机械设计习题

机械设计习题

目录

第一章绪论

第二章挠性传动

第三章齿轮传动

第四章蜗杆传动

第五章轴

第六章滚动轴承

第七章联轴器与离合器

第八章螺纹联接及螺旋传动

第九章键、花键与销联接

第一章绪论

分析与思考题

1-1什么是通用零件?什么是专用零件?试各举三个实例。

1-2机械设计课程研究的内容是什么？

1-3设计机器时应满足什么基本要求?设计机械零件时应满足什

么基本要求？

1-4机械零件要紧有什么失效形式?常用的计算准则要紧有什么？

1-5什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？

1-6什么是零件的刚度要求?刚度条件是如何表示的?提高零件刚

度的措施有什么？

1-7机械零件设计中选择材料的原则是什么？

1-8指出下列材料的种类，并说明代号中符号及数字的含义：

HT150,ZG230-450,65Mn,45,Q235,40Cr,20CrMnTi,ZCuSnlOPb5。

1-9机械的现代设计方法与传统设计方法有什么要紧区别？

第二章挠性传动

一、选择题

2-1平带、V带传动要紧依靠传递运动与动力。

（1）带的紧边拉力（2）带与带轮接触面间的摩擦力

（3）带的预紧力

2-2在通常传递动力的机械中，要紧使用传动。

（1）平带（2）同步带（3）V带（4）多楔带

2-3带传动中，在预紧力相同的条件下，V带比平带能传递较大的功率，

是由于V带o

（1）强度高（2）尺寸小（3）有楔形增压作用

（4）没有接头

2-4V带传动中，带截面楔角为40°,带轮的轮槽角应一40°

（1）大于（2）等于（3）小于

2-5带传动中，vl为主动轮圆周速度、V2为从动轮圆周速度、V为

带速，这些速度之间存在的关系是o

（1）vl=v2=v（2）V1>V>V2（3）V1<V<V2（4）V1=V>V2

2-6带传动正常工作时不能保证准确的传动比是由于»

