作業(yè)及思考題機(jī)械設(shè)計(jì)

第6章螺紋聯(lián)接

1、圖所示螺栓連接中采用2個(gè)M20的螺栓，其許用拉應(yīng)力為

[o]=160MPa,被聯(lián)接件結(jié)合面的摩擦系數(shù)U=0.2,若考慮摩擦傳力的可靠

系數(shù)kf=1.2,試計(jì)算該連接允許傳遞的靜載荷FQ。

題1圖

2、題2圖所示，凸緣聯(lián)軸器由HT200制

成，用8個(gè)受拉螺栓聯(lián)接，螺栓中心圓直徑

D=220mm,聯(lián)軸器傳遞的轉(zhuǎn)矩T=

5000N.m,摩擦系數(shù)口=0.15,可靠性系數(shù)

kf=1.2,試確定螺栓直徑。

題2圖

3、題3圖所示兩根鋼梁，由兩塊鋼蓋板用8個(gè)M16的受拉螺栓聯(lián)接，

作用在梁上的橫向外力FR=1800N,鋼梁與蓋板接合面之間的摩擦系數(shù)US

=0.15,為使聯(lián)接可靠，取摩擦力大于外載的20%,螺栓的許用應(yīng)力[。]

=160MPa,問(wèn)此聯(lián)接方案是否可行？

題3圖

1

4、題4圖所示的氣缸蓋連接中，已知：氣缸中的壓力在0到1.5MPa

間變化，氣缸內(nèi)徑D=250mm,螺栓分布圓直徑D0=346mm,凸緣與墊片

厚度之和為50mm。為保證氣密性要求，螺栓間距不得大于120mm。試選

擇螺栓材料，并確定螺栓數(shù)目和尺寸。

5、題5圖所示有一支架用一組螺栓與機(jī)座聯(lián)接如圖示，所受外

載為F=10000N,a=45。結(jié)合面的摩擦系數(shù)為0.15,摩擦傳力可靠系

數(shù)Kf=1.2,螺栓的許用應(yīng)力［。］=400MPa。試求螺

栓的計(jì)算直徑。

題5圖

第7章鍵、花鍵、銷(xiāo)、成形聯(lián)接

三、題1圖所示為在直徑d=80mm的軸端安裝一鋼制直齒圓柱齒輪,

輪轂長(zhǎng)L=1.5d,工作時(shí)有輕微沖擊。試確定平鍵聯(lián)接尺寸，并計(jì)算其能傳

遞的最大轉(zhuǎn)矩。

2

第11章帶傳動(dòng)

1、已知某單根普通V帶能傳遞的最大功率P=4.7kW,主動(dòng)輪直徑

Dl=100mm,主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速nl=1800r/min,小帶輪包角a=135,帶與帶輪

間的當(dāng)量摩擦系數(shù)Uv=0.25。0

求帶的緊邊拉力Fl、松邊拉力及有效拉力F（忽略離心拉力）。

2、V帶傳動(dòng)傳遞的功率P=7.5kW,帶的速度v=10m/s,緊邊拉力是松

邊拉力的倍，即求緊邊拉力及有效拉力

5F1=5F2OF1Fo

3、題3圖所示為電動(dòng)繩索牽引機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。試設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)（Y

系列三相異步電動(dòng)機(jī)）與齒輪傳動(dòng)之間的V帶傳動(dòng)。已知：電動(dòng)機(jī)功率

P=5.5kW,帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比i=3,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nl=1440r/min,單班制工作，

載荷平穩(wěn)。

第12章齒輪傳動(dòng)

6、題6圖所示為兩級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器。已知：1

齒輪2的齒數(shù)z2=51,法向模數(shù)mn=3,高速級(jí)齒輪

的螺旋角81=15°10,28?齒輪3的齒數(shù)z3=17,法向模

數(shù)mn=5,?軸轉(zhuǎn)向如圖。問(wèn)：

（1）、低速級(jí)斜齒輪的螺旋線方向應(yīng)如何選擇才能

使中間軸II上兩齒輪所受的軸向力相反？

（2）、在圖上標(biāo)出斜齒輪2、3的受力方向。（所有

分力）

（2）、低速級(jí)小齒輪的螺旋角B2應(yīng)取多大值，才能

使II軸上的軸向力相互抵消？

題6圖3

7、題7圖所示，一對(duì)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)，已知：m=3mm,zl=24,z2=48,

