机械设计常考试题及答案

问：常见的齿轮传动失效有哪些形式?答：齿轮的常见失效为：轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、塑性变形等.问:在不转变材料和尺寸的状况下,如何提高轮齿的抗折断力量？答:可实行如下措施：1〕减小齿根应力集中；2)增大轴及支承刚度；3〕承受适当的热处理方法提高齿芯的韧性;4)对齿根表层进展强化处理。3。问：为什么齿面点蚀一般首先发生在靠近节线的齿根面上？时只有一对齿啮合,轮齿受力也最大,因此，点蚀也就首先消灭在靠近节线的齿根面上。答:开式齿轮传动,由于齿面磨损较快，很少消灭点蚀。问：如何提高齿面抗点蚀的力量?答:可实行如下措施:1)提高齿面硬度和降低外表粗糙度;2〕在许用范围内承受大的变位系数和,以增大综合曲率半径;3〕承受粘度高的润滑油；4)减小动载荷.6。问:什么状况下工作的齿轮易消灭胶合破坏？如何提高齿面抗胶合力量？5〕使大小齿轮保持硬度差;6〕提高齿面硬度降低外表粗糙度。7.问：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？,磨损尚无完善的计算方法，故目前只进展弯曲疲乏强度计算，用适当增大模数的方法考虑磨损的影响.8。问:硬齿面与软齿面如何划分?其热处理方式有何不同?硬齿面：HB>350。软齿面热处理一般为调质或正火，而硬齿面则是正火或调质后切齿,再经外表硬化处理.K？,,会使法向载荷增大。,K计入其影响10。问：齿面接触疲乏强度计算公式是如何建立的？为什么选择节点作为齿面接触应力的计算点？齿面接触疲乏强度公式是依据两圆柱体接触的赫兹公式建立的；因齿面接触疲乏首先发生在节点四周的齿根局部，所以应掌握节点处接触应力。问：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状况一样，则其许用接触,其许用应力不肯定相等。由于许用应力还与寿命系数有关，大小齿轮的应力循环齿数不等，故许用应力不肯定相等.问：配对齿轮的齿面有较大的硬度差时，对较软齿面会产生什么影响？当小齿轮与大齿轮有较大的硬度差,,从而提高其疲乏极限。13。问：在直齿轮和斜齿轮传动中，为什么常将小齿轮设计得比大齿轮宽一些?答：其目的是防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合宽度减小而增大轮齿的工作载荷。14.问：齿轮传动的常用润滑方式有哪些？润滑方式的选择主要取决于什么因素？答:齿轮的常用润滑方式有:人工定期加油、浸油润滑和喷油润滑。润滑方式的选择主要取决于齿轮圆周速度的大小。答：齿形系数与模数无关，齿形系数的大小取决于齿数。16。问：为什么设计齿轮时，齿宽系数既不能太大,又不能太小？答：齿宽系数过大将导致载荷沿齿宽方向分布不均匀性严峻；相反假设齿宽系数过小,轮齿承载力量减小,将使分度圆直径增大。。问：选择齿轮传动第Ⅱ公差组精度等级时,除了考虑传动用途和工作条件以外,主要依据是什么？答：圆周速度。:选择齿轮毛坯的成型方法时〔铸造，锻造，轧制圆钢等〕，除了考虑材料等因素外，主要依据是什么？答：齿轮的几何尺寸和批量大小.Zε考虑了重合度对单位齿宽载荷的影响，它与哪些因素有关？答:它与斜齿传动的端面重合度和纵向重合度有关。20.问：有一标准直齿圆柱齿轮传动，齿轮1和齿轮2的齿数分别为Z1和Z2，且Z1<Z2。假设两齿轮的许用接触应力一样，问两 答:两齿轮接触强度相等。因齿轮1和齿轮2的接触应力相等，许用接触应力一样,所以两齿轮的接触强度相等。21。问：设计齿轮传动时，假设大小齿轮的疲乏极限值一样，这时它们的许用应力是否一样？为什么？次数都到达或超过无限循环的次数时，大小齿轮的许用应力一样;否则，大小齿轮的许用应力不一样。β太小或太大会怎样，应怎样取值？:螺旋角太小，没发挥斜齿圆柱齿轮传动与直齿圆住齿轮传动相对优越性,β越大,齿轮传动的,β值选取要适当.β8°～25°范围内选取。l、一般开式齿轮传动的主要失效形式是＿C＿。