《机械设计》习题集要点

第一章绪论剖析与思考题1-1机器的基本组成要素是什么?1-2什么是零件?什么是构件?什么是零件?试各举三个实例。1-3什么是通用零件?什么是专用零件?试各举三个实例。1-4机械课程研究的内容是什么?第二章机械设计总论剖析与思考题2-1一台完整的机器往常由哪些基本部分组成?各部分的作用是什么?2-2设计机器时应知足哪些基本要求?设计机械零件时应知足哪些基本要求?2-3机械零件主要有哪些无效形式?常用的计算准则主要有哪些?2-4什么是零件的强度要求?强度条件是怎样表示的?怎样提高零件的强度?2-5什么是零件的刚度要求?刚度条件是怎样表示的?提高零件刚度的举措有哪些?2-6零件在什么情况下会发生共振?怎样改变零件的固有频次?2-7什么是可靠性设计?它与惯例设计有何不同?零件可靠度的定义是什么?2-8机械零件设计中选择材料的原则是什么?2-9指出下列材料的种类，并说明朝号中符号及数字的含义：HTl50，ZG230-450，65Mn，45，Q235，40Cr，20CrMnTi，ZCuSnl0Pb5。2-10机械的现代设计方法与传统设计方法有哪些主要区别?第三章机械零件的强度一、选择与填空题3-1零件表面的强化处理方法有_________________、___________________、_________________等。3-2零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将随之____________。(1)增高(2)不变(3)降低3-3机械零件受载时，在_____________________处产生应力集中，应力集中的程度通常随材料强度的增大而___________________。3-4在载荷和几何形状相同的情况下，钢制零件间的接触应力_____________铸铁零件间的接触应力。3-5两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值__________。(1)相等(2)不相等(3)是否相等与材料和几何尺寸相关二、剖析与思考题3-6试举例说明什么零件的疲劳破坏属于低周疲劳破坏，什么零件的疲劳破坏属高周疲劳破坏。-1-3-7在材料的疲劳曲线上，为何需要人为规定一循环基数N0，并将对应的极限应力称为材料的疲劳极限?3-8图示各零件均受静载荷作用，试判断零件上A点的应力是静应力仍是变应力；并确定应力比r的大小或范围。题3-8图3-9弯曲疲劳极限的综合影响系数Kσ的含义是什么?它与哪些因素相关?它对零件的疲劳强度和静强度各有何影响?3-10零件的等寿命疲劳曲线与材料试件的等寿命疲劳曲线有何区别?在相同的应力变化规律下，零件和材料试件的无效形式是否老是相同的?为什么?3-11试说明承受循环变应力的机械零件，在什么情况下可按静强度条件计算?什么情况下需按疲劳强度条件计算?3-12在单向稳定变应力下工作的零件，怎样确定其极限应力?3-13疲劳损害线性累积假说的含义是什么?写出其数学表达式。3-14在双向稳定变应力下工作的零件，怎样进行疲劳强度计算?3-15影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些?提高机械零件疲劳强度的举措有哪些?3-16致使机械构造发生低应力断裂的原因有哪些?3-17机械构造的裂纹是否会失稳扩展是怎样判断的?三、设计计算题3-18某材料的对称循环弯曲疲劳极限σ-1=350MPa，折服极限σs=550MPa，强度极限σB=750MPa，循环基数N0=5×106，m=9，试求对称循环次数N分别为5×104、5×105、5×107次时的极限应力。题3—19图3-19某零件如下图，材料的强度极限σB=650MPa，表面精车，不进行加强办理。试确定Ι-Ι截面处的弯曲疲劳极限的综合影响系数Kσ和剪切疲劳极限的综合影响系数Kτ。3-20一零件由45钢制成，材料的力学性能为：σs=360MPa，σ-1=300MPa，ψσ=0.2。已知零件上的最大工作应力σmax=190MPa，最小工作应力σmin=110MPa，应力变化规律为m=常数，弯曲疲劳极限的综合影响系数Kd=2.0，试分别用图解法和计算法确定该零件的计算安全系数。题3-20图-2-3-21某材料受弯曲变应力作用，其力学性能为：σ-1=350MPa，m=9，N0=5×106。现用此材料的试件进行试验，以对称循环变应力σl=500MPa作用104次，σ2=400MPa作用105次，σ3=300MPa作用106次。试确定：(1)该试件在此条件下的计算安全系数；(2)如果试件再作用σ=450MPa的应力，还能循环多少次试件才破坏?3-22转轴的局部构造如题3-19图所示。