機械設計課程思考題和習題(適用教材：李建功主編《機械設計》(第四版))

機械設計課程思考題和習題（適用教材：李建功主編《機械設計》（第四版））機械設計課程組

第一章機械設計總論思考題1－1一部現(xiàn)代化的機器主要有哪幾部分組成？1－2開發(fā)一部新機器通常需要經(jīng)過哪幾個階段？每個階段的主要工作是什么？1－3作為一個設計者應具備哪些素質(zhì)？1－4機械設計課程的性質(zhì)、任務和內(nèi)容是什么？1－5機械設計課程有哪些特點？學習中應注意哪些問題？1－6什么是失效？什么是機械零件的計算準則？常用的計算準則有哪些？1－7什么是校核計算？什么是設計計算？1－8什么是名義載荷？什么是計算載荷？為什么要引入載荷系數(shù)？1－9靜應力由靜載荷產(chǎn)生，那么變應力是否一定由變載荷產(chǎn)生？1－10什么是強度準則？對于零件的整體強度，分別用應力和安全系數(shù)表示的強度條件各是什么？1－11在計算許用應力時，如何選取極限應力？1－12什么是表面接觸強度和擠壓強度？這兩種強度不足時，分別會發(fā)生怎樣的失效？1－13剛度準則、摩擦學準則以及振動穩(wěn)可能的失效形式是什么？1－14用合金鋼代替碳鋼可以提高定性準則應滿足的條件各是什么？這些準則得不到滿足時，零件的強度，是否也可以提高零件的剛度？1－15什么是機械零件的“三化”？“三化”有什么實際意義？1－16機械零件的常用材料有哪些？設計機械零件時需遵循哪些原則？第二章機械零件的疲勞強度設計思考題2－1什么是疲勞破壞？疲勞斷口有哪些特征？2－2變應力有哪幾種不同的類型？2－2什么是疲勞極限？什么是疲勞壽命？2－4什么是疲勞曲線？什么是極限應力圖？用它們可以分別解決疲勞強度計算中的什么問題？2－5什么是有限壽命設計？什么是無限壽命設計？如何確定兩者的極限應力？2－6塑性材料和脆性材料的σm－σa極限應力圖應如何簡化？2－7影響機械零件疲勞強度的三個主要因素是什么？它們是否對應力幅和平均應力均有影響？2－8如何根據(jù)幾個特殊點繪出機械零件的σm－σa極限應力圖？2－9機械零件受恒幅循環(huán)應力時，可能的應力增長規(guī)律有哪幾種？如何確定每種規(guī)律下的極限應力點？如何計算安全系數(shù)？

2－10什么是Miner法則？用它可以解決疲勞強度計算中的什么問題？2－11如何計算機械零件受規(guī)律性變幅循環(huán)應力時的安全系數(shù)？習題σ2－1已知：45鋼的1＝270MPa，壽命指數(shù)m=9，循環(huán)基數(shù)N0＝107。求：1）循環(huán)次數(shù)分別為8000－σ和620000次時的有限壽命疲勞極限1N；2）應力幅為330MPa的對稱循環(huán)應力作用下的疲勞壽命。－2－2一板狀零件所受工作拉力F在25～85kN之間周期性變化，危險截面的面積A=320mm2，疲勞σ缺口系數(shù)Kσ＝1.45，尺寸系數(shù)εσ＝0.75，表面狀態(tài)系數(shù)β＝0.9。零件材料為20CrMnTi，其力學性能為：sσσσ－σa極限應力圖，并用圖解法和解析法＝835MPa，1＝345MPa，0＝615MPa。試繪出該零件的簡化m－求γ＝C時的安全系數(shù)Sσ。σσ2－3一零件的材料為合金鋼，其危險截面上的最大工作應力＝250MPa，最小工作應力min＝－maxσ50MPa，疲勞缺口系數(shù)Kσ＝1.32，尺寸系數(shù)εσ＝0.85，表面狀態(tài)系數(shù)β＝0.9。該材料的力學性能為：b＝σσσσm－σa極限應力900MPa，s＝800MPa，1＝440MPa，0＝720MPa。要求：1）按比例繪制零件的簡化－σσ′σ′mσσ圖；2）按m＝C求該零件的極限應力幅、極限平均應力和極限應力γ′；3）按m＝C求該a。零件危險截面的安全系數(shù)Sσ2－4某機械零件在一個工作周期T內(nèi)的應力（皆為對稱循環(huán)）變化如圖2-27所。示已知：零件材料σ。的1＝350MPa，N0=107，m=9，綜合影響系數(shù)KσD＝1.85。試計算該零件的安全系數(shù)Sσ－610N2－5已知某材料的力學性能為：1＝350MPa，m＝9，0＝5×，對此材料進行對稱循環(huán)疲104勞試驗，依次加載應力為：（1）1＝550MPa，循環(huán)次數(shù)n1＝5×；（2）2＝450MPa，求：發(fā)生疲勞破壞時，2的循環(huán)次數(shù)n2＝？