（1）带的材料不符合虎克定律（2）带容易变形与磨损

（3）带在轮上打滑（4）带的弹性滑动

2-7带传动工作时产生弹性滑动是由于。

（1）带的预紧力不够（2）带的紧边与松动拉力不等（3）带绕

过带轮时有离心力（4）带与带轮间摩擦力不够

2-8带传动打滑总是。

（1）在小轮上先开始（2）在大轮上先开始（3）在两轮上同时

开始

2-9带传动中，带每转一周，拉应力是o

（1）有规律变化（2）不变的（3）无规律变化的

2-10带传动中，若小带轮为主动轮，则带的最大应力发生在带

__________处。

（1）进入主动轮（2）进入从动轮（3）退出主动轮（4）

退出从动轮

2-11V带传动设计中，限制小带轮的最小直径要紧是为了o

（1）使结构紧凑（2）限制弯曲应力（3）保证带与带轮接触面

间有足够摩擦力（4）限制小带轮上的包角

2-12用提高带传动功率是不合适的。

（1）适当增大预紧力Fo（2）增大轴间距a（3）增加带轮表面粗糙

度（4）增大小带轮基准直径dd

2-13V带传动设计中，选取小带轮基准直径的根据是。

（1）带的型号（2）带的速度（3）主动轮转速（4）传动化

2-14带传动使用张紧装置的目的是。

（1）减轻带的弹性滑动（2）提高带的寿命（3）改变带的运动方

向（4）调节带的预紧力

二、分析与思考

2-15在推导单根V带传递的额定功率与核算包角时，为什么按小带轮

进行？

2-16带传动中，弹性滑动是如何产生的？造成什么后果？

2-17带传动中，打滑是如何产生的？打滑的有利有害方面各是什么？

2-18弹性滑动的物理意义是什么？如何计算弹性滑动率？

2-19带传动工作时，带上所受应力有哪几种？如何分布？最大应力在

何处？

2-20带传动的要紧失效形式是什么？带传动设计的要紧根据是什么？

2-21说明带传动设计中，如何确定下列参数：（1）带轮直径（2）带

速v（3）小带轮包角ai（4）张紧力Fo

（2）带的根数z（6）传动比I。

2-22在多根V带传动中，当一根带失效时，为什么全部带都要更换？

2-23为什么带传动的轴间距通常都设计成可调的？

2-24试分析带传动中心距a、预紧力

Fo及带的根数z的大小对带传动的工作

能力的影响。

2-25一带式输送机装置如图所示。己知

小带轮基准直径面=140mm,大带轮基

准直径i4i2=400mm,鼓轮直径

£>=250mm,为了提高生产率，拟在输送

机载荷不变（即拉力F不变）的条件下，

将输送带的速度P提高，设电动机的功

率与减速器的强度足够，且更换大小带

轮后引起中心距的变化对传递功率的影

响可忽略不计，为了实现这一增速要求,题2-25图

试分析使用下列哪种方案更为合理，为什么？

(1)将大带轮基准直径山2减小到280mm；

(2)将小带轮基准直径心增大到200mm；

(3)将鼓轮直径D增大到350mm«

三'设计计算题

2-26已知一窄V带传动，主动轮转速，〃i=1460r/rain,两带轮基准直

径40mm,Jd2=400mm,中心距a=815mm,使用四根SPA型窄V

带，一天运转16小时，工作载荷变动较大，试求带传动所同意传递的

功率。

2-27某车床电动机与主轴箱之间为窄V带传动，电动机转速

/ii=1440r/min,主轴箱负载为4.0kW,带轮基准直径d<n=90mm,

dd2=250mm,传动中心距a=527mm,预紧力按规定条件确定，每天工

作16小时，试确定该传动所需窄V带的型号与根数。

2-28—V带传动传递的功率尸=7.5kW,带速v=10m/s,测得紧边拉力

是松边拉力的两倍，即B=2F2,试求紧边拉力Q、有效拉力人与预紧

力Foo

2-29现设计一带式输送机的传动部分，该传动部分由普通V带传动

与齿轮传动构成。齿轮传动使用标准齿轮减速器。原动机为电动机，

额定功率尸=11kW,转速〃i=1460r/min,减速器输入轴转速为400r/min,

同意传动比误差为±5%,该输送机每天工作16小时，试设计此普通V

带传动，并选定带轮结构形式与材料

四、结构设计与分析题

2-30图中所示为带传动的张紧方案，试指出其不合理之处，并改

正。

a)平带传动b)V带传动

题2-30图

2-31图中所示为SPB型窄V带的轮槽结构，试填写有关结构尺寸、

尺寸公差及表面粗糙度值。

题2-31图

第三章齿轮传动

一、选择题

3-1在机械传动中，理论上能保证瞬时传动比为常数的是.

