川大机械设计855各章复习讲义

四川大学855机械设计考研基础资料

四川大学专业课考研【科目：855机械设计】

复试知识总结

一至五章

1、当应力循环次数N=N0的对称循环变应力时的极限应力和安全系数

极限应力为σ-1最大工作应力σmax =σa 安全系数S=σ-1/σa 考虑应力集中等因素的影响安

全系数2、当应力循环次数N=N0时的非对称循环应力的极限应力和安全系数

或

3、当应力循环次数N

a

D 1

)k (S σσσ-=a m r σσσ'+'=m

a m

a a m a m

max min /1/1r σσσσσσσσσσ+-=

+-==)

(21

min max m σ

σσ+=

)(21min max a σσσ-=a m min σσσ-=a

m max σσσ+=r

1r

1tg +-=ααα

tg 1tg 1r +-=2/2/0m

01a 1σσσσσσ'=-'---a a

m m σσσσ'

='m

a a 1a σψσσσσσ+='-m

a m 1m σψσσσσσ+='-m a m a 1a m r )(σψσσσσσσσσ++='+'=-m

a 1m a m a m a 1max r )()(S σψσσσ

σσψσσσσσσσσ+=

+++==--m

a D 1

)k (S σψσσσ

σ+=-常数==0m r m rN N N σσm a m a 1r )

(σψσσσσσσ++=-m a S max S S σσσσσσ+==m

a D 1

N )k (k S σψσσσσ+=-1

-N 1N -k σσ=

测试1

1、某齿轮传动装置如图所示，轮1为主动轮，则轮2的齿面接触应力按

变化。

A 对称循环

B 脉动循环

C 循环特性r=-0.5的循环

D 循环特性r=+1的循环

2、上图所示的齿轮传动装置，轮1为主动轮，当轮1作双向回转时，则

轮1齿面接触应力按变化。

A．对称循环 B.脉动循环

C.循环特性r=-0.5的循环

D.循环特性r=+1的循环3、两等宽的圆柱体接触，其直径d1=2d2，弹性模量E1=2E2，则其接触应力值为

。A、σH1=σH2

B、σH1=2σH2

C、σH1=4σH2

D、σH1=σH2

4、某四结构及性能相同的零件甲、乙、丙、丁，若承受最大应力σmax 的值相等，而

应力循环特性r 分别为+1、0、0.5、-1，则其中最易发生失效的零件是

。A、甲

B、乙

C、丙

D、丁

5、某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限σ-1=300MPa，若疲劳曲线指数m=9，应

力循环基数N0=10,当该零件工作的实际应力循环次数N=10,则按有限寿命计算,对应于N 的疲劳极限σ-1N 为

MPa 。

A 、300

B 、428C、500.4D、430.5

r N m

0r rN k σσσ==N N m 0N N N k =m a D 1N )k (k S σψσσσσ+=-1

-N 1N -k σσ=a D 1

N )k (k S σσσ-=a D 1N )k (k S σσσ-=

6、在极限应力图中，工作应力点N的位置如图所示。

加载情况属于σmin=常数情况，试用作图法判定其材料的极限应力取为。

A、σB

B、σ0

C、σ-1

D、σs

7、在图示极限应力图中，M点位工作应力点，应力循

环特性r=常数，NO线与横

坐标轴间夹角θ=40°，则该零件所受的应力类行

为。

A、不变号的不对称循环变应力

B、变号的不对称循环变应力

C、对称循环变应力

D、脉动循环变应力

8、某结构尺寸相同的零件，当采用材料制造时，其有效应力集中系数最大。

A、HT200

B、35号钢

C、40CrNi

D、45号钢

9、某截面形状一定的零件，当其尺寸增大时，其疲劳极限值将随之。

A、增高

B、降低

C、不变

D、规律不定

10、对于承受简单的拉、压、弯及扭矩等体积应力的零件，其相应应力与外载荷成关系；

而对理论上为线接触的两接触表面处的接触应力与法向外载荷成关系；对于理论上为点接触的接触应力与法向外载荷成关系。

A、线性

B、σ∝F

C、σ∝F

D、σ∝F

测试一答案

1.B

2.B

3.B

4.D

5.C

6.D

7.A8.C9.B10.A,C,B

1、机械零件设计计算的最基本计算准则是强度。

2、机械零件的主要失效形式有整体断裂、表面破坏、变形量过大、破坏正常工作条件引起的失效。

3、机械零件的表面损坏形式主要有磨损、压溃、接触疲劳、腐蚀。

4、产品样机试验完成后，为使设计达到最佳化，需对设计方案进行技术评价

和经济评价工作。

5、作用于机械零件上的名义载荷是指根据额定功率用力学公式计算出的作用于零件上的载荷，而设

计零件时，应按计算载荷进行计算，它和名义载荷间的关系式为计算载荷等于名义载荷剩以载荷

系数K 。

6、提高机械零件强度的主要措施有合理布置零件；减小所受载荷；降低载荷集中；均匀载荷分布；

采用等强度结构；选用合理截面、减小应力集中。

7、判断机械零件强度的两种方法是判断危险截面处的最大应力是否小于或等于许用应力及判断危险

截面处的实际安全系数是否大于或等于许用安全系数,其相应的强度条件式分别为σ≤[σ]及S σ≥[S σ]

