机械设计课程思考题和习题(适用教材：李建功主编《机械设计》(第四版))

机械设计课程思考题和习题

（适用教材：李建功主编《机械设计》（第四版））

机械设计课程组

第一章机械设计总论

思考题

1-1一部现代化的机器主要有哪几局部组成？

1-2开发一部新机器通常需要经过哪几个阶段？每个阶段的主要二作是什么？

1-3作为一个设计者应具备哪些素质？

1-4机械设计课程的性质、任务和内容是什么？

1-5机械设计课程有哪些特点？学习中应注意哪些问题？

1-6什么是失效？什么是机械零件的计算准那么？常用的计算准那么有哪些？

1-7什么是校核计算？什么是设计计算？

1-8什么是名义载荷？什么是计算载荷？为什么要引入载荷系数？

1-9静应力由静载荷产生，那么变应力是否一定由变载荷产生？

1-10什么是强度准那么？对于零件的整体强度，分别用应力和平安系数表示的强度条件各是什么？

1-11在计算许用应力时，如何选取极限应力？

1-12什么是外表接触强度和挤压强度？这两种强度缺乏时，分别会发生怎样的失效？

1-13刚度准那么、摩擦学准那么以及振动稳定性准那么应满足的条件各是什么？这些准那么得不到满足时，可能

的失效形式是什么？

1-14用合金钢代替碳钢可以提高零件的强度，触否也可以提高零件的刚度？

）-15什么是机械零件的“三化”？“三化”有什么实际意义？

1-16机械零件的常用材料有哪些？设计机械零件时需遵循哪些原那么？

第二章机械零件的疲劳强度设计

思考题

2-1什么是疲劳破坏？疲劳断口有哪些特征？

2-2变应力有哪几种不同的类型？

2-2什么是疲劳极限？什么是疲劳寿命？

2-4什么是疲劳曲线？什么是极限应力图？用它们可以分别解决疲劳强度计算中的什么问题？

2-5什么走有限寿命设计？什么是无限寿命设计？如何确定两者的极限应力？

2-6溺性材料和脆性材料的如一内极限应力图应如何简化？

2-7影响机械零件疲劳强度的三个主要因素是什么？它们是否对应力场和平均应力均有膨响？

2-8如何根据几个特殊点绘出机械零件的rT„-（7a极限应力图？

2-9机械零件受恒幅循环应力时，可能的应力增长规律有哪几种？如何确定每种规律下的极限应力点？如何计算

平安系数？

2-10什么是Miner法那么？用它可以解决疲劳强度计算中的什么问题？

2-11如何计算机械零件受规律性变幅循环应力时的平安系数？

习题

2-1：45钢的。-i=270MPa,寿命指数m=9,循环基数M)=10,求：1)循环次数分别为8000和620000次时的

有限寿命疲劳极限。TN：2)应力幅为33OMPa的对称循环应力作用下的疲劳寿命。

2-2一板状零件所受工作拉力厂在25〜85kN之间周期性变化，危险截面的面积人=320mm2,疲劳缺口系数七=

1.45,尺寸系数£6=0.75,外表状态系数0=0.9。零件材料为20CrMnTi,其力学性能为：公=835MPa,g=345MPa,an

=615MPa。试绘出该零件的简化极限应力图，并用图解法和解析法求？=C时的平安系数％。

2-3一零件的材料为合金钢，其危险截面上的最大工作应力511ax=250MPa,最小工作应力Omin=-50MPa,疲劳

缺口系数七=1.32,尺寸系数£6=0.85,外表状态系数尸=0.9。该材料的力学性能为：g=900MPa,rrs=800MPa,(7i

=440MPa,a=720MPa。要求：1)按比例绘制零件的简化Gm-Ga极限应力图；2)按(7m=C求该零件的极限应力幅6,、

极限平均应力Om'和极限应力3'；3)按Om=C求该零件危险截面的平安系数Ss

2-4某机械零件在一个工作周期7内的应力(皆为对称循环)变化如图2-27所示。：零件材料的〃T=35OMPa,

M=107,m=9,综合影响系数K°D=L85。试计算该零件的平安系数S。。

6

2-5某材料的力学性能为：CF_1=350MPa,m=9,A^o=5X10,对此材料进行对称循环疲劳试验，依次加载

应力为：⑴6=550MPa,循环次数,“=5X10,：⑵%=450MPa,求：发生疲劳破坏时，叫的循仄次数m=?

