机械设计 (7)
机械设计基础(第七版)
钱瑞明，东南大学教授，长期承担机械设计系列课程的教学工作，自2013年的第六版开始，负责修订《机械 设计基础》一书的机械原理部分（第1~8章），并承担了第七版插图双色设计、配套数字资源的研制工作。
作者简介
作者简介
杨可桢，1922年生，东南大学退休教授，退休前主要讲授本科生的“机械设计”“机械设计基础”等课程， 历任《机械设计基础》各版的主编，退休后兼任机械设计课程建设顾问。
程光蕴，1930年生于江西省南昌市，东南大学机械工程学院退休教授，1948年入中央大学读书，1957年毕 业于南京工学院机械系并留校任教，自1979年起，历任《机械设计基础》各版的主编。
该书除绪论外共18章，第1~8章讲述常用机构及机器动力学基本知识，第9~18章讲述常用连接、机械传动、 轴系部件和弹簧。来自图书目录图书目录
（注：目录排版顺序为从左列至右列 ）
配套资源
配套资源
《机械设计基础（第七版）》配套有多媒体课件、学习指导及部分典型机构的视频和动画等。
获得荣誉
获得荣誉
2021年9月，《机械设计基础（第七版）》获首届全国教材建设奖二等奖。
谢谢观看
机械设计基础（第七版）
2020年高等教育出版社出版的图书
01 图书目录
03 获得荣誉
目录
02 配套资源 04 作者简介
基本信息
《机械设计基础（第七版）》是由杨可桢、程光蕴、李仲生、钱瑞明主编，高等教育出版社于2020年7月15 日出版的“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材与新形态教材。该教材可作为高等工科院校机械设计基础 课程的教材，也可供有关工程技术人员参考。
机械设计·7习题
一、填空题：1.若齿轮传动的传动比、中心距和齿宽不变，增加两轮的齿数和，则弯曲强度____________，接触强度______________。
2.闭式软齿面齿轮传动首先按____________强度进行设计计算，确定传动的几何尺寸，然后校核____________强度。
3.在齿轮传动中，当其它条件不变，作用于齿轮轮齿上的载荷增加为2倍时，弯曲应力增加为___________倍；接触应力增加为______倍。
4.在单向转动的齿轮上，由于齿轮的弯曲疲劳强度不够所产生的疲劳裂纹，一般容易在轮齿的______________首先出现和扩展。
5.齿轮的主要失效形式有___________、_____________、____________、__________、__________。
6.在齿轮传动设计中，齿宽系数减小，则齿向载荷分布（不均）系数dK_____________。
7.轮齿齿面塑性变形破坏的原因是________________________________，预防措施是___________________________________________________。
8.标准直齿圆柱齿轮传动，轮齿弯曲强度计算中的齿形系数只决定于。
9.轮齿齿面塑性变形破坏的原因是、；特点为、；预防措施是________________、______________________。
10.选择齿轮的结构形式和毛坯获得的方法，主要与____________有关。
二、单项选择题：1.圆柱齿轮传动，当齿轮直径不变，而增加齿数时，可以__________。
A.提高轮齿的弯曲强度B.提高齿面的接触强度C.改善传动的平稳性和降低振动噪声D.提高抗磨损寿命2.选择齿轮的结构形式和毛坯获得的方法与_______有关。
A.齿圈宽度B.齿轮直径C.齿轮在轴上的位置D.齿轮的精度3.一对圆柱齿轮，在确定大小齿轮的宽度时，通常把小齿轮的齿宽做得比大齿轮的宽一些，其目的是______。
机械设计基础第七章齿轮传动
§7-7 直齿圆锥齿轮传动的强度计
算 方向： Ft——主反从同
Fr——指向各自的轴线
一、直F齿a—圆—锥指齿向轮大传端 动的受力分析
Fr1 Fa2
Fa1 Fr 2
Ft1=-Ft2
二、强度计算
1、齿面接触强度的计算 2、齿根弯曲强度的计算
P120
§7-8 蜗杆传动强度计算
一、蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料
2T1 d1
Fa2
பைடு நூலகம்Ft 2
2T2 d2
Fa1
Fr1 Fr2 Ft2tg
力的方向和蜗轮转向的判别
蜗轮转向的判别 ： Fa1的反向即为蜗轮的角速度w2方向
圆周力
Ft——主反从 同
径向力
Fr——指向各自 的轴线
轴向力 Fa1——蜗杆左右
手螺旋定则
三、蜗杆传动强度计算
1、蜗轮齿面接触强度的计算 2、蜗轮齿根弯曲强度的计算
（2）铸钢 用于尺寸较大齿轮，需正火和退火以消除 铸造应力。 强度稍低 。
2、铸铁 脆、机械强度，抗冲击和耐磨性较差， 但抗胶合和点蚀能力较强，用于工作平 稳、低速和小功率场合。
常用铸铁：灰铸铁；球墨铸铁（有较好
的机械性能和耐磨性 ）
3、非金属材料——工程塑料（ABS、尼 龙）、夹布胶木
适于高速、轻载和精度不高的传动中， 特点是噪音较低，无需润滑；
四、蜗杆传动热平衡计算
1、原因 效率低，发热大，温升高，润滑油粘度 下降润滑油在齿面间被稀释，加剧磨损 和胶合。
2、冷却措施 加散热片以增大散热面积；风扇；
冷却水管；循环油冷却
§7-9 齿轮、蜗杆和蜗轮的构造 一、结构
1、齿轮轴 2、实体式 3、辐板式(孔板式) 4、轮辐式 5、镶圈齿轮
机械设计基础第7章 轮系
a,b齿轮选择原则
1. 2.
