機械設計課程思考題和習題(適用教材：李建功主編《機械設計》(第四版))

機械設計課程思考題和習題

（適用教材：李建功主編《機械設計》（第四版））

機械設計課程組

第一章機械設計總論

思考題

1-1一部現(xiàn)代化的機器主要有哪幾局部組成？

1-2開發(fā)一部新機器通常需要經(jīng)過哪幾個階段？每個階段的主要二作是什么？

1-3作為一個設計者應具備哪些素質？

1-4機械設計課程的性質、任務和內容是什么？

1-5機械設計課程有哪些特點？學習中應注意哪些問題？

1-6什么是失效？什么是機械零件的計算準那么？常用的計算準那么有哪些？

1-7什么是校核計算？什么是設計計算？

1-8什么是名義載荷？什么是計算載荷？為什么要引入載荷系數(shù)？

1-9靜應力由靜載荷產(chǎn)生，那么變應力是否一定由變載荷產(chǎn)生？

1-10什么是強度準那么？對于零件的整體強度，分別用應力和平安系數(shù)表示的強度條件各是什么？

1-11在計算許用應力時，如何選取極限應力？

1-12什么是外表接觸強度和擠壓強度？這兩種強度缺乏時，分別會發(fā)生怎樣的失效？

1-13剛度準那么、摩擦學準那么以及振動穩(wěn)定性準那么應滿足的條件各是什么？這些準那么得不到滿足時，可能

的失效形式是什么？

1-14用合金鋼代替碳鋼可以提高零件的強度，觸否也可以提高零件的剛度？

）-15什么是機械零件的“三化”？“三化”有什么實際意義？

1-16機械零件的常用材料有哪些？設計機械零件時需遵循哪些原那么？

第二章機械零件的疲勞強度設計

思考題

2-1什么是疲勞破壞？疲勞斷口有哪些特征？

2-2變應力有哪幾種不同的類型？

2-2什么是疲勞極限？什么是疲勞壽命？

2-4什么是疲勞曲線？什么是極限應力圖？用它們可以分別解決疲勞強度計算中的什么問題？

2-5什么走有限壽命設計？什么是無限壽命設計？如何確定兩者的極限應力？

2-6溺性材料和脆性材料的如一內極限應力圖應如何簡化？

2-7影響機械零件疲勞強度的三個主要因素是什么？它們是否對應力場和平均應力均有膨響？

2-8如何根據(jù)幾個特殊點繪出機械零件的rT?-（7a極限應力圖？

2-9機械零件受恒幅循環(huán)應力時，可能的應力增長規(guī)律有哪幾種？如何確定每種規(guī)律下的極限應力點？如何計算

平安系數(shù)？

2-10什么是Miner法那么？用它可以解決疲勞強度計算中的什么問題？

2-11如何計算機械零件受規(guī)律性變幅循環(huán)應力時的平安系數(shù)？

習題

2-1：45鋼的。-i=270MPa,壽命指數(shù)m=9,循環(huán)基數(shù)M)=10,求：1)循環(huán)次數(shù)分別為8000和620000次時的

有限壽命疲勞極限。TN：2)應力幅為33OMPa的對稱循環(huán)應力作用下的疲勞壽命。

2-2一板狀零件所受工作拉力廠在25?85kN之間周期性變化，危險截面的面積人=320mm2,疲勞缺口系數(shù)七=

1.45,尺寸系數(shù)￡6=0.75,外表狀態(tài)系數(shù)0=0.9。零件材料為20CrMnTi,其力學性能為：公=835MPa,g=345MPa,an

=615MPa。試繪出該零件的簡化極限應力圖，并用圖解法和解析法求？=C時的平安系數(shù)％。

2-3一零件的材料為合金鋼，其危險截面上的最大工作應力511ax=250MPa,最小工作應力Omin=-50MPa,疲勞

缺口系數(shù)七=1.32,尺寸系數(shù)￡6=0.85,外表狀態(tài)系數(shù)尸=0.9。該材料的力學性能為：g=900MPa,rrs=800MPa,(7i

=440MPa,a=720MPa。要求：1)按比例繪制零件的簡化Gm-Ga極限應力圖；2)按(7m=C求該零件的極限應力幅6,、

極限平均應力Om'和極限應力3'；3)按Om=C求該零件危險截面的平安系數(shù)Ss

2-4某機械零件在一個工作周期7內的應力(皆為對稱循環(huán))變化如圖2-27所示。：零件材料的〃T=35OMPa,

M=107,m=9,綜合影響系數(shù)K°D=L85。試計算該零件的平安系數(shù)S。。

6

2-5某材料的力學性能為：CF_1=350MPa,m=9,A^o=5X10,對此材料進行對稱循環(huán)疲勞試驗，依次加載

應力為：⑴6=550MPa,循環(huán)次數(shù),“=5X10,：⑵%=450MPa,求：發(fā)生疲勞破壞時，叫的循仄次數(shù)m=?

