机械设计作业习题集.doc

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1、-#2-1 一台完整的机器通常由哪些基本部分组成？各部分的作用是什么？2-2 设计机器时应满足哪些基本要求？涉及机械零件时应满足哪些基本要求？2-3 机械零件主要有哪些失效形式？常用的计算准则主要有哪些？2-4 什么是零件的强度要求？强度条件是如何表示的？如何提高零件的强度？2-5 什么是零件的刚度要求？刚度条件是如何表示的？提高零件刚度的措施有哪些？2-6 机械零件设计中选择材料的原则是什么？2-7 指出下列材料的种类，并说明代号中符号及数字的含义：HT150，ZG230-450，65Mn，45，Q235，40Cr，20CrMnTi，ZCuSn10Pb5。2-8 机械零件设计中实行标准化有何

2、意义？4-1按照摩擦面间的润滑状态不同，润滑摩擦可分为哪几种？4-2 什么是边界膜？边界膜的形成机理是什么？如何提高边界膜的强度？4-3 零件的磨损过程大致可分为哪几个阶段？每个阶段的特征是什么？4-4 根据磨损机理的不同，磨损通常可以分为几种类型？它们各有什么主要特点？4-5 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？一、 选择与填空题6-1 设计键连接时，键的截面尺寸通常根据_按标准选择。（1）所传递转矩的大小 （2）所传递功率的大小 （3）轮毂的长度 （4）轴的直径6-2 普通平键连接的主要失效形式是_，导向平键连接的主要形式是_。6-3 在载荷性质相同时，导向平键连接的许

3、用压力应取得比普通平键连接的许用压应力小，这是为了_。（1）减轻磨损 （2）减轻轮毂滑移时的阻力 （3）补偿键磨损后强度的减弱 （4）增加导向的精度6-4 楔键连接的主要缺点是_。（1）键的斜面加工困难 （2）键安装时易损坏 （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6-5 型面曲线为摆线或等距曲线的型面连接与平键连接相比较，_不是型面连接的优点。（1）对中性好 （2）轮毂孔的应力集中小 （3）拆卸方便 （4）加工方便6-6 为什么采用两个平键（双键连接）时，通常在轴的圆周上相隔180度位置布置；采用两个楔键时，常相隔90度到120度；而采用两个半圆键时，则布置在轴的同一母线

4、上。6-7 与平键、楔键、半圆键相配的轴和轮毂上的键槽是如何加工的？6-8 花键连接的主要失效形式是什么？如何进行强度计算？6-9 销有那几种类型？各用于何种场合？销连接有哪些失效形式？设计准则有何不同？6-10 图示牙嵌离合器的左右两半分别用键与轴1、2相连接，在空载下，通过操纵可使右半离合器沿导向平键在轴1上作轴向移动。该轴传递的转矩=1200Nm，轴径=80mm，右半离合器的轮毂长度=130mm，行程=60mm，工作中有轻微冲击，离合器及轴的材料均钢材。试选择右半离合器的导向平键尺寸，并校核其连接强度。6-11 图示减速器的低速轴与凸缘联轴器及圆柱齿轮之间分别采用键连接。已知轴传递的转矩

5、=1000Nm，齿轮的材料为锻钢，凸缘联轴器材料为HT200，工作时有轻微冲击，连接处轴及轮毂尺寸如图示。试选择键的类型及尺寸，并校核该连接的强度。6-12 试指出下列图中的错误结构，并画出正确的结构图。6-13 已知图示的轴伸长度为72mm，直径d=40mm，配合公差为H7/k6，采用A型普通平键连接。试确定图中各结构尺寸，尺寸公差，表面粗糙度和形位公差（一般键连接）。8-1 带传动正常工作时，紧边拉力和松边拉力满足关系_.（1）=（2）-=（3）/= （4）+=8-2 若将传动比不为1的平带传动中心距减小1/3，带长作相应调整，而其他条件不变，则带传动的最大有效拉力_。（1）增大 （2）不

