机械设计习题集(3)

1、第1章 机械设计概论思考题1. 什么是部件？什么是零件？什么是构件？什么是通用零件？什么是专用零件？机械设计 课程研究的是哪类零件？从哪几个方面来研究这类零件？2. 机械设计应满足哪些根本要求？机械零件设计应满足哪些根本要求？3. 机械设计的一般步骤是怎样的？第2章机械零件的工作能力和计算准那么一、填空题1 .在压力作用下，以点、线相接触的两物体在接触处产生的应力称为应力。2. 零件在变应力作用下的强度计算属于 强度计算，它不同于静强度计算。3. 零件的计算载荷与名义载荷的关系是 。4 .零件的名义载荷是指 载荷。5.零件的实际载荷与计算载荷的差异对零件的强度影响，将在 中考虑。二、简答与思考

2、题1 .解释以下名词：静载荷、变载荷、稳定循环变载荷、动载荷、工作载荷、额定载荷、计算 载荷、静应力、变应力、疲劳及疲劳极限。静载荷是否一定产生静应力？变载荷是否一定 产生变应力？2什么是变应力的循环特性 r?对于静应力、脉动循环变应力和对称循环变应力，其r值各等于多少？3. 在一定的循环特性 r下工作的金属试件，其应力循环次数与疲劳极限之间有怎样的内在联 系？怎样区分试件的无限工作寿命和有限工作寿命？怎样计算在有限寿命下工作的试件的 疲劳极限？4. 两个曲面形状的金属零件相互压紧，其外表接触应力的大小由哪些因素确定？如果这两个 零件的材料、尺寸都不同，其相互接触的各点上彼此的接触应力值是否相

3、等？二、计算题1. 图示为对心直动滚子从动件凸轮机构。从动件顶端承受压力F=12kN。当压力角a到达最大值a max=250时，相应的凸轮轮廓在接触点上的曲率半径为R=75mm：滚子半径r=15mm,凸轮与滚子的宽度 b=20mm< 10 Mpa和卩=0.3 ;许用接触应力<r H=1500Mpa试校核凸轮与 滚子的外表接触强度。题1图第3章机械零件的疲劳强度、简答题1.某零件的简化极限应力图及其危险剖面上的bm b a工作应力点 M6 m,b a，如图示，当其应力变化规律按b m=C常数变化时，在图中找出相应的极限应力点，并计算 其平安系数。2.题1试给出变应力中平均应力bm,应

4、力幅6分别在题1图中画出变应力中循环特性 r=-1图a ,循环特性r的定义式。、r=0两种变应力下的应力变化规律，并标出CT max、彷 min 、彷 a4 .试简述某材料的极限应力图与该材料零件的极限应力图的区别。5. 零件材料的b -1、c。、6 s以及零件某处的综合影响系数k J d,试给出该零件的简化 极限应力图6 m- b a图，并说明绘图过程。二、分析与计算题1. 图示一等截面转轴，轴径d=45mm其上作用有轴向拉力Fa=2000N, Fr=6000N,试求轴危险剖面上循环变应力的b max >6 min、b a、b m和应力循环特性各是多少？2. 厚为10mm的高强度碳钢件

5、受有拉力F=60kN。板的平面尺寸如下列图。该板的三个截面上分别有 20mm的圆孔、R10mn的半圆缺口、 R10mn的圆角。试分别计算这三个截面上的最大 应力。题2附图3. 上题中，如载荷 F在3090kN之间作周期性的波动。材料改为合金钢，其机械性质:s 800MPa，1 420MPa。危险截面上的有效应力集中系数k 1.35，尺寸系数0.7，外表质量系数1，等效系数0.2。按无限寿命考虑。试画出 m a极限应力图，并用作图和计算两种方法，确定平安系数S。4. 火车车轮轮对轴的尺寸及受力情况如下列图。：轴的材料为碳钢，s 360MPa ,i 200MPa ；危险截面i - i、n - n上

6、的有效应力集中系数k1.9，尺寸系数0.7，外表质量系数0.95。试确定轴的平安系数 S。计算时按无限寿命考虑，忽略剪力的作用。题4图5. 上题中，：轴的转速 n=15r/min，载荷稳定不变。要求使用寿命10年。每年工作 300天，每天累计工作 2小时。材料的疲劳曲线指数m=9应力循环基数Nb=10。试按有限寿命计算：轴的寿命系数 kN；轴的平安系数 So6. 上题中，如轴在每一小时内的工作情况系按图示的载荷图谱作周期性的重复变动。要求使用的天数不变，但每天工作 8小时。其他所有条件都不变。试确定：寿命系数kN；安全系数S。图中F0是载荷的最大值，与上题中的稳定载荷值相等。7. 实心转轴的危

7、险截面上受有周期性波动的载荷：弯矩M=50-lOON.m；扭矩T=0 50N.m。轴的材料为碳钢，机械性能：s 300Mpa，, 170Mpa， s 180Mpa，1 100Mpa。假设截面直径d=25mm有效应力集中系数 k 1.79， k 1.47，尺寸系数 0.84，0.78，外表质量系数0.9，等效系数0.34，0.21。试确定平安系数 S。计算时可按无限寿命考虑，忽略剪力的作用。第4章摩擦、磨损、润滑思考题1. 摩擦状态有哪几种？各有何特点？2. 按破坏机理分，磨损的根本类型有哪四种？各有何特点？如何防止这些类型的磨损发生?3. 润滑剂的作用是什么？常用润滑剂有哪几种？4. 润滑油的

