机械设计习题部分

第１章　绪论

一. 基本概念简答题

1. 简述机械零件可能的失效形式及设计准则（写出设计准则的表达式），并说明各种设计准则所针对的主要失效形式。

2. 如何绘制塑性材料的“简化极限应力图”? 如何绘制零件的简化极限应力图?分析与材料极限应力图的区别。

3. 写出在复合应力(双向应力)作用下机械零件安全系数的普遍表达式。

4.说明牛顿内摩擦定律 中的 、 及 的意义，并指出常用的动力粘度与运动粘度的国际单位和物理单位是什么?各单位之间的换算关系如何?

5. 解释下列名词：

（1）载荷 （2）静载荷 （3）变载荷

（4）动载荷 （5）名义载荷 （6）计算载荷

（7）设计计算 （8）校核计算 （9）机械

（10）机械零件 （11）标准件 （12）静应力

（13）变应力 （14）工作应力 （15）计算应力

（16）极限应力 （17）许用应力 （18）安全系数

二. 填空题

1. 零件的截面形状一定．如绝对尺寸(横截面尺寸)增大，疲劳强度将随之

         (1)增高    (2)不变    (3)降低

2. 如果零件的形状、结构、尺寸相同时，用磨削的方法加工该零件与精车的方法加工该零件相比，其疲劳强度（ ）

(1)较高    (2)较低    (3)相同

3. 零件表面经淬火、渗氮、喷九、滚子碾压等处理后，其疲劳强度（ ）；

（1）增高    (2)降低    (3)个变    (4)增高或降低视处理方法而定

4. 影响零件疲劳强度的综合影响系数 或 与（ ）等因素有关；

         (1)零件的应力集中、加工方法、过载

(2)零件的应力比、应力集中、加载状态

(3)零件的表面状态、绝对尺寸、应力集中

(4)零件的材料、热处理方法、绝对尺寸

5. 绘制设计零件的 — 极限应力简图时，所必须的已知数据是(          )。

(1)           (2) ，

(3) （4)

6. 在图示设计零件的 — 极限应力简图，如工作应力点M所在的0N线与横轴间的夹角为θ=45⁰，则该零件受的是（ ） ；

(1) 非对称循环变应力

(2) )脉动循环变应力

(3) 对称循环变应力

7. 在题6图所示的零件极限应力简图中，如工作应力点M所在的0N线与横轴之间的夹角θ＝90⁰时，则该零件受的（ ） ；

(1)脉动循环变应力

(2)对称循环变应力

(3)变号的不对称循环变应力

(4)不变号的不对称循环变应力

8. 在图示零件的极限应力简图上，M为零件的工作应力点，若加载于零件的过程

中保持最小应力σ_min为常数,则该零件的极限应力点应为(       )；若在对零件加载的过程中保持r等于常数，则该零件的极限应力点应为（ ）；若在对零件的加载过程中保持平均应力σ_m＝常数，则该零件的极限应力点应为（ ）。

       (1) M₁ (2) M₂      (3)M    (4)M₄

9. 由滑动轴承试验，可得到摩擦系数μ与轴承特性系数即ηn/p相互关系的摩擦特性曲线，图1-14中（ ）是正确的。

10. 如图1-15所示，在滑动轴承摩擦特性曲线μ一ηn/p的A区内，其摩擦状态属于（ ）；

(1) 干摩擦    (2) 混合摩擦    (3) 边界摩擦   (4) 液体摩擦

11. 图1-15所示的滑动轴承摩擦特性曲线μ一ηn/p的A区，其摩擦状态应为图1-16中的（ ）；

12. 根据牛顿液体粘性定律，大多数润滑油的油层之间相对滑动时所产生的切应力τ与偏导数 之间的关系是（ ）；

（1） （2）

（3） （4）

13. 当压力加大时．润滑油的粘度（ ）；

   (1)随之加大    (2)保持个变 （3）随之减小 （4）难确定

14. 当温度升高时，润滑油的粘度（ ）；

   (1) 随之升高          (2) 随之降低

(3) 保持不变 （4）升高或降低视润滑油性质而定

15. 在新国标中，润滑油的牌号是表示润滑油在（ ）温度时运动粘度的厘斯数。

(1) 20℃         (2) 40℃        (3) 50℃       (4) 100℃

三.计算题

   1. 45钢的持久疲劳极限 ，设疲劳曲线方程的幂指数m＝9，应力循环基数N₀＝5×l0⁶次，当实际应力循环次数N=5×10⁴次时，有限寿命疲劳极限为多少？

   2. 有一根阶梯轴，用45钢制造，截面变化处过渡圆角的有效应力集中系数K =1.58,表面状态系数β＝0.82，尺寸系数ε_σ=0.68,，则其疲劳强度综合影响系数 为多少？

   3. 已知设计零件的有效应力集中系数 、尺寸系数 、表面状态系数β＝0.8，则疲劳强度综合影响系数 为多少？

   4. 已知零件的极限应力σ_r=200MPa,许用安全系数[S]=2，影响零件疲劳强度的系数为 ， ， 。则许用应力 为多少？

  5.机械零件的最大工作应力 ，最小工作应力 ，设为简单加载（r常数），图示的极限应力图中，该应力点M与原点的连线0M与横轴间的夹角θ为多少度？

   6. 已知45钢调质后的力学性能为： ， ， ， ，则应力折算系数 为多少？

7. 某零件用45M_n2制造，材料的力学性能为： ， ， ，应力折算系数 ，影响零件疲劳强度的系数为：K =1， ， 。该零件受脉动循环变应力作用时，其极限应力为多少MPa ？

   8. 某零件用40Cr制成，已知材料的 ， ， ，则该零件的 。零件的最大工作应力 ，最小工作应力 ，疲劳强度综合影响系数(K_σ)_D＝1．44。则当应力比r＝常数时，该零件的疲劳强度工作安全系数S为多少？(可用作图法求解)