8、在静载荷作用下的机械零件，不仅可以产生静应力，也可能产生变应力。

9、在变应力工况下，机械零件的强度失效是疲劳断裂；这种损坏的断面包括光滑区和粗糙区两部分

10、在静应力工况下，机械零件的强度失效是塑性变形或断裂

11、机械零件的表面强度主要指表面接触强度、表面挤压强度及表面磨损强度

12、钢制零件的疲劳曲线中，当N

13、钢制零件的疲劳曲线上，当疲劳极限几乎与应力循环次数N 无关时，称为低周循环疲劳；而当

N

14、零件按无限寿命设计时，疲劳极限取疲劳曲线上的水平线对应的应力水平；按有限寿命设计时，

预期达到N 次循环时的疲劳极限表达式为15、在校核轴危险截面处的安全系数时，在该截面处同时有圆角、键槽及配合边缘等应力集中源，此时应采用其中最大的有效应力集中系数进行计算。

16、零件所受的稳定变应力是指每次应力循环中，平均应力、应力幅及周期均不随时间变化的变应力，

非稳定变应力是指其中之一随时间变化的变应力。

17、在设计零件时，为了减小截面上的应力集中，可采用的主要措施有增大过渡曲线的曲率半径；交

接部分截面尺寸避免相差过大；增设卸载结构

18、提高表面接触强度的主要措施有增大接触表面的综合曲率半径；改变接触方式；提高表面硬度；

提高加工质量；适当增加润滑油的粘度

19、影响机械零件疲劳强度的主要因素有应力集中；尺寸大小；表面状态；环境介质；加载顺序和频

率

20、钢的强度极限越高，对应力集中越敏感；表面越粗糙，表面状态系数越低。

21、非稳定变应力零件的疲劳强度计算中的等效应力通常取等于非稳定变应力中作用时间最长的或

起主要作用的应力。

测试二

1、当铰制孔用螺栓组联接承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓。

A 、必受剪切力作用

B 、必受拉力作用

C 、同时受到剪切与拉伸

D 、即可能受剪切，也可能受挤压作用

2、计算紧螺栓联接的拉伸强度时，考虑到拉伸与扭转的复合作用，应将拉伸载荷增加到原来的

倍。

A 、1.1

B 、1.3

C 、1.25

D 、0.3

3、在螺栓联接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是

。A 、提高强度B 、提高刚度C 、防松D 、减小每圈螺纹牙上的受力

4、在同一螺栓组中，螺栓的材料、直径和长度均应相同，这是为了。

A 、受力均匀

B 、便于装配

C 、外形美观

D 、降低成本

5、螺栓的材料性能等级标成6.8级，其数字代表。

A 、对螺栓材料的强度要求

B 、对螺栓的制造精度要求

C 、对螺栓材料的刚度要求

D 、对螺栓材料的耐腐蚀性要求

6、螺栓强度等级为6.8级，则该螺栓材料的最小屈服极限近似为。

A 、480MPa

B 、6MPa

C 、8MPa

D 、0.8MPa

r N rN k σσ=

7、不控制预紧力时，螺栓的安全系数选择与其直径有关，是因为。

A、直径小，易过载

B、直径小，不易控制预紧力

C、直径大，材料缺陷多

D、直径大，安全

8、在受轴向变载荷作用的紧螺栓联接中，为提高螺栓的疲劳强度，可采取的措施

是。

A、增大螺栓刚度C1，减小被联接件刚度C2

B、减小C1，增大C2

C、增大C1和C2

D、减小C1和C2

9、在螺栓联接设计中，若被联接件为铸件，则有时在螺栓孔处制做沉头座或凸台，其目的

是。

A、避免螺栓受附加弯曲应力作用

B、便于安装

C、为安置防松装置

D、为避免螺栓受拉力过大

10、若要提高受轴向变载荷作用的紧螺栓的疲劳强度，则可。

A、在被联接件间加橡胶垫片

B、增大螺栓长度

C、采用精制螺栓