注：疲劳曲线方程：〃"N=C=*NQ

解：(1)由疲劳曲线方程。"N=C=b：；No

/_yn,

得N=[jJNo

(2)根据Miner法那么—+=1

MN?

解得：n2=2.18X1()5

2-6某机械零件材料为碳素钢，：该碳素钢的力学性能为<Tb=700MPa,(Ts=600MPa,<T_|=320MPa,<T0=560MPao

该零件危险截面上的最大应力bmx=220MPa,最小应力。而片-60MPa,综合影响系数K°D=L32。试：

(1)在图中按比例绘制该零件的简化极限应力图(计算并标出特殊点的坐标).

(2)在图中标出应力增长规律为二C时，该零件的极限应力点例。

解：(1)Ai点纵峨相三=242.4MPa

a)_仁L32

Bi点纵坐标rA-r^-==212.1MPa

当匕^2x印侬

Bi点横坐;示)：组二理加、135

农0,2)

折线AQ®为该可抑效画一化极卜艮应力用I(W募

(2)工作应力点的坐标：°Q)(MP

a)

过N点且垂直于横轴的直线与极限应力线AtD的交点M即为该零件的极限应力点。9-4

第三章摩擦、磨损及润滑根底

思考题

3-1按照摩擦面的润滑状态不可，滑动摩擦分为哪几种？

3-2什么是边界膜？边界膜的形成机理是什么？如何提高边界膜的强度？

3-2零件的磨损过程大致分为哪几个阶段？每个阶段的特征是什么？

3-4根据磨损机理的不同，磨损通常分为哪几种类型？它们各有什么主要特点？

3-5粘度的表示方法通常分为哪几种？各种粘度的单位和换算关系是什么？

3-6润滑油的主要性能指标有哪些？润滑脂的主要性能指标有哪些？

3-7在润滑油和润滑脂中参加季加剂的作用是什么？

3-8流体动力润滑和流体静力泡滑的油膜形成原理有何不同？流体静力润滑的主要优缺点是什么？

3-9流体动力润滑和弹性流体动力润滑两者间有何本质区别？所研究的对象有何不同？

3-10试说明液体动力润滑油膜形成的必要条件。

3-11试说明雷诺方程有哪几个方面的应用。

第四章螺纹联接及螺旋传动

思考题

4-1螺纹的主要参数有哪些？何处直径为其公称直径？

4-2常用螺纹牙型有哪几种？哪些主要用于联接？哪些主要用于传动？

4-3螺纹联接有哪儿种根本类型？它们各自有何特点？各自适用亍什么场合？

4-4何谓螺纹联接的预紧？预紧的目的是什么？怎样控制预紧力？

4-5螺纹联接防松的实质是什么？常用防松方法有哪些？

4-6受剪螺栓联接的可能失效形式有哪些？设计中需计算何种强度？

4-7单个受拉螺栓联接有哪几种不同的受力情况？每种受力情况下的强度计算有何相同之处？又有何差异？

4-8对于承受预紧力和轴向工作拉力的螺栓联接，设计时应如何确定所需的剩余预紧力尸”和预紧力尸'？如何计

算螺栓的总拉力Fo?

4-9国家标准中对螺栓、螺钉和螺柱的性能等级是如何规定的？

4-10螺栓组联接受力分析和计算的目的是什么？螺拴组联接有哪几种典型的根本受载形式？每种受或形式下，应

如何进行受力分析与计算？

4-li提高螺纹联接强度的措施有哪些？

4-12按用途不同，螺旋传动分为哪几种？滑动螺旋传动的螺杆和螺母分别常用什么材料？

4-13设计滑动螺旋传动时，通常需要计算哪些内容？如何确定螺纹的公称直径和螺距？

习题

4-1铳刃盘的夹紧装置如图4-35所示。拧紧轴上的螺母后，铳刀I被夹紧在两个夹紧盘2之间，并随主轴转动。:

1000

丁土红一

一100」00一

方案H

习

题4—

栓直径较小3/计算方案I中螺栓所需的预紧力。

4-9图4-41所示为一铸铁支架，用四个性能等级为6.6级的M16普通螺栓，固定在混凝土立柱上。载荷-Q=

8kN,接合面之间的摩擦因数网=03混凝土的许用挤压应力伪）=2.5MPa,接合面的承载面积A=4XUmm。其抗

弯截面模量W=5XI0ftmm3,取可靠性系数K=1.2,平安系数S=3,取预紧力尸=9kN,»要求：1）校核定否能保证支

架不下滑？2）校核螺栓的强度。3）校核是否能保证联接的接合面既不会开缝也不会被压溃？

4-10图4-42所示为常用的螺纹联接。a）为普通螺栓联接，b）为螺钉联接，c）为双头螺柱联接，d）为紧定螺

L400

钉联接。指出图中的结构错误，并画出正曲撰物图.

