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11.3.5结构设计与轴系结构综合题（1）指出下列图11-10中各轴系结构设计的错误。
（2）试指出图11-11所示圆柱齿轮轴系中的结构错误，并画出正确的结构图。
（齿轮油润滑，轴承脂软滑）（3）图11-12所示为小锥齿轮轴系部件结构图（小锥齿轮与轴一体，为齿轮轴）。
试改正图中不合理或错误的结构，并简述原因。
11.3.5（1）答图12a中轮毂两边都被轴环挡住试错误的，这样齿轮装不进去；轮毂与轴之间应有键联接，与轮毂配合段轴头长度应小于轮毂的宽度。
答图12b中联轴器应为通孔，与轴头间应有键联接；轴应有台阶靠住联轴器端面，试联轴器轴向定位。
（2）见答图13。
（3）答（见答图14）Ⅰ右轴承内圈右端面是固定面,可用圆螺母加止动垫片,螺纹外径略小于轴承内径；Ⅱ轴上所加螺纹段右边一段轴段穿过透盖,该段轴径应小于螺纹内径；Ⅲ透盖与轴之间应有间隙,且应有密封毡圈；Ⅳ两轴承内圈之间的轴径应小于轴承内径；Ⅴ两轴承外圈之间的套筒内径应小于轴承外径；形成轴承外圈定位凸肩；Ⅵ左轴承内圈左侧轴肩过高，应减至内圈高的2/3左右；Ⅶ套杯凸缘不应在左边，应在右边；Ⅷ箱体孔的中部直径应加大，以减少精加工面；Ⅸ透盖与套杯配合段过长，透盖与右轴承外圈之间应右较大的间隙；Ⅹ套杯凸缘与箱体间应有调整垫片、套杯凸缘与透盖间应有调整垫片；Ⅺ轴的右端及透盖外圆外侧应有倒角。
13B01 指出如图1-13-4、图1-13-5所示齿轮系结构中标号处的错误性质，轴承用油脂润滑。
13B01答：图1-13-4答案：1. 应设密封圈并留有间隙2. 套筒不可同时接触内、外圈3. 轮毂应比轴段长1~2mm4. 联轴器应给定位台阶5. 应有键作周向定位6. 此处不必卡圈固定内圈7. 轴承内圈装入应有台阶8. 联轴器应为通孔，且应有轴端挡圈固定9. 箱体装盖应有加工凸台并加垫片10. 轴环高不能超过内圈厚度11. 键太长，套筒不可起定位12. 轴承盖凸缘内应切倒角槽13. 应加挡油圈图1-13-5答案：1. 轴承外圈端线未画出2. 齿轮左端面无轴向固定，如可加套筒3. 螺钉联接画法错误4. 抽上两键槽应位于一条线上5. 齿轮啮合处画法错误6.轴承外圈线漏画7.止口不易加工没必要8.轴和内圈无定位台阶9.轴段应比轮宽短1~2mm10.轴段应短于半联宽度，以便压紧11.应有加工凸台于垫片12.应加密封圈、并留间隙13.轴环右端不应超过内圈高的2/314.应有加工凸台与垫片15.端盖右端中部应下凹加工16.座孔处应有甩油环17.齿轮右端面无轴向定位，应加定位轴肩18.为便于加工与安装，应做成阶梯轴13B02 如图1-13-6所示齿轮轴系结构图，一直轴承用脂润滑，试找出图1-13-6中设计上的错误，并加以改正。
长沙理工大学机械设计期末考试题库含答案机械设计试卷3一 选择填空题 （每空一分共20分）1在常用的螺纹连接中，自锁性能最好的螺纹是 普通螺纹 ，其牙型角60α=。
2普通平键连接工作时，平键的工作面是 侧面，平键的剖面尺寸b h ⨯按 轴径 从标准中查取。
平键连接主要失效形式是 压溃 。
3带传动中，若1υ为主动轮圆周速度，2υ为从动轮圆周速度，υ为带速，则这些速度之间存在的关系是 12υυυ>> 。