D、加防松装置

11、在螺栓、螺钉和双头螺柱联接中，被联接件的光孔直径为什么比螺纹外径大？

答：可以降低孔的加工精度要求；安装方便；可避免在装拆时碰坏螺栓的螺纹。

12、铰制孔螺栓的螺纹外径为什么比无螺纹部分的直径小？

答：为了确保无螺纹部分承受横向载荷，且可避免损坏螺栓螺纹和铰制孔。

测试二答案

1.D

2.B

3.C

4.B

5.A

6.A

7.A

8.B

9.A10.B

测试三

1、普通平键联接工作时，键的主要失效形式是。

A、键受剪切破坏

B、键的侧面受挤压破坏

C、剪切与挤压同时产生

D、磨损和键被剪断

2、普通平键联接强度校核的内容主要是。

A、校核键侧面的挤压强度

B、校核键的剪切强度

C、A、B二者均需校核

D、校核磨损

3、键的剖面尺寸b×h通常是根据从标准中选取。

A、传递的转矩

B、传递的功率

C、轮毂的长度

D、轴的直径

4、采用两个普通平键时，为使轴与轮毂对中良好，两键通常布置成。

A、相隔180°

B、相隔120°~130°

C、相隔90°

D、在轴的同一母线上

5、平键B20×80GB1096-79中，20×80是表示。

A、键宽×轴颈

B、键高×轴颈

C、键宽×键长

D、键宽×键高

1.C

2.A

3.D

4.A

5.C

测试四

1、带传动是依靠来传递运动和功率的。

A、带与带轮接触面间的正压力

B、带与带轮接触面间的摩擦力

C、带的紧边拉力

D、带的松边拉力

2、带张紧的目的是。

A、减轻带的弹性滑动

B、提高带的寿命

C、改变带的运动方向

D、使带具有一定的初拉力

3、与平带传动相比较，V带传动的优点是。

A、传动效率高

B、带的寿命长

C、带的价格便宜

D、承载能力大

4、与线绳结构的V带相比较，帘布结构V带的优点是。

A、抗弯强度高，可用于较小直径的带轮

B、耐磨损，寿命长

C、抗拉强度高，传递载荷大

D、价格便宜

5、选取V带型号，主要取决于。

A、带传递的功率和小带轮转速

B、带的线速度

C、带的紧边拉力

D、带的松边拉力

6、中心距一定的带传动，小带轮上包角的大小主要由决定。

A、小带轮直径

B、大带轮直径

C、两带轮直径之和

D、两带轮直径之差

7、V带传动中，小带轮直径的选取取决于。

A、传动比

B、带的线速度

C、带的型号

D、带传递的功率

8、带传动的中心距过大时，会导致。

A、带的弹性滑动加剧

B、带传动效率降低

C、带工作噪声增大

D、带在工作时出现颤动

9、设计V带传动时，为防止应限制小带轮的最小直径。

A、带内的弯曲应力过大

B、小带轮上的包角过小

C、带的离心力过大

D、带的长度过长

10、带传动在工作时，假定小带轮为主动轮，则带内应力的最大值发生在带。

A、进入大带轮处

B、紧边进入小带轮处

C、离开大带轮处

D、离开小带轮处

11、带传动在工作中产生弹性滑动的原因是。

A、带与带轮之间的摩擦系数较小

B、带绕过带轮产生了离心力

C、带的弹性与紧边和松边存在拉力差

D、带传递的中心距大

12、一定型号的V带传动，当小带轮转速一定时，其所能传递的功率增量，取决

于。

A、小带轮上的包角

B、带的线速度

C、传动比

D、大带轮上的包角

1.B

2.D

3.D

4.C

5.A

6.D

7.C 8.D 9.A 10.B 11.C 12.C 1.简述带的弹性滑动与打滑的区别？

答：弹性滑动是由于带传动在工作时，两边拉力不同，而两边的伸长变形不同，造成带与带轮不能同步转动，而带与带轮轮缘之间发生相对滑动；打滑是由于工作载荷过大，是带传动传递的有效圆周力超过了最大值而引起的。