-9图

a）b）c）d）

习题

4-10

4-11团试设计螺旋千斤顶（运动简图见图4-32a）的螺杆和螺母的主要尺寸。最大起重量为35kN,最大起重高度

为180mm,材料自选。

4-12如卜.图的夹紧联接柄承受载荷”=600N,螺栓个数Z=2,联接柄长度/=300mm,轴直径d=60mm,夹紧结合面

摩擦系数"=015,可靠性系数上1,试确定联接螺栓的直径[螺栓材料为。235钢）。

注：未淬火钢：[o]=0.6os,Os=240N/mm2

解：由受力平衡条件Zd=&（可靠性系数k=l）

得螺栓的预紧力P为：

F'=F/4Zd=600x300/(0.15x2x60)=10()0()N

螺栓直径为5：4x1.3FAuhVE]

I4x1.3F/4x1.3x10000,八

/-------------=J---------------------=10.72mm

丫万x0.6crs.v乃x0.6x240

根据d,>10.72mm查螺纹标准，可得出该螺栓的公称直径M16

4-13图示A板用4个性能等级为6.8级的普通螺栓固定在槽钢上，A板受力F=2400N,安装时，各螺栓的预紧

力皆为R'=3000N,螺栓与被联接件的刚度之比为C；：C,”=1:5,取螺栓的平安系数S=l.5o问：选M12（d产

10.106mm）的螺栓是否平安?

解：（1）将F向螺栓组形心平移得轴向力F=400（N）和翻转力矩M,

M=F(400+75)=2400X475=1.14X106(N・mm)。

(2)工作拉力

Fi=—=^^=600(N)

F作用下

z4

MYML14xl()6,

M作用下F2=—=—=-------------3800(N)

4r24r4x75

最大工作拉力为

Fmax=F2-F1=3800-600=3200(N)

[3）总拉力

rF=F'+CMC,“尸

Fo=F+———max「i〔max

5/+1

=3000+^^x3200=3533.3(N)

Hl

[4)许用应力[b]=^-=—=320(MPa)

S1.5

15)螺栓的工作应力

1.3x4^1.3x4x3533.3…

a=------------=----------------；—=57.3(MPa]W[<7]=320(MPa)

兀d；4X10.1062

故，选M12的螺栓是平安的。

第五章键、花键、销和形面联接

思考题

5-1键联接的功用是什么？

5-2松键联接和紧键联接在工作原理卜.有什么不同？比拟它们的特点和各自的适用场合。

5-3A、B、C型三种普通平键在轴上的键槽怎样加工？它们的应用情况如何？

5-4同样用于动联接的导向平键却滑键有什么区别？

5-5半圆键联接有何特点？

5-6根据什么选择平键的截面尺寸和长度？

5-7平键联接的主要失效形式是什么？

5-8为什么双键联接的强度计算只能按1.5个键计算？

5-9花键联接有哪些特点？

5-10矩形花键的定心方式为什么优选小径定心？

5-11渐开线花键与矩形花键比拟有何优点?其中45°压力角渐开线花健主要用于什么场合?

5-12花健联接的主要失效形式有哪些？

5-13销联接有哪些主要用途？

习题

5-1有一直径d=80mm的轴端，安装一钢制直齿圆柱齿轮（图5-21）,轮毂宽度L'=1.5d,工作时有轻微冲击。试确

定平键联接的尺寸，并计算其允许传递的最大转距。

5-2图5-22所示为减速牌的低速轴。轴端装有凸缘联轴器，两轴承之间装有圆柱齿轮，它们分别用键与轴相联。传

题5-2

递的转矩海南轴的材料为45钢，齿轮的材料为锻钢，联轴器的材料为灰铸铁，工作时有轻微冲击。试选择两

处键的类型用I尺寸，并校核键联接强潼。

5-3图5-23所示为变速箱中的双联滑移齿轮，传递的额定功率P=4kW,转速〃=250r/min°齿轮在空载下移动，工

作情况良好.试选择花键的类型和尺寸,并校核其花键联接强度.