3.
4.
已知转速的齿轮 固定的齿轮（n=0） 需要求该齿轮转速的齿轮 轮系之间有关联的齿轮（复合轮系） a,b,H轴线平行（周转轮系）
17
例题 在图所示的差动轮系中，已知各轮的齿数为：z1 =30，z2 =25， z2’=20， z3=75。齿轮1的转速为210r/min(蓝箭头向上)，齿轮3的转速为 54r/min(蓝箭头向下)，求系杆转速 的大小和方向。 解：将系杆视为固定，画出转化轮系中各轮的转向，如图中红 线箭头所示(红线箭头不是齿轮真实转向，只表示假想的转 化轮系中的齿轮转向，二者不可混淆)。因1、3两轮红线箭 头相反，因此 应取符号“-”，根据公式得：
§7-3 周转轮系传动比计算 19
§7-4 复合轮系传动比计算
除了前面介绍的定轴轮系和周转轮系 以外，机械中还经常用到复合轮系。复合轮系常以两 种方式构成： ① 将定轴轮系与基本周转轮系组合； ② 由几个基本周转轮系经串联或并联而成。 由于整个复合轮系不可能转化成为一个 定轴轮系，所以不能只用一个公式来求解。计算复合 轮系时，首先必须将各个基本周转轮系和定轴轮系区 分开来，然后分别列出计算这些轮系的方程式，最后 联立解出所要求的传动比。 正确区分各个轮系的关键在于找出各个基本周转 轮系。找基本周转轮系的一般方法是：先找出行星轮， 即找出那些几何轴线绕另一齿轮的几何轴线转动的齿 轮；支持行星轮运动的那个构件就是行星架；几何轴 线与行星架的回转轴线相重合，且直接与行星轮相啮 合的定轴齿轮就是中心轮。这组行星轮、行星架、中 心轮构成一个基本周转轮系。
根据题意，齿轮1、3的转向相反，若假设n1为正，则应 将n3以负值带入上式，
解得nH =10r/min。因nH 为正号，可知nH 的转向和n1 相同。 在已知n1、nH或n3、nH的情况下，利用公式还可容易地算 出行星齿轮2的转速 。
考研机械设计-7
考研机械设计-7(总分：100.00，做题时间：90分钟)一、计算题(总题数：25，分数：100.00)1.已知下图(a)所示零件的极限应力点C的位置，工作应力为σmax (σm ,σa )。
试在该图上标出按三种应力变化的规律，即r=σmin /σmax =c、σm =c及σmin =c时，对应于点C的极限应力点，并指出该点处于破坏区还是安全区。
（分数：4.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：()解析：解题要点：(1)当r=σmin /σmax =c时，在题图(b)中，连接OC并延长，交于极限应力曲线A"E"S上的点C 1，则点C 1为极限应力点，且位于塑性安全区。
(2)当σm =c时，自点C作横坐标的垂线，交A"E"S于点C 2 (极限应力点)，且位于疲劳安全区。
(3)当σmin =c时，自点C作与横坐标轴呈45°角的斜线交A"E"S于C 3点(极限应力点)，且位于疲劳安全区。
2.已知某钢材的力学性能为σ-1 =500MPa，σs =1000MPa，σ0 =800MPa。
(1)试按比例绘制该材料的简化疲劳极限应力图；(2)由该材料制成的零件，承受非对称循环应力，其应力循环特性r=0.3，工作应力σmax =800MPa，零件的有效应力集中系数k σ =1.49，零件的尺寸系数εσ =0.83，表面状态系数β=1，按简单加载情况在下图中标出工作应力点及对应的极限应力点；(3)判断该零件的强度是否满足要求。
（分数：4.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：()解析：解题要点：(1)绘制材料的简化疲劳极限应力图。
机械设计基础第7章答案
7-1解：（1）先求解该图功的比例尺。
（2 ）求最大盈亏功。
根据图7.5做能量指示图。
将和曲线的交点标注，，，，，，，，。