   9. 零件由20Cr制成，已知 ， ， ，零件的最大工作应力 ，最小工作应力 ，疲劳强度综合影响系数(K_σ)_D＝1.41。则当平均应力 常数时，该零件按应力幅计算的工作安全系数为多少？

第２章　连接

一. 基本概念题

1. 按牙型剖面分，工程上常用的螺纹分为哪几类？简述各类螺纹的主要特点和应用场合。

2. 螺纹连接为何要进行防松？简述工程上常用的螺纹连接的防松方法，并举出实例。

3. 简述拧紧螺母时，螺栓螺纹部分的横截面上受何种力和力矩作用，该横截面上产生何种应力，其强度条件是仕么？

4. 简述提高螺纹连接强度的措施，并结合实例加以说明。

5. 按摩擦副的性质螺旋传动分为几类？简述各类螺旋传动的特点及应用。

二.填空题

1. 在常用的螺纹连接中，自锁性能最好的螺纹是（ ）；传动效率最高的螺纹是（ ）

(1)三角形螺纹    (2)梯形螺纹    (3)矩形螺纹    (4)锯齿形螺纹

2. 当被连接件比较薄时，应采用（ ）；当两个披连接件之—很厚、不宜制成通孔、且需要经常拆装时，应采用（ ）；当两个被连接件之一很厚、不能制成通孔、且该连接不需要经常拆装时，通常采用（ ）。

(1)双头螺柱连接  (2)螺栓连接    (3)螺钉连接   (4)紧定螺钉连接

3. 为了改善螺纹牙上的载荷分布不均现象，通常都以（ ）的方法来实现。

（1）采用双螺母 （2）采用加高的螺母

（3）采用减薄螺母 （4）减少螺栓和螺母的螺距变化差

4. 只受预紧力Fˊ的紧连接螺栓的强度条件是： ，其中1.3的物理意义是（ ）； 既受预紧力、又受工作拉力的紧连接螺栓的强度条件是： ，其中1.3的物理意义又是（ ）。

（1）安全系数 （2）可靠系数 （3）拉扭合成的结果

（4）个别螺栓松动后补充拧紧

   5. 普通螺纹的牙型角α=60⁰，当螺纹的摩擦系数μ=0.1时，则该螺纹的当量摩擦系数μ_V等于（ ）。

     (1) 0.105       (2) 0.115       (3) 0.1115        (4) 0.104

6. 在螺栓连接拧紧时，控制拧紧力矩有（ ）、（ ）等很多方法。

(1) 增加拧紧力 （2）增加扳手力臂

(3) 使用指针式扭力扳手 （4）使用定力矩扳手

7. 螺纹连接防松的根本问题在于（ ）。

(1) 增加螺纹连接的轴向力    (2) 增加螺纹连接的横向力

(3) 防止螺纹副的相对转动    (4) 增加螺纹连接的刚度

   8. 螺纹连接预紧的目的之一是（ ）。

（1）增强连接的可靠性和紧密性 （2）增加被连接件的刚度

（3）减小螺栓的刚度

9. 受预紧力Fˊ的紧螺栓连接，在受变化的工作拉力F时，取残余预紧力为 ，则螺栓所受的总拉力F₀为(     )。

       (1)           (2)

（3） （4）

   10. 既受预紧力Fˊ、又受轴向变载荷F的紧螺栓连接，当其螺栓的总拉力F₀的最大值和被连接件的刚度 不变时，如果螺栓的刚度 愈小，则（ ）。

      (1) 螺栓中总拉力的变化幅度愈大．    (2) 螺栓中总拉力的变化幅度愈小

(3) 螺栓中总拉力变化幅度不变        (4)螺栓中的疲劳强度降低

11. 承受预紧力Fˊ和轴向变载荷F的紧螺栓连接，当其螺栓的总拉力F₀的最大值和螺栓的刚度 不变时，如果被连接件的刚度 愈小，则（ ）。

（1）螺栓中总拉力的变化幅度愈大 （2）螺栓中总拉力的变化幅度愈小

（3）螺栓中总拉力的变化幅度不变 （4）螺栓疲劳强度愈高

   12. 承受横向载荷或旋转力矩的紧螺栓连接，该连接中的螺栓受（ ）。

（1）剪切作用 （2）拉伸作用

（3）剪切和拉伸作用 （4）剪切又可能受拉伸作用

13. 某螺栓连接，要求被连接件的结合面不分离，假定螺栓的刚度 与被连接件的刚度 相等，连接的预紧力为Fˊ，现开始对连接施加轴向载荷，当外载荷达到与预紧力Fˊ的大小相等时，则（ ）。

（1）被连接件发生分离，连接失效 （2）被连接件即将发生分离，连接不可靠

（3）连接可靠，但不能再继续加载 （4）连接可靠，只要螺栓强度足够，外载荷F还可继续增加到接近预紧力Fˊ的两倍

14. 有一气缸盖螺栓连接，若气缸内气体压力在0—2MPa之间循环变化，则螺栓中

的应力变化规律为（ ）。

（1）对称循环变应力 （2）脉动循环变应力

（3）非对称循环变应力 （4）非稳定循环变应力

15. 在下列四种具有相同公称直径和螺距并采用相同的配对材料的传动螺旋副中

动效率最高的是（ ）。

（1）单头矩形螺纹 （2）单头梯形螺纹

（3）双头矩形螺纹 （4）双头锯齿形螺纹

三.计算题

1. 板架类题目：这部分题目是螺纹连接部分比较重要和常见的，多数是根据强度条件要求出螺栓根径d_l：

（1） 如图2-18所示，托架受铅垂力P牛顿，托架与架体之间的摩擦系数为m_s，可靠系数K_f＝1，螺栓与被连接件的相对刚度系数为0.2，螺栓材料的许用应力为[s]。列出螺栓根径d_l 的表达式。

（2） 如图2-19所示，有一个砧座用四个螺钉固定在地基上，每个螺钉的预紧力为F¢，当砧上加力P后求螺钉受力大小及砧座与地基接触面压力大小，并求出螺钉的内径d₁(已知螺栓的相对刚度系数为K_c。