（1）带传动（2）链传动（3）齿轮传动（4）摩擦轮传动

3-2在机械传动中，传动效率高，结构紧凑、功率与速度适用范围最

广的是o

（1）带传动（2）摩擦轮传动（3）链传动（4）齿轮传动

3-3成本较高，不宜用于轴间距离较大的单级传动是o

（1）带传动（2）链传动（3）齿轮传动

3-4能缓冲减振，同时起到过载安全保护作用的传动是一。

（1）带传动（2）链传动（3）齿轮传动

3-5通常参数的闭式软齿面齿轮传动的要紧失效形式是一。

（1）齿面点蚀（2）轮齿折断（3）齿面磨粒磨损（4）齿面胶

合

3-6通常参数的闭式硬齿面齿轮传动的要紧失效形式是—。

（1）齿面点蚀（2）轮齿折断（3）齿面塑性变形（4）齿面胶合

3-7高速重载且散热条件不良的闭式齿轮传动，其最可能出现的失效

形式是。

（1）轮齿折断（2）齿面磨粒磨损（3）齿面塑性变形

（1）齿面胶合

3-8齿轮因齿面塑性变形而失效最可能出现在齿轮传动中。

（1）高速轻载的闭式硬齿面（2）低速重载的闭式软齿面

（3）润滑油粘度较高的硬齿面

3-9设计通常闭式齿轮传动时，计算接触疲劳强度是为了避免

____________失效。

（1）胶合（2）磨粒磨损（3）齿面点蚀（4）轮齿折断

3-10设计通常闭式齿轮传动时，齿根弯曲疲劳强度要紧针对的失效形

式是。

（1）齿面塑性变形（2）轮齿疲劳折断（3）齿面点蚀

（1）磨损

3-11磨损尚无完善的计算方法，故目前设计开式齿轮传动时，通常弯

曲疲劳强度设计计算，用适当增大模数的办法以考虑的影响。

（1）齿面点蚀（2）齿面塑性变形（3）磨面磨损

（4）齿面胶合

3-12对齿轮轮齿材料性能的基本要求是o

（1）齿面要硬，齿芯要韧（2）齿面要硬，齿芯要脆

（2）齿面要软，齿芯要脆（4）齿面要软，齿芯要韧

3-13设计一对材料相同的软齿面齿轮传动时，通常使小齿轮齿面硬度

HRS,与大齿轮齿面硬度HBR2的关系为o

（1）HBS,<HBS2（2）HBSI=BS2HBSI>HBS2

3-14关于一对材料相同的钢制软齿面齿轮传动，常用的热处理方法是

（1）小齿轮淬火，大齿轮调质（2）小齿轮淬火，大齿轮正火

（3）小齿轮调质，大齿轮正火（4）小齿轮正火，大齿轮调质

3-15一材料为45钢要求6级精度的硬齿面齿轮，其制造工艺过程可

在齿坯加工以后顺序进行。

（1）滚齿、表面淬火、磨齿（2）滚齿、磨齿、表面淬火

（3）渗碳淬火、滚齿、磨齿（4）渗碳淬火、磨齿

3-16选择齿轮毛坯的成型方法时（锻造、铸造、轧制圆钢等），除了考

虑材料等因素外，要紧根据。

（1）齿轮的几何尺寸（2）齿轮的精度（3）齿轮的齿面粗糙度

（4）齿轮在承上的位置

3-17计算载荷中的使用系数KA不包含对齿轮实际承受载

荷的影响

（1）工作机性能（2）原动机性能（3）载荷变动情况

（5）齿轮制造及装配误差

3-18关于重要的齿轮传动，可将齿轮进行齿顶修缘，目的是一。

（1）减小齿间载荷分配不均（2）减小齿向载荷的分布不均

（2）减小附加动载荷

3-19齿轮传动中，齿间载荷分配不均，除与轮齿变形有关外，还要紧

与有关。

（1）齿面粗糙度（2）润滑油粘度（3）齿轮制造精度

3-20有A、B两对齿轮传动，材•料、热处理与制造精度相同，但A对

齿轮重合度较大。则齿间载荷分配系数K（）。

（1）A对较大（2）B对较大（3）A、B对齿轮相同

3-21计算载荷中的齿向载荷分布系数K。与无关。

（1）齿轮所在轴的刚度（2）齿轮在轴上的位置

（2）工作机性能（4）齿轮的宽度（5）齿面硬度

3-22齿面降低齿轮传动中向载荷分布不均的程度，能够一。

(1)增大重合度(2)进行轮齿齿顶修缘(3)将轮齿作鼓形修整

(4)降低齿轮支承系统的刚度

3-23齿轮接触强度计算中的弹性系数ZE反映了对齿面接触

应力的影响。

(1)齿轮副强度的极限(2)齿轮副材料的弹性模量与泊松比

(2)齿轮副材料的弹性极限(4)齿轮副材料的度

3-24齿轮接触疲劳强度计算中的节点区域系数ZH与一无关。

(1)变位系数(2)分度圆压力角(3)分度圆螺旋角

3-25斜齿轮接触强度计算中的重合系数Z。，考虑了重合度对单位齿宽

载荷的影响它。

(1)与端面重合度与纵向重合度有关(2)只与端面重合度有关

(3)与纵向重合度有关

3-26齿轮抗弯强度计算中的重合度系数Ye与有关。

(1)齿高(2)齿宽(3)端面重合度(4)纵向重合度

3-27斜齿圆柱齿轮强度计算中的螺旋系数Z“与Y,是考虑接触线倾

斜对轮齿强度的影响，它的值为o

(1)Z0>1,YO1(2)ZoCl,YaCl(3)Z”>1,Y“<1

(4)ZP<1,YP>1

3-28齿轮抗弯曲计算中的齿形系数YFa反映了对抗弯强

度的影响。

(1)轮齿的形状(2)轮齿的大小(3)齿面强度

(4)齿面粗糙度

3-29标准直齿圆柱齿轮的齿形系数YFa取决于。

(1)模数(2)齿数(3)齿宽系数(4)齿面硬度

3-30齿轮抗弯强度计算中的应力修正系数Ysa不包含对齿

根应力的影响。

(1)齿根过渡曲线处的应力集中(2)弯曲应力外其余应力

(2)齿面硬度

3-31—减速齿轮传动，主动轮1用的45钢调质，从动轮2用45钢正

火,则它们的齿面接触应力的关系是。

(1)°Hl<0H2(2)OHl=0H2(3)OHl>0H2

3-32一标准值齿圆柱齿轮传动，主动轮1与从动轮2材料的热处理硬

度相同，齿数Z1<Z2,则它们的齿根弯曲应力。

(1)°Fl>°F2(2)°Fl=°F2(3)OFl<°F2

3-33有一标准直齿圆柱齿轮传动，齿轮1与齿轮2的齿数分别为Z,

与Z2且Z,<Z2o若两齿轮的许用接触力与许用弯曲应力相同，则

（1）两齿轮接触强度相等，齿轮2比齿轮1抗弯强度高

（2）两齿轮抗弯强强度相等，齿轮2比齿轮1接触强度高