将各达达所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-”号，然后根据各自达达盈亏功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.6）如下：首先自向上做，啊啊达达的盈功；其次作向下啊啊达达的亏功；依次类推，直到画完最后一个封闭矢量。
由图知该机械系统在达达出现最大盈亏功，其绝对值为：（3 ）求飞轮的转动惯量曲轴的平均角速度：；系统的运转不均匀系数：；则飞轮的转动惯量：图7.5图7.67-2图7.7 图7.8解：（1）驱动力矩。
因为给定为常数，因此为一水平直线。
在一个运动循环中，驱动力矩所作的功为，它相当于一个运动循环所作的功，即：因此求得：（2）求最大盈亏功。
根据图7.7做能量指示图。
将和曲线的交点标注，，，。
将各达达所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-”号，然后根据各自达达盈亏功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.8）如下：首先自向上做，啊啊达达的盈功；其次作向下啊啊达达的亏功；然后作向上啊啊达达的盈功，至此应形成一个封闭达达。
由图知该机械系统在达达出现最大盈亏功。
欲求，先求图7.7中的长度。
如图将图中线1和线2延长交于点，那么在中，相当于该三角形的中位线，可知。
又在中，，因此有：，则根据所求数据作出能量指示图，见图7.8，可知最大盈亏功出现在段，则。
（3）求飞轮的转动惯量和质量。
7-3解：原来安装飞轮的轴的转速为，现在电动机的转速为，则若将飞轮安装在电动机轴上，飞轮的转动惯量为：7-4解：（1）求安装在主轴上飞轮的转动惯量。
先求最大盈亏功。
因为是最大动能与最小动能之差，依题意，在通过轧辊前系统动能达到最大，通过轧辊后系统动能达到最小，因此：则飞轮的转动惯量：（2）求飞轮的最大转速和最小转速。
（3）因为一个周期内输入功和和输出功相等，设一个周期时间为，则：，因此有：。
7-5 解：图7.9 一个周期驱动力矩所作的功为：一个周期阻力矩所作的功为：又时段内驱动力矩所做的功为：因此最大盈亏功为：机组的平均角速度为：机组运转不均匀系数为：故飞轮的转动惯量为：7-6答：本书介绍的飞轮设计方法，没有考虑飞轮以外其他构件动能的变化，而实际上其他构件都有质量，它们的速度和动能也在不断变化，因而是近似的。
07机械设计基础第七章机械运转速度波动的调节
第一节 速度波动调节的目的和方法
周期性速度波动的调节方法
在机械中加上一个转动惯量很大的回转件——飞轮
飞轮的动能变化
E
1 2
J( 2
- 02 )
显然动能变化相同时，飞轮的转动惯量越大，速度波动越小。
第一节 速度波动调节的目的和方法
三、非周期性速度波动
机械的运转速度变化是非周期性的，完全随机的，不能依靠飞轮对其进行速 度波动的调节。
第二节 飞轮设计的近似方法
Ea Eo Aoa Eo M [S1] Eb Ea Aab Ea M [S2 ] Ec Eb Abc Eb M [S3 ] Ed Ec Acd Ec M [S4 ] Eo Ed Ado Ed M [S5 ]
Amax
Emax
Emin
1 2
J (m2ax
2 min
)
Jm2
飞轮转动惯量 Amax用绝对值表示
J Amax
m2
第二节 飞轮设计的近似方法
由上式可知：
1）当Amax与ω 2m一定时 ，J-δ 是
一条等边双曲线。
J ∆J
当δ 很小时， δ ↓→ J↑↑
过分追求机械运转速度的平稳性，将使飞轮过于笨重。
2）当J与ω m一定时 ， Amax-δ 成正比。即Amax越大，∆δ
机械运转速度越不均匀。
J
Amax
m2
δ
3) 由于J≠∞，而Amax和ω m又为有限值，故δ 不可能
为“0”，即使安装飞轮，机械总均转速越高，所需飞轮
的转动惯量越小。一般应将飞轮安装在高速轴上。
飞轮设计的基本问题：已知作用在主轴上的驱动力矩和阻力矩的变化规律，
机械设计课后习题答案 机械工业出版社(7章)
习题复习
