機械設(shè)計專業(yè)習(xí)題答案

PAGE2PAGE3一緒論1、機器的基本組成要素是什么？【答】機械系統(tǒng)總是由一些機構(gòu)組成，每個機構(gòu)又是由許多零件組成。所以，機器的基本組成要素就是機械零件。2、什么是通用零件？什么是專用零件？試各舉三個實例?！敬稹吭诟鞣N機器中經(jīng)常能用到的零件稱為通用零件。如螺釘、齒輪、彈簧、鏈輪等。在特定類型的機器中才能用到的零件稱為專用零件。如汽輪機的葉片、內(nèi)燃機的活塞、曲軸等。3、在機械零件設(shè)計過程中，如何把握零件與機器的關(guān)系？【答】在相互連接方面，機器與零件有著相互制約的關(guān)系；在相對運動方面，機器中各個零件的運動需要滿足整個機器運動規(guī)律的要求；在機器的性能方面，機器的整體性能依賴于各個零件的性能，而每個零件的設(shè)計或選擇又和機器整機的性能要求分不開。二機械設(shè)計總論1、機器由哪三個基本組成部分組成？傳動裝置的作用是什么？【答】機器的三個基本組成部分是：原動機部分、執(zhí)行部分和傳動部分。傳動裝置的作用：介于機器的原動機和執(zhí)行部分之間，改變原動機提供的運動和動力參數(shù)，以滿足執(zhí)行部分的要求。2、什么叫機械零件的失效？機械零件的主要失效形式有哪些？【答】機械零件由于某種原因喪失工作能力或達不到設(shè)計要求的性能稱為失效。機械零件的主要失效形式有1）整體斷裂；2）過大的殘余變形（塑性變形）；3）零件的表面破壞，主要是腐蝕、磨損和接觸疲勞；4）破壞正常工作條件引起的失效：有些零件只有在一定的工作條件下才能正常工作，如果破壞了這些必要的條件，則將發(fā)生不同類型的失效，如帶傳動的打滑，高速轉(zhuǎn)子由于共振而引起斷裂，滑動軸承由于過熱而引起的膠合等。3、什么是機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則？機械零件的主要設(shè)計準(zhǔn)則有哪些？【答】機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則是指機械零件設(shè)計計算時應(yīng)遵循的原則。機械零件的主要設(shè)計準(zhǔn)則有：強度準(zhǔn)則、剛度準(zhǔn)則、壽命準(zhǔn)則、振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則、可靠性準(zhǔn)則4、繪出浴盆曲線并簡述其含義？（3）選擇材料；（4）確定基本尺寸；（5）結(jié)構(gòu)設(shè)計；（6）校核計算；（7）繪圖和編寫技術(shù)文件。7、機械零件的常規(guī)設(shè)計方法有哪些？計算機輔助設(shè)計、可靠性設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、并行設(shè)計屬于常規(guī)設(shè)計方法嗎？【答】機械零件的常規(guī)設(shè)計方法有：（1）理論設(shè)計：根據(jù)長期總結(jié)出來的設(shè)計理論和實驗數(shù)據(jù)所進行的設(shè)計稱為理論設(shè)計。理論設(shè)計中常采用的處理方法有設(shè)計計算和校核計算兩種。前者是指由公式直接算出所需的零件尺寸，后者是指對初步選定的零件尺寸進行校核計算；（2）經(jīng)驗設(shè)計：根據(jù)從某類零件已有的設(shè)計與使用實踐中歸納出的經(jīng)驗關(guān)系式，或根據(jù)設(shè)計者本人的工作經(jīng)驗用類比的辦法所進行的設(shè)計；（3）模型實驗設(shè)計：對于一些尺寸巨大而且結(jié)構(gòu)又很復(fù)雜的重要零件件，尤其是一些重型整體機械零件，為了提高設(shè)計質(zhì)量，可采用模型實驗設(shè)計的方法。計算機輔助設(shè)計、可靠性設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、并行設(shè)計屬于現(xiàn)代設(shè)計方法。8、簡述機械零件金屬材料的一般選用原則？【答】機械零件金屬材料的在選用時主要考慮下列因素：載荷、應(yīng)力及其分布狀況,零件的工作情況；零件的尺寸及質(zhì)量；零件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度及材料的加工可能性；材料的經(jīng)濟性；材料的供應(yīng)狀況。9、什么是機械零件的標(biāo)準(zhǔn)化？實行標(biāo)準(zhǔn)化有何重要意義？【答】零件的標(biāo)準(zhǔn)化就是對零件的尺寸、結(jié)構(gòu)要素、材料性能、檢驗方法、制圖要求等制定出各種各樣大家共同遵守的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)化的意義主要表現(xiàn)為：1）能以最先進的方法在專門化工廠中對那些用途最廣的零件進行大量、集中的制造，以提高質(zhì)量、降低成本；2）統(tǒng)一了材料和零件的性能指標(biāo)，使其能夠進行比較，提高了零件性能的可靠性；3）采用了標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)及零、部件，可以簡化設(shè)計工作，縮短設(shè)計周期，提高設(shè)計質(zhì)量，同時也簡化了機器的維修工作。