4 V 带传动中，V 带截面楔角40ϕ=，则V 带轮的轮槽角φ0应 < 40。
5在设计V 带传动时，V 带的型号可根据 计算功率 和 小带轮转速 查选型图确定。
6对于一对材料相同的钢制软齿面齿轮传动，为使大小齿轮接近等强度，常用的热处理方法是小齿轮 调质 ，大齿轮 正火 。
7根据轴的承载情况，自行车的前轴承受弯矩作用应称为 心 轴。
中间轴应称为 转 轴。
8代号为6206的滚动轴承，其类型是 深沟球轴承，内径d= 30 mm 。
9温度和压力是影响粘度的主要因素，若温度升高，则 粘度降低（或减少） ， 若压力升高，则 粘度增加（或变大）。
10 在下列联轴器中，能补偿两轴的相对位移以及可缓冲吸振的是 D 。
A 凸缘联轴器 B 齿式联轴器 C 万向联轴器 D 弹性柱销轴器11在蜗杆传动中，规定蜗杆分度圆直径的目的是 减少蜗轮滚刀的数量，利于刀具标准化。
12普通平键连接工作时，平键的工作面是 侧面。
二 简答题(共5题，每题6分)1 简述齿轮传动的失效形式和开式齿轮传动的设计准则答：失效形式包括：轮齿折断（1分）、齿面疲劳点蚀（1分）、齿面磨损（1分）、齿面胶合（1分）、轮齿塑性变形（1分）。
开式齿轮传动的设计准则：按齿根弯曲疲劳强度进行设计，然后考虑磨损的影响将模数适当加大。
（1分）2 以框图形式说明转轴的设计过程。
3简述蜗杆传动的正确啮合条件。
答：中间平面上，蜗杆轴向模数与蜗轮端面模数相等，均为标准值（2分）；蜗杆轴面压力角与蜗轮端面压力角相等，且为标准值（2分）；蜗杆与蜗轮轮齿的螺旋线方向相同并且蜗杆分度圆柱上的导程角等与蜗轮分度圆柱上的螺旋角。
轴一、判断题1．为提高轴的刚度，把轴的材料由45钢改为合金钢是一有效的方法。
（）2．转动心轴所受的载荷是既有弯矩又有扭矩。
（）3.轴的计算弯矩最大处为危险剖面，应按此剖面进行强度精确计算。
（）二、单项选择题1．心轴所受载荷是______，传动轴所受载荷是______，转轴所受载荷是_______。
（a）只受扭矩不受弯矩（b）承受较大轴向载荷（c）既受弯矩又受扭矩（d）只受弯矩不受扭矩2．当轴上安装的零件要承受轴向力时，采用____来进行轴向固定，所能承受的轴向力较大。
（a）圆螺母（b）紧定螺钉（c）弹性挡圈3．轴环的用途是______。
（a）作为轴加工时的定位面（b）提高轴的强度（c）提高轴的刚度（d）使轴上零件获得轴向定位4. 增大轴在截面变化处的过渡圆角半径，可以______。
（a）使零件的轴向定位比较可靠（b）降低应力集中，提高轴的疲劳强度（c）使轴的加工方便5. 在轴的初步计算中，轴的直径是按______初步确定的。
（a）抗弯强度（b）抗扭强度（c）弯扭合成强度（d）轴段上零件的孔径6．采用表面强化如碾压、喷丸、碳氮共渗、渗氮、高频感应加热淬火等方法,可显著提高轴的______。
（a）静强度（b）刚度（c）疲劳强度（d）耐冲击性能7．轴上安装有过盈配合零件时，应力集中将发生在轴上______。
（a）轮毂中间部位（b）沿轮毂两端部位（c）距离轮毂端部为1/3轮毂长度处8 工作时只承受弯矩，不传递转矩的轴，称为。
A．心轴 B．转轴C．传动轴 D．曲轴8 采用 的措施不能有效地改善轴的刚度。
