2023年機(jī)械設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)要點(diǎn)及重點(diǎn)習(xí)題機(jī)械類(lèi)

復(fù)習(xí)課本，課后每章作業(yè)題，以及打印習(xí)題

做過(guò)作業(yè)題每個(gè)都必須掌握，沒(méi)掌握看書(shū)，涉及到公式記住，講過(guò)的題必須掌

握方法，

一緒論

1、機(jī)器的基本組成要素是什么？

【答】機(jī)械系統(tǒng)總是由一些機(jī)構(gòu)組成，每個(gè)機(jī)構(gòu)又是由許多零件組成。所以，機(jī)器的基本組成要素就

是機(jī)械零件。

2、什么是通用零件？什么是專(zhuān)用零件？試各舉三個(gè)實(shí)例。

【答】在各種機(jī)器中經(jīng)常能用到的零件稱(chēng)為通用零件。如螺釘、齒輪、彈簧、鏈輪等。

在特定類(lèi)型的機(jī)器中才干用到的零件稱(chēng)為專(zhuān)用零件。如汽輪機(jī)的葉片、內(nèi)燃機(jī)的活塞、曲軸等。

3、在機(jī)械零件設(shè)計(jì)過(guò)程中，如何把握零件與機(jī)器的關(guān)系？

【答】在互相連接方面，機(jī)器與零件有著互相制約的關(guān)系；

在相對(duì)運(yùn)動(dòng)方面，機(jī)器中各個(gè)零件的運(yùn)動(dòng)需要滿(mǎn)足整個(gè)機(jī)器運(yùn)動(dòng)規(guī)律的規(guī)定；

在機(jī)器的性能方面，機(jī)器的整體性能依賴(lài)于各個(gè)零件的性能，而每個(gè)零件的設(shè)計(jì)或選擇又和機(jī)器整機(jī)的性

能規(guī)定分不開(kāi)。

二機(jī)械設(shè)計(jì)總論

I、機(jī)器由哪三個(gè)基本組成部分組成？傳動(dòng)裝置的作用是什么？

【答】機(jī)器的三個(gè)基本組成部分是：原動(dòng)機(jī)部分、執(zhí)行部分和傳動(dòng)部分。

傳動(dòng)裝置的作用：介于機(jī)器的原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行部分之間，改變?cè)瓌?dòng)機(jī)提供的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)，以滿(mǎn)足執(zhí)

行部分的規(guī)定。

2、什么叫機(jī)械零件的失效？機(jī)械零件的重要失效形式有哪些？

【答】機(jī)械零件由于某種因素喪失工作能力或達(dá)不到設(shè)計(jì)規(guī)定的性能稱(chēng)為失效。

機(jī)械零件的重要失效形式有

1）整體斷裂；

2）過(guò)大的殘余變形（塑性變形）；

3）零件的表面破壞，重要是腐蝕、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干正常工作，假如破壞了這

些必要的條件，則將發(fā)生不同類(lèi)型的失效，如帶傳動(dòng)的打滑，高速轉(zhuǎn)子由于共振而引起斷裂，滑動(dòng)軸承由

于過(guò)熱而引起的膠合等。

3、什么是機(jī)械零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則？機(jī)械零件的重要設(shè)計(jì)準(zhǔn)則有哪些？

【答】機(jī)械零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是指機(jī)械零件設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)應(yīng)遵循的原則。

機(jī)械零件的重要設(shè)計(jì)準(zhǔn)則有：強(qiáng)度準(zhǔn)則、剛度準(zhǔn)則、壽命準(zhǔn)則、振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則、可靠性準(zhǔn)則

三機(jī)械零件的強(qiáng)度

1、影響機(jī)械零件疲勞強(qiáng)度的重要因素有哪些？在設(shè)計(jì)中可以采用哪些措施提高機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度？

【答】影響機(jī)械零件疲勞強(qiáng)度的重要因素有零件幾何形狀、尺寸大小、加工質(zhì)量及強(qiáng)化因素。

零件設(shè)計(jì)時(shí)，可以采用如下的措施來(lái)提高機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度：

