《机械设计》参考答案

1、机械设计A一、选择填空当被联接件之一的厚度较大，且零件需要经常拆卸的场合，应采c。(a)普通螺栓联接；(b)螺钉联接；(c)双头螺柱联接；(d)紧定螺钉联接。用公式T=1hldL验算平键联接的挤压强度时，许用挤压应力应按的材料确定。4pp(a)键；(b)轴；(c)轮毂；(d)键、轴、轮毂中的弱者。3齿轮传动中，轮齿的齿面点蚀通常首先发生c表面。(a)齿顶顶部；(b)靠近节线的齿顶；(c)靠近节线的齿根；(d)齿根根部。以Z表示齿轮的齿数，在查取齿形系数YFa时，斜齿轮按ZV二查取；锥齿轮按ZV=查取。(a)Z/cos；(b)Z/cos2；(c)Z/cos3；(d)Z/cos；(e)Z/cos2

2、；(f)Z/cos3。直齿圆锥齿轮传动强度计算一般_的当量园柱齿轮传动进行。(a)大端；(b)距大端0.4b处；(c)齿宽中点处；(d)小端。两轴交错角为900的阿基米德蜗杆传动，在b上蜗杆与蜗轮的啮合相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。(a)法面；(b)端面；(c)中间平面；(d)蜗杆轴的横截面。二、填空齿轮的齿根弯曲疲劳强度计算中，齿形系数YFa主要与齿轮的齿廓形状和齿数有关。角接触轴承的接触角a是指滚动体与外圈滚道接触点处的法线和半径方面之间的夹角。二a受剪螺栓用公式dshp进行挤压强度验算时，取L的最小值作计算对象。P普通平键联接工作时，键的侧面为工作面，键的上下表面为非工作面。V带传动的主

3、要失效形式是打滑，磨损，疲劳断裂。6闭式蜗杆传动的功率损耗包括传动啮合效率、轴承磨擦损耗和浸入油池中的零件搅油时的溅油损耗三项。轴上零件的轴向定位与固定方法中能用于较大轴向力的有轴端挡圈定位、圆螺母定位(任填两项)。三、问答题1.在使用条件下，单根V带所能传递的功率P0=W)+叫乩叫，式中AP、Ka、Kl的名称是什么？为什么要引入它们？答：AP0-当传动不等于1时，单根V带额定功率的增量；K-当包角不等于180时的修正系数；akl-当带长不等于试系数规定的特定带长时的修正系数；单根V带的基本额定功率是在规定的试验条件下得到的。实际工作条件下带传动的传动电，V带长度和带轮包角与试验条件不同，因此

4、，需要对单根V带的基本额定功率予以修正，从而得到单根V带的额定功率。三角形螺纹具有自锁性能，但对于重要螺纹联接为什么还要防松？按工作原理分有哪三种防松方法？各举一例说明。答：防止螺旋副在受载时发动相对转动，所以要防松。磨擦防松：对顶螺母防松机械防松：止动垫圈防松破坏螺旋副运动关系防松：铆合防松四、分析题一r八荷小的条件确吋、杆轴I的转向（在图荷小的条件确吋、杆轴I的转向（在图上n1处画箭头表示）；（2）在图上画出蜗轮Z2和斜齿轮Z3、Z4齿的旋向，并用文字（右或左）在图上（旋）的位置标出蜗杆齿的旋向；（3）在图上画出蜗轮Z2和斜齿轮Z3、Z4在啮合处的Ft、Fa、Fr的方向（画在“O”处）。2

