《機械設計》習題集

《機械設計》習題集

第一章緒論

分析與思量題

1-1機器的基本組成要素是什么

1-2什么是零件什么是構(gòu)件什么是部件試各舉三個實例。1-3什么是

通用零件什么是專用零件試各舉三個實例。卜4機械設計課程研究的內(nèi)容

是什么

第二章機械設計總論

分析與思量題

2-1一臺完整的機器通常由哪些基本部份組成各部份的作用是什么

2-2設計機器時應滿足哪些基本要求設計機械零件時應滿足哪些基本

要求2-3機械零件主要有哪些失效形式常用的計算準則主要有哪些

2-4什么是零件的強度要求強度條件是如何表示的如何提高零件的強

度

2-5什么是零件的剛度要求剛度條件是如何表示的提高零件剛度的措

施有哪些2-6零件在什么情況下會發(fā)生共振如何改變零件的固有頻率

2-7什么是可靠性設計它與常規(guī)設計有何不同零件可靠度的定義是什

么2-8機械零件設計中選擇材料的原則是什么

2-9指出下列材料的種類，并說明代號中符號及數(shù)字的含義：HT150,

ZG230-450,65Mn,45,Q235,40Cr,20CrMnTi,ZCuSnlOPb5o

2-10機械的現(xiàn)代設計方法與傳統(tǒng)設計方法有哪些主要區(qū)別

第三章機械零件的強度

一、選擇與填空題

3-1零件表面的強化處理方法有、

、等。

3-2零件的截面形狀一定，當截面尺寸增大時;其疲勞極限值將隨之

O

⑴增高⑵不變⑶降低

3-3機械零件受載時，在處產(chǎn)生應力集中，

應力集中的程度通常隨材料強度的增大而O

3-4在載荷和幾何形狀相同的情況下，鋼制零件間的接觸應力

鑄鐵零件間的接觸應力。

3-5兩零件的材料和幾何尺寸都不相同，以曲面接觸受載時，兩者的

接觸應力值__________o

(1)相等⑵不相等⑶是否相等與材料和幾何尺寸有關(guān)

二、分析與思量題

3-6試舉例說明什么零件的疲勞破壞屬于低周疲勞破壞，什么零件的

疲勞破壞屬高周

疲勞破壞。

-1-

3-7在材料的疲勞曲線上，為何需要人為規(guī)定一循環(huán)基數(shù)NO,并將對

應的極限應力稱為材料的疲勞極限

3-8圖示各零件均受靜載荷作用，試判斷零件上A點的應力是靜應力

還是變應力；并確定應力比r的大小或者范圍。

題3-8圖

3-9彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)KC的含義是什么它與哪些因素有

關(guān)它對零件的疲勞強度和靜強度各有何影響

3-10零件的等壽命疲勞曲線與材料試件的等壽命疲勞曲線有何區(qū)別

在相同的應力變化規(guī)律下，零件和材料試件的失效形式是否總是相同的為

什么

3-11試說明承受循環(huán)變應力的機械零件，在什么情況下可按靜強度

條件計算什么情況下需按疲勞強度條件計算

3-12在單向穩(wěn)定變應力下工作的零件，如何確定其極限應力3-13疲

勞損傷線性積累假說的含義是什么寫出其數(shù)學表達式。3-14在雙向穩(wěn)定

變應力下工作的零件，怎樣進行疲勞強度計算

3-15影響機械零件疲勞強度的主要因素有哪些提高機械零件疲勞強

度的措施有哪些

3-16導致機械結(jié)構(gòu)發(fā)生低應力斷裂的原因有哪些3-17機械結(jié)構(gòu)的裂

紋是否會失穩(wěn)擴展是如何判定的

三、設計計算題

3-18某材料的對稱循環(huán)彎曲疲勞極限CT二350MPa,屈服極限

a=550MPa,強度極限。

6

B=750MPa,循環(huán)基數(shù)N0=5310,m=9,試求對稱循環(huán)次數(shù)N分別為

53104、53105、53107次時的極限應力。

題3—19圖

3-19某零件如圖所示，材料的強度極限oB=650MPa,表面

精車，不進行強化處理。試確定I-I截面處的彎曲疲勞極限的綜合

影響系數(shù)KC和剪切疲勞極限的綜合影響系數(shù)Kn。

3-20—零件由45鋼制成，材料的力學性能為：。二360MPa,o-

l=300MPa,巾C=0.20已知零件上的最大工作應力。ma某=190MPa,最小

工作應力omin二UOMPa,應力變化規(guī)律為om二常數(shù)，彎曲疲勞極限的綜

合影響系數(shù)Kd=2.0,試分別用圖解法和計算法確定該零件的計算安全系

數(shù)。

題3-20圖

-2-

3-21某材料受彎曲變應力作用，其力學性能為：。-l=350MPa,m=9,

N0=53106o現(xiàn)用此材料的試件進行試驗，以對稱循環(huán)變應力。l=500MPa

作用104次，o2=400MPa作用105次，。3=300MPa作用106次。拭確定:

