机械设计复习题

机械设计复习题

机械设计部分

⼀．填空题（机械设计）：1、机械被定义为：⼈为的具有能量转换及能完成特定功能的装置。机器不同于机构的主

要特点是有能量转换。2、带传动由带轮和标准件_带_组成，带的其主要类型有：平带、_V_带、齿形带。齿形带

具有不打滑的特点；3、渐开线齿轮⽑坯的加⼯⽅法有铸造、锻造。渐开线齿轮轮齿的切削加⼯⽅法有：_

仿形法和范成法。4、齿轮齿⾯失效形式有齿⾯点蚀、齿⾯磨损、齿⾯胶合、塑性变形；齿体失效形式有塑性

变形和轮齿折断。5、斜齿圆柱齿轮传动其两传动轴的位置相互平⾏。直齿圆锥齿轮传动其两传动轴的位置

相互垂直。6、按照联接类型不同，常⽤的不可拆卸联接类型分为焊接、铆接、粘接和过盈量⼤的配合。

7、常⽤的⼯程材料有以下主要类型：钢铁、陶瓷、塑料和橡胶等。

8、标准齿轮不发⽣根切的最⼩齿数为17 。

9、按照螺纹⽛型不同，常见的螺纹分为三⾓螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹等。

其中三⾓螺纹主要⽤于联接。10、根据螺纹联接防松原理的不同，它可分为摩擦防松和机械防松。

11、在键联接中，楔键联接的主要缺点是轴与轴上零件不同轴。

12、对于螺纹联接，当两被联接件中其⼀较厚不能使⽤螺栓时，则应⽤双头螺柱联接

或螺钉联接，其中经常拆卸时选⽤双头螺柱联接。13、普通螺栓联接中螺栓所受的⼒为轴向（拉）⼒，⽽铰制孔螺栓联接中螺栓所受的

⼒为轴向和剪切⼒。14、在振动、冲击或变载荷作⽤下的螺栓联接，应采⽤防松装置，以保证联接的可靠。

15、在螺纹中，单线螺纹主要⽤于联接，其原因是⾃锁，多线螺纹⽤于传动，其原因

是效率⾼。16、在螺纹联接中，被联接上应加⼯出凸台或沉头座，这主要是为了避免螺纹产⽣附加弯

曲应⼒。17、带传动中,⼩带轮为主动轮,则最⼤应⼒发⽣在紧边进⼊⼩带轮处.。

18、带传动的型号是根据计算功率和⼩带轮⼩带轮转速选定的。

19、闭式软齿⾯齿轮传动⼀般按齿⾯接触疲劳强度进⾏设计计算，确定的参数是分度圆

直径；闭式硬齿⾯齿轮传动⼀般按齿根弯曲强度进⾏设计计算，确定的参数是模数。20、⼯作时承受弯矩并传递转矩的轴，称为转轴。

21、⼯作时只承受弯矩，不传递转矩的轴，称为芯轴。22、⼯作时以传递转矩为主，不承受弯矩或弯矩很⼩的轴称为传动轴。

23、滚动轴承⼀般由内圈、外圈、滚动体、保持架四部分组成。

24、滚动轴承按滚动体不同可分为球轴承和滚⼦轴承；按主要承受载荷的⽅向的不同⼜

可分为径向轴承和推⼒轴承。25、⼀对渐开线标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是模数相等、压⼒⾓相等。