5、应力分析如图所示V带传动，轮1为主动轮。试在图上画出带的应力分布、写出最大应力表达式并标出最大应力发生位置。C厂J丿丄上-一AD主动五、计算题有一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，已知条件为：小齿轮齿数Z1=30；传动比i=2；模数m=3mm；齿轮宽度b1=85mm、b2=80mm；输入轴转速n1=1000r/min；输入轴功率P1=20kW；载荷系数；ZEZHZ=40MPa；齿轮材料的许用接触应力为qh1=500MPa、qh2=400MPa。试校核该齿轮传动的接触疲劳强度是否满足要求。答:d1-计算公式：丿zj2mm95.5*105pT=11=曲*105*20N=1.91*105Nmm1000d

6、=m*Z=90mm11二b=85二0.94d901d,二竺竺*21(400)2=85mmeeFSXYXYF10附表机械设计B一、选择填空工程中常见的联接螺纹是_L三角螺纹。(a)右旋单线；(b)左旋单线；(c)右旋双线；(d)左旋双线。2平键联接中，键的工作面是b。(a)上下面；(b)两侧面；(c)上下面和两侧面；(d)两头的端面。闭式齿轮传动中，轮齿的齿面点蚀(接触疲劳磨损)通常首先发生在表面。(a)齿顶顶部；(b)靠近节线的齿顶；(c)靠近节线的齿根；(d)齿根根部。与齿轮传动相比，蜗杆传动的主要缺点是b。(a)传动比大；(b)效率低；(c)传动尺寸大；(d)蜗杆的支撑刚性差。直齿圆锥齿轮

7、传动强度计算一般按c的当量圆柱齿轮传动进行。(a)大端；(b)距大端0.4b处；(c)齿宽中点处；(d)小端。两轴交错角为900的阿基米德蜗杆传动，其蜗轮与蜗杆的啮合b上相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。(a)法面；(b)端面；(c)中间平面；(d)蜗杆轴的横截面。二、填空螺栓组联接受横向外载荷作用，若采用铰制孔用螺栓联接，则靠基孔制过度配合来传递载荷。设计平键联接时，键的截面尺寸(bxh)是根据轴的直径确定的。带传动的主要失效形式是、。齿轮的齿根弯曲疲劳强度计算公式中，齿形系数YFa主要与齿轮的齿廓形状和有关。闭式蜗杆传动的传动效率包括：传动的啮合效率、轴承摩擦损耗效率和溅油损耗效率三项。轴上零

8、件常用的轴向定位与固定方法有轴端挡圈定位、贺螺母定位(任填两项)。按许用弯曲应力计算法设计轴的直径时，当量弯矩公式M=M2+(aT)2中引入应力校正系数是因为存在扭转应力。三、问答题1.紧螺栓连接的强度可按纯拉伸计算，但需将拉力增大30%，为什么？答：受预紧力拉伸而产生位伸应力外，还受螺纹摩擦力矩扭转产生扭转切应力。在相当的条件下，为什么V带所能传递的功率大于平带？答：与带轮接触的摩擦面大，产生的摩擦力更大，传递功率大。在设计软齿面齿轮传动时，常使大小齿轮的齿面硬度相差几十个HB单位，应使哪个齿轮硬？为什么？答：小齿轮硬。为了使两个齿轮的强度相当。联轴器和离合器的功用有哪些主要的相同与不同之处

9、？答：联轴器和离合器是机械传动中常用的部件。用来连接轴与轴，以传递运动与转矩，有时也可做安全装置。联轴器在机器运转时不能分离，离合器在机器运转过程中可使两轴随时接合或分离。1.一轴承架用4只普通螺栓和机座联接，轴承架受向上的载荷P作用。已知：螺栓预紧c力为F；相对刚度为一一；接合面的许用挤压应力为。；联接的结构和尺寸如图c+cP12示，螺栓危险剖面的计算直径为dc；螺栓的许用拉应力为。要求：.说明联接可能出现的失效形式；有一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，已知条件为：小齿轮齿数Z1=28；Z2=83；2.模数m=3.5mm；齿轮宽度b1=85mm、b2=80mm；输入轴转速n1=955r/min