7-2.受轴向工作载荷的紧螺栓连接，螺栓受的总载荷为 什么不等于工作载荷与预紧力之和而等于工作载荷与 残余预紧力之和？ 答：螺栓受到工作载荷后，被压连接件受压缩产生变 形量δ1。然后，螺栓受拉伸后伸长，又迫使被压连 接件回弹，变形量δ1减小，在此状态下相对应的压 力称为残余预紧力，其小于预紧力。因此总拉伸载荷 等于工作载荷与残余预紧力之和。
改选d=12mm螺钉 按机械设计手册查得当d=12mm时，d1=10.106mm大于 8.51mm，故选M12螺钉合适。
螺钉材料为q235钢1决定螺钉总拉伸载荷2求螺钉直径螺钉材料为q235钢由表72得屈服强度连接时不控制预紧力假定d10mm由表74取安全系数s3由表72得许用应力为240mp习题复习3确定螺钉直径由式715得按机械设计手册查得当d10mm时d18376mm小于851mm故选m10螺钉不合适
习题复习
7-1.螺纹的主要参数是什么？各参数间的关系如何？ 答：螺纹的主要参数：大径d，小径d1，中径d2， 线数n，螺距P，导程S,螺旋升角Ψ，牙型角a。 参数间的关系有：S=nP, Ψ=arctanS/(πd2）。
2）判断螺栓挤压强度条件
Q 4.75*103 σp = = = 14.7 MPa ≤ σ p d 0 h 17 * 42 − 23） （
3）判断螺栓的剪切强度条件
4Q 4 * 4.75 *10 3 τ = = = 19.8 MPa ≤ [τ ] 2 2 π d0 π *17
因此螺栓强度满足。
习题复习
7-6.已知作用在图7-52中轴承盖上的力F=10KN,轴承盖用 4个螺钉固定于铸铁箱体上，螺钉材料为Q235钢，取残 余预紧力 F'' = 0.4F ,不控制预紧力，求所需的螺钉直径。
机械设计基础第7章 轮系
作业
• P140 • 题7-10（定轴轮系） • 题7-11（周转轮系） • 题7-12 （周转轮系） • 题7-13 （复合轮系）
23
课堂练习
1.z图2=2示5，轮z系2’=中15，，z1z=3=1350，， zz若35’==n6110=5，5，0z05zr’4/==m32i00n，，，(z求m4’=齿=42m条(右m６旋)，)， 线速度v的大小和方向。
17
例z2’=题20，在z图3=7所5。示齿的轮差1动的轮转系速中为，21已0r知/m各in轮(蓝的箭齿头数向为上：)，z1 齿=3轮0，3的z2 转=2速5，为 54r/min(蓝箭头向下)，求系杆转速 的大小和方向。 解：将系杆视为固定，画出转化轮系中各轮的转向，如图中红 线箭头所示(红线箭头不是齿轮真实转向，只表示假想的转 化轮系中的齿轮转向，二者不可混淆)。因1、3两轮红线箭 头相反，因此 应取符号“-”，根据公式得：
i15
1 5
(1
z5 z3'
)
z2z3
z1z
' 2
1 28.24
§5-4 复合轮系传动比计算
21
例2：轮系也是一个复合轮系。 其成中一：个齿 基轮 本1周、转2轮、系3、，4齿和轮H1构5、 6轮、系7，和第H2构2个成周另转一轮个系基中本的周齿转轮 7就是第一个周转轮系的行星架， 齿轮4、5相连使两个基本周转 轮系的运动中心轮具有相同的 运动。
i17 i12 i2' 3 i3' 4 i45 i5' 6 i6' 7
n1 n2' n3' n4 n5' n6' n1
n2 n3 n4 n5 n6 n7 n7
机械设计基础第7章
化，所以中间轴做成两段，并采用沿键联接，以适应两轴间距离
的变化。在双万向铰链机构中，主、从动轴的传动比可套用式(74)。
图7-27所示是双万向铰链机构在汽车驱动系统中的应用。其中发
动机和变速箱1安装在车架上，而后桥3用弹簧和车架连接。在汽
主动轮上只做出一个或一部分齿，并根据运动时间与停歇时间的
要求，而在从动轮上做出与主动轮轮齿相啮合的轮齿。
• 三、凸轮间歇运动机构
凸轮间歇运动机构一般由主动凸轮、从动转盘和机架组成。主动凸
轮作连续转动时，从动转盘作间歇运动。
• 1.圆柱形凸轮间歇运动机构
• 2. 蜗杆形凸轮间歇运动机构
如图7-18所示，凸轮形状如同圆弧面
蜗杆一样，滚子均匀地分布在转盘的