（3）齿轮1与齿轮2的接触强度与抗弯强度均相等。

（4）齿轮1与齿轮2的接触强度与抗弯强度都高。

3-34为了有效地提高齿面接触强度，可。

（1）保持分度圆直径不变而增大模数（2）增大分度圆直径

（2）保持分度圆直径不变而增加齿数

3-35有一传递动力的闭式直齿圆柱齿轮传动，现设计主、从动轮均为

软齿面钢制齿轮，精度等级为7级。如欲在中心距与传动不变的条件

下提高其接触强度，在下列措施中，最有效的是o

（1）增大模数（2）提高主、从动轮的齿面硬度

（3）提高加工精度的等级（4）增大齿根圆角半径

3-36设计圆柱齿轮传动时，通常使小齿轮的宽度比大齿轮的宽一些，

其目的是。

（1）使小齿轮与大齿轮的强度接近相等（2）为了使传动更平稳

（2）为了补偿可能的安装误差以保证接触线长度

3-37与标准圆柱齿轮传动相比，使用高度变位齿轮传动能够—o

（1）使大、小齿轮的抗弯强度趋近（2）提高齿轮的接触强度

（2）使大、小齿轮的磨损程度都减小

3-38设计变位齿轮传动时，若齿轮的变位系数分别为Xi与X2,为提

高齿轮传动的接触强度，应使变位系数之与为。

（1）Xi+X2<0（2）Xi+X2=0（3）XI+X2>0

3-39设计斜齿圆柱齿轮传动时，螺旋角P通常在8度〜25度范围内选

取，B太小斜齿轮传动的优点不明显，太大则会引起。

（1）啮合不良（2）制造困难（3）轴向力太大

（3）传动平稳性下降

3-40当齿轮的材料与热处理一定的情况下，许用应力的值与可靠度及

寿命要求的关系是。

（1）可靠度要求越高，许应力值越大（2）寿命要求越大，许用力

值越大（3）可靠度与寿命要求越高，许用应力值越站

3-41当齿轮的材料与热处理一定时，许用弯曲应力在_____情况下的

值较大。

（1）轮齿单向弯曲（2）齿轮在传动中为惰轮

（3）齿轮双向运转（4）齿轮是行星轮

二、分析与思考题

3-42在进行齿轮强度计算时，为什么要引入载荷系数K?

3-43根据齿轮啮合原理，渐开线齿轮传动能够实现瞬时传动比不变，

为什么齿轮啮合过程中还会产生内部附加动载荷？动载荷系数Kv反

映了什么产生动载荷的影响因素？如何减小作用在轮齿上的内部附加

动载荷？

3-44为什么要引入齿间载荷分配系数K”，它取决于什么因素？

3-45齿轮强度计算中为什么要引入齿向载荷分布系数K”，它的值

要紧受什么因素的影响？可采取什么措施来减小齿向载荷分布不均的

程度？

3-46对相对两支承非对称布置的齿轮传动，从减小齿向载荷分布不均

的角度考虑，齿轮应远离还是靠近转矩输入端来布置？

3-47试说明弹性系数ZE的物理意义，它如何影响齿面的接触应力？

3-48试说明节点区域系数ZH的物理意义，它对齿面接触影响如何？它

与齿轮什么参数有关？

3-49为什么齿轮接触强度与抗弯强度计算分别引入重合度系数Z。与

Ye?在强度公式中还有什么系数与重合度有关，说明重合度对接触强

度与抗弯强度的影响。

3-50试说明齿形系数YFa的物理意义，它与齿轮的什么参数有关，是如

何影响齿轮抗弯强度的？

3-51试说明应力修正系数Ysa的物理意义。它考虑了什么因素对抗弯强

度的影响？

3-52试说明变位系数对接触强度与抗弯强度的影响在齿轮强度公式中

是如何表达的？

3-53试说明齿轮制造精度对齿轮接触强度与抗弯强度的影响在强度计

算公式中是如何表达的？

3-54在下列各齿轮受力图中标注各力的符号（齿轮1主动）。

题3-54图

3-55两级展开式齿轮减速器如图所示。已知主动轮1为左旋，转

向切如图示，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K、径向力居，与圆周力居，的方向（圆周力的方向分别

用符号⑧或者①表示向内或者向外）。

题3-55图

3-56图示定轴轮系中，已知齿数ZI=Z3=25,Z2=20,齿轮，转速

n,=450r/min.工作寿命Lh=2000h。若齿轮1为主动且转向不变，试问：

题3-56图

(1)齿轮2在工作过程中轮齿的接触应力与弯曲应力的应力比r

各为多少？

(2)齿轮2的接触应力与弯曲应力的循环次数此各为多少？

3-57直齿轮传动与斜齿轮传动在确定许用接触应力[”H]时有何

区别？

3-58对齿轮进行正、负变位修正，轮齿的抗弯能力有何变化？

3-59齿轮传动的常用润滑方式有什么?润滑方式的选择与齿轮圆

周速度大小有何关系?润滑油粘度的选择与齿轮圆周速度大小有何关

系？

3-60圆弧齿圆柱齿轮传动与渐开线齿轮传动相比有什么优点?为

什么圆弧齿圆柱齿轮不能是直齿的？

三'设计计算题

3-61一对斜齿圆柱齿轮传动由电动机直接驱动，齿轮材料为45

钢，软齿面，齿轮精度等级为8-7-7FL。已知法面模数,"n=31mm,齿

数zi=30,Z2=93,螺旋角£=13.82°,齿宽S=85mm,B2=80mm,转

速m=1440r/min,该齿轮对称布置在两支承之间，载荷平稳。试确定该

齿轮传动的载荷系数K。

3-62在上题的齿轮传动中，小齿轮调质处理，齿面硬度为220〜

240HBS,大齿轮常化处理，齿面硬度为190〜210HBS,要求齿轮的工

作寿命为5年(同意出现少量点蚀)，每年工作250天，每天工作8小时，

齿轮单向转动。试确定该齿轮传动的许用接触应力与许用弯曲应力。

3-63设计一直齿圆柱齿轮传动，原用材料的许用接触应力为[。

H]i=700MPa,[<?H]2=600MPa,求得中心距100mm；现改用

H]i=600MPa,[0H]2=4OOMPa的材料，若齿宽与其它条件不变，为保证

接触疲劳强度不变，试计算改用材料后的中心距。

3-64一直齿圆柱齿轮传动，已知zi=20,Z2=60,/«=4mm,B,=45mm,

&=40mm,齿轮材料为锻钢，许用接触应力[OH]i=500MPa,[”