8、主要性能指标是什么？润滑脂的主要性能指标是什么？第6章螺纹联接和螺旋传动、填空与选择题1. 受横向转矩的螺栓组采用铰制孔时，每个螺栓所受的载荷是1相等的2与到几何中心距离成正比3与到几何中心距离成反比3都不等2. 在螺栓联接的结构设计中，被联接件与螺母和螺栓头接触外表处需要加工，这是为了。1不致损伤螺栓头和螺母2增大接触面积，不易松脱3防止产生附加偏心载荷4便于装配3. 受横向外载荷作用的紧螺栓联接，螺栓中所受轴向的载荷F0等于1 F F2FC1C24.在受轴向载荷的紧螺栓强度计算公式1.3 F。cadf丨中，F0为1工作载荷2预紧力3预紧力+工作载荷4工作载荷+剩余预紧力5. 设计螺栓组时常

9、把螺栓布置成轴对称的均匀的几何形状，这主要是为了。1美观 2受力最小3联接方便4结合面受力较均匀6. 在确定紧螺栓联接的计算载荷时，预紧力 F比一般值提高30%这是为了 _因素。1螺纹上的应力集中2螺栓杆横截面上的扭转应力3载荷沿螺纹圈分布的不均匀性7. 在轴向力作用时，用预紧力F来保证螺栓联接的接缝不张开，此预紧力F 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. 图示螺旋拉杆，假设 A向逆时针拧螺母拉紧螺杆时，螺纹应取什么旋向 。1两个均为左旋2两个均为右旋3螺纹1为左旋，螺纹2为右旋 4螺纹1为右旋，螺纹2为左旋题8图9. 受轴向变载荷的紧螺栓联接，在工作载荷F和剩余预紧力F不变

10、的情况下，要提高螺栓的疲劳强度，可以减小 刚度及增大刚度。10. 螺纹联接防松的实质是 。11. 受剪铰制孔螺栓在横向剪力作用下，螺栓杆和孔壁间可能发生 和螺栓被等失效形式。12. 螺纹联接中常用的防松方法有 。13. 计算螺栓抗拉强度时用 直径，分析螺纹的受力时用 直径。二、简答题1. 受横向载荷的普通螺栓联接有何特点？2. 为什么大多数螺纹联接都要预紧？预紧力F过大有什么结果？预紧力 F过小有什么结果？3. 螺纹升角的大小对自锁和效率有何影响？写出自锁条件及效率公式。4. 简述提高螺纹联接强度的四种措施。5. 为了防止螺栓承受偏心载荷，应从结构上采取哪些措施？6. 联接和传动各常用什么螺纹

11、？为什么？7. 螺纹是怎样形成的？8. 假设用降低螺栓刚度的方法来提高螺栓联接的疲劳强度，试作力和变形图说明之。9. 举两种常用螺纹联接的类型，并分别说明应用场合？10. 螺纹有哪些主要参数？各参数间有何关系？11. 螺距与导程有什么不同？两者有什么关系？请用图表示出三头右旋螺纹，并注明导程及螺 距。12. 螺旋副的传动效率与螺旋头数有什么关系？请利用计算螺旋副效率的公式进行分析。13. 常用螺纹按牙形分为哪几种？各有何特点？主要用途怎样？14. 三角形螺纹分为哪两种？它们有什么特点？15. 为什么螺母的螺纹圈数不宜大于10？16. 拧紧螺母及松退螺母时的效率如何计算？效率随哪些因素而变化？1

12、7. 螺纹联接松脱的原因是什么？按防松原理防松的方法可分为几类？具体的防松方法和装置 各有哪些？18. 螺栓的主要失效形式有哪些？19. 提高螺栓联接强度的措施有哪些？20. 推导图示受扭矩作用的螺栓组联接的螺栓受力计算式：(a) 当用受拉螺栓时；(b) 当用铰制孔用受剪螺栓时。町曼拉螺栓町较制孔用受剪螺栓题20图三、结构改错题与计算题1.如图示，托架螺栓组联接，试求在倾覆力矩M作用下，绕0-0轴转动时，最大受载螺栓的计算公式，并写出满足螺栓不拉断、接缝面 A点不开缝，B点不压坏的强度条件。写出结果式即可112IB-1 3w1411Mpu1W/tv出 汁!.皆牛苦皆牛1234题1图题2图2.