1）盡也許減少零件上應(yīng)力集中的影響是提高零件疲勞強(qiáng)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也許地平滑和均勻。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(lái)減少應(yīng)力集中的作用；

2）選用疲勞強(qiáng)度大的材料和規(guī)定可以提高材料疲勞強(qiáng)度的熱解決方法及強(qiáng)化工藝；

3）提高零件的表面質(zhì)量：

4）盡也許地減小或消除零件表面也許發(fā)生的初始裂紋的尺寸，對(duì)于延長(zhǎng)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=180MPa,循環(huán)基數(shù)取TV。=5x106,〃-9,試求循環(huán)次數(shù)N分別為7000,25000,

620230次時(shí)的有限壽命彎曲疲勞極限。

【解】由公式(rrN=(7得

5x106

Ni=7000時(shí)=1809-——=373.6MPa

V7000

3、己知一材料的力學(xué)性能％=260MPa,o-_,=170MPa,=0.2,試按比例繪制該材料的簡(jiǎn)化極限

應(yīng)力線(xiàn)圖。

【解】由公式3-6甲。=2j-bo得

%=熟=憂(yōu)=283.33MPa

簡(jiǎn)化極限應(yīng)力線(xiàn)圖上各點(diǎn)的坐標(biāo)分別為

Af(0,170)；Dz(141.7,141.7)；C(260,0)

按比例繪制的簡(jiǎn)化極限應(yīng)力線(xiàn)圖如圖所示。

略

2、機(jī)件磨損的過(guò)程大體可分為幾個(gè)階段？每個(gè)階段的特性如何?

【答】實(shí)驗(yàn)結(jié)果表白，機(jī)械零件的一般磨損過(guò)程大體分為三個(gè)階段，即磨合階段、穩(wěn)定磨損階段及劇

烈磨損階段。

1)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(shí)際接觸面

積逐漸增大，磨損速度開(kāi)始不久，然后減慢；

2)穩(wěn)定磨損階段：通過(guò)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，處在穩(wěn)定狀態(tài)；

3)劇烈磨損階段：通過(guò)較長(zhǎng)時(shí)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)，磨損速度急劇增長(zhǎng)，這時(shí)機(jī)械效率下降，精度減

少，出現(xiàn)異常的噪聲及振動(dòng)，最后導(dǎo)致零件失效。

四螺紋連接和螺旋傳動(dòng)

1、簡(jiǎn)要分析普通螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋的特點(diǎn)，并說(shuō)明哪些螺紋適合用于連接，哪些

4、簡(jiǎn)要說(shuō)明螺紋連接的重要類(lèi)型和特點(diǎn)。

【答】螺紋聯(lián)接的重要類(lèi)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。重要特點(diǎn)是:

1）螺栓聯(lián)接：有普通螺栓聯(lián)接和校制孔螺栓聯(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(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)樸、裝拆方便，所以應(yīng)用

最廣。較制孔螺栓聯(lián)接螺栓桿與孔之間沒(méi)有間隙，能擬定被聯(lián)接件的相對(duì)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。合用于被聯(lián)接件之一較厚，或另一端不能裝螺母

的場(chǎng)合。由于不用螺母，所以易于實(shí)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。不合用于經(jīng)常拆裝的場(chǎng)合。如經(jīng)常拆裝，會(huì)使螺紋孔磨損，導(dǎo)致被聯(lián)接件過(guò)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(guò)較薄被聯(lián)接件的通孔，加上型片，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(diǎn)，即便于拆裝，又可用于有較厚被聯(lián)接件或規(guī)定結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合。

4）緊定螺釘聯(lián)接：將緊定螺釘擰入?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(gè)零件的相對(duì)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(duì)位置。

5、簡(jiǎn)要說(shuō)明平墊圈、斜墊圈和球面墊圈的用途？

【答】墊圈的重要作用是增長(zhǎng)被聯(lián)接件的支承面積或避免擰緊螺母時(shí)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(shí)，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(shí)，為什么應(yīng)制成凸臺(tái)或沉頭座？