H]2=430MPa,许用弯曲应力[。印=340MPa,[<7F]2=280MPa,弯曲载

荷系数K=1.85,接触载荷系数K=L40,求大齿轮所同意的输出转矩

心(不计功率缺失)。

3-65设计铳床中一对直齿圆柱齿轮传动，已知功率尸i=7.5kW,

小齿轮主动，转速w=1450r/min,齿数zi=26,Z2=54,双向传动，工作

寿命Lh=12000h。小齿轮对轴承非对称布置，轴的刚性较大，工作中受

轻微冲击，7级制造精度。

3-66设计一斜齿圆柱齿轮传动，已知功率Pi=40kW,转速

m=2800r/min,传动比i=3.2,工作寿命Ah=1000h,小齿轮作悬臂布置，

工作情况系数必=1.25。

3-67设计由电动机驱动的闭式圆锥齿轮传动。己知功率

Pi=9.2kW,转速m=970r/min,传动比i=3,小齿轮悬臂布置，单向转

动，载荷平稳，每日工作8小时，工作寿命为5年（每年250个工作日）。

四、结构设计与分析题

3-68一标准斜齿圆柱齿轮的局部结构如图所示。已知法面模数

哂=5mm,齿数z=52,螺旋角£=13°10'25“，精度等级为8-7-7HK

GB/T10095-1988.试确定图中各结构尺寸、尺寸公差、表面粗糙度与

形位公差，并填写表中数值。

公差组检验项H代号公医（或极限偏台

齿圈径向跳动公差F

Ir

公法线长度变动公差%

n基3极限偏差fp\)

省形公差fi

ni齿向公差

公法线于均长度及其偏差

第割齿数k

题3-68图

第四章蜗杆传动

一、选择题

4-1在蜗杆传动中，如何模数与蜗杆头数一定，增加蜗杆分度圆直径，

将使。

（1）传动效率提高，蜗杆刚度降低（2）传动效率降低，蜗

杆刚度提高（3）传动效率与蜗杆刚度都提高（4）传动效率与蜗

杆刚度都降低

4-2在蜗杆传动中，其他条件相同，若增加蜗杆头数，将使。

（1）传动效率提高，滑动速度降低（2）传动效率降低，滑动

速度提高（3）传动效率与滑动速度都提高（4）传动效率与滑动

速度都降低

4-3计算蜗杆传动的传动比时，公式是错误的。

（1）i=wjw2（2）i=n/n2（3）i=ch/d3（4）i=Zz/Zi

4-4阿基米德蜗杆与蜗轮正确啮合的条件是o

（1）mu=m。，au=a0，丫+B=90°（2）mni=mn2,ani-an2

Y=B

a

（2）mxi=m。.axi=at2,y+3=90（3）mxi=mt2,axi=t2,

Y=P

4-5为了减少蜗轮滚刀型号，有利于刀具标准化，规定为标准值。

（1）蜗轮齿数（2）蜗轮分度圆直径（3）蜗杆头数

（3）蜗杆分度圆直径

4-6为了凑中心距或者改变传动比，可使用变位蜗杆传动，这时—。

（I）仅对蜗杆进行变位（2）仅对蜗轮进行变位

（4）同时对蜗杆、蜗轮进行变位

4-7蜗杆传动的失效形式与齿轮传动相类似，其中—最易发生。

（1）点蚀与磨损（2）胶合与磨损（3）轮齿折断与塑性变形

4-8蜗杆传动中，轮齿承载能力的计算要紧是针对来进行

的。

（1）蜗杆齿面接触强度与蜗轮齿根抗弯强度（2）蜗杆齿面接触强

度与蜗杆齿根抗弯强度（3）蜗杆齿面接触强度与齿根抗弯强度

（4）蜗轮齿面接触强度与齿根抗弯强度

4-9对闭式蜗杆传动进行热平衡计算，其要紧目的是为了一。

（I）防止润滑油受热膨胀后外溢，造成环境污染

(2)防止润滑油温度过高而使润滑条件恶化

(3)防止蜗轮材料在高温下力学性能下降

(4)防止蜗杆蜗轮发生热变后，正确啮合受到破坏

二、分析与思考

4-10在阿基米德蜗杆传动中，若蜗杆分度圆直径5,模数m,材料的

许用应力及工况等均保持不变，仅将蜗轮齿数由Z2=60增加到Z2=66,

则接触疲劳强度条件考虑，传动的承载能力将变为原先的多少倍？

4-11为什么连续传动的闭式蜗杆传动务必进行热平衡计算？可使用什

么措施改善散热条件？

4-12写出蜗杆传动的热平衡条件式，并说明式中各符号意义。

4-13图示蜗杆传动均是以蜗杆为主动件。试在图上标出蜗轮

(或者蜗杆)的转向，蜗轮齿的螺旋线方向，蜗杆、蜗轮所受各分

题4-13图

4-14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？

4-15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)蜗杆与蜗轮齿的旋向；

(2)蜗轮所受作用力的方向(画出)；

(3)当提升重物或者降下重物时，蜗轮齿面是单侧受教还是

双侧受载？

题4-15图

4-16在动力蜗杆传动中，蜗轮的齿数在什么范围内选取?