题5-3

图

第六章过盈联接、弹性环联接及斜、焊、粘接

思考题

6-1过盈联接是怎样承受并传递外载荷的？其有何特点？主要应月于什么场合？

6-2过盈联接有哪几种装配方怯？每种装配方法有何优缺点？

6-3在圆柱面过盈联接的设计中，需解决的两个主要问题是什么？如何确定联接所需的最小过盈

量？如何选择配合公差？如何计算被我接件的强度？

6-4弹性环联接是如何实现的？有何特点？

6-5期接、焊接和粘接各自有那些特点？各自适用于什么场合？

6-6钟缝和焊缝各自有哪几种洁构形式？

习题

6-1一齿轮套装在轴上，齿轮和轴的材料均为45钢，其公=36（）MPa,尺寸如图6/5所示，采用H7/p6配合,

孔4轴配合面的粗造度均为七=3.2pm,采用压入法装配。试：1）计算配合面间可能产牛.的最大压强；2）计算装配所需

的最大压入力：3）校核两个零件的强度。

60

习题

6-1图

6-2如图6-16所示的组合式蜗轮，轮芯和齿圈采用过盈联接。轮芯材料为HT200,其外=170MPa,齿圈材料为

锡青铜CuSnPl,其G=200MPa,轮芯配合面的粗糙度a=6.3阿，齿圈配合面的粗糙度q=lO^m，采用胀缩法装配，

60

习题

6-2图

传递的最大转矩7=4000N•m,试殳计该过盈联接。

第七章带传动

思考题

7-1带传动的工作原理是什么？有哪些特点？

7-2说明带传动中紧边拉力石、松边拉力入、有效拉力尸以及初拉力州之间的关系。

7-3带传开工作中发生弹性滑动的机理是什么？对传动有什么影响？

7-4打滑是怎样产生的？打滑的利弊是什么？

7-5试分析带传开工作时带中的应力情况。

7-6带传动设计的主要依据和设计准那么是什么？

7-7多根V带传动中，一根带失效，为什么要同时更换所有的V带？

7-8普通V带与V带轮轮槽楔角是否相同？为什么？

7-9为什么带传动的中心距一般设计成可调节的？

7-10带传动在使用中应注意哪些问题？

习题

7T一带传动，传递功率。=10kW,带速V=12.5m/s,观测得初拉力尼=700N。试求紧边拉力

工和松边拉力F?。

7-2试设计某鼓风机用的普通V带传动。传递功率尸=7.5kW,小带轮转速m=1460r/min,鼓风

机主轴转速物=700r/min,每天工作16h,由Y系列三相异步电动机驱动。要求传动中心距〃W800mm。

7-3试设计一牛头刨床中的普通V带传动。传递功率P=4kW,小带轮转速〃i=1440r./min,要求

传动比i=3.5,每天工作16h,臼Y系列三相异步电动机驱动。由于结构限制，要求大带轮基准直径dg

不超过450mm。

7-4试设计某旋转式水泵用的普通V带传动。采用Y系列三相异步电动机驱动，电动机额定功率

P=11kW,电动机转速n[=146Cr/min,水泵轴转速^2=400r/min,中心距约为1500mm,每天工作24h。

第八章齿轮传动

思考题

8-1齿轮传动与其他机械传动相比有何特点？

X-2齿轮传动常见的失效形式有•脚些？各种失效形式常在何种情况下发生？

8-3一般的闭式齿轮传动和开式齿轮传动的主要失效形式各是什么？

8-4闭式软齿面、闭式硬齿面齿轮传动及开式齿轮传动的设计准那么有何不同？

8-5常用的齿轮材料有哪些？它们的应用场合如何？钢制齿轮常用的热处理方法有哪些？它们各在何种情况卜采

用？

8-6在设计软齿面齿轮传动时，为什么常使小齿轮的齿面硬度比天齿轮高30〜50HBS?

