1、1 第一章绪论习题答案 思考题 (2)什么是专用零件？什么是通用零件？试举例说明。 (3）机械设计的研究对象是什么？学习时应注意 哪些问题 ？ (4）机械零件的主要失效形式及设计准则是什么？ (2）答： 所谓通用零件实际是指各种机器都经常使用的零件。如轴、轴承和齿轮等。专用零件是某些机器使用的零件，例如：发动机中的曲轴、汽轮机中的叶片。 (3） 答： 本课程是研究 普通条件下，一般参数的通用零件的设计理论与设计方法。 学习时应注意以下问题： 1）理论联系实际。 2）抓住课程体系。 3）要综合运用先修课程的知识解决 机械设计问题。 4）要理解系数引入的意义。 5）要努力培养解决工程实际问题的能力
2、。 (4） 答： 机械零件的主要失效形式 有 强度失效（因强度不足而断裂）、刚度失效（过大的变形）、磨损失效（摩擦表面的过度磨损），还有打滑和过热，联接松动，管道泄漏，精度达不到要求等等。设计准则是 强度准则 刚度准则 耐磨性准则 振动稳定性准则 热平衡准则 可靠性准则 第二章 带 传 动 习 题 1. 选择题 1) 带传动中，在预紧力相同的条件下， V 带比平带能传递较大的功率，是因为 V 带 _3_. (1)强度高 (2)尺寸小 (3)有楔形增压作用 (4)没有接头 2) 带传动中，若小带轮为主动轮，则带的最大应力发生在带 _1_处 (1)进入主动轮 (2)进入从动轮 (3)退出主动轮 (
3、4)退出从动轮 3) 带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为 _4_. (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 4)带传动打滑总是 _1_. (1)在小轮上先开始 (2)在大轮上先开始 (3)在两轮上同 时开始 5) V 带传动设计中，限制小带轮的最小直径主要是为了 _2_. (1)使结构紧凑 (2)限制弯曲应力 (3)保证带和带轮接触面间有足够摩擦力 (4)限制小带轮上的包角 6) 带传动的主要失效形式之一是带的 _3_。 (1)松弛 (2)颤动 (3)疲劳破坏 (4)弹性滑动 7) 带传动正常工作时，紧边拉力 1F 和松边拉力 2
4、F 满足关系 2 。 （ 1） 1F = 2F （ 2） 1F - 2F = F （ 3） 1F + 2F = 0F 2.思考题 1) 在设计带传动时为什么要限制带速 v 、小带轮直 径 d1d 和带轮包角 1 ？ 答：带速大则离心拉应力大，所以限制 v 30m/s；小带轮直径 d1 小则弯曲拉应力大，2 造成工作应力过大在交变应力作用下，带将产生疲劳破坏；一般要求带轮包角120，以防带与带轮接触弧长不足，带在轮上打滑。 2) 为了避免带的打滑，将带轮上与带接触的表面加工的粗糙些以增大摩擦力，这样处理是否正确，为什么？ 答：不可以。由于带传动工作时存在弹性滑动，粗糙表面将加速带的疲劳破坏。 3
5、) 何谓带传动的弹性滑动和打滑？能否避免？ 答：弹性滑动：带具有弹性，紧边拉力大，应变大，松为拉力小，应 变小。当带由紧边侧进入主动轮到从松边侧离开主动轮有个收缩过程，而带由进入从动轮到离开从动轮有个伸长过程。这两个过程使带在带轮上产生弹性滑动。弹性滑动不能避免。 打滑：由于张紧不足，摩擦面有润滑油，过载而松弛等原因，使带在带轮上打滑而不能传递动力。打滑能避免。 4) 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 ?张紧轮布置在什么位置较为合理 ? 答： 由于 V 带无接头，为保证安装必须使两轮中心距比实际的中心距小，在安挂完了以后，在调整到正常的中心距。另外，由于长
6、时间使用， V 带会因疲劳而 伸长，为保持必要的张紧力，应根据需要调整中心距。 当中心距不能调整时可用张紧轮把带张紧。张紧轮一般布置在松边靠近大带轮处。 第三章链传动习题 1选择题 1） 链传动设计中，一般大链轮最多齿数限制为 Zmax 120，是为了 _C_。 （ 1）减小链传动运动的不均匀性 （ 2）限制传动比 （ 3）减少链节磨损后链从链轮上脱落下来的可能性 （ 4）保证链轮轮齿的强度 2） 链传动中，限制小链轮最少齿数的目的之一是为了 _A。 （ 1）减少传动的运动不均匀性和动载荷 （ 2）防止链节磨损后脱链 （ 3）使小链轮轮齿受力均匀 （ 4）防止润滑不良时轮齿加速磨损 3） 设计