注：疲勞曲線方程：mNCmN10mNCmN解：（1）由疲勞曲線方程10mNN1得0m3509550NN51068.610411011m3509NN51065.2105450202nn1NN21（2）根據(jù)Miner法則125104n28.61045.21051n2.181052解得：2－6某機械零件材料為碳素鋼，已知：該碳素鋼的力學性能為b=700MPa，s=600MPa，1=320MPa，=560MPa。該零件危險截面上的最大應力max=220MPa，最小應力min=-60MPa，0K綜合影響系數(shù)σD=1.32。試：（1）在圖中按比例繪制該零件的簡化極限應力圖(計算并標出特殊點的坐標)。mC（2）在圖中標出應力增長規(guī)律為時，該零件的極限應力點M。σa（MPa）A1(0,242.4)B1(280,212.1)MDN(80,140)135°1320.32242.4MPaG(600,0)解：（1）A1點縱坐標：B1點縱坐標：1σm（MPa）KD5602K21.32212.1MPa0D56020280MPaB1點橫坐標：2折線ADG為該零件的簡化極限應力圖1（2）工作應力點的坐標：maxmin220(60)80MPa22mmin220(60)140MPamax22a過N點且垂直于橫軸的直線與極限應力線AD的交點M即為該零件的極限應力點。9-41第三章摩擦、磨損及潤滑基礎思考題3－1按照摩擦面的潤滑狀態(tài)不同，滑動摩擦分為哪幾種？3－2什么是邊界膜？邊界膜的形成機理是什么？如何提高邊界膜的強度？3－2零件的磨損過程大致分為哪幾個階段？每個階段的特征是什么？3－4根據(jù)磨損機理的不同，磨損通常分為哪幾種類型？它們各有什么主要特點？3－5粘度的表示方法通常分為哪幾種？各種粘度的單位和換算關系是什么？3－6潤滑油的主要性能指標有哪些？潤滑脂的主要性能指標有哪些？3－7在潤滑油和潤滑脂中加入添加劑的作用是什么？3－8流體動力潤滑和流體靜力潤滑的油膜形成原理有何不同？流體靜力潤滑的主要優(yōu)缺點是什么？3－9流體動力潤滑和彈性流體動力潤滑兩者間有何本質(zhì)區(qū)別？所研究的對象有何不同？3－10試說明液體動力潤滑油膜形成的必要條件。3－11試說明雷諾方程有哪幾個方面的應用。第四章螺紋聯(lián)接及螺旋傳動思考題4－1螺紋的主要參數(shù)有哪些？何處直徑為其公稱直徑？4－2常用螺紋牙型有哪幾種？哪些主要用于聯(lián)接？哪些主要用于傳動？4－3螺紋聯(lián)接有哪幾種基本類型？它們各自有何特點？各自適用于什么場合？4－4何謂螺紋聯(lián)接的預緊？預緊的目的是什么？怎樣控制預緊力？4－5螺紋聯(lián)接防松的實質(zhì)是什么？常用防松方法有哪些？4－6受剪螺栓聯(lián)接的可能失效形式有哪些？設計中需計算何種強度？4－7單個受拉螺栓聯(lián)接有哪幾種不同的受力情況？每種受力情況下的強度計算有何相同之處？又有4－8對于承受預緊力和軸向工作拉力的螺栓聯(lián)接，設計時應如何確定所需的剩余預緊力F和預緊力F？如何計算螺栓的總拉力F0？4－9國家標準中對螺栓、螺釘和螺柱的性能等級是如何規(guī)定的？4－10螺栓組聯(lián)接受力分析和計算的目的是什么？螺栓組聯(lián)接有哪幾種典型的基本受載形式？每種受載形式下，應如何進行受力分析與計算？4－12按用途不同，螺旋傳動分為哪幾種？滑動螺旋傳動的螺桿和螺母分別常用什么材料？4－13設計滑動螺旋傳動時，通常需要計算哪些內(nèi)容？如何確定螺紋的公稱直徑和螺距？習題4－1銑刀盤的夾緊裝置如圖4－35所示。擰緊軸上的螺母后，銑刀1被夾緊在兩個夾緊盤2之間，并隨主軸轉(zhuǎn)動。已知：最大切削力F=4kN，夾緊盤與銑刀之間的摩擦因數(shù)μs＝0.1，軸的材料為45鋼，其σs4－2某螺栓聯(lián)接中，螺栓的剛度cb＝100Nmm，被聯(lián)接件的剛度＝400Nmm，預緊力F′和／c／m習題4－1圖軸向工作拉力F均為500N。1）試問工作中被聯(lián)接件接合面是否會開縫？2）如果F在100N～500N之間變化，試按比例繪出聯(lián)接的載荷－變形圖，并標出各力以及螺栓總拉力的變化范圍。