三機械零件的強度1、影響機械零件疲勞強度的主要因素有哪些？在設(shè)計中可以采用哪些措施提高機械零件的疲勞強度？【答】影響機械零件疲勞強度的主要因素有零件幾何形狀、尺寸大小、加工質(zhì)量及強化因素。零件設(shè)計時，可以采用如下的措施來提高機械零件的疲勞強度：1）盡可能降低零件上應(yīng)力集中的影響是提高零件疲勞強度的首要措施。應(yīng)盡量減少零件結(jié)構(gòu)形狀和尺寸的突變或使其變化盡可能地平滑和均勻。在不可避免地要產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu)處，可采用減荷槽來降低應(yīng)力集中的作用；2）選用疲勞強度大的材料和規(guī)定能夠提高材料疲勞強度的熱處理方法及強化工藝；3）提高零件的表面質(zhì)量；4）盡可能地減小或消除零件表面可能發(fā)生的初始裂紋的尺寸，對于延長零件的疲勞壽命有著比提高材料性能更為顯著的作用。2、已知某材料的MPa，循環(huán)基數(shù)取，m=9，試求循環(huán)次數(shù)N分別為7000，25000，620000次時的有限壽命彎曲疲勞極限?！窘狻坑晒降肗1=7000時 N2=25000時 N3=620000時 3、已知一材料的力學(xué)性能MPa，MPa，，試按比例繪制該材料的簡化極限應(yīng)力線圖?！窘狻坑晒?-6得簡化極限應(yīng)力線圖上各點的坐標(biāo)分別為按比例繪制的簡化極限應(yīng)力線圖如圖所示。4、如在題3中取零件的，零件危險截面上的平均應(yīng)力，應(yīng)力幅，按比例繪制該零件的簡化極限應(yīng)力線圖，并在圖上標(biāo)出工作點M；分別按和在零件的簡化極限應(yīng)力線圖上標(biāo)出極限應(yīng)力點S1和S2；分別按和求出該截面的計算安全系數(shù)?！窘狻?）繪制零件的簡化極限應(yīng)力線圖零件極限應(yīng)力線圖上各點的坐標(biāo)分別為：工作點M坐標(biāo)為2）標(biāo)出極限應(yīng)力點S1和S2 和時在零件的簡化極限應(yīng)力線圖上的極限應(yīng)力點S1和S2如圖所示。3）按和求該截面的計算安全系數(shù)顯然，兩種情況可能的失效形式均為疲勞失效。故安全系數(shù)分別為：時時摩擦、磨損及潤滑概述1、如何用膜厚比衡量兩滑動表面間的摩擦狀態(tài)？【答】膜厚比（）用來大致估計兩滑動表面所處的摩擦（潤滑）狀態(tài)。式中，為兩滑動粗糙表面間的最小公稱油膜厚度，、分別為兩表面輪廓的均方根偏差。膜厚比時，為邊界摩擦（潤滑）狀態(tài)；當(dāng)時，為混合摩擦（潤滑）狀態(tài)；當(dāng)時為流體摩擦（潤滑）狀態(tài)。2、機件磨損的過程大致可分為幾個階段？每個階段的特征如何？【答】試驗結(jié)果表明，機械零件的一般磨損過程大致分為三個階段，即磨合階段、穩(wěn)定磨損階段及劇烈磨損階段。磨合階段：新的摩擦副表面較粗糙，在一定載荷的作用下，摩擦表面逐漸被磨平，實際接觸面積逐漸增大，磨損速度開始很快，然后減慢；穩(wěn)定磨損階段：經(jīng)過磨合，摩擦表面加工硬化，微觀幾何形狀改變，從而建立了彈性接觸的條件，磨損速度緩慢，處于穩(wěn)定狀態(tài)；劇烈磨損階段：經(jīng)過較長時間的穩(wěn)定磨損后，因零件表面遭到破化，濕摩擦條件發(fā)生加大的變化（如溫度的急劇升高，金屬組織的變化等），磨損速度急劇增加，這時機械效率下降，精度降低，出現(xiàn)異常的噪聲及振動，最后導(dǎo)致零件失效。3、何謂油性與極壓性？【答】油性（潤滑性）是指潤滑油中極性分子濕潤或吸附于摩擦表面形成邊界油膜的性能，是影響邊界油膜性能好壞的重要指標(biāo)。油性越好，吸附能力越強。對于那些低速、重載或潤滑不充分的場合，潤滑性具有特別重要的意義。極壓性是潤滑油中加入含硫、氯、磷的有機極性化合物后，油中極性分子在金屬表面生成抗磨、耐高壓的化學(xué)反應(yīng)邊界膜的性能。它在重載、高速、高溫條件下，可改善邊界潤滑性能。4、潤滑油和潤滑脂的主要質(zhì)量指標(biāo)有哪幾項？【答】潤滑油的主要質(zhì)量指標(biāo)有：粘度、潤滑性（油性）、極壓性、閃點、凝點和氧化穩(wěn)定性。潤滑脂的主要質(zhì)量指標(biāo)有：錐（針）入度（或稠度）和滴點。5、什么是粘度？粘度的常用單位有哪些？【答】粘度是指潤滑油抵抗剪切變形的能力，標(biāo)志著油液內(nèi)部產(chǎn)生相對運動運動時內(nèi)摩擦阻力的大小，可定性地定義為它的流動阻力。粘度越大，內(nèi)摩擦阻力越大，流動性越差。粘度是潤滑油最重要的性能指標(biāo)，也是選用潤滑油的主要依據(jù)。粘度的常用單位有（國際單位制），(P泊，cP厘泊)，St(斯)，cSt（厘斯），（恩氏度），（賽氏通用秒），（雷氏秒）等。6、流體動力潤滑和流體靜力潤滑的油膜形成原理在本質(zhì)上有何不同？【答】流體動力潤滑是借助于相對速度而產(chǎn)生的粘性流體膜將兩摩擦表面完全隔開，由流體膜產(chǎn)生的壓力來平衡外載荷，具有一定粘性的流體流入楔形收斂間隙產(chǎn)生壓力效應(yīng)而形成。