机械设计基础习题集(附解答).pdf 94页

'目录绪论.................................................................................................1平面机构的自由度...........................................................................3平面连杆机构...................................................................................8凸轮机构.........................................................................................14齿轮机构.........................................................................................18轮系.................................................................................................23机械零件设计概论.........................................................................28联接.................................................................................................30齿轮传动.........................................................................................41蜗杆传动.........................................................................................51带、链传动.....................................................................................60轴.....................................................................................................69滑动轴承.........................................................................................75滚动轴承.........................................................................................78联轴器和离合器.............................................................................91I 绪论1.简述机构与机器的异同及其相互关系。2.简述机械的基本含义。3.简述构件和零件的区别与联系。4.简述“机械运动”的基本含义。5.简述“机械设计基础”课程的主要研究对象和内容。6.简述“机械设计基础”课程在专业学习中的性质。1 【参考答案】1.共同点：①人为的实物组合体；②各组成部分之间具有确定的相对运动；不同点：机器的主要功能是做有用功、变换能量或传递能量、物料、信息等；机构的主要功能是传递运动和力、或变换运动形式。相互关系：机器一般由一个或若干个机构组合而成。2.从结构和运动的角度看，机构和机器是相同的，一般统称为机械。3.构件是机械中的运动单元，零件是机械中的制造单元；构件是由一个或若干个零件刚性组合而成。4.所谓“机械运动”是指宏观的、有确定规律的刚体运动。5.研究对象：常用机构（平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等）和通用零（部）件（螺栓、键、齿轮、带、链、轴、轴承、联轴器、离合器等）。研究内容：机构的组成及其工作原理、结构分析、运动分析等；零（部）件结构、设计计算、类型选择、使用维护等。6.“机械设计基础”课程着重研究各类机械中的共性问题，为进一步深入研究各种专门机械奠定基础；同时，“机械设计基础”课程的学习又涉及到高等数学、机械制图、工程力学、工程材料以及机械制造基础等知识的综合运用。因此，“机械设计基础”是课程体系中的一门专业技术基础课程。2 平面机构的自由度1.什么是机构中的原动件、从动件、输出构件和机架？2.机构中的运动副具有哪些必要条件？3.运动副是如何进行分类的？4.平面低副有哪两种类型？5.简述机构运动简图的主要作用，它能表示出原机构哪些方面的特征？6.机构自由度的定义是什么？一个平面自由构件的自由度为多少？7.平面运动副中，低副和高副各引入几个约束？8.机构具有确定运动的条件是什么？当机构的原动件数少于或多于机构的自由度时，机构的运动将发生什么情况？9.运动链和机构关系如何？10.画出下列机构的示意图，并计算其自由度。(a)(b)3 11.计算下列机构的自由度，若有虚约束、复合铰链和局部自由度，需指出。（1）齿轮—连杆机构（2）凸轮—连杆机构（3）发动机机构（4）压缩机机构（5）滚动杠杆机构（6）凸轮拨杆机构（7）电锯机构（8）发动机配气机构4 （9）冲压机构（10）挖掘机机构5 【参考答案】1.原动件：运动参数由外界输入的活动构件；从动件：除原动件外的其余活动构件；输出构件：输出预期运动的从动件；机架：机构运动的参考物，视作相对固定的构件。2.三个条件：①两个构件；②直接接触；③相对运动。3.①按两构件运动平面的相互关系分：平面运动副、空间运动副；②按两构件接触方式分：低副（面接触）、高副（点、线接触）。4.转动副和移动副。5.机构运动简图主要用于进行机构的结构分析和运动分析。机构运动简图反映了原机构中的构件类型和数目、运动副类型、数目及其相互位置关系等特征。6.使机构具有确定运动所需输入的独立运动参数的数目称机构自由度。平面自由构件的自由度为3。7.每个低副引入2个约束；每个高副引入1个约束。8.机构具有确定运动条件：自由度＝原动件数目。原动件数目<自由度，构件运动不确定；原动件数目>自由度，机构无法运动甚至构件破坏。9.运动链：由一系列构件通过运动副联接组成的可动的构件系统；机构：各构件运动确定的运动链。10.(a)机构示意图如图所示。O自由度计算3A1n=3,PL=4,PH=0F=3n-2PL-PH2=3×3-2×4-0=1B∴该机构自由度为1。O1A4(b)机构示意图如图所示。自由度计算2n=3,PL=4,PH=0F=3n-2PL-PH3B=3×3-2×4-0=1∴该机构自由度为1。46 11.解：（1）复合铰链：1n=4,PL=5,PH=1F=3n-2PL-PH=3×4-2×5-1×1=1（2）局部自由度：2，虚约束：2n=5,PL=6,PH=2F=3n-2PL-PH=3×5-2×6-1×2=1（3）无复合铰链、局部自由度和虚约束n=7,PL=10,PH=0F=3n-2PL-PH=3×7-2×10-0=1（4）复合铰链：1n=7,PL=10,PH=0F=3n-2PL-PH=3×7-2×10-0=1（5）无复合铰链、局部自由度和虚约束n=4,PL=5,PH=1F=3n-2PL-PH=3×4-2×5-1×1=1（6）局部自由度：1n=3,PL=3,PH=2F=3n-2PL-PH=3×3-2×3-1×2=1（7）局部自由度：1n=8,PL=11,PH=1F=3n-2PL-PH=3×8-2×11-1×1=1（8）局部自由度：1，虚约束：1n=6,PL=8,PH=1F=3n-2PL-PH=3×6-2×8-1×1=1（9）复合铰链：1，局部自由度：1n=9,PL=12,PH=2F=3n-2PL-PH=3×9-2×12-1×2=1（10）复合铰链：1n=11,PL=15,PH=0F=3n-2PL-PH=3×11-2×15-0=37 平面连杆机构1.从运动副类型的角度看，什么是连杆机构？机构中的连杆一般做什么运动？2.