4－3一鋼制壓力容器的螺栓組聯(lián)接，如圖4－6所示。內(nèi)徑D＝500mm，蒸汽壓力p=1.2MPa，螺栓分布圓直徑D0＝640mm，為保證氣密性要求，螺栓間距不得大于150mm，安裝時控制預緊力，試設計此4－4圖2相聯(lián)接。厚度為20mm，機架的聯(lián)接邊板和機架的的材料均為Q235，螺栓的性能等級為4.6級。要求：1）按1：1的比例畫出一個結(jié)構(gòu)圖；2）分析螺栓組中各螺栓的受力，找出受力最大的螺栓并校核其強度。4－5圖4－37所示為齒輪與卷筒之間的螺栓組聯(lián)接，8個性能等級為6.6級的螺栓，均布于直徑D0=500mm的圓周上。若卷筒上鋼絲繩的拉力F=50kN，卷筒直徑D=400mm，齒輪與卷筒之間的摩擦因數(shù)3個M16×70（其螺紋部分的長度為28mm）的鉸制孔用螺栓與機架厚度為30mm，所受載荷FR＝900N，L=300mm，a=100mm，螺栓聯(lián)接的習題4－4圖習題4－5圖4－6圖4－38所示為用兩個M10的螺釘固定的牽曳環(huán)，螺釘?shù)男阅艿燃墳?.6級，裝配時控制預緊。力，結(jié)合面的摩擦因數(shù)μs＝0.3，取可靠性系數(shù)K=1.2。求所允許的牽曳力FR4－7如圖吊環(huán)承受通過蓋板中心O點的工作載荷FQ＝20kN，取剩余預緊力F″＝0.6F（F為單個螺栓的工作拉力），裝配時不控制預緊力。要求：1）校核螺釘?shù)膹姸龋?）由于制造誤差使吊環(huán)偏移，導致F由O點移至對4－39所示的方形蓋板用4個性能等級為6.6級的M16螺釘與箱體聯(lián)接。工作中蓋板上的Q角線上的O′點，OO′＝52mm。求此時受力最大的螺釘所受的工作拉力，并校核其強度。4－8圖4－40所示為一平板零件2用螺栓組聯(lián)接固定在機架1上。工作中所受載荷FΣ＝1000N，取習題4－6圖習題4－7圖可靠性系數(shù)K＝1.2，接合面摩擦因數(shù)μs＝0.15。圖中給出了由6個螺栓構(gòu)成的螺栓組的兩個布置方案。要求：1）分析哪個方案所需螺栓直徑較?。?）計算方案Ⅰ中螺栓所需的預緊力。習題4－8圖4－9圖4－41所示為一鑄鐵支架，用四個性能等級為6.6級的M16普通螺栓，固定在混凝土立柱上。σ已知載荷F＝8kN，接合面之間的摩擦因數(shù)μ＝0.3，混凝土的許用擠壓應力〔〕＝2.5MPa，接合面的承spQ載面積A＝4×104mm2，其抗彎截面模量W=5×106mm3，取可靠性系數(shù)K＝1.2，安全系數(shù)S=3，取預緊力F′＝9kN，。要求：1）校核是否能保證支架不下滑？2）校核螺栓的強度。3）校核是否能保證聯(lián)接的接合面既不會開縫也不會被壓潰？4－10圖4－42所示為常用的螺紋聯(lián)接。a）為普通螺栓聯(lián)接，b）為螺釘聯(lián)接，c）為雙頭螺柱聯(lián)接，習題4－9圖d）為緊定螺釘聯(lián)接。指出圖中的結(jié)構(gòu)錯誤，并畫出正確結(jié)構(gòu)圖。習題4－10圖旋千斤頂（運動簡圖見圖4－32a）的螺桿和螺母的主要尺寸。最大起重量為35kN，4－11試設計螺l=300mm，軸直徑d=60mm，夾緊結(jié)合面摩擦系數(shù)s解：由受力平衡條件μF′Zd=Fl(可靠性系數(shù)k=1)得螺栓的預緊力F′為：F′=Fl/μZd=600×300/（0.15×2×60）=10000Nd：4×1.3F′/πd12≤[σ]141.3F41.3100000.6240==10.72mm0.6S根據(jù)d1≥10.72mm查螺紋標準，可得出該螺栓的公稱直徑M164－13圖示F各螺栓的預緊力皆為＝3000N，螺栓與被聯(lián)接件的剛度之比為A板用4個性能等級為6.8級的普通螺栓固定在槽鋼上，A板受力F＝2400N，安裝時，C:C1:5，取螺栓的安全系數(shù)Sbm＝1.5。問：選M12（d1＝10.106mm）的螺栓是否安全？解：（1）將F向螺栓組形心平移得軸向力F＝400（N）和翻轉(zhuǎn)力矩M，M＝F（400＋75）＝2400×475＝1.14×106（N·mm）。