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机械设计试题一、问答题（共40分，每题5分）1．为什么螺纹联接常需要防松？防松的实质是什么？有哪几类防松措施？2．在进行机械零件有限寿命的疲劳强度计算时，需将材料的疲劳曲线修正成零件的疲劳曲线。
问有几种修正方法？各有何优缺点？3．非液体摩擦滑动轴承需进行哪些计算？各有何含义？4．在V带传动设计中，为什么要限制带的根数？限制条件如何？5．闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？6．机械零件的主要失效形式有哪些？7．直齿圆柱齿轮轮齿弯曲疲劳强度计算时，其危险载面是如何确定的？8．链传动产生运动不均匀性的原因是什么？二、受力分析题（14分）图1所示为二级蜗杆传动，已知蜗杆3号的螺旋线方向为右旋，蜗轮4的转向如图所示，轴I为输入轴，试求：（1）轴I和轴Ⅱ的转向（2）蜗轮、蜗杆的螺旋线方向（所有的）（3）蜗轮2和蜗杆3所受各分力的方向。
（注：要求蜗轮2与蜗杆3的轴向力方向相反）图1 图2三、计算题（共46分）1．已知一支架用一组螺栓与机座联接（图2），所受外载荷分解成一轴向工作载荷N和F16000=∑一横向工作载荷R =5000N 。
已知螺栓的相对刚度为0:25，接合面摩擦系数为0.15。
选择螺栓的机械性能等级为8.8级，取安全系数S =1.5，可靠性系数k f =1.2。
试求螺栓直径的计算值。
（14分）2．试画出机械零件的疲劳极限线图（特殊点标出坐标值），并据此推导出零件在非对称循环应力作用下（工作应力点M 在疲劳区）计算安全系数的表达式（r =常数）。
（16分）3．如图3所示减速器一根轴用两个型号为30310的圆锥滚子轴承支承，作用于轴承的径向载荷R 1=8000N ，R 2=2000N ；齿轮上的轴向力F a1=2000N ，F a2=1000N ；工作转速n =350r/min 。
减速器在常温下工作，有中等冲出，试计算轴承的寿命L h （16分） （已知条件：Y RS Y X e N C f f r p t 2,7.1,4.0,35.0,78400,5.1,1=======）图3机 械 设 计 试 题一、填空题（40分）（请将答案直接填写在空格内）1．螺旋传动中的螺母、滑动轴承的轴瓦、蜗杆传动中的蜗轮，多采用青铜材料，这主要是为了提高 能力。
第一章绪论（1）1-2 现代机械系统由哪些子系统组成, 各子系统具有什么功能？（2）答: 组成子系统及其功能如下:（3）驱动系统其功能是向机械提供运动和动力。
（4）传动系统其功能是将驱动系统的动力变换并传递给执行机构系统。
第二章执行系统其功能是利用机械能来改变左右对象的性质、状态、形状或位置, 或对作业对象进行检测、度量等, 按预定规律运动, 进行生产或达到其他预定要求。
第三章控制和信息处理系统其功能是控制驱动系统、传动系统、执行系统各部分协调有序地工作, 并准确可靠地完成整个机械系统功能。
第四章机械设计基础知识2-2 什么是机械零件的失效？它主要表现在哪些方面？答：（1）断裂失效主要表现在零件在受拉、压、弯、剪、扭等外载荷作用时, 由于某一危险截面的应力超过零件的强度极限发生的断裂, 如螺栓的断裂、齿轮轮齿根部的折断等。
（2）变形失效主要表现在作用在零件上的应力超过了材料的屈服极限, 零件产生塑性变形。
（3）表面损伤失效主要表现在零件表面的腐蚀、磨损和接触疲劳。
2-4 解释名词: 静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷、静应力、变应力、接触应力。
答: 静载荷大小、位置、方向都不变或变化缓慢的载荷。
变载荷大小、位置、方向随时间变化的载荷。
名义载荷在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷。
计算载荷计算载荷就是载荷系数K和名义载荷的乘积。
静应力不随时间变化或随时间变化很小的应力。
变应力随时间变化的应力, 可以由变载荷产生, 也可由静载荷产生。
（1）2-6 机械设计中常用材料选择的基本原则是什么？（2）答：机械中材料的选择是一个比较复杂的决策问题, 其基本原则如下：①材料的使用性能应满足工作要求。