注：疲勞曲線方程：〃"N=C=*NQ

解：(1)由疲勞曲線方程。"N=C=b：；No

/_yn,

得N=[jJNo

(2)根據(jù)Miner法那么—+=1

MN?

解得：n2=2.18X1()5

2-6某機械零件材料為碳素鋼，：該碳素鋼的力學性能為<Tb=700MPa,(Ts=600MPa,<T_|=320MPa,<T0=560MPao

該零件危險截面上的最大應力bmx=220MPa,最小應力。而片-60MPa,綜合影響系數(shù)K°D=L32。試：

(1)在圖中按比例繪制該零件的簡化極限應力圖(計算并標出特殊點的坐標).

(2)在圖中標出應力增長規(guī)律為二C時，該零件的極限應力點例。

解：(1)Ai點縱峨相三=242.4MPa

a)_仁L32

Bi點縱坐標rA-r^-==212.1MPa

當匕^2x印儂

Bi點橫坐;示)：組二理加、135

農0,2)

折線AQ?為該可抑效畫一化極卜艮應力用I(W募

(2)工作應力點的坐標：°Q)(MP

a)

過N點且垂直于橫軸的直線與極限應力線AtD的交點M即為該零件的極限應力點。9-4

第三章摩擦、磨損及潤滑根底

思考題

3-1按照摩擦面的潤滑狀態(tài)不可，滑動摩擦分為哪幾種？

3-2什么是邊界膜？邊界膜的形成機理是什么？如何提高邊界膜的強度？

3-2零件的磨損過程大致分為哪幾個階段？每個階段的特征是什么？

3-4根據(jù)磨損機理的不同，磨損通常分為哪幾種類型？它們各有什么主要特點？

3-5粘度的表示方法通常分為哪幾種？各種粘度的單位和換算關系是什么？

3-6潤滑油的主要性能指標有哪些？潤滑脂的主要性能指標有哪些？

3-7在潤滑油和潤滑脂中參加季加劑的作用是什么？

3-8流體動力潤滑和流體靜力泡滑的油膜形成原理有何不同？流體靜力潤滑的主要優(yōu)缺點是什么？

3-9流體動力潤滑和彈性流體動力潤滑兩者間有何本質區(qū)別？所研究的對象有何不同？

3-10試說明液體動力潤滑油膜形成的必要條件。

3-11試說明雷諾方程有哪幾個方面的應用。

第四章螺紋聯(lián)接及螺旋傳動

思考題

4-1螺紋的主要參數(shù)有哪些？何處直徑為其公稱直徑？

4-2常用螺紋牙型有哪幾種？哪些主要用于聯(lián)接？哪些主要用于傳動？

4-3螺紋聯(lián)接有哪兒種根本類型？它們各自有何特點？各自適用亍什么場合？

4-4何謂螺紋聯(lián)接的預緊？預緊的目的是什么？怎樣控制預緊力？

4-5螺紋聯(lián)接防松的實質是什么？常用防松方法有哪些？

4-6受剪螺栓聯(lián)接的可能失效形式有哪些？設計中需計算何種強度？

4-7單個受拉螺栓聯(lián)接有哪幾種不同的受力情況？每種受力情況下的強度計算有何相同之處？又有何差異？

4-8對于承受預緊力和軸向工作拉力的螺栓聯(lián)接，設計時應如何確定所需的剩余預緊力尸”和預緊力尸'？如何計

算螺栓的總拉力Fo?

4-9國家標準中對螺栓、螺釘和螺柱的性能等級是如何規(guī)定的？

4-10螺栓組聯(lián)接受力分析和計算的目的是什么？螺拴組聯(lián)接有哪幾種典型的根本受載形式？每種受或形式下，應

如何進行受力分析與計算？

4-li提高螺紋聯(lián)接強度的措施有哪些？

4-12按用途不同，螺旋傳動分為哪幾種？滑動螺旋傳動的螺桿和螺母分別常用什么材料？

4-13設計滑動螺旋傳動時，通常需要計算哪些內容？如何確定螺紋的公稱直徑和螺距？

習題

4-1銃刃盤的夾緊裝置如圖4-35所示。擰緊軸上的螺母后，銃刀I被夾緊在兩個夾緊盤2之間，并隨主軸轉動。:

1000

丁土紅一

一100」00一

方案H

習

題4—

栓直徑較小3/計算方案I中螺栓所需的預緊力。

4-9圖4-41所示為一鑄鐵支架，用四個性能等級為6.6級的M16普通螺栓，固定在混凝土立柱上。載荷-Q=

8kN,接合面之間的摩擦因數(shù)網(wǎng)=03混凝土的許用擠壓應力偽）=2.5MPa,接合面的承載面積A=4XUmm。其抗

彎截面模量W=5XI0ftmm3,取可靠性系數(shù)K=1.2,平安系數(shù)S=3,取預緊力尸=9kN,?要求：1）校核定否能保證支

架不下滑？2）校核螺栓的強度。3）校核是否能保證聯(lián)接的接合面既不會開縫也不會被壓潰？

4-10圖4-42所示為常用的螺紋聯(lián)接。a）為普通螺栓聯(lián)接，b）為螺釘聯(lián)接，c）為雙頭螺柱聯(lián)接，d）為緊定螺

L400

釘聯(lián)接。指出圖中的結構錯誤，并畫出正曲撰物圖.