（3） 如图2-20所示的吊车跑道托架，用螺栓组装在钢质横梁上，如螺栓材料的许用应力[s]＝70MPa，计算螺栓根径d_l(结构尺寸如图)。

（4） 如图2-21所示的螺栓连接，已知轴向拉力为H＝20000N，螺栓的许用应力[s]＝75MPa，接合面许用挤压应力为[s_p]＝2∼4MPa，相对刚度系数C₁／(C₁十C₂)＝0.3，D＝200mm，试求螺栓根径d₁，并校核接合面的挤压强度(取F²=0.6F)。

（5） 如图2-22所示：底板螺栓组连接受外力R的作用。外力R作用在包含X轴并垂直于底板接合面的平面内。试分析底板螺栓组的受力情况，并判断哪个螺栓受力最大？保证螺栓连接安全工作的必要条件有哪些？

2. 螺栓组受扭矩和横向力联合作用类题目，这部分题目是螺纹连接部分比较难的题目：

（1）图2-23所示为龙门起重机导轨托架的螺栓连接。托架由两块边板和一块承重板焊成。设最大载荷为20KN，试计算所需螺栓直径：

1)当用受剪螺栓时；

2)当用受拉螺栓时。(螺栓和边板的材料皆为45钢，边板厚度为25mm)

（2）如图2-24所示螺栓组连接的三种方案，试比较：同样外载荷R及尺寸L时，螺栓组三个方案中，受力最大的螺栓所受的外力各为多少?哪个方案较好?

（3）图2-25所示：钢板厚度δ为16mm，用两个铰制孔光制螺栓固定在机架上，F=5000N，其它尺寸如图。板和机架材料均为Q235。试求：

1）分析螺栓的失效形式 ；

2）分析铰制孔螺栓的受力；

3）按强度设计铰制孔螺栓的直径；

4）若用普通螺栓，计算螺栓的直径（ =0.2，K_f=1.1）。

3. 螺栓组只传递扭矩的题目。

（1） 如图2-26所示为用以传递工作转矩的刚性联轴器的螺栓组连接。6个M16的螺栓均匀地布置在D=F200的圆周上，所传递的工作转矩T＝450Nm, 试验算此螺栓组连接在下列情况下是否安全可靠?

1)用普通螺栓(根径d_l＝13.835mm)，被连接件为钻孔，靠摩擦传力，连接表面间的摩擦系数m_s＝0.15，要求可靠性系数K_f＝1.2，螺栓材料的许用应力[s]＝57.5MPa；

2)用铰制孔光制螺栓(光杆直径d＝16mm)，被连接件为铰孔, 靠剪切传力，已知螺栓材料的许用剪切应力[t]＝92MPa。

（2）起重卷筒与大齿轮为双头螺柱连接，起重钢索拉力Q＝50KN，卷简直径D＝400mm，利用双头螺柱夹紧产生的摩擦力矩将扭矩由齿轮传至卷筒，八个螺栓均匀分布在直径D₀＝500mm的圆周上。试计算双头螺柱的直径，螺栓强度级别为4.6级，连接接触面摩擦系数m_s＝0.12；可靠性系数K_f＝1.2。

（3）图2-28所示，一个蜗轮轮缘和轮芯用4个M6×10的螺钉连接(见图)。螺栓的许用剪应力[t]＝50MPa，许用拉应力[s]＝30MPa，许用挤压应力[s_p1]＝160MPa，蜗轮轮缘许用挤压应力[s_p2]＝72MPa，蜗轮轮毂许用挤压应力[s_p3]＝50MPa，试问蜗轮允许传递多大的转矩?(螺钉d_l＝4.918mm，d₂＝5.35mm，螺距P＝1mm)

4. 综合类的题目

（1）图2-29所示为一夹紧螺栓连接，若轴径D＝40mm，传递的转矩T＝370Nm，试求螺栓直径。已知摩擦系数为m＝0.15，可靠性系数K_f＝1.2，螺栓材料的强度级别为6.8级。

（2）如图2-30所示，用两个M10的螺钉固定一牵曳钩，若螺钉材料强度级别为5.8级，装配时控制预紧力F¢，接合面摩擦系数m_s＝0.3，求其允许的牵曳力R。

（3) 某气缸容器的螺栓连接，沿圆周均布12个M16的螺栓。已知缸体和缸盖材料均为铝合金，螺栓材料的强度级别为4.6级，气缸的内径D₁为250mm。按工作要求，残余预紧力F²＝1.5F，假设螺栓的刚度与被连接件的刚度的比值为：C_l／C₂＝l／5，如果按控制预紧力考虑，试求：

1）预紧力F¢为多少？

2）缸体内气体容许的最大压强P_max＝?

   3）如果为了不漏气螺栓间距t：当压强P＜1.6MPa时取t＜7d；当压强P＞1.6MPa时取t＜5d，试求螺栓分布圆周直径(必要时，可改变螺栓数目和直径)；

4）画出气缸与气缸盖联接部分的结构图。

（4) 图2-31所示，为一钩头螺栓连接，偏心距e＝0.7d(d为外径)，若略去转矩的影响，试问钩头螺栓的应力较普通螺栓增加了多少?