6、变 （3）降低8-3 V带传动在工作过程中，带内应力有_、_、_，最大应力=_，发生在_处。8-4 带传动的主要失效形式是_。设计准则是_。8-5带传动不发生打滑的条件是_，为保证带传动具有一定的疲劳寿命，应将紧边应力限制为_。8-6 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？8-7 带与带轮间的摩擦系数对带轮传动有什么影响？为了增加传动能力，将带轮工作面加工得粗糙些以增大摩擦系数，这样做合理否？为什么？8-8 带传动中的弹性滑动是如何发生的？打滑又是如何发生的？两者有何区别？对带传动各产生什么影

7、响？打滑首先发生在哪个带轮上？为什么？8-9 是分析传动中心距、预紧力及带的根数的大小对带传动的工作能力有何影响？8-10 一带式运输机装置如图所示。已知小带轮基准直径=140mm，大带轮基准直径=400mm，鼓轮直径=250mm，为了提高生产效率，拟在运输机载荷不变（即拉力不变）的情况下，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，且更换大小带轮后引起中心距的变化对传递功率的影响可忽略不计，为了实现这一要求，是分析采取下列哪种方案更合理，为什么？（1）将大带轮基准直径减小到280mm;（2）将小带轮基准直径增大到200mm;（3）将鼓轮直径增大到350mm。8-11 在多根V带传

8、动中，当一根带疲劳断裂时，应如何更换？为什么？8-12 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比较合理？8-13 已知一窄V带传动，主动轮转速=1460r/min，两个带轮基准直径=140mm，=400mm，中心距=815mm，采用两根SPA型窄V带，一天运转16小时，工作载荷变动较大，试求带所能传递的功率。8-14 图中所示为带传动的张紧方案，试指出其不合理处，并改正。8-15 图中所示为SPB型窄V带轮槽结构，试填写有关结构尺寸、尺寸公差及表面粗糙值。10-1 在齿轮传动的设计计算中，对下列参数和尺寸标准化的有_;应圆整的有_；没有标准化也不

9、应圆整的有_。（1）斜齿圆柱齿轮的法面模 （2）斜齿圆柱齿轮的端面模数 （3）分度圆直径 （4）齿顶圆直径 （5）齿轮宽度 （6）分度圆压力角 （7）斜齿轮螺旋角 （8）变位系数 （9）中心距 （10）齿厚10-2 材料为20Cr的齿轮要达到硬齿面，适宜的热处理方法是_。（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，该齿轮制造工艺顺序应是_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 （4）滚齿、调质、磨齿10-4 在下列措施中，_不利于减轻和防止齿面点蚀发生。（1）提

10、高齿面硬度 （2）采用粘度低的润滑油 （3）降低齿面粗糙度值 （4）采用较大的变位系数10-5 在齿轮传动中，将齿面进行齿顶修缘的目的是_，将齿轮加工成鼓形齿的目的是_。10-6 影响齿轮传动动载荷系数大小的两个主要因素是_。10-7 一对正确啮合的标准渐开线齿轮做减速传动时，如两轮的材料、热处理及齿面硬度均相同，则齿根弯曲应力_。（1） （2）= （3）10-8 有两个标准直齿圆柱齿轮，齿轮1的模数=3mm，齿数=30；齿轮2的模数=3mm，齿数=50，则齿形系数和应力校正系数的乘积_。（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和接触疲劳

11、强度极限是经持久疲劳试验并按失效概率为_来确定的，实验齿轮的弯曲应力循环特性为_来确定的，实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。10-11 为什么齿面点蚀一般首先发生在界线附近的齿根面上？在开式齿轮传中，为什么一般不出现点蚀破坏？如何提高齿面抗点蚀的能力？10-12 在什么工况下工作的齿轮易出现胶合破坏？胶合破坏通常出现在齿轮的什么部位?如何提高齿面抗胶合能力？10-13 闭式齿轮传动和开式齿轮传动在其承载能力的计算准则上有何不同？为什么？10-14 通常所谓软齿面与硬齿面的硬度界限是如何划分的？软吃面齿轮和硬齿面齿轮在