流體靜力潤滑是靠液壓泵（或其它壓力流體源），將加壓后的流體送入兩摩擦表面之間，利用流體靜壓力來平衡外載荷。四螺紋連接和螺旋傳動1、簡要分析普通螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋的特點，并說明哪些螺紋適合用于連接，哪些螺紋適合用于傳動？哪些螺紋已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化？【答】普通螺紋：牙型為等邊三角形，牙型角60度，內(nèi)外螺紋旋合后留有徑向間隙，外螺紋牙根允許有較大的圓角，以減小應(yīng)力集中。同一公稱直徑按螺距大小，分為粗牙和細牙，細牙螺紋升角小，自鎖性好，抗剪切強度高，但因牙細不耐磨，容易滑扣。應(yīng)用：一般連接多用粗牙螺紋。細牙螺紋常用于細小零件，薄壁管件或受沖擊振動和變載荷的連接中，也可作為微調(diào)機構(gòu)的調(diào)整螺紋用。矩形螺紋：牙型為正方形，牙型角，傳動效率較其它螺紋高，但牙根強度弱，螺旋副磨損后，間隙難以修復(fù)和補償，傳動精度降低。梯形螺紋：牙型為等腰梯形，牙型角為30度，內(nèi)外螺紋以錐面貼緊不易松動，工藝較好，牙根強度高，對中性好。主要用于傳動螺紋。鋸齒型螺紋：牙型為不等腰梯形，工作面的牙側(cè)角3度，非工作面牙側(cè)角30度。外螺紋牙根有較大的圓角，以減小應(yīng)力集中，內(nèi)外螺紋旋合后，大徑無間隙便于對中，兼有矩形螺紋傳動效率高和梯形螺紋牙型螺紋牙根強度高的特點。用于單向受力的傳動螺紋。普通螺紋適合用于連接，矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋適合用于傳動。普通螺紋、、梯形螺紋和鋸齒形螺紋已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。2、將承受軸向變載荷連接螺栓的光桿部分做的細些有什么好處？【答】可以減小螺栓的剛度，從而提高螺栓連接的強度。3、螺紋連接為何要防松？常見的防松方法有哪些？【答】連接用螺紋緊固件一般都能滿足自鎖條件，并且擰緊后，螺母、螺栓頭部等承壓面處的摩擦也都有防松作用，因此在承受靜載荷和工作溫度變化不大時，螺紋連接一般都不會自動松脫。但在沖擊、振動、變載荷及溫度變化較大的情況下，連接有可能松動，甚至松開，造成連接失效，引起機器損壞，甚至導(dǎo)致嚴(yán)重的人身事故等。所以在設(shè)計螺紋連接時，必須考慮防松問題。螺紋連接防松的根本問題在于防止螺旋副相對轉(zhuǎn)動。具體的防松裝置或方法很多，按工作原理可分為摩擦防松、機械防松和其它方法，如端面沖點法防松、粘合法防松，防松效果良好，但僅適用于很少拆開或不拆的連接。4、簡要說明螺紋連接的主要類型和特點?！敬稹柯菁y聯(lián)接的主要類型有螺栓聯(lián)接、螺釘聯(lián)接、雙頭螺柱聯(lián)接和緊定螺釘聯(lián)接四種。主要特點是：１）螺栓聯(lián)接：有普通螺栓聯(lián)接和鉸制孔螺栓聯(lián)接兩種。普通螺栓聯(lián)接被聯(lián)接件的通孔與螺栓桿之間有間隙，所以孔的加工精度可以低些，不需在被聯(lián)接件上切制螺紋，同時結(jié)構(gòu)簡單、裝拆方便，所以應(yīng)用最廣。鉸制孔螺栓聯(lián)接螺栓桿與孔之間沒有間隙，能確定被聯(lián)接件的相對位置，并能承受橫向載荷。2）螺釘聯(lián)接：螺釘直接旋入被聯(lián)接件的螺紋孔中。適用于被聯(lián)接件之一較厚，或另一端不能裝螺母的場合。由于不用螺母，所以易于實現(xiàn)外觀平整、結(jié)構(gòu)緊湊；但要在被聯(lián)接件上切制螺紋，因而其結(jié)構(gòu)比螺栓聯(lián)接復(fù)雜一些。不適用于經(jīng)常拆裝的場合。如經(jīng)常拆裝，會使螺紋孔磨損，導(dǎo)致被聯(lián)接件過早失效。3）雙頭螺柱聯(lián)接：使用兩端均有螺紋的螺柱，一端旋入并緊定在較厚被聯(lián)接件的螺紋孔中，另一端穿過較薄被聯(lián)接件的通孔，加上墊片，旋上螺母并擰緊，即成為雙頭螺柱聯(lián)接。這種聯(lián)接在結(jié)構(gòu)上較前兩種復(fù)雜，但兼有前兩者的特點，即便于拆裝，又可用于有較厚被聯(lián)接件或要求結(jié)構(gòu)緊湊的場合。４）緊定螺釘聯(lián)接：將緊定螺釘擰入一零件的螺紋孔中，其末端頂住另一零件的表面，或頂入相應(yīng)的凹坑中，以固定兩個零件的相對位置，并可傳遞不大的力或扭矩,多用于固定軸上零件的相對位置。5、簡要說明平墊圈、斜墊圈和球面墊圈的用途？【答】墊圈的主要作用是增加被聯(lián)接件的支承面積或避免擰緊螺母時擦傷被聯(lián)接件的表面。常用的是平墊圈。當(dāng)被聯(lián)接件表面有斜度時，應(yīng)使用斜墊圈，特殊情況下可使用球面墊圈。6、在鑄、鍛件等的粗糙表面上安裝螺栓時，為何應(yīng)制成凸臺或沉頭座？【答】1）降低表面粗造度，保證連接的緊密性；2）避免螺栓承受偏心載荷；3）減少加工面，降低加工成本。7、如圖所示的底板螺栓組連接受外力的作用，外力作用在包含軸并垂直于底板結(jié)合面的平面內(nèi)。