（5) 图2-32所示，电机座螺栓组连接，由电机驱动V带传动，压轴力为Q，此力与水平面夹角为a, 布置如图。设Q作用于带轮宽度的中点，求此螺栓组连接所受的载荷。

（6）图2-33所示为一个圆盘锯，锯片直径D=500mm,用螺母（M20）将其夹紧在压板中间。压板和锯片间的摩擦系数为ms＝0.15，压板的平均直径D₀=200mm，螺纹轴材料的许用拉应力[s]＝144MPa，若切削力F＝1280N，问螺栓强度是否够?(可靠性系数K_f＝1.2，螺纹的根径 d_l＝17.294mm,)。

2）如果改用铰制孔用螺栓连接，试计算所需直径。

3）分析此扳手结构方案有什么缺点？提出改进意见。

（7） 图2-34所示为用于拧紧M24的普通六角头螺栓的接长扳手示意图。该扳手由l、2两个零件组成，皆用45号钢制造，并用螺栓连接，螺栓的强度级别为4.6级。使用此扳手时，作用在扳手一端的拧紧力P＝200N，1、2两个零件之间的摩擦系数m_s＝0.15。

1）按六角头普通螺栓连接，试求其直径。

2）如果改用铰制孔用螺栓连接，试计算所需直径。

3）分析此扳手结构方案有什么缺点？提出改进意见。

（8）如图2-35所示轴承盖用4个螺钉固定于铸铁箱体上，已知作用于轴承盖上的力F_Q＝10.4kN，螺钉材料为Q235钢，屈服极限 ，取剩余预紧力F²为工作拉力的0.4倍，不控制预紧力，取安全系数 ，求螺栓所需最小直径。

　第３章　带传动

一、概念题

1.  带传动中，带上所受的应力有哪几种?何处带最危险?为什么? 带传动的失效形式与设计准则是什么?应满足的强度条件是什么?

2.  带传动的弹性滑动是如何产生的?它和打滑有什么区别?对传动产生什么影响?  打滑现象是怎样产生的?能不能避免?打滑有利有害的方面是什么? 弹性滑动率的物理意义是什么?如何计算弹性滑动率?

3. 为什么在设计带传动时，要限制小带轮的直径 不宜过小?大带轮的直径 不宜过大?  在推导单根V带传递的额定功率和核算包角时，为什么按小带轮进行?

4.  带传动为什么必须安装张紧装置?常用的张紧装置有哪些?

5. 根据图3-5及3-6，回答下列问题：

1）图3-5a)是V带带轮的轮槽与带有三种安装情况，其中哪一种情况是正确的?为什么? 并说明为何普通V带剖面的夹角是40°，带轮轮槽角分别是32°、34°、36°、38°？

2） 图示为两级减速装置方案简图，有什么问题?为什么?

二. 填空与择填空题

1. 带传动工作时产生弹性滑动的原因是（         ），带的弹性滑动通常发生在（       ）处；打滑的原因是（           ），打滑总是在（         ）先开始。

2. 在以传递动力为主的机械传动中，通常采用（        ）带传动；v带传动设计中，限制小带轮的最小直径主要是为了（   ）；v带的基准长度是指（         ）；普通v带中截面尺寸最小的是（         ）型带。

3.带传动中，带速V＜10m/S，紧边拉力为F_l，松边行力为F₂。当空载时，F₁与F₂的比值是（          ）；当载荷达到极限值，即将开始打滑还未打滑时， 和 的比值为（       ）。

    (1)    (2) (3) （4）

4. 当带传递运动和动力时，主要依靠（        ）进行传递；平带传动要实现两平行轴同方向回转，可采用（        ）传动； v带传动中，带截面楔角为40⁰，带轮的轮槽楔角应（          ）40⁰。

5. 带速V＞30m／S、主动轴转速n₁： ∼ ,这种带传动属于高速带传动，这种传动除要求带轮重量轻、质量均匀对称外，还在轮缘表面开环形槽，目的是（         ）。

（1）为了动平衡    （2）防止掉带    （3）减轻带轮重量

（4）防止带和轮缘表面间形成空气层而降低摩擦系数

    6. 带传动中，在初拉力相同的条件下，v带比平带能传递较大的功率的原因是：因为v带（         ）。

（1）强度高  （2）尺寸小  （3）有楔形增压作用  （4）没有接头

7. 带传动中，v₁为主动轮圆周速度，v₂为从动轮圆周速度，v为平均带速，这些速度之间存在的关系是（           ）。

(1) v₁＝v₂＝v    (2)  v_I＞v＞v₂   (3)  v_I＜v＜v₂    (4)  v_I=v＞v₂

8. 带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为（          ）。

(1) 带的材料不符合虎克定律      (2) 带容易变形和磨损

(3) 带在带轮上打滑              (4)带的弹性滑动

9. 带每转—周，拉应力是（        ）。

(])有规律变化的   （2）不变的    （3）无规律变化的

10. 带传动中，若小带轮为主动轮，则带的最大应力发生在带（        ）处。

(1)进入主动轮处  (2)进入从动轮处   (3)退出主动轮处  (4)退出从动轮处

   11. 用（      ）提高带传动传递的功率是不合适的。

（1)适当增大初拉力F₀    (2)增大轴间距a

(3)增加带轮表面粗糙度  (4)增大小带轮基准直径

12. v带传动设计中，选取小带轮基准直径的依据是（        ）。

（1）带的型号    (2)带的速度    (3)主动轮转速    (4)传动比

13. 带传动采用张紧装置的目的是（        ）。

（1)减轻带的弹性滑动     （2）提高带的寿命

（3）改变带的运动方向         （4）调节带的初拉力

   14. 同一v带传动，若主动轮转速不变，用于减速(小带轮主动)比用于增速(大带轮主动)所能传递的功率（      ）。

    (1)大    (2)相等    (3)小

  15. 当带速V≤30m／s时，一般采用（   ）来制造带轮。

    (1)灰铸铁    (2)球墨铸铁    (3)铸钢    (4)铝合金

三. 设计计算题

 1.  试设计一鼓风机用的V带传动，已知原动机为Y系列三相异步电动机，额定功率 ，转速 ，从动轴转速 ，一班制工作，要求结构较紧凑，并绘制带轮工作图。

2.  试设计图示带式运输机传动机构中的V带传动。已知：电动机的转速 ，额定功率 ，减速器输入轴的转速 ，两班制连续工作。并画出小带轮工作图。

3.  试设计某机械传动系统中的V带传动。原动机为Y系列三相异步电动机，功率 ，转速 ，带传动的传动比 ，每天工作时间不超过l0小时，希望中心距不超过 ，并画出带轮工作图。

4.  设计一个带式送机中的普通V带传动，装于电动机与减速器之间。电动机为鼠笼式异步交流电机，输出功率为 ，满载转速为 ，从动轴转速 ，单班制工作，传动水平布置，并画出带轮工作图。

5. 单根V带传递的最大功率 ，小带轮节圆直径 ，大带轮节圆直径 ， ，小轮包角 。带和带轮的当量摩擦系数 ，试确定带传动的有效圆周力 、紧边拉力 和张紧力 。

第５章　齿轮传动

一.概念题

1.　简述齿轮传动的主要优点、主要失效形式和设计准则。

２. 简述齿轮强度计算中载荷系数K和齿形系数 的物理意义及影响因素；同一齿数的直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮和圆锥齿轮的 值是否相同?