A ．改用高强度合金钢 B ．改变轴的直径C ．改变轴的支承位置D ．改变轴的结构10 按弯扭合成计算轴的应力时，要引入系数α，这α是考虑 。
A ．轴上键槽削弱轴的强度B ．合成正应力与切应力时的折算系数C ．正应力与切应力的循环特性不同的系数D ．正应力与切应力方向不同 11 转动的轴，受不变的载荷，其所受的弯曲应力的性质为 。
一．填空题（25分，每题1分） 1．两构件之间为 接触的运动副称为低副，引入一个低副将带入 个约束。
2．如图所示铰链四杆机构中，若机构 以AB 杆为机架时，为 机构； 以CD 杆为机架时，为 机构； 以AD 杆为机架时，为 机构。
3．在凸轮机构从动件的常用运动规律中， 、 运动规律有柔性冲击。
4．采用标准齿条刀具加工标准齿轮时，其刀具的 线与轮坯 圆之间做纯滚动；加工变位齿轮时，其刀具的 线与轮坯 圆之间做纯滚动。
一对相啮合的大小齿轮齿面接触应力的关系是 ，其接触强度的关系是 。
5．普通平键的工作面是 ，工作时靠 传递转矩；其剖面尺寸按 选取，其长度根据 决定。
6． 螺纹常用于联接，螺纹联接常用的防松方法有 ， 和改变联接性质三类。
7．轴按照承载情况可分为 、 和 。
自行车的前轴是 ，自行车的中轴是 。
二、答题（16分，4分/题）1．加大四杆机构原动件上的驱动力，能否是该机构越过死点位置？为什么？ 2．一对标准直齿轮，安装中心距比标准值略大，试定性说明以下参数变化情况：（1）齿侧间隙；（2）节圆直径；（3）啮合角；（4）顶隙3．在机械传动系统中，为什么经常将带传动布置在高速级？带传动正常运行的条件是什么？4．移动滚子从动件盘形凸轮机构若出现运动失真，可采取什么改进措施？三、计算题（49分）1．某变速箱中，原设计一对直齿轮，其参数为m=2.5mm ，z 1=15，z 2=38；由于两轮轴孔中心距为70mm ，试改变设计采用斜齿轮传动，以适应轴孔中心距。
试确定一对斜齿轮的主要参数（模数、齿数、压力角、螺旋角），并判断小齿轮是否根切。
（15分）2． 图示轮系中，已知各轮齿数为：z 1= z 2′= z 3′=15，z 2=25，z 3= z 4=30，z 4′=2（左旋），z 5=60，z 5′=20（m=4mm ）。
若n 1=500r/min ，转向如图所示，求齿条6的线速度v 的大小和方向。
（16分）3．一对30205/P6的圆锥滚子轴承的轴系，轴上径向载荷F R =3000N ，F A =500N ， 尺寸关系如图所示，求两轴承的径向当量动载荷P r1、P r2。
1．在一般工作条件下，齿面硬度HB≤350的闭式齿轮传动，通常的主要失效形式为【】A．轮齿疲劳折断 B. 齿面疲劳点蚀C．齿面胶合 D. 齿面塑性变形2．带传动在工作时产生弹性滑动，是由于【】A．包角α太小 B. 初拉力F0太小C．紧边与松边拉力不等 D. 传动过载3．在下列四种型号的滚动轴承中，只能承受径向载荷的是【】A．6208 B. N208 C. 3208 D. 52084．下列四种螺纹中，自锁性能最好的是【】A．粗牙普通螺纹 B.细牙普通螺纹C．梯形螺纹 D.锯齿形螺纹7．普通平键接联采用两个键时，一般两键间的布置角度为【】A．90° B. 120° C.135° D.180°8．V带在减速传动过程中，带的最大应力发生在【】A．V带离开大带轮处 B. V带绕上大带轮处C．V带离开小带轮处 D. V带绕上小带轮处9．对于普通螺栓联接，在拧紧螺母时，螺栓所受的载荷是【】A．拉力 B.扭矩C．压力 D.拉力和扭矩1．轴如按受载性质区分，主要受的轴为心轴，主要受的轴为传动轴。