A、齿面胶合 B、齿面疲乏点蚀 C、齿面磨损或轮齿疲乏折断 齿塑性变形2、高速重载齿轮传动,当润滑不良时，最可能消灭的失效形式是＿A＿.A、齿面胶合 B、齿面疲乏点蚀 C、齿面磨损 疲乏折断3、45号钢齿轮，经调质处理后其硬度值约为＿B＿.A、HRC＝45~50 B、HBS=220~270 C、HBS=160~180 D、HBS=320～35056～62HRC的合金钢齿轮的加工工艺过程为＿C＿。A、齿坏加工、淬火、磨齿、滚齿 B、齿坏加工、淬火、滚齿、磨齿C、齿坏加工、滚齿、渗碳淬火、磨齿 坏加工、滚齿、磨齿、淬火5、齿轮承受渗碳淬火的热处理方法，则齿轮材料只可能是＿D＿。A、45号钢 B、ZG340~640 C、20Cr 、20CrMnTi6、齿轮传动中齿面的非扩展性点蚀一般消灭在＿A＿。A、跑合阶段 B、稳定性磨损阶段 C、猛烈磨损阶段D、齿面磨料磨损阶段7、对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般＿D＿.A、按接触强度设计齿轮尺寸，再校核弯曲强度 曲强度设计齿轮尺寸，再校核接触强度C、只需按接触强度设计 D、只需按弯曲强度设计齿轮，z1=18,a2=72,则这对齿轮的弯曲应力＿A＿。A、F1〉F2 B、F1<F2 C、F1=F2 D、F1≤F29、一对标准渐开线圆柱齿轮要正确啮合时，它们的＿B＿必需相等.A、直径 B、模数 C、齿宽 D、齿数10、在设计闭式硬齿面传动中，当直径肯定时，应取较少的齿数，使模数增大以＿B＿。A、提高齿面接触强度 B、提高轮齿的抗弯曲疲乏强度 加工切削量，提高生产率D、提高抗塑性变形力量11、在直齿圆柱齿轮设计中，假设中心距保持不变,而把模数增大,则可以＿B＿.A、提高齿面接触强度 B、提高轮齿的弯曲强度 曲与接触强度均可提高D、弯曲与接触强度均不变12、轮齿的弯曲强度,当＿D＿，则齿根弯曲强度增大.A、模数不变,增多齿数 B、模数不变,增大中心距 模数不变,增大直径D、齿数不变，增大模数13、轮齿弯曲强度计算中齿形系数与＿C＿无关。A、齿数 B、变位系数 C、模数 D、斜齿轮的螺旋角14、齿轮传动在以下几种工况中＿C＿的齿宽系数可取大些。A、悬臂布置 B、不对称布置 C、对称布置 式减速器布置15、直齿锥齿轮强度计算时，是以＿C＿为计算依据的。A、大端当量直齿锥齿轮 B、齿宽中点处的直齿圆柱齿轮C、齿宽中点处的当量直齿圆柱齿轮 D、小端当量直齿锥齿轮齿轮传动时,如大小齿轮的材料不同，则σH1=σH2；[σH1］≠[σH2］;σF1≠σF2;［σF1]≠[σF2］。直齿圆柱齿轮作接触强度计算时取节点处的接触应力为计算依据，其载荷由一对轮齿担当。d1m,对轮齿的弯曲强度、接触强度及传动平稳性的影响分别为弯曲强度降低，接触强度不变,。在圆柱齿轮传动设计中，在中心距a及其他条件不变时,增大模数m,其齿面接触应力 弯曲应力减小，重合度减小。HBS〈350时，通常首先消灭点蚀破坏，应首先按齿面接触强度进展设计，但当齿面时，则易消灭齿根弯曲折断破坏，应首先按齿根弯曲强度设计强度进展设计.YF的大小与齿轮参数中的模数无关，主要取决于齿数。YF按当量齿数选取。设计一对圆柱齿轮时,通常把小齿轮的齿宽做得比大齿轮宽一些，其主要缘由是以防齿轮轴向错位时，导致啮合齿宽减小。40Cr钢，外表淬火HRC=55，［σH1]=1200N/mm，2倍.两对标准直齿圆柱齿轮传动，模数、齿数、齿宽分别: ,TA／TB=1.30~50HBS.高速级。齿面接触d1。齿根弯曲疲乏强度作为设计准则，这时影响齿轮强度的主要参数是模数。一对齿轮啮合时,其大、小齿轮的接触应力是相等的;而其许用接触应力是不相等的 轮与大齿轮的弯曲应力一般也是不相等的。设计闭式硬齿面齿轮传动时，当分度圆直径d1m齿根弯曲疲乏强度强度。一对圆柱齿轮传动，当其他条件不变时,仅将齿轮传动所受的载荷增大为原载荷的4倍，其齿面接触应力将增为原应力的2倍.18、一对齿轮齿根弯曲应力的关系是σ1=σ2YFa1YSa1/〔YFa2YSa2)。19．渗碳淬火硬齿面齿轮一般需经过磨削加工。 20．齿轮传动中轮齿的齿面点蚀，通常首先发生在节线四周靠近齿根处.五、综合应用： 12相连接.