已知轴的I-I截面承受的弯矩M=300N·m，扭矩T=800N·m，弯曲应力为对称循环，扭转切应力为脉动循环。轴材料为40Cr钢调质，-1=355MPa，τ-1=200MPa，ψσ=0.2，ψτ=0.1，设Kσ=2.2，Kτ=1.8，试计算考虑弯矩和扭矩共同作用时的计算安全系数Sca。第四章摩擦、磨损及润滑概括剖析与思考题4-1按照摩擦面间的润滑状态不同，滑动摩擦可分为哪几种?4-2膜厚比的物理意义是什么?边界摩擦、混淆摩擦和液体摩擦所对应的膜厚比范围各是多少?4-3在工程中，常用金属材料副的摩擦系数是怎样得来的?4-4什么是边界膜?边界膜的形成机理是什么?怎样提高边界膜的强度?4-5零件的磨损过程大概可分为哪几个阶段?每个阶段的特点是什么?4-6根据磨损机理的不同，磨损往常分为哪几种种类?它们各有什么主要特点?4-7润滑油的粘度是怎样定义的?什么是润滑油的粘性定律?什么样的液体称为牛顿液体?4-8粘度的表示方法往常有哪几种?各样粘度的单位和换算关系是什么?4-9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?4-10在润滑油和润滑脂中加入增添剂的作用是什么?4-11流体动力润滑和流体静力润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?4-12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?第五章螺纹联接和螺旋传动一、选择与填空题5-1普通螺纹的公称直径指的是螺纹的__________，计算螺纹的摩擦力矩时使用的是螺纹的_______，计算螺纹危险截面时使用的是螺纹的_______。5-2螺纹升角ψ增大，则联接的自锁性________，传动的效率_______；牙型角α增大，则联接的自锁性_________，传动的效率_________。(1)提高(2)不变(3)降低5-3在铰制孔用螺栓联接中，螺栓杆与孔的配合为___________。(1)空隙配合(2)过渡配合(3)过盈配合5-4在螺栓联接的破坏形式中，约有_____％的螺栓属于疲劳破坏，疲劳断裂常发生在__________。5-5在承受横向载荷或旋转力矩的普通紧螺栓组联接中，螺栓杆____________作用。(1)受切应力(2)受拉应力(3)受扭转切应力和拉应力(4)既可能只受切应力又可能只受拉应力-3-5-6紧螺栓联接受轴向外载荷。假定螺栓的刚度Cb与被联接件的刚度Cm相等，联接的预紧力为F0，要求受载后接合面不分别，当外载荷F等于预紧力F0时，则_______________。(1)被联接件分别，联接无效(2)被联接件即将分别，联接不可靠(3)联接可靠，但不能持续再加载(4)联接可靠，只需螺栓强度足够，还能够持续加大外载荷F二、剖析与思考题5-7常用螺纹有哪几种种类?各用于什么场合?春联接螺纹和传动螺纹的要求有何不同?5-8在螺栓联接中，不同的载荷种类要求不同的螺纹余留长度，这是为什么?5-9联接螺纹都拥有优秀的自锁性，为什么有时还需要防松装置?试各举出两个机械防松和摩擦防松的例子。5-10普通螺栓联接和铰制孔用螺栓联接的主要无效形式是什么?计算准则是什么?5-11计算普通螺栓联接时，为什么只考虑螺栓危险截面的拉伸强度，而不考虑螺栓头、螺母和螺纹牙的强度?5-12普通紧螺栓联接所受到的轴向工作载荷或横向工作载荷为脉动循环时，螺栓上的总载荷是什么循环?5-13螺栓的性能等级为8.8级，与它相配的螺母的性能等级应为多少?性能等级数字代号的含义是什么?5-14在什么情况下，螺栓联接的安全系数大小与螺栓直径相关?试说明其原因。5-15紧螺栓联接所受轴向变载荷在0～F间变化，当预紧力F0一准时，改变螺栓或被联接件的刚度，对螺栓联接的疲劳强度和联接的紧密性有何影响?5-16在保证螺栓联接紧密性要求和静强度要求的前提下，要提高螺栓联接的疲劳强度，应怎样改变螺栓和被联接件的刚度及预紧力大小?试经过受力变形线图来说明。5-17为什么螺母的螺纹圈数不宜大于10?往常采用哪些构造形式可使各圈螺纹牙的载荷散布趋于平均?5-18滑动螺旋的主要无效形式是什么?其基本尺寸(即螺杆直径及螺母高度)往常是根据什么条件确定的?5-19转动螺旋传动与滑动螺旋传动相比较，有何优缺点?三、设计计算题5-20如下图，两根梁用8个4.6级普通螺栓与两块钢盖板相联接，梁受到的拉力F=28kN，摩擦系数f=0.2，控制预紧力，试确定所需螺栓的直径。