(1)該試件在此條件下的計算安全系數(shù)：

(2)如果試件再作用o=450MPa的應力，還能循環(huán)多少次試件才破壞

3-22轉(zhuǎn)軸的局部結(jié)構(gòu)如題3-19圖所示。已知軸的截面承受的彎

矩M=300N2m,扭矩T=800N2m,彎曲應力為對稱循環(huán)，扭轉(zhuǎn)切應力為脈動

循環(huán)。軸材料為40Cr鋼調(diào)質(zhì)，C-1=355Mpa,n-l=200MPa,t=0.2,

11=0.1,設KC=2.2,Ku=1.8,試計算考慮彎矩和扭矩共同作用時的

計算安全系數(shù)Scao

第四章磨擦、磨損及潤滑概述

分析與思量題

4T按照磨擦面間的潤滑狀態(tài)不同，滑動磨擦可分為哪幾種4-2膜厚

比的物理意義是什么邊界磨擦、混合磨擦和液體磨擦所對應的膜厚比范圍

各是多少

4-3在工程中，常用金屬材料副的磨擦系數(shù)是如何得來的

4-4什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4-

5零件的磨損過程大致可分為哪幾個階段每一個階段的特征是什么

4-6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

4-7潤滑油的粘度是如何定義的什么是潤滑油的粘性定律什么樣的液

體稱為牛頓液體

4-8粘度的表示方法通常有哪幾種各種粘度的單位和換算關(guān)系是什么

4-9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4-10在

潤滑油和潤滑脂中加入添加劑的作用是什么

4-11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

4-12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

第五章羅紋聯(lián)接和螺旋傳動

一、選擇與填空題

5-1普通羅紋的公稱直徑指的是羅紋的,計算羅紋的磨擦

力矩時使用的是羅紋的______,計算羅紋危(wei)險截面時使用的是

羅紋的

5-2羅紋升角增大，則聯(lián)接的自鎖性________，傳動的效率

牙型角。增大，則聯(lián)接的自鎖性，傳動的效率

(1)提高⑵不變⑶降低

5-3在校制孔用螺栓聯(lián)接中，螺栓桿與孔的配合為o(1)

間隙配合⑵過渡配合⑶過盈配合

5-4在螺栓聯(lián)接的破壞形式中，約有%的螺栓屬于疲勞破壞，

疲勞斷裂常發(fā)生在o

5-5在承受橫向載荷或者旋轉(zhuǎn)力矩的普通緊螺栓組聯(lián)接中，螺栓桿

作用。(1)受切應力⑵受拉應力⑶受扭轉(zhuǎn)切應力和拉應力

(4)既可能只受切應力又可能只受拉應力

-3-

5-6緊螺栓聯(lián)接受軸向外載荷。假定螺栓的剛度Cb與被聯(lián)接件的剛

度Cm相等，聯(lián)接的預緊力為F0,要求受載后接合面不分離，當外載荷F

等于預緊力F0時，則o

(1)被聯(lián)接件分離，聯(lián)接失效(2)被聯(lián)接件即將分離，聯(lián)接不可靠(3)

聯(lián)接可靠，但不能繼續(xù)再加載(4)聯(lián)接可靠，只要螺栓強度足夠，還可以

繼續(xù)加大外載荷F

二、分析與思量題

5-7常用羅紋有哪幾種類型各用于什么場合對聯(lián)接羅紋和傳動羅紋的

要求有何不同

5-8在螺栓聯(lián)接中，不同的載荷類型要求不同的羅紋余留長度，這是

為什么5-9聯(lián)接羅紋都具有良好的自鎖性，為什么有時還需要防松裝置試

各舉出兩個機械防松和磨擦防松的例子。

5-10普通螺栓聯(lián)接和錢制孔用螺栓聯(lián)接的主要失效形式是什么計算

準則是什么5T1計算普通螺栓聯(lián)接時，為什么只考慮螺栓危(wei)險

截面的拉伸強度，而不考慮螺栓頭、螺母和羅紋牙的強度

5-12普通緊螺栓聯(lián)接所受到的軸向工作載荷或者橫向工作載荷為脈

動循環(huán)時，螺栓上的總載荷是什么循環(huán)