2.保证带传动不打滑的条件和影响因素

答：（1）.条件为带所传递的圆周力（即带的实际有效拉力）小于带与带轮之间的最大摩擦力（即最大有效拉力）。

（2）.带的实际有效拉力是带传递的功率和带的线速度的函数；

最大摩擦力主要取决于摩擦系数、小轮包角和带的初拉力（即张紧力）。

3.保证带具有一定疲劳寿命的条件和影响因素是什么？

答：（1）条件为带的最大应力应小于或等于根据带疲劳寿命决定的带的许用拉应力。

（2）影响因素主要包括：小带轮直径，带的速度，带的长度，传动比，包角，带的型号，带的

材质和带传递的功率等。

4.带传动为什么要限制其最小中心距和最大传动比？

答：（1）中心距愈小，带长愈短。在一定速度下，单位时间内带的应力变化次数愈多，会加速带的

疲劳破坏；

（2）当两轮直径一定时，中心距减小，带在小带轮上的包角就越小。张紧力一定时，由于包角减小而造成带传动的极限有效拉力减小，传动工作能力下降。

（3）传动比较大时，中心距小时将导致小带轮包角过小，传动能力下降。

5.在带传动中影响能传递的最大有效圆周力的因素有哪些？其关系如何？

答：（1）初拉力，最大圆周力与初拉力成正比；

（2）包角，最大圆周力随包角增大而增大；

（3）摩擦系数，最大圆周力随摩擦系数增大而增大；

（4）带的材质与结构，圆带小，平带大，V 带更大；棉帘布与棉线绳结构的胶带能传递的最大

有效圆周力小于同型号化学纤维绳结构；

（5）带的根数，根数越多，能传递的最大有效圆周力越大。

6.在设计V 带传动时，为什么要限制D 1≥D min ？

答：（1）当带的材料和尺寸一定时，小带轮越小，弯曲应力愈大，带的疲劳寿命缩短；

（2）由公式v=πD 1n 1/60×1000和P=Fv/1000可知，在转速n 和有效拉力F 一定的条件下，带

轮直径D 越小，带速v 也越小，从而导致传递功率P 下降，使带传动的承载能力降低；

（3）在转速n 和传递功率P 一定的条件下，带轮直径D 越小，带速v 也小，从而将使带的有效拉力F 加大，为满足承载能力的需要必须增加带的根数z 。但小带轮尺寸过大，传动的外廓尺寸相应也就增大，显然要想使带传动处于较佳状态，应当限制带轮直径，

7.在设计V 带传动时，为什么要限制v=5—25m/s ？

答：（1）带在工作过程中，由于离心拉力，将使带中产生离心拉应力，在质量和尺寸一定时，带

速v 越大，离心拉应力就越大，带的疲劳寿命就降低。同时带速过高，带的离心力大，这将使带与带轮间的摩擦力减小，传动工作能力降低。

（2）由P=FV/1000可知，当传递一定功率时，速度v 减小，有效拉力F 增加，传动所需V 带的根数也要增加（即带截面积加大）。因此在设计带传动时，要控制带速的范围。若超出此范围，可以调节带轮直径或转速，来满足设计要求。

8.带传动在什么情况下发生打滑？打滑多发生在大轮上还是小轮上？为什么？

答：（1）.包角过小，不能充分利用带的工作能力，属于设计问题。

（2）.没有足够的张紧力。通常是因为带在工作一段时间后，由于带的伸长变形而引起张紧力下降。可以通过调整带传动中心距来加大张紧力。

（3）.过载打滑。这种打滑可以起到保护其它零件的作用。

由于小带轮的包角小于大带轮包角，通常打滑多发生在小带轮上。要避免打滑，需要求摩擦系数、包角和张紧力应具有足够的取值。

第十二章齿轮传动

1.齿轮传动的失效形式，各种失效的机理和特点，防止措施以及齿轮传动的计算准则；

2.齿轮材料的基本要求，软齿面与硬齿面的常用热处理方法及材料选用原则；

3.齿轮传动的受力分析，计算载荷，各种载荷系数的物理意义与影响因素；

4.齿轮承载能力计算包括：直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算与齿根弯曲疲劳强度计算；斜齿圆柱齿轮传动和直齿锥齿轮传动的计算特点；

5.齿轮传动设计中，主要参数的选择原则及影响因素，各参数间的相互影响关系。

6.影响接触应力的四个因素

外载荷F n ：F n ↑，则σH ↑；

接触宽度b ：b ↑，则σH ↓；

综合曲率半径ρ：ρ↑，则σH ↓;

综合弹性模量E ：E ↑，则σH ↑。

7.两齿轮啮合时的接触应力σH 与许用接触应力[σH ]