（2）工作拉力F2400600（N）F作用下F1＝z4MrM1.14106F2＝4r42M作用下3800（N）r475最大工作拉力為Fmax＝F2－F1＝3800－600＝3200（N）（3）總拉力CbCCC/C1FF0＝FFbmC/Cbmbm153000＝132003533.3（N）15480320（MPa）（4）許用應力［］＝sS1.5（5）螺栓的工作應力1.34F1.343533.357.3（MPa）≤［］＝320（MPa）0＝d210.10621故，選M12的螺栓是安全的。第五章鍵、花鍵、銷和形面聯(lián)接思考題5-1鍵聯(lián)接的功用是什么？5-2松鍵聯(lián)接和緊鍵聯(lián)接在工作原理上有什么不同？比較它們的特點和各自的適用場合。5-3A、B、C型三種普通平鍵在軸上的鍵槽怎樣加工？它們的應用情況如何？5-4同樣用于動聯(lián)接的導向平鍵和滑鍵有什么區(qū)別？5-5半圓鍵聯(lián)接有何特點？5-6根據(jù)什么選擇平鍵的截面尺寸和長度？5-7平鍵聯(lián)接的主要失效形式是什么？5-8為什么雙鍵聯(lián)接的強度計算只能按5-9花鍵聯(lián)接有哪些特點？5-10矩形花鍵的定心方式為什么優(yōu)選小徑定心5-11漸開線花鍵與矩形花鍵比較有何優(yōu)點?其中45°壓力1.5個鍵計算??角漸開線花鍵主要用于什么場合?5-12花鍵聯(lián)接的主要失效形式有哪些？5-13銷聯(lián)接有哪些主要用途？習題5-1有一直徑d=80mm的軸端,安裝一鋼制直齒圓柱齒輪（圖5-21），輪轂寬度L′=1.5d，工作時有輕允許傳遞的最大轉(zhuǎn)距。微沖擊。試確定平鍵聯(lián)接的尺寸，并計算其題5-2圖題5-1圖5-2圖5-22所示為減速器的低速軸。軸端裝有凸緣聯(lián)軸器，兩軸承之間裝有圓柱齒輪，它們分別用鍵T=1000N·m，軸的45鋼，齒輪的材料為鍛鋼，聯(lián)軸器的材料為灰鑄鐵，與軸相聯(lián)。已知傳遞的轉(zhuǎn)矩工作時有輕微沖擊。試選擇兩處鍵的類型和尺寸，并校核鍵聯(lián)接強度。5-3圖5-23所示為變速箱中的雙聯(lián)滑移齒輪，傳遞的額定功率P=4kW，轉(zhuǎn)速n=250r/min。齒輪在空載下移動，工作情況良好。試選擇花鍵的類型和尺寸，并校核其花鍵聯(lián)接強度。題5-3圖思考題6－1過盈聯(lián)6－2過盈聯(lián)接有哪幾種裝配方法？每種裝配方法有何優(yōu)缺點？6－3在圓柱面過盈聯(lián)接的設計中，需解決的兩個主要問題是什么？如何確定聯(lián)接所需的最小過盈接是怎樣承受并傳遞外載荷的？其有何特點？主要應用于什么場合？量？如何選擇配合公差？如何計算被聯(lián)接件的強度？6－4彈性環(huán)聯(lián)接是如何實現(xiàn)的？有何特點？6－5鉚接、焊接和粘接各自有哪些特點？各自適用于什么場合？6－6鉚縫和焊縫各自有哪幾種結(jié)構(gòu)形式？習題σ＝360MPa，套裝在軸上，齒輪尺寸如圖6-15所示，采用H7p6配合，孔與軸配合面的粗造度均為R=3.2μm，采用壓入法裝配。試：1）計算配合面間可能產(chǎn)生的最大壓強；2）計算裝配所需的最大壓入力；3）校核兩個零件的強度。6－1一齒輪和軸的材料均為45鋼，其s／z習題6-1圖第七章帶傳動7-1帶傳動的工作原理是什么？有哪些特點？F7-2說明帶傳動中緊邊拉力、松邊拉力、有效拉力以及初拉力之間的關系。7-6帶傳動設計的主要依據(jù)和設計準則是什么？習題6-2圖7-7多根V帶傳動中，一根帶失效，為什么要同時更換所有的V帶？7-8普通V帶與V帶輪輪槽楔角是否相同？為什么？7-9為什么帶傳動的中心一距般設計成可調(diào)節(jié)的？7-10帶傳動在使用中應注意哪些問題？習題vFP=10kW，帶速12.5m/s，現(xiàn)測得初拉力700N。07-1已知一帶傳動，傳遞功率F1F2試求緊邊拉力和松邊拉力。7-2試設計某鼓風機用的普通V帶傳動。已知傳遞功率P=7.5kW，小帶輪轉(zhuǎn)速n1=1460r/min，鼓風機主軸轉(zhuǎn)速n2=700r/min，每天工作16h，由Y系列三相異步電動機驅(qū)動。要求傳動中心距a≤800mm。7-3試設計一牛頭刨床中的普通V帶傳動。已知傳遞功率P=4kW，小帶輪轉(zhuǎn)速n1i=1440r/min，要求傳動比3.5，每天工作16h，由Y系列三相異步電動機驅(qū)動。