铰链四杆机构有哪几种基本型式？3.铰链四杆机构可以通过哪几种方式演化成其他型式的四杆机构？试说明曲柄摇块机构是如何演化而来的？4.何谓偏心轮机构？它主要用于什么场合？5.何谓连杆机构的压力角、传动角？它们的大小对连杆机构的工作有何影响？以曲柄为原动件的偏置曲柄滑块机构的最小传动角γmin发生在什么位置？6.如图所示，设已知四杆机构各构件的长度为a=240mm，b=600mm，c=400mm，d=500mm。试问：1）当取杆4为机架时，是否有曲柄存在？2）若各杆长度不变，能否以选不同杆为机架的办法获得双曲柄机构和双摇杆机构？如何获得？3）若a、b、c三杆的长度不变，取杆4为机架，要获得曲柄摇杆机构，d的取值范围应为何值？题6图7.如图所示的铰链四杆机构中，各杆的长度为l=28mm，l=52mm，12l=50mm，l=72mm，试求：341）当取杆4为机架时，该机构的极位夹角θ、杆3的最大摆角ϕ、最小传动角γmin和行程速比系数K；2）当取杆1为机架时，将演化成何种类型的机构？为什么？并说明这时C、D两个转动副是整转副还是摆转副；题7图8 3）当取杆3为机架时，又将演化成何种机构？这时A、B两个转动副是否仍为整转副？8.图示曲柄摇杆机构，已知l=55mm，l=100mm，l=125mm。试求：ABBCAD（1）摇杆3的最小长度(l)；CDmin（2）取l=1.1(l)，计算曲柄1等速转动时机构的行程速比系数K；CDCDmin（3）取l=1.1(l)，计算曲柄1为主动时，机构的最小传动角γ。CDCDminmin9.在图示的曲柄摇杆机构中，lAB=15mm，lAD=130mm，lCD=90mm。试证明连杆长度只能限定在55mm~205mm内。题8图题9图10.如图所示一偏置曲柄滑块机构，曲柄AB为原动件，长度为l=25mm，偏AB0距e=10mm，已知最大压力角α=30。试求：max（1）滑块行程H；（2）机构的极位夹角θ和行程速比系数K。11.设计一偏置曲柄滑块机构，已知滑块的行程速度变化系数K=1.5，滑块的冲程lC1C2=50mm，导路的偏距e=20mm，求曲柄长度a和连杆长度b。BACe题10图题11图9 12.在图示曲柄摇块机构中，AB杆等角速转动。若lAB=lAC/2，证明其摇块摆角为60°，且摇块的行程速度变化系数为2。题12图13.设计一铰链四杆机构，已知摇杆CD的长度lCD=150mm，摇杆的两极限位置与机架AD所成的角度ooϕ=30,ϕ=90，机构的行程速比12系K=1，试确定曲柄AB和连杆BC的长度。题13图10 【参考答案】1.所有运动副均为低副的机构称连杆机构。机构中的连杆一般做平面复杂运动。2.三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。3.演化方式：转动副演化为移动副、扩大转动副半径、变更机架、变更杆件尺寸等。转动副演化曲柄摇杆机构曲柄滑块机构变更机架曲柄摇块机为移动副构。4.偏心轮是由曲柄通过扩大转动副半径方式演化得到，曲柄长度即为偏心距。偏心轮的强度和刚度都比曲柄好，因此适用于转速不高而载荷较大场合。5.压力角α：机构输出构件（从动件）上作用力方向与力作用点速度方向所夹0之锐角；传动角γ：压力角的余角。α＋γ≡90。压力角（传动角）越小（越大），机构传力性能越好。偏置曲柄滑块机构的最小传动角γmin发生在曲柄与滑块移动导路垂直的位置。6.1）Lmin=a，Lmax=b。a+b=240+600=840mm；c+d=400+500=900mm。即：a+ba+b-c=240+600-400=440mm，即：440mmLAB+LAD-LCD=15+130-90=55mm，即：55mmd、2d+d""12α>α、a>。27.传动连续条件：重合度（ε）≥1。ε越大，同时啮合的齿数越多，传动平稳性越好、承载能力也越大。"8.标准齿条为直线齿廓，齿廓上任意一点的压力角恒定（等于齿形角，α≡α）、任意一点的齿距恒定（p=π⋅m）。齿轮齿条啮合时，无论安装位置如何，齿轮的分度圆始终与节圆重合、啮合角始终等于压力角。9.采用范成法加工齿轮时，刀具齿顶线（圆）超过被加工齿轮的啮合极限点时，齿根渐开线齿廓被切去一部分，该现象称为根切。根切使重合度下降、齿根强度减弱。通过使刀具远离轮坯中心或增加被加工齿轮的齿数可避免根切。10.斜齿轮传动主要特点：齿廓接触线变化短→长→短、重合度大、不发生根切的最少齿数小，使其传动平稳性好、承载能力大、结构紧凑。正确啮合条件：除两轮模数、压力角相等外，两轮螺旋角大小相等、旋向相反（外啮合）或相同（内啮合）。连续传动条件与直齿轮相同。20 11.斜齿轮的当量齿轮为假想的直齿轮，其齿形与斜齿轮法面齿形相当，其齿数（当量齿数）是选择加工刀具（铣刀）和查取齿形系数的依据。012.ρ=dsinα/2=mzsinα/2=3×26×sin20/2=13.3388mm*d=(z+2h)m=(26+2×1)×3=84mm，aa0d=dcosα=3×26×cos20=73.296mmb()2()2()2()2ρ=d/2−d/2=84/2−73.296/2=20.5164mmaab()()0α=arccosd/d=arccos73.296/84=29.2412abam()z+z1213.由：a==350—①2z92i==—②12z51联立求解即得：z=50，z=9012小齿轮：d=250mm，d=260mm，d=234.9232mm，s=e=7.854mm；1a1b111大齿轮计算略。m()z1+z220×(30+40)14.标准中心距：a===700mm22""由公式：a⋅cosα=a⋅cosα，""00①当a"=725mm时，α=arccos(a⋅cosα/a)=24.8666(2452")""②当α"=22°30"时，a=a⋅cosα/cosα=711.9812mm22222215.由图得：r=r+NN，r=r+NN；a2b212a1b1122222从而有：r−r=r−r；a2a1b2b1代入直齿轮直径计算公式，化简后得：()()()()2z+z+4⋅z−z=z+z⋅z−z⋅cosα21212121当：z≠z时，有：2121 (2)z+z=−4/1−cosα=−34.1945，不合理。题15图21∴必有：z=z。21即：两个完全相同的标准齿轮标准安装时，两轮齿顶圆正好通过对方的啮合极限点N。16.m()z+zn12a=2cosβ8×()20+40==248.4663mm02×cos15"依题意，将中心距圆整为a=250mm，螺旋角调整为：⎡mn()z1+z2⎤β=arccos⎢"⎥⎣2a⎦⎡8×()20+40⎤=arccos⎢⎥⎣2×250⎦0()0"""=16.26021615373z=z/cosβ=22.6056，z=45.2112v11v222 轮系1.如图所示为一手摇提升装置，其中各轮齿数均为已知，试求传动比i，并指15出当提升重物时手柄的转向。2.如图所示为一千分表的示意图，已知各轮齿数如图，模数m=0.11mm（为非标准模数）。若要测量杆1每移动0.001mm时，指针尖端刚好移动一个刻度（s=1.5mm）。问指针的长度R等于多少？（图中齿轮5和游丝的作用是使各工作齿轮始终保持单接触，以消除齿侧间隙对测量精度的影响。）题1图题2图3.如图所示为一装配用电动螺丝刀的传动简图。已知各轮齿数为z=z=7，14z=z=39。若n=3000r/min，试求螺丝361刀的转速。4.如图所示为收音机短波调谐微动机构。已知齿数z=99，z=100。试问当旋钮转动一圈时，12齿轮2转过多大角度（齿轮3为宽齿，同时与齿轮1、2相啮合）23 5.在图示的电动三爪卡盘传动轮系中，设已知各轮齿数为：z=6、z=z"=25、122z=57、z=56。试求传动比i。34146.在图示轮系中，已知z=z=z=18、z"=z"=40。设各轮模数相同，并为23423标准齿轮传动。求轮1的齿数z和传动比i。11H题5图题6图7.在图示门式起重机的旋转机构中，已知电动机的转速n=1440r/min，各轮齿数z=1（右旋），z=40，z=15，z=180，1234试确定该起重机房平台H的转速n。H24 【参考答案】zzzz23451.i=15zzzz12"3"4"50×30×40×52==577.820×15×1×18手柄转向如图。z3z416×12ϕ22.