13、图示支承杆用三个 M12铰制孔螺栓联接在机架上，铰孔直径do=13mm如螺杆与孔壁的挤压强度足够，试求作用于该悬臂梁的最大作用力P。不考虑构件本身的强度。取螺栓材料的屈服极限b s=600Mpa取剪切平安系数 nt=2.5题3图题6图3. 一薄板用两个 M10的普通螺栓联接在厚机架上，尺寸如图示，薄板上受力P=600N板间摩擦系数f=0.20，防滑系数Kf=1.2，螺栓许用应力(T =108Mpa,螺栓螺纹小径di=,试 校核该螺栓联接是否平安可靠。4. 凸缘联轴器，用六个普通螺栓联接，螺栓分布在D=100mm勺圆周上，结合面摩擦系数f=0.16 ,防滑系数Kf=1.2，假设联轴器传递扭矩为1

14、50N.m,试求螺栓螺纹小径。螺栓<r =120Mpa5. 试找出图示螺纹联接中的错误，并就图改正。def题5图1当工作载荷为2000N时，求螺6. 图示为某受轴向工作载荷的紧螺栓联接的载荷变形图:栓所受总拉力及被联接件间剩余预紧力。2假设被联接件不出现缝隙，最大工作载荷是多少？7. 双头矩形螺旋传动机构， 其外径d=90mm中径d2=81mm螺距P=18mm螺纹的摩擦系数f=0.1 ， 试求其效率并判断是否自锁？8. 有一受轴向变载荷作用的紧螺栓联接，预紧力 F =4000N,轴向工作载荷在0 4000N之间 变化，假设螺栓与被联接件刚度相等，试计算：1螺栓所受最大和最小载荷是多少？2

15、被联接件间的压紧力最大和最小值是多少？9. 图示汽缸内径 D=500mm蒸汽压力F=0 1.2Mpa，在法兰上安装有12个螺栓，其剩余预紧力为工作载荷的1.5倍，螺栓联接的相对刚度为0.8，试确定单个螺栓所受的最大轴向拉力与最小轴向拉力。要尺寸相同，且上下各用一个螺栓。题12图题10图11. 上题图a所示的夹紧联接柄承受载荷 直径dB=60mm夹紧结合面摩擦系数 解：1.求螺栓所需的预紧力 F 设联接柄对轴的压力为 R,那么Q = 600N，螺栓个数 z=2，联接柄长度 L=300mm轴f = 0.15 ，试确定联接螺栓的直径。QL f R dB所以RQ L6003002104 Nf dB 0

16、.15 60a图为夹紧联接，b图为支座，两个图中的结构主 提示：注意两种结构的失效形式有什么不同R 2 101 104 N2.确定螺栓直径选螺栓材料为A3钢,240Mpa，那么平安系数S2200 km900(70000F )2 102200900(70000 10000)2 104.07S240458.97Mpa4 1.3F.4 1.3 10458.9716.75mm根据手册选M20六角螺栓12. 图示螺栓联接中采用两个 M20的螺栓，其许用拉应力为d =160Mpa，被联接件结合面间 的摩擦系数f=0.2，假设考虑摩擦传力的可靠系数kf=1.2，试计算该联接允许传递的静载荷Q13. 如下列图

17、，缸径 D=500mm蒸汽压力p=1.2MPa,螺栓分布圆直径 D)=640mm为保证气密性要求，螺栓间距不得大于 150mm试设计此气缸盖螺栓组联接。题13图题15图14. 上题图示的气缸盖联接中，：工作压力在0到2N/mm2之间变化，气缸内径 D=500mm螺栓数目为20,用铜皮石棉垫片密封，试确定螺栓直径。15. 设图示螺栓刚度为 C1,被联接件刚度为 C2，如果C2=8C1，预紧力F =1000N,外载荷F=1100N, 试求螺栓中的总拉力和被联接件中的剩余预紧力。解：螺栓中的总拉力为Fo FF 1000C C2c11100C 801122N联接件中的剩余预紧力为22N亠 f 1000

18、 .8C-JJ22G C2G 8C1由此可见螺栓所承受的总拉力 F0比它所受的预紧力 F大。但总拉力对预紧力而言的增加量 仅占外载荷F的11%这个值是不太大的。这种联接的受力情况与它的相对刚度有关。在此例中，尽管外 载荷比预紧力大，但被联接件仍然处于被压缩状态，它们之间没有别离。16. 图示的矩形钢板，用 4个M16的铰制孔用螺栓固定在高250mm勺槽钢上，钢板悬臂端承受的外载荷为16kN,试求：1作用在每个螺栓上的合成载荷；2螺栓的最大剪应力；3螺栓的最大挤压应力。解：1应用力的平移原理，将力 P向接缝面中心O简化，由题解图可见螺栓组接缝面受：向下的滑移载荷P=16kN绕中心O旋转的扭矩T=

19、16 X 425=6800Nm由于滑移载荷P的作用，各螺栓要承受的垂直剪切载荷为V=P/4=16/4=4kN因扭矩T的作用，各螺栓所受的剪切载荷R,而FU为由图可见,R maxTrmaxZ r21 i<602 75296.0mm z 4Rmax2maxTmax68004 96.017.7kN按比例将剪力V与剪力R绘于题解图中，并应用平行四边形法那么求得合力。求得最大合力的大小为Fmax = F 1 = F 2 = 21.0 kN2螺栓1和2承受最大的剪切载荷，由国标中查得d1=17mm螺栓杆剪切的危险截面面积是A'4172 4 227 mm2所以剪应力为FmaxA321.0 10