【答】1）減少表面粗造度，俁證連接的緊密性；2）避免螺栓承受偏心載荷；3）減少加工面，減少加

工成木。

7、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)緊力用=15000N,當(dāng)受軸向工

作載荷/=1（）000N時(shí)，求螺栓所受的總拉力及被連接件之間的殘余預(yù)緊力。

【解】

采用橡膠墊片'密封，取螺栓的相對(duì)剛度一—=0.9

G+C”

由教材公式（5-18）,螺栓總拉力

尸2=e+F=1500+0.9x10000=24000N

Cb+C,”

由教材公式（5.15）,殘余預(yù)緊力為

G=乙一產(chǎn)=24000—10000=14000N

鍵、花鍵、無(wú)鍵連接和銷(xiāo)連接

1、分析比較平鍵和楔鍵的工作特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合。

【答】平鍵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(shí).，靠鍵與誕槽的互壓傳

遞轉(zhuǎn)矩，但不能實(shí)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(jiǎn)樸、裝拆方便、定心性較

好等優(yōu)點(diǎn)，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芍1:100的斜度，裝配時(shí)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(shí)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，故多用于定心精度規(guī)定不高、載荷平穩(wěn)和低速的場(chǎng)合。

2、平鍵連接有哪些失效形式？普通平鍵的截面尺寸和長(zhǎng)度如何擬定？

【答】平鍵連接的重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(dòng)連

接，特別是在載荷作用下移動(dòng)時(shí)），除非有嚴(yán)重過(guò)載，一般不會(huì)出現(xiàn)鍵的剪斷。鍵的截面尺寸〃x/z應(yīng)根據(jù)

軸徑4從鍵的標(biāo)準(zhǔn)中選取。

鍵的長(zhǎng)度L可參照輪轂氏度從標(biāo)準(zhǔn)中選取，L值應(yīng)略短于輪轂長(zhǎng)度。

3、為什么采用兩個(gè)平鍵時(shí)，一般布置在沿周向相隔180°的位置，采用兩個(gè)楔鍵時(shí)，則應(yīng)沿周向相隔90°?

120,，而采用兩個(gè)半圓鍵時(shí)，卻布置在軸的同一母線(xiàn)上？

【答】?jī)蓚€(gè)平鍵連接，一般沿周向相隔180°布置，對(duì)軸的削弱均勻，并且兩鍵的擠壓力對(duì)軸平衡，對(duì)軸不

產(chǎn)生附加彎矩，受力狀態(tài)好。

采用兩個(gè)楔鍵時(shí)，相隔90~120'布置。若夾角過(guò)小，則對(duì)軸的局部削弱過(guò)大。若夾角過(guò)大，則兩個(gè)楔鍵

的總承載能力下降。當(dāng)夾角為180"時(shí)，兩個(gè)楔鍵的承載能力大體上只相稱(chēng)于一個(gè)楔鍵盤(pán)的承載能力。

采用兩個(gè)半圓鍵時(shí)，在軸的同一母線(xiàn)上布置。半圓鍵對(duì)軸的削弱較大，兩個(gè)半圓鍵不能放在同一橫截

面上。只能放在同一母線(xiàn)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。試選擇兩處腿的類(lèi)型及尺

寸，并校核其強(qiáng)度。已知：軸的材料為45鋼，傳遞的轉(zhuǎn)矩為7=1O(X)N.m,齒輪用鍛鋼制造，半聯(lián)軸器

用灰鑄鐵制成，工作時(shí)有輕微沖擊。

【解】

(1)擬定聯(lián)軸器段的鍵

根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選A型平鍵。由軸徑4=70帆〃?，

查手冊(cè)得鍵的截面尺寸為〃=20mw,h=\2mm,

取鍵的公稱(chēng)長(zhǎng)度L=110

鍵的標(biāo)記：鍵2()x110GRT1069-1979

鍵的工作長(zhǎng)度為/=L一〃=110—20=9()mm,

鍵與輪轂鍵槽接觸高度為女=〃/2=6”例2,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[o〃]=55MP。，則其擠壓強(qiáng)度