7、链传动时，链节数最好取 _A_。 （ 1）偶数 （ 2）奇数 （ 3）质数 （ 4）链轮齿数的整数倍 4） 链传动中，链条的平均速度 v _C_。 (1) 100060 11nd (2) 100060 22nd (3) 100060 11 pnz (4) 100060 21 pnz 6） 链传动不适合用于高速传动的主要原因是 _B_。 （ 1） 链条的质量大 （ 2） 动载荷大 （ 3） 容易脱链 （ 4） 容易磨损 2思考题 1） 为什么链传动的平均传动比准确、瞬时传动比不准确？ 2）链传动产生动载荷的原因及影响因素有哪些？ 3）链传动的失效形式及设计准则是什么？ 3 第四章 齿轮传动习 题
8、（答案） 1选择题 1）一般开式齿轮传动的主要失效形式是 3 。 （ 1）齿面胶合 （ 2）齿面疲劳点蚀 （ 3）齿面磨损或轮齿疲劳折断 （ 4）轮齿塑性变形 2）高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式是 1 。 （ 1） 齿面胶合 （ 2） 齿面疲劳点蚀 （ 3） 齿面磨损 （ 4） 轮齿疲劳折断 6） 对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般 4 。 （ 1）按接触强度设计齿轮尺寸，再校核弯曲强度 （ 2）按弯曲强度设计齿轮尺寸，再校核接触强度 （ 3）只需按接触强度设计 （ 4）只需按弯曲强度设计 7）一对标准直齿圆柱齿轮，已知 1z =18， 2z =72，则这对齿轮的接触应
9、力 3 。 （ 1） H2H1 （ 2） H2H1 （ 3） H2H1 （ 4） H2H1 8） 一对标准渐开线圆柱齿轮要正确啮合时，它们的 2 必须相等。 （ 1）直径 （ 2）模数 （ 3）齿宽 （ 4）齿数 9） 设计闭式硬齿面齿轮传动时，若直径一定，则应取较少齿数，使模数增大以 2 。 （ 1）提高齿面接触强度 （ 2）提高齿根弯曲疲劳强度 （ 3）减少 加工切削量，提高生产率 （ 4）提高抗塑性变形能力 10） 在直齿圆柱齿轮设计中，若中心距保持不变，而把模数增大，则可以 2 。 （ 1）提高齿面接触强度 （ 2）提高轮齿的弯曲强度 （ 3）弯曲与接触强度均可提高 （ 4）弯曲与接触
10、强度均不变 11） 当 4 ，则齿根弯曲强度增大。 （ 1）模数不变，增多齿数 （ 2）模数不变，减小中心距 （ 3）模数不变，增大直径 （ 4）齿数不变，增大模数 12）轮齿弯曲强度计算中齿形系数与 3 无关。 （ 1） 齿数 （ 2） 变位系数 （ 3） 模数 （ 4） 斜齿轮的螺旋角 13）齿轮传动在以下几种工况中 3 的齿宽系数可取大些。 （ 1） 悬臂布置 （ 2） 不对称布置 （ 3） 对称布置 （ 4） 同轴式减速器布置 14） 直齿圆锥齿轮传动强度计算时，是以 3 为计算依据的。 （ 1） 大端当量直齿圆锥齿轮 （ 2） 齿宽中点处的直齿圆柱齿轮 （ 3） 齿宽中点处的当量直齿
11、圆柱齿轮 （ 4） 小端当量直齿圆锥齿轮 2 简答题 2）轮齿的失效形式有哪些？闭式和开式传动的失效形式有哪些不同？ 答： 齿轮传动的失效形式： 1.轮齿折断； 2.齿面点蚀； 3.齿面胶合； 4.齿面磨损； 5.齿面塑性变形 闭式软齿面齿轮传动其主要失效形式是疲劳点蚀 4 闭式硬齿面齿轮传动其主要失效形式是轮齿的折断 开式齿轮传动的主要失效形 式是磨损 3）齿面点蚀常发生在什么部位？如何提高抗点蚀的能力？ 答： 点蚀首先出现在靠近节线的齿根面上，然后再向其他部位扩展。 齿面抗疲劳点蚀的能力主要取决于齿面硬度，齿面硬度越高抗疲劳点蚀的能力越强。 4）轮齿折断通常发生在什么部位？如何提高抗弯疲劳