試分析底板螺栓組的受力情況，判斷哪個螺栓受力最大？保證連接安全工作的必要條件有哪些？【解】將等效轉(zhuǎn)化到底板面上，可知底板受到軸向力，橫向力和傾覆力矩。底板最左側(cè)螺栓受力最大，為防止螺栓拉斷，應(yīng)驗算該螺栓的拉伸強度，要求拉應(yīng)力；為防止底板右側(cè)壓碎，應(yīng)驗算底板右側(cè)邊緣的最大擠壓應(yīng)力，要求最大擠壓應(yīng)力；為防止底板左側(cè)出現(xiàn)間隙，應(yīng)驗算底板左側(cè)邊緣的最小擠壓應(yīng)力，要求最小擠壓應(yīng)力；為防止底板向右滑移，應(yīng)驗算底板在橫向力作用下是否會滑動，要求摩擦力。8、如圖所示，兩塊金屬板用兩個M12的普通螺栓連接。若結(jié)合面的摩擦系數(shù)，螺栓預(yù)緊力控制在屈服極限的70%，螺栓用性能等級為4.8的中碳鋼制造，求此連接所能傳遞的最大橫向載荷。題8圖【解】題8圖參考書給出的答案有問題：螺栓數(shù)目為2，接合面數(shù)為1，取防滑系數(shù)為，性能等級為4.8的碳鋼。螺栓所需預(yù)緊力為因此，所能傳遞的最大載荷為N正確解法：M12的螺紋內(nèi)徑為；確定螺栓的預(yù)緊力性能等級為4.8的碳鋼，由題意，預(yù)緊力為由公式，因此，該連接能傳遞的最大橫向載荷為9、受軸向載荷的緊螺栓連接，被連接鋼板間采用橡膠墊片。已知螺栓預(yù)緊力N，當(dāng)受軸向工作載荷N時，求螺栓所受的總拉力及被連接件之間的殘余預(yù)緊力?！窘狻坎捎孟鹉z墊片密封，取螺栓的相對剛度由教材公式（5-18），螺栓總拉力N由教材公式（5.15），殘余預(yù)緊力為N鍵、花鍵、無鍵連接和銷連接1、分析比較平鍵和楔鍵的工作特點和應(yīng)用場合?！敬稹科芥I連接的工作面是兩側(cè)面，上表面與輪轂槽底之間留有間隙，工作時，靠鍵與鍵槽的互壓傳遞轉(zhuǎn)矩，但不能實現(xiàn)軸上零件的軸向定位，所以也不能承受軸向力。具有制造簡單、裝拆方便、定心性較好等優(yōu)點，應(yīng)用廣泛。楔鍵連接的工作面是上下面，其上表面和輪轂鍵槽底面均有1:100的斜度，裝配時需打緊，靠楔緊后上下面產(chǎn)生的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩，并能實現(xiàn)軸上零件的軸向固定和承受單向軸向力。由于楔緊后使軸和輪轂產(chǎn)生偏心，故多用于定心精度要求不高、載荷平穩(wěn)和低速的場合。2、平鍵連接有哪些失效形式？普通平鍵的截面尺寸和長度如何確定？【答】平鍵連接的主要失效形式是較弱零件（通常為輪轂）的工作面被壓潰（靜連接）或磨損（動連接，特別是在載荷作用下移動時），除非有嚴(yán)重過載，一般不會出現(xiàn)鍵的剪斷。鍵的截面尺寸應(yīng)根據(jù)軸徑d從鍵的標(biāo)準(zhǔn)中選取。鍵的長度L可參照輪轂長度從標(biāo)準(zhǔn)中選取，L值應(yīng)略短于輪轂長度。3、為什么采用兩個平鍵時，一般布置在沿周向相隔180°的位置，采用兩個楔鍵時，則應(yīng)沿周向相隔90°～120°，而采用兩個半圓鍵時，卻布置在軸的同一母線上？【答】兩個平鍵連接，一般沿周向相隔布置，對軸的削弱均勻，并且兩鍵的擠壓力對軸平衡，對軸不產(chǎn)生附加彎矩，受力狀態(tài)好。采用兩個楔鍵時，相隔布置。若夾角過小，則對軸的局部削弱過大。若夾角過大，則兩個楔鍵的總承載能力下降。當(dāng)夾角為時，兩個楔鍵的承載能力大體上只相當(dāng)于一個楔鍵盤的承載能力。采用兩個半圓鍵時，在軸的同一母線上布置。半圓鍵對軸的削弱較大，兩個半圓鍵不能放在同一橫截面上。只能放在同一母線上。4、如圖所示的凸緣半聯(lián)軸器及圓柱齒輪，分別用鍵與減速器的低速軸相連接。試選擇兩處鍵的類型及尺寸，并校核其強度。已知：軸的材料為45鋼，傳遞的轉(zhuǎn)矩為N.m，齒輪用鍛鋼制造，半聯(lián)軸器用灰鑄鐵制成，工作時有輕微沖擊?！窘狻浚?）確定聯(lián)軸器段的鍵根據(jù)結(jié)構(gòu)特點，選A型平鍵。由軸徑，查手冊得鍵的截面尺寸為，，取鍵的公稱長度。鍵的標(biāo)記：鍵鍵的工作長度為，鍵與輪轂鍵槽接觸高度為，根據(jù)聯(lián)軸器材料鑄鐵，載荷有輕微沖擊，查教材表6-1，取許用擠壓應(yīng)力，則其擠壓強度滿足強度要求。（注：該鍵也可以選擇長度mm。）（2）確定齒輪段的鍵根據(jù)結(jié)構(gòu)特點，選A型平鍵。由軸徑，查手冊得鍵的截面尺寸為，，取鍵的公稱長度。鍵的標(biāo)記：鍵鍵的工作長度為，鍵與輪轂鍵槽接觸高度為，根據(jù)齒輪材料為鋼，載荷有輕微沖擊，查教材表6-1，取許用擠壓應(yīng)力，則其擠壓強度滿足強度要求。五帶傳動1、影響帶傳動工作能力的因素有哪些？【答】由公式（8-7）影響帶傳動工作能力的因素有：預(yù)緊力：預(yù)緊力越大，工作能力越強，但應(yīng)適度，以避免過大拉應(yīng)力；包角：包角越大越好，一般不小于120度；摩擦系數(shù)：摩擦系數(shù)越大越好。2、帶傳動的帶速為什么不宜太高也不宜太低？【答】由公式（8-10）可知，為避免過大的離心應(yīng)力，帶速不宜太高；由公式（8-3）和（8-4）可知，緊邊拉力因此，為避免緊邊過大的拉應(yīng)力，帶速不宜太低。