-9圖

a）b）c）d）

習題

4-10

4-11團試設計螺旋千斤頂（運動簡圖見圖4-32a）的螺桿和螺母的主要尺寸。最大起重量為35kN,最大起重高度

為180mm,材料自選。

4-12如卜.圖的夾緊聯(lián)接柄承受載荷”=600N,螺栓個數(shù)Z=2,聯(lián)接柄長度/=300mm,軸直徑d=60mm,夾緊結合面

摩擦系數(shù)"=015,可靠性系數(shù)上1,試確定聯(lián)接螺栓的直徑[螺栓材料為。235鋼）。

注：未淬火鋼：[o]=0.6os,Os=240N/mm2

解：由受力平衡條件Zd=&（可靠性系數(shù)k=l）

得螺栓的預緊力P為：

F'=F/4Zd=600x300/(0.15x2x60)=10()0()N

螺栓直徑為5：4x1.3FAuhVE]

I4x1.3F/4x1.3x10000,八

/-------------=J---------------------=10.72mm

丫萬x0.6crs.v乃x0.6x240

根據(jù)d,>10.72mm查螺紋標準，可得出該螺栓的公稱直徑M16

4-13圖示A板用4個性能等級為6.8級的普通螺栓固定在槽鋼上，A板受力F=2400N,安裝時，各螺栓的預緊

力皆為R'=3000N,螺栓與被聯(lián)接件的剛度之比為C；：C,”=1:5,取螺栓的平安系數(shù)S=l.5o問：選M12（d產(chǎn)

10.106mm）的螺栓是否平安?

解：（1）將F向螺栓組形心平移得軸向力F=400（N）和翻轉力矩M,

M=F(400+75)=2400X475=1.14X106(N?mm)。

(2)工作拉力

Fi=—=^^=600(N)

F作用下

z4

MYML14xl()6,

M作用下F2=—=—=-------------3800(N)

4r24r4x75

最大工作拉力為

Fmax=F2-F1=3800-600=3200(N)

[3）總拉力

rF=F'+CMC,“尸

Fo=F+———max「i〔max

5/+1

=3000+^^x3200=3533.3(N)

Hl

[4)許用應力[b]=^-=—=320(MPa)

S1.5

15)螺栓的工作應力

1.3x4^1.3x4x3533.3…

a=------------=----------------；—=57.3(MPa]W[<7]=320(MPa)

兀d；4X10.1062

故，選M12的螺栓是平安的。

第五章鍵、花鍵、銷和形面聯(lián)接

思考題

5-1鍵聯(lián)接的功用是什么？

5-2松鍵聯(lián)接和緊鍵聯(lián)接在工作原理卜.有什么不同？比擬它們的特點和各自的適用場合。

5-3A、B、C型三種普通平鍵在軸上的鍵槽怎樣加工？它們的應用情況如何？

5-4同樣用于動聯(lián)接的導向平鍵卻滑鍵有什么區(qū)別？

5-5半圓鍵聯(lián)接有何特點？

5-6根據(jù)什么選擇平鍵的截面尺寸和長度？

5-7平鍵聯(lián)接的主要失效形式是什么？

5-8為什么雙鍵聯(lián)接的強度計算只能按1.5個鍵計算？

5-9花鍵聯(lián)接有哪些特點？

5-10矩形花鍵的定心方式為什么優(yōu)選小徑定心？

5-11漸開線花鍵與矩形花鍵比擬有何優(yōu)點?其中45°壓力角漸開線花健主要用于什么場合?

5-12花健聯(lián)接的主要失效形式有哪些？

5-13銷聯(lián)接有哪些主要用途？

習題

5-1有一直徑d=80mm的軸端，安裝一鋼制直齒圓柱齒輪（圖5-21）,輪轂寬度L'=1.5d,工作時有輕微沖擊。試確

定平鍵聯(lián)接的尺寸，并計算其允許傳遞的最大轉距。

5-2圖5-22所示為減速牌的低速軸。軸端裝有凸緣聯(lián)軸器，兩軸承之間裝有圓柱齒輪，它們分別用鍵與軸相聯(lián)。傳

題5-2

遞的轉矩海南軸的材料為45鋼，齒輪的材料為鍛鋼，聯(lián)軸器的材料為灰鑄鐵，工作時有輕微沖擊。試選擇兩

處鍵的類型用I尺寸，并校核鍵聯(lián)接強潼。

5-3圖5-23所示為變速箱中的雙聯(lián)滑移齒輪，傳遞的額定功率P=4kW,轉速〃=250r/min°齒輪在空載下移動，工

作情況良好.試選擇花鍵的類型和尺寸,并校核其花鍵聯(lián)接強度.