使用性能包含以下几个方面:②力学性能③物理性能④化学性能①材料的工艺性能应满足加工要求。
具体考虑以下几点:②铸造性③可锻性④焊接性⑤热处理性⑥切削加工性①力求零件生产的总成本最低。
主要考虑以下因素:②材料的相对价格③国家的资源状况④零件的总成本2-8 润滑油和润滑脂的主要质量指标有哪几项？答: 衡量润滑油的主要指标有: 粘度（动力粘度和运动粘度）、粘度指数、闪点和倾点等。
机械设计题库及参考答案一、单选题（共67题，每题1分，共67分）1.工作时承受弯矩并传递扭矩的轴，称为(A、转轴B、传动轴C、心轴正确答案：A2.蜗杆传动的中间平面是指( ) 的面。
A、同时垂直蜗杆和蜗轮轴线B、同时通过蜗杆和蜗轮轴线C、通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线D、通过蜗轮轴线并垂直于蜗杆轴线正确答案：C3.滚动轴承的密封装置按密封的结构形式- -般分为接触式密封、()和组合式密封。
A、固定密封B、转运密封C、非接触式密封D、间院密封正确答案：C4.链传动的张紧轮应装在(A、靠近小轮的松边上B、靠近大轮的松边上C、靠近小轮的紧边上D、靠近大轮的紧边上正确答案：A5.在平面机构中若引入一个高副将引入()个约束。
A、4B、3C、1D、2正确答案：C6.自行车轮的轴是().A、转轴B、传动轴C、心轴D、阶梯轴正确答案：C7.角接触球轴承承受轴向载荷的能力，主要取决于( )A、轴承精度B、轴承宽度C、滚动体数目D、接触角大小正确答案：D8.斜齿轮有规定以()为标准值。
A、法面模数B、端面模数C、法面模数或端面模数D、以上都不是正确答案：A9.带轮是采用轮辐式、腹板式或实心式，主要取决于( )。
A、带轮的线速度B、带轮的直径C、传递的功率D、带的横截面尺寸正确答案：B10.渐开线上任意一点的法线必( ) 基圆.A、交于B、没关系 .C、切于正确答案：C11.在蜗杆传动中，通常( ) 为主动件。
A、蜗轮B、齿轮C、蜗杆或蜗轮都可以D、蜗杆正确答案：D12.普通平键联接的主要用途是使轴与轮毂之间().A、沿轴向固定并传递轴向力B、沿周向固定并传递转矩C、安装与拆卸方便D、沿轴向可作相对滑动并具有导向作用正确答案：B13.在蜗杆传动中，应用比较广泛的是(A、锥蜗杆B、环面蜗杆C、因柱蜗杆D、方形杆.正确答案：C14.同一螺栓组中螺栓的( ) 均应相同。
A、长度和材料B、直径和材料C、直径和长度D、直径、长度和材料正确答案：D15.凸轮机构中，主动件通常作()。
第十一章蜗杆传动11-1试分析图11-26所示蜗杆传动中各轴的回转方向、蜗轮轮齿的螺旋方向及蜗杆、蜗轮所受各力的作用位置及方向。
[解] 各轴的回转方向如下图所示，蜗轮2、4的轮齿螺旋线方向均为右旋。
蜗杆、蜗轮所受各力的作用位置及方向如下图11-3 设计用于带式输送机的普通圆柱蜗杆传动，传递效率min r 960,kW 0.511==n P ，传动比23=i ，由电动机驱动，载荷平稳。
蜗杆材料为20Cr ，渗碳淬火，硬度HRC 58≥。
蜗轮材料为ZCuSn10P1，金属模铸造。
蜗杆减速器每日工作8h ，要求工作寿命为7年（每年按300工作日计）。
[解] （1）选择蜗杆传动类型根据GB/T 10085-1988的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI ）。
（2）按齿面接触疲劳强度进行设计[]322⎪⎪⎭⎫⎝⎛≥H P E σZ Z KT a①确定作用蜗轮上的转矩T 2按21=z ，估取效率8.0=η，则 mm N 915208239608.051055.91055.91055.962162262⋅=⨯⨯⨯=⨯=⨯=in ηP n P T②确定载荷系数K因工作载荷平稳，故取载荷分布不均匀系数1=βK ；由表11-5选取使用系数1=A K ；由于转速不高，无冲击，可取动载系数05.1=V K ，则05.105.111=⨯⨯==V βA K K K K③确定弹性影响系数E Z 蜗轮为铸锡磷青铜与钢蜗杆相配，故21MPa 160=E Z ④确定接触系数p Z 假设35.01=ad ，从图11-18中可查得9.2=p Z ⑤确定许用接触应力[]H σ由表11-7中查得蜗轮的基本许用应力[]MPa 268'=H