20、22792.5Mpa3由于钢板与螺栓的接触长度比拟小，所以最大挤压应力将发生在螺栓杆与钢板的孔壁之间，其挤压面积是2Ap d1 t 17 8 136mm所以挤压应力是3Fmax21.010p一154.4MpaAp136题16图题解16图17. 图示的底板螺栓组联接，受外力R的作用。外力R作用于包含X轴并垂直于底板接逢面内,试分析底板螺栓组联接的受力情况，并判断哪一个螺栓受力最大？保证联接平安工作的必 要条件有哪些？题17图解：1联接的受力分析将R力在作用面内分解为平行于 X、Y轴的两个分力H与V如图aH=Rcos9V=Rsin9根据力的平移定理，将V力平移至接缝面中心 0,并加上力矩 M,如图

21、b所示，那么得接缝面的载荷为轴向力使接缝面别离V=Rsin 9倾覆力矩使接缝面绕 ZZ轴旋转Ml=-Vl同理，将H力平移到中心0,并加上力矩 M，如图c所示，那么得载荷为横向力使接缝面滑移H=Rcos9倾覆力矩使接缝面绕 ZZ轴旋转M=Hh根据力、力矩的叠加原理，联接的受力情况为倾覆力矩 M=MH+MV=Hh-VI横向力 V=Rsin 9轴向力 H=Rcos 92螺栓的受力情况对于螺栓组来说，各个螺栓在拧紧后都受有预紧力F的作用。在载荷R作用后，每个螺栓要受到V/8的轴向力作用；横向力 H那么由接缝面间产生的摩擦力8F-Vf来平衡。在倾覆力矩 M的作用下，假设 M 沿顺时针方向时，贝U ZZ轴

22、左侧的螺栓受到轴向加载作用，而右侧螺栓所受载荷减小，并且距ZZ轴越远影响越大，因此可以判明 ZZ轴左侧1-1行的螺栓受力最大图 d，应对它进行强度校核。3此联接平安工作的必要条件根据以上的分析，除螺栓必须具有足够的强度外，对联接来说，在R力的作用下接缝面的应力状态如图d所示，由图可见，为保证联接的平安工作必须：接缝面右端的最大挤压应力刀bmax=b p- b v+b M小于或等于接缝面的许用挤压应力b P。式中，b p螺栓预紧力在接缝面产生的压应力；为了防止接缝面间产生间隙，接缝面左端的最小挤压应力刀bmin=b p- b v- 2 m不得小于零；在横向力H的作用下，接缝面不应产生相对滑动，即

23、接缝面间的摩擦阻力应大于或等于H8F-Vf>=H18. 图示为一固定在砖墙上的托架。：载荷Q=4.8kN，底板高h=340mm宽b=150mm载荷作用线与铅垂线的夹角a=50°，砖墙许用挤压应力b P=2Mpa,结合面摩擦系数f s=0.3，试设计此联接。题18图题2°图19. 在简答题2°题中，凸缘联轴器传递的扭矩 布在D=1°°mm的圆周上，结合面摩擦系数T=15°Nm载荷平稳，螺栓数 z=6，螺栓均匀分 f=°.16，可靠系数kf=1.2，求螺栓直径。F=15KN,载荷2°.图示某机构上的拉杆端部采用粗

24、牙普通螺纹联接。：拉杆所受最大载荷很少变动，拉杆材料为A3钢，s=216Mpa S=1.6，试确定拉杆螺纹的直径。1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.、1.2.3.4.5.6.7.8.三、1.第7章键、花键、销、成形联接填空或选择题平键的横剖面为。1椭圆2圆3半圆4矩形平键联接的可能失效形式有。1疲劳点蚀2弯曲疲劳破坏3胶合4压溃、磨损、剪切破坏等楔键联接与平键联接相比，前者对中性。1好2差3相同3无法比拟导键固定于。1轴槽2轮毂3轴上零件4轴端半圆键联接具有的特点。1对轴的强度削弱小2工艺性差、装配不方便3调心性好4承载能力大销联接主要用于。1传递较大载何2定位3承受静拉应

25、力4承受疲劳循环拉应力面。从国家标准中查取键的尺寸，然后按轮毂宽度楔键联接中，楔键的工作面是 选择普通平键时，根据选择键长L。花键联接。花键联接按其齿形不同，可分为 渐开线花键的定心方式有 常用的无键联接形式有 花键联接的主要失效形式是简答题花键联接与平键联接相比，有哪些特点？两零件间使用定位销为什么一般数目不少于两个？矩形花键联接外径定心有何特点？应用于何场合？ 渐开线花键与齿轮齿形相比，有何差异？圆头、方头普通平键各有何优缺点，分别用在什么场合？圆头、方头普通平键的轴上键槽 是怎样加工的？为何矩形花键和渐开线花键应用最广？三角形花键多用在什么场合？假设某轴与轮毂的平键联接强度不够，应采取什

26、么措施？ 为何采用两个平键时，一般设置在同一轴段上相隔1800的位置？计算题某试验台的输出轴端装一卷筒，该处轴的直径 d=14mm选用A型平键联接，其中b=4mm h=4mm L=18mm键及轮毂材料均为 45号钢，载荷平稳，(T p=130Mpa，试求此键联接按挤压强度所能传递的转矩。取h h2 , h为键与毂的接触高度。某齿轮与轴之间采用 B型平键联接，：T=5000.Nm,轴径d=100mm且b=28mm h=16mmL=150mm取h h2 h为键与毂的接触高度，键及轮毂材料均为 45号钢，<r p=130Mpa, 试校核该键联接的挤压强度。第11章带传动填空与选择题带传动正常工