传动比i===0.01=2"4zz120×160ϕ2"3"40.002测量杆1移动0.001mm时，齿轮2转角ϕ=(rad)，2mz20.0022齿轮4转过角度为：ϕ=ϕ/i=/0.01=()rad422"4mz1.1×292∵s=R⋅ϕ，∴R=s/ϕ=1.5/[2/(1.1×29)]=23.925mm443.（提示：该机构为两个行星轮系1-2-3-H1和4-5-6-H2组成的复合轮系，n=n，H14螺丝刀转速即n。H2由行星轮系1-2-3-H1：H1n1z3i=1−=−—①13nzH11由行星轮系4-5-6-H2：H2n4z6i=1−=−—②46nzH24由连接条件：n=n—③H14联立求解，得：n=69.4707r/min，方向同n。4125 4.（提示：该机构为行星轮系1-2-3-H，n=0）1Hn2z199i=1−==，21nz100H2nϕ122即：i===2Hnϕ100HH0当旋钮转动一圈时（ϕ=360），齿轮2同向转过H0角度：ϕ=3.625.（提示：该机构为两个行星轮系1-2-3-H和4-2’(2)-3-H组成的复合轮系。）由行星轮系1-2-3-H：Hn1z3i=1−=−—①13nzH1由行星轮系4-2’(2)-3-H：Hn4z2"z3i=1−=—②43nzzH42联立求解，得：i=−588（n、n方向相反）14146.（提示：该机构为行星轮系。首先利用同心条件求出齿数z。）1m()z−zm()z−z123"4由：a==a=123"422解出：z=401由行星轮系：1-2(2’)-3(3’)-4-H：Hn1z2z3z4i=1−=14nzzzH12"3"n1解出：i==0.9089（n、n方向相同）1H1HnHHH7.（提示：该机构为行星轮系。n=n，但n≠n−n）111H由行星轮系1-2-3-4-H：26 HHHn1n1z2z4i==−=14hnnzz4H13解出：n=−3r/min，平台转向为逆时针H（俯视）。27 机械零件设计概论1.经过优选、简化、统一，并给以标准代号的零部件称为______。A.通用件B.系列件C.标准件D.专用件2.机械零件的计算分为_______两种。A.设计计算和校核计算B.近似计算和简化计算C.强度计算和刚度计算D.用线图计算和用公式计算3.如图所示高压油缸缸体与缸盖结合的两种结构方案中，方案b被认为比较合理，这是因为________。A.结合面密封性能好B.安装较方便C.节约了原材料D.减少了精加工面4.试说明σ、σ、σ分别表示零件在什么应力状态下的极限应力？并分别写+10−1出三种应力状态下σ的表达式（假设σ为已知）。minmax28 【参考答案】1.C2.A3.A4.σ—静应力状态下的极限应力，σ＝σ；+1minmaxσ—脉动循环变应力状态下的极限应力，σ＝0；0minσ—对称循环变应力状态下的极限应力，σ＝－σ。−1minmax29 联接1.以下几种螺纹中，自锁性最好的是______。A.三角形螺纹B.梯形螺纹C.矩形螺纹D.锯齿形螺纹2.当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔且需经常拆装时，往往采用______。A.螺栓联接B.螺钉联接C.双头螺柱联接D.紧定螺钉联接3.螺栓联接防松的根本问题在于_____。A.增加螺纹联接的刚度B.增加螺纹联接的轴向力C.增加螺纹联接的横向力D.防止螺纹副的相对转动4.受轴向工作载荷的紧螺栓联接，设预紧力F，残余预紧力F，工作载荷F，0RE则螺栓所受总拉伸载荷F为_____。aA.F=F+FB.F=F+FC.F=F+FD.F=F−FaERaE0a0RaER5.设某螺栓联接，要求被联接件接合面不分离。假定螺栓刚度k与被联接件刚b度k相等（k=k），联接的预紧力为F。现开始对联接施加轴向载荷，当外载cbc0荷F达到与预紧力F的大小相等时，则____。E0A.被联接件发生分离，联接失效B.被联接即将发生分离，联接不可靠C.联接可靠，但不能继续加载D.联接可靠，只要螺栓强度足够，还可继续加载6.某汽缸盖螺栓联接，若汽缸内气体压力在0～2Mpa之间变化，则汽缸盖联接螺栓的应力类型为_____。A.非对称循环变应力B.脉动循环变应力C.对称循环变应力D.静应力7.采用普通螺母时，当拧紧螺母后，旋合的各圈螺纹牙受载不均匀，其原因是______。A.螺栓和螺母的直径不同B.螺栓和螺母的螺距变化情况不同C.螺栓和螺母的螺纹牙数不等D.螺栓和螺母的材料不同8.采用____方法不能改善螺纹牙受力不均匀程度。A.增加旋合圈数B.悬置螺母C.内斜螺母D.钢丝螺母9.在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是_____。30 A.梯形螺纹B.矩形螺纹C.普通螺纹D.锯齿形螺纹10.________螺纹主要用于联接，而________螺纹主要用于传动。11.螺纹的_______亦称为公称直径；在强度计算中常用作危险剖面的计算直径的是螺纹的_____。12.常用的螺纹联接的防松措施有（举两例）_________、_________。13.常用的联接用螺纹的牙型、线数和旋向为_______、_______、_________。14.螺距P，导程S和螺纹头数n三者之间的关系是_______。15.用于联接的螺纹，通常其头数为______。16.普通外螺纹的公称直径（管螺纹除外）是指它的_____________。17.采用弹簧垫圈防止螺纹松动的原理是_________________。18.受拉松螺栓联接只能承受_______工作载荷；受拉紧螺栓联接还能承受______工作载荷。19.悬置螺母是通过使______________________________来减少螺距变化差的。20.简述几种常用螺纹中，为什么三角形螺纹适用于联接？21.简述细牙螺纹及其主要特点。22.简述受横向工作载荷的紧螺栓联接中，螺栓受什么载荷作用？强度公式中的系数1.3是什么含义？23.常用螺纹按牙型分为那几种？主要用途怎样？24.常用联接螺纹是左旋还是右旋？是单头还是多头？为什么？25.松螺栓联接和紧螺栓联接有何区别？在计算中如何考虑这些区别？26.螺栓的主要失效形式有那些？27.只受预紧力的紧螺栓联接，当工作载荷为横向力时，其预紧力如何确定？螺栓受到什么载荷的作用？当量应力如何计算？28.图示刚性联轴器采用4个M16六角头铰制孔用螺栓，螺栓材料为45钢，受剪面处螺栓直径为17mm，其许用最大转矩T=1.5kN·m（设为静载荷），试校核31 其联接强度。（注：联轴器材料为HT250许用应力为：[]τ=145MPa,[σ]=100MPa）p29.在图示的刚性联轴器中，若采用M16受拉螺栓联接，d=13.835mm，靠两1半联轴器的接合面间产生的摩擦力来传递转矩，螺栓材料为45钢，接合面间的摩擦系数为f=0.16,许用最大转矩T=1.5kN，安装时不控制预紧力，试决定螺栓数。（注：螺栓数应为偶数；[]σ=120MPa，可靠性系数C=1.2）32 30.图示一圆盘锯直径D=600mm，锯齿上作用的圆周阻力F=400N，用螺母将t它夹紧在垫片之间。如垫片与锯盘之间的摩擦系数f＝0.15，垫片平均直径D=200mm，求轴端螺纹的小径应不小于多少？（拧紧螺母后，锯盘工作时垫1片与锯盘间产生的摩擦力矩应较工作阻力矩大20％；螺栓许用应力取[]σ=120MPa）31.设图示螺栓刚度为k，被联接件刚度为k，若kk=4，预紧力F=1500N，bcbc0轴向工作载荷F=1800N，试求作用在螺栓上的总拉力F和残余预紧力F。EaR题30图题31图32.图示为一钢制液压油缸，油压p=3MPa，缸径D=160mm，螺栓分布圆直径D=210mm。为保证气密性要求，取残余预0紧力F=1.8F，并要求螺栓间距不大于RE100mm。试确定最少螺栓个数，并计算螺纹小径应不小于多少？（注：螺栓个数取偶数，螺栓许用应力[]σ=120MPa）33 33.如图所示的汽缸盖联接中，已知：汽缸中的压力p=1.5MPa，汽缸内径D=250mm，螺栓分布圆直径D=346mm。为保证气密性要求，取残余预紧力0F=1.8F，螺栓间距不得大于120mm。试确定螺栓数目并计算螺纹小径应不小RE于多少？（注：螺栓个数取偶数，螺栓许用应力[σ]=120MPa）34.图示一压力容器用8个M18的螺栓联接，螺栓小径d=15.294mm，螺栓分1布圆直径D=580mm，容器缸径D=500mm。容器通入p=0.4MPa的气体，要0求残余预紧力F为1.8倍的工作载荷F。试计算螺栓强度是否满足。（注：螺栓RE许用应力[]σ=160MPa）题33图题34图35.键的截面尺寸（b，h）通常是根据_______按标准选择。