2．代号62203的滚动轴承，为轴承，其内径为mm。
3．在一般机械中的圆柱齿轮传动，往往使小齿轮齿宽b1大齿轮齿宽b2；在计算齿轮强度时，工作齿宽b应取。
4．普通平键联接的工作面是键的；楔键联接的工作面是键的。
5．为了便于互换及适应大量生产，轴承内圈孔与轴的配合采用制，轴承外圈与轴承座孔的配合采用制。
6．不随时间变化的应力称为，随时间变化的应力称为，具有周期性的变应力称为。
7．按照平面图形的形状，螺纹分为、和等。
8．按照工作条件，齿轮传动可分为和两种。
9．齿轮传动设计时，软齿面闭式传动通常先按设计公式确定传动尺寸，然后验算轮齿弯曲强度。
10．直径较小的钢制齿轮，当齿根圆直径与轴径接近时，可以将齿轮和轴做成一体，称为。
三、简答题：本大题共6个小题，每题5分，共30分。
把答案填在题中横线上。
机械设计结构改错题经典10题（2020.03）1．图示为轴承面对面安装的轴系结构，指出轴系结构中不少于10处的错误。
注：润滑方式、倒角和圆角不考虑。
解：１、缺少调整垫片２、４箱体上非加工面应低于加工面；３、右轴承装反了；５、缺少调整垫片；６、缺轴端挡板；７、缺键联接；８、透盖与轴之间应有间隙；９、缺毡圈油封；１０、轴承左边轴径应小于轴承内经；１１、装齿轮轴段长应小于轮毂宽。
2 图示为小锥齿轮轴系部件结构图，齿轮采用油润滑，轴承为脂润滑。
指出途中不合理或错误的结构，在图中用序号标出，并按序号简要说明错误原因。
解：说明：①没有必要设圆螺母及轴上螺纹轴头，因齿轮上F a向右；②锥齿轮孔键槽是通的，以便于加工，且槽底与键顶面间有间隙；③轴环外径太大，应低于轴承内圈1/3厚，以方便内圈拆卸；④两轴承内圈之间的轴外径小于轴承内径，以使左轴承能装人；⑤两轴承外圈之间的套杯内径应小于轴承外径，以便于轴承定位；⑥透盖左端面与轴承外圈端面问应留间隙，以避免干涉；⑦套杯应加端环，端环左端面应加调整垫片，以调整轴系位置；⑧套杯右端面与端盖间应加密封垫，起密封作用；⑨轴用弹性挡圈改为圆螺母及防松垫片（轴上制螺纹及槽），用以调整轴承的游隙；⑩端盖内孔应加毡圈油封，起密封作用，端盖与轴间应有间隙；11 轴上螺纹右边轴径应小于螺纹外径，以方便装配；12 此处应设轴肩，对轴上零件起轴向定位作用；13 轴上两个键槽应处同一母线上，以方便加工。
3．指出轴系零部件结构中的错误，并说明错误原因。
解：1 轴上两个平键应在同一母线上；2 齿轮的联接平键长度不能超出联接轴段长；3 轴右端的轴用弹性挡圈没必要，轴可缩短；4 轴环将右轴承左端内圈全挡住了、无法拆卸，轴肩要降低到内圈外径下1/3召处；5 两个轴承端盖与箱体间应有调整垫片；6 箱体上不加工的毛坯面应比加工面低（2 处）；7 螺钉联接多处错误：①箱体上是盲螺孔，不是光孔；②螺孔有效深度应大于螺钉拧入深度；③底孔深度应大于螺纹孔深度；④弹簧垫圈开口方向画反了。
试分析如图所示轴系结构中的错误，并加以改正。
（指出错误之处，并编上号，简述其错误原因，并改正之。
