机械设计复习习题及参考答案.pdf

第一章第一章 1-1 机械的基本组成要素是什么？ 机械的基本组成要素是 机械零件 1-2 什么是零件？什么是构件？什么是部件？试各举三个实例。 零件是组成机器的不可拆的基本单元，即制造的基本单元。如齿轮、轴、螺钉等。 构件是组成机器的运动的单元，可以是单一整体也可以是由几个零件组成的刚性结构， 这些零件之间无相对运动。如内燃机的连杆、凸缘式联轴器、机械手的某一关节等。 部件是由一组协同工作的零件所组成的独立制造或独立装配的组合体， 如减速器、 离合 器、联轴器。 1-3 什么是通用零件？什么是专用零件？试各举三个实例。 通用零件在各种机器中经常都能用到的零件，如：齿轮、螺钉、轴等。 专用零件在特定类型的机器中才能用到的零件，如：涡轮机的叶片、内燃机曲轴、减速 器的箱体等。 第二章第二章 2-1 以台完整的机器通常由哪些基本部分组成？各部分的作用是什么？ 一台完整的机器通常由 原动机、 执行部分和 传动部分三个基本部分组成。 原动机是驱动整部机器以完成预定功能的动力源； 执行部分用来完成机器的预定功能； 传动部分是将原动机的运动形式、 运动及动力参数转变为执行部分所需的运动形式、 运 动及动力参数。 2-2 设计机器时应满足哪些基本要求？设计机械零件时应满足哪些基本要求？ 设计机器应满足使用功能要求、经济性要求、劳动保护要求、可靠性要求及其它专用要 求。 设计机械零件应满足避免在预定寿命期内失效的要求、结构工艺性要求、经济性要求、 质量小的要求和可靠性要求。 2-3 机械零件主要有哪些失效形式？常用的计算准则主要有哪些？ 机械零件常见的失效形式：整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏以及破坏正常 工作条件引起的失效等。 常用的计算准则主要有强度准则、 刚度准则、 寿命准则、 振动稳定性准则和可靠性准则。 2-4 什么是零件的强度要求？强度条件是如何表示的？如何提高零件的强度？ 强度要求为确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性变形。强度条件为v2 。 8-5 在平带或 V 带传动中，影响临界有效拉力Fec的因素是 预紧力 Fo 、包角和 摩擦系数 f 。 8-6 摩擦型带传动常用的类型有哪几种？各应用在什么场合？ 摩擦型带传动可分为平带传动，圆带传动，V 带传动和多锲带传动。 平带传动应用在传动中心距较大的情况下； 圆带传动多用于小功率情况； V 带传动适用于需要较大传递功率的场合； 多锲带传动用于传递功率较大同时要求结构紧凑的场合。 8-7 在单根普通 V 带的基本额定功率表中，单根带的额定功率 PO值随小带轮转速增大而有 何变化特点？试说明其原因。 PO随小带轮转速增大而增大，当转速超过一定值后，PO随小带轮转速的进一步增大而下 降。这是因为P=Fev，在带传动能力允许的范围内，随着小带轮转速的增大（带速 v 增大） 带传递的功率增大。然而当转速超过一定值后，由于离心力的影响，使得带所能传递的有效 拉力Fe下降，因此，小带轮转速进一步增大时，带的传动能力 PO下降。 8-13 带传动中的弹性滑动是如何发生的？打滑又是如何发生的？两者有何区别？对带传动 各产生什么影响？打滑首先发生在哪个带轮上？为什么？ 在带传动中，带的弹性滑动是因为带的弹性变形以及传动动力时松、紧边的拉力差造 成的，是带在轮上的局部滑动，弹性滑动是带传动所共固有的，是不可避免的。弹性滑动是 带传动的传动比增大。 当带传动的负载过大，超过带与轮间的最大摩擦力时，将发生打滑，打滑时带在轮上 全面滑动，打滑时带传动的一种失效形式，是可以避免的。打滑首先发生在小带轮上，因为 小带轮上带的包角小，带与轮间所能产生的最大摩擦力较小。 8-14 在设计带传动时，为什么要限制小带轮最小基准直径和带的最小、最大速度？ 