由于結(jié)構(gòu)d限制，要求大帶輪基準直徑不超過450mm。d27-4試設計某旋轉(zhuǎn)式水泵用的普通V帶傳動。已知采用Y系列三相異步電動機驅(qū)動，電動機額定功率P=11kW，電動機轉(zhuǎn)速n=1460r/min，水泵軸轉(zhuǎn)速n=400r/min，中心距12約為1500mm，每天工作24h。第八章齒輪傳動思考題8－1齒輪傳動與其他機械傳動相比有何特點？8－2齒輪傳動常見的失效形式有哪些？各種失效形式常在何種情況下發(fā)生？8－3一般的閉式齒輪傳動和開式齒輪傳動的主要失效形式各是什么？8－4閉式軟齒面、閉式硬齒面齒輪傳動及開式齒輪傳動的設計準則有何不同？8－5常用的齒輪材料有哪些？它們的應用場合如何？鋼制齒輪常用的熱處理方法有哪些？它們各在何種情況下采用？8－6在設計軟齒面齒輪傳動時，為什么常使小齒輪的齒面硬度比大齒輪高8－7載荷系數(shù)中的KA、Kv、Kβ、Kα各考慮的是什么因素對齒輪所受載荷的影響？它們各自與哪些因素有關？30～50HBS？8－8對于齒輪相對兩支承非對稱布置的圓柱齒輪傳動，從減小齒向載荷分布不均的角度考慮，齒輪應布置在什么位置比較合理？8－9將齒輪輪齒制成鼓形齒的目的是什么？對輪齒進行齒頂修形的目的是什么？8－10在計算圓柱齒輪的齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度時，分別應該注意哪些問題？8－11影響齒輪傳動齒面接觸疲勞強度的主要因素有哪些？影響齒根彎曲疲勞強度的因素有哪些？8－12一對圓柱齒輪傳動，兩齒輪的齒面接觸應力是否相等？齒根彎曲應力又如何？8－13在圓柱齒輪傳動設計中，應如何選擇小齒輪的齒數(shù)？如何設計兩輪的齒寬？8－14如何確定齒輪傳動的潤滑方法？如何確定齒輪傳動的效率？8－15齒輪主要有哪幾種結(jié)構(gòu)形式？設計中如何選擇？8－16在兩級圓柱齒輪傳動中，如其中有一級為斜齒圓柱齒輪傳動，它一般是安排在高速級還是低速級？為什么？在布置錐齒輪-圓柱齒輪減速器的方案時，錐齒輪傳動是布置在高速級還是低速級？為什么？習題nP8－1有一直齒圓柱齒輪傳動，原設計傳遞功率為，主動軸轉(zhuǎn)速為1。若其它條件不變，當主動P'軸轉(zhuǎn)速提高一倍，即2n時，在保證輪齒工作應力不變的前提下，該齒輪傳動能傳遞的功率應為多n'11少？8－2在圖8-43所示的二級展開式斜齒圓柱齒輪減速器中，已知：動力從Ⅰ軸輸入，Ⅲ軸輸出，其轉(zhuǎn)動方向如圖所示，齒輪4的輪齒旋向為右旋。試解答：（1）標出輸入軸Ⅰ和中間軸Ⅱ的轉(zhuǎn)向；

（2）確定并標出齒輪（3）標出各齒輪在嚙合點處所受各分力的方向；（4）畫出Ⅱ軸聯(lián)同齒輪2和齒輪3一體的空間受力圖。習題8－2圖8－3圖8-44所示二級斜齒圓柱齒輪減速器和一對開式直齒錐齒輪所組成的傳動系統(tǒng)。已知動力由Ⅰ軸輸入，轉(zhuǎn)動方向如圖示。為使Ⅱ軸和Ⅲ軸上的軸向力盡可能小，試確定圖中各斜齒輪的輪齒旋向，并FtFrFx標出各輪在嚙合點處所受切向力、徑向力、軸向力的方向。習題8－3圖8－4已知直齒錐齒輪—斜齒圓柱齒輪減速器的布置和轉(zhuǎn)向如圖8-45所示，欲使中間軸Ⅱ上的軸向力FtFrFx盡可能小，試畫出作用在斜齒輪3、4和錐齒輪1、2上的切向力、徑向力、軸向力的方向。習題8－4圖n720r/min，傳動18－5試設計某單級閉式直齒圓柱齒輪傳動。已知：電動機驅(qū)動，P=30kW,z27等沖擊，，大小齒輪材料均為40Cr表面淬火。1比i＝4.5,長期雙向轉(zhuǎn)動，載荷有中i4.3，P＝10kW轉(zhuǎn)速1240r/min，傳動比8－6已知某單級閉式斜齒圓柱齒輪傳動，傳遞功率n1z21,電動機驅(qū)動，雙向轉(zhuǎn)動，中等沖擊，小齒輪材料為40MnB調(diào)質(zhì)，大齒輪材料為45鋼調(diào)質(zhì)，試設1計此斜齒輪傳動。P19kW8－7某開式直齒錐齒輪傳動，載荷均勻，原動機為電動機，單向轉(zhuǎn)動，傳遞功率，轉(zhuǎn)速n1=10r/min，z1=26，z2=83，m=8mm，b=90mm，小齒輪材料為45鋼調(diào)質(zhì)，大齒輪材料為ZG45正火，試校核其強度。