《机械设计》教材讨论题、思考题及习题文字版.doc

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1、机械设计机械设计教材讨论题、思考题及习题教材讨论题、思考题及习题 绪绪 论论 讨论题讨论题 0-1 就文中的三个实例分析每部机器，哪部分为原动部分、传动部分和执行部分？分别分析 它们是否满足机器的三个特征？并从中举例说明机构、机械零件及构件的含义。 思考题思考题 0-1 什么是机器？什么是机构？它们各有何特征？一台完整的机器由哪几部分组成？并举 例说明。 0-2 什么是机械零件、通用零件、专用零件、部件、标准件？指出下列零件各属于哪一类： 螺栓，齿轮，轴，曲轴，汽门弹簧，轧辊，飞机螺旋桨，汽轮机叶片，滑动轴承，滚动 轴承，联轴器。 0-3 本课程研究的对象和主要内容是什么？ 0-4 本课程的性

2、质与任务是什么？和前面学过的课程相比较，本课程有什么特点？ 第第一一章章 机机械械零零件件设设计计的的基基础础知知识识及及设设计计方方法法简简介介 思思考考题题 1-1 机械设计的内容和一般程序是什么？ 1-2 机械零件常规设计计算方法有哪几种？各使用于何种情况？ 1-3 机械零件应满足哪些基本要求？设计的一般步骤是什么？ 1-4 机械零件的主要失效形式有哪些？什么是机械零件的工作能力？工作能力准则有哪 些？ 1-5 合理地选择许用安全系数有何重要意义？影响许用安全系数的因素有哪些？设计时应 如何选择？ 1-6 作用在机械零件上的载荷有几种类型？何谓静载荷、变载荷、名义载荷和计算载荷？ 1-7

3、 作用在机械零件中的应力有哪几种类型？何谓静应力、变应力？静载荷能否产生变应 力？ 1-8 何谓材料的疲劳极限、 疲劳曲线、 金属材料的疲劳曲线分成哪几种类型？各有何特点？ 指出疲劳曲线的有限寿命区和无限寿命区， 并写出有限寿命区疲劳曲线方程， 材料试件 的有限寿命疲劳极限rN如何计算？说明寿命系数 KN的意义。 1-9 材料的极限应力图是如何作出的？简化极限应力图又是如何作出的？它有何用途？ 1-10 影响零件疲劳强度的主要因素有哪些？零件的简化极限应力图与材料试件的简化极限 应力图有何不同？如何应用？ 1-11 表面接触疲劳点蚀是如何产生的？根据赫兹公式（Hertz） ，接触带上的最大接触

4、应力 应如何计算？说明赫兹公式中各参数的含义。 1-12 了解各种现代设计法的特点及其应用。 第第二二章章 摩摩擦擦、磨磨损损及及润润滑滑概概述述 思思考考题题 2-1 摩擦状态有几种？根据什么来区分？ 2-2 目前有哪几种摩擦理论？各种理论的基本观点是什么？ 2-3 边界摩擦的特征是什么？如何提高吸附膜的强度？ 2-4 什么叫轴承特性系数？它的大小与摩擦系数的关系如何？ 2-5 磨损过程通常分哪几个阶段？磨损量与哪些因素有关？ 2-6 磨损可分为哪几种？各有何特点？如何防止和减轻这种磨损？ 2-7 润滑剂的作用是什么？工程中常用的润滑剂有几种？ 2-8 润滑油的主要性能指标是什么？粘度的表示

5、方法有几种？各种粘度的单位是什么？ 2-9 润滑脂的主要性能指标是什么？ 2-10 润滑油、脂中为什么要加入添加剂？举例说明之。 2-11 实现流体润滑的方法有哪几种？它们的工作原理有什么不同？ 2-12 什么是弹性流体动力润滑？ 第三章第三章 螺纹联接螺纹联接 讨论题讨论题 3-1 根据螺纹副受力分析的结论。说明那些类型的螺纹用于联接？那些螺纹用于传动？ 为什么？ 3-2 用钢索通过吊环螺钉吊起重物，钢索受最大拉力 Fmax=10kN，螺钉刚度 c1与被联接 件刚度 c2之比为 c1/c2=1/3。 1）为使工作中螺钉与被联接件结合面不离缝，螺钉的预紧力至少应是多少？ 2）若加在螺钉上的预紧

6、力为 10kN，问工作中螺钉的剩余预紧力至少是多少？ 3）若钢索的拉力在 0 与 10kN 之间变动，预紧力始终维持 10kN 不变，问螺钉所受 全部拉力的平均值和变化幅度各是多少？ 思考题及习题思考题及习题 3-1 如题 3-1 图所示为一升降机构承受载荷 Q 为 100kN，采用梯形螺纹， d=70mm，d2=65mm，=10mm，线数 n=4。支承面采用推力球轴承，升降台的上下 移动处采用导向滚轮，它们的摩擦阻力忽略不计。试计算： 1）工作台稳定上升时的效率，已知螺旋副当量摩擦系数为 0.10； 2）稳定上升时加于螺杆上的力矩； 3）若工作台以 800mm/min 的速度上升，试按稳定运