題5-3

圖

第六章過盈聯(lián)接、彈性環(huán)聯(lián)接及斜、焊、粘接

思考題

6-1過盈聯(lián)接是怎樣承受并傳遞外載荷的？其有何特點？主要應月于什么場合？

6-2過盈聯(lián)接有哪幾種裝配方怯？每種裝配方法有何優(yōu)缺點？

6-3在圓柱面過盈聯(lián)接的設計中，需解決的兩個主要問題是什么？如何確定聯(lián)接所需的最小過盈

量？如何選擇配合公差？如何計算被我接件的強度？

6-4彈性環(huán)聯(lián)接是如何實現(xiàn)的？有何特點？

6-5期接、焊接和粘接各自有那些特點？各自適用于什么場合？

6-6鐘縫和焊縫各自有哪幾種潔構形式？

習題

6-1一齒輪套裝在軸上，齒輪和軸的材料均為45鋼，其公=36（）MPa,尺寸如圖6/5所示，采用H7/p6配合,

孔4軸配合面的粗造度均為七=3.2pm,采用壓入法裝配。試：1）計算配合面間可能產(chǎn)牛.的最大壓強；2）計算裝配所需

的最大壓入力：3）校核兩個零件的強度。

60

習題

6-1圖

6-2如圖6-16所示的組合式蝸輪，輪芯和齒圈采用過盈聯(lián)接。輪芯材料為HT200,其外=170MPa,齒圈材料為

錫青銅CuSnPl,其G=200MPa,輪芯配合面的粗糙度a=6.3阿，齒圈配合面的粗糙度q=lO^m，采用脹縮法裝配，

60

習題

6-2圖

傳遞的最大轉矩7=4000N?m,試殳計該過盈聯(lián)接。

第七章帶傳動

思考題

7-1帶傳動的工作原理是什么？有哪些特點？

7-2說明帶傳動中緊邊拉力石、松邊拉力入、有效拉力尸以及初拉力州之間的關系。

7-3帶傳開工作中發(fā)生彈性滑動的機理是什么？對傳動有什么影響？

7-4打滑是怎樣產(chǎn)生的？打滑的利弊是什么？

7-5試分析帶傳開工作時帶中的應力情況。

7-6帶傳動設計的主要依據(jù)和設計準那么是什么？

7-7多根V帶傳動中，一根帶失效，為什么要同時更換所有的V帶？

7-8普通V帶與V帶輪輪槽楔角是否相同？為什么？

7-9為什么帶傳動的中心距一般設計成可調節(jié)的？

7-10帶傳動在使用中應注意哪些問題？

習題

7T一帶傳動，傳遞功率。=10kW,帶速V=12.5m/s,觀測得初拉力尼=700N。試求緊邊拉力

工和松邊拉力F?。

7-2試設計某鼓風機用的普通V帶傳動。傳遞功率尸=7.5kW,小帶輪轉速m=1460r/min,鼓風

機主軸轉速物=700r/min,每天工作16h,由Y系列三相異步電動機驅動。要求傳動中心距〃W800mm。

7-3試設計一牛頭刨床中的普通V帶傳動。傳遞功率P=4kW,小帶輪轉速〃i=1440r./min,要求

傳動比i=3.5,每天工作16h,臼Y系列三相異步電動機驅動。由于結構限制，要求大帶輪基準直徑dg

不超過450mm。

7-4試設計某旋轉式水泵用的普通V帶傳動。采用Y系列三相異步電動機驅動，電動機額定功率

P=11kW,電動機轉速n[=146Cr/min,水泵軸轉速^2=400r/min,中心距約為1500mm,每天工作24h。

第八章齒輪傳動

思考題

8-1齒輪傳動與其他機械傳動相比有何特點？

X-2齒輪傳動常見的失效形式有?腳些？各種失效形式常在何種情況下發(fā)生？

8-3一般的閉式齒輪傳動和開式齒輪傳動的主要失效形式各是什么？

8-4閉式軟齒面、閉式硬齒面齒輪傳動及開式齒輪傳動的設計準那么有何不同？

8-5常用的齒輪材料有哪些？它們的應用場合如何？鋼制齒輪常用的熱處理方法有哪些？它們各在何種情況卜采

用？

8-6在設計軟齒面齒輪傳動時，為什么常使小齒輪的齒面硬度比天齒輪高30?50HBS?