σ应力循环系数 ()721021.4830071239606060⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==h jL n N 寿命系数 8355.01021.410877HN=⨯=K则 [][]MPa 914.2232688355.0'H N =⨯==H H σK σ⑥计算中心距mm 396.160914.2239.216091520805.132=⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯≥a取中心距mm 200=a ，因23=i ，故从表11-2中取模数8mm =m ，蜗杆分度圆直径mm 80=1d 。
机械设计练习题及答案一、单选题（共60题，每题1分，共60分）1、为了保证带传动的正常工作，应定期检查带的（）A、弯曲应力B、松边拉力C、初拉力D、拉应力正确答案：C2、（）在众多的齿轮机构中，哪个是最基本，最常用的一种。
A、螺旋齿轮B、直齿圆柱齿轮C、斜齿轮D、锥齿轮正确答案：B3、定轴齿轮系是指所有齿轮( )固定的轮系？A、轴线位置B、固定轴C、轴D、轴向位置正确答案：A4、有急回特性的平面连杆机构的行程速度变化系数( )。
A、K=1B、K≥1C、K<1D、K>1正确答案：D5、以下不是滚动轴承的后置代号的是（ )？A、径向游隙代号B、公差等级代号C、内部结构代号D、外部结构代号正确答案：D6、内齿轮的分度圆（）齿根圆。
A、大于B、小于C、等于D、其他正确答案：B7、带传动中，两带轮与带的摩擦系数相同，直径不等，如有打滑则先发生（）轮上。
A、小B、两带C、大D、不一定哪个正确答案：A8、铰链四杆机构中，若最长杆与最短杆之和大于其他两杆之和，则机构有（ )A、一个摇杆B、两个曲柄C、两个摇杆D、一个曲柄正确答案：C9、有一轮系，两对传动齿轮之模数相同，若轮系值为1/8，则其齿数的配合应为（）。
A、60/30×80/20B、20/40×18/72C、30/60×18/72D、30/60×20/80正确答案：C10、影响齿轮传动准确性的公差组是（）A、IIIB、IIC、IVD、I正确答案：D11、对于普通圆柱蜗杆传动，下列说法错误的是（）A、在蜗轮端面内模数和压力角为标准值B、传动比不等于蜗轮与蜗杆分度圆直径比C、蜗杆直径系数q越小，则蜗杆刚度越大D、蜗杆头数多时，传动效率提高。
正确答案：C12、在蜗杆传动中，当其他条件相同时，减少蜗杆头数，则( )A、有利于实现自锁B、有利于提高传动效率C、有利于提高蜗杆刚度D、有利于蜗杆加工正确答案：A13、当极位夹角为（）的时候，曲柄摇杆机构，没有急回运动。
机械设计考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 机械设计中，通常所说的“三视图”是指：A. 正视图、侧视图、俯视图B. 正视图、侧视图、仰视图C. 正视图、侧视图、斜视图D. 正视图、侧视图、局部视图答案：A2. 在机械设计中，以下哪种材料不属于金属材料？A. 钢B. 铝C. 塑料D. 铜答案：C3. 以下关于齿轮传动的说法，正确的是：A. 齿轮传动比可以任意设定B. 齿轮传动比是固定的C. 齿轮传动比是可变的D. 齿轮传动比与齿轮的齿数无关答案：B4. 机械设计中，轴承的寿命通常与以下哪个因素无关？A. 轴承的类型B. 轴承的载荷C. 轴承的转速D. 轴承的颜色答案：D5. 在机械设计中，以下哪种情况不会导致材料的疲劳破坏？A. 重复加载B. 过载C. 腐蚀D. 冲击载荷答案：C6. 以下关于材料硬度的描述，错误的是：A. 硬度是材料抵抗塑性变形的能力B. 硬度是材料抵抗弹性变形的能力C. 硬度可以通过硬度计进行测量D. 硬度是材料抵抗磨损的能力答案：B7. 机械设计中，以下哪种连接方式不属于固定连接？A. 螺纹连接B. 焊接C. 铆接D. 销连接答案：A8. 以下哪种润滑方式属于动态润滑？A. 干摩擦润滑B. 边界润滑C. 液体润滑D. 固体润滑答案：C9. 在机械设计中，以下哪种材料通常用于制造轴承？A. 木材B. 塑料C. 陶瓷D. 铸铁答案：C10. 以下关于机械加工的描述，错误的是：A. 机械加工可以提高零件的尺寸精度B. 机械加工可以提高零件的表面粗糙度C. 机械加工可以提高零件的强度D. 机械加工可以提高零件的硬度答案：C二、填空题（每题2分，共20分）1. 机械设计中，________是用来表示零件在空间中位置的图示方法。