7、转条件求螺杆所需转速和功率。 4）欲使工作台在载荷 Q 作用下等速下降，是否需要制动装置？加于螺杆上的制动 力矩应为多少？ F 推力球轴承 制动轮 齿轮 导向滚轮 题3-1图 3-2 如题 3-2 图所示，某机械上的拉杆端部采用粗牙普通螺纹联接，已知拉杆受最大载 荷 F=15kN，载荷很少变动，拉杆材料为 Q235 钢，试确定拉杆螺纹的直径。 FF 题3-2图 3-3 如题 3-3 图所示为一凸缘联轴器，它是利用凸台对中的，方案 I 表示用精制普通螺 栓联接，方案 II 表示用铰制孔用螺栓联接。已知联轴器传递功率 P=2.8kW，转速 n=70r/min，螺栓中心圆直径 D0=180mm，h=

8、20mm，接合面间摩擦系数 fc=0.2，螺 栓材料为 4.6 级，Q235 钢，联轴器材料为 HT250。试确定上述两种螺栓的尺寸 （z=4） 。 D0 方案 方案 题3-3图 3-4 龙门起重机导轨托架螺栓组联接（见题 3-4 图） ，托架由两块边板与承重板焊成，两 边板与立柱用 8 个螺栓联接，尺寸如图所示。已知托架承受载荷 F=20kN；螺栓的 强度级别为 5.6 级，材料为 35 号钢。试求： 1）用普通螺栓联接时螺栓的公称直径； 2）用铰制孔用螺栓联接时螺栓的公称直径。 立柱 300 150 150 题3-4图 20kN 3-5 吊车跑道托架（见题图 3-5） ，用 2 个螺栓把它

9、与钢梁联接起来，尺寸如图所示，当 托架承受载荷 F=25kN 时，试求螺栓的公称直径。 660 300 520 380 25kN 800 180 题3-5图 3-6 螺纹的主要参数有哪些？其中导程与螺距、导程与升角的关系如何？ 3-7 常用螺纹按牙型分为哪几种？各有什么特点？适用于什么场合？ 3-8 两个牙型和中径相同的螺旋副，一个导程比另一个大，而轴向载荷 Q 和其他条件均 相同，试问旋转哪一个螺旋副的螺母所需的力矩较大？为什么？这两个螺旋副中， 哪一个效率较高？若它们均为自锁的，哪一个自锁的性能更好？ 3-9 螺纹联接的基本类型有哪些？各适用于哪种场合？ 3-10 联接螺纹都具有良好的自锁

10、性，为什么在螺纹联接中还需要采取防松措施？按防 松原理，防松的方法可分为几类？并分别举例说明。 3-11 松、紧螺栓联接有何区别？在强度计算上有什么不同？ 3-12 用受力变形图表示受轴向载荷的单个螺栓联接的工作载荷 F，预紧力 F，剩余预 紧力 F 和总拉力 F0之间的关系，并列出 F0与其它力之间的关系式。 3-13 什么是受拉螺栓联接和受剪螺栓联接？试从结构特点、受力分析、失效形式和应 用场合进行比较。 3-14 提高螺栓联接疲劳强度的措施有哪些？若某一受轴向载荷作用的紧螺栓联接，其 刚度 c1、c2和总载荷 F0不变，试用受力变形图说明，当只增大预紧力 F 时，螺 栓联接的疲劳强度有何

11、变化？ 3-15 如题 3-15 图所示，试推导夹紧螺栓组联接中，螺栓的受力计算式（螺栓数为 2） 。 FF W D L 题3-15图 第四章第四章 键、花键、销、形面联接和过盈配合键、花键、销、形面联接和过盈配合 思考题及习题思考题及习题 4-1 一钢制圆柱齿轮与轴静联接，轴径 d=100mm，齿轮轮毂长度为 180mm，工作时有 轻微冲击。试确定普通平键联接的尺寸，并计算其能传递的最大转矩。 4-2 如题 4-2 图所示为套筒式联轴器，分别采用平键及半圆键与轴联接。已知：轴径 d=38mm，联轴器材料为灰铸铁，外径 D1=90mm，试分析计算两种联接允许传递的 转矩，并比较其优缺点。 16

12、0 d D1 b) 160 d D1 a) 题4-2图 第五章第五章 铆接、焊接和胶接铆接、焊接和胶接 综述综述 思考题及习题思考题及习题 III-1 自行车中的传动装置是哪部分？可否不要链传动？为什么？ III-2 试按例 1 带式运输机工作时的已知条件对方案 II（图 II）进行传动系统的运动及动 力设计。 第六章第六章 摩擦轮传动摩擦轮传动 思考题思考题 6-1 摩擦轮传动的优点是什么？为什么现实生活中少用摩擦轮传动？ 6-2 摩擦轮传动与牵引传动的区别何在？ 6-3 实现牵引传动的基本条件是什么？ 第七章第七章 带传动带传动 讨论题讨论题 7-1 一带式运输机的传动装置如图所示。已知小