8-7載荷系數(shù)中的KA、K、、從各考慮的是什么因素對齒輪所受載荷的影響？它們各自與哪些因素有關？

8-8對于齒輪相對兩支承非對稱布置的圓柱齒輪傳動，從減小齒向載荷分布不均的角度考慮，齒輪應布置在什么

位置比擬合理？

8-9將齒輪輪齒制成鼓形齒的目的是什么？對輪齒進行齒頂修形的目的是什么？

8-10在計算圓柱齒輪的齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度時，分別應該注意哪些問題？

8-11影響齒輪傳動齒面接觸疲勞強度的主要因素有哪些？影響齒根彎曲疲勞強度的因素有哪些？

8-12一對圓柱齒輪傳動，兩齒輪的齒面接觸應力是否相等？齒根彎曲應力又如何？

8-13在圓柱齒輪傳動設計中，應如何選擇小齒輪的齒數(shù)？如何設計兩輪的齒寬？

8-14如何確定齒輪傳動的潤滑方法？如何確定齒輪傳動的效率？

8-15齒輪主要有哪幾種結構形式？設計中如何選擇？

8-16在兩級圓柱齒輪傳動中，如其中有一級為斜齒圓柱齒輪傳動，它一般是安排在高速級還是低速級？為什么？

在布置錐齒輪-圓柱齒輪減速器的方案時，錐齒輪傳動是布置在高速級還是低速級？為什么？

習題

8-1有?直齒圓柱齒輪傳動，原設計傳遞功率為尸，主動軸轉速為〃I。假設其它條件不變，當主動軸轉速提高

倍，即％=2%時，在保證輪齒工作應力不變的前提下，該齒輪傳動能傳遞的功率P'應為多少？

8-2在圖8Y3所示的二級展開式斜齒圓柱齒輪減速器中，：動力從I軸輸入，山軸輸出，其轉動方向如下圖，齒

輪4的輪齒旋向為右旋。試解答：

(1)標出輸入軸I和中間軸II的轉向：

(2)確定并標;II齒輪【、2和3的輪齒旋向，要求使H軸上所受的軸向力盡可能?。?/p>

(3)標出各齒輪在嚙合點處所受各分力的方向：

(4)畫出II軸聯(lián)同齒輪2和齒輪3一體的空間受力圖。

8-3圖8-44所示二級豺震唾柱齒輪減速器和一對開式直齒錐齒輪所組成的傳動系統(tǒng)。動力由I軸輸入，轉動方向

如圖示。為使U軸和IH軸上的軸力圖J盡可能小，試確定圖中各斜齒輪的輪齒旋向，并標出各輪在嚙合點處所受切向力￡、

徑向力￡、軸向力F、的方向。

8-4直齒錐齒輪一斜齒圓柱齒掄減速器的布置和轉向如圖8-45所示，欲吏中間軸I［上的軸向力盡可能小，試畫出

作用在斜齒輪3、4和錐齒輪I、2上的切向力士、徑向力￡、軸向力以的方向。

8-5試設計某單級閉式直齒圓柱齒輪傳動。：電動機驅動，P=30kW.q=720r/min,傳動比i=4.5、長期雙向轉

動，載荷有中等沖擊，Z)=27.大小齒輪材料均為40Cr外表淬火。

8-6某單級閉式斜齒圓柱齒輪傳動，傳遞功率P=l()kW轉速凡=1240r/min,傳動比，=4.3,電動機驅動，雙向

轉動，中等沖擊，小齒輪材料為40MnB調質，大齒輪材料為45鋼調質，4=21,試設計此斜齒輪傳動。

8-7某開式直齒錐齒輪傳動，載荷均勻，原動機為電動機，單向轉動，傳遞功率P=19kW,轉速小=10r/min,

z尸26,22=83,8mm,反90mm，小齒輪材料為45鋼調質，大齒輪材料為ZG45正火,試校核其強度。

8-8某斜齒圓柱齒輪傳動，：zi=22,Z2=76,齒寬系數(shù)，」=1,艱據(jù)齒面接觸疲勞強度計算和齒根彎曲疲勞強度

計算要求："i263mm,，”會2mm。試確定該齒輪傳動的幾何尺寸：〃打、a、小、小、b\、方、0。

注：*〃加的標準系列：1.5、2、2.5、3、4、5、6.......

*螺旋角p=8。?20°

解：(1)初選螺旋角4=12”

,

,,mnz./曰d,cos/?63xcosl2_o.

由4=—2-!-得mn=-1———=----------=2.8(mm)。

cos/?"422

取標準值，〃”=3(nun'

中心距a二f(Z1+z,)=---------(22+76)=150.284(mm)

2cos/?"2xcosl2"

取a=150(mm)

那么p=arccosZn,,(Z|+Z;)=arccos3x(22+76)=11.4783°=11°28'42〃

2a2x150

MA3x22

=67.347(mm)

cos/3—cosll°28'42"

d、==———=232.653(mm)

cos/?cosl128'42"

b=y/(idl=1x67.347=67.347(mm),取匕=70(mm)

取匕2=/?=70(mm),b}=/?24-10=704-10=80(mm)