小錐齒輪傳遞功率試求：齒輪嚙合點(diǎn)

b=25mm,P1=2KW,nl=160r/mino

處作用力的大小和方向（各用三個(gè)分力表示）。

9、有一非標(biāo)準(zhǔn)單級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器，電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可靠性要求一

般。已知：mn=5mm,zl=23,z2=92,B=10°4,19?,b=93mm,小

齒輪為45鋼調(diào)質(zhì)250HB,大齒輪為ZG45,正火200HB,精度選8級(jí)，

nl=520r/min,載荷有不大的沖擊，單向傳動(dòng)，一班制工作，要求使用壽命

為15年，試確定該齒輪傳動(dòng)能傳遞的最大功率。

第13章蝸桿傳動(dòng)

17、題17圖所示的ZA型蝸桿傳動(dòng)裝置中，蝸輪為主動(dòng)件，蝸桿輸出

功率P=0.1KW,蝸輪轉(zhuǎn)速n2=50r/min,蝸桿頭數(shù)zl=2,蝸輪齒數(shù)z2=47,

模數(shù)m=1.6mm,蝸桿分度圓直徑d2=20mm,當(dāng)量摩擦系數(shù)RV=0.07.要

求計(jì)算：

(1)、蝸桿導(dǎo)程角，當(dāng)量摩擦角，此蝸桿傳動(dòng)能否自鎖？

(2)、蝸桿轉(zhuǎn)向(標(biāo)在圖上).

(3)、蝸輪受力的大小，方向(標(biāo)在圖上).

(4)、傳動(dòng)效率，蝸輪輸入功率.

4

18如圖所示，為一提升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)示意圖，重物G懸掛在鋼絲繩上，

鋼絲繩繞在直徑D=200mm的卷筒上，卷筒與蝸輪聯(lián)接為一體，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄

可以提升重物G,斜齒圓柱齒輪的齒數(shù)zl=20,z2=60,mn=3,蝸桿頭數(shù)z3=l,

蝸輪齒數(shù)z4=60,蝸輪分度圓直徑d4=240mm,蝸桿傳動(dòng)壓力角a=20。，

不變位，系統(tǒng)總效率n=0.35,蝸桿傳動(dòng)的效率n1=0.4。求：

(1)、勻速提升重物時(shí)，各輪轉(zhuǎn)向如何？在圖中標(biāo)出

(2)、若蝸桿傳動(dòng)的當(dāng)量摩擦系數(shù)UV=O.118,蝸

桿直徑系數(shù)q=12.5,試判斷蝸桿傳動(dòng)能否自鎖。

為什么？

(3)、若要求軸II上的軸向力較小，斜齒圓柱齒

輪1、2的螺旋線的旋向如何取？

(4)、在圖上標(biāo)出斜齒圓柱齒輪1、2,蝸桿3、

蝸輪4上所有力的方向。

(5)、求出蝸桿3、蝸輪4上所有力的大小。

第14鏈傳動(dòng)

三、作業(yè)與練習(xí)

,工作情況系數(shù)取KAnl=960r/min5、套筒滾子鏈傳動(dòng)采用三排鏈，鏈

節(jié)距p=15.875mm,主動(dòng)鏈輪齒數(shù)zl=21,轉(zhuǎn)速=1.4,傳動(dòng)比i=3,中心距

a=40p,求鏈能傳遞的總

功率Po

7、設(shè)計(jì)一帶式運(yùn)輸機(jī)的滾子鏈傳動(dòng)。已知傳遞功率p=7.5kW,主動(dòng)鏈

輪轉(zhuǎn)速nl=960r/min,軸徑d=38mm,從動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速n2=330r/min。電動(dòng)機(jī)

驅(qū)動(dòng)，載荷平穩(wěn)，一班制工作。按規(guī)定條件潤(rùn)滑，水平布置。

第16章軸

三、作業(yè)與練習(xí)

1、已知一傳動(dòng)軸，傳遞功率37kW,轉(zhuǎn)速n=900r/min,如果軸上的扭

切應(yīng)力不許超過(guò)40MPa,試求該軸的直徑。

2、已知一單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器，用電動(dòng)機(jī)直接拖動(dòng)，電動(dòng)機(jī)功