8-7载荷系数中的KA、K、、从各考虑的是什么因素对齿轮所受载荷的影响？它们各自与哪些因素有关？

8-8对于齿轮相对两支承非对称布置的圆柱齿轮传动，从减小齿向载荷分布不均的角度考虑，齿轮应布置在什么

位置比拟合理？

8-9将齿轮轮齿制成鼓形齿的目的是什么？对轮齿进行齿顶修形的目的是什么？

8-10在计算圆柱齿轮的齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度时，分别应该注意哪些问题？

8-11影响齿轮传动齿面接触疲劳强度的主要因素有哪些？影响齿根弯曲疲劳强度的因素有哪些？

8-12一对圆柱齿轮传动，两齿轮的齿面接触应力是否相等？齿根弯曲应力又如何？

8-13在圆柱齿轮传动设计中，应如何选择小齿轮的齿数？如何设计两轮的齿宽？

8-14如何确定齿轮传动的润滑方法？如何确定齿轮传动的效率？

8-15齿轮主要有哪几种结构形式？设计中如何选择？

8-16在两级圆柱齿轮传动中，如其中有一级为斜齿圆柱齿轮传动，它一般是安排在高速级还是低速级？为什么？

在布置锥齿轮-圆柱齿轮减速器的方案时，锥齿轮传动是布置在高速级还是低速级？为什么？

习题

8-1有•直齿圆柱齿轮传动，原设计传递功率为尸，主动轴转速为〃I。假设其它条件不变，当主动轴转速提高

倍，即％=2%时，在保证轮齿工作应力不变的前提下，该齿轮传动能传递的功率P'应为多少？

8-2在图8Y3所示的二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器中，：动力从I轴输入，山轴输出，其转动方向如下图，齿

轮4的轮齿旋向为右旋。试解答：

(1)标出输入轴I和中间轴II的转向：

(2)确定并标;II齿轮【、2和3的轮齿旋向，要求使H轴上所受的轴向力尽可能小：

(3)标出各齿轮在啮合点处所受各分力的方向：

(4)画出II轴联同齿轮2和齿轮3一体的空间受力图。

8-3图8-44所示二级豺震唾柱齿轮减速器和一对开式直齿锥齿轮所组成的传动系统。动力由I轴输入，转动方向

如图示。为使U轴和IH轴上的轴力图J尽可能小，试确定图中各斜齿轮的轮齿旋向，并标出各轮在啮合点处所受切向力£、

径向力£、轴向力F、的方向。

8-4直齿锥齿轮一斜齿圆柱齿抡减速器的布置和转向如图8-45所示，欲吏中间轴I［上的轴向力尽可能小，试画出

作用在斜齿轮3、4和锥齿轮I、2上的切向力士、径向力£、轴向力以的方向。

8-5试设计某单级闭式直齿圆柱齿轮传动。：电动机驱动，P=30kW.q=720r/min,传动比i=4.5、长期双向转

动，载荷有中等冲击，Z)=27.大小齿轮材料均为40Cr外表淬火。

8-6某单级闭式斜齿圆柱齿轮传动，传递功率P=l()kW转速凡=1240r/min,传动比，=4.3,电动机驱动，双向

转动，中等冲击，小齿轮材料为40MnB调质，大齿轮材料为45钢调质，4=21,试设计此斜齿轮传动。

8-7某开式直齿锥齿轮传动，载荷均匀，原动机为电动机，单向转动，传递功率P=19kW,转速小=10r/min,

z尸26,22=83,8mm,反90mm，小齿轮材料为45钢调质，大齿轮材料为ZG45正火,试校核其强度。

8-8某斜齿圆柱齿轮传动，：zi=22,Z2=76,齿宽系数，」=1,艰据齿面接触疲劳强度计算和齿根弯曲疲劳强度

计算要求："i263mm,，”会2mm。试确定该齿轮传动的几何尺寸：〃打、a、小、小、b\、方、0。

注：*〃加的标准系列：1.5、2、2.5、3、4、5、6.......

*螺旋角p=8。〜20°

解：(1)初选螺旋角4=12”

,

,,mnz./曰d,cos/?63xcosl2_o.

由4=—2-!-得mn=-1———=----------=2.8(mm)。

cos/?"422

取标准值，〃”=3(nun'

中心距a二f(Z1+z,)=---------(22+76)=150.284(mm)

2cos/?"2xcosl2"

取a=150(mm)

那么p=arccosZn,,(Z|+Z;)=arccos3x(22+76)=11.4783°=11°28'42〃

2a2x150

MA3x22

=67.347(mm)

cos/3—cosll°28'42"

d、==———=232.653(mm)

cos/?cosl128'42"

b=y/(idl=1x67.347=67.347(mm),取匕=70(mm)

取匕2=/?=70(mm),b}=/?24-10=704-10=80(mm)