5-13螺栓的性能等級為8.8級，與它相配的螺母的性能等級應為多

少性能等級數(shù)字代號的含義是什么

5-14在什么情況下，螺栓聯(lián)接的安全系數(shù)大小與螺栓直徑有關(guān)試說

明其原因。

5-15緊螺栓聯(lián)接所受軸向變載荷在0~F間變化，當預緊力F0一定

時，改變螺栓或者被聯(lián)接件的剛度，對螺栓聯(lián)接的疲勞強度和聯(lián)接的密切

性有何影響

5-16在保證螺栓聯(lián)接密切性要求和靜強度要求的前提下，要提高螺

栓聯(lián)接的疲勞強度，應如何改變螺栓和被聯(lián)接件的剛度及預緊力大小試通

過受力變形線圖來說明。

5-17為什么螺母的羅紋圈數(shù)不宜大于10通常采用哪些結(jié)構(gòu)形式可使

各圈羅紋牙的載荷分布趨于均勻

5-18滑動螺旋的主要失效形式是什么其基本尺寸（即螺桿直徑及螺母

高度）通常是根據(jù)什么條件確定的

5-19滾動螺旋傳動與滑動螺旋傳動相比較，有何優(yōu)缺點

三、設計計算題

5-20如圖所示，兩根梁用8個4.6級普通螺栓與兩塊鋼蓋板相聯(lián)接,

梁受到的拉力F二28kN,磨擦系數(shù)40.2,控制預緊力，試確定所需螺栓的

直徑。

解：已知螺栓數(shù)目z=8,接合面數(shù)；2,取防滑系數(shù)K=1.2,則螺栓

所需預緊力F0為F02

查主教材中的表5-8,得oS=240MPa,查表5-10,取安全系數(shù)S=l.3,

則[o]=oS/S=240MPa/L3=184.6MPa,所需螺栓的直徑dl2

KF1.228000N10500Nfzi0.282

41.3F0

取整后得螺栓尺寸dnOmm,羅紋為MlOo注：解中有兩處錯誤，請指

出錯處并說明原因。5-21圖示為一氣缸蓋螺栓組聯(lián)接。已知氣缸內(nèi)的工

作壓力p在5MPa間變化，缸蓋與缸體均為鋼制，其結(jié)構(gòu)尺寸如圖所

示。為保證氣密性要求，試選擇螺栓材料，并確定螺栓數(shù)目和尺寸。

41.3105009.7mml84.65-22受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接，被聯(lián)接鋼板間