率P=22kW,轉(zhuǎn)速nl=1470r/min,齒輪模數(shù)m=4mm,齒數(shù)zl=18,z2=82。

若支承間的跨距l(xiāng)=180mm（齒輪位于跨距中央），效率n=0.97,軸的材料

用45鋼調(diào)質(zhì)，試計(jì)算輸出軸危險(xiǎn)截面的直徑。

5

6、題6圖所示為一混砂機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，

其V型帶傳動(dòng)水平布置，壓軸力Q=3000N,

減速器輸入軸所傳的轉(zhuǎn)矩T=510N.m,其上

小齒輪分度圓直徑dl=132.992mm,

Bl'=12010'38",bl=120mm,軸的材料為

45號(hào)鋼，其支承跨距如圖所示。試按彎扭

合成強(qiáng)度計(jì)算軸的直徑(初選7300C型滾

動(dòng)軸承)。畫(huà)出軸的工作圖，并按安全系

數(shù)校核軸的疲勞強(qiáng)度。

第17章滑動(dòng)軸承

三、作業(yè)與練習(xí)題

2、有一混合摩擦向心滑動(dòng)軸承，軸徑直徑d=60mm,軸承寬度B=60

mm,軸瓦材料為ZCuAll0Fe3,試求：

(1)當(dāng)載荷F=36000N時(shí)，轉(zhuǎn)速n=150r/min時(shí)，校核軸承是否滿足

非液體潤(rùn)滑軸承的使用條件；

(2)當(dāng)載荷F=36000N時(shí)，軸的允許轉(zhuǎn)速n；

(3)當(dāng)軸的轉(zhuǎn)速n=900r/min時(shí)的允許載荷F；

(4)軸的允許最大轉(zhuǎn)速nmax。

第18章滾動(dòng)軸承

三、計(jì)算題

1、一軸上裝有一對(duì)6313型深溝球軸承支承，軸承所受負(fù)荷

其轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有輕

Frl=5500N7Fal=3000N,Fr2=6500N,Fa2=0,n=1250r/min,

微沖擊，預(yù)期壽命Lh\5000h.。試分析該軸承是否合適？

6

2、題2圖所示是為某軸由一對(duì)30307型軸承支承，軸承所受的徑向

負(fù)荷Frl=7000N,Fr2=4000N,軸上作用的軸向負(fù)荷FA=1000N。試求各軸承

的附加軸向力Fs及軸向負(fù)荷Fa0（Fs=Fr/（2Y）,Y=1.9）

題2圖

3、試計(jì)算題3圖所示軸承（兩端單向固定）的徑向負(fù)荷Fr、軸向負(fù)

荷Fa及當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷P。圖示兩種情況下，左、右兩軸承哪個(gè)壽命低？（圖

中（a）、（b）分別對(duì)應(yīng)題中（1）、（2））。已知：軸上負(fù)荷FR=3200N,FA=600N,

fd=1.2o

（1）一對(duì)7205AC型角接觸球軸承（正安裝）；

（2）一對(duì)7205AC型角接觸球軸承（反安裝）；

5、指出以下滾動(dòng)軸承代號(hào)的含義：6216,30202,7206AC。

6、試比較：6210,6310軸承的內(nèi)徑d,外徑D,寬度B,基本額定動(dòng)

載荷Cr,基本額定靜載荷COr,并說(shuō)明直徑代號(hào)的含義。

7、―30208軸承的基本額定動(dòng)載荷Cr=63000N

a）當(dāng)量動(dòng)載荷P=6200N,工作轉(zhuǎn)速n=730r/min,試計(jì)算軸承壽命Lh?

b）當(dāng)P=6200N,若要求LhNlOOOOh,允許的最高轉(zhuǎn)速n是多少？

c）工作轉(zhuǎn)速n=730r/min,要求LhNlOOOOh,允許的最大當(dāng)量動(dòng)載荷P

是多少？

8、一對(duì)7210AC軸承，分別承受徑向力Frl=8000N,Fr2=5200N,軸上

作用力FA如圖示，試求下列情況下,各軸承的附加軸向力Fs及軸向力Fa。

1、FA=2200N;

2、FA=900N;