12、加工方法上有何区别？为什么？10-15 导致载荷沿齿轮接触线分布不均匀的原因有哪些？如何减轻载荷分布不均匀的程度？10-16 在进行齿轮强度计算时，为什么要引入载荷系数？载荷系数是有那几部分组成？各考虑了什么因素的影响？10-17 标准圆柱齿轮传动，若传动比，转矩，齿宽均保持不变，试问在下列条件齿轮的弯曲应力与接触应力各将发生什么变化？（1）模数不变，齿数增加；（2）齿数不变，模数增加（3）齿数增加一倍，模数减小一半。10-18 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、小齿轮的材料即热处理情况相同，则其许用接触应力是否相等？如其许用接触应力相等，则大、小齿轮的接触疲劳强度是否

13、相等？10-19 图为两级减速器齿轮的两种布置方案，试问那种布置方案较为合理？为什么？10-20 在直齿、斜齿圆柱齿轮传动中，为什么将小齿轮设计得比大齿轮宽一些？在人字齿轮传动中是否也应将小齿轮设计得宽一些？10-21 在下列各齿轮受力图中标注各力的符号（齿轮1主动）。10-22 两极展开式齿轮减速器如图所示。已知主动轮1为左旋，转向如图，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，并在各齿轮分离体的啮合点处标出齿轮的轴向力、径向力和圆周力的方向（圆周力的方向用符号或表示）。10-23 图示定轴轮系中，已知齿数=25，=20，齿轮1转速=450r/min，工作

14、寿命=2000h。若齿轮1为主动轮且转向不变，试问：（1）齿轮2在工作过程中齿轮的接触应力和弯曲应力的循环特性各为多少？（2）齿轮2的接触应力和弯曲应力的循环次数各为多少？10-24 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，齿数=30，=93，螺旋角=，齿宽=85mm，=80mm，转速=1440r/min，该齿轮对称布置在两支架之间，载荷平稳。试确定该齿轮传动的载荷系数。10-25 在上题齿轮传动中，小齿轮调质处理，齿面硬度为220240HBS，大齿轮常化处理，齿面硬度为190210HBS，要求齿轮的工作寿命为5年（允许出现少

15、量点蚀），每年工作250天，每天工作8小时，齿轮单向转动。是确定该齿轮传动的许用接触应力和许用弯曲应力。10-26 设计一直齿圆柱齿轮传动，原用材料的许用接触应力为=700MPa，=600MPa，求得中心距=100mm；现改用=600MPa，=400MPa的材料，若齿宽和其他条件不变，使计算改用材料后的中心距。10-27 一直齿圆柱齿轮传动，已知=20，=60，=4mm，=45mm，=40mm，齿轮材料为锻钢，许用接触应力=500MPa，=430MPa，许用弯曲应力=340MPa，=280MPa，弯曲载荷系数=1.85，接触载荷系数=1.40，求大齿轮允许的输出转矩（不及功率损失）。10-28

16、 设计铣床中一对支持圆柱齿轮传动，已知功率=7.5kw，小齿轮主动，转速=1450r/min，齿数=23，=54，双向传动，工作寿命=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。10-29 设计小型航空发动机中的一斜齿圆柱齿轮传动，已知功率=130kw，转速=11640r/min，齿数=23，=73，工作寿命=100h，小齿轮作悬臂布置，工作情况系数=1.25。10-30 一标注斜齿圆柱齿轮的布局结构如图所示。已知法面模数=5mm，齿数=52，螺旋角=，精度等级为8-7-7HK GB10095-88。.是确定图中各结构尺寸、尺寸公差、表面粗糙度和形位公差

17、，并填写表中数据。12-1 宽径比是设计滑动轴承时首先要确定的重要参数之一，通常取=_。（1）110 （2）0.11 （3）0.42 （4）3512-2 巴氏合金通常用于做滑动轴承的_。（1）轴套 （2）轴承套 （3）含油轴瓦 （4）轴承座12-3 当轴不宜由轴向装入滑动轴承时，应采用_式结构的滑动轴承。12-4 在径向滑动轴承的轴瓦上设计纵向油槽，当径向载荷相对于轴承不转动时，应开在_上；当径向载荷相对轴承转动时，应开在_上，以免降低轴承的承载能力。12-5 _不是静压滑动轴承的特点。（1）启动力矩小 （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12-6 在滑动轴承

