西南交大第三学期机械设计B主观题作业.doc

机械设计B主观题作业
三、主观题(共19道小题)
15. 通常带传动松边在___上_____，链传动松边在___下_____。
16. 一般闭式齿轮传动中的主要失效形式是齿面疲劳点蚀和轮齿弯曲疲劳折断 .
17. 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齿面胶合 。
18. 一对齿轮啮合时，其大、小齿轮的接触应力是相等的 ；而其许用接触应力是不相等的 ；小齿轮的弯曲应力与大齿轮的弯曲应力一般也是不相等的 。
19. 一对标准直齿圆柱齿轮，若z1=18，z2=72，则这对齿轮的弯曲应力σF1大于 σF2。
20. 直齿锥齿轮强度计算时，应以齿宽中点处的当量直齿圆柱齿轮 为计算的依据。
21. 对大批量生产、尺寸较大（D＞500 mm）、形状复杂的齿轮，设计时应选择铸造 毛坯。
22. 闭式齿轮传动与开式齿轮传动的失效形式和设计准则有何不同？
答：闭式齿轮传动主要失效形式为疲劳点蚀、折断、磨损等，须按接触强度、弯曲强度进行设计；而开式齿轮传动的主要失效形式为磨损、折断，只进行弯曲强度计算。
23. 在下列各齿轮受力图中标注各力的符号（齿轮1主动）。　(各力符号应与教材一致，如Ft1，Ft2等。)

答：

24. 图所示为二级斜齿圆柱齿轮减速器。已知：齿轮1的螺旋线方向和轴Ⅲ的转向，试求：

（1）为使轴Ⅱ所受的轴向力最小，齿轮3应选取的螺旋线方向，并在图b上标出齿轮2和齿轮3的螺旋线方向；
（2）在图b上标出齿轮2、3所受各分力的方向。
答：

如图，齿轮2,3均为右旋。
25. 一闭式外啮合标准直齿圆柱齿轮减速传动，已知：传动比i=3，模数m=3mm。小齿轮齿数z1=20，齿宽b1=70mm，大齿轮齿宽b2=60mm，若主从动轮的许用应力[σH1]=700MPa， [σH2 ]=550MPa，载荷系数K=1.5，节点区域系数ZH=2.5，弹性系数 ，重合度系数Zε=1，若齿轮转速n1=1000r/min，试按接触疲劳强度，求该传动所能传递的最大转矩和功率。
参考公式：
答：
26. V带传动是靠带与带轮接触面间的摩擦力工作的。V带的工作面是两侧 面。
27. 为了使V带与带轮轮槽更好地接触，轮槽楔角应小 于带截面的楔角，随着带轮直径减小，角度的差值越大 。
28. 已知V带传递的实际功率P＝7kW，带速v＝10m/s，紧边拉力是松边拉力的2倍，不计离心力的影响，试求有效圆周力F和紧边拉力F1的值。
答：
(1）带的有效圆周力：
（2）带的松边拉力：
（3）带的紧边拉力：
29. 楔 键联接，既可传递转矩，又可承受单向轴向载荷，但容易破坏轴与轮毂的对中性。
30. 齿轮在轴上的周向固定，通常是采用 键 联接，其截面尺寸是根据轴的直径 查取标准而确定的。
31. 常用螺纹的类型主要有 三角形螺纹 、 矩形螺纹 、 梯形螺纹 和 锯齿形螺纹 。
32. 螺纹联接防松的实质是 防止螺杆与螺母间发生相对转动（或防止螺纹副间相对转动） 。
33. 一牵曳钩用2个M10（dl=8.376 mm）的受拉螺栓固定于机体上，如题图所示。已知接合面间摩擦系数μs=0.15，可靠性系数kf=1.2，螺栓材料强度级别为6.6级，屈服极限σs=360MPa，许用安全系数[S]=3。试计算该螺栓组联接允许的最大牵引力FRmax。

答：
二、主观题(共16道小题)
18. 在滚子链传动中，链的节距越大，_承载能力_越高；但节距越大，链轮转速越高时，冲击和动载荷也越大，因此，设计时应尽可能选用小节距的链。
19. 链传动和带传动比较，链传动作用在轴和轴承上的压轴力__小 _。
20. 根据轴的承载情况，工作时既受弯矩又受转矩的轴称为 转 轴。
21. 轴计算当量弯矩公式中，引入应力校正系数α的原因是考虑正应力与切应力的循环特性不同 。
22. 为了方便轴上零件的装拆，常将轴做成 阶梯 形；为了保证轴上零件的可靠定位，轴肩的圆角半径r必须（小）于相配零件的倒角C1或圆角半径R。答：；
23. 图示为斜齿轮、轴、轴承组合结构图。斜齿轮用油润滑，轴承用脂润滑。试改正该图中的错误，并画出正确的结构图。