27、作时，小带轮上的滑动角 3小于或等于1大于 2 小于 三角带传动中带轮最常用的材料是1 A32 45 钢设计中限制小带轮的直径 D11限制带的弯曲应力3保证带与轮面间的摩擦力 带传动的设计准那么是 (1)(2)34小带轮的包角。4大于或等于4塑料3HT15-33D 1min，是为了 .2限制相对滑移量4轮在轴上安装的需要保证带具有一定的寿命保证带不被拉断保证不发生弹性滑动的情况下，带又不被拉断保证传动不打滑的条件下，带具有一定的疲劳强度正常工作条件下的带传动，在接触面上带与带轮间 1速度完全一致2存在弹性滑动3存在打滑4存在弹性滑动与打滑三角胶带按剖面尺寸大小分 等型号，其公称长度是指长度。带

28、传动最大的有效圆周力随着 , ,带是处于 应力下工作的，这将使带容易产生一般带传动的失效形式是 和简答题三角胶带带轮的基准直径指的是哪个直径？三角胶带传动的最小带轮直径由什么条件限 制？小带轮包角范围如何确定？为什么？的增大而增大。 破坏。2.1.2.3.4.5.6.7.8.9.1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.三、1.2.3.4.5.6.7.在相同的条件下，为什么三角胶带比平型带的传动能力大？图示为三角胶带带轮轮槽与带的三种安装情况，其中哪种情况是正确的？哪种情况是错误 的？分别说明理由。在设计带传动时，能否认为带速与带的传递功率成正比，为什么? 带传动与齿轮传动及

29、链传动比拟有哪些优缺点？ 什么是有效拉力？什么是张紧力？它们之间有什么关系？如何理解紧边和松边的拉力差即为带传动的有效拉力？带传动为什么要限制其最小中心距和最大传动比？通常推荐带速在1525m/s之间，假设带速超出此范围会有什么影响？带传动的打滑经常在什么情况下发生？打滑多发生在大轮上还是在小轮上？刚开始打滑时，紧边拉力和松边拉力有什么关系？空载时，带的紧边拉力与松边拉力的比值F1/F2是多少？带工作时，截面上产生哪几种应力？这些应力对带传动的工作能力有什么影响？最大应力 在什么位置？ 什么是滑动率？滑动率如何计算？为什么说弹性滑动是带传动的固有特性？由于弹性滑动 的影响，带传动的速度将如何变

30、化？具有张紧轮的带传动有何利弊？张紧轮应放在什么位置？为什么？为了防止带打滑，将带轮上与带接触的外表加工得粗糙些以增大摩擦，这样解决是否可行 和是否合理，为什么？写出挠性带的欧拉公式，并说明公式中各符号的含义。计算题带传动中主动轮转速 n1=955rpm，D1=D2=, B型棉帘布带，带长长度系数Kl=0.9，单班、平稳工作。问传递功率7Kw，需几根胶带？带传动的功率 P=7.5Kw，主动轮直径d1=100mm,转速n 1=1200rpm，紧边拉力F1是松 边拉力F2的两倍，试求F1、F2的值。带传动的功率 P=7.5Kw，平均带速v=10m/s，紧边拉力F1是松边拉力F2的两倍，试求 紧边拉

31、力F1,有效圆周力Fe及初拉力Fo。带传动的功率P=5Kw，小带轮直径d1=140mm，转速n1=1440rpm，大带轮直径D2=400mm ,三角胶带传动的滑动率&=2% ,求从动轮实际转速巳;求空载时从动轮转速n2；求有效圆周力Fe。带传动的小带轮直径 D=100mm大带轮直径 D2=400mm假设主动小带轮转速n1=600r/min ,三角胶带传动的滑动率&=2%求从动大带轮的转速n2。三角胶带传动传递的功率P=7.5kW,带的速度v=10m/s，紧边拉力是松边拉力的 5倍，即F1=5F2。求紧边拉力F1和有效拉力F。带传动传递的功率P= 5kW主动轮转速m=350r/m

32、in，主动轮直径D=450mm传动的中心距a=1500mm从动轮直径 D2=650mn,三角胶带与带轮间当量摩擦系数f =0.5。求带速、小带轮包角a 1、带长及紧边拉力 Fi。8. 带传动的主动轮转速 ni=1450r/min，主动轮直径 D=140mm从动轮直径 D2=400mm传动的 中心距a 1000mm传递功率卩=10kW 取工作情况系数 Ka=1.2。选带型号并求三角胶带 的根数Z。9. 图示搅拌机采用三角胶带传动，主动轮转速n1=1430r/min，主动轮直径 Di=100mm从动轮转速n2=572r/min 搅拌转速，传动中心距a 500mm采用A型三角胶带，根数 Z=2 ,工