解：已知螺栓数目z=8，接合面数i=2，取防滑系数Ks=1.2，则螺栓所需预紧力F0为F0≥KsF1.228000fzi0.2N10500N82查主教材中的表5-8，得σS=240MPa，查表5-10，取安全系数S=1.3，则[σ]=σS/S=240MPa/1.3=184.6MPa，所需螺栓的直径d1≥41.3F041.3105009.7mm184.6取整后得螺栓尺寸d=10mm，螺纹为M10。注：解中有两处错误，请指犯错处并说明原因。5-21图示为一气缸盖螺栓组联接。已知气缸内的工作压力p在0～1.5MPa间变化，缸盖与缸体均为钢制，其构造尺寸如下图。为保证气密性要求，试选择螺栓材料，并确定螺栓数目和尺寸。-4-5-22受轴向载荷的紧螺栓联接，被联接钢板间采用橡胶垫片。已知预紧力F0=1500N，当轴向工作载荷F=1000N时，求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的剩余预紧力。5-23图示凸缘联轴器(GB/T5843-1986)的型号为YLDl0，允许传达的最大转矩T=630N·m，两半联轴器采用4个M12的铰制孔用螺栓联接，螺栓规格为M12~60(GB/T27-1988)，螺栓的性能等级为8.8级，联轴器材料为HT200，试校核其联接强度。题5-23图题5-24图5-24铰制孔用螺栓组联接的三种如下图。已知L=300mm，a=60mm，试求螺栓组联接的三个方案中，受力最大的螺栓所受的力各为多少?哪个方案较好?5-25如下图的底板螺栓组联接受外力Fe的作用。外力Fe作用在包含x轴并垂直于底板接合面的平面内。试剖析底板螺栓组的受力情况，并判断哪个螺栓受力最大?保证联接安全工作的必要条件有哪些?题5-25图四、构造设计与剖析题5-26试指出下列图中的错误构造，并画出正确的构造图。a)螺钉联接b)双头螺柱联接c)铰制孔用螺栓联接-5-d)紧定螺钉联接e)吊环螺钉联接f)螺钉联接题5-26图第六章键、花键、无键联接和销联接一、选择与填空题6-1设计键联接时，键的截面尺寸往常根据_________按标准选择。(1)所传达转矩的大小(2)所传达功率的大小(3)轮毂的长度(4)轴的直径6-2普通平键联接的主要无效形式是_______________，导向平键联接的主要无效形式是__________。6-3与平键联接相比，楔键联接的主要缺点是___________。(1)键的斜面加工困难(2)键安装时易破坏(3)键楔紧后在轮毂中产生初应力(4)轴和轴上零件对中性差6-4矩形花键联接采用____________安心；渐开线花键联接采用______________安心。6-5型面曲线为摆线或等距曲线的型面联接与平键联接相比较，下面第_____条不是型面联接的优点。(1)对中性好(2)轮毂孔的应力集中小(3)装拆方便(4)切削加工方便二、剖析与思考题6-6薄型平键联接与普通平键联接相比，在使用场合、构造尺寸和承载能力上有何区别?6-7半圆键联接与普通平键联接相比，有什么优缺点?它合用于什么场合?6-8采用两个平键(双键联接)时，往常在轴的圆周上相隔180°地点布置；采用两个楔键时，常相隔90°～120°；而采用两个半圆键时，则布置在轴的同一母线上；这是为什么?6-9与平键、楔键、半圆键相配的轴和轮毂上的键槽是怎样加工的?6-10在材料和载荷性质相同的情况下，动联接的许用压力比静联接的许用挤压应力小，试说明其原因。6-11花键联接的主要无效形式是什么?怎样进行强度计算?6-12在胀紧联接中，胀套串连使用时引入额定载荷系数ol是为了考虑什么因素的影响?6-13销有哪几种种类?各用于何种场合?销联接有哪些无效形式?6-14一般联接用销、定位用销及安全保护用销在设计计算上有何不同?三、设计计算题6-15图示牙嵌离合器的左右两半分别用键与轴1、2相联接，在空载下，经过操纵可使右半离合器沿导向平键在轴1上作轴向移动。该轴传达的转矩T=1200N·m，轴径d1=80mm，右半离合器的轮毂长度L1=130mm，行程l1=60mm，工作中有轻微冲击，离合器及轴的材料均为钢材。试选择右半离合器的导向平键尺寸，并校核其联接强度。-6-解：1．选择导向平键选A型导向平键，查主教材表6-1得平键的截面尺寸b=22mm，h=14mm，取键长L=180mmv>v2(3)v1v1>v28-5在平带或V带传动中，影响最大有效圆周力Fec的因素是__________、_________和_________。二、剖析与思考题8-6带传动常用的种类有哪几种?各应用在什么场合?8-7与普通V带相比，窄V带的截面形状及尺寸有何不同?其传动有何特点?8-8同步带传动的工作原理是什么?它有何独到的优点?8-9V带轮的基准直径以及V带的基准长度是怎样定义的?8-10某带传动由变速电动机驱动，大带轮的输出转速的变化范围为500～1000r/min。