注：此題主要看確定的各參數(shù)和尺寸之間的關系是否合理？，、力2、。是否圓整？夕、4、42是

否精確？

第九章蝸桿傳動

思考題

9-1蝸桿傳動有哪些主要特點？

9-2按蝸桿的外形不同，蝸桿傳動有哪些類型？圓柱蝸桿又有哪些主要類型？

9-3為了提高期輪的轉速，可否改用相同尺寸的雙頭蝸桿來代替單頭蝸行與原來的蝸輪相嚙合？為什么？

94蝸桿傳動有哪些主要參數(shù)？其中哪些參數(shù)是標準值？

9-5蝸桿傳動如何變位？變位的目的是什么？

9-6蝸桿傳動的可能失效形式有哪些？常用材料有哪些？如何確定蝸輪的結構形式？

9-7影響蝸桿傳動嚙合效率的幾何因素有哪些？o

9-8如何確定閉式蝸桿傳動的給油方法和潤滑油粘度？

9-9為什么連續(xù)傳動的閉式蝸桿傳動必須進行熱平衡計算？可采用哪些措施來改善散熱條件？

9-10把模數(shù)為，〃=5mm,齒形%a=20",分度圓直徑〃=40mm,頭數(shù)z—2的右旋綱輪滾刀，能否加工模

數(shù)為機=5mm.齒形角a=20°的各種螺旋角、各種齒數(shù)的期輪？為什么？

習題

9-1-阿基米德蝸桿傳動，模數(shù)〃?=5mm,分度圓直徑&=50mm,蝸桿頭數(shù)4=4,蝸桿右旋，蝸輪齒數(shù)Z2=53。

試：［1）求傳動比i和標準中心距〃：（2）其他參數(shù)不變，使中心距改為4=160mm,求變位:系數(shù)：（3）計算變位后的蝸

桿分度圓直徑、節(jié)圓直徑、齒頂圓直徑和齒根圓直徑：（4）計算變位后的蝸輪分度圓直徑、節(jié)圓直徑、喉圓直徑和齒根圓直

徑

9-2電動機驅動的普通蝸桿傳動，如圖9-12所示。模數(shù)6=6mm.蝸桿立徑系數(shù)^=9,蝸桿頭數(shù)馬二2,期輪齒

數(shù)Z2=60,蝸桿軸輸入功率＜=5.5kW,轉速q=2920rpm.載荷平穩(wěn)，單向轉動，兩班制工作，選月滾動軸承。

試完成以下工作：（1）選擇期輪、蝸桿材料：（2）確定期桿的旋向，蝸輪的轉向；（3）求出作用在蝸桿和蝸輪輪齒上的各分

力的大小并在圖中標出各分力的方向；（4）確定傳動的嚙合效率和總效率。

9-3設計一用于帶式運輸機的蝸桿傳動，蝸輪轉矩7；=35（）N.m，傳動比i=2L5,蝸桿轉速/?,=950r/min，傳動平穩(wěn),

無沖擊，每天工作8小時，工面題命8年（每年工作260日）。

9-4如圖9-14所示，由*題浦杜齒輪和蝸桿傳動及卷箱組成的起重裝置，正在提升重物。一輪土動，蝸檸3為右旋，

要求11軸上2、3兩傳動件的軸向力方向相反。試：（I）在圖中標出各傳動件的螺旋方向；（2）在圖中畫出斜齒死2和蝸桿3

的各分力方向：（3）在圖中畫出I軸的轉動方向。

9-5如圖9-15所示，為蝸桿傳動和徒齒輪組成的傳動系統(tǒng)。蝸桿1為主動件，要求4輪的轉向如下圖。（1）為使2、3

兩輪軸向力相互抵消，請標出蝸輪2的旋向以及1輪的轉向；（2）標出2、3兩輪的軸向力、切向力和徑向力的方向。

9-6如下圖為由蝸桿傳動和斜齒圓柱齒輪傳動組成的傳動系統(tǒng)。：蝸桿主動，右旋，轉向如下圖，要求2、3兩輪的軸向

力方向相反。

（1）確定并在圖中標出3、4兩輪的螺旋方向和4輪的轉向。

（2）在圖中畫出2、3兩輪的各分力方向。

解：

第十章鏈傳動

思考題

10-1與帶傳動和齒輪傳動相比，鏈傳動有什么優(yōu)、缺點？

10-2鏈傳動的運動不均勻性是如何引起的？對傳動有什么影響？能否防止？

10-3正常潤滑條件下，鏈傳動主要失效形式是什么？試說明失效機理。

10-4鏈發(fā)生較鏈磨損后，會導致什么結果？為什么？

10-5在鏈傳動設計中，鏈輪齒數(shù)的選擇主要考慮了哪些因素的影晌？

10-6在確定鏈節(jié)距時，主要考志了哪些因素？是如何考慮的？

10-7鏈傳動既然屬于嚙合傳動，為什么也要張緊？又是如何實現(xiàn)張緊的？

10-8良好的潤滑措施對鏈傳動有什么積極意義？在鏈傳動的使用維護中應注意哪些問題？

10-9在設計鏈傳動的總體布置時，應如何考慮傳動比和中心距的影響？有什么針對性措施？

10-10齒形鏈傳動有什么優(yōu)點？主要用于什么場合？

習題

107試設計一用于往復式壓氣機主軸驅動的鏈傳動，動力由電動機輸入。傳遞功率P=3kW,電動機轉速勺=960

r/min,壓氣機主軸轉速〃2=300i7min,中心距不可調。

10-2試設計一帶式輸送機用的進傳動。傳遞功率P=7.5kW,主動鏈輪轉速m=1460r/min,從動鏈輪轉速ni=430

r/min,電動機驅動，要求傳動中心距a《800mm?