18、上开设油孔和油槽时应注意哪些问题？12-7 为什么轴承的宽径比不宜过大或过小？12-8 验算滑动轴承的压力，速度和压力与速度的乘积，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？12-9 试分析液体动力润滑轴承和不完全液体润滑轴承的区别，并讨论它们各自适用的场合。12-10 试分析液体动力油膜形成的必要条件，一个液体动力润滑轴承是如何满足这些条件的？12-11 对已设计好的液体动力润滑径向滑动轴承，试分析在仅改动下列参数之一时，将如何影响该轴承的承载能力。（1）转速由=500r/min改为=700r/min；（2）宽径比由1.0改为0.8；（3）润滑油由采用

19、46号全损耗系统用油改为68号全损耗系统用油；（4）轴承孔表面粗糙度由改为；（5）周静和轴承孔的配合由F6/d7改为F7/d8。12-12 在设计液体润滑轴承时，当出现下列情况之一后，可考虑采用什么改进措施（对每种情况提出两种改进措施）？（1）当时；（2）当条件，不满足时；（3）当计算入口温度偏低时。12-13 有一不完全液体润滑径向滑动轴承，轴颈直径=200mm，轴承宽度=250mm，轴承材料选用ZCuAl10Fe3，当轴转速为60、100、500r/min时，轴承允许的最大径向载荷各位多少？12-14 某汽轮机用动力润滑径向滑动轴承，轴承直径=80mm，转速=1000r/min，轴承径向载

20、荷=10000N，载荷平稳，试确定轴瓦材料、轴承宽度，润滑油牌号、流量、最小油膜厚度、周与孔的配合公差及表面粗糙度，并进行轴承热平衡计算。12-15 指出图示结构设计的不合理之处，并画出正确的结构图。12-16 牙签离合器的许用压力和许用弯曲应力与_有关。（1）工作情况系数 （2）结合时的转速状态 （3）齿的形状12-17 弹性联轴器的弹性元件有定刚度与变刚度之分，非金属材料的弹性元件是_，其刚度多随载荷增大而_。12-18 多盘摩擦离合器的内摩擦盘有时做成蝶形，这是为了_。（1）减轻盘的磨损 （2）提高盘的刚性 （3）使离合器分离迅速 （4）增大当量摩擦系数12-19 联轴器、离合器、安全联

21、轴器和安全离合器有何区别？各用于什么场合？12-20 试比较刚性联轴器、无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器各有何优缺点？各适用于什么场合？12-21 在下列工况下，选择哪类联轴器较好？试举出一两种联轴器的名称。（1）载荷平稳，冲击轻微，两轴易于准确对中，同时希望寿命较长。（2）载荷比较平稳，冲击不大。但两轴轴线具有一定的相对偏移。（3）载荷不平稳且具有较大冲击和振动。（4）机器在运转过程中载荷较平稳，但可能产生很大的瞬时过载，导致机器损坏。12-22 十字万向联轴器适用于什么场合？为何常成对使用？在成对使用是如何布置才能使主、从动轴的角速度随时相等？12-23 在联轴器和离合器设计

22、计算中，引入工况系数是为了考虑哪些因素的影响？12-24 有一链式输送机用联轴器与电动机相连接。已知传递功率=15kW，电动机转速=1460r/min，电动机轴伸直径=42mm。两周同轴度好，输送机工作时启动频繁并有轻微冲击。试选择联轴器的类型和型号。12-25 一搅拌机的轴通过联轴器与减速器的输出轴相连接，原动机为电动机，减速器输出轴的转速=200r/min，传递的转矩=1000Nm，两轴工作时有少量偏移，试选择此联轴器的类型和型号。12-26 一剪切销安全联轴器如图所示，传递转矩=800Nm，销钉直径=6mm，销钉材料用45钢正火，销钉中心所在圆的直径=100mm，销钉数=2，取=0.7。试求此类联轴器在载荷超过多大时方能起到安全保护作用。