33、 作情况系数Ka=1.1。试求允许传递的最大功率和轴上压力。题9图第12章齿轮传动一、填空与选择题1. 齿轮传动按接触疲劳强度设计确定取。(1) max (T H1 , (T H2：3 (T H12. 锥齿轮弯曲强度计算中的齿形系数1齿数 Z 2Z/COS2Ji2KT1 u 1 ZEZHZ 2山时d131( E)2， T H 应 dUh2min T H1 , T Hz4 T H2Yfa应按确定。23Z / cos 4Z / COS3.4.5.由直齿和斜齿圆柱齿轮组成的减速器，为使传动平稳，应将直齿圆柱齿轮布置 在。1高速级 2低速级3高速级或低速级4无法判断齿轮传动中，当齿轮分度圆直径不变时，

34、将模数加大，其接触强度将 将。1提高2降低斜齿轮弯曲强度计算中的齿形系数3不变Yfa应按4无法判断变化情况 确定。6.1齿数 Z 2Z / cos33Z / COS4Z2 /COS一对齿轮啮合传动时，大、小齿轮上齿面的接触应力H 2 4不能判明大小关系 H1H 22 H1H 2 3H 17. 开式齿轮传动中，保证齿根弯曲应力F f ,主要是为了防止齿轮的 失效。1轮齿折断2齿面磨损3齿面胶合4齿面点蚀在齿轮传动中，提高其抗点蚀能力的措施之一是 。1提高齿面硬度2降低润滑油粘度3减小分度圆直径4减少齿数在直齿圆柱齿轮传动中，假设齿轮的接触强度足够，而弯曲强度稍差时，首先考虑的改进 措施是。1增大

35、中心距2保持中心距不变将模数增大、齿数减少3齿数不变、加大模数4增大齿数在齿轮传动中，为减少动载荷，可采取的措施是 。1改用好材料2提高齿轮制造精度3降低润滑油粘度4加大模数在齿轮传动中，提高其弯曲强度的措施之一是 。1提高齿面硬度2降低润滑油粘度3减小模数4减小压力角在齿轮传动中，为改善齿端偏载现象，可采取的措施之一是 。1增加齿宽2将齿轮轮齿做成鼓形齿3把齿轮悬臂布置4提高齿面硬度8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.20.21.22.23.24.在确定齿轮模数mmin丫罟丫Fa2丫Sa2F2f的公式中帘应按2确定。丫Fa1YSa1 丫Fa2丫Sa2 max,

36、F1 F24丫Fa 2丫Sa2F23只需校核大齿轮4应校核哪一个齿轮，无法判断齿轮传动中，通常应使小齿轮材料或硬度要好于大齿轮的，这是因为 1小轮齿面摩擦力大3小齿轮的应力循环次数多 闭式齿轮传动中，常见的两种疲劳损坏是 闭式软齿面齿轮传动，一般应按 闭式硬齿面齿轮传动，一般应按 直齿圆锥齿轮的强度计算，是按其 斜齿圆柱齿轮的强度计算，是按其 点。O2小轮齿面的接触应力高于大齿轮的 4小齿轮线速度高、振动大和_ _强度进行设计， _强度进行设计， 齿轮进行分析的。 齿轮进行分析的，然后再校核然后再校核强度。强度。同时还考虑了斜齿轮本身的特3YFa1YSa1F1设计一对齿数不同的轮齿时，假设需校

37、核其弯曲强度时，一般_1对大、小齿轮分别校核2只需校核小齿轮齿轮传动进行弯曲疲劳强度计算，这是为了防止齿轮在预定使用期内产生 而失效。 齿轮传动进行接触疲劳强度计算，这是为了防止齿轮在预定使用期内产生 而失效。 标准直齿圆柱齿轮的齿形系数 Ya与齿轮的和有关。斜齿轮的螺旋角B常用值为 80150,过大会使斜齿轮的 过大，过小又显示不出斜齿 轮的优点。简答题1. 齿轮传动的主要失效形式有哪些？齿轮传动的设计准那么通常是按哪些失效形式计算的。2. 为提高齿面的抗点蚀能力，试至少举出三种措施。3. 为提高齿轮轮齿抵抗弯曲折断的能力，试至少举出三种措施。4. 图中，1当齿轮1主动时，2当齿轮2主动时，

38、试分析齿轮 2的弯曲应力和接触应力 的应力循环特性r各等于什么？题4图5. 在齿轮传动中，为减小动载荷，试至少举出三种措施。6. 在齿轮传动中，为减轻齿轮的齿端偏载，试至少举出三种措施。7. 在图示二级减速装置中，为什么将圆锥齿轮布置在高速级？题7图题8图8. 图示蜗杆-齿轮减速装置，蜗轮轴II上的功率P2 = 17Kw, n2 =174r/min，蜗杆传动的效率n 1=0.85，齿轮传动的效率n 2=0.98。支承损失不计，试求各轴上的扭矩，条件如 下：传动件1223齿数Z3512149模数m mm88339. 齿轮传动强度计算中引入的载荷系数K考虑了哪几方面的影响？试加以说明。10. 在闭