齿数过多或者过少有何不利？

4-17选择蜗杆、蜗轮材料的原则是什么？

4-18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?常用的散热措施有什么？

4-19为什么蜗杆传动要进行蜗杆的刚度计算?关于常用的

两端支承蜗杆轴如何进行刚度计算？

4-20为什么普通圆柱蜗杆传动的承载能力要紧取决于蜗

轮轮齿的强度，用碳钢或者合金钢制造蜗轮有何不利？

三'设计计算题

4-21图示为某起重设备的减速装置。已知各轮齿数

ZI=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)如今重物是上升还是下降？

(2)设系统效率n=0.68,为使重物上升，施加在轮1上的

驱动力矩T尸10N•，"，问重物的重量是多少？

题4-21图题4-22图

4-22蜗轮滑车如图所示，起重量F=10kN,蜗杆为双头，模

数，"=6.3mm,分度圆直径4=63mm,蜗轮齿数Z2=40,卷简直径

D=148mm,蜗杆传动的当量摩擦系数亦=0.1,轴承、溅油与链传

动的功率缺失为8%,工人加在链上的作用力F'=200N。试求

链轮直径O',并验算蜗杆传动是否自锁。

4-23试设计轻纺机械中的一单级蜗杆减速器，传递功率

Pi=8.5kW,主动轴转速，n\=1460r/min,传动比i=20,载荷平稳,

单向工作，长期连续运转，润滑情况良好，工作寿命L,=15000h。

4-24己知一蜗杆传动，蜗杆为主动，转速〃i=1440r/min,

蜗杆头数4=2,模数加=4mm,蜗杆直径系数g=10,蜗杆材料为

钢，齿面硬度大于45HRC,磨削，蜗轮材料为铸锡青铜，求该

传动的啮合效率。

4-25设计用于带式输送机的普通圆柱蜗杆减速器，传递功

率Pi=7.5kW,蜗杆转速m=970r/min,传动比i=18,由电动机驱

动，载荷平稳。蜗杆材料为20Cr钢，渗碳淬火,硬度大于58HRC。

蜗轮材料为ZCuSnlOPl,金属模铸造。蜗杆减速器每日工作8

小时，工作寿命为7年（每年250个工作日）。

第五章轴

一、选择与填空题

5-1轴上安装有过盈联接零件时，应力集中将发生在轴上

_______________________________O

（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

5-2某45钢轴的刚度不足，可采取措施来提高其刚

度。

⑴改用40Cr钢（2）淬火处理（3）增大轴径（4）增大

圆角半径

5-3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o

（1）材料抗弯与抗扭的性能不一致（2）弯曲应力与扭转切应

力的循环性质不一致

（3）强度理论的要求

5-4对轴进行表面强化处理，能够提高轴的。

（1）静强度（2）刚度（3）疲劳强度（4）耐冲击性能

二、分析与思考题

5-5何为转轴、心轴与传动轴？自行车的前轴、中轴、后轴及脚踏

板轴分别是什么轴？

5-6试说明下面几种轴材料的适用场合：0235-A,45,lCH8Ni9Ti,

Qr600-2,40CrNio

5-7轴的强度计算方法有哪几种?各适用于何种情况？

5-8按弯扭合成强度与按疲劳强度校核轴时;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？

5-9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？

5-10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，可采取什么措施来提高轴的疲劳强度？

5-11何谓轴的临界转速?轴的弯曲振动临界转速大小与什么因素

有关？

5-12什么叫刚性轴?什么叫挠性轴?设计高速运转的轴时.，应如何

考虑轴的工作转速范围?

三、设计计算题

5-13已知一传动轴的材料为40Cr钢调质，传递功率P=12kW,转

速，〃=80r/min。试：

(1)按扭转强度计算轴的直径；

(2)按扭转刚度计算轴的直径(设轴的同意扭转角［

0.5(°)/m)»