13、带轮直径 d1=140mm，大带轮直径 d2=400mm，运输带速度 v=0.3m/s，为了提高生产率，拟在运输机载荷（即拉力）F 不变及电动机和减速器传动能力都满足要求的条件下，欲将运输带的速度提高到 0.42m/s。有人建议把大带轮的直径减少到 280mm，其余参数不变以实现这一要求， 此方案是否可行？若不行应如何修改？ 讨论题7-1图 F v 7-2 由双速电机与 V 带传动组成传动装置，靠改变电机输出轴转速可以得到两种转速 300r/min 和 600r/min，若电动机输出轴功率不变，带传动应按哪一种转速设计？为 什么？ 思考题及习题思考题及习题 7-1 摩擦带传动有哪些特点？它的工

14、作原理是什么？ 7-2 为什么 V 带传动比平型带传动应用更广泛？ 7-3 什么叫弹性滑动？它是怎样产生的？能否避免？它对传动有何影响？ 7-4 带传动工作时，带中会产生哪些应力？其应力分布如何？它对带传动有何影响？带 中最大应力发生在何处？并写出最大应力的数学表达式。 7-5 在设计 V 带传动时，为什么应对 V 带轮的最小基准直径 dmin加以限制？ 7-6 V 带的楔角是 40，为何带轮轮槽角分别是 34、36、38？若主、从动带轮直径不 同，两轮轮槽角是否相同？为什么？ 7-7 带传动的失效形式有哪些？设计准则是什么？ 7-8 带轮基准直径 d、带速 v、中心距 a、带长 Ld、包角1

15、、初拉力 F0和摩擦系数 f 的 大小对传动有何影响？ 7-9 V 带传动传递的功率为 5.5kW，小带轮的转速 n1=1450r/min，d1d2150mm，已 知带与轮间的当量摩擦系数 fv=0.45。求有效拉力 F，松边拉力 F2，紧边拉力 F1？ 7-10 带传动为何要有张紧装置？V 带传动常用的张紧装置有哪些？张紧轮应放在什么 位置？为什么？ 7-11 设计某带式运输机传动系统中的普通 V 带传动。已知电动机型号为 Y112M4，额 定功率 P=4kW，转速 n1=1440r/min，传动比 i=3.8，一天运转时间 10h。 7-12 有一普通 V 带传动，已知小带轮转速 n1=1

16、440r/min，小带轮基准直径 d1=180mm， 大带轮基准直径 d2=650mm，中心距 a=916mm，B 型带 3 根，工作载荷平稳，Y 系列电动机驱动，一天工作 16h，试求该 V 带传动所能传递的功率。 第八章第八章 链传动链传动 讨论题讨论题 8-1 链传动产生运动不均匀性的原因是什么？能否避免？影响运动不均匀性的因素有哪 些，怎样才能减少运动不均匀性？ 思考题与习题思考题与习题 8-1 与带传动比较，链传动有哪些特点?链传动适用于哪些场合？ 8-2 滚子链的结构有哪些特点？各元件间的联接和相对运动关系如何？ 8-3 小链轮的齿数不宜过少，大链轮的齿数不宜过多，这是为什么？其齿

17、数应如何选择 比较恰当。 8-4 链节数为什么常取偶数？ 8-5 如题 8-5 图所示为二级减速传动装置方案图。是否合理？为什么？ Fv 题8-5图 8-6 一滚子链传动，已知：链节距 p=25.4mm，小链轮齿数 z1=21，传动比 i=3，中心距 a1000mm，n1=580r/min，载荷有轻度冲击，试计算： 1）链节数； 2）链所能传递的最大功率； 3）链的工作拉力； 4）判断正常运转时链传动的失效形式。 8-7 验算某机械厂滚子链传动的工作能力。已知 z1=17，z2=50，p=19.05mm，a=670mm，主动链轮转速 n1=50r/min，传递功率 P=1.1kW。该设备由电动

18、机驱动，工作有中等冲击。 第九章第九章 齿轮传动齿轮传动 讨论题讨论题 9-1 一对渐开线外啮合直齿圆柱齿轮传动，两轮分度圆半径分别为 r1=30mm，r2=54mm，=20，试求： 1）当中心距 a =86mm 时，啮合角 等于多少？两个齿轮的节圆半径 r1 和 r2 各为 多少？ 2）当中心距改变为 a =87mm 时，啮合角 和节圆半径 r1 、r2 又各等于多少？ 3）以上两种中心距情况下的两对节圆半径的比值是否相等，为什么？ 9-2 在齿轮强度计算中的主要参数：z、d、等应如何选择？在闭式软齿面圆柱齿轮传 动设计时，为什么在满足弯曲强度条件下，齿数 z1尽可能取多一些为好？ 9-3