答案：三视图2. 金属材料的强度通常与其________有关。
答案：晶粒大小3. 齿轮传动的效率与________有关。
答案：齿面硬度4. 轴承的寿命可以通过________来计算。
《机械设计基础》作业答案第一章平面机构的自由度和速度分析1 —1自由度为：F =3n _(2P L +P H _P') _F' =3 7 -(2 9 1-0) -1二21-19 -1=1或：F =3n -2P L -P H=3 6 -2 8 -1-11-6自由度为F =3n _(2P L P H _P') _F' =3 9-(2 12 1 -0) -1 =1或：F =3n -2P L - F H=3 8-2 11-1=24-22 -1=11 —10自由度为：F =3n _(2P L +P H _P') _F' =3 10-(2 14 12 -2) -1 = 30 -28 -1=1或：F =3n-2P L - P H=3 9-2 12-1 2=27-24 -2=11 — 11F =3n -2P L -P H=3 4 -2 4 -2=21 — 13:求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件R4 p 3 P34 R3 1、3的角速度比。
1 - 14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。
设 •= =10rad/s ，求构件3的速度v 3 。
v 3 =v P13 =叫 P 14P 3 =10^200 = 2000mm/s1- 15:题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比「1/「2。
构件1、2的瞬心为P 12P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心⑷ 1 沃 P 14p 2 =切2 “ !~24 P 12 4-13 P3PP1 3创|P 24p 2| 2r 2 ⑷ 2 IR 4P 12I r i=10 AC tan BCA 916.565mm/s :2.9rad / s转中心的距离l AC =15mm , I AB = 90mm ,^10rad /s ，求『-00和『-1800时，从动件角速度-'2的数值和方向。
机械设计习题与解析答案机械设计是工程领域中的一个重要分支，它涉及到机械系统的设计、分析和制造。
在机械设计的学习过程中，习题和解析是帮助学生理解和掌握理论知识的重要手段。
以下是一些典型的机械设计习题以及对应的解析答案。
习题1：齿轮传动设计- 问题：设计一个齿轮传动系统，要求传递的功率为10 kW，转速为1500 rpm，传动比为3:1。
请确定齿轮的模数、齿数、中心距以及齿轮材料。
- 解析：- 首先，根据传动比和转速，可以计算出驱动齿轮和从动齿轮的转速。
- 然后，利用功率和转速，可以确定所需的扭矩。
- 根据扭矩和传动效率，可以确定齿轮的模数。
- 齿数可以根据模数和中心距来确定，通常需要考虑齿轮的承载能力和传动的平稳性。
- 齿轮材料应选择具有良好耐磨性和强度的材料，如合金钢。
习题2：轴承寿命计算- 问题：某机械的轴承承受的径向负荷为2000 N，轴承的额定寿命为10000小时。
若轴承的寿命与负荷成反比，计算在负荷增加到3000 N 时，轴承的额定寿命将减少到多少小时？- 解析：- 根据基本寿命公式，轴承寿命L与负荷P的关系可以表示为L = k/P，其中k是常数。
- 将初始条件代入公式，得到k = 10000 * 2000。
- 当负荷增加到3000 N时，新的寿命L' = k/3000。
- 计算得到L'的值，即新的额定寿命。
习题3：弹簧设计- 问题：设计一个压缩弹簧，使其在压缩到20mm时，能够储存10J的能量。
弹簧材料的弹性模量为210 GPa，泊松比为0.3。
- 解析：- 首先，根据能量储存公式E = 1/2 * k * (Δx)^2，可以计算出弹簧的刚度k。
- 然后，利用刚度公式k = G * A / L，可以确定弹簧的截面积A和未压缩长度L。
