机械设计习题第一章机械设计概述思考题1.1一部完整的机器由哪几部分组成？1.2设计机器时应满足哪些基本要求？1.3设计机械零件时应满足哪些基本要求？1.4机械零件的计算准则与失效形式有什么关系？常用的计算准则有哪些？它们各针对什么失效形式？1.5什么叫机械零件的可靠度？它与零件的可靠性有什么关系？机械零件的可靠度与失效率有什么关系？1.6机械零件的设计计算有哪两种方法？它们各包括哪些内容？各在什么条件下采用？1.7机械零件设计的一般步骤有哪些？其中哪个步骤对零件尺寸的确定起决定性的作用？为什么？1.8选择零件材料时要了解材料的哪些主要性能？合理选择零件材料的原则是什么？1.9机械设计时为什么要考虑零件的结构工艺性问题？主要应从哪些方面来考虑零件的结构工艺性？1.10什么是标准化、系列化和通用化？标准化的重要意义是什么？1.11机械设计方法通常分哪两大类？简述两者的区别和联系。

1.12什么是传统设计方法？传统设计方法又分哪3种？各在什么条件下被采用？1.13什么是现代设计方法？简述现代设计方法的特点。

第四章带传动思考题4.1按工作原理的不同，带传动的主要类型有哪些？各自适用于什么场合？4.2V带传动为什么比平带传动的承载能力大？4.3影响带传动承载能力的因素有哪些？如何提高带传动的承载能力？4.4什么是弹性滑动？什么是打滑？它们对带传动有何影响？是否可以避免？4.5一般情况下，带传动的打滑首先发生在大带轮上还是小带轮上？为什么？4.6简述V带传动的极限有效拉力F elim与摩擦系数f，小带轮包角a 1及初拉力F o之间的关系。

4.7分析带传动工作时带截面上产生的应力及其分布，并指出最大应力发生处。

4.8简述带传动的主要失效形式和设计准则。

4.9机械传动系统中，为什么一般将带传动布置在高速级？4.10如何确定小带轮的直径？4.11为什么V带剖面的楔角为40 °，而带轮的槽角则为32 °、34 °、36 ° 或38 °?I4.12试说明公式P0 (P0 P0)K K L中各符号的含义。

4.13试分别说明K a与小带轮包角a 1、K L与带长Ld间的关系。

4.14带传动张紧的目的是什么？张紧轮应如何安放？4.15多根V带传动时，若发现一根已损坏，应如何处置?习题4.1已知一普通V带传动传递的功率P = 8 kW，带速v = 15 m / s,紧边与松边拉力之比为3 : 1 ,求该带传动的有效拉力Fe和紧边拉力F1。

4.2有一电动机驱动的普通V带传动，单班制工作，主动轮转速n1 =1460 r /min , 中心距a=370mm , d d1 = 140mm , d d2 = 400mm ，中等冲击，轻微振动，用3根B型普通V带传动，初拉力按规定给定，试求该装置所能传递的最大功率。

4.3设计一普通V带传动。

已知所需传递的功率P = 5 kW，电动机驱动，转速n1 =1440r /min ，从动轮转速n2 = 340r /min，载荷平稳，两班制工作。

4.4设计某机床上的普通V带传动。

已知所需传递的功率P = 11 kW，电动机驱动，转速n1 =1460r / min ，传动比i =2.5，载荷平稳，单班制工作，中心距 a =1000 mm ,从动轮轴孔直径d a = 70mm 。

要求给出从动轮工作图。

第五章链传动思考题5.1在传动原理、应用特点、运动特性、初拉力、张紧以及松边位置等方面将链传动与带传动相比较。

5.2滚子链的标记“ 10A —2 —100 GB 1243 —1997 ”的含义是什么？5.3为什么链节数常选偶数，而链轮齿数选奇数？5.4为什么链传动通常将主动边放在上边，而与带传动相反？5.5链传动的失效形式有哪些？设计准则是什么？5.6滚子链的额定功率曲线是在什么条件下得到的？实际使用时如何修正？5.7链速一定时，链轮齿数z的多少和链节距p的大小对链传动有何影响？5.8试分析如何适当地选择链传动的参数以减轻多边形效应的不良影响。