19、一对标准直齿圆柱齿轮传动，其参数 m=3mm，z1=20，z2=80。问： 1）若改取 m=4mm，当 z、b、材料及硬度、传递功率及转速均不变时，齿根弯曲疲 劳强度和齿面接触疲劳强度有什么变化？ 2）若改取 m=2mm，z1=30，z2=120，其余条件不变时，齿根弯曲疲劳强度与齿面接 触疲劳强度有何变化？ 9-4 在讨论题 9-4 图所示的展开式二级斜齿圆柱齿轮传动中，已知：高速级齿轮齿数 z1=44，z2=94，模数 mn1=2.5mm。低速级齿轮齿数 z3=43，z4=95，模数 mnII=3.5mm，分度圆螺旋角II=942。输出功率 PIII=23.4kW，输出轴转速 nIII=3

20、09r/min。齿轮啮合效率I=0.98，滚动轴承效率2=0.99。试求： 1）高速级大齿轮轮齿的旋向（使中间轴上的轴承所受的轴向力较小） ； 2）高速级斜齿轮分度圆螺旋角1为多少度时，中间轴上的轴向力完全抵消； 3）各轴转向及所受扭矩； 4）齿轮各啮合点作用力的方向和大小（各用三个分力即圆周力 Ft、径向力 Fr及轴 向力 Fa表示） 。 P n IIIIII 1 2 3 4 讨论题9-4图 9-5 某运输机传动系统简图如讨论题 9-5 图所示，高速级为带传动，第二级和低速级均 为闭式标准直齿圆柱齿轮传动，初步设计其主要参数如图示，如两小齿轮材质、硬 度相同，两大齿轮的材质、硬度相同，两对齿

21、轮的宽度也相同，试分析说明这两级 齿轮传动设计是否合理？为什么？ 讨论题9-5图 全部m=5mm z1=20 z2=50 z3=20z4=50 思考题及习题思考题及习题 9-1 已知一对渐开线外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，=20，ha * =1，m=4mm，z1=18，z2=41。试求：两轮的几何尺寸 r，rb，rf，ra和标准中心距 a，以及重合度。 9-2 设计一对渐开线标准平行轴外啮合斜齿圆柱齿轮传动，其基本参数为： z1=21，z2=51，mn=4mm，n=20，ha*n =1，cn * =0.25，=20，齿宽 b=30mm。试求： 1）法面齿距 pn和端面齿距 pt； 2）当量齿数

22、zv1和 zv2； 3）中心距 a； 4）重合度=+。 9-3 一对渐开线标准平行轴外啮合斜齿圆柱齿轮传动，其齿数 z1=23，z2=53，mn=6mm，n=20，ha*n =1，cn * =0.25，a=236mm，b=25mm。试求： 1）分度圆螺旋角和两轮分度圆直径 d1，d2； 2）两轮齿顶圆直径 da1、da2，齿根圆直径 df1、df2和基圆直径 db1、db2； 3）当量齿数 zv1、zv2； 4）重合度=+。 9-4 齿轮传动应满足的基本要求是什么？渐开线是怎样形成的？它具有哪些重要性质？ 渐开线齿轮能否满足齿廓啮合基本定律？为什么？ 9-5 节圆与分度圆、压力角与啮合角有何区

23、别？在什么条件下分度圆与节圆重合？在什 么条件下压力角与啮合角相等？ 9-6 渐开线齿轮正确啮合和连续传动的条件是什么？ 9-7 何谓根切现象？根切对齿轮会带来什么影响？标准渐开线直齿圆柱齿轮不产生根切 的最小齿数是多少？ 9-8 若已知一对标准直齿圆柱齿轮传动。其齿数 z1=25，z2=100，m=4mm，试确定这对 齿轮的 d1、d2、da1、da2、df1、df2及其中心距 a。 9-9 与带传动、链传动相比较，齿轮传动的主要优点和缺点有哪些？ 9-10 试分析齿轮轮齿的主要失效形式及产生的原因，开式、闭式齿轮传动设计准则有 何不同？ 9-11 齿轮材料选择的原则是什么？常用哪些材料及热

24、处理方法？软、硬齿面齿轮的区 分根据是什么？ 9-12 齿轮强度计算时为什么要引入载荷系数 K？它由哪几部分组成？其中各系数的含 义是什么？各与哪些因素有关？ 9-13 试分析、比较直齿、斜齿圆柱齿轮传动及圆锥齿轮传动的受力情况（要求从力的 三要素进行分析、比较） 。 9-14 从齿轮轮齿失效情况得出了哪些承载能力计算依据？其理论基础（即原始公式） 是什么？各自针对哪种失效形式？ 9-15 影响齿轮齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度的因素有哪些？主要原因是什么？ 是怎样影响的？ 9-16 试述齿形系数的物理意义。齿形系数与哪些因素有关？为什么齿形系数与模数无 关？同一齿数的直齿圆柱齿轮、斜齿圆