- 考虑到实际设计中需要考虑弹簧的稳定性和制造工艺，可能需要对截面积和长度进行适当调整。
习题4：联轴器选择- 问题：为一台功率为50 kW，转速为1000 rpm的电机选择合适的联轴器。
在有气密要求的螺栓连接结构中，接合面之间不用软垫片进行密封而采用密封环结构，这主要是为了增大被连接件的刚度，从而增加螺栓的疲劳强度。
所选答案：对正确答案：对问题当零件的尺寸由刚度条件决定时，为了提高零件的刚度，应选用高强度合金钢制造。
所选答案：错正确答案：错问题汽缸缸盖螺栓联接中，螺栓所受的最小应力为常数。
所选答案：对正确答案：对问题楔键只能用于单向传动，双向传动时，必须采用两个楔键。
所选答案：错正确答案：错问题机械零件的计算分为设计计算和校核计算，两种计算的目的都是为了防止机械零件在正常使用期限内发生失效。
所选答案：对正确答案：对问题普通平键联接主要的失效形式，是键的工作面受挤压而破坏。
所选答案：对正确答案：对问题对于受扭矩作用的螺栓组联接，螺栓布置得越远离螺栓组中心越好。
所选答案：对正确答案：对细牙螺纹Ｍ20×2与Ｍ20×1相比，后者中径较大。
所选答案：对正确答案：对问题受横向载荷的普通螺栓联接的螺栓受横向力。
所选答案：对正确答案：错问题在变应力条件下工作的机械零件，疲劳破坏是引起零件失效的主要原因。
所选答案：对正确答案：对问题当螺栓组承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓________。
所选答案： D. 既可能受剪切，也可能受拉伸正确答案： D. 既可能受剪切，也可能受拉伸问题普通平键联接的强度计算中，A型平键有效工作长度l应为多少？所选答案： B. l=L-b正确答案： B. l=L-b问题强度等级为６.8级的螺栓材料σｓ＝()ＭＰａ。
所选答案：Ｄ.４８０正确答案：Ｄ.４８０问题当螺纹公称直径、牙型角线数相同时，细牙螺纹的效率________粗牙螺纹的效率。
所选答案：A．大于正确答案：C．小于重要的受拉螺栓联接中，不宜用小于Ml2 ~ Ml6 的螺栓，其原因是：尺寸小的螺栓________。
所选答案：C．拧紧时容易过载正确答案：C．拧紧时容易过载问题下列四种叙述中，正确的是( )。
机械设计作业及解答第3章 强度1.某零件的材料σB MPa =1000，σS MPa =800，σ-=1400MPa ，ψσ=025.，试画出其2）K ：σσσmax =+=m a 300，σσσmin =-=-m a 100σm MPa =100，σa MPa =200 所以K ()100200， 3）位于安全区2. 已知塑性材料的极限应力图如下：试在图上标出：1)对称循环疲劳极限σ-1；2)屈服极限σS ；3)脉动循环疲劳极限σ0；4)arctan φσ 。
解：如图3. 某钢制零件，已知其许用极限应力图，且工作应力的循环特性r=0.268。
(2)自原点0作︒=30α射线交S E A ''折线于C '点(极限应力点)(3)安全系数为1.5时,即C CC 02305.10==' C C '=0320,直接在直线上可量得工作应力点C(4)对应于C 点的MPa 320000maxma=''=''+=+==+C C H H HC H σσσ2)可能失效形式:静强度失效(塑性变形) 第5章 螺栓连接1. 图示一铸铁吊架用两只普通螺栓固定在梁上。
吊架承受的载荷F Q ＝10000N ，螺栓材料为5.8级，Q235，σS =400 MPa ，安装时不控制预紧力，取安全系数[]S S =4，取剩余预紧力为工作拉力的0.4倍，试确定螺栓所需最小直径。
许用拉应力[][]σσ===SS MPa S 40041002个螺栓，z ＝2，每个螺栓的工作载荷F F z===Q 5000 N 100002剩余预紧力F 1=0.4F=0.4×5000=2000N故得螺钉中总拉力F 2=F +F 1=5000+2000=7000N 按强度条件，螺栓小径[]mm 764.1010070003.143.14)(2c 1=⨯⨯⨯=⨯πσπF d d ≥或2. 如图所示的螺栓组联接，已知外载荷F ＝5KN ，各有关几何尺寸如图所示。
试计算受力最大螺栓所受的横向工作载荷F smax 。
解：（1）将F 向螺栓组形心平移，同时得转矩T 。