A.轴传递扭矩的大小B.传递功率的大小C.轮毂的长度D.轴的直径36.普通平键的工作面是_______。A.顶面B.底面C.侧面D.端面37.楔键联接的主要缺点是________。A.工作面磨损B.轴与轮毂偏心C.不能承受任何轴向力D.传递转矩较小38.普通平键联接的承载能力，通常取决于_______。A.键的剪切强度B.键的弯曲强度C.键的表面挤压强度D.轮毂的挤压强度34 39.花键联接的主要优点是___________________________________________。40.平键联接比半圆键联接的主要优点是___________________。35 【参考答案】1.A2.C3.D4.A5.D（此时FR=F0/2）6.A7.B8.A9.B10.三角形；梯形11.大径；小径12.弹簧垫圈；对顶螺母13.三角形；单线；右旋14.S=nP15.116.大径17.增加摩擦力18.轴向；横向19.螺母受拉20.三角形螺纹牙型角大、当量摩擦系数大、自锁性好，因而适用于联接。21.d相同时，除螺距最大的螺纹外，其余都称为细牙螺纹。细牙螺纹p小，d1大，因此自锁性好，强度高；但多次装拆后螺纹牙易磨损而造成滑扣。22.螺栓主要轴向拉伸载荷作用。强度计算公式中系数1.3是考虑拧紧螺母时扭剪应力的影响。23.常用螺纹有三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹。其中三角形螺纹自锁性好，适用于联接；其余适用于传动。24.常用联接螺纹为右旋、单头。右旋螺纹符合多数人的右手习惯；单头螺纹的自锁性最好。25.松螺栓联接：螺母不拧紧，工作前螺栓不受载；对松螺栓联接，螺栓中应力Fa为σ=。紧螺栓联接：螺母拧紧，工作前螺栓已受预紧力F作用；对紧螺栓0A1.3Fa联接，螺栓中应力为σ=，系数1.3考虑扭剪应力τ的影响。A26.螺栓的主要失效形式为：（1）螺栓杆拉断；（2）螺纹的压溃和剪断；（3）螺纹牙过度磨损（滑扣）。cF27.预紧力为：F≥，式中，F—横向力，c—可靠性系数，m—接合0mf面数目，f—接合面摩擦系数。工作中螺栓受预紧力F（拉伸载荷）和螺纹阻力T作用，当量应力为：011.3F0σ≈1.3σ=eπ2d1436 62T2×1.5×1028.解：横向工作载荷F===19355NE155155F19355E单个螺栓受载F===4839N44F4×4839剪切强度验算τ===21.32MPa2π2π×17d04τ<[]τ=145MPa，剪切强度满足。F4839挤压强度验算σ===18.98MPap15d15×170σp<[σp]=100MPa，挤压强度满足。29.解：设螺栓个数为Z62T2×1.5×10横向工作载荷F===19355NE155155F19355E单个螺栓所受工作载荷F==ZZcF1.2×19355/Z螺栓所受预紧力F===145162.5/Z0mf0.161.3F0由强度条件：σ=≤[]σπ2d14[]2145162.5πσd1即：F=≤0Z4×1.34×1.3×145162.54×1.3×145162.5Z≥==10.4622π[]σdπ×120×13.8351取螺栓个数为12个。（注：在φ155圆周上布置12个M16的螺栓不合理，故宜改用铰制孔用螺栓联接。）37 30.解：依题意，设接合面间的摩擦阻力为F，则有：DD1F=1.2F⋅t22D600即：F=1.2F⋅=1.2×400×=1440N。tD2001要求预紧力为F，应有：0fF=F0F1440即：F===9600N0f0.15由强度条件得：1.3F04×1.3×9600d≥==11.5mm1π[]π×120σ4即：螺纹小径应大于11.5mm。31.解：∵kk=4cbkb11∴===0.2k+k1+45bc⎛k⎞b残余预紧力：F=F−F⎜1−⎟R0E⎜k+k⎟⎝cc⎠=F−F×(1−0.2)0E=F−0.8F0E=1500−0.8×1800=60N总拉力：F=F+F=60+1800=1860NaRE32.解：设螺栓个数为Z，依题意：100Z≥πD0πD0π×210即：Z≥==6.610010038 取Z=8（个）min单个螺栓所受工作载荷F：Eπ2D⋅p24π×160×3F===7539.8NEZ4×8min单个螺栓所受总载荷：F=F+F=1.8F+F=2.8F=2.8×7539.8=21111.5NaREEEE1.3Fa4×1.3×21111.5计算螺纹小径d≥==17.06mm1π[]π×120σ4故：螺栓个数至少取8个，螺纹小径不小于17.06mm。33.解：设螺栓个数为Z，依题意：120Z≥πD0πD0π×346即：Z≥==9.06120120取螺栓个数Z=10（个）min单个螺栓所受工作载荷F：Eπ2D⋅p24π×250×1.5F===7363.1NEZ4×10min单个螺栓所受总载荷：F=F+F=1.8F+F=2.8F=2.8×7363.1=20616.7NaREEEE计算螺纹小径d：11.3Fa4×1.3×20616.7d≥==16.86mm1π[]π×120σ4故：螺栓个数至少取10个，螺纹小径不小于16.86mm。39 34.解：单个螺栓所受工作载荷：π2D⋅p24π×500×0.4F===9817.5NE84×8单个螺栓所受总工作载荷：F=F+F=1.8F+F=2.8F=2.8×9817.5aREEEE=27488.9N螺栓危险截面所受应力σ：1.3Fa4×1.3×2788.9σ===149.52MPa2π2π×15.294d14∵σ<[]σ=160MPa，∴螺栓强度满足。35.D36.C37.B38.D39.定心精度好，导向性好，对轴的强度削弱小40.对轴的强度削弱小40 齿轮传动1.一对齿轮传动，已知其传动比为i，传动效率为η，从动轮输出转矩为T，则2主动轮上的转矩T的计算式为_______________。1A.T=iTηB.T=TηiC.T=ηTiD.T=ηT121212122.某带式运输机的滚筒由电动机通过一套减速传动系统来驱动，该传动系统由三种类型传动组成，其中：a—套筒滚子链传动；b—V带传动；c—两级圆柱齿轮减速器。则该传动系统的排列顺序为_________。A.电动机—a—b—c—滚筒B.电动机—c—b—a—滚筒C.电动机—b—c—a—滚筒D.电动机—c—a—b—滚筒3.齿轮传动中，轮齿的齿面疲劳点蚀损坏通常首先发生在_________。A.齿根处B.接近节线的齿顶处C.接近节线的齿根处D.齿顶处4.在单向传动的齿轮上，由于齿轮的弯曲疲劳强度不够所产生的疲劳裂纹，一般容易在轮齿的_________首先出现和扩展。A.受压侧的齿根部分B.受拉侧的齿根部分C.受压侧的节线部分D.受拉侧的节线部分5.对于齿面硬度≤350HBS的闭式齿轮传动，设计时一般________。A.只需验算接触强度B.按接触强度设计，验算弯曲强度C.按弯曲强度设计，再验算接触强度D.只需验算弯曲强度6.有a，b，c三个标准直齿圆柱齿轮，已知：z=20，z=40，z=60，则最abc大齿形系数是________。A.YB.YC.YD.Y与YFaFbFcFbFc7.b,b是小、大齿轮的齿宽，在设计圆柱直齿和斜齿齿轮时b,b的关系是1212________。A.b>bB.b=bC.bHBS216.标准直齿圆柱齿轮的齿形系数YFa取决于_________。A.模数B.齿数C.齿宽系数D.齿面硬度17.一齿轮传动，主动轮1用45号钢调质，从动轮2用45号钢正火，则它们的齿面接触应力的关系是__________。A.σH1>σH2B.σH1=σH2C.σH1<σH218.一标准直齿圆柱齿轮传动，主动轮1与从动轮2的材料和热处理硬度相同，齿数z1σF2B.σF1=σF2C.σF1<σF242 19.为了有效提高齿面接触强度，可采取的措施是______。A.保持分度圆直径不变而增大模数B.增大分度圆直径C.保持分度圆直径不变而增加齿数20.为了提高齿根抗弯曲强度，可_____。A.增大模数B.保持分度圆直径不变而增大齿数C.增大小齿轮齿宽21.对于闭式软齿面齿轮传动，在传动尺寸不变并满足弯曲疲劳强度要求的前提下，齿数应适当多些，其目的是_____。A.提高轮齿的抗弯强度B.提高齿面的接触强度C.提高传动平稳性22.对于硬齿面齿轮传动，宜取较少齿数以增大模数，其目的是_______。A.提高齿面接触强度B.减小轮齿的切削量C.保证轮齿的抗弯强度D.提高传动效率23.