25、柱齿轮及圆锥齿轮的齿形系数值是否相同？ 9-17 一对斜齿圆柱齿轮及圆锥齿轮传动正确啮合的条件是什么？它们与直齿圆柱齿轮 传动相比较，在强度计算中有何异同？ 9-18 设计齿轮传动时，下列参数中哪些值应圆整成标准值？哪些应圆整成整数？哪些 值不能圆整？ mt、mn、z、zv、1、2、d（分度圆直径） 、da、df、a、b。 9-19 如题 9-19 图所示为一对直齿圆锥齿轮传动，已知： m=3mm，z1=24，z2=48，b=25mm，小锥齿轮传递的功率 P1=2kW，n1=160r/min。 试求齿轮啮合点作用力的方向及大小（各用三个分力表示） 。 z1 z2 n1 题9-19图 9-20

26、专用铣床的主传动直齿圆柱齿轮传动。已知 P1=7.5kW，n1=1450r/min，z1=26，z2=54，要求寿命 12000h，齿轮对轴承为不对称 布置，试设计计算该齿轮传动。 9-21 如题 9-21 图所示的带式运输机传动装置。已知输入功率 P1=11kW，转速 n1=970r/min，减速器高速级采用斜齿圆柱齿轮传动，传动比 i1=4.8，低速级采用直 齿圆柱齿轮传动，传动比 i2=3.8，使用寿命为 10 年，单班制工作，单向传动，要 求设计： 1）低速级直齿圆柱齿轮传动。 2）高速级斜齿圆柱齿轮传动。 （注：不考虑效率） IIIIII 题9-21图 vF 9-22 试设计计算圆锥

27、一圆柱齿轮减速器（见题 9-22 图）中的高速级直齿圆锥齿轮和低 速级斜齿圆柱齿轮传动。已知电动机输入功率 P=4kW，高速级传动比 i1=4，低速 级传动比 i2=5，n1=960r/min，要求使用寿命 10 年，单班制工作，工作载荷基本平 稳，单向运转。 （注：不考虑效率） I IIIII 1 2 34 n1 题9-22图 9-23 按第三篇例 1 带式运输机传动方案设计： 1）单级直齿圆柱齿轮传动； 2）单级斜齿圆柱齿轮传动 已知单级圆柱齿轮减速器输入功率 P1=10.45kW,输入转速 n1=695.2r/min，i=4，一 般用途，使用时间 10 年（每年工作 250 天） ，单向

28、运转，双班制连续工作。 题 9-19 图题 9-21 图题 9-22 图 第十章第十章 蜗杆传动蜗杆传动 讨论题讨论题 10-1 判断如讨论题 10-1 图所示蜗杆传动中蜗轮的转向，并分别在啮合点处画出作用于 蜗杆及蜗轮上的三个分力 Ft、Fa、Fr的方向。如改变图中蜗杆的回转方向，这时 蜗杆、蜗轮上的三个分力又如何表示？ n1 n1 主动 主动 a)b) 讨论题10-1图 10-2 如讨论题 10-2 图所示为二级蜗杆传动。已知蜗杆 1 为右旋，轴 I 为输入轴，转向 如图。轴为输出轴。试在图上画出： 1）考虑轴上所受轴向力能抵消一部分，定出蜗杆 3 和蜗轮 2、4 齿的旋向； 2）轴和轴的

29、转向； 3）蜗轮 2 和蜗杆 3 齿上的三个分力（Ft、Fa、Fr）的方向。 蜗杆 蜗轮 II III 讨论题10-2图 蜗杆 蜗轮 n1 I 10-3 影响蜗杆传动效率的主要因素有哪些？导程角的大小对效率有何影响？ 思考题及习题思考题及习题 10-1 蜗杆传动有哪些主要类型？各有何特点？适用于何种场合？ 10-2 阿基米德蜗杆传动为何以中间平面的轴向模数和压力角为标准值？阿基米德蜗杆 传动正确啮合的条件是什么？ 10-3 对于蜗杆传动，下面三式有无错误？为什么？ 1）i=1/2=n1/n2=z2/z1=d2/d1； 2）a=(d1+d2)/2=m(z1+z2)/2； 3）Ft2=2000T2

30、/d2=2000T1i/d2； 10-4 什么叫蜗杆直径系数？它与哪些因素有关？为什么要规定蜗杆分度圆直径为标准 值？ 10-5 蜗杆传动有哪些失效形式？它对材料选择有何影响？蜗杆、蜗轮的材料如何选择？ 10-6 蜗轮材料为锡青铜和为铸铁或无锡青铜时，其承载能力分别取决于什么？为什么？ 10-7 闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？如热平衡不能满足要求时，应采用什么 措施？ 10-8 一单级普通圆柱蜗杆减速器，传递功率 P=7.5kW，传动效率为=0.82，散热面积 A=1.2m2，散热系数 Ks=10W/m2，环境温度 to=20。问该减速器能否连续工作？ 10-9 如题 10-9 图所示的

31、蜗杆传动中，已知蜗杆回转方向如箭头所示。 1）确定蜗轮的回转方向； 2）确定蜗轮轮齿的螺旋方向； 3）在图上画出蜗杆、蜗轮轮齿上的力（Ft、Fa及 Fr） ； 4）如回转方向改变，各力之间的关系如何？以图示之。 O1 O2 题10-9图 10-10 设计用于带式运输机的单级蜗杆传动。已知蜗轮需传递转矩 T2=800Nm，蜗杆转 速 n1=1460r/min，传动比 i=20，工作载荷稳定，单向连续运转。要求润滑情况良 好。寿命 15000h。 10-11 设计一自动线运输机的单级蜗杆传动。已知：电动机功率为 3kW，转速为 960/min,，要求传动比为 13，单班制工作，预期寿命 5 年。