3、帶傳動中的彈性滑動和打滑是怎樣產(chǎn)生的？對帶傳動有何影響？【答】帶傳動中的彈性滑動是由于帶松邊和緊邊拉力不同，導(dǎo)致帶的彈性變形并引起帶與帶輪之間發(fā)生相對微小滑動產(chǎn)生的，是帶傳動固有的物理現(xiàn)象。帶傳動中由于工作載荷超過臨界值并進一步增大時，帶與帶輪間將產(chǎn)生顯著的相對滑動，這種現(xiàn)象稱為打滑。打滑將使帶的磨損加劇，從動輪轉(zhuǎn)速急劇降低，甚至使傳動失效，這種情況應(yīng)當(dāng)避免。4、帶傳動的主要失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則是什么？【答】帶傳動的主要失效形式是打滑和疲勞破壞。帶傳動的設(shè)計準(zhǔn)則是在保證帶傳動不打滑的條件下，具有一定的疲勞強度和壽命。5、V帶傳動的，帶與帶輪的當(dāng)量摩擦系數(shù)，包角，預(yù)緊力。試問：該傳動所能傳遞的最大有效拉力為多少；若，其傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為多少；若傳動效率為0.95，彈性滑動忽略不計，求從動輪的輸出功率?！窘狻?1)(2)傳遞的最大扭矩.mm(3)輸出功率6、V帶傳動傳遞的功率kW，帶速，緊邊拉力是松邊拉力的兩倍，即，試求緊邊拉力、有效拉力和預(yù)緊力?！窘狻坑?，得由，又，得由，得7、有一帶式輸送裝置，其異步電動機與齒輪減速器之間用普通V帶傳動，電動機功率，轉(zhuǎn)速，減速器輸入軸的轉(zhuǎn)速，允許誤差為，運輸裝置工作時有輕微沖擊，兩班制工作，試設(shè)計此帶傳動。【解】1）確定計算功率由表8-7查得，計算功率為kW2）選取V帶型號根據(jù)，由圖8-11選用B型帶。3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑，并驗算帶速⑴確定小帶輪基準(zhǔn)直徑由表8-6和表8-8，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑⑵驗算帶速按式8-13由于，故帶速合適。⑶確定大帶輪基準(zhǔn)直徑傳動比，根據(jù)式8-15a，有根據(jù)表8-8，圓整為。⑷驗算帶速誤差由式8-14，從動輪實際轉(zhuǎn)速帶速誤差，滿足要求。4）確定V帶的中心距和基準(zhǔn)長度⑴確定小帶輪基準(zhǔn)直徑根據(jù)式8-20，初定中心距，⑵計算帶的基準(zhǔn)長度按式8-22由表8-2選帶的基準(zhǔn)長度⑶計算實際中心距由式8-23mm由式8-24，中心距的變化范圍為5）驗算小帶輪上的包角包角合適。6）計算帶的根數(shù)⑴計算單根V帶的額定計算功率由和，查表8-4a得kW查表8-4b得kW查表8-5得，查表8-2得，根據(jù)式8-26取4根。7）計算單根V帶的最小初拉力由表8-3得B型帶的單位長度質(zhì)量kg/mN8）計算壓軸力壓軸力的最小值為9）帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計（略）六鏈傳動1、與帶傳動相比，鏈傳動有哪些優(yōu)缺點？【答】與屬于摩擦傳動的帶傳動相比，鏈傳動無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，因而能保證準(zhǔn)確的平均傳動比，傳動效率較高；又因鏈條不需要像帶那樣張得很，所以作用于軸上的徑向壓力較小；在同樣的條件下，鏈傳動結(jié)構(gòu)較為緊湊。同時鏈傳動能在高溫和低溫的情況下工作。2、何謂鏈傳動的多邊形效應(yīng)？如何減輕多邊形效應(yīng)的影響？【答】鏈傳動運動中由于鏈條圍繞在鏈輪上形成了正多邊形，造成了運動的不均勻性，稱為鏈傳動的多邊形效應(yīng)。這是鏈傳動固有的特性。減輕鏈傳動多邊形效應(yīng)的主要措施有：減小鏈條節(jié)距；增加鏈輪齒數(shù);降低鏈速。3、簡述滾子鏈傳動的主要失效形式和原因。【答】滾子鏈傳動的主要失效形式和原因如下：1）鏈的疲勞破壞：鏈在工作時，周而復(fù)始地由松邊到緊邊不斷運動著，因而它的各個元件都是在變應(yīng)力作用下工作，經(jīng)過一定循環(huán)次數(shù)后，鏈板將會出現(xiàn)疲勞斷裂，或者套筒、滾子表面將會出現(xiàn)疲勞點蝕（多邊形效應(yīng)引起的沖擊疲勞）。2）鏈條鉸鏈的磨損：鏈條在工作過程中，由于鉸鏈的銷軸與套筒間承受較大的壓力，傳動時彼此又產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動,導(dǎo)致鉸鏈磨損,使鏈條總長伸長,從而使鏈的松邊垂度變化,增大動載荷,發(fā)生振動,引起跳齒,加大噪聲以及其它破壞,如銷軸因磨損削弱而斷裂等。3）鏈條鉸鏈的膠合：當(dāng)鏈輪轉(zhuǎn)速高達一定數(shù)值時，鏈節(jié)嚙入時受到的沖擊能量增大，銷軸和套筒間潤滑油被破壞，使兩者的工作表面在很高的溫度和壓力下直接接觸，從而導(dǎo)致膠合。因此，膠合在一定程度上限制了鏈的傳動的極限轉(zhuǎn)速。4）鏈條靜力拉斷：低速（m/s）的鏈條過載，并超過了鏈條靜力強度的情況下，鏈條就會被拉斷。a4、在如圖所示鏈傳動中，小鏈輪為主動輪，中心距。