3、FA=1120No

7

Ch6、思考題

1、螺紋聯(lián)接預(yù)緊的作用是什么？為什么對(duì)重要聯(lián)接要控制預(yù)緊力？

2、為什么螺紋聯(lián)接常需要防松？其防松原理有哪些？

3、受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接，什么情況下宜采用較制孔用螺栓？

4、受拉緊螺栓聯(lián)接中的螺栓危險(xiǎn)截面上都有什么應(yīng)力存在？強(qiáng)度計(jì)

算公式中1.3的含義是什么？

5、常用的提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施有哪些？

6、螺紋聯(lián)接主要類(lèi)型有哪些？各適用于什么場(chǎng)合？

7、螺紋聯(lián)接防松的根本問(wèn)題在于什么？

8、設(shè)計(jì)螺栓組聯(lián)接時(shí)，雖然每個(gè)螺栓的受力不一定相等，但對(duì)該組

螺栓仍均采用相同的材料，直徑和長(zhǎng)度，這主要是為了。（A.外形

美觀B.購(gòu)買(mǎi)方便C.便于加工和安裝）

9、題9圖示螺栓剛度為C1,被聯(lián)接件剛度為C2,若C2=4,預(yù)緊力

F'=1500N,軸向外C1

Ch7、思考題：

1、普通平鍵聯(lián)接有哪些失效形式？主要失效形式是什么？怎樣進(jìn)行強(qiáng)

度校核？若校核強(qiáng)度不足時(shí)，可采取哪些措施？

2、導(dǎo)鍵和滑鍵聯(lián)接的主要失效形式是什么？應(yīng)對(duì)聯(lián)接進(jìn)行哪方面的

計(jì)算？

3、如何選取普通平鍵的尺寸L?它的與工作長(zhǎng)度I、輪轂長(zhǎng)度間有什

么關(guān)系？

4、鍵的剖面尺寸bXh通常是根據(jù)按標(biāo)準(zhǔn)選擇。鍵的公稱(chēng)長(zhǎng)度

L主要是根據(jù)來(lái)選擇。

5、平鍵有哪幾種？各適用什么場(chǎng)合？

6、采用兩個(gè)平鍵時(shí)，一般怎樣布置，承載力能否按單鍵的2倍來(lái)計(jì)

算？

7、平鍵和斜鍵的工作面都是鍵的兩側(cè)面，對(duì)否？

8、銷(xiāo)的作用是什么？舉出幾種常見(jiàn)的銷(xiāo)。

9、花鍵聯(lián)接有哪幾種類(lèi)型？其主要失效形式是什么?應(yīng)進(jìn)行哪些強(qiáng)度

計(jì)算？

chll＞思考題

1、帶傳動(dòng)的主要失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則各是什么？

2、為什么彈性滑動(dòng)是帶傳動(dòng)的固有特性？彈性滑動(dòng)對(duì)傳動(dòng)有何影

響？

3、帶傳動(dòng)中，打滑常在什么情況下發(fā)生？打滑多發(fā)生在大輪上還是

小輪上？剛開(kāi)始打滑前，緊邊拉力與松邊拉力有什么關(guān)系？

4、帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)與打滑主要區(qū)別是什么？

5、普通V帶有哪幾種型號(hào)？窄V帶有哪幾種型號(hào)？

6、當(dāng)帶傳遞的功率一定時(shí)，采用較大的小帶輪直徑D1,其主要優(yōu)缺

點(diǎn)是什么？

7、帶傳動(dòng)的圓周速度v為什么控制在5?25m/s之間？

8、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，帶的型號(hào)根據(jù)什么來(lái)選?。咳羲愠龅膸Ц鶖?shù)Z太

多，則減少Z的有效辦法是什么？

9、增大張緊力可使帶和帶輪間摩擦力增加，但為什么帶傳動(dòng)不能過(guò)

大地增大張緊力來(lái)提高傳動(dòng)能力，而是把張緊力控制在一定數(shù)值上?