注：此题主要看确定的各参数和尺寸之间的关系是否合理？，、力2、。是否圆整？夕、4、42是

否精确？

第九章蜗杆传动

思考题

9-1蜗杆传动有哪些主要特点？

9-2按蜗杆的外形不同，蜗杆传动有哪些类型？圆柱蜗杆又有哪些主要类型？

9-3为了提高期轮的转速，可否改用相同尺寸的双头蜗杆来代替单头蜗行与原来的蜗轮相啮合？为什么？

94蜗杆传动有哪些主要参数？其中哪些参数是标准值？

9-5蜗杆传动如何变位？变位的目的是什么？

9-6蜗杆传动的可能失效形式有哪些？常用材料有哪些？如何确定蜗轮的结构形式？

9-7影响蜗杆传动啮合效率的几何因素有哪些？o

9-8如何确定闭式蜗杆传动的给油方法和润滑油粘度？

9-9为什么连续传动的闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算？可采用哪些措施来改善散热条件？

9-10把模数为，〃=5mm,齿形%a=20",分度圆直径〃=40mm,头数z—2的右旋纲轮滚刀，能否加工模

数为机=5mm.齿形角a=20°的各种螺旋角、各种齿数的期轮？为什么？

习题

9-1-阿基米德蜗杆传动，模数〃?=5mm,分度圆直径&=50mm,蜗杆头数4=4,蜗杆右旋，蜗轮齿数Z2=53。

试：［1）求传动比i和标准中心距〃：（2）其他参数不变，使中心距改为4=160mm,求变位:系数：（3）计算变位后的蜗

杆分度圆直径、节圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径：（4）计算变位后的蜗轮分度圆直径、节圆直径、喉圆直径和齿根圆直