采用橡膠墊片。已知預緊力F01500N,當軸向工作載荷F=1000N時，求

螺栓所受的總拉力及被聯(lián)接件之間的殘存預緊力。

5-23圖示凸緣聯(lián)軸器(GB/T5843-1986)的型號為YLD10,允許傳遞的

最大轉(zhuǎn)矩T=630N2m,兩半聯(lián)軸器采用4個M12的校制孔用螺栓聯(lián)接,螺

栓規(guī)格為M12飛0(GB/T27T988),螺栓的性能等級為8.8級，聯(lián)軸器材料

為HT200,試校核其聯(lián)接強度。

題5-23圖題5-24圖

5-24較制孔用螺栓組聯(lián)接的三種方案如圖所示。已知L=300mm,

a=60mm,試求螺栓組聯(lián)接的三個方案中，受力最大的螺栓所受的力各為多

少哪個方案較好

5-25如圖所示的底板螺栓組聯(lián)接受外力Fe的作用。外力Fe作用在

包含某軸并垂直于底板接合面的平面內(nèi)。試分析底板螺栓組的受力情況，

并判斷哪個螺栓受力最大保證聯(lián)接安全工作的必要條件有哪些

題5-25圖

四、結(jié)構(gòu)設計與分析題

5-26試指出下列圖中的錯誤結(jié)構(gòu)，并畫出正確的結(jié)構(gòu)圖。

a)螺釘聯(lián)接b)雙頭螺柱聯(lián)接c)較制孔用螺栓聯(lián)接

-5-

第十一章蝸桿傳動

一、選擇與填空題

11-1在蝸桿傳動中，蝸桿頭數(shù)越少，則傳動效率越，自鎖

性越O普通蝸桿頭數(shù)常取_______O

11-2對滑動速度v24m/的重要蝸桿傳動，蝸桿的材料可選用

進行處理；蝸輪的材料可選用。

11-3對閉式蝸桿傳動進行熱平衡計算，其主要目的是為了防止溫升

過高導致O

(1)材料的力學性能下降⑵潤滑油變質(zhì)⑶蝸桿熱變形過大⑷潤滑條

件惡化

11-4蝸桿傳動的當量磨擦系數(shù)fv隨齒面相對滑動速度的增大而

。(1)增大⑵不變⑶減小

11-5蝸桿傳動的相對滑動速度v〈5m/時采用潤滑；v>10m/

時應采用潤滑。

二、分析與思量題

11-6蝸桿傳動與齒輪傳動相比有何特點常用于什么場合

11-7與普通圓柱蝸桿傳動相比，圓弧圓柱蝸桿傳動、環(huán)面蝸桿傳動、

錐蝸桿傳動各有何特點各合用于什么場合

11-8普通圓柱蝸桿主要有哪兒種類型其中哪幾種蝸桿不便于磨削，

精度較低

11-9在車床上用直線刀刃加工蝸桿，什么情況下用單刀什么情況下

用雙刀為什么11T0在普通圓柱蝸桿傳動中，為什么將蝸桿的分度圓直徑

規(guī)定為標準值

11-11采用變位蝸桿傳動的目的是什么變位蝸桿傳動與變位齒輪傳動

相比有何特點1-12影響蝸桿傳動效率的主要因素有哪些為什么傳遞大功

率時很少用普通圓柱蝸桿傳動

11-13蝸輪材料的許用接觸應力，有的與相對滑動速度大小有關(guān)，而

與應力循環(huán)次數(shù)無關(guān)，有的則相反，試說明其原因。

11-14對于蝸桿傳動，下面三式有無錯誤為什么

(1)i=31/32=n1/1i2=z2/zl=d2/d1；(2)a=(dl+d2)/2=ni(zl+z2)/2；

(3)Ft2=2T2/d2=2Tli/d2=2Tl/dl=Ftl

11-15圖示蝸桿傳動均是以蝸桿為主動件。試在圖上標出蝸輪(或者

蝸桿)的轉(zhuǎn)向，蝸輪齒的螺旋線方向，蝸桿、蝸輪所受各分力的方向。

a)b)

題11-15圖

11-16蝸桿傳動中為何常以蝸桿為主動件蝸輪能否作為主動件為什么

11-17圖示為簡單手動起重裝置。若按圖示方向轉(zhuǎn)動蝸桿，提升重物

G,試確定：(1)蝸桿和蝸輪齒的旋向；

(2)蝸輪所受作用力的方向(畫出)；

-16-

(3)當提升重物或者降下重物時，蝸輪齒面是單側(cè)受載還是雙側(cè)受

載

題11T7圖

11-18在動力蝸桿傳動中，蝸輪的齒數(shù)在什么范圍內(nèi)選取齒數(shù)過多或

者過少有何不利11T9選擇蝸桿、蝸輪材料的原則是什么

11-20蝸桿傳動設計中為何特殊重視發(fā)熱問題如何進行熱平衡計算常

用的散熱措施有哪些

11-21為什么蝸桿傳動要進行蝸桿的剛度計算對于常用的兩端支承蝸

桿軸如何進行剛度計算

11-22為什么普通圓柱蝸桿傳動的承載能力主要取決于蝸輪輪齒的強

度，用碳鋼或者合金鋼創(chuàng)造蝸輪有何不利

三、設計計算題

11-23圖示為某起重設備的減速裝置。已知各輪齒數(shù)zl=z2=20.

z3=60,z4=2,z5=40,輪1轉(zhuǎn)向如圖所示，卷筒直徑D=136mm。試求：

(1)此時重物是上升還是下降

(2)設系統(tǒng)效率r=0.68,為使重物上升，施加在輪1上的驅(qū)動力矩

T1=10N2m,問重物的分量是多少

題11-23圖題11-24圖

11-24蝸輪滑車如圖所示，起分量F=10kN,蝸桿為雙頭，模數(shù)

m=6.3mm,分度圓直徑dl=63mm,蝸輪齒數(shù)z2=40,卷簡直徑D=148mm,蝸

桿傳動的當量磨擦系數(shù)fv=0.1,軸承、濺油和鏈傳動的功率損失為8%,

工人加在鏈上的作用力F'=200N。試求鏈輪直徑D',并驗算蝸桿傳動是

否自鎖。

11-25試設計輕紡機械中的一單級蝸桿減速器，傳遞功率P『8.5kW,

主動軸轉(zhuǎn)速，nl=1460r/min,傳動比i二20,載荷平穩(wěn)，單向工作，長期

連續(xù)運轉(zhuǎn)，潤滑情況良好，工作壽命Lh=15000ho

11-26已知一蝸桿傳動，蝸桿為主動，轉(zhuǎn)速nl=1440r/min,蝸桿頭數(shù)