）（至少改正5处）指出错误之处，并编上号，简述其错误原因（略）。
改正为：2、(10分)[解] 画出的正确结构图如图。
①固定轴肩端面与轴承盖的轴向间距太小。
②轴承盖与轴之间应有间隙。
③轴承内环和套简装不上，也拆不下来。
④轴承安装方向不对。
⑤轴承外圈内与壳体内壁间应有5-8mm间距。
⑥与轮毂相配的轴段长度应小于轮毂长。
⑦轴承内圈拆不下来。
每指出1个错误得1分,满分5分；每改正1个错误得1分,满分5分。
四、分析题（30分）[每题10分]1、在图示轴的结构图中存在多处错误，请指出错误点，说明出错原因，并加以改正。
1、1.无垫片；2无间隙、无密封3键太长4无定位轴肩5无轴肩6套筒高于内圈高度7轴和轮毂一样长，起不到定位作用；8无定位；9无垫片10采用反装。
指出1处（0.5分）改正1处（0.5分）3、(10分)[解] 7208C轴承的α＝150，内部轴向力F d＝0.4F r,F d1＝0．4F r1＝0.4×1000=400N (2分)方向如解所示向左F d2＝0.4F r2＝0.4×2060=824N (2分)方向如图所示向右F d2十F A＝824十880＝1704＞F d1故轴承1为压紧端，轴承2为放松端。
F a1＝F d2十F A=1704N (3分)F a2＝F d2＝824N (3分)四、分析题(20分)1.(11分) (1)在图中啮合处齿轮1和齿轮2所受轴向力F a1和F a2的方向如图(2分)。
(2)蜗杆3轮齿的螺旋线方向，蜗轮4轮齿的螺旋线方向及其转动方向如图(2分)。
(3)蜗杆和蜗轮所受各分力的方向。
(6分四、分析题（8分）1、图示为由圆锥齿轮和斜齿圆柱齿轮组成的传动系统。
已知：Ⅰ轴为输入轴，转向如图所示。
（1）在下图中标出各轮转向。
（2分）（2）为使2、3两轮的轴向力方向相反，确定并在图中标出3、4两轮的螺旋线方向。
一、结构改错题：请用圆圈标出错误的位置，满分16分
二、指出下图所示轴系结构设计中的错误，依次标出序号并简要说明错误的原因。
（八）
1
五、图示为一用对圆锥滚子轴承外圈窄边相对安装的轴系结构。
按示例①所示，指出图中的其他结构错误（不少于7处）（7分）（注：润滑方式、倒角和圆角忽略不计。
）
例①——缺少调整垫片
[解]
⑴——缺少调整垫片
⑵——轮毂键槽不对
⑶——与齿轮处键槽的位置不在同一角度上
⑷——键槽处表达不正确（应该局部剖视）
⑸——端盖孔与轴径间无间隙
⑹——多一个键
⑺——齿轮左侧轴向定位不可靠
⑻——齿轮右侧无轴向定位
⑼——轴承安装方向不对
⑽——轴承外圈定位超高
⑾——轴与轴承端盖相碰
六、请说明图示轴系结构中用数字标出位置的错误（不合理）的原因。
（5分）
2
⑴——轴肩的高度超出了轴承内圈的外径；⑵——轴段的长度应该小于轮毂的宽度；⑶——螺纹轴段缺少螺纹退刀槽；⑷——键槽应该与中间部位的键槽在
同一母线上布置；⑸——键的长度应该小于轴段的长度。
七、试指出图中结构不合理的地方，并予以改正。
8
1
10
5
11
6 2
7
4
9
3
1、此处应有垫片；
2、轴肩太高；3
3、键太长；
4、安装齿轮处的轴的直径应小于齿轮宽度；
5、套筒直径太大，超过轴承内圈高度；