设计斜齿圆柱齿轮传动时，螺旋角β一般在8°～25°范围内选取，β太小斜齿轮传动的优点不明显，太大则会引起_____。A.啮合不良B.重合度减小C.加工困难，且轴向力增大D.传动平稳性下降24.在齿轮传动中，闭式传动齿轮的失效形式是__________________________。开式传动通常不出现点蚀，目前仅以_____________________________________为设计准则。25.闭式软齿面齿轮传动经常发生点蚀，其发生的位置在__________________，产生的原因为______________________________。26.在齿轮传动中，轮齿的折断分为___________和_______________两种。27.一齿轮传动装置如图所示，轮1为主动，在传动过程中，轮2的齿根弯曲应力按_____________变化，而其齿面接触应力按_______________变化。28.在圆柱齿轮传动中，常使小齿轮齿宽b1略大于大齿轮齿宽b2，其目的是__________________________________________________。29.在带传动、摩擦轮传动、链传动和齿轮传动等机械传动中，传动效率高、结43 构紧凑、功率和速度适用范围最广的是________________。30.设计一般闭式齿轮传动时，齿根弯曲疲劳强度计算主要针对的失效形式是__________________。31.螺旋角过小斜齿轮的优点不明显，过大则轴向力增大，一般取β＝_________。32.所谓软齿面齿轮是指齿面硬度HBS_________；所谓硬齿面齿轮是指齿面硬度HBS_________。33.在设计软齿面齿轮传动时，为什么常使小齿轮的齿面硬度稍高于大齿轮的齿面硬度？34.一对圆柱齿轮传动，大、小齿轮齿面接触应力是否相等？大、小齿轮的接触强度是否相等？35.一对圆柱齿轮传动，一般大、小齿轮齿根弯曲应力是否相等？什么条件下许用弯曲应力相等？36.在圆柱齿轮传动设计中，为什么通常取小齿轮的宽度大于大齿轮宽度？在强度计算时采用那个齿宽？37.为何设计一对软齿面齿轮时，要使两齿轮的齿面有一定的硬度差？该硬度差值通常取多大？38.在圆柱齿轮减速器中，为什么小齿轮齿宽b1要略大于大齿轮齿宽b2？在强度计算时齿宽系数ψd按b1还是按b2计算？为什么？39.一对圆柱齿轮传动，其小齿轮和大齿轮在啮合处的接触应力是否相等？如大、小齿轮的材料及热处理情况相同，则其许用接触应力是否相等？如其许用接触应力相等，则大、小齿轮的接触疲劳强度是否相同？40.一对圆柱齿轮传动，其小齿轮和大齿轮齿根弯曲应力是否相等？如大、小齿轮的材料及热处理情况相同，则其许用弯曲应力是否相等？如其许用弯曲应力相等，则大、小齿轮的弯曲疲劳强度是否相同？41.一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z1，z2，试问对其弯曲疲劳强度和接触疲劳强度各有何影响？42.开式齿轮传动强度计算的准则是什么？43.斜齿圆柱齿轮设计中，如何利用分度圆螺旋角β的改变调整齿轮中心距？44 44.在图示的二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器中，已知：动力从Ⅰ轴输入，Ⅲ轴为输出轴，其转动方向如图所示，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）确定并标出齿轮1，2和3的轮齿旋向，要求使Ⅱ轴上所受的轴向力尽可能小；（3）标出中间轴Ⅱ各齿轮在啮合点处所受诸作用力的方向；45.由齿轮传动与蜗杆传动组成的两级传动系统如图所示。1、2均为斜齿轮，3为蜗杆，4为蜗轮，输入轴转向如图n，Ⅲ为输出轴。I求：（1）确定蜗轮转向（标在图上）；（2）确定齿轮旋向，使轴Ⅱ蜗杆3轴向力与斜齿轮2轴向力方向相反（标在图上，两齿轮旋向均标明）；（3）蜗杆蜗轮啮合点处所受作用力的方向（另画图表示）。46.图示为二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器，Ⅰ、Ⅲ轴分别为输入和输出轴。已知1轮的转向和螺旋线旋向，欲使Ⅱ轴上两轮的轴向力抵消一部分，要求：（1）画出2、3、4轮螺旋线旋向及轴Ⅱ、Ⅲ的转向；（2）另用视图画出2、3轮的圆周力、轴向力和径向力的方向。45 47.一对蜗杆蜗轮传动（见图），已知ω，F的方向，要求确定F、F、F、2a2t1t2a1ω的方向以及蜗杆的旋向（用箭头表示各力方向和画出蜗杆旋向）。146 【参考答案】1.B2.C3.C4.B5.B6.A7.A8.B9.B10.A11.B12.B13.C14.B15.C16.B17.A18.A19.B20.A21.C22.C23.C24.齿面疲劳点蚀和齿根弯曲疲劳折断；弯曲疲劳强度25.齿根部分靠近节线处；齿面接触应力的反复作用26.疲劳折断；过载折断27.对称循环；脉动循环28.弥补安装误差，保证设计的接触长度29.齿轮传动30.轮齿疲劳折断31.8°～25°32.≤350；>35033.因小齿轮受载恶劣，为使大、小齿轮寿命（强度）接近相等，常使小齿轮齿面硬度稍高于大齿轮（20～50HBS）。34.由赫兹应力计算公式知，大、小齿轮齿面接触应力和相等。但大、小齿轮的接触强度不一定相等，只有当大、小齿轮材料、热处理均相同时（许用应力相等），强度相等。35.一般大、小齿轮齿根弯曲应力σ和σ不相等，且通常σ>σ。当大、F1F2F1F2小齿轮材料、热处理一样时，两者许用应力相等。36.为弥补安装误差，设计时常取小齿轮齿宽大于大齿轮齿宽。在强度计算时取实际接触长度b2（大齿轮齿宽）。37.因小齿轮受载恶劣，为使大、小齿轮寿命（或强度）接近相等，要使小齿轮的齿面硬度比大齿轮大（20～50）HBS。38.为弥补安装误差并保证一对齿轮啮合的实际长度为设计齿宽b，设计时取小47 齿轮齿宽b1略大于大齿轮齿宽b2。在强度计算时齿宽系数ψd应按实际接触长度b2计算。39.由赫兹公式知，一对齿轮的齿面接触应力相等。若大、小齿轮材料、热处理均相同，则许用应力相等，意味着大、小齿轮的接触疲劳强度相同。40.一对齿轮传动，其大、小齿轮的齿根弯曲应力不相等（σ>σ）。若大、F1F2小齿轮的材料、热处理相同，则其许用应力相等，但弯曲疲劳强度不相等（一般σ>σ，故小齿轮强度较弱）。F1F241.若i、a及其他条件不变而减小模数、增加齿数，则将使弯曲疲劳强度降低，但接触疲劳强度不变。减小模数、增大齿数可以减少加工量、增大重合度、有利于提高传动平稳性。42.开式齿轮强度由于磨损严重、一般不会发生点蚀。故通常按齿根弯曲疲劳强度设计，并将模数增大10～30％，以弥补磨损的影响。43.通常在设计中先初取螺旋角β0，再按公式计算中心距：m(z+z)n12a=2cosβ并将计算值圆整，再按以下公式计算实际螺旋角：m(z+z)n12β=arccos2a44.48 45.46.49 47.50 蜗杆传动1.阿基米德蜗杆和蜗轮在中间平面上相当于直齿条与________齿轮的啮合。A.摆线B.渐开线C.圆弧曲线D.变态摆线2.大多数蜗杆传动，其传动尺寸主要由齿面接触疲劳强度确定，该强度计算的目的是为防止_____。A.蜗杆齿面的疲劳点蚀和胶合B.蜗杆齿面的弯曲疲劳折断C.蜗轮齿的弯曲疲劳折断D.蜗轮齿面的疲劳点蚀和胶合3.在蜗杆传动中，增加蜗杆头数z_____。1A.有利于提高传动的承载能力B.有利于提高蜗杆刚度C.有利于蜗杆加工D.有利于提高传动效率4.如图所示的双级蜗杆传动中，蜗杆1为主动，欲使蜗轮2和蜗杆3所受的轴向力F和F方向相反，则蜗杆副1、2的螺旋方向和蜗轮4的转向n应为_____。a2a34A.1和2皆右旋，n顺时针B.1和2皆左旋，n顺时针44C.1和2皆右旋，n逆时针D.1和2皆左旋，n逆时针445.蜗杆传动不适用于_____的场合。A.大功率连续工作B.精密分度C.手动起重机构D.短时间运转，间歇工作6.在蜗杆传动中，通常____为主动件。A.蜗杆B.蜗轮C.蜗杆和蜗轮都可以7.阿基米德蜗杆的_____模数，应符合标准数值。A.法面B.端面C.轴面51 8.在蜗杆传动中，如果模数和蜗杆头数一定，增加蜗杆分度圆直径，将使_____。A.传动效率提高，蜗杆刚度降低B.传动效率降低，蜗杆刚度提高C.传动效率和蜗杆刚度都提高D.传动效率和蜗杆刚度都降低9.在一个传递动力的蜗杆传动中，如果模数m已确定，在选配蜗杆直径系数q时选取了较大的数值是由于_____。A.为了提高蜗杆传动的啮合效率ηB.