一对啮合齿轮的接触应力大小相等方向相反，即σH1=σH2；

一对啮合齿轮的许用接触应力不一定相等，即[σH1]≠[σH2]。所以接触强度一般不相等，在应用

公式时应取[σH ]小值代入。若一对齿轮的[σH1]=[σH2]，则一对齿轮不但接触应力相等（即σH1=σH2）

，而且接触强度也相等。8.影响弯曲应力的主要因素有：

（1）模数m ：因σF ∝1/m 2,则模数是影响弯曲强度的最重要因素，当弯曲强度不足时，首先应增

大模数；

（2）齿宽b ：当齿宽b ↑，则σF ↓，但b 过大会使齿向载荷分布系数K β↑而使K

↑；

（3）齿数z 及变位系数x ：z ↑、x ↑，则Y Fa ·Y Sa ↓Y ε↓，而使σF ↓。

9.一对标准齿轮啮合，通常σF1≠σF2，[σF1]≠[σF2]。

因为一般z 1≠z2，则Y Fa1≠Y Fa2，Y Sa1≠Y Sa2，所以σF1≠σF2；

一对大、小齿轮的材料和热处理硬度不同，则弯曲疲劳极限σFlim 不同，加之弯曲疲劳寿命系数Y N 的影响，所以[σF1]≠[σF2]。

10.齿形系数Y Fa 与模数m 无关

因Y Fa 是反映当力作用于齿顶时，轮齿齿廓形状对齿根弯曲应力的影响系数，它是指齿根厚度与齿

高的相对比例关系。当齿高增大，齿根厚度变小，轮齿变为“瘦高型”,即Y Fa ↑σF ↑，抗弯曲能

力差；反之，齿高减小，齿厚增大，则轮齿变为“矮胖型”，即Y Fa ↓σF ↓，抗弯曲能力强。因此

Y Fa 是反映轮齿“高、矮、胖、瘦”程度的形态系数。

而模数m 的值是反映一个轮齿绝对尺寸的大小，对于用标准刀具加工标准齿轮时，若z 相同仅m 不同，则加工出的轮齿都几何相似，m 只是它们的放大比例。

11.YFa 的影响因素及其选择

标准直齿圆柱齿轮的Y Fa 只取决于轮齿的形状（随齿数和变位系数而异）。当z ↑，渐开线越平坦齿

根厚度↑，则Y Fa ↓；当z 一定时，采用正变位方法可使齿根厚度↑，达到降低YFa 的效果，而σ

F

↓，则抗弯强度提高。对于斜齿轮的Y F a 应按当量齿数z v =z/cos 3β选取；对于直齿锥齿轮，应按

z v =z/cos δ选取。

斜齿圆柱齿轮设计中，若β↑、z v ↑，则Y Fa ↓，故斜齿轮的抗弯强度比直齿轮高。

12.齿数z 的选择

对于闭式软齿面齿轮传动

其主要失效形式是齿面疲劳点蚀。设计时，首先从保证齿轮的接触强度出发来确定齿轮直径（或中心距）。这时齿数的多少，主要影响齿轮的模数及弯曲疲劳强度。故其选择原则为：在传动尺寸不变并满足弯曲强度条件下，z 尽可能选多些有利。

原因：

（1）z ↑，则重合度εα↑，使传动平稳，降低齿轮传动的振动与噪声；

（2）εα↑，则重合度系数Z ε↓而使σH ↓，可提高齿轮的接触强度；

（3）z ↑，则m ↓，可减轻齿轮的重量和减小金属切削量，节省工时和费用；

（4）z ↑还能降低齿高，减少滑动系数，减少磨损，提高传动效率和抗胶合能力。一般取z 1=20～

40。

13.对于闭式硬齿面齿轮传动

其主要失效形式是轮齿折断。设计时，首先从保证轮齿弯曲强度出发，确定齿轮的模数m 。这时z 的多少直接影响齿轮结构尺寸的大小，故其选择原则为：

（1）在保证足够的接触疲劳强度的前提下，齿数不易过多，一般z 1≥17。

（2）在开式齿轮传动中，开式齿轮传动的尺寸主要取决于轮齿的弯曲疲劳强度，故z 也不易过多，对标准直齿轮z 1≥17，以避免根切。

14.齿宽系数ψd 的选择

(1)设计齿轮时，所选的齿宽系数ψd 既不能太大，又不能过小。

原因：当载荷一定时，齿宽系数选大值，可使分度圆直径下降（或中心距下降），降低齿轮圆周速度，而且能在一定程度上减轻整个传动装置的重量，但使齿宽增加，轴向尺寸增大，因而增加了载荷沿齿宽分布的不均匀性，故齿宽系数不能选太大；

(2)若齿宽系数过小，则分度圆直径增大（或中心距增大），增加了整个传动装置的重量，故齿宽系数又不能选太小。

15.齿宽系数选择原则

一般齿轮制造、安装精度高，载荷稳定，轴的刚度大，齿轮对称于轴承布置时，齿宽或齿宽系数可以取大些；相反，齿宽与齿宽系数应选小些；

直齿圆柱齿轮宜取较小值，斜齿可取较大值（人字齿可到2）；

在设计时，可把软齿面齿轮的齿宽系数值比硬齿面齿轮的齿宽系数值选大一些；为便于装配和调整，根据d 1和齿宽系数求出轮宽b 后，将小齿轮宽度b 1再加大5mm ～10mm （锥齿轮和人字齿轮传动