小带轮的基准直径过小， 将使 V 带在小带轮上的弯曲应力过大， 使带的使用寿命下降。 小带轮的基准直径过小，也使得带传递的功率过小，带的传动能力没有得到充分利用，是一 种不合理的设计。 带速 v 过小，带所能传递的功率也过小（因为P=Fv） ，带的传动能力没有得到充分利 用； 带速 v 过大， 离心力使得带的传动能力下降过大， 带传动在不利条件下工作， 应当避免。 第九章第九章 9-1 与齿轮传动相比较，链传动的主要特点之一是 （3） 。 （1）适合于高速 （2）制造成本高 （3）安装精度要求较低 （4）有过载保护 9-2 滚子链是由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板所组成，其 内链板与套筒 之间、 外 链板与销轴 之间分别为过盈配合， 而 滚子与套筒 之间、 套筒与销轴 之间分别为间隙配 合。 9-3 链条的磨损主要发生在 销轴与套筒 的接触面上。 9-4 在链传动中，链轮的转速 越高 ，节距 越大 ，齿数 越少 ，则传动的动载荷越大。 9-5 链传动的主要失效形式有 链条疲劳破坏、链条铰链的磨损、链条铰链的胶合、链条静 力破坏 四种，在润滑良好、中等速度的链传动中，其承载能力主要取决于 链条的疲劳强 度 。 9-6 与带传动相比，链传动的有何优缺点？ 优点：与摩擦型的带传动相比，链传动无弹性滑动和整体打滑现象，因而能保持准确的 平均传动比，传动效率较高；又因链条不需要想带那样张得很紧，所以作用于轴上的径向压 力较小；链条多采用金属材料制造，在同样的使用条件下，链传动的整体尺寸较小，结构较 为紧凑；同时，链传动能在高温和潮湿的环境中工作 与齿轮传动相比，链传动的制造与安装精度要求较低，成本也低。在远距离传动时，其 结构比齿轮传动轻便得多。 缺点：只能实现平行轴间链轮的同向传动，运转时不能保持恒定的瞬时传动比，磨损后 易发生跳齿，工作时有噪声，不宜用在载荷变化很大、高速和急速反向的传动中。 9-7 在多排链传动中，链的排数过多有何不利？ 由于链条制造精度的影响，链条的排数过多，将使得各排链承受的载荷不易均匀。 9-8 对链轮材料的基本要求是什么？对大、小链轮的硬度要求有何不同？ 对链轮材料的基本要求是具有足够的耐磨性和强度。 由于小链轮轮齿的啮合次数比大链 轮的多，小链轮轮齿受到链条的冲击也较大，故小链轮应采用较好的材料，并具有较高的硬 度。 9-9 齿形链与滚子链相比，有何优缺点？ 与滚子链相比，齿形链传动平稳，噪声小，承受冲击性能好，效率高，工作可靠，故常 用于高速、 大传动比和小中心距等工作条件较为严酷的场合。 但是齿形链比滚子链结构复杂， 难于制造，价格较高。滚子链用于一般工作场合。 9-14 为什么小链轮齿数不宜过多或过少？ 小链轮的齿数 z1过少，运动不均匀性和动载荷增大，在转速和功率给定的情况下，z1 过小使得链条上的有效圆周力增大，加速了链条和小链轮的磨损。 小链轮的齿数 z1过大将使得大链轮齿数 z2过大，既增大了链传动的结构尺寸和重量， 又造成链条在大链轮上易于跳齿和脱链，降低了链条的使用寿命。 第十章第十章 10-1 在齿轮传动的设计计算中，对下列参数和尺寸应标准化的有 斜齿轮的法面模数mn、 分度圆压力角 ； 应圆整的有 斜齿轮中心距 a、 齿宽 B ； 没有标准化也不应圆整的有 斜 齿轮的端面模数mt 、直齿轮中心距 a 、齿厚 s 、螺旋角 、锥距 R 、齿顶圆直径da 。 10-2 材料为 20Cr 的硬齿面齿轮，适宜的热处理方法是 渗碳淬火 。 10-3 将材料为 45 钢的齿轮毛坯加工成为 6 级精度的硬齿面直齿圆柱外齿轮， 该齿轮制造工 艺顺序应是 （1）滚齿、表面淬火、磨齿 。 （1）滚齿、表面淬火、磨齿 （2）滚齿、磨齿、表面淬火 （3）表面淬火、滚齿、磨齿 （4）滚齿、调质、磨齿 10-4 在齿轮传动中，仅将齿轮分度圆的压力角增大，则齿面接触应力将 减小 。 