若大带轮上的负载为恒功率负载，应当按哪一种转速设计带传动?若大带轮上的负载为恒转矩负载，应当按哪一种转速设计带传动?为什么?8-11带传动工作时，带与小带轮间的摩擦力和带与大带轮间的摩擦力两者大小是否相等，?为什么?带传动正常工作时的摩擦力与打滑时的摩擦力是否相等?为什么?8-12带与带轮间的摩擦系数对带传动有什么影响?为了增加传动能力，将带轮工作面加工得粗拙些以增大摩擦系数，这样做是否合理?为什么?8-13带传动中的弹性滑动是怎样发生的?打滑又是怎样发生的?两者有何区别?对带传动各产生什么影响?打滑首先发生在哪个带轮上?为什么?题8-16图8-14在设计带传动时，为什么要限制小带轮最小直径和带的最小、最大速度?8-15试剖析带传动中心距a、预紧力F0及带的根数z的大小对带传动的工作能力的影响。8-16一带式输送机装置如下图。已知小带轮基准直径dd1=140mm，大带轮基准直径dd2=400mm，鼓轮直径D=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v提高，设电动机的功率和减速器的强度足够，-10-且改换大小带轮后惹起中心距的变化对传达功率的影响可忽略不计，为了实现这一增速要求，试剖析采用下列哪一种方案更加合理，为什么?将大带轮基准直径dd2减小到280mm；将小带轮基准直径ddl增大到200mm；将鼓轮直径D增大到350mm。8-17在多根V带传动中，当一根带疲劳断裂时，应怎样改换?为什么?8-18为何V带传动的中心距一般设计成可调节的?在什么情况下需采用张紧轮?张紧轮布置在什么地点较为合理?8-19一般带轮采用什么材料?带轮的构造形式有哪些?根据什么来选定带轮的构造形式?三、设计计算题8-20已知一窄V带传动，主动轮转速，nl=1460r/rain，两带轮基准直径ddl=140mm，dd2=400mm，中心距a=815mm，采用四根SPA型窄V带，一天运转16小时，工作载荷变动较大，试求带传动所允许传达的功率。8-21某车床电动机和主轴箱之间为窄V带传动，电动机转速n1=1440r/min，主轴箱负载为4.0kW，带轮基准直径ddl=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带的型号和根数。8-22一V带传动传达的功率P=7.5kW，带速v=10m/s，测得紧边拉力是松边拉力的两倍，即F1=2F2，试求紧边拉力F1、有效拉力Fe和预紧力F0。8-23现设计一带式输送机的传动部分，该传动部分由普通V带传动和齿轮传动组成。齿轮传动采用标准齿轮减速器。原动机为电动机，额定功率P=11kW，转速nl=1460r/min，减速器输入轴转速为400r/min，允许传动比误差为±5％，该输送机每天工作16小时，试设计此普通V带传动，并选定带轮构造形式与材料。四、构造设计与剖析题8-24图中所示为带传动的张紧方案，试指出其不合理之处，并更正。a)平带传动b)V带传动题8-24图题8-25图8-25图中所示为SPB型窄V带的轮槽构造，试填写相关构造尺寸、尺寸公差及表面粗拙度值。-11-第九章链传动一、选择与填空题9-1与齿轮传动相比较，链传动的主要特点之一是_________。(1)适合于高速(2)制造成本高(3)安装精度要求较低(4)有过载保护9-2滚子链是由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板所组成，其____________之间、__________之间分别为过盈配合，而____________之间、______________之间分别为空隙配合。9-3链条的磨损主要发生在___________的接触面上。9-4在链传动中。链轮的转速__________，节距_________，齿数_________，则传动的动载荷越大。9-5链传动的主要无效形式有链的疲劳破坏、链条铰链的磨损、_____________和_____________四种；在润滑优秀、中等速度的链传动中，其承载能力主要取决于_____________。二、剖析与思考题9-6与带传动相比，链传动有何优缺点?9-7在多排链传动中，链的排数过多有何不利?9-8对链轮材料的基本要求是什么?对大、小链轮的硬度要求有何不同?9-9齿形链与滚子链相比，有何优缺点?9-10国家标准对滚子链齿形是怎样规定的?当前流行的是哪一种齿形?9-11为什么链传动的平均传动比是常数，而在一般情况下刹时传动比不是常数?9-12链传动的额定功率曲线是在什么条件下获得的?当所设计的链传动与上述条件不切合时，要进行哪些项目的修正?9-13若只考虑链条铰链的磨损，脱链往常发生在哪个链轮上?