习题5.1设计一滚子链传动。

电动机驱动，已知需传递的功率P = 7 kW，主动轮转速n i = 960r / min ，从动轮转速n2 = 330r / min，载荷平稳，按规定条件润滑，两链轮轴线位于同一水平面，中心距无严格要求。

5.2某带式运输机由电动机驱动，传动方案拟采用一级齿轮传动、一级带传动、一级链传动组成。

试画出该传动系统简图，并作必要的说明。

5.3选择并验算一带式输送机的链传动，已知传递功率P = 22kW，主动轮转速n i =750r / min ，传动比i =3，工况系数 K A = 1.4，中心距a <800 mm （可调节）。

5.4图5.16所示为链传动的4种布置形式。

小链轮为主动轮，请在图上标出其正确的转动方向。

图5.16 题5.4图第六章齿轮传动思考题6.1齿轮传动常见的失效形式有哪些？闭式硬齿面、闭式软齿面和开式齿轮传动的设计计算准则分别是什么？6.2在不改变材料和尺寸的情况下，如何提高轮齿的抗折断能力？6.3齿面点蚀首先发生在轮齿上的什么部位？为什么？为防止点蚀可采取哪些措施？6.4计算齿轮强度时为什么要引入载荷系数K ? K由哪几部分组成？影响各组成部分取值的因素有哪些？6.5圆柱齿轮传动中大齿轮和小齿轮的接触应力是否相等？如大、小齿轮的材料及热处理情况相同，则它们的许用接触应力是否相等6.6试述小齿轮齿数z，和齿宽系数切对齿轮传动性能及承载能力的影响。

6.7齿轮设计中为什么要使小齿轮硬度比大齿轮硬度高？小齿轮宽度比大齿轮宽？6.8现有A、B两对闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动，A对模数m = 2 mm ，齿数z i = 40 ，Z2 = 90 ；B对模数m = 4mm ，齿数z i = 20 ，z2 = 45。

两对齿轮的精度、材质配对、工作情况及其他参数均相同。

试比较这两对齿轮传动的齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度、工作平稳性及制造成本。

6.9试述齿轮传动设计参数的选择原则。

一般参数的闭式齿轮传动和开式齿轮传动在选择模数、齿数等方面有何区别？6.10齿形系数与模数有关吗？影响齿形系数的因素有哪些？6.11直齿锥齿轮传动强度计算有何特点？其强度当量齿轮是如何定义的？如何确定强度当量齿轮的设计参数？6.12齿轮传动的常用润滑方式有哪些？润滑方式的选择主要取决于什么因素？6.13决定齿轮结构形式的主要因素有哪些？常见的齿轮结构形式有哪几种？它们分别适用于何种场合？习题6.1有一单级直齿圆柱齿轮减速器，已知Z1 = 32 ，Z2 = 108，中心距a = 210 mm ，齿宽b = 70mm ，大小齿轮的材料均为45钢，小齿轮调质，硬度为250 HBS，齿轮精度为8级，输入转速n1 =1460r / min ,电动机驱动，载荷平稳，要求齿轮工作寿命不少于10000 h 。

试求该齿轮传动能传递的最大功率。

6.2设计铳床中的一对直齿圆柱齿轮传动，已知需传递的功率P =7.5 kW ，小齿轮主动，转速n l =1440r /min，齿数z i =26 , Z2 =54，双向传动，两班制，工作寿命为5年，每年300个工作日。

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级精度。

6.3某两级斜齿圆柱齿轮减速器传递功率P = 40 kW ，高速级传动比i12 =3.3，高速轴转速n i =1460r / min，电动机驱动，长期双向转动，载荷有中等冲击，要求结构紧凑，试设计该减速器的高速级齿轮传动。

6.4两级展开式斜齿圆柱齿轮减速器如图 6.34所示。

已知主动轮1为左旋，转向n i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。

图6.34 题6.4图6.5图示为一圆锥一圆柱齿轮减速器，功率由I轴输入，川轴输出，不计摩擦损失。

已知直齿锥齿轮传动z i =20 ，z2 =50，m = 5mm ，齿宽b = 40mm ;斜齿圆柱齿轮传动z3 =23 , z4 = 92 , m n =6mm。