３. 一对圆柱齿轮传动，小齿轮和大齿轮在啮合处的接触应力是否相等?如大小齿轮的材料及热处理情况均相同，热处理后的硬度也相同，则其接触疲劳许用应力是否相等?如果其接触疲劳许用应力相等，则大、小齿轮的接触疲劳强度是否相等?

４.一对圆柱齿轮传动，小齿轮和大齿轮在齿根处的弯曲应力是否相等?如大小齿轮的材料和热处理情况相同，且热处理后的硬度相同，则其弯曲疲劳许用应力是否相等?如果其弯曲疲劳许用应力相等，则大、小齿轮和弯曲疲劳强度是否相等? 在计算齿面接触疲劳强度及齿根弯曲疲劳强度的许用应力 和 时，为什么要引入寿命系数 和 ?

５.有一对直齿圆柱齿轮传动， ， ， ， ；若另一对齿轮： ， ， ， 代替之，当载荷及其它条件相同时，试问：

(1)两对齿轮的接触强度是否相同?

(2)两对齿轮的弯曲强度是否相同?

二.选择填空题

1. 机床主传动齿轮应用最广泛的齿轮材料是（ ）； 航空行业上使用的齿轮，一般要求质量小、传递功率大和可靠性高，因此，常用作齿轮的材抖是（ ）； 矿山机械中使用的齿轮，一般工作速度较低、传递功率较大、环境粉尘含量很高，因此，通常选用的齿轮材料是（ ）； 一些家用电器使用的齿轮传递功率很小，如录像机中的齿轮，但要求传动平稳、低噪声和无润滑，因此比较适宜的齿轮材料是（ ）。

（1）铸铁 　　 　　（2）优质碳素钢或合金钢 （3）高性能合金钢

（4）工程塑料 　　（5）铸钢

2. 材料为20Cr的齿轮要达到硬齿面，适宜的热处理方法是（ ）； 材料为45钢的硬齿面齿轮常用的热处理方法是（ ） 。

（1）表面淬火 （2）渗碳淬火 　（3）调质 　　（4）整体淬火

（５）渗氮 （6）碳氮共渗

　　3. 选用45钢为齿轮材料，要求达到6级精度的硬齿面齿轮，其制造工艺过程可在齿坯加工以后按下列过程顺序进行（ ）； 选用20CrMnTi为齿轮材料，要求达到5级精度的硬齿面齿轮，其制造工艺过程可在齿坯加工以后按下列过程顺序进行（ ）； 选用45钢为齿轮材料，要求达到8级精度的软齿面齿轮，其制造工艺过程按下列顺序进行（ ）。

（1）滚齿、表面淬火、磨齿 　　　（2）滚齿、渗碳淬火、磨齿

（3）正火后滚齿 （4）滚齿、磨齿、表面淬火

（5）渗碳淬火、滚齿、磨齿 　　　（6）渗碳淬火、磨齿、滚齿

（7）插齿、磨齿、剃齿　　　

4.  对于一对材料相同的钢制软齿面齿轮传动，常用的热处理方法是（ ）。

　（1）小齿轮淬火，大齿轮调质 （2）小齿轮淬火，大齿轮正火

（3）小齿轮调质，大齿轮正火 （4）小齿轮正火，大齿轮调质

5. 有一标准直齿圆柱齿轮传动，齿轮1和齿轮2的齿数分别为Z₁和Z₂，且 Z₁<Z₂。若两齿轮的许用接触应力和许用弯曲应力均相同，则（ ）。

（1）两齿轮接触强度相等，齿轮2比齿轮1抗弯强度高

（2）两齿轮抗弯强度相等，齿轮2比齿轮l接触强度高

（3）齿轮1和齿轮2的接触强度和抗弯强度均相等

（4）齿轮1比齿轮2的接触强度和抗弯强度都高

6. 一个标准圆柱齿轮传动，若其他参数和条件均保持不变，仅将齿轮宽度提高一倍，则齿面接触应力 与原来的s_H比较，有（ ）的关系。

(1) 略大于2s_{H                         (2)} 等于s_{H                                   (3)} 略大于 s_H

(4) 等于 s_{H         　　　 　(5)} 略大于0.5s_{H         (6)} 等于0.5s_H

7.  有一传递动力的闭式直齿圆柱齿轮传动，现设计主、从动轮均为软齿面钢制齿轮，精度等级取为7级；如欲在中心距和传动比不变的条件下提高其接触强度，在下列措施中，最有效的是（ ）。