10、；输入轴功率P1=10kW；载荷系数k=1.2；ZEZHZ广400；MPa；齿轮材料的许用接触应力为Oh1=470MPaqh2=330MPa。试校核该齿轮传动的接触疲劳强度是否合格。d32kT1u土1计算公式：1Wdzj2mm解：T95.5x105x10N-mm=105N-mm1955=mz=28x3.5mm=98mm11二性=85二0.876d98183二二2.96428!2x1.2x1052.964+1(475di-0.8762.9641470丿mm=72.3mm98mm合格.对应列出联接正常工作条件的表达式。3.如图一对7207AC型滚动轴承，其受力大小及作用位置如图所示。轴转速n=80

11、0r/min，载荷平稳(fd=1.2)，常温下工作，要求：求1、11轴承所受轴向载荷Fa1、Fa2;(4)计算轴承使用寿命L10h。注：轴承e、X、Y的数值查附表，(内部)附加轴向力Fs的计算公式如附表所示，基本额定动负荷Cr=22500NFa/FreFa/FreeFSXYXYF10附表解：F二0.68F二1360NS1r1F+F二1360+800二2160NF=680NTOC o 1-5 h zS1AS2所以，轴承I被“放松”轴承II被“压紧”所以F二F二1360Nals1F二F+F二2160Na2As1FFr113602000=0.68=FFr221601000二2.16Ae取X=0.41

12、,Y=0.87P二f(XF+YF)=1.2xGx2000+0)=2400N1dr1a1P二f(XF+YF)=1.2x(0.41x1000+0.87x2160)=2747N2dr2a2所以，按P2计算,L10h106(C丫60nvP丿106(22500Y60 x800V2747丿11448h五、分析题1.受力分析：图示为电动机驱动的带传动和锥一一柱齿轮传动系统的水平布置图，要求在图上标出：（1）由带传动的特性确定各轴转向；（2）为使减速器中间轴（III轴）受轴向力较小，试确定斜齿轮3、4的螺旋角方向；（3）确定齿轮1、4的受力方向（用分力箭头耳、F、F表示在啮合点处，垂直指向纸面用、垂直离开纸面

13、用。表tra示）。3y/4结构分析：如图，若不考虑润滑问题的影响，并忽略倒角和圆角等细节。1）试按示例1所示，标明并指出轴系结构中的其他错误（指出六个以上的错误得满分）。2）说明该轴系的轴向支承形式为哪种？示例：1左轴承外圈无轴向固定。示例：1左轴承外圈无轴向固定。机械零件的强度复习思考题1、静应力与变应力的区别？静应力与变应力下零件的强度计算有何不同？静应力只受静载荷作用而变应力则可能受到静载荷作用也可能受到动载荷作用静应力：1）脆性材料取抗拉强度极限2）塑性材料取屈服极限变应力：均取疲劳极限2、稳定循环变应力的种类有哪些？画出其应力变化曲线，并分别写出最大应力。、最小应力。、平均应力。、应

14、力幅。与应力循maxminma环特性Y的表达式。静应力，非对称循环应力，对称循环应力，脉动循环应力3、静应力是否一定由静载荷产生？变应力是否一定由变载荷产生？是；不一定4、机械零件疲劳破坏的特征有哪些？机械零件疲劳强度与哪些因素有关？整体断裂，表面破坏，变形量过大，破坏正常工作中引起的失效应力集中，尺寸大小，表面状态5、如何由。1,。0和。三个试验数据作出材料的简化极限应力图？-10s以。-1、在y轴上确定点A,以os在x轴上确定点C,定坐标点B（。0/2,。0/2），连接AB两点作直线，过C点作与OC成45角的直线交线AB于点E就可以得到简化的极限应力图6、相对于材料,影响机械零件疲劳强度的