10-5 在齿轮传动中， 将齿轮进行齿顶修缘的目的是 为了减小动载荷 ， 将轮齿加工成鼓形 齿的目的是 为了改善载荷沿齿向的分布不均 。 10-6 影响齿轮传动动载系数KV大小的两个主要因素是 齿轮的圆周速度大小和精度高低 。 10-7 一对正确啮合的标准渐开线齿轮作减速传动时，如两轮的材料、热处理及齿面硬度均 相同，则齿根弯曲应力 F1F2 。 10-8 一对钢制齿轮与一对载荷、尺寸参数都完全相同的铸铁齿轮相比具有较大的齿面接触 应力，这是由于钢材具有 （2）较大的弹性模量 。 （1）较高的许用接触应力 （2）较大的弹性模量 （3）较大的塑性 10-9 齿轮的弯曲疲劳强度极限F lim 和接触疲劳强度极限H lim 是经持久疲劳试验并 按失效概率为 1% 来确定的，实验齿轮的弯曲应力循环特性为 脉动 循环。 10-10 直齿锥齿轮传动的强度计算方法是以 齿宽中点处 的当量圆柱齿轮为计算基础的。 10-11 在不改变齿轮的材料和尺寸的情况下，如何提高轮齿的抗折断能力？ 减小齿根处的应力集中；增大轴和轴承处的支承刚度；采用合适的热处理方法，使齿 面具有足够硬度，而齿芯具有足够的韧性；对齿根表面进行喷丸、滚压等强化处理。 10-12 为什么齿面点蚀一般首先发生在靠近节线的齿根面上？在开式齿轮传动中， 为什么一 般不出现点蚀破坏？如何提高齿面抗点蚀的能力？ 在节线附近通常为单对齿啮合， 齿面的接触应力大； 在节线附近齿面相对滑动速度小， 不易形成承载油膜，润滑条件差，因此易出现点蚀。 在开式齿轮传动中， 由于齿面磨损较快， 在点蚀发生之前， 表层材料已被磨去， 因此， 很少在开式齿轮传动中发现点蚀。 10-13 在什么工况下工作的齿轮易出现胶合破坏？胶合破坏通常出现在轮齿的什么部位？ 如何提高齿面抗胶合的能力？ 高速重载的齿轮穿易出现热胶合， 有些低速重载的齿轮传动会发生冷胶合。 胶合破坏通 常发生在轮齿相对滑动速度大的齿顶和齿根部位。 10-14 闭式齿轮传动与开式齿轮传动的失效形式和设计准则有何不同？为什么？ 闭式齿轮传动的主要失效形式为 轮齿折断、 点蚀和胶合 。 设计准则为保证齿面接触疲 劳强度和保证齿根弯曲疲劳强度。 采用合适的润滑方式和采用抗胶合能力强的润滑油来考虑 胶合的影响。 开式齿轮传动的主要失效形式为齿面磨损和轮齿折断， 设计准则为保证齿根弯曲疲劳强 度。采用适当增大齿轮的模数来考虑齿面磨损对轮齿抗弯能力的影响。 10-15 通常所谓软齿面与硬齿面的硬度界限是如何划分的？软齿面齿轮和硬齿面齿轮在加 工方法上有何区别？为什么？ 软齿面齿轮的齿面硬度350HBS，硬齿面齿轮的齿面硬度350HBS。 软齿面齿轮毛坯经正火或调质处理之后进行切齿加工，加工方便，经济性好。 硬齿面齿轮的齿面硬度高， 不能采用常规刀具切削加工。 通常是先对正火或退火状态的 毛坯进行切齿粗加工（留有一定的磨削余量） ，然后对齿面进行硬化处理（采用淬火或渗碳 淬火等方法） ，最后进行磨齿精加工，加工工序多，费用高，适用于高速、重载以及精密机 器的齿轮传动。 10-16 导致载荷沿轮齿接触线分布不均的原因有哪些？如何减轻载荷分布不均的程度？ 轴、轴承以及支座的支承刚度不足，以及制造、装配误差等都会导致载荷沿轮齿接触线 分布不均， 另一方面轴承相对于齿轮不对称布置， 也会加大载荷在接触线上分布不均的程度。 改进措施有：增大轴、轴承以及支座的刚度；对称布置轴承；尽量避免将齿轮悬臂布置； 适当限制齿轮的宽度；提高齿轮的制造和安装精度等。 10-17 在进行齿轮强度计算时，为什么要引入载荷系数 K？载荷系数 K 是由哪几部分组成？ 各考虑了什么因素的影响？ 齿轮上的公称载荷Fn是在平稳和理想条件下得来的，而在实际工作中，还应当考虑到 原动机及工作机的不平稳对齿轮传动的影响， 以及齿轮制造和安装误差等造成的影响。 