提高蜗杆的强度和刚度C.考虑到蜗杆的转速高D.考虑到传动比大而蜗轮齿数多10.在蜗杆传动中，其他条件相同，若增加蜗杆头数，将使_______。A.传动效率提高，滑动速度降低B.传动效率降低，滑动速度提高C.传动效率和滑动速度都提高D.传动效率和滑动速度都降低11.为了提高蜗杆传动的啮合效率η，在良好的润滑条件下，可采用_____。1A.单头蜗杆B.多头蜗杆C.较高的转速nD.大直径系数蜗杆112.计算蜗杆传动的传动比时，公式______是错误的。A.i=ωωB.i=nnC.i=zzD.i=dd1212212113.为了减少蜗轮滚刀型号，有利于刀具标准化，规定_____为标准值。A.蜗轮齿数B.蜗轮分度圆直径C.蜗杆头数D.蜗杆分度圆直径14.蜗杆传动的失效形式与齿轮传动类似，其中____为最易发生。A.点蚀与磨损B.胶合与磨损C.轮齿折断与塑性变形15.在蜗杆传动中，其强度计算主要是针对____来进行的。A.蜗杆轮齿B.蜗轮轮齿C.蜗杆轮齿和蜗轮轮齿16.对闭式蜗杆传动进行热平衡计算，其主要目的是为了___。A.防止润滑油温度过高而使润滑条件恶化B.防止蜗杆蜗轮发热变形后，正确啮合受到破坏C.防止蜗轮材料在高温下其力学性能下降17.蜗杆传动的工作状况决定了蜗杆、蜗轮不能都用硬材料制造。通常蜗杆用淬硬钢制造，蜗轮用____________材料制造。18.要求反行程自锁的蜗杆传动，应满足________。19.蜗杆分度圆的导程角γ与蜗轮分度圆螺旋角β的关系是________。252 20.规定蜗杆分度圆直径d为标准值并与模数m匹配的理由是_____________。121.蜗杆主动时，蜗轮工作转矩T和齿数比u、啮合效率η以及蜗杆工作转矩T211的关系是____________。22.蜗杆的_________模数为标准值，斜齿圆柱齿轮的_________模数为标准值。23.蜗杆直径系数q＝________。24.蜗杆传动发生自锁的条件是_________。25.阿基米德蜗杆与蜗轮正确啮合的条件是_________________________。26.将蜗杆传动的传动比公式写为：i=nn=zz=dd是______。12212127.与齿轮传动相比，蜗杆传动的主要缺点是_____________________________。28.蜗杆传动的啮合效率η＝___________。129.______式蜗杆传动一般需要进行热平衡计算。进行蜗杆传动热平衡计算的条件是_______。30.选择蜗杆蜗轮材料的基本原则是__________________________。31.蜗杆传动在主平面（中间平面）内，其蜗杆与蜗轮的啮合相当于________________________。32.与齿轮传动相比，蜗杆传动有何优点？什么情况下宜采用蜗杆传动？33.为何将蜗杆分度圆（中圆）直径d作为圆柱蜗杆传动中的标准参数？q值的1大小对蜗杆传动的啮合效率、蜗杆强度与刚度有何影响？34.为什么蜗杆传动的传动比只能表达为i=zz，却不能以i=dd来表示？212135.写出蜗杆传动的啮合效率η与蜗杆导程角γ的关系式，并说明γ角增大对啮1合效率有何影响？53 36.蜗杆传动的常见失效形式有那些？其强度计算准则是什么？37.为什么闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算？可采用那些措施来改善散热条件？38.为了提高蜗轮的转速，可否改用相同尺寸的双头蜗杆来代替单头蜗杆？它能与原来的蜗轮相啮合吗？为什么？39.简述蜗杆头数z对蜗杆传动效率的影响。140.简述选择蜗杆传动参数z,z,q,γ的一般原则。1241.何谓蜗杆传动自锁？自锁条件是什么？蜗杆主动时会发生自锁吗？42.为什么蜗杆传动中，强度计算只针对蜗轮轮齿进行？43.图示为一斜齿圆柱齿轮——圆柱蜗杆传动。已知蜗杆传动的效率η，蜗杆传动的传动比i，斜齿轮2的分度圆直径d和蜗轮的分度圆直径d。不计斜齿轮传24动功率损耗，为使蜗杆轴上的轴向力最小，现要求：（1）确定斜齿轮1、2的螺旋线方向；（2）确定蜗轮4的转动方向；（3）标出斜齿轮2和3啮合点处诸作用力的方向；idη2（4）证明：F=F（Ft4t1t1d4为斜齿轮1上的圆周力）。44.一手动绞车的简图如图所示。手柄1与蜗杆2固接，蜗轮3与卷筒4固接。已知：m=8mm,z=1,d=63mm,z=50，蜗杆蜗轮齿面间的当量摩擦系数f=0.2，112v手臂1的臂长L=320mm，卷筒4直径d=200mm，重物W=1000N。试求：4（1）在图上画出重物上升时蜗杆的转向及蜗杆、蜗轮齿上所受作用力的方向；（2）该蜗杆传动的啮合效率；54 （3）若不考虑轴承的效率，欲使重物匀速上升，手柄上应施加多大的力？（4）说明该传动是否具有自锁性？55 【参考答案】1.B2.D3.D4.B5.A6.A7.C8.B9.B10.C11.B12.D13.D14.A15.B16.A17.青铜或铸铁18.γ≤ρ19.γ=βv220.减少蜗轮滚刀数目，便于刀具管理21.T=Tuη22.轴向，法向211d123.24.γ≤ρ25.m=m,α=α,γ=β26.错误的v1212mtanγ27.摩擦大，发热严重，效率低，蜗轮成本高28.tan()γ+ρv29.闭，∆t≤[∆t]30.减摩耐磨性好，抗胶合，足够的强度31.齿条与渐开线齿轮的啮合32.与齿轮传动相比，蜗杆传动主要优点有：（1）传动比较大时结构仍较紧凑；（2）重合度大，传动平稳；（3）运动精度较高。在要求结构紧凑、短时间运转、间隙工作及精密分度场合宜采用蜗杆传动。33.加工蜗轮的滚刀尺寸与同该蜗轮相啮合的蜗杆尺寸相同（仅齿顶高差*cm）。为减少滚刀数目，便于管理，故将蜗杆中圆直径d规定为标准值。蜗杆1特性系数q越大，蜗杆刚度越好，但传动效率越低。q值大小对强度值无直接影响。34.因：v=zpn=zπmn，v=πdn=πmzn，v=vx11x111t22222x1t2故：zπmn=πmzn1122nπmzz122i===nπmzz211但：d≠mz1156 d2故：i≠d1tanγ35.η=1()tanγ+ρvooρv在γ=0~(45−)范围内，γ越大，啮合效率越高。因此，增大蜗杆导程2角γ是提高蜗杆传动啮合效率η的主要措施之一。136.蜗杆传动的常见失效形式主要是点蚀、磨损和胶合。通常按齿面接触疲劳强度进行设计。长期连续运转的闭式蜗杆传动还需进行热平衡计算。37.蜗杆传动摩擦大，发热严重，易发生胶合。对闭式蜗杆传动一般要进行热平衡计算。改善蜗杆传动散热条件的措施主要有：（1）在蜗杆轴上安装风扇；（2）在油池中安装冷却水管，或采用循环喷油冷却；（3）在箱体外壁铸出或焊上散热片。38.不可以。因为蜗杆升角−1z1γ=tanq尺寸不变（q不变）时，z↑，则γ↑。而正确啮合条件要求γ=β，从而使1蜗杆蜗轮无法正确啮合。tanγz139.η=，而tanγ=。z↑→γ↑→η↑。1()11tanγ+ρqv40.对于z：z↑→η↑，但γ↑，加工困难，常取z＝1、2、4、6。对z：为11112避免发生根切，z>26；为避免d过大，蜗杆太长而使其刚度下降，z<80。对222于q：q↑→d↑，蜗杆轴强度、刚度↑，但效率↓。对于γ：γ↑→η↑，11oo但加工困难，通常γ=3~33。57 41.蜗杆传动的自锁是指：蜗轮主动时，由于摩擦阻力大于驱动力而使机构锁住。自锁条件是：导程角γ<当量摩擦角ρ。蜗杆主动时不会发生自锁vtanγ（η=>0）1tan()γ+ρ′42.因蜗轮齿圈材料采用青铜或铸铁，强度弱，失效通常发生在蜗轮轮齿上，故强度计算针对蜗轮轮齿进行。43.（1）～（3）解答如图所示。dd22（4）F=F，斜齿轮2上的转矩T=F⋅=F⋅t2t12t2t122蜗杆上转矩T=T32d2蜗轮上转矩T=iηT=iηT=iηF⋅432t12d4又：T=F⋅4t42dd42故：F⋅=iηF⋅t4t122iηd2即：F=Ft4t1d458 44.（1）tanγ（2）η=，tan(γ+ρ)v−1z1−1mz1−18×1oγ=tan=tan=tan=7.237qd631−1−1oρ=tanf=tan0.2=11.3vvotan7.237∴η==0.38ootan(7.237+11.31)d4（3）蜗轮上所需转矩T=W⋅32d4W⋅TW⋅d⋅z3241蜗杆上所需转矩T===2iηz22z2⋅η⋅ηz1T2Wd4z11000×200×1手柄上所需作用力F====16.45(N)1L2zηL2×50×0.38×3202oo（4）∵ρ=11.31>γ=7.237，∴该传动具有自锁性。