12、折断的能力？ 答： 轮齿折断一般发生在齿根部位。 为提高齿轮的抗折断能力，可适当增大齿根过渡圆角 的半径，消除该处的加工刀痕，以降低应力集中作用；增大轴及轴承的刚度，以减小齿面上局部受载的程度；正确地选择材料和热处理形式使齿面较硬齿芯材料具有足够的韧性；以及在齿根处施加适当的强化措施（如喷丸、辗压）等。 9）齿轮传动中，为何引入动载荷系数 KV？减小动载荷的方法有哪些？ 答： 齿轮传动不可避免地会有制造及装配的误差，轮齿受载后还要产生弹性变形。这些误差及变形实际上将使啮合轮齿的基圆齿距 b1p 与 b2p 不相等。因而轮齿就不能正确地啮合传动，瞬时传动比就不是定值，从动齿轮在运转中就会产生角加
13、速度，于是引起了动载荷或冲 击。为了计及动载荷的影响，引入了动载系数 VK 。 提高制造精度，减小齿轮直径以降低圆周速度，均可减小动载荷。 13）什么是齿形系数？齿形系数与哪些因素有关？如两个齿轮的齿数和变位系数相同，而模数不同，齿形系数是否有变化？同一齿数的标准直齿圆柱齿轮、标准斜齿圆柱齿轮和标准直齿圆锥齿轮的齿形系数是否相同？为什么？ 答： co s)(co s)(62FFFFamSmhY ， FaY 称为齿形系数，反映了轮齿几何形状对齿根弯曲应力 F 的影响。 FaY 只取决于轮齿的齿形（随压力角 、齿数 z 和变位系数 x 而异）。 模数 m 的变化只引起齿廓尺寸大小的变化，并不改变齿
14、廓的形状， 齿形系数没有变 化 。 同一齿数的标准直齿圆柱齿轮、标准斜齿圆柱齿轮和标准直齿圆锥齿轮的齿形系数不相同，因为斜齿圆柱齿轮和标准直齿圆锥齿轮的齿形系数用当量齿数查取。 14）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，则其接触疲劳许用应力是否相等？如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？ 答： 一对圆柱齿轮传动，小齿轮和大齿轮在啮合处的接触应力相等，大、小齿轮的材料及热处理情况均相同，则其接触疲劳许用应力相等，如其接触疲劳许用应力相等，则大、小齿轮5 的接 触疲劳强度不相等。 3设计计算题 1）双级斜齿圆柱齿
15、轮减速器如图 4.37 所示，要求轴 II 上的两齿轮产生的轴向力 Fa2 与Fa3（请检查所有参数下标） 相互抵消。设第一对齿轮的螺旋角 151 ，试确定第二对齿轮的螺旋角 ?2 第二对齿轮 3 和 4 的螺旋线方向如何？ 图 4.37 闭式双级圆柱齿轮减速器 解： 因为tgFF dTF ta 11t /2， 所以3323111a2 22 tgdTFtgdTF a 因为 iTT 12 332111 22 tgdTtgdT 3i mmd 903031 33333 c o s1 2 0c o s zmzmd nt 所以3sin12039015 tg ， 84.63 第二对齿轮 3 和 4 的螺旋
16、线方向分别为左旋和右旋。 第五章 蜗杆习题 答案 1. （ 3）， 2. （ 2）， ， 4. （ 2）， 5. （ 3）， 7. （ 4）， 6） 相同 ，导程角。 3设计计算题： 2）如 图 5.20 蜗杆传动和圆锥齿轮传动的组合。已知输出轴上的锥齿轮 4z 的转向 4n 。 （ 1）欲使中间轴上的轴向力能部分抵消，试确定蜗杆传动的螺旋线方向和蜗杆的转向； （ 2）在图中标出各轮轴向力的方向。 6 第六章 轴及轴毂连接参考答案 1 1）（ 1）； 2）（ 2）； 5）（ 3）； 6）（ 1）（ 4）； 7）（ 3）； 8)（ 4）； 9）（ 1）（ 2）； 2 1.3.5 3.1 解： 1
17、 该轴段长度过长，半联轴器无法轴向定位； 2 该轴段长度过长，轴承装配不方便，应采用阶梯轴； 3 轴承透盖与轴之间应为间隙配合，且用油封毡圈密封； 4 轴承盖外端面加工面积过大； 5 箱体两端面与轴承盖接触处无凸台，使箱体端面加工面积过大； 6 箱体两端面与轴承盖间缺少调整垫片，无法调整轴承间隙； 7 套筒过高，轴承无法拆卸； 8 该轴段长度应短于齿轮轮毂宽度，否则齿轮无法轴向定位； 9 齿轮轴向未固定，应采用键联接； 10 轴环过高，轴承无法拆卸； 11 该轴段长度过长，无静止件轴承盖接触。 第 7 章 滚 动 轴 承 7 习 题 参 考 答 案 1选择题 1） 中等转速正常润滑的滚动轴承的