的小齿轮部加宽），但计算时按大齿轮宽度计算。

16.螺旋角的选择

螺旋角增大，可使εα，提高传动的平稳性与承载能力，但β过大，轴向力增加，轴承装置复杂；

若β过小，斜齿轮的优点不明显。一般取β=8~15°；对于振动噪声要求高的齿轮，可取β=15~25°，但制造精度要相应的提高；对人字齿轮，因轴向力可相互抵消，故β可选大些。测试五及答案

1.两级圆柱齿轮传动中，若有一级为斜齿另一级为直齿，试问斜齿圆柱齿轮应置于高速级还是低速级？为什么？若为直齿锥齿轮和圆柱齿轮所组成的两级传动中，锥齿轮应置于高速级还是低速级？为什么？

（1）在两级圆柱齿轮传动中，斜齿轮应置于高速级，主要因为高速级的转速高，用斜齿圆柱齿轮

传动，工作平稳，在精度等级相同时，允许传动的圆周速度较高；在忽略摩擦阻力影响时，

高速级小齿轮的转矩是低速级小齿轮转矩的1/i(i 是高速级的传动比)，其轴向力小。

（2）由锥齿轮和圆柱齿轮组成的两级传动中，锥齿轮一般应置于高速级，主要因为当传递功率一

定时，低速级的转矩大，则齿轮的尺寸和模数也大，而锥齿轮的锥距和模数大时，则加工困难，或者加工成本大为提高。

2.一对齿轮传动，如何判断大、小齿轮中哪个齿面不易产生疲劳点蚀？

（1）大、小齿轮的材料与热处理硬度及循环次数N 不等，通常[σH1]>[σH2]，而σH1=σH2，故小齿

轮齿面接触强度较高，则不易出现疲劳点蚀。

（2）比较大、小齿轮的[σF1]/Y Fa1Y Sa1与[σF2]/Y Fa2Y Sa2，若[σF1]/Y Fa1Y Sa1<[σF2]/Y Fa2Y Sa2，则表明小