2TxlO32x1000x1000

=52.9<55Mp以=]

%kid6x90x70

滿(mǎn)足強(qiáng)度規(guī)定。

(注：該鍵也可以選擇長(zhǎng)度L=125mm。)

(2)擬定齒輪段的鍵

根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選A型平鍵。由軸徑d=90mm,查手冊(cè)得鍵的截面尺寸為〃=25mm,

〃=14mm,取鍵的公稱(chēng)長(zhǎng)度A=80mm。

鍵的標(biāo)記：鍵25x80GB/T1069-1979

鍵的工作長(zhǎng)度為/==80-25=55mm,鍵與輪轂鍵槽接觸高度為上=力/2=7111111,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[?！╙=110MPa，則其擠壓強(qiáng)度

。=2Txl03=2x1000x10-=$”MPa<[rr]=110MPa滿(mǎn)足強(qiáng)度規(guī)定。

「kid7x55x90〃

五帶傳動(dòng)

1、影響帶傳動(dòng)工作能力的因素有哪些？

\-l/efa

【答】由公式（8-7）F=2F（）——^

ec1+1/e,

影響帶傳動(dòng)工作能力的因素有：

（1）預(yù)緊力：預(yù)緊力越大，工作能力越強(qiáng)，但應(yīng)適度，以避免過(guò)大拉應(yīng)力；

（2）包角：包角越大越好，一般不小于120度；

（3）摩擦系數(shù)：摩擦系數(shù)越大越好。

2、帶傳動(dòng)的帶速為什么不宜太高也不宜太低？

【答】由公式（8-10）5.=—可知，為避免過(guò)大的離心應(yīng)力，帶速不宜太高；

A

1）由公式（8-3）和（8-4）可知，緊邊拉力

FP

>=-+才=/+1000—

2v

因此，為避免緊邊過(guò)大的拉應(yīng)力③二￡,帶速不宜太低。

A

3、帶傳動(dòng)中的彈性滑動(dòng)和打滑是如何產(chǎn)生的？對(duì)帶傳動(dòng)有何影響？

【答】帶傳動(dòng)中的彈性滑動(dòng)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(duì)微小滑動(dòng)產(chǎn)生的，是帶傳動(dòng)固有的物理現(xiàn)象。

帶傳動(dòng)中由于工作載荷超過(guò)臨界值并進(jìn)一步增大時(shí)，帶與帶輪間將產(chǎn)生顯著的相對(duì)滑動(dòng)，這種現(xiàn)象稱(chēng)

為打滑。打滑將使帶的磨損加劇，從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速急劇減少，甚至使傳動(dòng)失效，這種情況應(yīng)當(dāng)避免。

4、帶傳動(dòng)的重要失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是什么？

【答】帶傳動(dòng)的重要失效形式是打滑和疲勞破壞。

帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是在保證帶傳動(dòng)不打滑的條件下，具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命。

六鏈傳動(dòng)

1、與帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)有哪些優(yōu)缺陷？

【答】與屬于摩擦傳動(dòng)的帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)無(wú)彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，因而能保證準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比,

傳動(dòng)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(dòng)結(jié)構(gòu)較為緊湊。同時(shí)鏈傳動(dòng)能在高溫和低溫的情況下工作C

2、何謂鏈傳動(dòng)的多邊形效應(yīng)？如何減輕多邊形效應(yīng)的影響？

【答】鏈傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)中由于鏈條圍繞在鏈輪上形成了正多邊形，導(dǎo)致了運(yùn)動(dòng)的不均勻性，稱(chēng)為鏈傳動(dòng)的