32、10-12 有一单级蜗杆减速器，其主要参数为 m=8，d1=80mm，z1=3，z2=48，蜗杆转速 n1=1440r/min,由于生产需要要将蜗轮转速改为 n2=91.913r/min，并要求利用原有 箱体和蜗杆，问蜗轮应如何改变？ 10-13 如题 10-13 图所示，手动铰车采用蜗杆传动。已知手柄半径 R=200mm，卷筒直径 D=200mm，蜗杆传动参数 m=5mm，d1=50mm，z1=1，z2=50，当量摩擦系数 fv=0.14，手柄上作用力为 200N。求： 1）重物提升时，n1转向如图，蜗杆及蜗轮的旋向？ 2）能提升的最大重量 Q 是多少？ 3）提升后松手，重物能否自行下降？

33、n1 QQ D R 题10-13图 10-14 如题 10-14 图所示为一传动装置。 1）确定带传动的合理转向； 2）根据轴的合理受力状态，决定蜗杆、蜗轮、大齿轮轮齿螺旋线方向及蜗轮 转向（小齿轮轮齿螺旋方向如图所示） 。 I II III 带传动 蜗杆传动 斜齿圆柱齿轮传动 题10-14图 左旋 第十一章第十一章 螺旋传动螺旋传动 讨论题讨论题 11-1 螺旋传动按其用途及摩擦性质分类各可分为哪几种螺旋传动？其主要特点和适用 场合是什么？ 思考题及习题思考题及习题 11-1 滑动螺旋传动的主要失效形式是什么？设计准则和设计计算方法如何？ 11-2 列举在你所见到的机器设备中，哪些地方采用螺

34、旋传动？ 11-3 在设计滑动螺旋传动中，如果磨损条件不能满足或者稳定性条件不能满足，应采 取什么措施？ 11-4 设计如题 11-4 图所示的人力驱动压力机（千斤顶）中的螺旋传动。已知最大轴向 载荷 F=300kN，最大压下距离 h=250mm。 题 11-4 图 第十二章第十二章 机械传动类型的选择机械传动类型的选择 讨论题讨论题 12-1 如讨论题 12-1 图所示为带式运输机的传动简图。试分析： 1）如将低速级的开式齿轮传动改成下列传动形式之一，有何利弊？为什么？ A蜗杆传动 BV 带传动 C链传动 D闭式直齿圆柱齿轮传动 2）若原设计方案各部分承载能力刚好满足工作要求，装配时错将带传

35、动放在低速 级，开式齿轮传动置于高速级。 A装错后的方案合理吗？为什么？ BV 带传动还能否使用？为什么？ C开式齿轮传动还能否使用？为什么？ 讨论题12-1图 FvFv 12-2 试分析比较讨论题 12-2 图 a、b 所示两种传动方案的优缺点，哪种方案合理？为什 么？ 讨论题12-2图 FvFv FvFv a)b) 12-3 对机械传动篇综述例 1 中所选三种传动方案进行分析、比较。 思考题思考题 12-1 机械传动类型选择的依据是什么？ 12-2 机械传动的选择原则如何？ 12-3 举例说明常用传动装置，各适用于何种场合？ 第十三章第十三章 轴轴 讨论题讨论题 13-1 比较齿轮轴轴系（

36、见讨论题 13-1 图）错误结构与正确结构，指出错在何处。 （轴承 采用脂润滑） 。 a) b) 讨论题 13-1 图 a)错误结构图 b)正确结构图 13-2 如讨论题 13-2 图所示为展开式二级齿轮减速器和同轴式二级齿轮减速器，已知： 中间轴承受扭矩 T=500Nm，a1=a2=300mm，齿轮参数如下表： 1）试比较两方案中间轴受力有何不同？ 2）若跨距 L1L2L3，哪个方案的轴承反力大（比较大者）？ 3）两方案中较大的轴承反力相差多少？ 1 2 3 4 1 2 3 4 a1 a2 a1a2 L1L2L3L1L2L3 讨论题13-2图 同轴式 展开式 齿数 z 法面模数 mn 分度圆

37、螺旋角 旋向 分度圆直径 (mm) 1 2 3 4 27 121 24 94 4 4 5 5 922 922 102831 102831 左旋 右旋 右旋 左旋 109.460 490.540 122.034 477.966 思考题及习题思考题及习题 13-1 如题 13-1 图所示为一台起重机的起重机构。试分析轴轴的工作情况并将其 按载荷性质进行分类（轴的自重可忽略不计） 。 卷筒 电机 I II III IV V 题13-1图 13-2 轴的常用材料有哪些？它们各适用什么场合？同一工作条件下，如不改变轴的结 构和尺寸，而将材料由碳钢改为合金钢，能否提高轴的刚度？ 13-3 利用公式，估算轴