zl=2,模數(shù)mMmm,蝸桿直徑系數(shù)q=10,蝸桿材料為鋼，齒面硬度大于

45HRC,磨削，蝸輪材料為鑄錫青銅，求該傳動的嚙合效率。

-17-

11-27設計用于帶式輸送機的普通圓柱蝸桿減速器，傳遞功率

Pl=7.5kW,蝸桿轉(zhuǎn)速nl=970r/min,傳動比i=18,由電動機驅(qū)動，載荷平

穩(wěn)。蝸桿材料為20Cr鋼，滲碳淬火，硬度大于58HRC。蝸輪材料為

ZCuSnlOPl,金屬模鑄造。蝸桿減速器每日工作8小時，工作壽命為7年

（每年250個工作日）。

四、傳動篇綜合題

11-28在圖示傳動系統(tǒng)中，件1、5為蝸桿，件2、6為蝸輪，件3、4

為斜齒圓柱齒輪，件7、8為直齒圓錐齒輪。已知蝸桿1為主動，要求輸

出齒輪8的回轉(zhuǎn)方向如圖所示。試確定：

（1）各軸的回轉(zhuǎn)方向（畫在圖上）；（2）考慮I、n、m軸上所受釉向力

能抵消一部份，定出各輪的螺旋線方向（畫在圖上）；

（3）畫出各輪的軸向分力的方向。

題11-28圖題11-29圖

11-29圖示為三級減速裝置傳動方案簡圖，要求總傳動比i=50,這樣

布置是否合理為什么試畫出合理的傳動方案簡圖（不采用蝸桿傳動）。

第卜二章滑動軸承

一、選擇與填空題

12-1寬徑比B/d是設計滑動軸承時首先要確定的重要參數(shù)之一，通

常取B/d=o

(l)rio(2)0.ri(3)0.315(4)3^512-2軸承合金通常用于做滑

動軸承的o(1)軸套⑵軸承襯⑶含油軸瓦(4)軸承座

12-3在不徹底液體潤滑滑動軸承設計中，限制p值的主要目的是

;限制pv值的主要目的是

12-4徑向滑動軸承的偏心距6隨著載荷增大而；隨著轉(zhuǎn)速

增高而0

12-5不是靜壓滑動軸承的特點。

(1)起動力矩?、茖S承材料要求高⑶供油系統(tǒng)復雜⑷高、低速運

轉(zhuǎn)性能均好

二、分析與思量題

12-6試分別從磨擦狀態(tài)、油膜形成的原理以及潤滑介質(zhì)幾方面對滑

動軸承進行分類。12-7為什么滑動軸承要分成軸承座和軸瓦，有時又在

軸瓦上敷上一層軸承襯12-8在滑動軸承上開設油孔和油槽時應注意哪些

問題

12-9普通軸承的寬徑比在什么范圍內(nèi)為什么寬徑比不宜過大或者過

小

12-10提高液體動力潤滑徑向滑動軸承的運動穩(wěn)定性和油膜剛度是設

計時應考慮的重

-18-

要問題，其具體措施有哪些

12-11采用扇形塊可傾軸瓦時，可傾軸瓦的支承點與軸的旋轉(zhuǎn)方向有

何關(guān)系軸是否允許正反轉(zhuǎn)

12-12滑動軸承常見的失效形式有哪些

12-13對滑動軸承材料的性能有哪兒方面的要求

12-14對滑動軸承材料的基本要求之一是耐磨，而表面淬硬的鋼材是

很耐磨的，試問是否可用表面淬硬的鋼制軸頸和鋼制軸瓦配對，以達到耐

磨的要求

12-15在設計滑動軸承時，相對間隙中的選取與速度和載荷的大小

有何關(guān)系12-16某離心泵用徑向滑動軸承，軸頸表面圓周速度v=2.5m/,

工作壓力P=3~4MPa,設計中擬采用整體式軸瓦（不加軸承襯），試選擇一

種合適的軸承材料。

12-17驗算滑動軸承的壓力p、速度v和壓力與速度的乘積pv,是不

徹底液體潤滑軸承設計中的內(nèi)容，對液體動力潤滑軸承是否需要進行此項

驗算為什么

12-18試分析液體動力潤滑軸承和不徹底液體潤滑軸承的區(qū)別，并討

論它們各自合用的場合。

12-19不徹底液體潤滑軸承與液體動力潤滑軸承的設計計算準則有何

不同12-20試說明液體動壓油膜形成的必要條件。

12-21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。

⑴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=6.3Hm改為Rz=3.2umo

12-22在設計液體潤滑軸承時，當浮現(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)