　　（1）增大模数 　　　　　（2）提高主、从动轮的齿面硬度

（3）提高加工精度的等级 　（4）增大齿根圆角半径

8. 锥齿轮的弯曲疲劳强度计算是按（ ）上齿形相同的当量圆柱齿轮进行计算的。

（1）大端分度圆锥 （2）大端背锥

（3）齿宽中点处分度圆锥 （4）齿宽中点处背锥

9.  为了有效地提高齿面接触强度，可采取下列方法（ ）。

　　　（1）保持分度圆直径不变而增大模数

（2）增大分度圆直径

（3）保持分度圆直径不变而增加齿数

10. 在设计圆柱齿轮传动时，通常使小齿轮的宽度比大齿轮宽一些，其目的是（ ）。

（1）使小齿轮和大齿轮的强度接近相等 （2）为了使传动更平稳

（3）为了补偿可能的安装误差以保证接触线长度

11.  对齿轮轮齿材料性能的基本要求是（ ）。

（1）齿面要硬、齿芯要韧 （2）齿面要硬，齿芯要脆

（3）齿面要软，齿芯耍脆 （4）齿面要软，齿芯耍韧

12.展开式两级斜齿圆柱齿轮减速器中，为使中间轴上两齿轮的轴向力部分抵消，应使两轮齿的旋向（ ）。

（1）相同 （2）相反

（3）任意安排方向都可以使轴向力抵消

（4）无论怎样安排都不能使轴向力抵消

13. 齿轮传动发生塑性变形破坏时的现象是（ ）。

（1）在主、从动轮节线附近的齿面上产生沿齿宽方向的凹沟

（2）在主、从动轮节线附近的齿面上产生沿齿宽方向的凸棱

（3）在主动齿轮节线附近的齿面上产生沿齿宽方向的凹沟、从动轮节线附近的齿面上产生沿齿宽方向的凸棱

（4）在主动轮节线附近的齿面上产生沿齿宽方向的凸棱，从动轮节线附近的齿面上产生沿齿宽方向的凹沟

14.欲设计一对矿山机械（重载、空间小）中的闭式齿轮，下列材料中最合适的是（ ）。

（1） HT250与ZG310^-570         （2） 40Cr淬火与40Cr调质

（3） QT60^-2与ZG340^-640        （4） 20Cr渗碳淬火与40Cr淬火

15. 正交直齿锥齿轮传动的传动比i与其当量圆柱齿轮的传动比i_v的关系是（ ）。

(1) (2)    (3)   (4)

16. 在机床分度机构及仪器仪表的齿轮传动中，主要要求齿轮传递运动的准确性，因此在选择齿轮精度等级时，应首先考虑（ ）的精度要求； 低速重载的齿轮传动，例如轧钢机或锻压机械的齿轮，为了传递较大动力，对齿面载荷分布的均匀性要求较高，因此，应首先考虑（ ）精度的选取。

（1）运动精度 （2）工作平稳性精度 （3）接触精度

１7.  选择齿轮毛坯的成型方法时〔锻造、铸造、轧制圆钢等〕，除了考虑材料等因素外，主要依据（ ）。

（1）齿轮的几何尺寸 （2）齿轮的精度 （3）齿轮的齿面粗糙度

（4）齿轮在轴上的位置

18. 要提高齿轮的抗胶合能力，应该（ ）。

（1）采用软齿面齿轮 （2）改善润滑状况，加极压添加剂

（3）提高齿轮转速 （4）不改变分度圆直径，但加大模数

19. 设计齿轮传动时，增大齿宽可提高轮齿的强度，但过大的齿宽又会使齿向载荷分布不均的程度增大，因此，选取齿宽系数要适当。在（ ）情况下，齿宽系数应取较小值。

（1）齿轮相对两支承对称布置

（2）齿轮相对两支承非对称布置、且其所在轴刚性较大

（3）齿轮悬臂布置

（4）齿轮所在位置径向空间较小

20.  直齿圆锥齿轮的标准模数是指（ ）； 直齿圆锥齿轮传动的强度汁算方法是以（ ）的当量圆柱齿轮为计算基础。

（1）小端模数 　　　　　　（2）大端端面模数　　

（3）齿宽中点法向模数 　　　　　（４）齿宽中点的平均模数　　

（５）齿宽中点处　　　　　　　　（６）小端 　　　　（７）大端

21. 下列计算正交直齿圆锥齿轮传动的传动比公式中，（ ）是不正确的。

（1） （2） （3） （4）

22.  为了提高齿根抗弯强度，可采取（ ）。

（1）增大模数 （2）保持分度圆直径不变而增加齿数

（3）采用负变位齿轮

23. 在A．B、C三对齿轮传动中，A对齿轮相对于两个轴承为对称布置，B对齿轮相对于两个轴承为非对称布置，C对相对于两个轴承为悬臂布置，如果其它条件相同，则它们的齿向载荷分布不均的程度为（ ）。

（1）A对最大 （2）B对最大

（3）A．B、C三对齿轮相同 （4）C对最大

三、分析计算题

         1.  分析图4-5中的齿轮2、4和5的分度圆圆周力的方向：

（1）当2和4为主动轮时（齿轮2和4分别为顺时针旋转）；

（2） 当l和5为主动轮时（齿轮1和5分别为顺时针旋转）；

（3） 当1轮为主动时，2轮的齿的弯曲应力和接触应力的变化性质；若l轮为被动轮时又如何?

2. 分析图4-6中的斜齿轮l和2上的圆周力 、径向力 和轴向力 的方向，

（1） 当l轮为主动，齿的方向和转向如图所示；

（2） l轮主动，齿向与图示相反；

（3） 2轮主动（逆时针旋转），其他条件与（1）相同；

（4） 转向与图示相反，其他条件与（1）相同。

3. (1) 怎样考虑选取齿轮传动的材料、热处理方式及表面处理方式、加工方法和精度等级?怎样考虑选取齿轮齿面的硬度组合?

(2) 现有材料硬度、齿宽系数、齿数比完全相同的两对标准直齿圆柱齿轮，在相同的条件下工作。如果两个小齿轮的分度圆直径比为 时，试问两对齿轮所能传递的扭矩比应为多少?