z＝22，z2＝76，齒寬系數(shù)＝1，根據(jù)齒面接觸疲勞強度計算1d8－8某斜齒圓柱齒輪傳動，已知：和齒根彎曲疲勞強度計算要求：d≥63mm，mn≥2mm。試確定該齒輪傳動的幾何尺寸：m、a、d1、d2、1nb1、b2、。注：＊m的標準系列：1.5、2、2.5、3、4、5、6……n＊螺旋角＝8°～20°解：（1）初選螺旋角12mdcos63cos122.8（mm）。mzn1由d得1cos221zn1m3（mm）取標準值n32cos12m中心距a(zz)(2276)150.284（mm）n2cos12a150（mm）取mzz(3(2276))arccos11.4783112842arccosn則122a215032267.347（mm）mzn1d1coscos112842376232.653（mm）mznd22coscos112842b70（mm）bd167.34767.347（mm），取d1bb70（mm），bb10701080（mm）取212之間的關系是否合理？b、b、a是否圓整？、看確定的各參數(shù)和尺寸12注：本題主要d、d是否精確？12章蝸桿傳動思考題9-1蝸桿傳動9-2按蝸桿的外形不同，蝸桿傳動9-3為了提高蝸輪的轉(zhuǎn)速，可否改用相同9-4蝸桿傳動有哪些主要參數(shù)？其中是標準值？9-5蝸桿傳動如何變位？變位的目的是什么？9-6蝸桿傳動的可能失效形式有哪些？常用材料有哪些主要特點？有哪些類型？圓柱蝸桿又有哪些主要類型？尺寸的雙頭蝸桿來代替單頭蝸桿與原來的蝸輪相嚙合？為什么?哪些參數(shù)有哪些？如何確定蝸輪的結(jié)構(gòu)形式？9-10一把模數(shù)為m5mm，齒形角2011ia。試：（1）求傳動比和標準中心距；（2）其他參數(shù)不變，使中心距改為1n2920rpm，載荷平穩(wěn)，單向轉(zhuǎn)1數(shù)121動，兩班制工作，選用滾動軸承。試完成下列工作：（1）選擇蝸輪、蝸桿材料；（2）確定蝸桿的旋向，蝸輪的轉(zhuǎn)向；（3）求出作用在蝸桿和蝸輪輪齒上的各分力的大小并在圖中標出各分力的方向；（4）確定傳動的嚙合效率和總效率。習題9-2圖T350N.m，傳動比i21.5，蝸桿轉(zhuǎn)速2n950r/min，傳動平穩(wěn)，無沖擊，每天工作8小時，工作壽命8年（每年工作260日）。19-4如圖9-14所示，由斜齒圓柱齒輪和蝸桿傳動及卷筒組成的起重裝置，正在提升重物。已知：1輪主動，蝸桿3為右旋，要求Ⅱ軸上在圖中畫出斜齒輪2和蝸桿3的各分力方向；（3）在圖中畫出9-5如圖9-15所示，為蝸桿傳動和錐齒輪組成的傳動系統(tǒng)。已知蝸桿1為主動件，要求4輪的轉(zhuǎn)向如圖所2、3兩傳動件的軸向力方向相反。試：（1）在圖中標出各傳動件的螺旋方向；（2）Ⅰ軸的轉(zhuǎn)動方向。習題9-5圖習題9-4圖示。（1）為使2、3兩輪軸向力相互抵消，請標出蝸輪2的旋向以及1輪的轉(zhuǎn)向；（2）標出2、3兩輪的軸向力、切向力和徑向力的方向。9-6如圖所示為由蝸桿傳動和斜齒圓柱齒輪傳動組成的傳動系統(tǒng)。已知：蝸桿主動，右旋，轉(zhuǎn)向如圖所示，要求2、3兩輪的軸向力方向相反。（1）確定并在圖中標出3、4兩輪的螺旋方向和4輪的轉(zhuǎn)向。（2）在圖中畫出2、3兩輪的各分力方向。解：FX2Ft2FFX3t3Fr2Fr3第十章鏈傳動思考題10-1與帶傳動和齒輪傳動相比，鏈傳動有什么優(yōu)、缺點？10-2鏈傳動的運動不均勻性是如何引起的？對傳動有什么影響？能否避免？10-3正常潤滑條件下，鏈傳動主要失效形式是什么？試說明失效機理。10-4鏈發(fā)生鉸鏈磨損后，會導致什么結(jié)果？為什么？10-5在鏈傳動設計中，鏈輪齒數(shù)的選擇主要考慮了哪些因素的影響？10-6在確定鏈節(jié)距時，主要考慮了哪些因素10-7鏈傳動既然屬于嚙合傳動，為什么也要張緊？又是如何實現(xiàn)張緊的？10-8良好的潤滑措施對鏈傳動有什么積極意義？在鏈傳動的使用維護中應注意哪些問題？？是如何考慮的？10-9在設計鏈傳動的總體布置時，應如何考慮傳動比和中心距的影響？有什么針對性措施？10-10齒形鏈傳動有什么優(yōu)點？主要用于什么場合？習題10-1試設計一用于往復式壓氣機主軸驅(qū)動的鏈傳動，動力由電動機輸入。已知傳遞功率P=3kW，nn2電動機轉(zhuǎn)速960r/min，壓氣機主軸轉(zhuǎn)速300r/min，中心距不可調(diào)。