10、有A、B兩組普通V帶傳動(dòng)，已知帶輪直徑、帶的型號(hào)、根數(shù)及

轉(zhuǎn)速都相同，而A組的帶長(zhǎng)為B組帶長(zhǎng)的兩倍，問(wèn)哪組V帶的承載能力強(qiáng)？

為什么？

11、帶傳動(dòng)工作時(shí)，帶上應(yīng)力由哪些應(yīng)力組成，最大應(yīng)力發(fā)生在什么

位置？

8

Ch12、思考題

1、何謂閉式傳動(dòng)、開(kāi)式傳動(dòng)？齒輪傳動(dòng)按齒面硬度不同可分為哪幾

類(lèi)？

2、齒輪傳動(dòng)常見(jiàn)的失效形式有哪些？閉式傳動(dòng)、開(kāi)式傳動(dòng)的主要失

效形式各是什么？

3、什么叫軟齒面齒輪、硬齒面齒輪？軟齒面齒輪傳動(dòng)中，小齒輪的

硬度為什么比大齒輪的硬度高數(shù)十個(gè)HB單位？得到硬齒面的熱處理方法

有哪些？

4、齒面點(diǎn)蝕首先發(fā)生在什么部位？什么是收斂性點(diǎn)蝕、擴(kuò)展性點(diǎn)蝕？

設(shè)計(jì)中要防止哪種點(diǎn)蝕發(fā)生？輪齒折斷有哪幾種？

5、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算中，為什么要以節(jié)點(diǎn)處的齒面接觸應(yīng)力作

為齒面接觸疲勞強(qiáng)度的計(jì)算應(yīng)力？

6、試述直齒圓柱齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核公式中各項(xiàng)參數(shù)的物理

意義；在齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算中，若大小齒輪的許用應(yīng)力不相等，應(yīng)代

入哪個(gè)值計(jì)算?

7、計(jì)算一對(duì)圓柱齒輪傳動(dòng)的大、小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度時(shí)，其計(jì)算

公式是否一樣，應(yīng)注意什么問(wèn)題？

8、試述直齒圓柱齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核公式中各項(xiàng)參數(shù)的物理

意義。

9、計(jì)算一對(duì)圓柱齒輪傳動(dòng)的大、小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度時(shí)，其計(jì)算

公式是否一樣，應(yīng)注意什么問(wèn)題？

10、試述齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（計(jì)算準(zhǔn)則）。

11、影響齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的主要因素各有哪

些？

12、直齒圓柱齒輪傳動(dòng)大、小齒輪的接觸應(yīng)力關(guān)系如何？彎曲應(yīng)力關(guān)

系如何？

13、設(shè)計(jì)斜齒輪傳動(dòng)時(shí)，下列參數(shù)中哪些應(yīng)圓整或標(biāo)準(zhǔn)化？哪些應(yīng)精

確計(jì)算？斜齒輪的模數(shù)、齒數(shù)、當(dāng)量齒數(shù)、螺旋角、分度圓直徑、齒頂

圓直徑、齒寬。

Chl3思考題

1、蝸桿傳動(dòng)的正確嚙合條件是什么？與齒輪傳動(dòng)相比，蝸桿傳動(dòng)的

失效形式有何特點(diǎn)？

2、蝸桿傳動(dòng)的嚙合效率受哪些因素影響？影響傳動(dòng)效率的主要影響

因素有哪些？

3、為什么閉式蝸桿傳動(dòng)要進(jìn)行溫度計(jì)算？如果溫度不符合要求，可

以采取哪些措施？為什么？

4、在蝸桿傳動(dòng)中，為什么只驗(yàn)算蝸輪的強(qiáng)度，而不驗(yàn)算蝸桿的強(qiáng)度?

5、蝸桿傳動(dòng)變位的目的是什么？

6、蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比是否等于蝸輪與蝸桿的分度圓直徑之比？為什

么？

Chl4、思考題

1、按用途不同，鏈可分為哪幾種？

2、鏈傳動(dòng)在工作時(shí)引起動(dòng)載荷的主要原因是什么？

3、鏈在傳動(dòng)中的主要作用力有哪些？鏈傳動(dòng)的可能失效形式可能有

哪些？

4、為什么小鏈輪齒數(shù)不宜過(guò)多或過(guò)少？

5、鏈傳動(dòng)的中心距過(guò)大或過(guò)小對(duì)傳動(dòng)有何不利？一般取為多少？

6、與帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)張緊的目的及緊邊的布置有何不同？

7、影響鏈速不均勻性和動(dòng)載荷的主要參數(shù)有哪些？各是如何影響

的？

9

Ch16、思考題