10-3試設計一壓氣機用的鏈傳動。電動機型號為Y225M-8,額定功率P=22kW,轉速m=730r/min,壓氣機主軸

轉速〃2=250r/min。要求中心距aW650mm,每天工作16h,我荷平稔，水平布置。

10-4一由電動機驅動的滾子鏈傳動，徒輪齒數(shù)2尸15,Z2=49,乘用單排12A滾子鏈，中心距〃=650mm,水平

布置。傳遞功率P=2.2kW,主動輪轉速〃尸960r/min,工作時有中等沖擊，采用滴油潤滑。試驗算該鏈傳動的工作能力。

（提示：首先確定鏈傳動其它參數(shù)，然后根據(jù)實際工作條件驗算其工作能力是否滿足要求，注意潤滑條件對傳動能力的影

第十一章軸

思考題

11-1按承載情況，軸分為哪三種類型？各舉2~3個實例。

11-2軸的常用材料有哪些？假設優(yōu)質碳素鋼軸的剛度缺乏，改用合金鋼能否解決問題，為什么？

11-3軸的結構設計要滿足哪些根本要求？說明軸的結構設計步驟。

11-4軸卜零件的周向和軸向固定方法有哪些？各適用干什么場合？

11-5在齒輪減速器中，為什么低速軸的直徑要比高速軸粗得多？

11-6轉軸所受彎曲應力的性質如何？其所受扭切應力的性質乂怎樣考慮？

11-7為什么一般將軸設計成階楞形？確定階梯軸各段直徑和長度的原那么和依據(jù)是什么？

11-8軸的強度計算常見的有哪匚種方法？各在什么情況下使用？

11-9怎樣確定軸的危險截面？

11-10按疲勞強度精確校核軸時，主要考慮哪些因素？其校核計算的主要步驟是什么？

11-11在進行軸的疲勞強度計算時，假設同一截面上有幾個應力集口源，應如何確定疲勞缺口系數(shù)？

11-12什么是軸的共振？什么是軸的臨界轉速？什么是剛性軸？什么是撓性軸？設計高速運轉的軸時，如何考慮軸

的轉速范圍？

習題

11T一傳動軸傳遞的功率為40內，轉速n=1000r/min,如果軸上的祖切應力不能超過40VPa,求該軸的直徑。

11-2齒輪減速㈱輸入軸的功率為5kw,轉速為350r/min,中選擇該軸的材料分別為45鋼或40Cr時，試分別確定該

輸入軸的最小直徑。

11-3指出圖11-25中各軸系結構的不合理之處，并畫出改良后的結構圖。

11-4兩級展開式斜齒圓柱齒

輪減速器的輸出粕III（圖

11-26a）傳遞的功率P=5KW,

轉速n=60r/min，給出軸

的局部尺寸和外表粗糙度如圖

11-26b,斜齒輪4的法向模數(shù)

3642

;4

X—

X-

^10x50/痣

28_

a)b)