26、⼀对渐开线标准直齿圆柱齿轮的连续传动条件是重合度⼤于1 。

27、在标准齿轮的分度圆上，啮合⾓与压⼒⾓数值相等。

28、渐开线上各点的压⼒⾓不等，向径越⼤，则压⼒⾓越越⼤，基圆上的压⼒⾓为零。

29、单个齿轮的渐开线上任意点的法线必是基圆的切线。

30、渐开线齿轮的五个基本参数是齿数、模数、压⼒⾓、齿顶⾼系数和顶隙系数。

31、我国规定齿轮标准压⼒⾓为 20 度；模数的单位是 mm 。

32、齿轮切削加⼯⽅法可分为仿形法和范成法，⽤成形铣⼑加⼯齿形的⽅法属仿形法，⽤滚⼑

加⼯齿形的⽅法属范成法。33、渐开线齿轮上具有标准模数和标准压⼒⾓的圆称为分度圆。

34、渐开线齿轮中⼼距改变⽽传动⽐不变的特性称为中⼼距可分性。

35、齿轮传动最基本的要求是其瞬时传动⽐必须恒定。

36、对于正确安装的⼀对渐开线圆柱齿轮，其啮合⾓等于分度圆上的压⼒⾓。

37、在设计⼀对闭式传动钢制软齿⾯齿轮的计算中,先按齿⾯接触疲劳强度计算齿轮的主

要尺⼨,再按齿根弯曲疲劳强度进⾏校核。38、轴的常⽤材料是碳素钢和合⾦钢。

39、当轴上需要切制螺纹时，应设有退⼑槽。

40、⾜够的强度、合理的结构和良好的加⼯⼯艺性是设计轴必须满⾜的基本要求。

41、楔键的⼯作⾯是上下⾯，⽽半圆键的⼯作⾯是（两）侧⾯。平键的⼯作⾯是（两）侧⾯。

42、花键联接由内花键和外花键组成。

43、螺纹联接的防松，其根本问题在于防⽌螺纹副转动。

44、根据采⽤的标准制度不同，螺纹分为⽶制和英制，我国除管螺纹外，⼀般都采⽤⽶制螺纹。

45、圆柱普通螺纹的公称直径是指⼤径。

46、圆柱普通螺纹的⽛型⾓为 60 度。

47、在相同张紧⼒条件下，V带传动的承载能⼒⽐平带传动的承载能⼒⼤。

48、普通V带传动的主要失效形式有：带在⼩带轮上打滑和带发⽣疲劳断裂破坏。

49、V带传动⼯作时，传动带受有拉应⼒、离⼼应⼒和弯曲应⼒、三种应⼒叠加后，

最⼤应⼒发⽣在紧边绕⼊⼩带轮处。50、国家标准规定滚动轴承内孔与轴的配合采⽤基孔制，轴承外径与座孔的配合采⽤基轴制。

四．简答题：1、渐开线齿轮传动中⼼距可分性的含义是什么？齿轮的安装中⼼距发⽣变化时传动⽐不变。2、斜齿圆柱齿轮传动与直齿圆柱齿轮传动相⽐有哪些优点（要求答出三条）？主要缺点是

什么（要求⾄少答出⼀条）

优点：传动平稳、冲击和噪声⼩、适合⾼速传动。不发⽣根切的最少齿数⽐标准直齿轮少。

缺点：制造相对困难、成本增⼤、润滑要求⾼。3、渐开线直齿圆柱齿轮中标准齿轮的含义是什么？

具有标准模数m、标准压⼒⾓（20°）、标准齿顶⾼系数ha*、标准顶隙系数c*、并且分

度圆上的齿厚s等于分度圆上的齿槽宽e的齿轮称为标准齿轮。5、普通V带传动和平带传动相⽐，有什么优缺点？

优点：V带在轮槽中⼯作，不会发⽣横向移动；V带靠两侧⾯接触，能提供更⼤的有效摩

擦⼒；V带标准化程度⾼、传动⽐⼤、结构紧凑；

缺点：带长标准化，不能随意更改；传动中⼼距较⼩。6、普通V带有哪⼏部分组成？各部分的作⽤是什么？

由包布层、顶胶、抗拉体、底胶组成。抗拉体承受负载拉⼒，顶胶和底胶分别承受弯曲变形的拉伸和压缩作⽤，包布层起保护作⽤。7、带传动中，弹性滑动是怎样产⽣的？造成什么后果？

由于带是弹性体，在受⼒作⽤时发⽣变形伸长，在带传动由紧边到松边的过程中发⽣收缩⽽与带轮产⽣相对滑动。结果会使从动轮的线速度低于主动轮的线速度，造成速度损失，使传动⽐不准确。9、带传动的主要失效形式是什么?

带传动的主要失效形式是打滑和疲劳破坏。10、为什么带传动的轴间距⼀般设计成可调的?

带在传动过程中会由于磨损等因素造成初张⼒的较⼩，将轴间距做成可调，可⽅便调节带的初张⼒。11、与带传动相⽐，齿轮传动的主要优点是什么（⾄少答出三条）？

传动⽐准确、效率⾼、寿命长、⼯作可靠、结构紧凑。14、如何提⾼轴的疲劳强度？如何提⾼轴的刚度？

加⼤轴上深沟处的圆⾓半径；对材料进⾏表⾯强化处理等可以提⾼轴的疲劳强度。

增⼤轴的剖⾯尺⼨、减⼩两⽀撑点距离、改⽤优质材料等都可以提⾼轴的刚度。15、与滚动轴承相⽐，滑动轴承的主要优点是什么？

低端滑动轴承具有结构简单、成本低、制造⽅便、承载能⼒⼤、耐冲击等优点；⾼端滑动轴承具有转速⾼、精度⾼、寿命长等优点。16、指出代号为7210AC、6204的滚动轴承的类型和内径尺⼨，说明字母AC代表什么。