110-2試設計一帶式輸送機用的鏈傳動。已知傳遞功率P=7.5kW，主動鏈輪轉(zhuǎn)速n1=1460r/min，從a動鏈輪轉(zhuǎn)速n=430r/min，電動機驅(qū)動，要求傳動中心距≤800mm。210-3試設計一壓氣機用的鏈傳動。已知電動機型號為Y225M-8，額定功率P=22kW，轉(zhuǎn)速n1=730r/min，壓氣機主軸轉(zhuǎn)速n=250r/min。要求中心距a≤650mm，每天工作16h，載荷平穩(wěn)，水平布置。2zz210-4一由電動機驅(qū)動的滾子鏈傳動，已知鏈輪齒數(shù)15，49，采用單排12A滾子鏈，中心距1a650mm，水平布置。傳遞功率P2.2kW，主動輪轉(zhuǎn)速n960r/min，工作時有中等沖擊，采用滴油1潤滑。試驗算該鏈傳動的工作能力。(提示：首先確定鏈傳動其它參數(shù)，然后根據(jù)實際工作條件驗算其工作能力是否滿足要求，注意潤滑條件對傳動能力的影響)第十一章軸思考題11-1按承載情況，11-2軸的常用材料有哪些？若優(yōu)質(zhì)碳素鋼軸的11-3軸的結(jié)構(gòu)設計要滿足哪些基本要求？說明軸的結(jié)構(gòu)設計步驟。11-4軸上零件的周向和軸向固定方法有哪些？各適用于場合？11-5在齒輪減速器中，為什么低速軸的直徑要比高速軸粗得多？11-6轉(zhuǎn)軸所受彎曲應力的性質(zhì)如何？其所受扭切應力的性質(zhì)又怎樣考慮？11-7為什么一般將軸設計成階梯形？確定階梯軸各段直徑和長度的11-8軸的強度計算常見的有哪幾種方法？各在下使用？11-9怎樣確定軸的危險截面？軸分為哪三種類型？各舉2~3個實例。剛度不足，改用合金鋼能否解決問題，為什么？原則和依據(jù)是什么？11-10按疲勞強度精確校核軸時，主要考慮哪些因素？其校核計算的主要步驟是什么？11-11在進行軸的疲勞強度計算時，若同一截面上有幾個應力集中源，應如何確定疲勞缺口系數(shù)？11-12共振？什么是軸的臨界轉(zhuǎn)速？什么是剛性軸？什么是撓性軸？設計高速運轉(zhuǎn)的軸時，如何考慮軸的轉(zhuǎn)速范圍？習題11-1已知一傳動軸傳遞的功率為40kW，轉(zhuǎn)速n=1000r/min，如果軸上的扭切應力不能超過40MPa，求該軸的直徑。11-2齒輪減速器輸入軸的功率為5kw，轉(zhuǎn)速為350r/min，當選擇該軸的材料分別為45鋼或40Cr時，試分別確定該輸入軸的最小直徑。11-3指出圖11-25中各軸系結(jié)構(gòu)的不合理之處，并畫出改進后的結(jié)構(gòu)圖。習題11-3圖11-4兩級展開式斜齒圓柱齒輪減速器的輸出軸III（圖11-26a）傳遞的功率P5KW，轉(zhuǎn)速n60r/min。給出軸的部分尺寸和表面粗糙度如圖11-26b，已知斜齒輪4的法向模數(shù)mn4mm，法面壓力角n20，齒數(shù)4z112，螺旋角922（左旋），軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)。試分別用當量彎矩法和安全系數(shù)法校核該軸的強度。11-5一直徑為50mm的鋼軸上裝有兩個圓盤，布置如圖11-27所示。不計軸本身重量，試計算此軸的習題11-4圖第一階臨界轉(zhuǎn)速c1。若軸的工作轉(zhuǎn)速n960r/min，分析該軸屬于剛性軸還是撓性軸？軸工作時的穩(wěn)n定性如何？習題11-5圖第十二章滾動軸承思考題12-1軸承的功用是什么？12-2與滑動軸承相比，滾動軸承有何優(yōu)、缺點？12-3滾動軸承有哪些主要類型？如何選擇滾動軸承類型？12-4球軸承與滾子軸承相比，哪一種承載大？哪一種更適宜高速？哪一種價更廉？12-5什么是接觸角α？接觸角α的大小意味著什么？12-6滾動軸承的代號由哪幾部分組成？其中基本代號表示哪些內(nèi)容？12-7說明軸承代號30207、6209/P2、7305AC、N308的含義。12-8滾動軸承的主要失效形式和計算準則是什么？12-9什么是基本額定壽命？什么是基本額定動載荷？什么是當量動載荷？12-11軸系在什么情況下采用兩端固定支承？在什么情況下采用一端固定、一端游動支承？12-12什么是滾動軸承的預緊？