39、式齿轮传动中，当d1 一定时，应如何选择齿数 Z1？并简述理由。11. 齿轮传动中，对齿轮的材料和热处理的根本要求是什么？说明理由。12. 试分别说明：1软齿面齿轮HBS 350，2硬齿面齿轮HBS>350常用的材料及其热处理方法有那些？13. 1设计斜齿圆柱齿轮传动时，当中心距a不为整数时，为什么要将 a进行圆整；2圆整中心距后，当齿数、模数不变时，为保证齿轮的装配或仍为无侧隙啮合，应采 取什么措施？14. 齿轮传动中的外部附加动载荷和内部附加动载荷产生的原因是什么？试述使用系数Ka和动载荷系数Kv的物理意义，其值与哪些因数有关？高速齿轮进行齿顶修缘是为了什么？15试述齿向载荷分布不均

40、的原因及其改善措施，并由此分析齿向载荷分布系数Kb的物理意义。16.为什么远离扭矩输入端或输出端安置齿轮，将可获得载荷沿齿向分布较均匀的效果？ 如不能如此安置齿轮，而又希望齿向载荷分布较均匀时，可采取哪些措施？17试述齿间载荷分配系数Ka的物理意义。为何Ka的取值与齿轮的制造精度和总重合度有关？并分析Ka的值能否小于1 ？18. 一对直齿圆柱齿轮传动，在传动比i、中心距a及其他条件不变的情况下，如减小模数m并相应地增加齿数乙、Z2,试问对其弯曲疲劳强度和接触疲劳强度各有何影响？在闭式传动中，如强度允许，这样减小模数m增加齿数Z有何益处？19. 斜齿圆柱齿轮疲劳强度的计算公式和直齿圆柱齿轮疲劳强

41、度的计算公式有什么不同？要注 意什么问题？20. 斜齿圆柱齿轮设计中，如何利用分度圆螺旋角B值的改变进行几何尺寸的调整？21. 在两级圆柱齿轮传动中，如其中有一级用斜齿圆柱齿轮传动，它一般是用在高速级还是低 速级？为什么？22. 为什么在斜齿圆柱齿轮传动中Fa1=-Fa2、Fr1=-Fr2、而在直齿圆锥齿轮传动中，Fa1=-Fr2、Fr1=-Fa2 ?如何确定作用在斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮上的轴向力的方向？三、计算题1. 某直齿圆锥-斜齿圆柱齿轮减速器及主动轮1的转向如图示，锥齿轮齿宽系数r=0.3、乙=25、Z2=50，模数 m=5mm斜齿轮Zs=21、Z4=84,模数 m=6mm试求当斜

42、齿轮 3的分度圆 螺旋角B为何旋向及多少度时，能使 II轴上传动件的轴向力完全抵消？2. 图示为蜗杆-齿轮传动装置，右旋蜗杆1为主动件，为使轴II、山上传动件的轴向力能相互抵消，试确定：1蜗杆的转向，2斜齿轮3、4轮齿的旋向，3用图表示轴II上 传动件的受力用各分力表示情况。3. 图示为由电动机带动的锥齿轮 -蜗杆传动装置，电机吊起重物W时的转向如图示，卷筒与蜗轮4固定在同一轴上，设计时要求在提升重物时，使轴II上传动件的轴向力相互抵消，试确定：1如保持其它传动件位置不变，从动锥齿轮应放在Z2还是Z2的位置？ 2蜗轮、蜗杆轮齿的旋向；3用图表示轴II上传动件的受力情况用各分力表示题3图题4图4

43、. 图示为斜齿轮、螺旋起重装置，当手轮 1按图示方向回转时，需将重物W举起，试确定：1螺杆5和锥齿轮4内螺纹的旋向；2为使轴II上传动件轴向力相互抵消， 斜齿轮1、 2轮齿的旋向；3用图表示轴II上的受力情况用各分力表示。5. 图示为两级斜齿轮传动，由电机带动的齿轮的转向、旋向如图示，现欲使轴II上传动件轴向力完全抵消，试确定：1斜齿轮3、4轮齿的旋向；2斜齿轮3、4螺旋角的大小；3用图表示轴II上传动件受力情况用各分力表示。6. 图示为蜗杆-齿轮传动装置，主动斜齿轮1的转向ni和蜗杆5轮齿的旋向如图示，现欲使轴II上传动件轴向力完全抵消，试确定：1斜齿轮1、2轮齿的旋向；2蜗轮6的转向及其轮

44、齿的旋向；3用图表示轴II上传动件受力情况用各分力表示 。7. 图示两级斜齿圆柱齿轮传动，其主动轮1的转向ni及轮齿旋向如图示，主动轴I上的扭矩=40N.m,乙=20, m=4mm 3 =14°, 1试确定主动轮上所受的径向力F“、轴向力Fa1及圆周力Ft1大小和方向用图表示；2为使轴II上传动件轴向力相互抵消，试确定斜 齿轮3、4轮齿的旋向。8. 图示齿轮-蜗杆传动装置，主动轴 I的转向ni如图示，为得到从动端蜗轮6的转向n6顺时针，同时使轴III上传动件轴向力相互抵消，试确定：1斜齿轮3、4及蜗轮、蜗杆轮齿的旋向；2用图表示轴II上传动件受力情况用各分力表示。9. 图示齿轮-蜗杆