v59 带、链传动1.V带传动是依靠_____来传递动力和运动的。A.带轮V形槽底面与带间的摩擦力B.带轮V形槽侧面与带间的摩擦力C.带的紧边拉力D.带的弹性2.普通V带有七种型号（A、B、C、D、E、Y、Z），其中________型截面积最大，_______型截面积最小。A.AB.BC.CD.DE.EF.YG.Z3.对于普通V带传动，图示的尺寸_____是带轮的计算直径（基准直径）。A.DB.DC.DD.D1234.一般情况下，与其他传动形式比较（如齿轮）V带传动适用于____和_____。A.较大中心距B.较小中心距C.较大传动比（i>10）D.较小传动比（i<10）5.带传动中，设v为主动轮圆周速度，v为从动轮圆周速度，v为带的平均速度，12三者之间的关系是_____。A.v=v=vB.v>v>vC.vv121212126.带传动工作时，产生弹性滑动的原因是______。A.带的预紧力不够B.带与轮间的摩擦力不够C.传递功率超过一定值D.带的紧边和松边拉力不等，使带的伸长不同7.若忽略带传动中的离心拉力，则按照欧拉公式，带紧边拉力F=____。1A.Fefa1B.(F−F)efa1C.Fefa1D.Fefa1002260 8.在不打滑的前提下，传动带具有一定的____和_____是带传动的主要设计依据。A.疲劳强度B.寿命C.拉伸强度D.抗磨性9.V带传动设计时，小轮直径不宜小于某一规定的最小值，主要是为了____。A.结构紧凑B.限制小轮包角不要太小C.限制带的弯曲应力D.保证设计要求的中心距10.带传动采用张紧轮的目的是______。A.提高带的寿命B.改变带的运动方向C.调节带的初拉力D.减小带的弹性滑动11.同一V带传动装置，若主动轮转速不变，则此传动装置用于减速传动时较用于增速传动时所传递的功率___。A.不变B.增加C.减小12.图示三级齿轮变速箱与V带传动相连，若对于轴Ⅱ的三种转速，其功率保持不变，则应按n=____rmin来设计V带传动。2A.500B.1000C.1500D.(500+1000+1500)/3013.V带小带轮槽楔角一般要小于V带楔角（40），这是因为____。A.小轮包角小时容易打滑，因此小轮用较小的楔角以加大摩擦B.带弯曲时外部受拉横向收缩，内部受压横向伸长，因而楔角减小C.小轮半径小时带所受离心力大，改变楔角可加大轮与带的贴附力14.链传动的平均传动比i=________。A.ddB.zzC.vv21212115.对于v<0.6m/s的低速链传动，其主要失效是拉断，所以应进行____校核。A.链板疲劳强度B.冲击疲劳强度61 C.销轴、套筒的抗胶合能力D.链条静强度16.链传动设计中，限制小链轮的最小齿数是为了_______，限制大链轮的最大齿数z≤120是为了____。A.减小运动不均匀性，降低动载荷B.使链轮轮齿受力均匀C.限制传动比D.减小链节磨损脱链的可能性，保证一定的寿命要求E.保证链轮轮齿的强度17.选择链的长度时，链节总数最好取为_______。A.奇数B.偶数C.小链轮齿数的整数倍18.套筒滚子链链轮的分度圆直径d＝______。pppA.B.C.D.p(0.54+cotz)ooo180180180tansincoszzz19.链传动只用于两轴_____的传动。0A.相交成90B.相互平行C.交错20.链传动张紧的目的是_____。A.提高链的工作能力B.避免松边垂度过大C.增加小链轮包角D.保证链条的初拉力21.如图1为外链板，2为内链板，3为销轴，4为套筒，5为滚子，构成铰链的是________，构成紧配合的是________，滚子的作用是__________。A.1B.2C.3D.4E.5F.增大摩擦G.减小摩擦22.V带传动主要依靠_____来传递运动和拉力。A.带的紧边拉力B.带和带轮接触面间的摩擦力C.带的预紧力23.在一般传递动力的机械中，主要采用____传动。62 A.平带B.同步带C.V带D.多楔带24.下列普通V带中以___带的截面尺寸最小。A.A型B.C型C.E型D.Z型25.带传动中，在相同的预紧力条件下，V带比平带能传递较大的功率，是因为V带_____。A.强度高B.尺寸小C.摩擦力大D.没有接头0026.V带传动中，带截面楔角为40，带轮的轮槽角应_____40。A.大于B.等于C.小于27.带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为_____。A.带的材料不符合虎克定律B.带容易变形和磨损C.带在带轮上打滑D.带的弹性滑动28.带传动工作时产生弹性滑动是因为_____。A.带的预紧力不够B.带的紧边拉力和松边拉力不等C.带绕过带轮时有离心力D.带和带轮间的摩擦力不够29.带传动打滑总是_____。A.在小轮上先开始B.在大轮上先开始C.在两轮上同时开始30.带传动中，若小带轮为主动轮，则带的最大应力发生在带___处。A.进入主动轮B.进入从动轮C.退出主动轮D.退出从动轮31.带传动工作时，紧边拉力F，松边拉力F，当载荷达到极限值，带将开始打12滑还未打滑时，F和F的比值是___。12A.FF≈0B.FF≈1C.1C>hD.Cc）。应改为r99％5.直齿圆柱齿轮轴系由一对圆锥滚子轴承支撑，轴承所受径向力F>F，则作r1r2用在轴承上的轴向力____。A.F>FB.FrC.re时，X=0.4,Y=1.6；rrarFF≤e时,X=1,Y=0)ar45.有一传动装置中的锥齿轮轴，选用圆锥滚子轴承30212支承，布置如图示。轴承所受的径向载荷F=3600N，F=8400N，载荷系数f=1.0，常温下工r1r2p作。如果轴承1的当量动载荷恰好为轴承基本额定动载荷的五分之一，试求：（1）滚动轴承所承受的轴向载荷F,F；（2）作用在轴上的外加轴向力F。（注：a1a2A81 C=102000N,e=0.4,F′=F3,FF>e时，X=0.4,Y=1.5；FF≤e时,rrararX=1,Y=0）46.一圆锥齿轮的轴用两个角接触球轴承，如图示。已知L=40mm，1L=200mm，轴端作用有轴向力F=815N，径向力F=1640N，滚动轴承派2AR生内部轴向力F′=0.7F。试分别计算出两轴承所受的轴向力F和F。raIaII47.图示为一轴承支承系统，其支点尺寸及斜齿轮直径如图所示。（1）若斜齿轮各分力为F=3000N，F=600N，F=400N，试计算两轴tra上的支反力F，F。rIrII（2）若F=3000N，F=5000N，齿轮轴向力F=900N，方向如原图，rIrIIaFr内部轴向力F′=，求两轴上的轴向力F，F；aIaII2×1.8设e=0.333，FF>e时，X=0.4，Y=1.8；FF≤e，X=1.0，Y=0，arar试计算两轴承上的当量动载荷P，P。III82 （3）若当量动载荷P=3500N，P=6000N，轴承基本额定动负荷IIIC=34000N，轴的转速为800r/min，常温下工作，载荷系数f=1.2，求两轴承rp的寿命各为多少小时？83 【参考答案】1.A，D2.B，D3.D4.B，C5.B6.A7.A8.B9.A10.D11.B12.B13.A14.D15.B16.B617.66000；10；9018.疲劳点蚀；寿命；塑性（永久）变形；静强度19.润滑油；油脂20.摩擦小、效率高、润滑方便、宜于互换。21.70000，3000022.角接触球轴承的接触角大23.点蚀、塑性变形、保持架破损等24.隔离滚动体，并使其均匀排列25.深沟球轴承，d＝100mm26.基本额定寿命27.基本额定动载荷28.脉动循环29.两端固定，一端固定、一端游动30.提高轴的旋转精度和刚度31.基孔制；基轴制32.减轻磨损、吸振、冷却33.防止灰尘、水份进入，阻止润滑油流失；接触式，非接触式34.6216轴承－深沟球轴承，内径d＝80mm，公差等级为0级；30202轴承－圆锥滚子轴承，内径d＝12mm，公差等级为0级；7207C/P4－角接触（向心）球轴承，内径d＝35mm，公差等级为4级。35.滚动轴承的主要失效形式包括：（1）一般工作条件下为滚道及滚动体表面疲劳点蚀；（2）高速场合下可能发生磨损与胶合；（3）转速很低或低速摆动、载荷大时可能发生塑性变形；（4）其他失效有：保持架破损等。36.滚动轴承的基本额定寿命：可靠度为90％时，一组同一型号的轴承在同一条件下运转所能达到或超过的寿命。6滚动轴承的基本额定动载荷：可靠度为90％，寿命达到10转时轴承所能承受的载荷。