齿轮的弯曲疲劳强度低于大齿轮，以产生弯曲疲劳折断；反之亦然。

3.一对按接触疲劳强度设计的软齿面钢制圆柱齿轮，经弯曲强度校核计算，发现其σF 比[σF ]小很

多。试问设计是否合理？为什么？在材料、热处理硬度不变的条件下，可采取什么措施以提高其传动性能？

（1）因闭式软齿面齿轮，其主要失效形式为齿面疲劳点蚀，其设计准则为σH ≤[σH ]，必须首先

满足接触强度的要求，因此，此设计是合理的。

（2）若材料、热处理硬度不变，在满足弯曲强度条件σF ≤[σF ]下，可选用较多齿数。

z ↑，则重合度εα↑，使传动平稳，降低齿轮传动的振动与噪声；

εα↑，则重合度系数Z ε↓而使σH ↓，可提高齿轮的接触强度；

z ↑，则m ↓，可减轻齿轮的重量和减小金属切削量，节省工时和费用。

4.一对渐开线圆柱齿轮传动，若中心距、传动比和其他条件不变，仅改变齿轮的齿数。试问对接触疲劳强度和弯曲疲劳强度各有何影响？

答：（1）z ↑，则Y Fa Y Sa ↓而使σF ↓，即抗弯曲疲劳强度高。

（2）在保证弯曲强度的前提下，z ↑，则重合度↑，Z ε↓而使σH ↓，可提高齿轮的接触强

度；

5.一对齿轮传动，若按无限寿命设计，如何判断其大、小齿轮中哪个不易出现齿面点蚀？

（1）许用接触应力[σH1]、[σH2]与齿轮的材料、热处理及齿面工作循环次数有关，一般小齿

轮硬度比大齿轮硬度高30~50HB ，即试验齿轮的接触疲劳极限σHlim1>σHlim2，故[σH1]>[σ

H2]。且σH1=σH2，按无限寿命设计时，寿命系数ZN=1，故小齿轮不易出现齿面点蚀。

（2）比较两齿轮的Y Fa1Y Sa1/[σF1]与Y Fa2Y Sa2/[σF2]，比值小的齿轮其弯曲疲劳强度大，不易出现齿

根弯曲疲劳折断。

测试六

1、一般开式齿轮传动的主要失效形式是。

A 、齿面胶合

B 、齿面疲劳点蚀

C 、齿面磨损或轮齿疲劳折断

D 、轮齿塑性变形

2、高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式是

。A 、齿面胶合B 、齿面疲劳点蚀

C 、齿面磨损

D 、轮齿疲劳折断

3、齿轮采用渗碳淬火的热处理方法，则齿轮材料只可能是。

A 、45号钢

B 、ZG340~640

C 、20Cr

D 、20CrMnTi

4、齿轮传动中齿面的非扩展性点蚀一般出现在。

A 、跑合阶段

B 、稳定性磨损阶段

C 、剧烈磨损阶段

D 、齿面磨粒磨损阶段

5、对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般。

A 、按接触疲劳强度设计齿轮尺寸，再校核弯曲强度

B 、按弯曲强度设计齿轮尺寸，再校核

接触强度

C、只需按接触强度设计

D、只需按弯曲强度设计

6、一减速齿轮传动，小齿轮1选用45号钢调质；大齿轮选用45号钢正火，它们的齿面接触应

力。

A、σH1>σH2

B、σH1<σH2

C、σH1=σH2

D、σH1≤σH2

7、设计一对减速软齿面齿轮传动时，从等强度要求出发，大小齿轮的硬度选择时，应使。

A、两者硬度相等

B、小齿轮硬度高于大齿轮硬度

C、大齿轮硬度高于小齿轮硬度

D、小齿轮采用硬齿面，大齿轮采用软齿面

8、设计闭式软齿面直齿轮传动时，选择齿数z1的原则是。

A、z1越多越好

B、z1越少越好

C、z1≥17，不产生根切即可

D、在保证轮齿有足够的抗弯疲劳强度的前提下，齿数选多些

有利

9、在设计闭式硬齿面齿轮传动中，当直径一定时，应取较少的齿数，使模数增大以。

A、提高齿面接触强度

B、提高轮齿抗弯疲劳强度

C、提高抗塑性变形能力

D、减少加切削量，提高生产力

10、在直齿圆柱齿轮设计中，若中心距保持不变，而增大模数m，则可以。

A、提高齿面的接触强度

B、提高轮齿的弯曲强度

C、弯曲和接触强度均可提高

D、弯曲与接触强度均不变

11、为了提高齿轮传动的接触强度，可采取的方法。

A、采用闭式传动

B、增大传动中心距

C、减少齿数

D、增大模数

12、轮齿弯曲强度计算中的齿形系数与无关。

A、齿数z1

B、变位系数

C、模数

D、斜齿轮的螺旋角

13、一对圆柱齿轮，通常把小齿轮的齿宽做得比大齿轮的齿宽宽一些，其主要原因是。

A、为使传动平稳

B、为了提高传动效率

C、为了提高齿面接触强度

D、为了便于安装，保证接触线长度

14、齿轮传动在以下几种工况中的齿宽系数可取大些。

A、悬臂布置

B、不对称布置

C、对称布置

D、同轴式减速器布置

15、设计一传递动力的闭式软齿面钢制齿轮，精度7级。如欲在中心距和传动比不变的条件下，提高

齿面接触强度的最有效的方法是。

A、增大模数（相应减少齿数）

B、提高加工精度

C、提高主、从动轮的齿面硬度

D、增大齿根圆角半径

16、选择齿轮精度等级的主要依据，是根据齿轮的。

A、圆周速度的大小

B、转速的高低

C、传递功率的大小

D、传递转矩的大小

测试六答案

1.C

2.A

3.D

4.A

5.D

6.C7B8.D

9.B10.B11.B12.C13.D14.C15.C16.A

第十三章蜗杆传动

1.蜗杆传动的特点及应用

蜗杆传动是啮合传动，它在中间平面中，蜗轮与蜗杆的啮合，相当于斜齿轮与直齿条相啮合。因此，在受力分析、失效形式及强度计算等方面，它与齿轮传动有许多相似之处。就蜗杆而言，又与螺杆有相似之处，蜗杆齿为连续不断的螺旋齿轮，故传动平稳、噪声低，并可在一定条件下实现自锁。但由于在啮合处存在相当大的滑动，因而其失效形式主要是胶合、磨损与点蚀，且传动效率较低。所以在材料与参数选择、设计准则及热平衡计算等方面又独具特色。由于效率较低，故不适合于大功率和长期连续工作的场合。

2.蜗杆传动的正确啮合条件

3.蜗杆的直径系数

1）物理意义切制蜗轮时用的是蜗轮滚刀，其齿形参数和直径尺寸等要求与该蜗轮配对啮合的蜗杆完全一致。在同一模数时，由于齿数及导程角的变化，将有很多直径不同的蜗杆可供选择，这就要配备很多加工蜗轮的滚刀。为了减少加工蜗轮滚刀的数目，便于刀具的标准化，将d1定为标准值，即对应每一个m 规定一定数量的d1。d1与m 的比值称为直径系数q 。

2）q 对传动性能的影响

若q 增大，则d1增大，即蜗杆刚性提高。又当z1一定时，若增大q ，则γ减小而使效率降低，但自锁性好；反之，γ增大，则效率提高。因此，对于小模数的蜗杆，宜选用较大的q 值，以保证足