38、的直径时，d 是转轴上的哪一个直径？系数 C 与什么d 3 n P C 有关？如何选择？ 13-4 进行轴的结构设计时，应考虑哪些问题？ 13-5 轴上零件的周向及轴向固定常用哪些结构？ 13-6 提高轴的强度和刚度常采用哪些措施？ 13-7 当量弯矩公式中，系数的意义是什么？大小如何确定？ 22 TMMe 13-8 比较如题 13-8 图所示的三种轴的受力状态，各产生什么应力？在结构上各有何特 点？ WWW 题13-8图 13-9 试分析题 13-9 图中轴的结构有哪些不合理或错误的地方？并提出改进方案。 题13-9图 13-10 如题 13-10 图所示，有三个齿轮，已知： z1=28，z

39、2=70，z3=126，m=4，n=20，a2=400mm，n1=1000r/min，P1=10kW，不 计摩擦。 1）分析中间齿轮的受力。 2）求出各轴所受扭矩； 3）求出中间轴直径（按许用弯曲应力计算） ； 4）画出中间轴的结构图。 （齿宽 b=60mm） 。 a1a2 z1z2z3 120 题13-10图 13-11 一渐开线直齿圆柱齿轮减速器中间轴的尺寸和布置如题 13-11 图所示。已知其传 递的转矩 T=400Nm，大、小齿轮均为标准齿轮，轴的材料为 45 号钢，经调质处 理。采用 A 型普通平键 1470 和 1445mm，轴上倒圆半径为 1.5mm，试验算 此轴的强度。 627

40、552 5513138010 z1=21 m1=4 z2=118 m2=2.5 40 40 4545 4545 题13-11图 13-12 设计题 13-12 图所示单级斜齿圆柱齿轮减速器的低速轴。已知，电动机额定功率 P=4kW，转速 n1=720r/min，低速轴转速 n2=130r/min，大齿轮分度圆直径 d2=300mm，宽度 b2=90mm，轮齿螺旋角=12，法向压力角n=20。轴承采用 70000AC 型滚动轴承。 题13-12图 n2 第十四章第十四章 滚动轴承滚动轴承 讨论题讨论题 14-1 在一般机械设计中，应如何选择滚动轴承的类型？选择讨论题 14-1 图所示机械设 备中

41、，滚动轴承的类型。 1）Y 系列三相异步电动机转子轴（见讨论题 14-1a 图） ，n=1450r/min； 2）5 吨吊车滑轮轴及吊钩（见讨论题 14-1b 图） ，Q=5104N； 3）两级斜齿圆柱齿轮减速器轴（见讨论题 14-1c 图） 。 P10kW；n1=960r/min，z1=22，z2=77，mn=3mm，=8 634；z3=18，mn=5mm，=8634。 4）蜗杆传动的蜗杆轴和蜗轮轴（见讨论题 14-1d 图） 。 P17.5kW，n1=805r/min，m=10mm，z1=2，z2=53，(q=9)，=2801。 电动机 滑轮 圆柱齿轮(斜齿)减速器蜗杆传动 讨论题14-1

42、图 260 650 380 300 14-2 查手册，找出（1）6208，6308，6408；（2） 6206，N206，7206C，30206，51206；轴承的尺寸和基本额定动载荷、基本额定 静载荷和极限转速，分析其结构并讨论以下问题： 1）滚动轴承的基本元件有哪些？常采用什么材料及热处理？为什么？ 2）它们在承受载荷性能上各有何特点？ 3）圆锥滚子轴承和推力轴承为什么极限转速较低，不适用于高速运转？ 4）那类轴承常成对使用，反向安装？为什么？ 5）圆锥滚子轴承为什么便于调游隙？ 14-3 滚动轴承的寿命计算公式中各符号的意义和单位是什么？若转速为 P C L 6 10 n(r/min)，

43、寿命 L(r)与 Lh(h)之间的关系又是什么？试分析： 1）转速一定的 6207 轴承，当量动载荷由 P 增大为 2P，寿命是否由 L 下降为 L/2？ 2）P 一定的 6207 轴承，当工作转速由 n 增为 2n（2nnmax） ，其寿命是否有变化？ 3）6207 及 N207 轴承，若 P 相同（PC） ，基本额定寿命 L10哪个大？极限转速哪 个高？为什么？ 思考题及习题思考题及习题 14-1 什么是滚动轴承的基本额定寿命？基本额定动载荷？基本额定静载荷？当量动载 荷？怎样确定？ 14-2 滚动轴承的主要失效形式是什么？其设计准则是什么？ 14-3 向心角接触轴承的内部轴向力是怎样产生