圆柱面上，犹如蜗轮的齿。这种凸轮
间歇运动机构可以通过调整凸轮与转
盘的中心距来消除滚子与凸轮接触面
间的间隙以补偿磨损。
第三节 螺旋机构
• 一、螺旋机构概述
• 螺旋机构在各种机械设备总经常用到。其
主要优点是能获得很大的减速比和力的增
益。此外，选择合适的螺纹导程角，还可
以使机构具有自锁性。它的主要缺点是机
第七章
其他常用机构
第一节 棘轮机构
棘轮机构是一种间歇运动机构。
• 一、棘轮机构的组成及工作原理
• 棘轮机构的典型结构如图7-1所示，它主要由
主动摆杆1、主动棘爪2、棘轮3、止动棘爪4、
机架5和弹簧6组成。止动棘爪4依靠弹簧6与
棘轮3保持接触，主动摆杆1空套在与棘轮3固
连的转轴O3上，并绕O3轴作往复摆动。
的开口从圆心向外，主动拨盘l与从动槽轮2
机械设计试题及答案第七章链传动
答案： a0 ＝（30～50）P
7－38 计算链条速度V（ m／s）的公式是下面所列的哪一个？
(1)V=d1w1/2000; (2) V=d1n1/6000; (3) V= d2w2/6000;(4) V=z1n1p/6000;
（l）12A—2X120 GB1243.1—83；（2）20A—1X120 GB1243.1—83； （3）20A—2X120 GB1243.1－83；（4）12A—1X120 GB1243.1—83。
答案： 20A—2 X 120 GB 1243.1—83。
7－20 有一标记为 08A—2 X 9 GB1243．l—83 的链条，下列主要尺寸和链条种类哪个正确？
7－34 链条在小链轮上的包角过小，对链传动有何不利影响？
（1）链条易从链轮上滑落；（2）链条易被拉断，承载能力低；（3）同时啮合的齿数少，链条和轮齿的磨损快；（4）链传动的运动不均匀，冲击作用大。
答案：同时啮合的齿数少，链条和轮齿的磨损快。
7－35链传动的中心距过小，对其运动有何不利影响？
（1）链条工作时颤动、运行不平稳；（2）链条运动不均匀性和冲击作用增强；（3）小链轮上的包角小，链条磨损快；（4）不利于安装。
计算题
问答题
第七章 链传动
判断题
填空题
答案：增大。 答案：不 答案：疲劳 答案：磨损。 答案：链条铰链的胶合。
7－1链条节距P是滚子链的主要参数，节距_______时，链条中各零件的尺寸及可传递的功率随着增大。 已知一滚子链的标记为 10A—2 X 110 GB1243.1—83，其中10表示_____， A表示____，节距为____ mm， 2X110表示_____、_____ 对相同直径的链轮，其转速越________，节距越_________，齿数越_______,则传动的动载荷就越大。
《机械设计基础》第7章 机械的运转及其速度波动的调节
二、飞轮设计的基本原理
飞轮设计的基本问题是：已知作用在主轴上的驱动力 矩M′和阻力矩M″的变化规律，要求在机械的速度不均匀 系数δ的容许范围内，确定安装在主轴上的飞轮的转动惯 量J。
2、非周期性速度波动 机械运转中随机的、不规则的、没有一定周期的速
度变化称为非周期性速度波动。 这种速度波动不能依靠飞轮来进行调节，需要采用
专用装置——调速器来进行调节。
§7—2 飞轮设计的近似方法 一、平均角速度ωm和速度不均匀系数δ
图7-1所示为机械主轴角速度 随时间的变化规律ω=f (t)。
Aab= 400（Nm） （-） Abc=750（Nm） （+） Acd= 450（Nm） （-） Ade= 400（Nm）（+） Aea ′ =300（Nm） （-）
取比例尺μA=20Nm/mm，作能量指示图。 Amax =Lmax μA=37.5 ×20= 750（Nm）
J =900Amax/(π2n2 δ) =900 × 750/(π2× 1202 ×0.06) =79.2（kgm 2 ）
在一般机械中，其他构件所具有的动能与飞轮相比， 其值甚小，因此，近似设计中可以认为飞轮的动能就是整 个机械的动能，即其他构件的转动惯量可忽略不计。