为什么?9-14为什么小链轮齿数不宜过多或过少?9-15链节距的大小对链传动有何影响?在高速、重载工况下，应怎样选择滚子链?9-16链传动的中心距一般取为多少?中心距过大或过小对传动有何不利?9-17什么情况下按功率曲线来选择链条?什么情况下按静强度计算来选择链条?9-18有一链传动，小链轮主动，转速n1=900r/min，齿数z1=25，z2=75。现因工作需要，拟将大链轮的转速降低到n2≈250r/min，链条长度不变，试问：(1)若从动轮齿数不变，应将主动轮齿数减小到多少?此时链条所能传达的功率有何变化?(2)若主动轮齿数不变，应将从动轮齿数增大到多少?此时链条所能传达的功率有何变化?三、设计计算题9-19滚子链传动传达的功率P=8.5kW，工况系数KA=1.2，主动链轮转速nl=960r/min，齿数zl=21，从动链轮转速n2=330r/min，中心距d≤600mm，链节距p=12.7mm，试计算需要几排链。9-20单排滚子链传动，主动链轮转速n1=600r/min，齿数zl=21，从动链轮齿数z2=105，中心距a=910mm，该链的节距p=25.4mm，工况系数KA=1.2，试求链传动所允许传达的功率P。9-21设计一输送装置用的链传动。已知传达的功率P=16.8kW，主动轮转速n1=960r/rain，传动比i=3.5，原动机为电动机，工作载荷冲击较大，中心距a≤800mm，水平布置。-12-第十章齿轮传动一、选择与填空题10-1在齿轮传动的设计计算中，对下列参数和尺寸应标准化的有__________；应圆整的有_______；没有标准化也不应圆整的有___________。(1)斜齿轮的法面模数mn(2)斜齿轮的端面模数mt(3)直齿轮中心距a(4)斜齿轮中心距a(5)齿宽B(6)齿厚s(7)分度圆压力角α(8)螺旋角β(9)锥距R(10)齿顶圆直径da10-2材料为20Cr钢的硬齿面齿轮，适宜的热办理方法是_________________。(1)整体淬火(2)渗碳淬火(3)调质(4)表面淬火10-3将材料为45钢的齿轮毛坯加工成为6级精度的硬齿面直齿圆柱外齿轮，该齿轮制造工艺次序应是_______________为宜。(1)滚齿、表面淬火、磨齿(2)滚齿、磨齿、表面淬火(3)表面淬火、滚齿、磨齿滚齿、调质、磨齿10-4在齿轮传动中，仅将齿轮分度圆的压力角α增大，则齿面接触应力将_____________。(1)增大(2)不变(3)减小10-5在齿轮传动中，将轮齿进行齿顶修缘的目的是_____________________，将轮齿加工成鼓形齿的目的是_____________。10-6影响齿轮传动动载系数Kv大小的两个主要因素是_________________________。10-7一对正确啮合的渐开线标准齿轮作减速传动时，如两轮的材料、热办理及齿面硬度均相同，则齿根弯曲应力_______________。(1)σF1>σF2(2)σF1=σF2(3)σF1<σF210-8有两个标准直齿圆柱齿轮，齿轮1的模数m1=5mm，齿数zl=30；齿轮2的模数m2=3mm，齿数z2=50，则齿形系数和应力校正系数的乘积YFa1YSa1_________YFa2YSa2。(1)大于(2)等于(3)小于(4)不一定大于、等于或小于10-9齿轮的弯曲疲劳强度极限σFlim和接触疲劳强度极限σHlim是经长久疲劳试验并按无效概率为_________来确定的，试验齿轮的弯曲应力循环特性为________________循环。10-10直齿圆锥齿轮传动的强度计算方法是以_________________的当量圆柱齿轮为计算基础的。二、剖析与思考题10-11在不改变齿轮的材料和尺寸的情况下，怎样提高轮齿的抗折断能力?·10-12为什么齿面点蚀一般首先发生在凑近节线的齿根面上?在开式齿轮传动中，为什么一般不出现点蚀破坏?怎样提高齿面抗点蚀的能力?10-13在什么工况下工作的齿轮易出现胶合破坏?胶合破坏往常出现在轮齿的什么部位?怎样提高齿面抗胶合的能力?10-14闭式齿轮传动与开式齿轮传动的无效形式和设计准则有何不同?为什么?10-15往常所谓软齿面与硬齿面的硬度界线是怎样区分的?软齿面齿轮和硬齿面齿轮在加工方法上有何区别?为什么?10-16致使载荷沿轮齿接触线散布不均的原因有哪些?怎样减少载荷散布不均的程度?10-17在进行齿轮强度计算时，为什么要引入载荷系数K?载荷系数K由哪几部分组成?各考虑了什么因素的影响?10-18齿面接触疲劳强度