5-14直径J=75mm的实心轴与外径d0=85mm的空心轴的扭转强

度相等，设两轴的材料相同，试求该空心轴的内径"与减轻重量的百

分率。

5-15图示为一台二级圆锥-圆柱齿轮减速器简图，输入轴由左端

看为逆时针转动。已知Ei=5000N,Fr)=1690N,Fai=676N,Jmi=120mm,

"m2=300mm,Ft3=10000N,居3=375IN,泾3=2493N,d3=150mm,Zi=I

3=60mm>/2=120mmm,4=，5=L=100mm。试画出输入轴的计算简图，

计算轴的支承反力，画出轴的弯矩图与扭矩图，并将计算结果标在图

算轴的支承反力，画出轴的弯矩图与扭矩图，并将计算结果标在图中。

5-17两级展开式斜齿圆柱齿轮减速器的中间轴的尺寸与结构如

图所示。轴的材料为45钢，调质处理，轴单向运转，齿轮与轴均使用

H7/k6配合，并使用圆头普通平键联接，轴肩处的圆角半径均为

5mm。若己知轴所受扭矩7H292N・m,轴的弯矩图如图所示。试

按弯扭合成理论验算轴上截面I与II的强度，并精确验算轴的疲劳强

度。

四、结构设计与分析题

5-18试指出图示小圆锥齿轮轴系中的错误结构，并画出正

确结构图。

题5-18图

5-19试指出图示斜齿圆柱齿轮轴系中的错误结构，并画出正确结

构图。

题5-19图

第六章滚动轴承

一、选择与填空题

6-1说明下列型号滚动轴承的类型、内径、公差等级、直径系列

与结构特点：6306、与316、N316/P6.30306、6306/P5.30206,并指

出其中具有下列特征的轴承：

(1)径向承载能力最高与最低的轴承分别是与

⑵轴向承载能力最高与最低的轴承分别是与

(3)极限转速最高与最低的轴承分别是与

(4)公差等级最高的轴承是；

(5)承受轴向径向联合载荷的能力最高的轴承是。

6-2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__________基本额定动载荷。

(1)大于(2)等于(3)小于

6-3在保证轴承工作能力的条件下，调心轴承内、外圈轴线间可

倾斜的最大角度为，而深沟球轴承内、外圈轴线间可倾斜

的最大角度为。

(1)3'〜4'(2)8'〜16'(3)1°~2°(4)2°-3°

6-4滚动轴承的内径与外径的公差带均为，而且统

一使用上偏差为,下偏差为的分布。

6-5使用滚动轴承轴向预紧措施的要紧目的是o

(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

6-6各类滚动轴承的润滑方式，通常可根据轴承的来

选择。

(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

6-7若滚动轴承使用脂润滑，则其装脂量通常为轴承内部空间容

积的。

二、分析与思考题

6-8滚动轴承共分几大类型?写出它们的类型代号及名称，并说明

各类轴承能承受何种载荷(径向或者轴向)。

6-9为什么30000型与70000型轴承常成对使用?成对使用时，什

么叫正装及反装?什么叫“面对面”及“背靠背”安装?试比较正装与反

装的特点。

6-10滚动轴承的寿命与基本额定寿命有何区别?按公式L=(c/py

计算出的L是什么含义？

6-11滚动轴承基本额定动载荷C的含义是什么?当滚动轴承上作

用的当量动载荷不超过C值时，轴承是否就不可能发生点蚀破坏?为什

么？

6-12关于同一型号的滚动轴承,在某一工况条件下的基本额定寿

命为L。若其它条件不变，仅将轴承所受的当量动载荷增加一倍，轴承

的基本额定寿命将为多少？

6-13滚动轴承常见的失效形式有什么？公式L=（CZP）’是针对哪种

失效形式建立起来的？

6-14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？

6-15什么类型的滚动轴承在安装时要调整轴承游隙?常用什么方

法调整轴承游隙？

6-16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，另一支点游动；（3）两支点

游动。试问这三种类型各适用于什么场合？

6-17一高速旋转、传递较大功率且支承跨距较大的蜗杆轴，使用

一对正装的圆锥滚子轴承作为支承，是否合适?为什么？

6-18滚动轴承的回转套圈与不回转套圈与轴或者机座装配时所

取的配合性质有何不一致?常选用什么配合?其配合的松紧程度与圆柱

公差标准中相同配合有何不一致？

6-19在圆锥齿轮传动中，小圆锥齿轮的轴常支承在套杯里，使用

这种结构形式有何优点？

6-20滚动轴承常用的润滑方式有什么?具体选用时应如何考虑？

6-21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？

6-22在唇形密封圈密封结构中，密封唇的方向与密封要求有何关

系？

三'设计计算题

6-23如图所示，轴上装有一斜齿圆柱

齿轮,轴支承在一对正装的7209AC轴承上。

齿轮轮齿上受到圆周力Ee=8100N,径向力

F*=3052N,轴向力Ke=2170N,转速n=300

r/min,载荷系数力=1.2。试计算两个轴承的

基本额定寿命（以小时计）。（想一想：若两轴

承反装，轴承的基本额定寿命将有何变化?）

题6-23图

6-24一根装有小圆锥齿轮的轴

拟用图示的支承方案，两支点均选用轻

系列的圆锥滚子轴承。圆锥齿轮传递的

功率P=4.5kW(平稳),转速"=500r/min,

平均分度圆半径rm=100mm,分锥角6

=16°,轴颈直径可在28〜38mm内选

择。其它尺寸如图所示。若希望轴承的

基本额定寿命能超过60000h,试选择合适的轴承型号。

6-256215轴承受径向载荷F产45.6kN,轴向载荷凡=6.3kN,载

荷平稳，试计算其当量动载荷P。若在此当量动载荷作用下要求该轴承

能正常旋转1()6转，其可靠度约为多少？

第七章联轴器与离合器

一、选择与填空题

7-1试查手册确定下列联轴器的相对位移补偿量范围。

滑弹齿轮

类型

块性式胎

位移

联柱联联

轴销轴轴

器联器器

轴

器

补x/mm

偿

量y/mm

范a

围/(°)

7-2牙嵌离合器的许用压力与许用弯曲应力与有

关。

(1)工作情况系数KA(2)接合时的转速状态(3)牙的形状(4)