（选作）答：正确结构如图解所示。

24. 联轴器和离合器是用来连接两轴，并传递运动和扭矩的轴系 部件。
25. 形成流体动压润滑的基本条件是什么？
答：①两工作表面构成楔形间隙；②润滑油具有一定的粘度；③两工作表面间必须有一定的相对滑动速度，其方向从大截面流进，从小截面流出。
26. 试说明下列各轴承的内径有多大？哪个轴承的公差等级最高？哪个允许的极限转速最高？哪个承受径向载荷能力最大？哪个不能承受径向载荷？
6208/P2、30208、5308/P6、N2208
答：
内径为：40mm。
公差等级最高：6208/P2；极限转速最高：6208/P2；
承受径向载荷能力最大：N2208；不能承受径向载荷：5308/P6
27. 有一滚动轴承，型号为30212, 其基本额定动载荷Cr=60400N，已知工作温度在100°C以下，运转平稳，载荷系数kd=1.0，当量动载荷P=7700N，转速n=640r/min。
(1) 该轴承类型为什么？内径为多少？
(2) 试预测轴承寿命。
答： (1) 轴承类型为圆锥滚子轴承，内径为60mm。
(2) 轴承寿命为24974.1小时。
28. 滑动轴承保证液体动压润滑的条件有_两工作表面间必须构成楔形间隙__ 、_两工作表面间必须充满具有一定粘度的润滑油或其他流体___、两工作表面间必须有一定的相对滑动速度，其运动方向必须保证能带动润滑油从大截面流进，从小截面流出 。
29. 按轴承工作时的摩擦性质不同，轴承可分为__滚动摩擦___轴承和__滑动摩擦（滑动轴承可分为液体润滑摩擦；非液体润滑摩擦）__轴承两大类。
30. 角接触球轴承7210C 的基本额定动载荷Cr= 33.9kN，表示该轴承在33.9kN 的载荷下寿命为__1000000__r 时，可靠度为_90%__。
31. 轴系支点轴向固定结构型式中，两端单向固定结构主要用于温度 不高 的轴。
32. 在蜗杆传动中当需要自锁时，应使蜗杆导程角小于等于（不大于） 当量摩擦角。
33. 蜗杆的标准模数是轴面 模数，其分度圆直径 = mq ；蜗轮的标准模数是端面 模数，其分度圆直径 = mz 。
二、主观题(共22道小题)
29. 图示为一标准蜗杆传动，蜗杆主动，试分析：

（1）蜗轮的转向；（2）作用在蜗杆、蜗轮上的各力的方向。（用各分力表示）。
答：
30. 轴的材料常采用碳素钢 和合金钢 。
31. 在确定联轴器类型的基础上，可根据传递转矩；转速；轴的结构型式；轴的直径 来确定联轴器的型号和结构。
32. 用联轴器连接的两轴只有在运动停止后经过拆卸才能彼此 分开：而用离合器连接的两轴在机器工作时可随时接合或分离 。
33. 某不完全液体润滑径向滑动轴承，已知：轴径直径d=200mm，轴承宽度B=200mm，轴颈转速n=300r/min，轴瓦材料为ZCuSn10P1（查表[p]=15MPa， [v]=10m/s， [pv]=15MPa·m/s。），试问它可以承受的最大径向载荷FR是多少？
答：
34. 设某斜齿轮轴根据工作条件在轴的两端反装两个角接触球滚子轴承，如图所示。已知轴承所受径向力Fr1=2000N，径向力Fr2=4000N，轴向力Fa=800N，初选两个轴承型号为7308AC, 其基本额定动载荷和静载荷分别为C=39200N、C0=30700N，计算系数e=0.68，X=0.41，Y=0.87。齿轮转速n=520r/min, 运转平稳，kd=1.2。轴承预期寿命为15000h, 试验算该对轴承能否达到预期寿命要求。