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是怎样成立的?为什么要选择节点作为齿面接触应力的计算点?10-19标准直齿圆柱齿轮传动，若传动比i，、转矩T1、齿宽b均保持不变，试问在下列条件下齿轮的弯曲应力和接触应力各将发生什么变化?(1)模数m不变，齿数z1增加；-13-(2)齿数z1不变，模数m增大；(3)齿数zl增加一倍，模数m减小一半。10-20一对圆柱齿轮传动，大齿轮和小齿轮的接触应力是否相等?如大、小齿轮的材料及热办理情况相同，则其许用接触应力是否相等?10-21配对齿轮(软对软，硬对软)齿面有一定量的硬度差时，对较软齿面会产生什么影响?10-22在齿轮设计公式中为什么要引入齿宽系数?齿宽系数φd的大小主要与哪两方面因素相关?10-23在直齿、斜齿圆柱齿轮传动中，为什么常将小齿轮设计得比大齿轮宽一些?在人字齿轮传动和圆锥齿轮传动中是否也应将小齿轮设计得宽一些?10-24在下列各齿轮受力图中标明各力的符号(齿轮1主动)。a)b)c)题10-24图10-25两级展开式齿轮减速器如下图。已知主动轮1为左旋，转向nl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，并在各齿轮分别体的啮合点处标出齿轮的轴向力Fa、径向力Fr，和圆周力Ft，的方向(圆周力的方向分别用符号⑧或①表示向内或向外)。题10-25图10-26图示定轴轮系中，已知齿数z1=z3=25，z2=20，齿轮，转速nl=450r/min，工作寿命Lh=2000h。若齿轮1为主动且转向不变，试问：题10-26图(1)齿轮2在工作过程中轮齿的接触应力和弯曲应力的应力比r各为多少?(2)齿轮2的接触应力和弯曲应力的循环次数N2各为多少?-14-10-27直齿轮传动与斜齿轮传动在确定许用接触应力[σH]时有何区别?10-28对齿轮进行正、负变位修正，轮齿的抗弯能力有何变化?10-29齿轮传动的常用润滑方式有哪些?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?10-30圆弧齿圆柱齿轮传动与渐开线齿轮传动相比有哪些优点?为什么圆弧齿圆柱齿轮不能是直齿的?三、设计计算题10-31一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mn=31mm，齿数z1=30，z2=93，螺旋角β=13.82°，齿宽B1=85mm，B2=80mm，转速n1=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。10-32在上题的齿轮传动中，小齿轮调质办理，齿面硬度为220～240HBS，大齿轮常化办理，齿面硬度为190～210HBS，要求齿轮的工作寿命为5年(允许出现少量点蚀)，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和许用弯曲应力。10-33设计一直齿圆柱齿轮传动，原用材料的许用接触应力为[σH]1=700MPa，[σH]2=600MPa，求得中心距a=100mm；现改用[σH]1=600MPa，[σH]2=400MPa的材料，若齿宽和其余条件不变，为保证接触疲劳强度不变，试计算改用材料后的中心距。10-34一直齿圆柱齿轮传动，已知zl=20，z2=60，m=4mm，B1=45mm，B2=40mm，齿轮材料为锻钢，许用接触应力[σH]1=500MPa，[σH]2=430MPa，许用弯曲应力[σF]1=340MPa，[σF]2=280MPa，弯曲载荷系数K=1.85，接触载荷系数K=1.40，求大齿轮所允许的输出转矩T2(不计功率损失)。10-35设计铣床中一对直齿圆柱齿轮传动，已知功率P1=7.5kW，小齿轮主动，转速n1=1450r/min，齿数z1=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。10-36设计一斜齿圆柱齿轮传动，已知功率Pl=40kW，转速n1=2800r/min，传动比i=3.2，工作寿命Lh=1000h，小齿轮作悬臂布置，工作情况系数KA=1.25。10-37设计由电动机驱动的闭式圆锥齿轮传动。已知功率P1=9.2kW，转速n1=970r/min，传动比i=3，小齿轮悬臂布置，单向转动，载荷平稳，每天工作8小时，工作寿命为5年(每年250个工作日)。四、构造设计与剖析题10-38一标准斜齿圆柱齿轮的局部构造如下图。已知法面模数mn=5mm，齿数z=52，螺旋角β=13°10′25″，精度等级为8-7-7HKGB/T10095-1988。试确定图中各构造尺寸、尺寸公差、表面粗拙度和形位公差，并填写表中数值。题10-38图-15-第十一章蜗杆传动一、选择与填空题11-1在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动效率越________，自锁性越_________。