牙的数量

7-3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，其刚度多随载荷增大而o

7-4多盘摩擦离合器的内摩擦盘有的时候做成碟形，这是为了

(1)减轻盘的磨损(2)提高盘的刚性(3)使离合器分离迅速

(4)增大当量摩擦系数

二、分析与思考题

7-5联轴器、离合器、安全联轴器与安全离合器有何区别?各用于

什么场合？

7-6试比较刚性联轴器、无弹性元件的挠性联轴器与有弹性元件

的挠性联轴器各有何优缺点?各适用于什么场合？

7-7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，同时希望联轴器

寿命较长。

(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。

(3)载荷不平稳且具有较大的冲击与振动。

(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。

7-8十字轴万向联轴器适用于什么场合?为何常成对使用？在成对

使用时如何布置才能使主、从动轴的角速度随时相等？

7-9在联轴器与离合器设计计算中,引入工作情况系数KA是为了

考虑什么因素的影响？

7-10选择联轴器类型时，应当考虑哪几方面的因素？

7-11牙嵌离合器与摩擦式离合器各有何优缺点?各适用于什么场

合？

7-12多盘摩擦离合器的许用压力㈤与什么因素有关?为什么？

三、设计计算题

7-13有一链式输送机用联轴器与电动机相联接。已知传递功率

P=15kW,电动机转速n=1460r/min,电动机轴伸直径d=42mm。两轴

同轴度好，输送机工作时起动频繁并有轻微冲击。试选择联轴器的类

型与型号。

7-14一搅拌机的轴通过联轴器与减速器的输出轴相联接，原动机

为电动机，减速器输出轴的转速n=200r/min,传递的转矩T^IOOON-m,

两轴工作时有少量偏移，试选择此联轴器的类型与型号。

7-15一机床主传动换向机构中使用多盘摩擦离合器。已知外摩

擦盘5片，内摩擦盘4片，摩擦盘接合面内径£)i=60mm,外径

D2=110mm,传递功率P=4.4kW,转速〃=1214r/min,摩擦盘材料为淬

火钢，在油中工作，每小时接合约120次。试求此离合器所需的轴向

总压力凡并验算此离合器。

7-16一剪切销安全联轴器如图所示，传递转矩Tmx=800N•m,

销钉直径d=6mm,销钉材料用45钢正火，销钉中心所在圆的直径

D=100mm,销钉数z=2,取[r]=0.7”B。试求此联轴器在载荷超过多

大时方能起到安全保护作用。

题7-16图

第八章螺纹联接及螺旋传动

一、选择题

8-1在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是。

（1）三角形螺纹（2）梯形螺纹（3）锯齿形螺纹（4）矩形螺纹

8-2在常用的螺纹联接中，自锁性能最好的螺纹是。

（1）三角形螺纹（2）梯形螺纹（3）锯齿形螺纹（4）矩形螺纹

8-3当两个被联接件不太厚时，宜使用o

（1）双头螺柱联接（2）螺栓联接（3）螺钉联接（4）矩形螺纹

8-4当两个被联接件之一不太厚，不宜成通孔，且需要经常拆装时，

往往使用0

（1）螺栓联接（2）螺钉联接（3）双头螺柱联接（4）紧定螺钉联接

8-5当两个被联接件不太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装

时，往往使用。

（1）螺栓联接（2）螺钉联接（3）双头螺柱联接（4）紧定螺钉联接

8-6在拧紧螺栓联接时，操纵拧紧力矩有很多方法，比如。

（2）增加拧紧力（2）增加扳手力臂

（3）使用测力矩扳手或者定力矩扳手

8-7螺纹联接防松的根本问题在于。

（1）增加螺纹联接能力（2）增加螺纹联接的横向力（3）防止螺

纹副的相对转动（4）增加螺纹联接的刚度

8-8螺纹联接预紧的目的之一是。

（1）增加联接的可靠性与紧密性（2）增加被联接件的刚性

（4）减小螺栓的刚性

8-9承受预紧力与轴向变载荷的紧螺栓联接，当其螺栓的总拉力Fo的

最大值与被联接件的刚度Cm不变时，螺栓的刚度Cb愈小，则。

（1）螺栓中总拉力的变化幅度最大（2）螺栓中总拉力的变化幅度

愈小（3）螺栓总拉力变化不变（4）螺栓中的疲劳强度降

低

8-10对受轴向变横载的紧螺栓联接，在限定螺栓总拉力的情况下，提

高螺栓疲劳强度的有效措施是。

（3）增大被联接件的刚度（2）减小被联接件的刚度

（4）增大螺栓的刚度

8-11现有一个单个螺栓联接，要求联接件的结合面不分离，假定螺栓

的刚度Cb与被联接的刚度Cm相等，联接的预紧力为F',现开始对联

接施加轴向载荷，当外载荷达到与预紧力F'的大小相等时，则

（1）被联接发生分离，联接失效（2）被联接件马上发生分离，联

接不可靠（3）联接可靠，但不再继续加载（4）联接可靠，只要

螺栓强度足够，外载荷F还可继续增加到接近预紧力F'的两倍

8-12有一汽缸盖螺栓连接，若汽缸内气体压力在l~2Mpa之间循环变

化，则螺栓中的应力变化规律为