多邊形效應(yīng)。這是鏈傳動(dòng)固有的特性。

減輕鏈傳動(dòng)多邊形效應(yīng)的重要措施行：

1）減小鏈條節(jié)距；

2）增長(zhǎng)鏈輪齒數(shù)；

3）減少鏈速。

3、簡(jiǎn)述滾子鏈傳動(dòng)的重要失效形式和因素。

【答】滾子鏈傳動(dòng)的重要失效形式和因素如下：

1）鏈的疲勞破壞：鏈在工作時(shí)，周而復(fù)始地由松邊到緊邊不斷運(yùn)動(dòng)著，因而它的各個(gè)元件都是在變

應(yīng)力作用下工作，通過(guò)一定循環(huán)次數(shù)后，鏈板將會(huì)出現(xiàn)疲勞斷裂，或者套筒、滾子表面將會(huì)出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕

（多邊形效應(yīng)引起的沖擊疲勞）。

2）鏈條銳鏈的磨根：鏈條在工作過(guò)程中，由于錢(qián)鏈的銷(xiāo)軸與套筒間承受較大的壓力，傳動(dòng)時(shí)彼此又

產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致較鏈磨損，使鏈條總長(zhǎng)伸長(zhǎng)，從而使鏈的松邊垂度變化，增大動(dòng)載荷，發(fā)生振動(dòng)，引起跳齒，加

大噪聲以及其它破壞，如銷(xiāo)軸因磨損削弱而斷裂等。

3）鏈條較鏈的膠合：當(dāng)鏈輪轉(zhuǎn)速高達(dá)一定數(shù)值時(shí)，鏈節(jié)嚙入時(shí)受到的沖擊能量增大，銷(xiāo)軸和套筒間

潤(rùn)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，膠合在一定限

度上限制「鏈的傳動(dòng)的極限轉(zhuǎn)速。

4）鏈條靜力折斷：低速（U<0.6m/s）的鏈條過(guò)載，并超過(guò)了鏈條靜力播度的情況下，鏈條就會(huì)被

拉斷。

七齒輪傳動(dòng)

1、齒輪傳動(dòng)常見(jiàn)的失效形式有哪些？簡(jiǎn)要說(shuō)明閉式硬齒面、閉式軟齒面和開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

【答】齒輪傳動(dòng)常見(jiàn)的失效形式有以下幾種：（1）輪齒折斷；（2）齒面點(diǎn)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(jì)以保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度為主；閉式軟齒面的設(shè)計(jì)通常以保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度為

主；開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)目前僅以保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

2、簡(jiǎn)要分析說(shuō)明齒輪輪齒修緣和做成鼓形齒的口的。

【答】齒輪輪齒修緣是為了減小齒輪傳動(dòng)過(guò)程中由于各種因素引起的動(dòng)載荷.做成鼓形是為了改善載

荷沿接觸線(xiàn)分布不均的限度。

3、軟齒面齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，為什么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(duì)的兩輪齒中，小齒輪齒根強(qiáng)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(shí)，較硬的小齒輪會(huì)對(duì)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(qiáng)度。所以規(guī)定小齒輪齒面硬度比大齒輪大30?50HBS。

八蝸桿傳動(dòng)

1、簡(jiǎn)述蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合？

【答】蝸桿傳動(dòng)的重要特點(diǎn)有：（1）傳動(dòng)比大，零件數(shù)目少，結(jié)構(gòu)緊湊；（2）沖擊載荷小、傳動(dòng)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(shí)，蝸桿傳動(dòng)具有白領(lǐng)性；（4）摩擦損失較大，

效率低；當(dāng)傳動(dòng)具有自鎖性時(shí)，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(duì)組成減摩性良好的滑動(dòng)摩擦副。

蝸桿傳動(dòng)通常用于空間兩軸線(xiàn)交錯(cuò)，規(guī)定結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)比大的減速裝置，也有少數(shù)機(jī)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。

4

q=-

m

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(dòng)的對(duì)的嚙合條件是什么？

【答】1）在中間平面上，普通圓柱蝸桿傳動(dòng)就相稱(chēng)于齒條與齒輪的嚙合傳動(dòng)。所以在設(shè)計(jì)蝸桿傳動(dòng)時(shí),