45、传动装置，从动端蜗轮6转向n6逆时针及蜗杆 5的转向n5,如图示，1现欲使轴II上传动件轴向力相互抵消，试确定蜗轮、蜗杆及两个斜齿轮轮齿的旋向；2用图表示轴II上传动件受力情况用各分力表示。题9图10. 图示为斜齿轮、蜗杆传动装置，其两级传动的中心距是一样的，斜齿轮齿数乙=20、乙=40、m=6mm蜗轮的齿数 乙=39、m=8mmq=8，主动轮1的转向ni及轮齿旋向如图示， 1 试确定斜齿轮螺旋角B的大小；2假设轴II上传动件轴向力相互抵消，试确定齿轮2、3、4轮齿的旋向及蜗轮 4的转向，用图表示轴II上传动件的受力情况用各分力表示。题10图题11图11. 图示传动装置中，左旋蜗杆1为主动件，

46、其转向 ni如图示，为使轴II、山 上传动件轴向力相互抵消，试确定：1假设保持其它传动件位置不变，锥齿轮5应放在锥齿轮6的左侧还是右侧？ 2蜗轮2、斜齿轮3、4轮齿的旋向；3用图表示轴II上传动件的受力 情况用各分力表示。12. 图示两级斜齿轮传动，条件如图，主动轮 1的转向m如图，现欲使II上传动件的轴向 力完全抵消，试确定：1斜齿轮3、4的螺旋角B的大小及轮齿的旋向；2用图表示L二-,-一题13图13. 设计图示的卷扬机用闭式双级直齿圆柱齿轮减速器中高速级齿轮传动。：传递功率R=7.5Kw，转速n1=960r/Min，高速级传动比i=3.5 ;折合一般制工作，使用寿命15年。14. 试求一

47、对啮合齿轮的大、小齿轮对于弯曲疲劳为等强度的条件式。并求大、小齿轮弯曲应力之间的关系式。解：圆柱齿轮的大、小齿轮轮齿弯曲疲劳强度计算公式为：F12 K T,b d1 mYsa 丫F22 K Tb d1 mnSa2F21解1、2两式中后面的两式，即得其大、小齿轮弯曲疲劳强度条件式f1f2Yf“ YsalYf.2 Y使用上式可判断一对齿轮中哪个齿轮的强度较弱，如丄上 u_，那么说明小齿轮弯曲强度低于大Xa1 Ysal Xa2 Y齿轮，那么应按小齿轮进行弯曲强度设计或验算。这样一来，可使计算概念更加清晰，使运算更加简化。 解1、2两式中前面的等式，又可获得大、小齿轮弯曲应力间的关系式F28 2 丫S

48、a2利用该式，将可在一个齿轮的应力后，方便地求得另一齿轮的应力。15. 有一单级斜齿圆柱齿轮减速器，：中心距 a=300mm小齿轮齿数 乙=39，大齿轮齿数 乙=109,。试计算确定该斜齿轮传动的模数m和分度圆螺旋角B及其他主要尺寸。解1求模数m及分度圆螺旋角B2注 2 3004.054cos 乙 Z239 109应取m = 4mm。再配凑Barc(乙乙)2 a4 (39 109)arccos90222 3002其他主要尺寸分度圆直径d1cos39 40cos9 22158.108mm,Z2 mnd2cos109 4441.892 mmcos9022齿顶高和齿根高ha5；nC；)mn(10.2

49、5)4 5mm齿顶圆直径da1 d12ha158.1082 4166.108mmda2 d2 2ha 441.892 2 4449.892mm乙=21，乙=52，m1=3mmP=10kW n 1=1450r/min。16. 在如下列图的二级斜齿圆柱齿轮减速器中，：高速级齿轮120743 ;低速级齿轮 Z3=27，Z4=54，m2=5mm输入功率齿轮啮合效率1 =0.98，滚动轴承效率 20.99。试求：(1) 低速级小齿轮的齿旋向，以使中间轴上的轴承所受的轴向力较小；(2) 低速级斜齿轮分度圆螺旋角B2为多少度时，中间轴上的轴承所受的轴向力完全抵消？(3) 各轴转向及所受扭矩；(4) 齿轮各啮

50、合点作用力的方向和大小各用三个分力表示可使中间轴上的轴承解：中间轴上的齿轮的齿向相同，即低速级小齿轮的齿向为左旋，如题解图所示, 所受的轴向力较小。为使中间轴上的轴承所受的轴向力完全抵消，必须使tgiidiiisinFaiFa2Ft1 tg i2 T12d3iiditgtg(3 52)Ft3tg ii2 T1 hd3d3tgIId2tg270.98 0.9927cos ,i3 5212/cossin 1207 430.1874tg i所以但当II10.8° 时aiimn(Z3 Z4)2 cos II比y 206.15mm2 cos10.80ii10.80IIarccos(Z3Z4)arccos5 (27 54) 1O034 372a ii2206各轴转向如题解图所示，各轴扭矩为I轴T19.55 1069.551061065900N mm11450ii 轴 t2T1i i1265900520.980.991.583 105 N mm21iii 轴 t3T2 i II121.583105540.98 0.993.07 10 N mm27中心距aii应取整数，令aII206mm，那么齿轮各啮合点作用力的三个分力的方向如题解图所示，其大小可求得