15、主要因素有哪些？综合影响因素K的表达式为何？如何作零件的简化极限应力图？0应力集中,尺寸大小,表面状态（K）=o-1/o-1eo-1材料对称循环弯曲疲劳极限o-1e零件对称循环弯曲疲劳极限7、应力集中、零件尺寸和表面状态是否对零件的平均应力。和应m力幅均有影响？有8、按Hertz（接触应力）公式，两球体和圆柱体接触时的接触强度与哪些因素有关？作用于接触面上的总压力，初始接触线长度，初始接触线处的曲率半径，材料泊松比，材料的弹性模量9何谓机械零件的失效？何谓机械零件的工作能力？零件由于某种原因丧失工作能力或达不到设计要求的性能称为失效；在一定的使用寿命时间内零件的各性能可以满足机械工作的各项要求

16、的能力。10机械零件常用的计算准则有哪些？强度刚度寿命振动稳定性可靠性11、在静强度条件下，塑性材料的极限应力是屈服极限应力:而脆性材料的极限应力是一抗拉极限应力摩擦、磨损与润滑复习思考题、滑动摩擦为哪几种类型？各有何特点？1）干摩擦：表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属摩擦2）边界摩擦：表面有边界膜隔开，摩擦性质取决于边界膜和表面的吸附能力3）流体摩擦：表面被流栖膜隔开，摩擦性质取决于流体内部分子间粘性阻力4）混合摩擦：此摩擦处于流体擦擦和边界摩擦的混合状态2、典型的磨损分哪三个阶段？磨损按机理分哪几种类型？分磨合阶段，稳定磨损阶段，剧烈磨损阶段粘附，磨粒，疲劳，冲蚀，腐蚀，微动513、润滑油

17、和润滑脂的主要性能指标有哪些？粘度，润滑性，极压性，内闪点，凝点，氧化稳定性润滑脂：锥入度，滴点4、什么是流体的粘性定律？5、粘度的常用单位有哪些？影响粘度的主要因素是什么？如何影响？恩氏粘度，通用赛氏粘度，商用雷氏秒，巴氏度。温度，压力；温度升高，粘度下降。压力增大粘度增大。6、流体润滑有哪些类型？各有何特点？1流休动力润滑,借助于相对速度而产生的粘性流体膜将两摩擦表面完全隔开，由流体膜产生的压力来平衡外载荷的润滑弹性流体动力润滑，在相互滚动或伴有滑动的滚动条件下，两弹性物体间的流动力润滑膜的润滑流体静力润滑，靠液压泵将加压后的流体送入到两摩擦表面之间，利用流体静压力来平衡外载荷的润滑7、根

18、据摩擦面间存在润滑剂的状况，滑动摩擦分为哪几种？油润滑，脂润滑8、获得流体动力润滑的基本条件是什么？1相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙被油膜分开的两表面必须有足够的相对滑动速度，其运动方向必须使润滑油由大口流进，从小口流出润滑油必须有一定的粘度，供油要充分9、评价润滑脂和润滑油性能的指标各有哪几个？润滑脂：锥入度，滴点润滑油：粘度，润滑性，极极压性，闪点，凝点，氧化稳定性10、根据机器中摩擦副表面间的润滑情况，摩擦状态可分为哪四种？干摩擦，边界摩擦，流体摩擦，混合摩擦螺纹联接和螺旋传动复习思考题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2。等的；与到几何中心距离成正比；与

19、到几何中心距离成反比；都不变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表面处需要加工，这是为了3。不致损伤螺栓头和螺母；增大接触面积，不易松脱；防止产生附加偏心载荷；便于装配。3、在受轴向载荷的紧螺栓强度计算公式13Q，Q为2。o=H2；。H1V1；VaV1；Va与V1没关系3、蜗杆传动的主要失效形式是3齿面疲劳点蚀；齿根的弯曲折断；齿面的胶合和磨损；齿面的塑性变形4、蜗杆传动的油温最高不应超过330C:50C:80C:120C5、其他条件相同时，若增加蜗杆头数，则滑动速度2增加；减小；保持不变；不一定6、蜗杆传动为什么要引入直径系数q？为了减少加工蜗杆滚刀的数目，便于刀具的标准化