44、的？它对滚动轴承的寿命计算有何影响？ 轴承的轴向载荷如何计算？ 14-4 滚动轴承组合设计时，应考虑哪些方面的问题？ 14-5 滚动支承的基本结构型式有哪几种？它们分别适用于什么场合？ 14-6 滚动轴承内圈与轴、外圈与轴承座孔间的配合采用什么配合制？ 14-7 斜齿轮传动 mn=2.5，z1=17，z2=75，=163552，a=120mm，P=2.6kW，n1=384r/min，单向回 转，方向如题 14-7 图所示，高速轴由一对 30206 轴承支承， L=50mm，L1=80mm，轴端带轮压轴力 FQ=1120N，分析怎样确定齿轮轮齿旋向使 轴承寿命较高？ LLL1 题14-7图 14

45、-8 如题 14-8 图所示，轴用一对深沟球轴承支承，轴受径向载荷 F1=1200N，轴向载荷 Fa=1000N，轴的转速 n=650r/min，fp=1.2，ft=1，轴颈直径 d=50mm，轴承的轴向 固定采用两端单向固定支承，要求寿命 L10h=10000h，试选择轴承型号 III 200100 F1 Fa 题14-8图 14-9 有一转轴采用角接触球轴承作支承，其布置方式如题 14-9 图所示，已知轴颈直径 d=40mm，转速 n=960r/min，轴向载荷 Fa=800N，径向载荷 FR1=3000N，FRII=1200N，工作中有中等冲击载荷，要求轴承寿命不低于 10000h， 试

46、选择轴承型号。 III FI Fa 题14-9图 FII 14-10 指出如题 14-10 图所示的各轴系的错误结构，说明原因，并画出正确的轴承结构 图。 1）如题 14-10a 图所示，齿轮轴，齿轮、轴承皆为油润滑； 2）如题 14-10b 图所示，锥齿轮轴，锥齿轮油润滑，轴承脂润滑； 3）如题 14-10c 图所示，蜗轮轴，蜗轮油润滑，轴承脂润滑。 第十五章第十五章 滑动轴承滑动轴承 讨论题讨论题 15-1 分析下表中的参数在液体动压润滑轴承设计时的变化趋向，上升（）？下降 （）？还是不定？ 参数偏心率承载能力 F供油量 Q轴承温升t最小油膜厚度 hmin 宽径比 B/d 油粘度 相对间隙

47、 思考题及习题思考题及习题 15-1 试述滑动轴承润滑状态的类型，各有何特点？应用于哪些场合？ 15-2 了解滑动轴承的结构，并说出整体式和对开式径向滑动轴承各有何特点？ 15-3 对轴瓦材料有哪些主要要求？为什么提出这些要求？常用的轴瓦材料有哪些？各 有何特点？ 15-4 轴瓦上为什么要开油沟？油沟应开在什么位置？为什么？ 15-5 设计非液体摩擦径向滑动轴承时，通常应进行哪些条件性计算？为什么？ 15-6 什么是润滑油的粘度和油性？各对于什么摩擦状态起主要作用？ 15-7 通过对雷诺方程的解释，说出获得流体动压润滑的条件？ 15-8 对液体动压径向滑动轴承，当转速增大而其它条件不变时，偏心

48、率如何变化？外 载荷增加而其他条件不变时，偏心率如何变化？润滑油粘度变化而其它条件不变 时，偏心率如何变化？偏心率过大过小有什么不好？ 15-9 设计液体动压滑动轴承时，进行热平衡计算的目的是什么？ 15-10 设计液体动压滑动轴承时，当遇到下列情况时应如何改进设计？ 1）承载能力不足； 2）轴承工作温度超过许用值。 15-11 有一混合摩擦径向滑动轴承，轴颈直径 d=100mm，轴承宽度 B=100mm，轴转速 n=1200r/min，轴承材料为 ZCuSn10P1，它最大可以承受多大的径向载荷？ 15-12 有一径向滑动轴承，承受的径向载荷 F=18000N，轴颈直径 d=150mm，轴承

49、宽度 B=120mm，轴转速 n=1000r/min，进油温度 t1=35，润滑油为 L-AN32 全损耗系 统用油，轴承的直径间隙为 0.3mm，轴颈及轴瓦表面粗糙度分别为 Rz1=3.2m，Rz2=6.3m，轴承为剖分式，校验此轴承能否建立液体摩擦？ 15-13 设计一液体动压径向滑动轴承。已知：载荷 F=100000N，轴颈直径 d=200mm， 轴的转速 n=500r/min，轴承为剖分式。 第十六章第十六章 联轴器、离合器及制动器联轴器、离合器及制动器 思考题及习题思考题及习题 16-1 某电动机与油泵之间用弹性套柱销联轴器联接，功率 P=4kW，转速 n=960r/min， 轴伸直径 d=32mm，试决定该联轴器的型号（只要求与电动机轴伸联接的半联轴 器满足直径要求） 。 16-2 某离心式水泵采用弹性柱销联轴器联接，原动机为电动机，传递功率 38kW，转速 为 300r/min，联轴器两端联接轴径均为 50mm，试选择该联轴器的型号。若原动机 改为活塞式内燃机时，又如何选择其联轴器？ 第十七章第十七章 弹簧弹簧 思考题及习题思考题及习题 17-1 圆柱螺旋弹簧的弹簧指数 C 是什么？为什么它是一个重要参数？ 17-2