7210AC：7类⾓接触轴承，内径50mm，AC表⽰公称接触⾓为25°。

6204：6类深沟球轴承，内径20mm。

17、指出代号为7308C、30205的滚动轴承的类型和内径尺⼨，说明字母C代表什么。

7308C：7类⾓接触轴承，内径40mm，C表⽰公称接触⾓为15°。

30205：3类圆锥滚⼦轴承，内径25mm。

五．计算题9、在⼀对正常齿制的渐开线标准外啮合直齿圆柱齿轮机构中，已知轮1齿数Z1=20，i12=2.5，压⼒⾓α=20°，模数m=10mm，试求：（1）轮2的齿数Z2、分度圆半径r2、基圆半径r b2和齿根圆半径r f2；（2）齿厚S、基圆上的齿距P b；（3）该对齿轮标准安装时的中⼼距a；（1）Z2= Z1·2.5=50r2= m·Z2/2=250

r b2= r2·cos20°=235 mm

r f2= m·（Z2+2ha*-2c*）=515 mm

（2）s=πm/2=15.70 mmP b=pcos20°=πm cos20°=29.52 mm

（3）a=m（Z1+ Z2）/2=350 mm11、⼀V带传动传递的功率P=10kw，带的速度v=12.5m/s，预紧⼒F0=1000N，试求紧边拉⼒F1及松边拉⼒F2。

P=Fv/1000=12.5F/1000=10 F= F1-F2=800 F1+F2=2000 F1=1400N F2=600N

12、图⽰某圆锥齿轮减速器的主动轴，由⼀对圆锥滚⼦轴承⽀承，已知轴承承受的径向载荷分别为Ｆr1 = 2500N , Ｆr2 =700N, 圆锥齿轮受轴向⼒Fx = 250N , 求轴承Ⅰ和Ⅱ所受轴向⼒Fa1和Fa2。并在图上标出轴承内部轴向⼒的⽅向。（轴承内部轴向⼒S=Ｆr/2Y, 轴承系数Y=1.6）

S1=Ｆr1/2Y=2500/3.2=781.25

S2=Ｆr2/2Y=700/3.2=218.75

S2+Fx=218.75+250=468.75＜S1

1端放松，2端压紧Fa1= S1=781.25 N

Fa2= Fa1- Fx =781.25-250=531.25 N

轴承内部轴向⼒的⽅向如图。13、图⽰某齿轮减速器的主动轴，其转速n = 3000 r / min , 由⼀对⾓接触球轴承⽀承，已知轴承承受的径向载荷分别为Ｆr1 =1000N , Ｆr2 = 2100N ,外加轴向载荷Fx = 900N , 求轴承1和2所受轴向⼒Fa1和Fa2。并在图上标出轴承内部轴向⼒Fs的⽅向。（轴承内部轴向⼒Fs= 0.68Ｆr）

Fs1=0.68Ｆr1=680

Fs2=0.68Ｆr2=1428

Fs1+Fx=680+900=1580＞Fs2

1端放松，2端压紧

Fa1= Fs1=680 NFa2= Fa1+Fx =680+900=1580 N

轴承内部轴向⼒Fs的⽅向如图。14、⼀对30205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 1、P 2。（30205轴承：内部轴向⼒S=F r /(2Y)，Y=1.6,e=0.35，

当F a /F r ≤e 时，X=1，Y=0；当F a /F r ≥e 时，X=0.4，Y=1.7）解：

根据静⼒学平衡⽅程求得F r1=1000N ，F r2=2000N ，轴向派⽣⼒F s1，F s2⽅向如图，

故轴承１处为松端，轴承２处为紧端。F a1=312.5N ，F a2=312.5+500=812.5N

15、有⼀对向⼼⾓接触轴承正装，已知Fr1=1500N ，Fr2=3090N ，外加轴向负荷FA=980N ，(1)判断该对轴承是正装还是反装； (2)求两个轴承实际所受的轴向载荷Fa1、Fa2。（内部轴向⼒S=0.7Fr ） 解：

（1）该轴承为正装

（2）S1=0.7Fr1=0.7×1500=1050N ；S2=0.7Fr2=0.7×3090=2163NFA+S1=980+1050=2030N

F R

F A

2L

L

F r1

F r2

N Y F F r s 5.3126.121000211=?==N Y F F r s 6256

.122000

222=?==215.8125005.312s A s F

F F >=+=+e F F r a <==312.01000

5.3121

1

e F F r a >==406.02000

5

.81222N