径

9-2电动机驱动的普通蜗杆传动，如图9-12所示。模数6=6mm.蜗杆立径系数^=9,蜗杆头数马二2,期轮齿

数Z2=60,蜗杆轴输入功率＜=5.5kW,转速q=2920rpm.载荷平稳，单向转动，两班制工作，选月滚动轴承。

试完成以下工作：（1）选择期轮、蜗杆材料：（2）确定期杆的旋向，蜗轮的转向；（3）求出作用在蜗杆和蜗轮轮齿上的各分

力的大小并在图中标出各分力的方向；（4）确定传动的啮合效率和总效率。

9-3设计一用于带式运输机的蜗杆传动，蜗轮转矩7；=35（）N.m，传动比i=2L5,蜗杆转速/?,=950r/min，传动平稳,

无冲击，每天工作8小时，工面题命8年（每年工作260日）。

9-4如图9-14所示，由*题浦杜齿轮和蜗杆传动及卷箱组成的起重装置，正在提升重物。一轮土动，蜗柠3为右旋，

要求11轴上2、3两传动件的轴向力方向相反。试：（I）在图中标出各传动件的螺旋方向；（2）在图中画出斜齿死2和蜗杆3

的各分力方向：（3）在图中画出I轴的转动方向。

9-5如图9-15所示，为蜗杆传动和徒齿轮组成的传动系统。蜗杆1为主动件，要求4轮的转向如下图。（1）为使2、3

两轮轴向力相互抵消，请标出蜗轮2的旋向以及1轮的转向；（2）标出2、3两轮的轴向力、切向力和径向力的方向。

9-6如下图为由蜗杆传动和斜齿圆柱齿轮传动组成的传动系统。：蜗杆主动，右旋，转向如下图，要求2、3两轮的轴向

力方向相反。

（1）确定并在图中标出3、4两轮的螺旋方向和4轮的转向。

（2）在图中画出2、3两轮的各分力方向。

解：

第十章链传动

思考题

10-1与带传动和齿轮传动相比，链传动有什么优、缺点？

10-2链传动的运动不均匀性是如何引起的？对传动有什么影响？能否防止？

10-3正常润滑条件下，链传动主要失效形式是什么？试说明失效机理。

10-4链发生较链磨损后，会导致什么结果？为什么？

10-5在链传动设计中，链轮齿数的选择主要考虑了哪些因素的影晌？

10-6在确定链节距时，主要考志了哪些因素？是如何考虑的？

10-7链传动既然属于啮合传动，为什么也要张紧？又是如何实现张紧的？

10-8良好的润滑措施对链传动有什么积极意义？在链传动的使用维护中应注意哪些问题？

10-9在设计链传动的总体布置时，应如何考虑传动比和中心距的影响？有什么针对性措施？

10-10齿形链传动有什么优点？主要用于什么场合？

习题

107试设计一用于往复式压气机主轴驱动的链传动，动力由电动机输入。传递功率P=3kW,电动机转速勺=960

r/min,压气机主轴转速〃2=300i7min,中心距不可调。

10-2试设计一带式输送机用的进传动。传递功率P=7.5kW,主动链轮转速m=1460r/min,从动链轮转速ni=430

r/min,电动机驱动，要求传动中心距a《800mm«

10-3试设计一压气机用的链传动。电动机型号为Y225M-8,额定功率P=22kW,转速m=730r/min,压气机主轴

转速〃2=250r/min。要求中心距aW650mm,每天工作16h,我荷平稔，水平布置。

10-4一由电动机驱动的滚子链传动，徒轮齿数2尸15,Z2=49,乘用单排12A滚子链，中心距〃=650mm,水平

布置。传递功率P=2.2kW,主动轮转速〃尸960r/min,工作时有中等冲击，采用滴油润滑。试验算该链传动的工作能力。

（提示：首先确定链传动其它参数，然后根据实际工作条件验算其工作能力是否满足要求，注意润滑条件对传动能力的影

第十一章轴

思考题

11-1按承载情况，轴分为哪三种类型？各举2~3个实例。

11-2轴的常用材料有哪些？假设优质碳素钢轴的刚度缺乏，改用合金钢能否解决问题，为什么？

11-3轴的结构设计要满足哪些根本要求？说明轴的结构设计步骤。

11-4轴卜零件的周向和轴向固定方法有哪些？各适用干什么场合？

11-5在齿轮减速器中，为什么低速轴的直径要比高速轴粗得多？

11-6转轴所受弯曲应力的性质如何？其所受扭切应力的性质乂怎样考虑？

11-7为什么一般将轴设计成阶楞形？确定阶梯轴各段直径和长度的原那么和依据是什么？

11-8轴的强度计算常见的有哪匚种方法？各在什么情况下使用？

11-9怎样确定轴的危险截面？

11-10按疲劳强度精确校核轴时，主要考虑哪些因素？其校核计算的主要步骤是什么？

11-11在进行轴的疲劳强度计算时，假设同一截面上有几个应力集口源，应如何确定疲劳缺口系数？

11-12什么是轴的共振？什么是轴的临界转速？什么是刚性轴？什么是挠性轴？设计高速运转的轴时，如何考虑轴

的转速范围？

习题

11T一传动轴传递的功率为40内，转速n=1000r/min,如果轴上的祖切应力不能超过40VPa,求该轴的直径。

11-2齿轮减速㈱输入轴的功率为5kw,转速为350r/min,中选择该轴的材料分别为45钢或40Cr时，试分别确定该

输入轴的最小直径。

11-3指出图11-25中各轴系结构的不合理之处，并画出改良后的结构图。

11-4两级展开式斜齿圆柱齿

轮减速器的输出粕III（图

11-26a）传递的功率P=5KW,

转速n=60r/min，给出轴

的局部尺寸和外表粗糙度如图

11-26b,斜齿轮4的法向模数

3642

;4

X—

X-

^10x50/痣

28_

a)b)