問在圖a、b所示布置中應(yīng)按哪個方向轉(zhuǎn)動才合理？兩輪軸線布置在同一鉛垂面內(nèi)（圖c）有什么缺點？應(yīng)采取什么措施？aa）b）c）題4圖【答】a）和b）按逆時針方向旋轉(zhuǎn)合理。c）兩輪軸線布置在同一鉛垂面內(nèi)下垂量增大，下鏈輪的有效嚙合齒數(shù)減少，降低了傳動能力，應(yīng)采?。?）調(diào)整中心距（2）加張緊輪（3）兩輪偏置等措施。5、選擇并驗算一輸送裝置用的傳動鏈。已知鏈傳動傳遞的功率，主動鏈輪轉(zhuǎn)速，傳動比，工作情況系數(shù)，中心距（可以調(diào)節(jié)）?！窘狻浚?）選擇鏈輪齒數(shù)。假定鏈速，由教材表9-8取主動鏈輪齒數(shù)，則從動鏈輪齒數(shù)。（2）確定鏈節(jié)距p。計算功率由教材圖9-13按小鏈輪轉(zhuǎn)速估計鏈工作在額定功率曲線頂點的左側(cè)。查教材表9-10得初選中心距則取，根據(jù)教材表9-10得選取單排鏈，由教材表9-11得，所需傳遞的功率為根據(jù)和，由教材圖9-13選鏈號為10A的單排鏈。同時也證實原估計鏈工作在額定功率曲線頂點的左側(cè)是正確的。由教材表9-1查得鏈節(jié)距。（3）確定鏈長L及中心距。中心距減小量實際中心距取，接近，符合題目要求。（4）驗算鏈速。與原假設(shè)相符。根據(jù)教材圖9-14采用油浴或飛濺潤滑。（5）壓軸力計算。有效圓周力按水平傳動，取壓軸力系數(shù)，則壓軸力七齒輪傳動1、齒輪傳動常見的失效形式有哪些？簡要說明閉式硬齒面、閉式軟齒面和開式齒輪傳動的設(shè)計準(zhǔn)則?！敬稹魁X輪傳動常見的失效形式有以下幾種：（1）輪齒折斷；（2）齒面點蝕；（3）齒面磨損；（4）齒面膠合；（5）塑性變形。閉式硬齒面的設(shè)計以保證齒根彎曲疲勞強度為主；閉式軟齒面的設(shè)計通常以保證齒面接觸疲勞強度為主；開式齒輪傳動的設(shè)計目前僅以保證齒根彎曲疲勞強度作為設(shè)計準(zhǔn)則。2、簡要分析說明齒輪輪齒修緣和做成鼓形齒的目的。【答】齒輪輪齒修緣是為了減小齒輪傳動過程中由于各種原因引起的動載荷。做成鼓形是為了改善載荷沿接觸線分布不均的程度。3、軟齒面齒輪傳動設(shè)計時，為何小齒輪的齒面硬度應(yīng)比大齒輪的齒面硬度大30～50HBS？【答】金屬制的軟齒面齒輪配對的兩輪齒中，小齒輪齒根強度較弱，且小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)較多，當(dāng)大小齒輪有較大硬度差時，較硬的小齒輪會對較軟的大齒輪齒面產(chǎn)生冷作硬化的作用，可提高大齒輪的接觸疲勞強度。所以要求小齒輪齒面硬度比大齒輪大30~50HBS。4、試分析圖示斜齒圓柱齒輪所受的力（用受力圖表示出各力的作用位置和方向）。Fr1FFr1Fr2Fr3Fr4Ft1Ft3Ft4Fa2Fa1Fa3Fa4Ft2題5圖5、設(shè)兩級斜齒圓柱齒輪減速器的已知條件如圖所示，問：低速級斜齒輪的螺旋線方向應(yīng)如何選擇才能使中間軸上兩齒輪的軸向力方向相反；低速級螺旋角應(yīng)取多大數(shù)值才能使中間軸上兩個軸向力互相抵消。【解】（1）由于中間軸上兩齒輪分別為主動和從動輪，且旋轉(zhuǎn)方向相同，因此為使軸向力方向相反，必須使齒輪3的螺旋方向與齒輪2的相同。齒輪2為左旋，故齒輪3必須左旋，齒輪4右旋。（2）使中間軸上輪2和輪3的軸向力互相完全抵消，需要滿足。因齒輪2和齒輪3傳遞的轉(zhuǎn)矩相同，且整理后可得因此6、齒輪傳動設(shè)計時，為何小齒輪的齒寬應(yīng)比大齒輪的齒寬大5～10mm？【答】將小齒輪的齒寬在圓整值的基礎(chǔ)上人為地加寬5~10mm，以防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯位時導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒的工作載荷。7、對于做雙向傳動的齒輪來說，它的齒面接觸應(yīng)力和齒根彎曲應(yīng)力各屬于什么循環(huán)特性？在做強度計算時應(yīng)怎樣考慮？【答】齒面接觸應(yīng)力是脈動循環(huán)，齒根彎曲應(yīng)力是對稱循環(huán)。在作彎曲強度計算時應(yīng)將圖中查出的極限應(yīng)力值乘以0.7。8、設(shè)計小型航空發(fā)動機中的一對斜齒圓柱齒輪傳動。已知，，，，壽命，小齒輪作懸臂布置，使用系數(shù)。【解】1）選擇齒輪的材料和精度等級根據(jù)教材表10-1選大小齒輪材料均為20CrMnTi滲碳淬火。小齒輪齒面硬度取62HRC,大齒輪齒面硬度取38HRC，芯部300HBS。選精度等級為6級。2）按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計①小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩②初選載荷系數(shù)：③確定齒寬系數(shù)：小齒輪作懸臂布置，據(jù)教材表10-7選取④初選螺旋角：⑤計算斜齒輪的當(dāng)量齒數(shù)：⑥確定齒形系數(shù)和應(yīng)力集中系數(shù)：查教材表10-5得⑦確定斜齒輪端面重合度：查教材圖10-26得⑧確定彎曲強度許用應(yīng)力：循環(huán)次數(shù)由教材圖10-18查得取安全系數(shù)由教材圖10-20（d）得按對稱循環(huán)變應(yīng)力確定許用彎曲應(yīng)力為⑨由彎曲強度計算齒輪的模數(shù)：因，將齒輪1的參數(shù)代入設(shè)計公式中得取標(biāo)準(zhǔn)值。