⑴當hinin

(2)當條件p

12-23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

12-24滑動軸承潤滑的目的是什么(分別從液體潤滑和不徹底液體潤

滑兩類軸承分析)12-25滑動軸承常用的潤滑劑種類有哪些選用時應考慮

哪些因素

三、設計計算題

12-26起重機卷筒軸采用兩個不徹底液體潤滑徑向滑動軸承支承，己

知每一個軸承上的徑向載荷F=100kN,軸頸直徑d=90mm,轉(zhuǎn)速v=90r/min。

擬采用整體式軸瓦，試設計此軸承，并選擇潤滑劑牌號。

12-27有一不徹底液體潤滑徑向滑動軸承，軸頸直徑d=200mm,軸承

寬度B=250nim,軸承材料選用ZCuA110Fe3,當軸轉(zhuǎn)速為60r/min>

100r/min>500r/min時，軸承允許的最大徑向載荷各為多少

12-28一液體動力潤滑徑向滑動軸承，承受徑向載荷F=70kN,轉(zhuǎn)速

n=1500r/min,軸頸直徑d=200mm,寬徑比B/d=0.8,相對間隙*=0.0015,

包角Q:18(r,采用32號全損耗系統(tǒng)用油(無壓供油)，假設軸承中平均

油溫tm=50℃,油的粘度n=0.018Pa2,求最小油膜厚度hmirio

12-29某汽輪機用動力潤滑徑向滑動軸承，軸承直徑d=80nmi,轉(zhuǎn)速

n=1000r/min,軸承上的徑向載荷F=10kN,載荷平穩(wěn)，試確定軸瓦材料、

軸承寬度B、潤滑油牌號、流量、最小油膜厚度、軸與孔的配合公差及表

面粗糙度，并進行軸承熱平衡計算。

-19-

第十三章滾動軸承

一、選擇與填空題

13-1說明下列型號滾動軸承的類型、內(nèi)徑、公差等級、直徑系列和

結(jié)構(gòu)特點：6306、51316、N316/P6、30306、6306/P5、30206,并指出其

中具有下列特征的軸承：

(1)徑向承載能力最高和最低的軸承分別是和

⑵軸向承載能力最高和最低的軸承分別是和;(3)

極限轉(zhuǎn)速最高和最低的軸承分別是和;(4)公差等

級最高的軸承是;

(5)承受軸向徑向聯(lián)合載荷的能力最高的軸承是o

13-2若一滾動軸承的基本額定壽命為537000轉(zhuǎn)，則該軸承所受的當

量動載荷基本額定動載荷。

⑴大于⑵等于⑶小于

13-3在保證軸承工作能力的條件下，調(diào)心軸承內(nèi)、外圈軸線間可傾

斜的最大角度為，而深溝球軸承內(nèi)、外圈軸線間可傾斜的最大

角度為o

(1)3'?4'(2)8'(3)1°~2。(4)2°~3°

13-4滾動軸承的內(nèi)徑和外徑的公差帶均為，而且統(tǒng)一

采用上偏差為，下偏差為的分布。

13-5采用滾動軸承軸向預緊措施的主要目的是o

(1)提高軸承的旋轉(zhuǎn)精度⑵提高軸承的承載能力⑶降低軸承的運轉(zhuǎn)

噪聲⑷提高軸承的使用壽命

13-6各類滾動軸承的潤滑方式，通?？筛鶕?jù)軸承的來選

擇。

(1)轉(zhuǎn)速n(2)當量動載荷P(3)軸頸圓周速度v(4)內(nèi)徑與轉(zhuǎn)速的乘積

dnl3-7若滾動軸承采用脂潤滑，則其裝脂量普通為軸承內(nèi)部空間容積的

O

二、分析與思量題

13-8滾動軸承共分幾大類型寫出它們的類型代號及名稱，并說明各

類軸承能承受何種載荷(徑向或者軸向)。

13-9為什么30000型和70000型軸承常成對使用成對使用時，什么

叫正裝及反裝什么叫“面對面”及“背靠背”安裝試比較正裝與反裝的特

點。

13-10滾動軸承的壽命與基本額定壽命有何區(qū)別按公式L=（C/P）計算

出的L是什么含義

13-11滾動軸承基本額定動載荷C的含義是什么當滾動軸承上作用的

當量動載荷不超過C值時，軸承是否就不會發(fā)生點蝕破壞為什么

13-12對于同一型號的滾動軸承，在某一工況條件下的基本額定壽命

為L。若其它條件不變，僅將軸承所受的當量動載荷增加一倍，軸承的基

本額定壽命將為多少

￡

13-13滾動軸承常見的失效形式有哪些公式L=（C/P）是針對哪種失效

形式建立起來的

13-14你所學過的滾動軸承中，哪幾類滾動軸承是內(nèi)、外圈可分離的

13-15什么類型的滾動軸承在安裝時要調(diào)整軸承游隙常用哪些方法調(diào)