T=500×F ＝5×103×500＝2.5×106（Nmm ）在F 作用下，各螺栓所受横向力为 F s1＝125041053=⨯=z F （N ） 在T 作用下，各螺栓所受横向力也相等，为2262280804105.244F +⨯⨯===r T rrT s ＝3.5524（N ）显然，1、2两螺栓所受的横向力最大，为αc o s 2212221m a x s s s s s F F F F F -+=135c o s 3.5524125023.5524125022⨯⨯⨯-+= 6469=（N ） 3. 气缸盖联接结构如图所示，气缸内径D =250mm ，为保证气密性要求采用12个M18的螺栓，螺纹内径15.294mm 、中径16.376mm ，许用拉应力[]σ=120MPa ，取剩余预紧力为工作拉力的1.5倍，求气缸所能承受的最大压强（取计算直径d c =d 1）。
螺栓总拉力[]F d 0≤σ⨯⨯⨯π12413/(.) 残余预紧力''=F F 15.，F 为螺栓工作拉力。
F F F F F F 01525=''+=+=..，F F =025/.[][]F d d ≤σσ⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=⨯⨯=πππ12122425131312015294136783/(..)/./N汽缸压力为pp n F D =⨯⨯⨯⨯⨯⨯=()/()/().41267834250122ππ≤658 MPa第8章 带传动1. V 带（三角带）传动所传递的功率P ＝7.5kW ，带速v ＝10m/s ，现测得张紧力F 0＝1125N ，试求紧边拉力F 1和松边拉力F 2。
解：1）有效圆周力F eN 750105.710001000e =⨯==v P F 2）紧边拉力F 1与松边拉力F 221e F F F -=初拉力)(21210F F F += 联解⎩⎨⎧=⨯==+==-N 2250112522N 750021e 21F F F F F F 所以，N 7502=F ，N 15001=F2. 单根V 带（三角带）所能传递的最大功率P ＝5kW ，已知主动带轮的基准直径d d1=140mm ，主动带轮转速n 1=1460r/min ，主动带轮上的包角α1＝140︒，带与带轮间的当量摩擦系数f v =0.5，求最大有效圆周力F e 和紧边拉力F 1。
解：1）带的速度m/s 702.1010006014601401000601d1=⨯⨯⨯=⨯=ππn d v2）带的有效圆周力N 202.467702.10510001000e =⨯==v P F 3）带的紧边拉力F 1 联解⎪⎩⎪⎨⎧==-αv f F F F F F e 21e21e =2718.，5.0=vf ，α=⨯︒=π18014024435.rad ⎪⎩⎪⎨⎧====-⨯N 3929.3718.2e 202.4674435.25.02121αv f F F F F 所以，F 2195245=.N ，F 1662447=.N第10章 齿轮传动1.求直齿圆柱齿轮传动的从动轮受力大小和方向（用两个分力表示）。
已知：传动功率P 1＝1kW ，从动轮转速n 2=95.5r/min ，z 1＝20，m =2.5mm ，α=20︒，z 2=40。
解：220401221====z z n n i ， min /r 5.952221⨯==n nN 20005.952205.211055.921055.9226111611t =⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯==mz n P d T FN 94.72720tan 2000tan t r =︒==αF F2一对标准直齿圆柱齿轮传动，已知z 1＝20，z 2＝40，m =2mm ，b =40mm, Y Sa1=1.55，Y Sa2=1.67，Y Fa1=2.80，Y Fa2=2.40，Z H =2.5，Z E =189.8(MPa)1/2，Z u =1.225，P =5.5kW ，n 1=1450r/min ，K 1=K 2。
求：σF1/σF2和σH1/σH2。
