改。(本題14分) 任意標出7處錯誤，并在上部改正這7處錯誤（每處2分）四、選擇題1.一個鏈傳動中，鏈輪齒數(shù)與鏈條的鏈節(jié)數(shù)采用何種搭配最好_ c _。（a）鏈輪有偶數(shù)齒，鏈條有偶數(shù)節(jié) （b）鏈輪有偶數(shù)齒，鏈條有奇數(shù)節(jié) （c）鏈輪有奇數(shù)齒，鏈條有偶數(shù)節(jié) （d）鏈輪有奇數(shù)齒，鏈條有奇數(shù)節(jié)2.當鍵聯(lián)接強度不足時可采用雙鍵。使用兩個平鍵時要求鍵 D 布置。A、在同一條直線上 B、相隔90° C、相隔120° D、相隔180°3.帶傳動不能保證精確的

23、傳動比，其原因是 C 。A、帶容易變形和磨損 B、帶在帶輪上打滑 C、帶的彈性滑動 D、帶的材料不遵守虎克定律4.鏈傳動中鏈節(jié)取偶數(shù)，鏈輪齒數(shù)為奇數(shù)，最好互為質(zhì)數(shù)，其原因是 A 。A、磨損均勻 B、具有抗沖擊力 C、減少磨損與膠合 D、瞬時傳動比為定值5.一對開式齒輪傳動的主要失效形式是 C 。A、齒面膠合 B、齒面疲勞點蝕 C、齒面磨損或輪齒疲勞折斷 D、輪齒塑性變形6.蝸桿傳動中，當其它條件相同時，增加蝸桿的頭數(shù)，則傳動效率 B 。A、降低 B、提高 C、不變 D、可能提高，可能降低7.滾動軸承基本額定動載荷所對應的基本額定壽命是 C 。A、107 B、25×107 C、106

24、D、5×1068.普通平鍵的工作面是 D 。A、頂面 B、底面 C、端面 D、側(cè)面9.一對相嚙合的圓柱齒輪的Z2>Z1,b1>b2,其接觸應力的大小為 A 。A、H1=H2 B、H1>H2 C、H1<H2 D、H1H210.蝸桿分度圓直徑為 B 。A、d1=mz1 B、d1=mg C、d1=mng D、d1=z1g11.計算軸的公式中Me=中折算系數(shù)，是考慮T時M的 D 。A、大小不同 B、方向不同 C、類型不同 D、循環(huán)特性不同12.在設(shè)計V帶傳動中，選取小帶輪直徑d1>dmin，dmin主要依據(jù) A 選取。A、帶的型號 B、代的線速度 C、傳動比 D、高速軸轉(zhuǎn)動13.鏈傳動中，鏈節(jié)數(shù)常采用偶數(shù)，這是為了使鏈傳動 D 。A、工作平穩(wěn) B、鏈條與鏈輪磨損均勻 C、提高傳動效率 D、避免采用過度鏈節(jié)14.在二級減速傳動中，v帶傳動應放在_b_。 （a）低速級 （b）高速級 （c）任何位置15.兩對齒輪的材料及熱處理相同，受載大小相同，工作條件相同。判斷它們接觸強度的大小，可比較其_d_。（a）齒數(shù)的多少 （b）模數(shù)的大小 （c）齒面粗糙度的大小 （d）直徑的大小1