整軸承游隙13-16滾動軸承支承的軸系，其軸向固定的典型結(jié)構(gòu)形式有三

類：（D兩支點各單向固定；（2）一支點雙向固定，另一支點游動；（3）兩

支點游動。試問這三種類型各合用于什么場合

13-17一高速旋轉(zhuǎn)、傳遞較大功率且支承跨距較大的蝸桿軸，采用一

對正裝的圓錐滾子軸承作為支承，是否合適為什么

13-18滾動軸承的回轉(zhuǎn)套圈和不回轉(zhuǎn)套圈與軸或者機座裝配時所取的

配合性質(zhì)有何不同常選用什么配合其配合的松緊程度與圓柱公差標準中

相同配合有何不同

13-19在圓錐齒輪傳動中，小圓錐齒輪的軸常支承在套杯里，采用這

種結(jié)構(gòu)形式有何

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件圖進行成品的檢驗和驗收。因此，一張完整的零件圖應滿足以下要

求：

（1）清晰而正確地表達出零件各部份的結(jié)構(gòu)形狀；（2）標出零件各部位

的尺寸及其精度；（3）標出零件各部位必要的形狀位置公差；（4）標出零件

各表面的粗糙度；

（5）注明對零件的其它技術(shù)要求，例如圓角半徑、倒角尺寸及傳動件

的主要參數(shù)等，對于齒輪還應列出其主要幾何參數(shù)、精度等級及檢驗項目

等；

（6）填寫清晰零件圖標題欄。三、設計計算步驟

1.選擇電動機，分配傳動比，計算傳動參數(shù)。2.V帶傳動設計計算

或者（和）齒輪傳動設計計算。3.畫小帶輪零件圖或者（和）大齒輪零件圖。

作業(yè)三軸系組件設計

一、任務書

題目1斜齒圓柱齒輪傳動輸出軸的軸系組件設計（圖5）1.原始數(shù)據(jù)

題12號參數(shù)輸出軸轉(zhuǎn)速n2/（r/min）輸出軸功率P/kW齒輪齒數(shù)z齒輪模

數(shù)mn/min齒輪齒寬b/mma/mm（見圖5）c/mm（見圖5）齒輪螺旋角P（右

旋）/（。）1372.510138014.25801001452.710738014.258010031533.011338

014.258010041653.212038014.2580100注：滾動軸承壽命為lOOOOh,工

作溫度小于120。。，有輕微沖擊。圖5斜齒圓柱齒輪軸系結(jié)構(gòu)

2.工作量

⑴輸出軸的軸系組件裝配圖一張。

(2)設計計算說明書一份，主要內(nèi)容包括：輸出軸的設計計算，軸承

類型選擇和壽命計算，以及其它必要的計算。

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題目2圓錐齒輪傳動輸入軸的軸系組件設計(圖6)1.原始數(shù)據(jù)題號

12參數(shù)輸入軸轉(zhuǎn)速nl/(r/min)輸入軸功率P/kW小圓錐齒輪齒數(shù)zl齒輪

模數(shù)m/mm小圓錐齒輪分度圓錐角

61/(°)9602.523318.4310050809603.025318.43100508039603.527318.4

3100508049604.028318.431005080a/mm(見圖6)b/mm(見圖6)c/mm(見圖6)

注：滾動軸承壽命為10000h,工作溫度小于120℃,有輕微沖擊。圖6圓

錐齒輪軸系結(jié)構(gòu)

2.工作量

(1)輸入軸的軸系組件裝配圖一張。

(2)設計計算說明書一份，主要內(nèi)容包括：輸入軸的設計計算，軸承

類型選擇和壽命計算，以及其它必要的計算。

二、設計指導

1.軸和齒輪的結(jié)構(gòu)

軸和齒輪的結(jié)構(gòu)設計參考主教材中的有關(guān)章節(jié)。對于小圓錐齒輪，當

齒根圓與軸徑接近時，可將

齒輪與軸制成一體，但要注意齒輪

圖7小圓錐齒輪軸系結(jié)構(gòu)軸的裝拆問題。軸承正裝的小圓錐齒

輪軸系結(jié)構(gòu)如圖7所示。

圖a是齒輪軸結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)當齒輪外徑比套杯孔人時，軸承和套筒

是在套杯內(nèi)進行安裝，很不方便。因此，如果用正裝結(jié)構(gòu)，惟獨當小圓錐

齒輪外徑比套杯孔小時，才干采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，這時可在套杯外先將軸承

和套筒裝在齒輪軸上后，一起裝入套杯。圖b是齒輪與軸分開的結(jié)構(gòu)。這

種結(jié)構(gòu)軸承安裝方便。軸承反裝的小圓錐齒輪軸系結(jié)構(gòu)由于裝配和調(diào)整都

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比較麻煩，因此本作業(yè)要求采用正裝結(jié)構(gòu)。