4. 图4-7所示为一对直齿圆锥齿轮传动。已知 ， ， ， ，I轴输入功率为 ， ，试确定齿轮啮合处作用力的大小及方向(以分力的形式求解)。

5. 图4-8所示为直齿圆锥一斜齿圆柱齿轮传动，斜齿轮的齿向如何设计才有利于轴及轴承?如直齿圆锥齿轮传动的齿数比为 ，压力角 ，齿宽中点处分度圆的圆周力 ，斜齿圆柱齿轮传动的分度圆螺旋角 ，分度圆的圆周力为 ，试求2轴上的轴向力的数值和方向。

6.设计图4-9所示两级齿轮减速器的齿轮传动，已知输入功率 ， ，高速级减速比 ，低速级减速比 ，工作情况为轻微冲击，电动机驱动，总工作时间为26000小时，轴承均用滚动轴承，一对滚动轴承的效率为 ，一对齿轮传动的效率为 ，并画齿轮工作图。

 7. 设计图4-10所示的卷扬机用闭式两级圆柱齿轮减速器中的高速级齿轮传动。已知：传递功率 ，转速 ，高速级传动比 ；载荷有不大的冲击，折合一班制工作，使用寿命15年，设备可靠度要求较高，并画出齿轮工作图。

8. 图4-11所示的轮系中，五个齿轮的材料、热处理、几何参数均相同，2轮为主动。试分析说明：

(1) 哪个齿轮可能首先出现疲劳点蚀?

(2) 哪个齿轮可能首先出现疲劳断齿?

9. 一对开式直齿圆柱齿轮传动，齿轮在两轴承间对称布置。已知：m=6mm，z₁=20，z₂=80，a=20°，齿宽b₂=72mm，主动轴转速n₁=330r/min，小齿轮45钢调质， ， ，大齿轮45钢正火， ， ，载荷系数K＝2.0。试求主动轴I所能传递的最大功率。

注： ， ， ， ， ， 。

10. 有一对标准斜齿圆柱齿轮传动，大齿轮断齿需配制，现用两种方法测得下列参数，分别求m_n、b以便核对。

1) 第一种方法测得：z₁＝20，z₂＝80，a=155mm，d_a1=68mm。

2) 第二种方法测得：小齿轮毂孔壁到齿顶圆距离H₁＝19.00mm，小齿轮毂孔壁到齿根圆距离H₂＝12.25mm，z₁=20，_da1=68mm。

11. 图示为一对锥齿轮与一对斜齿圆柱齿轮组成的二级减速器。已知：斜齿轮m_n=2mm，z₃=25，z₄=53，II轴转矩T₂=1210N^.mm。

1）如使z₃、z₄的中心距a=80mm，问斜齿轮螺旋角b＝？

2）如使II轴轴向力有所抵消，试确定z₃、z₄的螺旋线旋向（在图上表示），并计算F_a3的大小，其方向在图上标出。

12. 直齿圆锥齿轮（不变位），所受轴向力F_a=740.58N，径向力F_r=1830.89N，求此齿轮的F_t、d₁、d₂、i（轴交角为90°）。

第６章　蜗杆传动

一. 概念题

1.　简述蜗杆传动的主要特点、分类；说明普通蜗杆传动正确啮合的条件．

　　２．与齿轮传动相对比，说明蜗杆传动失效形式以及设计准则有何特点．

　　３． 如何恰当地选用蜗杆传动的传动比i₁₂、蜗杆头数z₁和蜗轮齿数z₂？

4. 普通圆柱蜗杆传动的齿面在不同啮合位置时，润滑条件不同，为了避免在靠近中间平面局部区域的剧烈磨损，从结构上对蜗轮齿面的制造上可采取什么措施？并画出简图。

二.选择填空及填空题

1. 蜗杆传动中，已知蜗杆头数z₁＝1，模数m=6.3mm，蜗杆分度圆直径d₁=63mm，蜗轮齿数z₂＝40，转速n₂=50r/min，则蜗杆传动啮合节点的相对滑动速度v_s等于(                  )m/s。

（1） 1.89                2） 3.35                   （3） 6.25     （4） 6.63

2.在以下几种蜗杆传动中，材料配对及模数均相同，m=6mm，r_v=2°50¢，传动效率最大的是(         )。

（1） z₁＝2，q=9                         （2） z₁=2，q=11

（3） z₁=1，q=9                          （4） z₁=1，q=11

3.在生产实际中采用变位蜗杆传动，可达到(                  )目的。

（1）配凑中心距 （2）改变传动比

（3）增加传动自锁性 （4）减小轴承载荷

4.  蜗轮齿的弯曲疲劳强度与(                  )无关。

（1）蜗轮齿圈材料 （2）滑动速度

（3）蜗轮旋转方向（单向还是双向） （4）蜗轮齿数

  5. 当计算蜗杆传动接触疲劳强度时，(                  )蜗轮齿磨损的影响。

（1）显著增大载荷系数来考虑 （2）显著缩小载荷系数来考虑

（3）在许用应力的选择上来考虑 （4）不考虑

6. 在计算蜗杆中点变形时，可以不考虑蜗杆所受(                  )力的影响。

（1）径向 （2）轴向 （3）切向(圆周） （4）径向和轴向

7. 蜗杆传动中，把蜗杆螺旋部分看作(              )进行(             )和(              )的校核。

        8. 齿圈式蜗轮结构是指(                  )；这种结构多用于(                  )。

9. 蜗杆传动变位的目的主要是为了(                )、(                )、(                )。

10.  蜗杆传动中，作用在蜗杆上的三个分力中最大的是(                  )。

11.蜗杆传动中，由于啮合齿面沿螺旋线的切线方向滑动速度较大，因此最容易出现(                )。(                  )蜗杆导程角可以降低滑动速度。

       12. 阿基米德蜗杆传动在中间截面（主截面）可看成(             )和 (             )的啮合。

13. 蜗杆传动中，蜗轮的轮缘通常采用(              )、蜗杆常采用(              )制造，这是因为(                 )。

二.设计计算题

1. 一个蜗杆减速器，已知蜗杆轴功率 ＝5.5kW，传动效率h=0.8，表面传热系数a＝10.5W/( m²×℃)，减速器散热面积Ａ=1.5m²，要求油的工作温度[t₁]≤80℃，试对该减速器进行热平衡计算，请提出如不满足要求时，三种改善热平衡状况的措施。取环境温度t₀=20°C。