如图所示为作用在某机械主轴 上的驱动力矩M′和阻力矩M″的变 化曲线及机械功能E的变化情况。 由图可见：
当E=Emax时，即c点处，ω=ωmax； 当E=Emin时，即b 点处，ω=ωmin。
二、速度波动调节的目的
由于速度波动会导致在运动副中产生附加的作用力， 从而降低机械效率和工作可靠性；并引起机械的振动，影 响零件的强度和寿命；还会降低机械的精度和工艺性能， 使产品质量下降。因此，对机械运转速度的波动必须进行 调节，以便使波动程度限制在许可的范围内，从而来减轻 所产生的上述不良影响。 三、速度波动调节的方法
机械设计基础课件第7章齿轮系与减速器
自由度F＝1
简单行星轮系
自由度F＝2
差动轮系
行星轮系动画演示(3D)
行星轮系动画
行星轮系动画演示(3D)
3.混合轮系 轮系中既含有定轴轮系又含有行星轮系的复杂轮系。 或含有两个以上的基本行星轮系的复杂轮系。
混合轮系动画演示(3D)
7.2
定轴轮系传动比及其计算
所谓轮系的传动比，是指轮系中输入轴A的角速度（或转速） 与输出轴B的角速度（或转速）之比，即 a na iab b nb 计算轮系传动比时，既要确定传动比的大小，又要确定首 末两构件的转向关系。 一、传动比大小的计算 1 n1 z2 定义 i 2 n2 z1
i16 n1 z2 z4 z6 42 31 38 34.64 n6 z1 z3 z5 34 21 2
故蜗轮的转速为
n1 1 n6 940 27.14 r min i16 34.64
蜗轮的转向用画箭头的方式决定，如图所示。
车床变速箱动画
7.3
行星轮系传动比及其计算
定轴轮系与行星轮系比较。 显然，不能将定轴轮系传动比的计算公式直接用于行星轮系 一、行星轮系的转化轮系 根据相对运动原理，若给整个轮系加上一个公共的角速度 -ωH ，各构件之间的相对运动关系并不改变，但此时系杆Ｈ静止 不动。于是周转轮系就转化为一假想的定轴轮系—转化轮系。 -ωH
行星轮系
转化轮系
行星轮系动画
H3 3 H
H H H H 0
二、行星轮系传动比的计算
转化轮系中1、3两轮的传动比 可以根据定轴轮系传动比的计算方 法得出 H 1H 1 H z i13 H 3 3 3 H z1 推广到一般情况，可得：
H iGK
机械设计基础测试题(七)及答案
****学院-- 学年第学期期考试试卷课程：机械设计基础出卷人：考试类型：闭卷【】开卷【】适用班级：一、空题（每空1分，共30分）1．由于带传动存在，所以不能保证。
2．在一定的条件下，f为一定值时，要增加带传动的传动能力，就应增加和。
3．齿数愈少，齿根厚度就愈；轮齿的弯曲应力就愈；因此，齿形系数Y f就愈。
4．蜗杆传动的失效形式主要有和。
5．根据受载荷的不同，轴分为；；。
其中主要承受弯矩；主要承受扭矩；既承受弯矩，也承受扭矩。
6．根据磨擦状态分，滑动轴承的磨擦状态一般分为；两类。
按承受载荷的方向不同，将滑动轴承分为和。
7．滚动轴承的典型结构由；；；等四部分组成。
8．联轴器根据内部是否有弹性零件，分为联轴器和联轴器；9．理想的齿轮材料性能应是齿面；齿芯。
10．选择润滑油粘度的一般原则是：重载低速，应选粘度的油；高速应选粘度的油；工作温度低应选粘度的油。
二、选择题（每题2分，共20分）1．为了保证带的传动能力，小带轮的包角α1应。
（A）<120︒(B)>120︒(C)<150︒(D)>150︒2．齿面的接触疲劳强度设计准则是以不产生破坏为前提建立起来的。
（A）疲劳点蚀；（B）磨损；（C）胶合；（D）塑性变形。
3．一对啮合的齿轮，小齿轮为硬齿面，大齿轮为软齿面，因此有。
（A）σH1>σH2，[σ] H1> [σ]H2；（B）σH1= σH2，[σ] H1> [σ]H2；（C）σH1<σH2，[σ]H1< [σ]H2；（D）σH1>σH2，[σ] H1=[σ]H2。
4．齿轮的齿面疲劳点蚀首先发生在的部位。
（A）靠近节线的齿根表面上；（B）靠近节线的齿顶表面上；（C）在节线上；（D）同时在齿根和齿顶表面上。
5．在一传动机构中，有圆锥齿轮传动和圆柱齿轮传动时，应将圆锥齿轮传动安排在。