20、7、蜗杆的热平衡核算不满足要求时可采取哪些措施。加散热片以增大散热面积在蜗杆轴端加装风扇以增加风速的流通8、闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？蜗杆传动效率低，工作时时发热量大。如产生热量不能及时散逸，将因油温不断升高而使润滑油稀释，从而增大摩擦损失，甚至发生胶合9、蜗杆传动的效率与什么因素有关？啮合摩擦损耗；轴承摩擦损耗；浸入油池中的零件搅油时的溅油损耗轴复习思考题1、轴上零件的轴向定位方法有哪些？轴肩，套筒，轴端挡圈，轴承端盖，圓螺母来保证定位的2、自行车的前轴是。心轴；转轴；传动轴；光轴3、若不改变轴的结构和尺寸，仅将轴的材料由碳素钢改为合金钢轴的刚度_2_。不变；降低了；增加了；不定4

21、、轴的强度计算公式M*M2+切2中a的含意是什么？其大小如何确定？ca是考虑弯曲应力与扭转剪应力循环特性的不同而引入的修正系数5、当旋转轴上作用恒定的径向载荷时，轴上某定点所受的弯曲应力是对称循环应力、脉动循环应力还是恒应力？为什么？对称循环应力；6、公式d上A：p有何用处？其中A取决于什么？计算出的d应作3n为轴上哪部分的直径？轴的扭转强度；承受扭转作用的轴段的最小直径7、按许用应力验算轴时，危险剖面取在哪些剖面上？为什么？应力集中的剖面，轴承载的载荷大，往往比较容易产生失效。8、轴的刚度计算内容包括哪些？轴的弯曲刚度以撓度或轉角來度量，扭轉剛度以扭轉角來度量9、什么叫刚性轴？什么叫挠性轴？

22、心轴？转轴？传动轴？刚性轴：轴线形状不可随意变化的轴挠性轴：轴线的形状可根据需要随意变化心轴：用来支承转动零件，只承受弯曲而不传递转矩的轴转轴：工作时既承受弯矩又承受转矩的轴传动轴：主要用于传递转矩而不承受弯矩，或所承受弯矩很小的轴10、单向旋转转轴表面上某一点的弯曲应力为什么应力？对称循环变化应力滑动轴承复习思考题1、滑动轴承的宽径比B/d愈小，则_2_。轴承温升愈大；摩擦功耗愈小；承载能力愈大；端泄愈小。2、影响流体动力润滑后滑动轴承承载能力因素有：2轴承的直径；宽径比B/d；相对间隙；轴承包角3、向心滑动轴承有哪几种结构类型？整体式，剖分式，自动调心式4、形成流体动压润滑的基本条件是什么

23、？1相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙2被油膜分开的两表面必须有足够的相对滑动速度，其运动方向必须使润滑油由大口流进，从小口流出3润滑油必须有一定的粘度，供油要充分滚动轴承复习思考题1、角接触球轴承承受轴向载荷的能力是随接触角的增大如何变化？升高2、典型的滚动轴承由哪四部分组成？内圈，外圈，滚动体，保持架3、什么是滚动轴承的接触角？滚动轴承中滚动体与外圈接触我不怕法线与垂直于轴承轴心线的径向平面之间的夹角4、滚动轴承最常见的失效形式是什么？内外圈滚道或滚体上的点蚀破坏5、安装滚动轴承时为什么要施加预紧力？为了提高轴承的旋转精度，增加轴承装置的刚性，减小机器工作时轴的振动，6、增加滚动轴承刚度的办法有哪些？7、什么是轴承的寿命？什么是轴承的额定寿命？轴承在一定的载荷作用下，从开始运转到发生点蚀所经历的总转数，或在一定的