習

題

11-4

圖

/wn=4nm,法面壓力角=20°,齒數(shù)二112,螺旋角￡=9。22'(左旋)，軸的材料為，15鋼調質。試分

別用當量彎矩法和平安系數(shù)法校核該軸的強度。

11-5一直徑為50mm的鋼軸上裝有兩個圓盤，布置如圖1127所示。不計軸本身重量，試計算此軸的第一階臨界轉

速假設軸的」二作轉速〃二960"11^,分析該軸屬于剛性軸還是撓性軸？軸工作時的穩(wěn)定性如何？

習題11-5圖

12-5什么是接觸角。？接觸角。的大小意味著什么？

12-6滾動軸承的代號由哪幾局部組成？其中根本代號表示哪些內容？

12-7說明軸承代號30207、6209P2、7305AC.N3O8的含義。

12-8滾動軸承的主要失效形式和計算準那么是什么？

12-9什么是根本頷定壽命？什么是根本額定動載荷？什么是當量動我荷？

12-10向心角接觸軸承的內部軸向力是怎樣產(chǎn)生的？

12-11軸系在什么情況下采用兩端固定支承？在什么情況下采用一端固定、一端游動支承？

12-12什么是滾動軸承的預緊？預緊的目的是什么？預緊方法有哪些？

12-13應如何選擇滾動軸承的配合？

12-14滾動軸承潤滑和密封的目的分別是什么？如何選擇潤滑方式？

習題

12-1以下各軸承受徑向載荷網(wǎng),軸向載荷FA作用，試計算各軸承的當量動載荷。

(1)N207軸承：FR=35OON,G=0：(2)51306軸承：FR=0N,FA=5000N；

(3)6008軸承：FR=2000N,FA=500；(4)30212軸承：FR=2450N,FA=780N；

(5)7309AC軸承：FR=I000N,FA=1650NO

12-2圖12-37所示為用兩個深溝球軸承支承的軸，采用兩端固定值承。軸的轉速〃=l000r/min,軸頸直徑d=40nim,

載荷平穩(wěn)，溫度低于IOOC,預期壽俞為5000h,兩支點的徑向反力PRI=4000N,FR2=2000N,外部軸向力&=1500N,方

應如下圖。試選擇這對軸承的型號。

12-3圖12-38所示的軸用一對-J207AC軸承支承。：支點處的徑向反力FR1=875N,FR2=152ON,外部軸向力Fx=400N,

習題

12-3

軸的轉速〃=520r/n即，運轉中有中等沖擊，常溫下工作，試計算軸承的壽命。

12-4圓錐齒輪減速器的輸入軸日一對代號為30205的圓錐滾子軸承支承，尺寸如圖12.39所示。齒輪齒寬中點處的

分度網(wǎng)直徑4=56mm,齒輪的切向力R=1240N,徑向力R=400N,軸向力K=240N0試計算軸承的當量動載荷。

12-5如圖12-40所示，某軸上安裝有兩個斜齒圓柱齒輪，兩齒輪的軸向力分別為片產(chǎn)3000N,凡2=5000N.已求出兩

軸承所受徑向載荷分別為尸R】=8600N.FR2=125OON,假設選一對72I0B型軸承支承該軸，問哪個軸承的壽畬短？。

題

12-6指出軸的皆更判中的錯誤，錯誤處依次用1、2、3標出，然后說明理由。

12-7指出軸系結中窗?想向錯誤，說明原因，并畫出正確的軸系結構圖。

第十三章滑動軸承

習題習題

12-6思易.題

B-1滑動軸承的性能特點有哪里？主要的應用場合？圖

13-2滑動軸承的主要結構型式有哪幾種？各有什么特點？

13-3為什么滑動軸承要分成軸承座和軸瓦，有時又在軸瓦上敷上一層軸承襯？

13-4在滑動軸承上開設油孔和油槽時應注意哪些問題？

13-5滑動軸承常見的失效形式有哪些？

13-6對滑動軸承材料的性能有哪幾方面的要求？

13-7常用軸瓦材料有哪些，適用于何處？習題

13-8非液體潤滑軸承的設計依據(jù)是什么？限制p和pv1'殍"的是什么？

13-9滑動軸承潤滑的目的是什么(分別從液體潤滑和非;楙本潤滑兩類軸承分析)？

13-10滑動軸承常用的潤滑劑種類有哪些?選用時應考慮哪些因素？

13-11液體動壓潤滑的必要條件是什么？表達向心滑動軸承形成動壓油膜的過程？

13-12在設計滑動軸承時，相對間隙▼的選取與速度和載荷的大小有何關系？

13-13對已設計好的液體動力潤滑徑向滑動軸承，試分析在僅改動以下參數(shù)之一時，將如何影響該軸承的承載能力。

(1)轉速由n=500r/min改為n=700r/min；

(2)寬徑比B/d由1.0改為0.8；

(3)潤滑油山采用46號全損耗系統(tǒng)用油改為68號全損耗系統(tǒng)用油;

(4)軸承孔外表粗糙度由Rz=6.3gm改為Rz=3.2pm.

13-14在設計液體潤滑軸承時，當出現(xiàn)以下情況之一后，可考慮采取什么改良措施(對每種情況提出兩種改良措施)?

(1)當hniin<何時：

(2)當條件p<[p],v<[v],pv<[pv]不滿足時:

(3)當計算入口溫度ti偏低時。

13-15液體動力潤滑軸承承載能力驗算合格的根本依據(jù)是什么？

習題

13-1有一徑向滑動軸承，軸轉速n=650r/min,軸頸直徑d=120mm,軸承上受徑向載荷F=5000N,軸瓦寬度B

=i50mm,試選擇軸承材料，并按非液體澗滑滑動軸承校核。

13-2現(xiàn)有一非液體潤滑徑向滑動軸承，軸頸直徑d=100mm,軸瓦寬度B=100mm,轉速n=1200r/min,軸承材料

ZChPbSbl6-l6-2,試問該軸承能承受多大的徑向載荷？

13-3-推力軸承，其軸頸結構為空心，大徑d0=120mm,內徑dl=90mm,轉速n=300i7min,軸瓦材料為青銅，

試求該軸承能承受多大軸向載荷？