（A）高速级；（B）低速级；（C）中速级；（D）任意位置。
6．装有张紧轮的带传动，带的寿命将 。
机械设计(7.7.1)--蜗杆传动例题
第6章蜗杆传动例题例6-1 图中蜗杆主动，试标出未注明的蜗杆（或蜗轮）的螺旋线方向及转向，并在图中绘出蜗杆、蜗轮啮合点处作用力的方向。
解：(1)蜗轮螺旋线方向已给出，为右旋。
蜗杆传动中，蜗杆的螺旋线方向与蜗轮的相同。
本例中，蜗轮为右旋，那么，蜗杆也为右选，画在图上。
(2)蜗杆转向已在图a 给出，根据视图关系，画在图b 上。
(3)标注件号：1为蜗杆，2为蜗轮，标注节点P 。
(4)蜗杆轴向力F a1和蜗轮圆周力F t2。
根据左右手法则，确定蜗杆轴向力F a1：主动的蜗杆螺旋线方向为右旋，用右手法则，对图b ，四指与n 1相同，拇指(蜗杆轴向力F a1)指向左方向，画在图b 上。
蜗杆轴向力F a1的反作用力为蜗轮圆周力F t2，画在图b 上。
(5)蜗轮的转向n 2。
在蜗轮圆周力F t2的作用下，蜗轮转动，蜗轮P 点的速度方向与蜗轮圆周力F t2相同，据此，确定蜗轮的转向n 2，画再图上。
(6)蜗杆圆周力F t1和蜗轮轴向力F a2。
蜗杆圆周力F t1的方向与蜗杆P 点的圆周速度相反，本例中，蜗杆P 点的圆周速度向右，则蜗杆圆周力F t1方向向左，见图a 。
蜗杆圆周力F t1是蜗轮的轴蜗轮轴向力F a2的反作用力，画在图a 上。
(7)蜗杆径向力F r1和蜗轮径轴力F r2。
蜗杆径向力F r1和蜗轮径轴力F r2，各自指向轮心，画在图上。
(a)(b)n 1F a 1F t 2Pn 2F r 2F r 112例6-2 设计某闭式蜗杆传动。
已知电机驱动，载荷平稳，单向工作，输入功率 P 1＝7.5 kW ，输入转速n 1＝960 r/min ，传动比i ＝16。
单班工作，寿命10年。
解 （l ）选择材料及确定许用应力蜗杆用45钢，蜗杆螺纹部分表面淬火，齿面硬度38～45HRC 。
蜗轮齿圈用铸锡青铜ZCuSn10Pb1，砂模铸造，轮芯用铸铁HT150，采用轮缘(齿圈)过盈配合组合式结构。
由表6-7取蜗轮材料的基本许用接触应力 [σH ]’＝150 MPa ，由表6-9取蜗轮材料的基本许用弯曲应力[σF ]’＝40 MPa(单向工作，单侧工作)。
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考试科目： 机械设计（A 卷）（答案全部写在答题纸上）
一、选择填空(每小题2分，共20分)
1．蜗杆传动中，轮齿承载能力计算，主要是针对 来进行的。
A) 蜗杆齿面接触疲劳强度和蜗轮齿根弯曲疲劳强度
B) 蜗轮齿面接触疲劳强度和蜗杆齿根弯曲疲劳强度
C) 蜗杆齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度
D) 蜗轮齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度
2．齿轮传动的动载荷系数中，动载荷系数v K 的大小主要与 有关。
A) 制造精度 B) 齿轮模数 C) 端面重合度 D) 轮齿宽度
3．滚动轴承基本额定动载荷所对应的基本额定寿命是 。
A) 710； B) 2.5×710 C) 610 D)5×6
10
4．当轴上安装的零件要承受轴向力时，采用 来进行轴向定位，所能承受的轴向力较大。
A) 圆螺母 B) 紧定螺钉 C) 弹性挡圈
5．离合器与联轴器的不同点为 。
A) 过载保护 B) 可以将两轴的运动和载荷随时脱离和接合
C) 补偿两轴间的位移
6．滚动轴承的内外圈及滚动体的表面硬度为 ；软齿面齿轮的齿面硬度为 。
A) 150HBS B)（20～32）HBS C) ≤350 HBS D) (60～65)HRC
7. 某轴材料为45钢，两支点采用深沟球轴承支承，验算时发现轴的刚度不够，这时应 。
A ）改为合金钢轴
B ）改为滚子轴承 C) 增加轴径 D) 改为滑动轴承