一般蜗杆头数常取________。11-2对滑动速度vs≥4m/s的重要蜗杆传动，蜗杆的材料可采用__________进行___________办理；蜗轮的材料可采用_____________。11-3对闭式蜗杆传动进行热平衡计算，其主要目的是为了防备温升过高致使_________。(1)材料的力学性能下降(2)润滑油变质(3)蜗杆热变形过大(4)润滑条件恶化11-4蜗杆传动的当量摩擦系数fv随齿面相对滑动速度的增大而____________。(1)增大(2)不变(3)减小11-5蜗杆传动的相对滑动速度vs<5m/s时采用_________润滑；vs>10m/s时应采用________润滑。二、剖析与思考题11-6蜗杆传动与齿轮传动相比有何特点?常用于什么场合?11-7与普通圆柱蜗杆传动相比，圆弧圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动、锥蜗杆传动各有何特点?各合用于什么场合?11-8普通圆柱蜗杆主要有哪几种种类?其中哪几种蜗杆不便于磨削，精度较低?11-9在车床上用直线刀刃加工蜗杆，什么情况下用单刀?什么情况下用双刀?为什么?11-10在普通圆柱蜗杆传动中，为什么将蜗杆的分度圆直径规定为标准值?11-11采用变位蜗杆传动的目的是什么?变位蜗杆传动与变位齿轮传动相比有何特点?11-12影响蜗杆传动效率的主要因素有哪些?为什么传达大功率时很少用普通圆柱蜗杆传动?11-13蜗轮材料的许用接触应力，有的与相对滑动速度大小相关，而与应力循环次数无关，有的则相反，试说明其原因。11-14关于蜗杆传动，下面三式有无错误?为什么?i=ω1/ω2=nl/n2=z2/zl=d2/dl；a=(d1+d2)/2=m(z1+z2)/2；Ft2=2T2/d2=2Tli/d2=2Tl/dl=Ftl11-15图示蜗杆传动均是以蜗杆为主动件。试在图上标出蜗轮(或蜗杆)的转向，蜗轮齿的螺旋线方向，蜗杆、蜗轮所受各分力的方向。a)b)题11-15图11-16蜗杆传动中为何常以蜗杆为主动件?蜗轮可否作为主动件?为什么?11-17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)蜗杆和蜗轮齿的旋向；(2)蜗轮所受作使劲的方向(画出)；-16-(3)当提升重物或降下重物时，蜗轮齿面是单侧受载仍是双侧受载?题11-17图11-18在动力蜗杆传动中，蜗轮的齿数在什么范围内选用?齿数过多或过少有何不利?11-19选择蜗杆、蜗轮材料的原则是什么?11-20蜗杆传动设计中为何特别重视发热问题?怎样进行热平衡计算?常用的散热举措有哪些?11-21为什么蜗杆传动要进行蜗杆的刚度计算?关于常用的两头支承蜗杆轴怎样进行刚度计算?11-22为什么普通圆柱蜗杆传动的承载能力主要取决于蜗轮轮齿的强度，用碳钢或合金钢制造蜗轮有何不利?三、设计计算题11-23图示为某起重设施的减速装置。已知各轮齿数z1=z2=20，z3=60，z4=2，z5=40，轮1转向如下图，卷筒直径D=136mm。试求：(1)此时重物是上涨仍是下降?(2)设系统效率η=0.68，为使重物上涨，施加在轮1上的驱动力矩T1=10N·m，问重物的重量是多少?题11-23图题11-24图11-24蜗轮滑车如下图，起重量F=10kN，蜗杆为双头，模数m=6.3mm，分度圆直径dl=63mm，蜗轮齿数z2=40，卷几乎径D=148mm，蜗杆传动的当量摩擦系数fv=0.1，轴承、溅油和链传动的功率损失为8％，工人加在链上的作使劲F′=200N。试求链轮直径D′，并验算蜗杆传动是否自锁。11-25试设计轻纺机械中的一单级蜗杆减速器，传达功率P1=8.5kW，主动轴转速，nl=1460r/min，传动比i=20，载荷平稳，单向工作，长久连续运转，润滑情况优秀，工作寿命Lh=15000h。11-26已知一蜗杆传动，蜗杆为主动，转速nl=1440r/min，蜗杆头数zl=2，模数m=4mm，蜗杆直径系数q=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。-17-11-27设计用于带式输送机的普通圆柱蜗杆减速器，传达功率P1=7.5kW，蜗杆转速n1=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ZCuSnl0P1，金属模铸造。蜗杆减速器每天工作8小时，工作寿命为7年(每年250个工作日)。四、传动篇综合题11-28在图示传动系统中，件1、5为蜗杆，件2、6为蜗轮，件3、4为斜齿圆柱齿轮，件7、8为直齿圆锥齿轮。