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(dòng)的

計(jì)算關(guān)系。對(duì)于蝸輪來(lái)說(shuō)，端面模數(shù)等于中間平面上的模數(shù)。

2）蝸桿傳動(dòng)的對(duì)的嚙合條件是：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(xiàn)的導(dǎo)程角等于蝸輪分度圓上的螺旋角，且螺旋線(xiàn)方向相同。即

ma\=叫2=加；aa\=%2；丫=P

4、蝸桿傳動(dòng)的重要失效形式是什么？相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是什么？

【答】蝸桿傳動(dòng)的失效形式重要有齒面點(diǎn)蝕、齒根折斷、黃面膠合及過(guò)度磨損等。

在開(kāi)式傳動(dòng)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(qiáng)度作為開(kāi)式傳動(dòng)的重要設(shè)計(jì)

準(zhǔn)則。

在閉式傳動(dòng)中，蝸桿副多因齒面膠合或點(diǎn)蝕而失效。因此，通常是按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，而

按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。

對(duì)于閉式傳動(dòng)，由于散熱較為困難，還應(yīng)作熱平衡核算。

九滑動(dòng)軸承

1、滑動(dòng)軸承的失效形式有哪些？

【答】滑動(dòng)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，還也許出現(xiàn)氣蝕、

流體侵蝕、電侵蝕和微動(dòng)磨損等損傷。

2、滑動(dòng)軸承材料應(yīng)具有哪些性能？是否存在著能同時(shí)滿(mǎn)足這些性能的材料？

【答】滑動(dòng)軸承材料性能應(yīng)具有以卜性能：（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(qiáng)度和抗腐蝕能力。（4〕良好的導(dǎo)熱性、工藝性、經(jīng)濟(jì)性等。不存

在一種軸承材料可以同時(shí)滿(mǎn)足以上這些性能。

3、非液體潤(rùn)滑軸承的設(shè)計(jì)依據(jù)是什么？限制〃和〃。的目的是什么？

【答】非液體潤(rùn)滑軸承常以維持邊界油膜不遭破壞作為設(shè)計(jì)的最低規(guī)定。

限制〃的目的是保證潤(rùn)滑油不被過(guò)大的壓力擠出，間接保證軸瓦不致過(guò)度磨損。

軸承的發(fā)熱量與其單位面積上的摩擦功耗力w成正比，限制網(wǎng)＞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(dòng)壓潤(rùn)滑的必要條件是什么？簡(jiǎn)述向心滑動(dòng)軸承形成動(dòng)壓油膜的過(guò)程？

【答】形成流體動(dòng)力潤(rùn)滑（即形成動(dòng)壓油膜）的必要條件是：

I）相對(duì)滑動(dòng)的兩表面間必須形成收斂的楔形間隙；

2）被油膜分開(kāi)的兩表面必須有足夠的相對(duì)滑動(dòng)速度（亦即滑動(dòng)表面帶油時(shí)要有足夠的油層最大速度）,

其運(yùn)動(dòng)方向必須使?jié)櫥陀纱罂诹鬟M(jìn)，從小口流出；

3）潤(rùn)滑油必須有一定的粘度，供油要充足。

1.今有一離心泵的徑向滑動(dòng)軸承。已知：軸頸直徑c/=60mm,軸的轉(zhuǎn)速n=l500r/min,軸承

徑向載荷F=2600N,軸承材料為ZCuSn5Pb5Zn5。試根據(jù)不完全液體潤(rùn)滑軸承計(jì)算方法校核該軸

承是否可用？（按軸的強(qiáng)度計(jì)算，軸頸直徑不得小于48mm）。

解題要點(diǎn)：

⑴根據(jù)給定的材料為ZCuSn5Pb5Zn5,可查得：[p]=8MPa,b]=3m/s,[Pu]=12MPa?m/so

（2）按已知數(shù)據(jù)，選定寬徑比B/d=l,得

一上」=3/4X60XI500=4,%

60x100060x1000

〃=—==0.722MPa

dB60x60

^=0.722x4.71=3.40MPamis

可見(jiàn)U不滿(mǎn)足規(guī)定,而"、均滿(mǎn)足。不可用

I滾動(dòng)軸承

1、滾動(dòng)軸承的重要失效形式是什么？

【答】滾動(dòng)軸承的正常失效形式是滾動(dòng)體或內(nèi)外圈滾道上的點(diǎn)蝕破壞。

對(duì)于慢慢擺動(dòng)及轉(zhuǎn)速極低的軸承，重要失效形式是滾動(dòng)軸承接觸面上由于接觸應(yīng)力過(guò)大而產(chǎn)生的永久