习

题

11-4

图

/wn=4nm,法面压力角=20°,齿数二112,螺旋角£=9。22'(左旋)，轴的材料为，15钢调质。试分

别用当量弯矩法和平安系数法校核该轴的强度。

11-5一直径为50mm的钢轴上装有两个圆盘，布置如图1127所示。不计轴本身重量，试计算此轴的第一阶临界转

速假设轴的」二作转速〃二960"11^,分析该轴属于刚性轴还是挠性轴？轴工作时的稳定性如何？

习题11-5图

12-5什么是接触角。？接触角。的大小意味着什么？

12-6滚动轴承的代号由哪几局部组成？其中根本代号表示哪些内容？

12-7说明轴承代号30207、6209P2、7305AC.N3O8的含义。

12-8滚动轴承的主要失效形式和计算准那么是什么？

12-9什么是根本颔定寿命？什么是根本额定动载荷？什么是当量动我荷？

12-10向心角接触轴承的内部轴向力是怎样产生的？

12-11轴系在什么情况下采用两端固定支承？在什么情况下采用一端固定、一端游动支承？

12-12什么是滚动轴承的预紧？预紧的目的是什么？预紧方法有哪些？

12-13应如何选择滚动轴承的配合？

12-14滚动轴承润滑和密封的目的分别是什么？如何选择润滑方式？

习题

12-1以下各轴承受径向载荷网,轴向载荷FA作用，试计算各轴承的当量动载荷。

(1)N207轴承：FR=35OON,G=0：(2)51306轴承：FR=0N,FA=5000N；

(3)6008轴承：FR=2000N,FA=500；(4)30212轴承：FR=2450N,FA=780N；

(5)7309AC轴承：FR=I000N,FA=1650NO

12-2图12-37所示为用两个深沟球轴承支承的轴，采用两端固定值承。轴的转速〃=l000r/min,轴颈直径d=40nim,

载荷平稳，温度低于IOOC,预期寿俞为5000h,两支点的径向反力PRI=4000N,FR2=2000N,外部轴向力&=1500N,方

应如下图。试选择这对轴承的型号。

12-3图12-38所示的轴用一对-J207AC轴承支承。：支点处的径向反力FR1=875N,FR2=152ON,外部轴向力Fx=400N,

习题

12-3

轴的转速〃=520r/n即，运转中有中等冲击，常温下工作，试计算轴承的寿命。

12-4圆锥齿轮减速器的输入轴日一对代号为30205的圆锥滚子轴承支承，尺寸如图12.39所示。齿轮齿宽中点处的

分度网直径4=56mm,齿轮的切向力R=1240N,径向力R=400N,轴向力K=240N0试计算轴承的当量动载荷。

12-5如图12-40所示，某轴上安装有两个斜齿圆柱齿轮，两齿轮的轴向力分别为片产3000N,凡2=5000N.已求出两

轴承所受径向载荷分别为尸R】=8600N.FR2=125OON,假设选一对72I0B型轴承支承该轴，问哪个轴承的寿畲短？。

题

12-6指出轴的皆更判中的错误，错误处依次用1、2、3标出，然后说明理由。

12-7指出轴系结中窗।想向错误，说明原因，并画出正确的轴系结构图。

第十三章滑动轴承

习题习题

12-6思易.题

B-1滑动轴承的性能特点有哪里？主要的应用场合？图

13-2滑动轴承的主要结构型式有哪几种？各有什么特点？

13-3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？

13-4在滑动轴承上开设油孔和油槽时应注意哪些问题？

13-5滑动轴承常见的失效形式有哪些？

13-6对滑动轴承材料的性能有哪几方面的要求？

13-7常用轴瓦材料有哪些，适用于何处？习题

13-8非液体润滑轴承的设计依据是什么？限制p和pv1'殍"的是什么？

13-9滑动轴承润滑的目的是什么(分别从液体润滑和非;楙本润滑两类轴承分析)？

13-10滑动轴承常用的润滑剂种类有哪些?选用时应考虑哪些因素？

13-11液体动压润滑的必要条件是什么？表达向心滑动轴承形成动压油膜的过程？

13-12在设计滑动轴承时，相对间隙▼的选取与速度和载荷的大小有何关系？

13-13对已设计好的液体动力润滑径向滑动轴承，试分析在仅改动以下参数之一时，将如何影响该轴承的承载能力。

(1)转速由n=500r/min改为n=700r/min；

(2)宽径比B/d由1.0改为0.8；

(3)润滑油山采用46号全损耗系统用油改为68号全损耗系统用油;

(4)轴承孔外表粗糙度由Rz=6.3gm改为Rz=3.2pm.

13-14在设计液体润滑轴承时，当出现以下情况之一后，可考虑采取什么改良措施(对每种情况提出两种改良措施)?

(1)当hniin<何时：

(2)当条件p<[p],v<[v],pv<[pv]不满足时:

(3)当计算入口温度ti偏低时。

13-15液体动力润滑轴承承载能力验算合格的根本依据是什么？

习题

13-1有一径向滑动轴承，轴转速n=650r/min,轴颈直径d=120mm,轴承上受径向载荷F=5000N,轴瓦宽度B

=i50mm,试选择轴承材料，并按非液体涧滑滑动轴承校核。

13-2现有一非液体润滑径向滑动轴承，轴颈直径d=100mm,轴瓦宽度B=100mm,转速n=1200r/min,轴承材料

ZChPbSbl6-l6-2,试问该轴承能承受多大的径向载荷？

13-3-推力轴承，其轴颈结构为空心，大径d0=120mm,内径dl=90mm,转速n=300i7min,轴瓦材料为青铜，

试求该轴承能承受多大轴向载荷？