已知蜗杆1为主动，要求输出齿轮8的展转方向如下图。试确定：各轴的展转方向(画在图上)；考虑Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴上所受轴向力能抵消一部分，定出各轮的螺旋线方向(画在图上)；画出各轮的轴向分力的方向。题11-28图题11-29图11-29图示为三级减速装置传动方案简图，要求总传动比i=50，这样布置是否合理?为什么?试画出合理的传动方案简图(不采用蜗杆传动)。第十二章滑动轴承一、选择与填空题12-1宽径比B/d是设计滑动轴承时首先要确定的重要参数之一，通常取B/d=___________。(1)1～10(2)0.1～1(3)0.3～1.5(4)3～512-2轴承合金往常用于做滑动轴承的__________。(1)轴套(2)轴承衬(3)含油轴瓦(4)轴承座12-3在不完全液体润滑滑动轴承设计中，限制p值的主要目的是___________________；限制pv值的主要目的是___________________。12-4径向滑动轴承的偏心距e随着载荷增大而_________；随着转速增高而__________。12-5______________不是静压滑动轴承的特点。起动力矩小(2)对轴承材料要求高(3)供油系统复杂(4)高、低速运转性能均好二、剖析与思考题12-6试分别从摩擦状态、油膜形成的原理以及润滑介质几方面对滑动轴承进行分类。12-7为什么滑动轴承要分红轴承座和轴瓦，有时又在轴瓦上敷上一层轴承衬?12-8在滑动轴承上开设油孔和油槽时应注意哪些问题?12-9一般轴承的宽径比在什么范围内?为什么宽径比不宜过大或过小?12-10提高液体动力润滑径向滑动轴承的运动稳定性和油膜刚度是设计时应考虑的重-18-要问题，其详细举措有哪些?12-11采用扇形块可倾轴瓦时，可倾轴瓦的支承点与轴的旋转方向有何关系?轴是否允许正反转?12-12滑动轴承常有的无效形式有哪些?12-13对滑动轴承材料的性能有哪几方面的要求?12-14对滑动轴承材料的基本要求之一是耐磨，而表面淬硬的钢材是很耐磨的，试问是否可用表面淬硬的钢制轴颈和钢制轴瓦配对，以达到耐磨的要求?12-15在设计滑动轴承时，相对空隙ψ的选用与速度和载荷的大小有何关系?12-16某离心泵用径向滑动轴承，轴颈表面圆周速度v=2.5m/s，工作压力P=3～4MPa，设计中拟采用整体式轴瓦(不加轴承衬)，试选择一种合适的轴承材料。12-17验算滑动轴承的压力p、速度v和压力与速度的乘积pv，是不完全液体润滑轴承设计中的内容，对液体动力润滑轴承是否需要进行此项验算?为什么?12-18试剖析液体动力润滑轴承和不完全液体润滑轴承的区别，并议论它们各自合用的场合。12-19不完全液体润滑轴承与液体动力润滑轴承的设计计算准则有何不同?12-20试说明液体动压油膜形成的必要条件。12-21对已设计好的液体动力润滑径向滑动轴承，试剖析在仅变动下列参数之一时，将怎样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)润滑油由采用46号全损耗系统用油改为68号全损耗系统用油；(4)轴承孔表面粗拙度由Rz=6.3μm改为Rz=3.2μm。12-22在设计液体润滑轴承时，当出现下列情况之一后，可考虑采取什么改良举措(对每种情况提出两种改良举措)?(1)当hmin<[h]时；(2)当条件p<[p]，v<[v]，pv<[pv]不知足时；(3)当计算入口温度ti偏低时。12-23液体动力润滑轴承承载能力验算合格的基本依据是什么?12-24滑动轴承润滑的目的是什么(分别从液体润滑和不完全液体润滑两类轴承剖析)?12-25滑动轴承常用的润滑剂种类有哪些?采用时应考虑哪些因素?三、设计计算题12-26起重机卷筒轴采用两个不完全液体润滑径向滑动轴承支承，已知每个轴承上的径向载荷F=100kN，轴颈直径d=90mm，转速v=90r/min。拟采用整体式轴瓦，试设计此轴承，并选择润滑剂牌号。12-27有一不完全液体润滑径向滑动轴承，轴颈直径d=200mm，轴承宽度B=250mm，轴承材料采用ZCuAll0Fe3，当轴转速为60r/min、100r/min、500r/min时，轴承允许的最大径向载荷各为多少?12-28一液体动力润滑径向滑动轴承，承受径向载荷F=70kN，转速n=1500r/min，轴颈直径d=200mm，宽径比B/d=0.8，相对空隙ψ=0.0015，包角α=180°，采用32号全损耗系统用油(无压供油)，假定轴承中平均油温tm=50℃，油的粘度η=0.018Pa·s，求最小油膜厚度hmin。12-29某汽轮机用动力润滑径向滑动轴承，轴承直径d=80