6、轴承端盖此处的直径太大；、此处应有密封圈；7 、轴承左端没有定位8 2-3mm9、此处轴太长，轴的端面与轴端挡圈应相隔； 10、联轴器结构不合理，； 11、两个键的位置应布置在同一方向，而且轴的画法有误
八、试指出图中结构不合理的地方，并予以改正。
4 5 10
9
6
7
3
8
2 1
1、键的位置和尺寸不合适；、轴承端盖此处的直径太大；2 、此处应有密封圈；3 4、此处应有螺钉联接（把轴承端盖和机架联接起来）； 5、此处应有垫片；、套筒直径太大，超过轴承内圈高度；6 7、安装齿轮处的轴的直径应小于齿轮宽
度；、轴承左端没有定位8 9、此处应有垫片；九、此处应有螺钉联接（把轴承端盖和机架联接起来）；
4
61
3
2
7
4
5
8
1、轴直径应是中间最大，向两头递减（拆装要求）答：
2、左轴承的右边定位太高，不利于拆卸。
把右边轴台阶改为套筒定位。
3、轴上键槽应布置在同一直线上。
、套筒太高，减小套筒直径4 、端盖上应安装密封圈。
5 、此处轴长度应小于链轮轴线长度。
6 7、链轮右端应采用轴端档圈固定。
、键太长,减小键
长度。
8十、试指出图中结构不合理的地方，并予以改正。
无轴肩无垫片；、1.2无间隙、无密封3键太长4无定位轴肩51 6套筒高于内圈高度7轴和轮毂一样长，起不到定位作用； 810采用反装。
无定位；9无垫片
十一、试指出图中结构不合理的地方，并予以改正。
) ．两侧的轴承端盖处没有调整垫片，不能调整轴承游隙和轴系的轴向位置；(1分1 2．轴的两端轴颈过长，与端盖接触严重磨损，浪费材料和加工时间、轴承装拆麻烦；) 分3．齿轮没有轴向定位，未将齿轮上的轴向力传到机座，应将轴承改为正装；(1) 4．两轴承的内、外圈没有轴向固定，极易分离；分(2) 分．两轴承的内圈高度低于套筒，轴承拆卸困难；5(1)
．两个齿轮不能共用一个键，而且键过长，三个套不能装配；(2分6) ．两个齿轮间用套筒定位，不能固定齿轮与轴的相对位置，应改为轴环；7(1分) (18．两齿轮的轮毂长度与轴头箱等，也使齿轮轴向定位不可靠；分5
改正后的结构如图所示：
轴结构常见错误总结
（一）轴本身的常见结构错误：
⑴必须把不同的加工表面区别开来；
轴段的长度必须小于轮毂的长度；⑵
必须考虑轴上零件的轴向、周向固定问题；⑶
轴外伸处应考虑密封问题。
⑷
（二）轴承安装的常见错误：
⑴、角接触轴承和圆锥滚子轴承
①、一定要成对使用；
②、方向必须正确，必须正装或反装；
③、外圈定位（固定）边一定是宽边。
⑵、轴承内外圈的定位必须注意内外圈的直径尺寸问题
①、内圈的外径一定要大于固定结构的直径；
②、外圈的内径一定要小于固定结构的直径。
⑶、轴上如有轴向力时，必须使用能承受轴向力的轴承。
⑷、轴承必须考虑密封问题；
⑸、轴承必须考虑轴向间隙调整问题。
（三）键槽的常见错误：
⑴同一轴上所有键槽应在一个对称线上；
⑵键槽的长度必须小于轴段的长度；
⑶半圆键不用于传动零件与轴的连接。
（四）轴承端盖的常见错误
⑴对于角接触和圆锥滚子轴承，轴承端盖一定要顶在轴承的大端；
⑵和机体的联接处必须要考虑轴承的间隙调整问题；
⑶轴承端盖为透盖时，必须和轴有间隙，同时，必须考虑密封问题。
（五）螺纹的常见错误
⑴轴上螺纹应有螺纹退刀槽;
⑵紧定螺钉应该拧入轴上被联接零件,端部应顶在轴上;
⑶螺纹联接应保证安装尺寸;
6。