2.有一个标准蜗杆传动，传动比为20，蜗轮齿数z₂＝40，模数m=4mm，蜗杆分度圆直径d₁=40mm，求蜗轮螺旋角b及中心距a。

3. 图示为蜗杆^-斜齿圆柱齿轮两级传动，右旋蜗杆的转向如图所示。

（1）标出中间轴II和从动轴III的转向；

（2）确定蜗轮轮齿的旋向；

（3）为使轴II所受轴向力最小，确定斜齿轮螺旋线方向；

（4）若蜗杆头数 ，蜗轮齿数 ，蜗杆分度圆直径 ，蜗杆直径系数 ，试求蜗轮端面模数m，蜗杆升角g和中心距a。

（5）画出各轮的轴向力和圆周力。

４. 图示传动中，小齿轮主动，要求蜗杆与大圆柱齿轮的轴向力方向相反，问蜗杆的旋向应如何？蜗轮的旋向应如何？小圆柱齿轮的旋向应如何？

图５－５ 计算题３ 图　　　　　　　图５－６计算题４ 图

第９章　滚动轴承

一. 概念简答题

1. 简述滚动轴承的失效形式和设计准则.

      2. 何为滚动轴承的基本额定寿命、基本额定动负荷 、基本额定静负荷 、当量动负荷P和、极限转速?

      3.简述滚动轴承的组合结构设计及其应用场合。

二. 选择题

       1. 当要求轴的挠曲变形较大时，应选择下列（　　）作支撑。

（1）两支承处都选用双列向心球面轴承

（2）两支承处都选用强度较高的圆锥滚子轴承

（3）两支承处都选用单列深沟球轴承

（4）一个支承处选用单列深沟球轴承另一个支承处选用向心推力球轴承

       2.对于角接触轴承，轴向载荷的存在对其径向承载能力会（　　）。

（1）降低承载能力　　 （2）无影响

（3）提高承载能力　　 （4）在一定范围内提高承载能力

3. 下列滚动轴承允许极限转速最高的轴承是（　　）

（1）51307/P6　　　　　   （2）6207/P2

（3）30207　　　　　　　 （4）N307/P4

4.  尽管一根轴上的两个轴承承受的载荷不同，但一般 在进行轴的设计时，要求支承同一根轴的两个轴承采用相同型号的滚动轴承，是因为（　　　　）。

（1）一次镗孔可保证两轴承中心线的同轴度，有利于轴承的正常工作；

（2）采用同一型号的轴承，采购方便；

（3）安装两轴承的轴孔直径相同，加工方便；

（4）安装轴承的两轴径直径相同，加工方便。

5.  在下列滚动轴承中，精度最高的是（　　）；精度最低的是（　　）的。

（1）6208　　　            （2）6208/P2　　 　　  （3）6208/ P4

（4）6208/ P5　　　 　（5）6208/ P6

6.  如果有一对滚动轴承的基本额定寿命为548000转，则该轴承所受的当量动载荷（　　）基本额定动载荷。

（1）大于　　　　2）等于　 　　　3）小于　　 　（4）不能确定

7. 不属于非接触式密封的是（　　　）。

（1）间隙密封　　　　　　　　　（2）曲路密封

（3）端面密封　　　　　　　　　（4）螺旋密封

8. 作用在轴承上的径向力在轴承滚动体之间是（　　　）分布的。

（1）在所有滚动体上受力相等　　

（2）在某一确定数目的滚动体上受力相等

（3）在一半的滚动体上受力相等　

（4）受力不相等，并且总有一个受力最大的滚动体

9. 对手册中所列的滚动轴承极限转速 (       )。

（1）设计时必须严格遵守，绝不容许超过

（2）在当量动载荷小于基本额定动载荷时，就可以超过

（3）当采用可靠的润滑冷却措施时，容许超过

10. 代号为7410AC/P4的滚动轴承代表轴承的类型是（　　　）；宽度系列是（ ）；直径系列是（ ）；内径是（ ）；接触角为（ ）；公差等级是（ ）。

11. 代号为30312/DF/P2的滚动轴承代表轴承的类型是（　　　）；宽度系列是（ ）；直径系列是（ ）；内径是（ ）；排列方式是（ ）；公差等级是（ ）。

12. 某深沟球轴承，轻窄系列，P5级精度，d=15mm，此轴承代号是（　 　）。

13. 滚动轴承的基本额定动载荷是指（　 ）,某轴承在基本额定动载荷作用下的基本额定寿命为（　　）。

14. 转速与当量动载荷一定的球轴承，若额定动载荷增加一倍，其寿命为原来寿命的（　　）。

15. 滚动轴承预紧的目的在于增加（　　），减少（　　）。

二.设计计算题

图8.8  计算题1图

1. 某减速器的高速轴的锥齿轮轴用一对30212圆锥滚子轴承支承，背对被排列如图示。已知轴的转速为1200r/min，两轴承所受的径向载荷F_r1= 8400N，F_r2=3600N。载荷系数：f_d = 1，常温下工作。按每年按300个工作日计，要求能连续工作2.5年。试求：

(1) 允许作用在轴上的最大轴向力 F_A ？

(2) 滚动轴承所受的轴向载荷 ？

2. 某齿轮减速器中的斜齿圆柱齿轮所在的轴颈直径为： d =80mm ，转速 n=1440r/min，已知两支承上的径向载荷F_r1= 8000N，F_r2=6000N，轴向外载荷为： ，并指向轴承1，如图所示。负荷有轻微振动，要求轴承寿命 ，试选择轴承的类型和型号。

3. 已知轴的直径 ，转速 ，轴承所受径向载荷 ，轴向载荷 ，常温下工作，要求轴承预期寿命为 ，已确定选用深沟球轴承，试选择轴承型号。

4.试分析图8.10所示轴系结构中的错误，并加以改进。图中齿轮用油润滑，轴承用脂润滑。

5. 试分析图8.12所示小锥齿轮套杯轴系结构中的错误，并加以改进。