⑩驗算載荷系數(shù)：小齒輪的分度圓直徑齒輪的圓周速度由教材圖10-8查得：假設(shè)，由教材圖10-3查得齒寬齒寬與齒高比由教材表10-4查得，由教材圖10-13查得彎曲強度載荷系數(shù)eq\o\ac(○,11)修正模數(shù)：因此取標(biāo)準(zhǔn)值合適。eq\o\ac(○,12)確定螺旋角：中心距圓整中心距后，螺旋角eq\o\ac(○,13)斜齒輪的相關(guān)參數(shù)對齒寬圓整：3）齒面接觸強度校核①確定接觸強度載荷系數(shù)②確定接觸強度許用應(yīng)力：查教材圖10-21（e）得查教材圖10-19中曲線2得取安全系數(shù)③確定彈性影響系數(shù)：據(jù)教材表10-6查得④確定區(qū)域載荷系數(shù)：據(jù)教材圖10-30查得⑤校核接觸強度滿足接觸強度要求，以上所選參數(shù)合適。八蝸桿傳動1、簡述蝸桿傳動的特點和應(yīng)用場合？【答】蝸桿傳動的主要特點有：（1）傳動比大，零件數(shù)目少，結(jié)構(gòu)緊湊；（2）沖擊載荷小、傳動平穩(wěn)，噪聲低；（3）當(dāng)蝸桿的螺旋升角小于嚙合面的當(dāng)量摩擦角時，蝸桿傳動具有自鎖性；（4）摩擦損失較大，效率低；當(dāng)傳動具有自鎖性時，效率僅為0。4左右；（5）由于摩擦與磨損嚴(yán)重，常需耗用有色金屬制造蝸輪（或輪圈），以便與鋼制蝸桿配對組成減摩性良好的滑動摩擦副。蝸桿傳動通常用于空間兩軸線交錯，要求結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比大的減速裝置，也有少數(shù)機器用作增速裝置。2、蝸桿直徑系數(shù)的含義是什么？為什么要引入蝸桿直徑系數(shù)？【答】蝸桿直徑系數(shù)是蝸桿分度圓直徑和模數(shù)的比值。引入蝸桿直徑系數(shù)是為了限制蝸輪滾刀的數(shù)目及便于滾刀的標(biāo)準(zhǔn)化。3、為什么蝸輪的端面模數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)值？蝸桿傳動的正確嚙合條件是什么？【答】1）在中間平面上，普通圓柱蝸桿傳動就相當(dāng)于齒條與齒輪的嚙合傳動。所以在設(shè)計蝸桿傳動時，均取中間平面上的參數(shù)（如模數(shù)、壓力角等）和尺寸（如齒頂圓、分度圓等）為基準(zhǔn)，并沿用齒輪傳動的計算關(guān)系。對于蝸輪來說，端面模數(shù)等于中間平面上的模數(shù)。2）蝸桿傳動的正確嚙合條件是：蝸桿的軸向模數(shù)等于蝸輪的端面模數(shù)，蝸桿的軸向壓力角等于蝸輪的端面壓力角，蝸桿中圓柱上螺旋線的導(dǎo)程角等于蝸輪分度圓上的螺旋角，且螺旋線方向相同。即；；4、蝸桿傳動的主要失效形式是什么？相應(yīng)的設(shè)計準(zhǔn)則是什么？【答】蝸桿傳動的失效形式主要有齒面點蝕、齒根折斷、齒面膠合及過度磨損等。在開式傳動中多發(fā)生齒面磨損和輪齒折斷，因此應(yīng)以保證齒根彎曲疲勞強度作為開式傳動的主要設(shè)計準(zhǔn)則。在閉式傳動中，蝸桿副多因齒面膠合或點蝕而失效。因此，通常是按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計，而按齒根彎曲疲勞強度進行校核。對于閉式傳動，由于散熱較為困難，還應(yīng)作熱平衡核算。5、試分析畫出圖5所示蝸桿傳動中各軸的回轉(zhuǎn)方向、蝸輪輪齒的螺旋方向及蝸桿、蝸輪所受各力的作用位置和方向?！窘狻?）各軸的回轉(zhuǎn)方向如圖所示；2）蝸輪輪齒的螺旋方向：由于兩個蝸桿均為右旋，因此兩個蝸輪也必為右旋。3）蝸桿、蝸輪所受各力的作用位置和方向如圖所示九滑動軸承1、滑動軸承的失效形式有哪些？【答】滑動軸承的失效形式有：磨粒磨損、刮傷、咬合（膠合）、疲勞剝落和腐蝕，還可能出現(xiàn)氣蝕、流體侵蝕、電侵蝕和微動磨損等損傷。2、滑動軸承材料應(yīng)具備哪些性能？是否存在著能同時滿足這些性能的材料？【答】滑動軸承材料性能應(yīng)具有以下性能：（1）良好的減摩性、耐磨性和抗咬粘性。（2）良好的摩擦順應(yīng)性、嵌入性和磨合性。（3）足夠的強度和抗腐蝕能力。（4）良好的導(dǎo)熱性、工藝性、經(jīng)濟性等。不存在一種軸承材料能夠同時滿足以上這些性能。3、非液體潤滑軸承的設(shè)計依據(jù)是什么？限制和的目的是什么？【答】非液體潤滑軸承常以維持邊界油膜不遭破壞作為設(shè)計的最低要求。限制p的目的是保證潤滑油不被過大的壓力擠出，間接保證軸瓦不致過度磨損。軸承的發(fā)熱量與其單位面積上的摩擦功耗成正比，限制的目的就是限制軸承的溫升，防止吸附在金屬表面的油膜發(fā)生破裂。4、液體動壓潤滑的必要條件是什么？簡述向心滑動軸承形成動壓油膜的過程？