（以上两个参数均在试验条件下获得）37.①两端固定，适用于轴较短、工作中温度变化不大的场合；②一端固定、一端游动，适用于轴较长、工作中温度变化较大的场合。38.滚动轴承一般由滚动体、内圈、外圈和保持架组成，其中滚动体必不可少。84 39.单个角接触球轴承和圆锥滚子轴承只能承受单向轴向力，故一般成对使用。40.角接触球轴承和圆锥滚子轴承由于接触角α>0°，因而在径向力F的作用下r会派生出内部轴向力F′。F′的方向的确定如图所示：（内部轴向力总是沿使轴承内、外圈相互分离的方向。）41.滚动轴承的寿命与可靠度成反比，寿命长，则可靠度低；寿命短，则可靠度高。42.轴承内部间隙可通过加、减轴承端盖处的垫片调整；轴系位置可通过加、减轴承套杯处的垫片调整。43.解：当量动载荷P=F=7150Nr所需基本额定动载荷11⎛nL10h⎞ε⎛1800×3800⎞3C需≥⎜⎟⋅P=⎜⎟×7150=53131N⎝16670⎠⎝16670⎠44.解：①计算内部附加载荷F′1F′=F3.2=5843.2=182.5N1r1F′=F3.2=17753.2=554.7N2r2内部轴向力方向如图。F1’F2’②计算轴承所受轴向力Fa轴承1：85 ⎧F1′=182.5NFa1=max⎨F′=F′+F=554.7+146=700.7N⎩12A∴F=700.7Na1轴承2：⎧F2′=554.7NFa2=max⎨F′=F′−F=182.5−146=36.5N⎩21A∴F=554.7Na2③计算轴承当量动载荷P轴承1：FF=700.7584=1.2>ea1r1∴X=0.4,Y=1.611P=XF+YF=0.4×584+1.6×700.7=1355N11r11a1轴承2：FF=554.71755=0.31F′=2800N⎩2A2F2800a1显然，F>2800N，故>=0.78>e=0.4a1F3600r1∴X=0.4,Y=1.51111P=XF+YF=0.4×3600+1.5F=C=×102000=20400N11r11a1a1r155从而解出：F=12640Na1QF=F′+F=12460Na12A∴F=F−F′=12460−2800=9840NAa12⎧F2′=2800NFa2=max⎨F′−F=12460−9840=2620N⎩1A∴F=F′=2800Na2246.解：①轴承所受径向力Fr87 F⋅L=F⋅Lr12R1FR⋅L11640×40F===328NrIL2002F=F+F=328+1640=1968NrIIrIR②轴承内部轴向力F′F′=0.7F=0.7×328=229.6NIrIF′=0.7F=0.7×1968=1377.6NIIrII③轴承所受轴向力Fa⎧FI′=229.6NFaI=max⎨F′−F=1377.6−815=562.6N⎩IIAF=562.6NaI⎧FII′=1377.6NFaII=max⎨F′+F=229.6+815=1044.6N⎩IAF=1377.6NaI47.解：（1）水平面内支反力：F′×200=F×100−F×150r1ta1313F′=F×−F×=3000×−400×=1200Nr1ta2424F′=F−F′=3000−1200=1800Nr2tr1垂直平面内支反力88 11F′′=F′′=F=×600=300Nr1r2r22轴承径向力：()2()222F=F′+F′′=1200+300=1237NrIr1r1()()2222F=F′+F′′=1800+300=1835NrIIr2r2（2）F′=F3.6=30003.6=833NIrIF′=F3.6=50003.6=1389NIIrII⎧FI′=833NFaI=max⎨F′−F=1389−900=489N⎩IIA∴F=833NaI⎧FII′=1389NFaII=max⎨F′+F=833+900=1733N⎩IIA∴F=833NaII轴承Ⅰ：F833aI==0.28e，F5000rII∴X=0.4，Y=1.822P=XF+YF=0.4×5000+1.8×1733=5119NII2rII2aII（3）轴承Ⅰ：ε10106⎛fC⎞106⎛34000⎞3L=⎜tr⎟=×⎜⎟=22191.7hhI60n⎜fP⎟60×800⎝1.2×3500⎠⎝pI⎠ε10106⎛fC⎞106⎛34000⎞3L=⎜tr⎟=×⎜⎟=3680.6hhII60n⎜fP⎟60×800⎝1.2×6000⎠⎝pII⎠90 联轴器和离合器1.联轴器和离合器的根本区别在于____。A.联轴器只能连接两轴，离合器在连接两轴的同时还可连接轴上其他零件B.联轴器可用弹性元件缓冲，离合器则不能C.联轴器必须使机器停止运转才能用拆卸的方法使两轴分离，离合器则可在工作时分离2.下列四种联轴器中，______具有良好的补偿综合位移的能力。A.十字滑块联轴器B.夹壳联轴器C.凸缘联轴器D.齿轮联轴器3.十字滑块联轴器限制凸榫与凹槽接触面间压力的主要目的是_____。A.防止凸榫弯曲折断B.防止接触面过快磨损C.防止凸榫剪断D.保证接触面不发生点蚀4.摩擦离合器的缺点之一是_____。A.只能传递较小的转矩B.要求在停车状态下接合或分离两轴C.摩擦片寿命较短5.联轴器与离合器的主要作用是______。A.缓和冲击和振动B.补偿两轴的同轴度误差或热膨胀C.联接两轴传递转矩D.防止机器发生过载6.在载荷比较平稳，冲击不大，但两轴的轴线具有一定程度的相对偏移的情况下，通常宜采用____联轴器。A.刚性可移式B.刚性固定式C.弹性7.齿轮联轴器对两轴的_____偏移具有补偿能力，所以常用于安装精度要求不高和重型机械中。A.径向B.轴向C.角D.综合8.牙嵌离合器适用于_____的场合。A.传递转矩大，接合速度低B.传递转矩小，接合速度低C.传递转矩大，接合速度高D.传递转矩小，接合速度高9.凸缘联轴器是一种_____联轴器。A.刚性固定式B.刚性可移式C.弹性可移式D.其他10.齿轮联轴器_____。A.既不能吸振缓冲，又不能补偿轴线偏斜B.既能吸振缓冲，又能补偿轴线偏斜C.能吸振缓冲，但不能补偿轴线偏斜91 D.不能吸振缓冲，但能补偿轴线偏斜11.凸缘联轴器常用的两种对中方法是__________________________________。12.选定联轴器类型以后，在确定具体尺寸型号时应考虑的问题有（举出三个）____________、____________、______________。13.采用双万向联轴器联接两轴时，若要求主从动轴转速相等，应满足的条件是_____________、______________。14.任举两种刚性可移式联轴器的名称___________________________。15.弹性联轴器常用于_______________场合；万向联轴器常用于___________________场合。16.简述联轴器与离合器的根本区别。17.简述双万向联轴器应如何布置才能保证从动轴的角速度和主动轴的角速度随时相等？18.简述联轴器类型及型号选择的原则，并说明怎样计算联轴器的计算转矩？19.简述摩擦离合器与牙嵌离合器的工作原理及其各自的优点。20.在联轴器中，有固定式刚性联轴器、可移式刚性联轴器、弹性联轴器之分，试判断下列各联轴器属于以上三类中的哪一类？(a)(b)(c)(d)92 【参考答案】1.C2.D3.B4.C5.C6.A7.D8.A9.A10.D11.凸肩与凹槽对中，铰制孔用螺栓联接对中12.转矩T、转速n、轴径d,d1213.三轴共面，主、从动轴与中间轴夹角大小相等14.滑块联轴器、万向联轴器15.有冲击振动；两轴有较大角位移16.联轴器要求在停车状态下接合或分离两轴，而离合器可在任意转速下接合或分离两轴。17.双万向联轴器布置成两端叉形接头位于同一平面内，且主、从动轴与中间轴夹角大小相等时，可保证从动轴角速度与主动轴角速度随时相等。18.①根据工作条件选择联轴器类型；②按计算转矩T，轴的转速n，轴径d从c标准中选择型号和尺寸；③必要时对关键元件进行验算。计算转矩T=kT，TcA为名义转矩，k为工况系数。A19.摩擦离合器靠摩擦力传递转矩，牙嵌离合器靠端面与凸缘表面的挤压传递转矩；摩擦离合器可在任意转速下接合或分离两轴，工作平稳但摩擦片易磨损；牙嵌离合器可传递较大转矩，但为避免较大冲击，要求低速或停车状态下接合或分离两轴。20.（a）—属于固定式刚性联轴器（凸缘联轴器）；（b）—属于可移式刚性联轴器（齿式联轴器）；（c）—属于弹性联轴器（轮胎联轴器）；（d）—属于可移式刚性联轴器（万向联轴器）。93'