这些 影响用引入载荷系数 K 来考虑，K=KAKVKK KA为使用系数，用于考虑原动机和工作机对齿轮传动的影响；KV为动载系数，用于考 虑齿轮的静度和速度对动载荷大小的影响；K为齿间载荷分配系数，用于考虑载荷在两对 （或多对）齿上分配不均的影响；K为齿向载荷分布系数，用于考虑载荷沿轮齿接触线长 度方向上分布不均的影响。 10-19 标准直齿圆柱齿轮传动，若传动比 i，转矩T1,齿宽 b 均保持不变，试问在下列条件 下齿轮的弯曲应力与接触应力各将发生什么变化？ （1）模数 m 不变，齿数 Z1 增加； （2）齿数 Z1 不变，模数 m 增大； （3）齿数 Z1 增加一倍，模数 m 减小一半。 (1) z1增大则d1 增大，在T1 不变的条件下，Fn将减小。对于接触应力，d1 增大和 Fn 减小都使得H 减小。对于弯曲应力，Fn 减小和m 的增大都使得F 减小。 （2）m 增大则d1 增大，在T1 不变的条件下，Fn 将减小。对于接触应力，d1 增大和 Fn 减小都使得H 减小。对于弯曲应力，Fn 减小和m 增大都使得F 减小。 （3）z1 增加一倍，m 减小一半，则d1 不变，Fn 也不变。对于接触应力，d1 不变则 H 不变。对于弯曲应力，z1 增大使得F 少量减小。而m 减小则使得F 大量增大。 因此，F 增大。 10-20 一对圆柱齿轮传动， 大齿轮和小齿轮的接触应力是否相等？如大、 小齿轮的材料及热 处理情况相同，则其许用接触应力是否相等？ 在任何情况下， 大、 小齿轮的接触应力都相等。 若大、 小齿轮的材料和热处理情况相同， 许用接触应力不一定相等， 这与两齿轮的接触疲劳寿命系数 KHN 是否相等有关， 如果KHN1 = KHN2 ，则两者的许用接触应力相等，反之则不相等。 10-22 在齿轮设计公式中为什么要引入齿宽系数？齿宽系数d 的大小主要与哪两方面因 素有关？ 在进行齿轮尺寸的设计计算时，齿轮的分度圆直径d1 和齿宽b 都是待求参数，而使 用弯曲疲劳强度或接触疲劳强度设计计算时，只能将其中的分度圆直径d1 作为设计值，而 将齿宽b 转化为与d1 成比例的齿宽系数d ，设计时d 由表查取，齿宽系数的大小主 要与支承方式以及齿面硬度有关。 10-23 在直齿、 斜齿圆柱齿轮传动中， 为什么常将小齿轮设计得比大齿轮宽一些？在人字齿 轮传动和锥齿轮传动传动中是否也应将小齿轮设计得宽一些？ 在直齿、斜齿圆柱齿轮传动中，轴系零件和支承箱体存在加工和装配偏差，使得两齿轮 轴向错位而减少了轮齿的接触宽度。 为此将小齿轮设计得比大齿轮宽一些， 这样即使有少量 轴向错位，也能保证轮齿的接触宽度为大齿轮宽度。在人字齿轮传动中，一齿轮为双向固定 支承，另一齿轮为游动支承，靠齿形定位，大、小齿轮两端面平齐，没有轴向错位，故两齿 轮应设计成相同宽度。在圆锥齿轮传动中，两齿轮的锥顶应当重合，大端面应当对齐，故两 齿轮的齿宽应当设计成相同尺寸。 10-24 在下列各齿轮受力图中标注各力的符号（齿轮 1 主动） 。 10-25 两级展开式齿轮减速器如图所示。已知主动轮 1 为左旋，转向 n1 如图示，为使中间 轴上两齿轮所受的轴向力相互抵消一部分， 试在图中标出各齿轮的螺旋线方向， 并在各齿轮 分离体的啮合点处标出齿轮的轴向力 Fa 、径向力 Fr 和圆周力 Ft 的方向（圆周力的方向分 别用符号或表示向内或向外） 。 第十一章第十一章 11-1 在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动效率越 低 ，自锁性越 好 。一般蜗杆头数 常取 1、2、4、6 。 11-2 在滑动速度 vS 4m/s 的重要蜗杆传动，蜗杆的材料可选用 20Cr 进行 渗碳淬火 处理；蜗杆的材料可选用 铸锡青铜 。 11-3 对闭式蜗杆传动进行热平衡计算，其主要目的是为了防止温升过高导致 （4）润滑条 件恶化 。 （1）材料的机械性能下降 （2）润滑油变质 （3）蜗杆热变形过大 （4）润滑条件恶化 11-4 蜗杆传动的当量摩擦系数 fV 随齿面相对滑动速度增大而 减小 。 11-5 蜗杆传动的相对滑动速度 vS 5m/s 时采用 油池 润滑；vS 10m/s 时应采用 喷 油 润滑。 11-6 蜗杆传动与齿轮传动相比有何特点？常用于什么场合？ 1、传动比大，结构紧凑； 2、传动平稳，噪声低； 3、当V 时，具有自锁性； 4、齿面滑动速度大，效率低。 适用于大传动比的运动传递，而在动力运输中的应用受到限制。 11-7 与普通圆柱蜗杆传动相比，圆弧圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动、锥蜗杆传动各有何特 点？各适用于什么场合？ 圆弧圆柱蜗杆传动传动效率高，承载能力强，体积小，质量小，结构紧凑，应用于各种 机械设备的减速机构中； 环面蜗杆传动传动效率高，承载能力强； 锥蜗杆传动重合度大，传动比范围大，承载能力和效率铰高。 11-15 图示蜗杆传动均是以蜗杆为主动件。试在图上标出蜗轮（或蜗杆）的转向，蜗轮齿的 螺旋线方向，蜗杆、蜗轮所受力的方向。 （作图题） 11-16 蜗杆传动中为何常以蜗杆为主动件？蜗轮能否作为主动件？为什么？ 在机械系统中，原动机的转速通常比较高，因此，齿轮传动和蜗杆传动通常用于减速传 动，故常以蜗杆为主动件。在蜗杆传动中，蜗杆头数少时通常反行程具有自锁性，这时蜗杆 不能作为主动件；当蜗杆头数多时，效率提高，反行程传动不自锁，蜗轮可以作为主动件， 但这种增速传动与齿轮传动相比，齿面相对滑动速度大，对材料要求高，易发生磨损和胶合 破坏，因此很少应用。 11-17 图示为简单手动起重装置。若按图示方向转动蜗杆，提升重物 G，试确定： （1）蜗杆和蜗轮齿的旋向； （2）蜗轮所受作用力的方向（画出） ； （3） 当提升重物或降下重物时， 蜗轮的齿数在什么范围内选取？齿数过多或过少有何不 利？ (作图题) 11-19 选择蜗杆、蜗轮材料的原则是什么？ 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。 蜗杆一般是用碳钢或合金钢制成， 常用的蜗轮材料为铸造锡青铜、 铸铁铝铁青铜以及灰铸铁。 11-20 蜗杆传动设计中为何特别重视发热问题？如何进行热平衡计算？常用的散热措施有 哪些？ 因为蜗杆传动效率低、发热量大，易发生胶合失效，因此应特别重视发热问题。通过计 算单位时间的发热量和单位时间的散热量， 可以求得热平衡温度值， 要求热平衡温度值在允 许的范围内。如果热平衡温度过高，就应当加强散热能力。常用的散热措施有：在箱体上设 计散热片以增大散热面积， 在蜗杆轴端加装风扇以加速空气的流通， 在箱内加装循环冷却管 路来降低润滑油的温度。 11-23 图示为某起重设备的减速装置。 已知各轮齿数 z1=z2=20， z3=60， z4=2， z5=40， 轮 1 转向如图所示，卷筒直径 D=136mm。试求： （1）此时重物是上升还是下降？ （2）设系统效率=0.68，为使重物上升，施加在轮 1 上的驱动力矩T1=10 Nm，问 重物的重量是多少？ （计算题） 第十二章第十二章 12-1 宽径比 B/d 是这设计滑动轴承时首先要确定的重要参数之一，通常取 B/d = 0.3-1.5 。 12-2 巴氏合金通常用于做滑动轴承的 （2）轴承衬 。 （1）轴套 （2）轴承衬 （3）含油轴瓦 （4）轴承座 12-3 在不完全液体润滑滑动轴承设计中， 限制 p 值的主要目的是 防止轴承过度磨损 ； 限 制 pv 值得主要目的是 防止轴承胶合破坏 。 12-4 向心滑动轴承的偏心距 e 随着载荷增大而 增大 ，随着转速增高而 减小 。 12-5 （2）对轴承材料要求高 不是静压滑动轴承的特点。 （1）启动力矩小 （2）对轴承材料要求高 （3）供油系统复杂 （4）高、低速运转性 能均好 12-6 试分别从摩擦状态、油膜形成的原理以及润滑介质几方面对滑动轴承进行分类。 从摩擦状态可分为液体润滑轴承、 不完全液体润滑轴承； 从油膜形成的原理可分为液体 动力润滑轴承和液体静力润滑轴承； 从润滑介质不同可分为油润滑轴承、 脂润滑轴承和固体 介质润滑轴承。 12-7 为什么滑动轴承要分成轴承座和轴瓦，有时又在轴瓦上敷上一层轴承衬？ 滑动轴承分成轴承座和轴瓦，一方面是为了节省轴承材料，另一方面是当滑动轴承磨损 后， 可调整或更换轴瓦， 而不必更换轴承座。 轴瓦上敷一层轴承衬主要是为了节省贵重金属， 并使轴承具有良好的摩擦顺应性和抗胶合能力。 12-8 在滑动轴承上开设油孔和油槽时应注意哪些问题？ 油孔和油槽应开在轴承的非承载区，轴向油槽在轴承宽度方向上不能开通，以免漏油。 剖分式轴承的油槽通常开在轴瓦的剖分面处，当载荷方向变动范围超过 180时，应采用环 形油槽，且布置在轴承宽度中部。 12-9 一般轴承的宽径比在什么范围内？为什么宽径比不宜过大或过小？ 一般轴承的宽径比 B/d 在 0.31.5 范围内。若宽径比过大，则润滑油不易从轴承中泄 出，造成轴颈与轴承间的油温升高，油的粘度下降，使得轴承的承载能力下降。若宽径比过 小，则润滑油从轴承侧面的泄出量大，轴承的承载能力过低。 12-12 滑动轴承常见的失效形式有哪些？ 磨粒磨损，刮伤，咬粘（胶合） ，疲劳剥落和腐蚀 12-13 对滑动轴承材料的性能有哪几方面的要求？ （1）良好的减磨性、耐磨性和抗咬粘性； （2）良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性； （3）足够的强度和抗腐蚀能力； （4）良好的导热性、工艺性和经济性等。 第十三章第十三章 13-1 说明下列型号滚动轴承的类型、内径、公差等级、尺寸系列和结构特点：6303、51 316、N316/P6、30306、6306/P5、30206。并指出其中具有下列特征的轴承： （1）径向承载能力最高和最低的轴承分别是 N316/P5 和 51316 ； （2）轴向承载能力最高和最低的轴承分别是 51316 和 N316/P6 ； （3）极限转速最高和最低的轴承分别是 6306/P5 和 51316 ； （4）公差等级最高的轴承是 6306/P5 ； （5）承受轴向径向联合载荷的能力最高的轴承是 30306 。 13-2 若一滚动轴承的基本额定寿命为 537000 转， 则该轴承所受的当量动载荷 大于 基本 额定动载荷。 13-5 采用滚动轴承轴向预紧措施的主要目的是 （1）提高轴承的旋转精度 。 （1）提高轴承的旋转精度 （2）提高轴承的承载能力 （3）降低轴承的运转噪声 （4）提 高轴承的使用寿命 13-6 各类滚动轴承的润滑方式，通常可根据轴承的 （4）内径与转速的乘积 dn 。 （1）转速 n （2）当量动载荷 P （3）轴颈圆周速度 v （4）内径与转速的乘积 dn 13-9 为什么 30000 型和 70000 型轴承常成对使用？成对使用时，什么是正装及反装？什么 是“面对面”及“背靠背”安装？试比较正装和反装的特点。 因为 30000 型和 70000 型轴承只能承受单方向的轴向载荷， 成对安装时才能承受双向轴 向载荷。正装和反装是对轴的两个支承点而言，两支承点上的轴承大口相对是正装，小口相 对为反装。 “面对面”和“背靠背”安装是对轴的一个支承点而言，一个支承点上的两个轴 承大口相对为“面对面”安装，小口相对为“背靠背”安装。 正装使得轴的支承跨距减小， 适合于载荷作用于支承跨距之间的简支梁。 反装使得轴的 支承跨距增大，适合于载荷作用于支承跨距之外的悬臂梁。 13-10 滚动轴承的各元件一般采用什么材料及热处理方式？ 