8．带传动采用张紧轮的目的是 。
A) 调节带的初拉力 B) 提高带的寿命
C) 改变带的运动方向 D) 减轻带的弹性滑动
9．圆锥齿轮为了测量和计算方便标准模数取在 ，受力分析时模数取在 。
A) 分度圆锥面 B) 轮齿大端 C) 齿宽中点 D)锥距中点
10．当采用铰制孔用螺栓联接承受横向载荷时，螺栓杆受到 作用。
A) 剪切和挤压 B ）拉伸和剪切 C) 弯曲和挤压 D) 扭转和弯曲
二、填空题（每空1分，共25分）
1．在普通平健联接中，平健的工作面是 ，其最主要的失效形式是 ，平健的剖面尺寸（h b ⨯）按 从标准中选取。
2．直齿圆柱齿轮齿根弯曲强度计算中，载荷作用于齿顶时的齿形系数Fa Y 与 有关。
3．影响单根V 带实际所能传递功率的主要因素有 、 、 、 。
4．有一非液体润滑的径向滑动轴承，宽径比5.1/=d B ，轴径=d 100mm,若轴承材料的许用值 5][=p MPa, 10][=pv MPa.m/s ，3][=v m/s ，轴的转速500=n r/min ，则该轴允许承受的载荷
=max F 。
（4分） 5．有一滚动轴承的代号为7211C/P5, 其类型为 ，尺寸系列为 ，轴承孔内径为 mm ，精度等级为 。
6．工作时只受弯矩，不受扭矩的轴，称为 ，自行车前轴属于 轴。
在轴的初步计算中，通常轴的直径是按 强度初步确定的。
7．链传动的 传动比是不断变化的，只有在 ，且传动的中心距恰为 的整数倍时，传
动比才能在全部啮合过程中保持不变。
8．闭式齿轮传动中，中心距一定时，取较大齿数，是为了提高齿轮的 强度。
9．轴端零件的轴向固定方法有 、 。
三、简答题（30分）
1．根据摩擦面间存在润滑剂的情况，滑动摩擦分为哪几种？机械零件的磨损过程分为哪三个阶段？（7分）
2．常用的提高螺纹联接强度的措施有哪些？（8分）
3．为改善齿轮载荷沿接触线分布不均匀的程度，常采用哪些措施（3种以上）？（8分）
4. 带传动中，打滑是怎样产生的？打滑的有利有害方面各是什么？（7分）
四、分析题（40分）
1．（20分）试根据液体动压滑动的一维雷诺方程式
306h
h h v x p -=∂∂η说明下列问题： （1）产生动压油膜的必要条件是什么？
（2）定性画出油膜压力沿x 轴的分布图。
（3）当水平板上载荷F 增大为1F 时，水平板将如何变化？为什么变化后仍可支撑1F 载荷？ υy
x F
2．（20分）图示起重装置由开式标准直齿轮—蜗杆传动组成。
已知：201=Z ，602=Z ，13=Z ，504=Z ，蜗杆为右旋，卷筒直径D=400mm ，不计摩擦损失。
试求：
I
II
III
Z 1
Z 2
Z 3Z 4D
（1）重物上升时，齿轮1的回转方向1n ； (4分)
（2）蜗轮的螺旋线方向； （4分
（3）画出重物上升时蜗杆传动的各分力； （6分）
（4）如输入扭距T 1=20000N-mm,计算此时的起重量。
（6分）
五、计算题（35分）
1． （15分）某螺栓联接的预紧力为100000=F N ，且承受变动的轴向工作载荷F =0～8000N 的作用。
现测得在预紧力作用下该螺栓的伸长量2.0=b λmm ，被联接件的缩短量05.0=m λmm 。
分别求在工作中螺栓及被联接件所受总载荷的最大与最小值
2．（20分）图示轴系用两个70000B 型角接触球轴承支承，已知圆锥齿轮上的轴向力5001=A F N ，斜齿圆柱齿轮上的轴向力12002=A F N, 求得两轴承的径向载荷18001=r F N, 20002=r F N,轴系转速7501=n r/min ，预期寿命7200'=h L h ，载荷系数1.1=p f 。
试确定：
（1）哪个轴承是危险轴承,为什么？ （14分）
（2）求轴承的基本额定动载荷。
（6分）
（附：70000B 型轴承，派生轴向力r d F F =；e=1.14, r a F F />e 时 X=0.35,Y=0.57;
r a F F /≤e 时 X=1,Y=0) 2
F A 2
F A 11。