【答】形成流體動力潤滑（即形成動壓油膜）的必要條件是：1）相對滑動的兩表面間必須形成收斂的楔形間隙；2）被油膜分開的兩表面必須有足夠的相對滑動速度（亦即滑動表面帶油時要有足夠的油層最大速度），其運動方向必須使?jié)櫥陀纱罂诹鬟M，從小口流出；3）潤滑油必須有一定的粘度，供油要充分。向心滑動軸承形成動壓油膜的基本過程為：1）軸頸靜止時，軸頸處于軸承孔的最低位置，并與軸瓦接觸，兩表面間自然形成一收斂的楔形空間；2）軸頸開始轉(zhuǎn)動時，速度極低，帶入軸承間隙中的油量較少，這時軸瓦對軸頸摩擦力的方向與軸頸表面圓周速度方向相反，迫使軸頸在摩擦力的作用下沿孔壁爬升；3）隨著轉(zhuǎn)速的增大，軸頸表面的圓周速度增大，帶入楔形空間的油量也逐漸增多。這時楔形油膜產(chǎn)生了一定的動壓力，將軸頸浮起。當(dāng)軸頸達到穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時，軸頸便穩(wěn)定在一定的偏心位置上。這時，軸承處于流體動力潤滑狀態(tài)，油膜產(chǎn)生的動壓力與外載荷相平衡。由于軸承內(nèi)的摩擦阻力僅為液體的內(nèi)阻力，故摩擦系數(shù)達到最小值。5、某不完全液體潤滑徑向液體滑動軸承，已知：軸頸直徑mm，軸承寬度mm，軸頸轉(zhuǎn)速r/min，軸瓦材料為ZCuAl10Fe3，試問它可以承受的最大徑向載荷是多少？【解】軸瓦的材料為ZCuAl10Fe3，查其許用應(yīng)力，許用1）軸承的平均壓力應(yīng)滿足式（12-1），據(jù)此可得2）軸承的應(yīng)滿足式12-2，據(jù)此可得綜合考慮（1）和（2），可知最大徑向載荷為。6、某對開式徑向滑動軸承，已知徑向載荷N，軸頸直徑mm，軸承寬度mm，軸頸轉(zhuǎn)速r/min。選用L-AN32全損耗系統(tǒng)用油，設(shè)平均溫度℃，軸承的相對間隙，軸頸、軸瓦表面粗造度分別為，，試校驗此軸承能否實現(xiàn)液體動壓潤滑?！窘狻堪床長-AN32的運動粘度，查得，換算出L-AN32時的動力粘度：軸徑轉(zhuǎn)速承受最大載荷時，考慮到表面幾何形狀誤差和軸徑撓曲變形。選安全系數(shù)為，據(jù)式12-9和12-10得：所以由及，查教材表12-8得有限寬軸承的承載量系數(shù)由于所以，可以實現(xiàn)液體動壓潤滑。十滾動軸承1、滾動軸承的主要失效形式是什么？【答】滾動軸承的正常失效形式是滾動體或內(nèi)外圈滾道上的點蝕破壞。對于慢慢擺動及轉(zhuǎn)速極低的軸承，主要失效形式是滾動軸承接觸面上由于接觸應(yīng)力過大而產(chǎn)生的永久性過大的凹坑。除點蝕和永久性變形外，還可能發(fā)生其它多種形式的失效，如：潤滑油不足使軸承燒傷，潤滑油不清潔使軸承接觸部位磨損，裝配不當(dāng)使軸承卡死、內(nèi)圈漲破、擠碎內(nèi)外圈和保持架等。這些失效形式都是可以避免的。2、什么是滾動軸承的基本額定壽命？什么是滾動軸承的基本額定動載荷？【答】一組軸承中，10%的軸承發(fā)生點蝕破壞，90%的軸承不發(fā)生點蝕破壞前的轉(zhuǎn)數(shù)（以106為單位）或工作小時數(shù)稱為滾動軸承的基本額定壽命，以L10表示。滾動軸承的基本額定動載荷就是使軸承的基本額定壽命恰好為106轉(zhuǎn)時，軸承所能承受的載荷值，用字母C表示。3、何時需要進行滾動軸承的靜載荷計算？【答】對于在工作載荷下基本上不旋轉(zhuǎn)的軸承（例如起重機吊鉤上用的推力軸承），或者慢慢地擺動以及轉(zhuǎn)速極低的軸承，需要進行滾動軸承的靜載荷計算。4、試說明下面各軸承的類型和內(nèi)徑，并說明哪個軸承的公差等級最高？哪個允許的極限轉(zhuǎn)速最高？哪個承受徑向載荷的能力最大？哪個不能承受徑向載荷？N307/P46207/P23020751307/P6【答】各軸承的內(nèi)徑均為35mm；6207/P2為深溝球軸承，公差等級最高；允許的極限轉(zhuǎn)速最高；N307/P4為圓柱滾子軸承，承受徑向載荷能力最高；30207為圓錐滾子軸承；51307/P6為雙列推力球軸承，不能承受徑向載荷。5、欲對一批同型號滾動軸承做壽命試驗。若同時投入50個軸承進行試驗，按其基本額定動載荷值加載，試驗機主軸轉(zhuǎn)速為r/min。若預(yù)計該批軸承為正品，則試驗進行8小時20分時，應(yīng)約有幾個軸承已失效?！窘狻?小時20分時轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)數(shù)為此壽命剛好為，且軸承在基本額定載荷下試驗，所以其失效率應(yīng)為10%，應(yīng)約有個軸承已失效。6、某深溝球軸承需在徑向載荷N作用下，以r/min的轉(zhuǎn)速工作3800h。試求此軸承應(yīng)有的基本額定動載荷?！窘狻扛鶕?jù)式13-3有kN7、如圖所示，根據(jù)工作條件，決定在軸的兩端選用兩個70000AC角接觸球軸承。工作中有中等沖擊，轉(zhuǎn)速r/min，軸頸mm已知兩軸承的徑向載荷分別為N，N，外加軸向載荷為N，作用方向指向軸承1，試確定其工作壽命?！窘狻?）確定軸承型號根據(jù)題目要求，可以選用的軸承型號為7xx07AC，在此選用7207AC軸承，其基本參數(shù)為：基本額定動載荷kN基本額定靜載荷kN題7圖Fa/Fr≤eFa/Fr＞e派生軸向力Fd判