預緊的目的是什么？預緊方法有哪些？12-13應如何選擇滾動軸承的配合？12-14滾動軸承潤滑和密封的目的分別是什么？如何選擇潤滑方式？習題FA作用，試計算各軸承的當量動載荷。F=3500N，F(xiàn)=0；（2）51306軸承：F=0N，F(xiàn)=5000N；RARRA（3）6008軸承：F=500；（4）30212軸承：RARARA12-2圖12-37所示為用兩個深溝球軸承支承的軸，采用兩端固定值承。已知軸的轉(zhuǎn)速d=40mm，載荷平穩(wěn)，溫度低于100℃，預期壽命為5000h，兩支點的徑向反力F=4000N，F(xiàn)R2=2000N，外部軸向力F=1500N，方向如圖所示。試選擇n=1000r/min，這對軸承的型號。X習題12-2圖習題12-3圖12-3圖12-38所示的軸用一對7207AC軸承支承。已知：支點處的徑向反力F=875N，F(xiàn)R2=1520N，R1外部軸向力F=400N，軸的轉(zhuǎn)速n=520r/min，運轉(zhuǎn)中有中等沖擊，常溫下工作，試計算軸承的壽命。X12-4圓錐齒輪減速器的輸入軸由一對代號為30205的圓錐滾子軸承支承，尺寸如圖12-39所示。已知F=400N，軸向力F=240N。試齒輪齒寬中點處的分度d=56mm，齒輪的切向力F=1240N，徑向力圓直徑mtrx計算軸承的當量動載荷。習題12-4圖12-5如圖12-40所示，某軸上安裝有兩個斜齒圓柱齒輪，兩齒輪的軸向力分別為F=3000N，x1Fx2=5000N。已求出兩軸承所受徑向載荷分別為F=8600N，F(xiàn)R2=12500N，若選一對7210B型軸承支承該R1軸，問哪個軸承的壽命短？。習題12-5圖12-6指出軸系結(jié)構(gòu)圖中的錯誤，錯誤處依次用1、2、3……標出，然后說明理由。12-7指出軸系結(jié)構(gòu)圖中的錯誤，說明原因，并畫出正確的軸系結(jié)構(gòu)圖。習題12-7圖習題12-6圖第十三章滑動軸承思考題13-1滑動軸承的13-2滑動軸承的13-3為什么滑動軸承13-4在滑動軸承上開設油孔和油槽時應注意哪些問題?13-5滑動軸承13-6對滑動軸承13-7常用軸瓦材料有哪些，適用于何處？13-8非液體潤滑軸承的據(jù)是什么？限制p和pv的目的是什么？13-9滑動軸承潤滑的目的是什么(分別從液體潤滑和非液體潤滑兩類軸承分析)?13-10滑動軸承時應考慮哪些因素?13-11液體動壓潤滑的敘述向心滑動軸承形成動壓油膜的過程？13-12在設計滑動軸承時，相對間隙ψ的選取與速度和載荷的大小有何關系?性能特點有哪些？主要的應用場合？主要結(jié)構(gòu)型式有哪幾種？各有什么特點？要分成軸承座和軸瓦，有時又在軸瓦上敷上一層軸承襯?常見的失效形式有哪些?材料的性能有哪幾方面的要求?設計依常用的潤滑劑種類有哪些?選用必要條件是什么？13-13對已設計好的液體動力潤滑徑向滑動軸承，試分析在僅改動下列參數(shù)之一時，將如何影響該軸承的承載能力。(1)轉(zhuǎn)速由n=500r/min改為n=700r/min；(2)寬徑比B/d由1.0改為0.8；(3)潤滑油由采用46號全損耗系統(tǒng)用油改為68號全損耗系統(tǒng)用油；(4)軸承孔表面粗糙度由Rz=6.3μm改為Rz=3.2μm。13-14在設計液體潤滑軸承時，當出現(xiàn)下列情況之一后，可考慮采取什么改進措施(對每種情況提出兩種改進措施)?(1)當hmin<[h]時；(2)當條件p<[p]，v<[v]，pv<[pv]不滿足時；(3)當計算入口溫度ti偏低時。13-15液體動力潤滑軸承承載能力驗算合格的基本依據(jù)是什么?習題13-1有一徑向滑動軸承，軸轉(zhuǎn)速n=650r/min，軸頸直徑d=120mm，軸承上受徑向載荷F=5000N，軸瓦寬度B=150mm，試選擇軸承材料，并按非液體潤滑滑動軸承校核。13-2現(xiàn)有一非液體潤滑徑向滑動軸承，軸頸直徑d=100mm，軸瓦寬度B=100mm，轉(zhuǎn)速n=1200r/min，軸承材料ZChPbSb16-16-2，試問該軸承能承受多大的徑向載荷？13-3已知一推力軸承，其軸頸結(jié)構(gòu)為空心，大徑d0=120mm，內(nèi)徑d1=90mm，轉(zhuǎn)速n=300r/min，