18、主要失效形式是 _（ 1） _。 (1) 疲劳点蚀 (2) 塑性变形 (3) 胶合 2） 按基本额定动载荷选定的滚动轴承，在预定的使用期限内其失效概率最大为 _(3)_。 (1) 1% (2) 5% (3) 10% (4) 50% 3） 外圈固定内圈随轴转动的滚动轴承，其内圈上任一点的接触应力为 _(3)_。 (1) 对称循环交变应力 (2) 静应力 (3) 不稳定的脉动循环交变应力 (4) 稳定的脉动循环交变应力 4） 角接触球轴承承受轴向载荷的能力，随公称接触角 的增大而 _（ 1） _。 (1) 增大 (2) 减少 (3) 不变 5） 滚动轴承的接触式密封是 _（ 1） _。 (1) 毡
19、圈密封 (2) 油沟式密封 (3) 迷宫式密封 (4) 甩油密封 6） 滚动轴承中，为防止轴承发生疲劳点蚀，应进行 _（ 1） _。 (1) 疲劳寿命计算 (2) 静强度计算 (3) 极限转速验算 7） 下列四种轴承中， _（ 2） _必须成对使用 。 (1) 深沟球轴承 (2) 圆锥滚子轴承 (3) 推力球轴承 (4) 圆柱滚子轴承 2 简答题 1.2.3.4.7.9.11 第十章 连接 2）（ 1） 4）（ 3） 6）（ 2） 7）（ 2） 8）（ 1） 2 3） 普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹 4） 传动效率高 7） 剪切、挤压 8） 横向、压溃或被剪断 10） 摩擦、
20、机械、破坏螺旋副运动关系 8 3 1） 螺纹类型 特点和应用 连接螺纹 普通螺纹 牙型为等边三角形，牙型角 =60 ，同一公称直径的普通螺纹，按螺距大小的不同分为粗牙和细牙。细牙螺纹螺距小、升角小、自锁性较好，强度高。但不耐磨，易滑扣；一般连接都用粗牙螺纹，细牙螺纹常用于细小零件、薄壁管件或受冲击、振动和变载荷的场合。 圆柱管螺纹 牙型为等腰三角形，牙型角为 =55，管螺纹为英制细牙螺纹，公称直径为管子的内径。圆柱管螺纹用于水、煤气、润滑和电缆管路系统中。 圆锥管螺纹 牙型为等腰三角形，牙型角为 =55，圆锥管螺纹多用于 高温、高压或密封性要求高的管路系统中。 传动螺纹 矩形螺纹 牙型为正方形
21、，牙型角为 =0。其传动效率较其他螺纹都高，但牙根强度弱，螺纹磨损后难以补偿，使传动精度降低，目前已逐渐被梯形螺纹所代替。 梯形螺纹 牙型为等腰梯形，牙型角为 =30。与矩形螺纹相比，传动效率略低，但其工艺性好，牙根强度高，对中性好。磨损后还可以调整间隙；它是最常用的传动螺纹。 锯齿形螺纹 牙型为不等腰梯形，其工作面牙型斜角 =3，其非工作面牙型斜角为 30 。它兼有矩形螺纹传动效率高和梯形螺纹牙根强度高的特点 ，但它只能用于单向受力的螺纹连接或螺旋传动中。 3）螺栓连接 （ 1）普通螺栓连接 被连接件不太厚，螺杆带钉头，螺杆穿过被连接件上的通孔与螺母配合使用。装配后孔与杆间有间隙，并在工作中
22、保持不变。普通螺栓连接结构简单，装拆方便，可多次装拆，应用较广。 （ 2）铰制孔用螺栓连接 孔和螺栓杆多采用基孔制过渡配合（ H7/m6、 H7/n6），能精确固定被连接件的相对位置，并能承受横向载荷，也可作定位用，但孔的加工精度要求较高。 双头螺柱连接 这种连接适用于结构上不能采用螺栓连接的场合，例如被连接件之一较厚不宜制成通孔， 且需要经常拆卸时，通常采用双头螺柱连接。拆卸时只需拆螺母，而不必将双头螺柱从被连接件中拧出。 螺钉连接 这种连接适用于被连接件之一较厚的场合，其特点是螺钉直接拧入被连接件之一的螺纹孔中，不用螺母。但如果经常拆卸容易使螺纹孔磨损，因此多用于不需经常装拆且受载较小的场合， 紧定螺钉连接 紧定螺钉连接是利用拧入零件螺纹孔中的螺钉末端顶住另一零件表面或旋入零件相应的缺口中以固定零件的相对位置，如图 10.4 所示，并可传递不大的轴向力或扭矩。 9 a） b） 图 10.4 紧定螺钉连接 特殊连接 （ 1）地脚螺栓连接 地脚螺栓连接，机座或机架固定在地基上，需要用结构特殊的地脚螺栓，其头部为钩形结构，预埋在水泥地基中，连接时将地脚螺栓露出的螺杆置于机座或机架的地脚螺栓孔中，然后再用螺母固定。 （ 2）吊环螺钉连接 吊环螺钉连接，通常用于机器的大型顶盖或外壳的吊装。例如，减速器的上箱体，为了吊装方便，可用吊环螺钉连接。