2.滾動軸承的組合、固定和調(diào)整

對于斜齒圓柱齒輪傳動和圓錐齒輪傳動，軸上受到徑向力和軸向力，

因此，需采用向心推力軸承，支承方式通常為兩支承各單向固定結(jié)構(gòu)。

滾動軸承支承的結(jié)構(gòu)形式參考主教材。滾動軸承的外圈以及軸系的軸

向固定采用軸承端蓋。軸承端蓋有凸緣式和嵌入式兩種，本作業(yè)要求采用

凸緣式端蓋，其結(jié)構(gòu)尺寸參考機械設計手冊。

向心推力軸承是可調(diào)間隙軸承，在安裝時，此間隙可通過在軸承端蓋

與箱體間加裝調(diào)整墊片組進行調(diào)整（參看圖5）o調(diào)整墊片由多片厚度不同

（例如0.1mm,0.2mm和0.5mm）的軟鋼（08F）片或者黃銅片組成,使用時可

根據(jù)需要組成合適的厚度。

為了保證圓錐齒輪的正確嚙合，裝配時兩齒輪的錐頂必須重合，因此

要調(diào)整大、小齒輪的軸向位置。對于懸臂安裝的小圓錐齒輪軸系，為了便

于調(diào)整，小圓錐齒輪軸通常放在套杯里，在套杯凸緣端面與箱體之間，用

加減調(diào)整墊片（參看圖6）的辦法來調(diào)整小圓錐齒輪的軸向位置。

3.滾動軸承的潤滑和密封

減速器中的滾動軸承可以采用脂潤滑，也可以采用油潤滑，這與齒輪

的圓周速度和箱體結(jié)構(gòu)有關(guān)。本作業(yè)要求采用脂潤滑。為了防止箱內(nèi)的潤

滑油濺人軸承室而稀釋或者帶走潤滑脂，需在軸承室內(nèi)側(cè)加裝封油環(huán)（圖8）。

軸伸出端的密封是為了防止?jié)L動軸承內(nèi)的潤滑油（脂）漏

出或者外界雜質(zhì)侵入軸承室。常用的密封形式如圖9o設計時可參考

機械設計手冊。

圖8封油環(huán)密封裝置

a）氈圈密封b）旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈密封c）油溝槽密封

圖9常用密封形式

三、設計步驟

1.根據(jù)設計的原始數(shù)據(jù)，計算作用在齒輪上的力。2.按扭轉(zhuǎn)強度條

件初步估算軸徑。

3.根據(jù)軸上零件的安裝、定位和調(diào)整要求進行軸的結(jié)構(gòu)設計。4.畫

軸的受力分析圖，進行軸的強度校核。5.計算軸承所受的力，并驗算軸

承的壽命。

6.完成軸系組件裝配圖，標注主要尺寸和配合尺寸，引出零件號，

填寫標題欄和零件明細欄。

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機械設計自測試題I

一、是非題和選擇題［是非題在括號內(nèi)填V（正確）或者填3（不正確），

選擇題在空格處填相應的答案號］

T-1選用普通平鍵時，鍵的截面尺、Jb3h和鍵長L都是根據(jù)強度計算

確定的。()1-2圓柱齒輪結(jié)構(gòu)形式和毛坯獲取方法的選擇都與齒輪的外徑

大小有關(guān)。()}3圓柱螺旋彈簧的彈簧絲直徑d=6mm,旋繞比05,則它

的內(nèi)徑Dl=30mm。()I-4V帶橫截面中兩工作面之間的夾角為40°,所以

帶輪槽角也是40°o()1-5變應力是由變載荷產(chǎn)生，也可能由靜載荷產(chǎn)生。

()1-6在承受橫向載荷的普通緊螺栓聯(lián)接中，螺栓桿作用。

(1)受切應力(2)受拉應力⑶受扭轉(zhuǎn)切應力和拉應力(4)既可能只受切

應力又可能只受拉應力

1-7在下列四種向心滾動軸承中，型除可以承受徑向

載荷外，還能承受不大的雙向軸向載荷。

(1)60000(2)N0000(3)NA0000(4)50000

1-8在載荷比較平穩(wěn)，沖擊不大，但兩軸軸線具有一定程度的相對偏

移的情況下，兩軸間通常宜選聯(lián)軸器。

(1)剛性⑵無彈性元件的撓性⑶有彈性元件的撓性(4)安全1-9采取

的措施不能有效地改善軸的剛度。

(1)改用其它高強度鋼材⑵改變軸的直徑⑶改變軸的支承位置⑷改

變軸的結(jié)構(gòu)1-10在滑動軸承材料中，通常只用于作為雙金屬或

者三金屬