100MP0a0

FR

，maxa100mmFmax

?,推断布置形式是否合理并按剪切强度确定所需螺栓剪切面的最小直径d ?解：1〕将FR

平移至螺栓组中心，附加扭矩T2.7105NmmR在F作用下每个螺栓所受剪力为F R

900FRF

300NF Z 3在T作用下两侧螺栓所受剪力为 F

2.7105

1350N右侧螺栓受力最大,F F

T 2a 21001650N，布置形式不合理。max F2〕受剪切面最小直径 4F

T416500d mx

0 1402。图示一铸铁吊架用两只一般螺栓固定在梁上。吊架承受的载σ］=100MPa0。4解：1〕单个螺栓受工作拉力F

F QZ 2

50000N2〕F10.4F0.45000020230NF2所需螺栓最小直径

F15.2F

F202305000070000N4700002d1 2

310分〕如下图的螺栓组联接〔联轴器〕。4个一般螺栓均匀的分布在

D200mm的圆周上，传递的转矩T8105Nmm

160MPa

f0.15Ks

1.2，确定安装时所需预紧力及所需的螺栓的最小直径d ?1解:1〕每个螺栓所受的的预紧力KT 1.28105F s 16000N0 2Df 22000.152)所需的螺栓的最小直径5.2F 5.2160000d1 0

3.14160

f=0。12K

1.2z=4，螺栓材料许100N/mm2 1用应力 算所需螺栓直径d=?〔10分〕1解：1〕每个螺栓所受的的预紧力FKs

R1.23600090000N0 zif 410.122〕所需的螺栓的最小直径5.2F 5.2900000d1 0

3.14100

12.2mm〔0分〕6〔dm〕。2

1.2，螺栓材料许用应力

100N/mm2

1 sR=？1〕预紧力的最大值3.1413.8352100F 1 0 41.3

41.3

11558N2〕所能传递横向载荷的最大值FR 0F

zf1155820.122312NK 1.2sQ〔0分〕4个螺钉固定于铸铁箱体上,Q

80N/mm2,0.4倍，求螺栓所需最小直径.,

FF 4

4

2.6kN每个螺栓总拉力F2所需螺栓直径

FF141.3F

1.4F1.42.63.64kN41.33.641032d1 3.1480 mm28.682分〕气缸盖联接构造如下图，气缸内径28的螺栓,，许用拉应力=120MPa,1.5倍，求气缸所能承受的最大压强.解：1)每个螺栓总拉力3.1415.2942120F 1 2 41.3

41.3

16949N每个螺栓所受轴向工作载荷F2

FF1

2.5FFF2169496780N2.5 2.53〕最大压力 p4FZ 46780 1.66mpD2 3.142502 a4.蜗杆传动如下图，蜗杆主动，转向为逆时针方向。推断蜗轮转向及轮齿螺旋线方向。答：蜗轮为左旋，转向如图示。5手动绞车承受圆柱蜗杆传动.假设要使重物上升，在图中画出蜗杆的转向。1〔8分〕一对蜗杆传动.T＝25N.mm=4mm，压力角1＝20,z

＝2d=40mmz＝54，蜗杆传动的啮合效率＝0.75;求蜗轮上的分力大小，在图中画1 1 2出蜗轮所受的三个分力方向及转动方向〔tan0.36〕解:1〕扭矩

TT

54z 2250.75z

506.25N.m2 1 z 212〕d mz 454216mm2 2F F

2T 2251031

1250Na2 t1 d 401Ft2

2T 2d2

2506.25103216

4687.5NFr2

F tan4687.5tan20 1706.1Nt2力的方向如图：轴向力垂直纸面对里，圆周力向下，径向力向左，转动方向如图顺时针转动pr1 r2 向向右f。,〔3分pr1 r2 F Fd1

4500NFd2

，ⅡFa2

F Fd1

4500N F Fa1

1000N3〕当量动载荷F 1000

X=1 Y=0 F

4500

X=0.4 Y=2Fa140000.25e 1 1Fr1

a244001.02e 2 2Fr2FPfXF

6000N PfXF

YF

16140NeFa/Fr≤eeFa/Fr≤eFa/Fr〉eFd0。3X=1，Y=0X=0.4，Y=2Fr/2Y解：1〕派生轴向力Fd1F2Y 22r14000 1000N〔向右) Fd2F2Y 224400r2 1100N〔向左〕2〕轴承所受的轴向力

1a1

2 p 2

21a22.〔107307ACF=900N，F

5，试判定危急轴承。

A r1 r2e

〉e

Fa/Fr≤e

Fd0。7Fr解：1)派生轴向力F 0.7Fd1

0.71000700N〔向右Fd2

0.7Fr2

0.721001470N〔向左〕2〕轴承所受的轴向力F Fd2 A

14709002370Fd1

,Ⅰ轴承压紧.F F Fa1 d2

2370NF Fa2 d2

2〕当量动载荷F 2370Fa11000