注：Fa S a t F Y Y bm KF =σ，1tuH E H bd KF Z Z Z =σ解：σH1/σH2=1（因作用力等于反作用力）083.167.14.255.18.2//Fa2S a2Fa1S a1F2F1=⨯⨯==Y Y Y Y σσ 3. 图示为单级斜齿圆柱齿轮减速器，传递功率P ＝4kW （不计摩擦损失）。
I 轴为主动轴，转速min /r 9601=n ，转动方向如图所示。
已知齿轮的齿数201=z ，612=z ，法向模数mm 3n =m ，法向压力角︒=20n α，分度圆螺旋角625313'''︒=β。
试求齿轮受力的大小和方向（用分力表示）。
N1289203625313cos 397922cos 22mm N 397929604105.95105.951n 111t2t15151=⨯'''︒⨯⨯====⋅=⨯⨯=⨯=z m T d T F F n P T βN7.482625313cos 20tan 1289tan cos N 6.311625313tan 1289tan t1r1r2t1a1a2='''︒︒⨯===='''︒⨯===αββF F F F F F方向如图所示。
4. 图示两级斜齿圆柱齿轮减速器。
已知轮1的螺旋线方向和III 轴转向，齿轮2的参数m n =3mm ，z 2=57，β=14︒，齿轮3的参数m n =5mm ，z 3=21。
求：1）使II 轴所受轴向力最小时，齿轮3的螺旋线应是何旋向？在图上标出齿轮2、3的螺旋线方向。
2）在图上标出齿轮2、3所受各分力方向。
3）如使II 轴的轴承不受轴向力，则齿轮3的螺旋角应取多大值？1）齿轮3为右旋，齿轮2、3的旋向如图。
2）齿轮2、3所受各分力方向如图。
3）a32a F F =，由βtan t a F F =得：3t32t2tan tan ββF F =由转矩平衡，32T T =得：223t32t2d F d F ⋅=⋅，代入得222n233n32232t3t23tan cos /cos /tan tan tan ββββββz m z m d d F F ===即14855.014sin 573215sin sin 22n23n33=︒⨯⨯⨯==ββz m z m 432383'''︒=β第15章 轴1. 斜齿轮动力分配箱如图，动力由I 轴输入，由II ，III 轴输出，z 2=z 3，设两轴输出功率相同，试画I 轴齿轮轮齿受力及轴的弯矩图、扭矩图。
答：2. 已知I 轴为输入轴，II 轴为输出轴，两轴材料相同，d I =20mm ，P I =2kW ，n I =955r/min ，齿轮齿数z I ＝24，z II ＝48，求：（1）II 轴输出扭矩（不计摩擦）（2）按扭矩估算，d II ＝30mm ，强度是否满足？解：(1)m m N 102)/(1055.941161⋅⨯=⨯=n P Tm m N 104)/(41122⋅⨯==T z z T (2)由公式310)/(n P A d ≥ 则，31123121)/)/(/z z n n d d I II==所以，mm 2.25)/(3112==z z d d I IIm m 30=II d 强度满足要求。
3. 轴系零件结构改错下图为一齿轮减速器部分装配图，试指出结构不合理及错误所在（不考虑圆角和铸造斜度以及不计重复错误）。
例如：精加工面过长且装拆轴承不便。
按上述范例在图中标出结构不合理及错误所在，并用文字说明原因。
解：1.安装轮毂的第一段轴应制有定位轴肩；2.键槽过长安装上的键与轴承端盖干涉（相碰）；3.轴承端盖的加工面与非加工面没有区分开；4.在轴与轴承端盖孔之间缺少密封圈；5.在轴与轴承端盖孔之间应留有间隙；6.在轴承端盖与箱体轴承孔端面缺少调整垫片；7.在轴与齿轮孔间缺少周向定位的键联接；8.套筒顶不住齿轮（过定位）9. 套筒过高，轴承无法拆卸；10.轴承安装反了；11.轴过长且与轴承端盖相碰。
4. 指出图示轴系的结构错误，轴承采用脂润滑（用笔圈出错误之处，并简单说明错误原因，不要求改正）。
答：1）缺键；2）缺定位轴肩；3）旋转件与端盖接触；4）缺密封，端盖与旋转轴接触；5）缺挡油环；6）套筒顶不住齿轮；7）轴应加工成阶梯轴；8）缺键，齿轮无周向固定；9）精加工轴及外伸太长；10）缺调整垫片；11）箱体加工面与非加工面没有分开；12）端盖加工面与非加工面没有分开；13）套筒高于轴承内圈的高度，轴承拆卸困难。