试求n轴上轴承所受轴向力为零时斜齿轮的螺旋角卩，并作出齿轮各啮合点处作用力的方向（用3个分力表示）。

图6.35 题6.5图6.6 设计由电动机驱动的闭式直齿锥齿轮传动。

已知功率P =5 kW ，转速n i = 960 r / min，传动比为2.5，小齿轮悬臂布置，载荷平稳，要求齿轮工作寿命不少于10000 h第七章蜗杆传动思考题7.1蜗杆传动有哪些类型？7.2与齿轮传动相比，蜗杆传动的失效形式有何特点？为什么？蜗杆传动的设计准则是什么？7.3指出下列公式的错误并加以改正。

i n1 z2d2 m(Z1 Z2)(1) n2 Z1d1 ；(2)2 ；⑶F t2孕J”亍％d 2 d2d17.4 何谓蜗杆传动的中间平面？何谓蜗杆传动的相对滑动速度？7.5蜗杆头数Z1和导程角丫对蜗杆传动的啮合效率有何影响？蜗杆传动的效率为什么比齿轮传动的效率低得多？7.6蜗杆传动的自锁条件是什么？为什么？7.7蜗杆传动的强度计算中，为什么只需计算蜗轮轮齿的强度]| ---- |l ----- 1 F7.8 锡青铜和铝铁青铜的许用接触应力［和］在意义上和取值上各有何不同？为什么？7.18图7.19 题7.1图向。

7.2 设计一带式输送机用闭式阿基米德蜗杆减速器，已知输入功率 P = 5 kW ，蜗杆转速n i = 1440 r /min ，传动比i 12 =24，有轻微冲击，预期使用寿命 10年，每年工作250 天，每天工作8h 。

要求绘制蜗杆或蜗轮工作图。

7.3 已知一蜗杆减速器， m = 5mm , d 1 = 50mm , Z 2 = 60，蜗杆材料为 40Cr ，高频淬火，表面磨光，蜗轮材料为ZCuS nl OPbl ，砂模铸造，蜗轮转速 n 2 =46r /min ，预计使用15000 h 。

试求该蜗杆减速器允许传递的最大扭矩T 2和输入功率P 1 。

第八章滚动轴承7.9 蜗杆传动在什么工况条件下应进行热平衡计算 ?热平衡不满足要求时应采取什么措施？7.10 分析图7.18所示蜗杆传动中蜗杆、蜗轮的转动方向或轮齿旋向及所受各力的方向。

简述圆弧圆柱蜗杆传动的特点和设计计算要点。

to7.107.1 如图7.19所示蜗杆一斜齿轮传动中, 为使轴n 上所受轴向力相互抵消一部分，试确定并在图上直接标明斜齿轮5轮齿的旋向、 蜗杆的转向及蜗轮与斜齿轮 3所受轴向力的方7.1LZJm faj思考题8.1滚动轴承由哪些基本元件构成？各有何作用？8.2球轴承和滚子轴承各有何优缺点，适用于什么场合？8.3我国常用滚动轴承的类型有哪些？它们在承载能力、调隙、调心等方面各有什么优缺点？8.4什么是滚动轴承的基本额定寿命？在额定寿命期内，一个轴承是否会发生失效？8.5什么是接触角？接触角的大小对轴承承载有何影响？8.6选择滚动轴承类型时主要考虑哪些因素？8.7怎样确定一对角接触球轴承或圆锥滚子轴承的轴向载荷？8.8什么叫滚动轴承的当量动负荷？它有何作用？如何计算当量动负荷？8.9滚动轴承为什么要预紧？预紧的方法有哪些？8.10轴承的工作速度对选择轴承润滑方式有何影响？8.11滚动轴承的支承结构形式有哪几种？它们分别适用于什么场？8.12轴承组合设计时应考虑哪些方面的问题？习题8.1一农用水泵轴用深沟球轴承支承，轴颈直径d =35mm ，转速n= 12900 r / rain , 径向负荷Fr =1770 N ，轴向负荷Fa = 720 N，要求预期寿命6000 h，试选择轴承的型号。