轴承的内圈、 外圈和滚动体得材料一般为高碳铬钢或渗碳轴承钢， 采用淬火、 渗碳淬火， 并低温回火。保持架的材料一般为低碳钢、铜合金、铝合金或塑料等 13-14 你所学过的滚动轴承中，哪几类滚动轴承是内、外圈可分离的？ 29000、30000、NU0000、NJ0000、NA0000 型轴承的内外圈是可分离的。推力轴承 51000 和 52000 型轴承的轴圈和座圈是可分离的。 13-15 什么类型的滚动轴承在安装时要调整轴承游隙？常用哪些方法调整轴承游隙？ 29000、30000、70000、51000、52000 型轴承的游隙大小是可变的，安装时应根据使用 要求进行调整。其它轴承都有规定的游隙系列，使用时通常不调整游隙。游隙的大小可通过 垫片、调整螺母等方法进行调整，调整结构见教材。 13-16 滚动轴承支承的轴系，其轴向固定的典型结构形式有三类： （1）两支点各单向固定； （2）一支点双向固定； （3）两支点游动。试问这三种类型各使用于什么场合？ 两支点各单向固定的支承方式用于工作温度变化较小且支承跨度不大的短轴； 一支点双向固定，另一支点游动的支承方式用于支承跨度较大或工作温度较大的轴； 两支点游动的支承方式用于人字齿轮传动的游动齿轮轴。 13-17 滚动轴承的组合结构中为什么有时要采用预紧结构？预紧的方法有哪些？ 为了提高轴承的旋转精度、提高轴承装置的刚度、减小轴的振动，常采用具有预紧结构 的轴承装置。预紧的方法见教材图 13-25。 13-20 滚动轴承常见的润滑方式有哪些？具体选用时应如何考虑？ 滚动轴承的常用润滑方式有油润滑和脂润滑两种，采用哪种润滑方式一般由轴承的 dn 值（d 为滚动轴承的内径，n 为轴承转速）确定，dn 值小时采用脂润滑，dn 值大时采用油润 滑。 13-21 接触式密封有哪几种常用的结构形式？分别适用于什么速度范围？ 接触式密封可分为毡圈油封、 唇型密封圈和密封环。 毡圈油封用于 v 4-5m/s 或 v 7-8m/s（轴表面抛光） ；唇型密封圈用于 v 10m/s 或 v 15m/s（轴颈抛光） ；密封环用 于 v 100m/s 的场合。 13-27 按要求在给出的结构图中填画合适的轴承（图中箭头示意载荷方向） （作图题） 第十四章第十四章 14-1 试查手册确定下列联轴器的相对位移补偿量范围。 14-2 滚子链联轴器因链条的套筒与其相配件间存在间隙，不宜用于 逆向传动、起动频繁 或立轴传动 。 14-3 弹性联轴器的弹性元件有定刚度与变刚度之分，非金属材料的弹性元件是 变刚度 ， 其刚度多随载荷增大而 增大 。 14-4 多盘摩擦离合器的内摩擦盘有时做成蝶形，这是为了 使离合器分离迅速 。 14-5 联轴器、离合器、安全联轴器和安全离合器有何区别？各用于什么场合？ 联轴器：用来把两轴联接在一起，机器运转时不能分离。只有停机时将联接拆开后两轴 才能分离。 离合器：在机器运转过程中可使两轴随时接合或分离。用来操纵机器传动系统的断续， 以便进 行变速及换向等。 安全联轴器和安全离合器：机器工作时，如果转矩超过规定值，这种联轴器或离合器即 可自行断开或打滑，以保证机器中主要零件不致因过载而损坏。 14-6 试比较刚性联轴器、无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器各有何优缺 点？各用于什么场合？ 刚性联轴器：构造简单，成本低，可传递较大的转矩。缺乏补偿两轴相对位移的能力。 故对两轴对中性能要求很高。用于转速低，无冲击，轴的刚性大，对中性较好的场合。 无弹性元件的挠性联轴器：可补偿两轴相对位移。但因无弹性元件，故不能缓冲减振。 常用于载荷平稳、无冲击的场合。 有弹性元件的挠性联轴器： 因装有弹性元件， 不仅可以补偿两轴相对位移而且可以吸振 缓冲。用于需要补偿两轴的相对位移，工作载荷有较大变化的场合。 14-7 在下列工况下，选择哪类联轴器较好？试举出一两种联轴器的名称。 （1）载荷平稳，冲击轻微，两轴易于准确对中，同时希望寿命较长。 选刚性联轴器，如凸缘联轴器和套筒联轴器。 （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。 选无弹性元件的挠性联轴器，如十字滑块联轴器和齿式联轴器。 （3）载荷不平稳且具有较大的冲击和振动。 选有弹性元件的挠性联轴器，如弹性柱销联轴器和梅花形弹性联轴器。 （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。 选安全联轴器，如剪切销安全联轴器。 14-8 十字轴万向联轴器适用于什么场合？为何常成对使用？在成对使用时应如何布置才能 使主、从动轴的角速度随时相等？ 十字轴万向联轴器用于连接具有较大夹角的两轴。 由于十字轴万向联轴器是不等速联轴 器， 在两轴有夹角时， 主动轴匀速转动， 则从动轴将变速转动。 采用双十字轴万向联轴器时， 可实现输入轴与输出轴等速。要求主动轴与中间轴的夹角1等于中间轴与从动轴的夹角 2，且中间轴上的两十字叉应位于同一平面上。 第十五章第十五章 15-1 轴上安装有过盈连接零件时，应力集中将发生在轴上 （2）沿轮毂两端部位 。 （1）轮毂中间部位 （2）沿轮毂两端部位 （3）距离轮毂端部为 1/3 轮毂长度处 15-2 某 45 钢轴的刚度不足，可采取 （3）增大轴径 措施来提高其刚度。 （1）改用 40Cr （2）淬火处理 （3）增大轴径 （4）增大圆角半径 15-3 按弯扭合成强度条件计算轴的应力时，公式中折合系数是考虑 （2）弯曲应力和扭 转切应力的循环性质不同 。 （1）材料抗弯与抗扭的性能不同 （2）弯曲应力和扭转切应力的循环性质不同 （3）强度 理论的要求 15-4 对轴进行表面强化处理，可以提高轴的 （3）疲劳强度 。 （1）静强度 （2）刚度 （3）疲劳强度 （4）耐冲击性能 15-5 何为转轴、心轴和传动轴？试各举出两种应用实例？ 根据轴的承载情况不同可分为心轴、传动轴和转轴三大类。 转轴既传递转矩又承受弯矩，如自行车的中轴； 传动轴只传递转矩而不承受弯矩或承受弯矩很小，如汽车变速箱与后桥间的轴； 心轴则承受弯矩而不传递转矩，如火车车辆的轴、自行车的前轴。 15-6 试说明下面几种轴材料的适用场合，Q235-A，45,1Crl8Ni9Ti，QT600-2,40CrNi。 Q235-A 用于不重要及受载不大的轴，如农业机械、建筑机械中的轴； 45 广泛应用于各种轴，如减速器中的轴； 1Crl8Ni9Ti 用于高、低温及腐蚀条件下的轴，如发动机凸轮轴； QT600-2 用于制造复杂外形的轴，如发动机曲轴； 40CrNi 用于制造很重要的轴，如汽车、拖拉机变速箱中的轴。 15-8 按弯扭合成强度和按疲劳强度校核时，危险截面应如何确定？确定危险截面时考虑的 因素有何区别？ 按弯扭合成强度校核轴时， 危险截面应选在弯曲应力和扭转应力较大且应力集中系数大 的截面，考虑的因素主要是轴上的弯矩、扭矩和轴径； 按疲劳强度校核轴时， 危险截面应选在弯曲应力和扭转应力较大且应力集中系数大的截 面，考虑的因素除了轴上的弯矩、扭矩和轴径外，还应考虑综合影响系数的影响。 15-9 为什么要进行轴的静强度校核计算？这时是否要考虑应力集中等因素的影响？ 静强度校核的目的在于评定轴对塑性变形的抵抗能力， 这对那些瞬时过载很大或应力循 环的不对称性较为严重的轴， 会由于静强度不足而发生塑性变形， 对于这种轴应进行静强度 条件校核计算。 轴的静强度是根据轴上作用的最大瞬时载荷来校核的， 这时不考虑应力集中 等因素的影响。 15-10 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？ 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