性過(guò)大的凹坑。

除點(diǎn)蝕和永久性變形外，還也許發(fā)生其它多種形式的失效，如：潤(rùn)滑油局限性使軸承燒傷，潤(rùn)滑油不

清潔使軸承接觸部位磨損，裝配不妥使軸承卡死、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(dòng)軸承的基本額定壽命？什么是滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷？

【答】一組軸承中，10%的軸承發(fā)生點(diǎn)蝕破壞，90%的軸承不發(fā)生點(diǎn)蝕破壞前的轉(zhuǎn)數(shù)（以106為單位）

或工作小時(shí)數(shù)稱(chēng)為滾動(dòng)軸承的基本額定壽命，以L(fǎng)o表達(dá)。

滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷就是使軸承的基本額定壽命恰好為ICT轉(zhuǎn)時(shí)，軸承所能承受的載荷值，用

字母C表達(dá)。

3、何時(shí)需要進(jìn)行滾動(dòng)軸承的靜教荷計(jì)算？

【答】對(duì)于在工作載荷下基本上不旋轉(zhuǎn)的軸承（例如起重機(jī)吊鉤上用的推力軸承），或者慢慢地?cái)[動(dòng)以

及轉(zhuǎn)速極低的軸承，需要進(jìn)行滾動(dòng)軸承的靜載荷計(jì)算。

4、試說(shuō)明下面各軸承的類(lèi)型和內(nèi)徑，并說(shuō)明哪個(gè)軸承的公差等級(jí)最高？哪個(gè)允許的極限轉(zhuǎn)速最高？哪個(gè)

承受徑向載荷的能力最大？哪個(gè)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(jí)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。

7、如圖所示，根據(jù)工作條件，決定在軸的兩端選用兩個(gè)70000AC角接觸球軸承。工作中有中檔沖擊，轉(zhuǎn)

速〃=1800r/min,軸頸d=35mm已知兩軸承的徑向載荷分別為工1=339（）N,工2=104。N,外加

軸向載荷為月至二870N,作用方向指向軸承1,試擬定其工作壽命。

【解】1）擬定軸承型號(hào)

根據(jù)題目規(guī)定，可以選用的軸承型號(hào)為7xxO7AC,在此

選用7207AC軸承，其基本參數(shù)為：

基本額定動(dòng)載荷Cr=29.0kN

基本額定靜載荷=19.2kN

題7圖

Fa/Fr>e派生軸向力Fa判斷系數(shù)e

XYXY

0.68工0.68

100.410.87

2）計(jì)算派生軸向力

F(n=0.68&=0.68x3390=2305.2N；Fd2=0.68%=0.68x1040=707.2N

3)計(jì)算兩個(gè)軸承的軸向力

如圖，由于丹2+4。=707.2+870=1577.2N<%=2305.2N

故軸承1被放松，軸承2被壓緊，所受軸向力分別為

%=%=2305.2N；Fa2=Fdl-Fae=2305.2-870=1435.2N

4)計(jì)算兩個(gè)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷

由題意，在表13-6中取載荷系數(shù)力，=1.5,對(duì)于軸承I,由于，4=2；需=o.68=e

故軸承1的X=l,Y=0,其當(dāng)晝動(dòng)載荷為P}=/z,(XFrI+YFa])=fpFrX=1.5x3390=5085N

對(duì)于軸承2,由于1435.2=i38>e,故軸承2的X=0.41,Y=0.87

Fr2