答：

满足要求。
35. 滑动轴承中按其所能承受的载荷方向分类，主要能承受径向载荷的轴承称为___径向（向心）__轴承，仅能承受轴向载荷的轴承称为___轴向（推力）____轴承。
36. 中速旋转正常润滑的滚动轴承的主要失效形式是__疲劳点蚀破坏__。
37. 斜齿圆柱齿轮设计时，计算载荷系数K中包含的KA是 工作情况 系数；Kv是 动载 系数；Kβ是 齿向载荷分布 系数。
38. 圆柱齿轮设计时，若已知小、大齿轮直径为d1，d2，则齿宽系数 = b/d1 ，b愈宽，承载能力也愈大 ，但使载荷分布不均匀 现象严重。
39. 两级展开式齿轮减速器如图所示。已知主动轮1为左旋，转向n1如图所示，为使中间轴上两齿轮所受轴向力互相抵消一部分，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Fa、径向力Fr和圆周力Ft的方向。

答：

40. 设有一对标准直齿圆柱齿轮，已知齿轮的模数m=5mm，小、大齿轮的参数分别为：应力修正系数YSa1=1.56, YSa2=1.76；齿形系数YFa1=2.8, YFa2=2.28；许用应力，320MPa， 290MPa。已算得小齿轮的齿根弯曲应力 306MPa。
试问：
（1）哪一个齿轮的弯曲疲劳强度较大？
（2）两齿轮的弯曲疲劳强度是否均满足要求？
答：
（1）小齿轮的弯曲疲劳强度大。
（2）已知： =306MPa< =320MPa
而
结论：两齿轮的弯曲强度均满足要求。
41. 在蜗杆传动中通常蜗杆 为主动件。
42. 润滑密封良好的闭式蜗杆传动中轮齿承载能力的计算主要是针对蜗轮轮齿 来进行的。
43. 带传动限制小带轮直径不能太小，是为了防止弯曲应力过大 。若小带轮直径太大，则导致整体结构尺寸过大 。
44. 带传动的主要失效形式为打滑 和 疲劳破坏 。
45. 已知V带传动所传递的功率P= 7.5 kW，带速v = 10 m/s，现测得张紧力 。试求紧边拉力 和松边拉力。
答：（1）有效圆周力 F

（2）紧边拉力与松边拉力 ：

46. 当采用一个平键强度不够时，可采用二个键按 180度对称布置。
47. 螺旋副的自锁条件是螺旋升角γ小于当量摩擦角 。
48. 被联接件受横向载荷作用时，若采用普通螺栓联接，则螺栓受拉伸 载荷作用，可能发生的失效形式为 螺栓发生塑性变形或断裂 。
49. 机器的传动部分是把原动部分的运动和功率传递给工作部分的中间环节 。
50. 螺纹联接防松按原理可分为是利用摩擦、直接锁住、 和 破坏螺纹副关系 。
一、主观题(共5道小题)
1. 图示起重吊钩受到工作载荷Q=20kN，吊钩材料为35钢，许用拉应力[σ]=60MPa，试求吊钩尾部螺纹直径。

2. 如图2示，一钢制液压油缸，已知油缸壁厚为10mm，油压p = 1.6 N/ m m 2，D= 160mm，经初步设计，拟采用8个4.8级M16螺栓，试校核该螺栓联接设计并计算螺栓分布圆直径D0 。
答：

3.

答：

4. 图示斜齿轮轴由一对6308AC型轴承正安装支承，已知轴承的径向力Fr1=1300N，Fr2=950N，轴上外载荷FA=600 N，齿轮转速n=1000r/min，载荷系数 fd=1.2。经查取轴承基本额定动载荷C=39200N。试求：
（1）轴承的附加轴向力FS1，FS2，并画图表示方向；
（2）轴承的轴向力Fa1，Fa2?
（3）轴承的当量动载荷P1，P2？
（4）轴承寿命？
注：轴承参数e=0.7，X=0.41，Y=0.85。
答：

5. 设某斜齿轮轴根据工作条件在轴的两端反装两个角接触球轴承，如图所示。已知轴承所受径向力Fr1=2000N，径向力Fr2=4000N，轴向力FA=800N，初选两个轴承型号为7308AC, 其基本额定动载荷为C=39200N，计算系数e=0.68，X=0.41，Y=0.87。运转平稳，载荷系数fd=1.2。试：
（1）轴承的附加轴向力FS1，FS2，并画图表示方向；
（2）轴承的轴向力Fa1，Fa2；
（3）轴承的当量动载荷P1，P2，并指出应按哪只轴承验算寿命？
（4）若轴承预期寿命为25000h, 说明轴承寿命应满足什么条件。
答：