够的刚度与强度，适用于小功率传动及需要自锁的场合；对于大模数的蜗杆，宜选用较小q 值，以保证一定的效率，适用于较大功率的传动。

4.蜗杆传动变位的特点

为了保持刀具的尺寸不变，只对蜗轮进行变位。

变位的目的：

（1）凑中心距（2）凑传动比

5.蜗杆传动的失效形式、材料选用及强度计算特点

（1）由于采用材料和传动结构上的原因，蜗杆螺旋部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度，所以失效常发生在蜗轮轮齿上。又因啮合处的相对滑动速度大，所以其主要失效为表面失效，除点蚀外易产生胶合与磨损。因此，对于蜗杆传动中材料的组合，首先要求具有良好的减磨性和抗胶合能力，同时应具有一定的强度。通常蜗杆采用碳钢或合金钢；蜗轮材料则视其传动中相对滑动速度的高低而定。

（2）只需进行蜗轮轮齿的强度计算，对蜗杆必要时应进行刚度校核。

一般情况下，蜗轮轮齿很少发生弯曲疲劳折断，只有当z2>80~100或开式传动时，才对蜗轮进行弯曲疲劳强度计算。因此，对闭式蜗杆传动，仅按蜗轮齿面接触强度进行设计，而无需校核蜗轮轮齿的弯曲强度。

6.蜗杆传动具有那些特点？它为什么要进行热平衡计算？若热平衡计算不合要求时怎么办？

特点：蜗杆传动具有传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声低和在一定条件下能自锁等优点而获得广泛的应用。但蜗杆传动在啮合平面间将产生很大的相对滑动、摩擦发热大、效率低等缺点。

正是由于存在上述缺点，故需要进行热平衡计算。当热平衡计算不合要求时，可采取如下措施：

（1）在箱体外壁增加散热片，以增大散热面积。

（2）在蜗杆轴端设置风扇，以增大散热系数。

（3）若上述办法还不能满足散热要求，可在箱体油池中装设蛇形冷却管，或采用压力喷油循环

m

m m t x ==21α

αα==21t x 21βγ=m tg z d γ11=γtg z m d q 1

1==

润滑。

测试七

1.与齿轮传动相比较，不能作为蜗杆传动的优点。

A、传动平稳

B、传动比可以较大

C、可产生自锁

D、传动效率高

2.阿基米德圆柱蜗杆与蜗轮传动的模数，应符合标准值。

A、端面

B、法面

C、中间平面

3.在标准蜗杆传动中，蜗杆头数一定时，若增大蜗杆直径系数，将使传动效率。

A、提高

B、减小

C、不变

D、增大也可能减小

4.在其它条件相同时，若增加蜗杆头数，则滑动速度。

A、增加

B、不变

C、减小

D、可能增加也可能减小

5.蜗杆常用材料是。

A、HT150

B、ZCuSn10P1

C、45号钢

D、GCr15

6.对蜗杆传动进行热平衡计算，其主要目的是为了防止温升过高导致。

A、材料的机械性能下降

B、润滑油变质

C、蜗杆热变形过大

D、润滑条件恶化而产生胶合失效

7.在蜗杆传动设计中，除规定模数标准化外，还规定蜗杆直径取标准值，其目的是。

A、限制加工蜗杆的刀具数量

B、限制加工蜗轮刀具的数量，并便于刀具的标准化

C、便于装配

D、提高加工精度

测试七答案

1.D，

2.C，

3.B，

4.A，

5.C，

6.D，

7.B

第14章链传动

1.链传动的运动特性

重点了解链传动的“多边形效应”。

链传动的瞬时传动比在传动过程中是不断变化的，从而导致运动的不均匀性。只有当主、从动轮齿数相等，链条中心距正好是其节距的整数倍时，瞬时传动比才为常数。

链传动运动不均匀性及刚性链节啮入链轮齿间时引起的冲击，将引起动载荷。会形成连续不断的冲击、振动和噪声。这种现象称为“多边形效应”。

链条的节距越大，链轮齿数越少，转速越高，“多边形效应”越严重。

2.合理选择链传动的主要参数

1）传动比的选择：

链传动的传动比一般应小于或等于8，推荐i=2~3.5，i max=10。传动比越大，则链条在小链轮上的包角越小，同时啮合的齿数就越少，轮齿的磨损就越大，越容易出现跳齿现象，破坏正常啮合。通常小链轮上的包角不应小于120o

2）链轮齿数的选择：

链轮齿数z1应大于或等于zmin，小链轮齿数选得多一些，多边形效应将减小，动载荷将减轻，有利于传动。大链轮齿数应小于或等于120。大链轮齿数选得越多，链条的使用寿命将越短。

小链轮齿数最好与链条节数互为质数，这样才能轮流更换链轮齿与链节的啮合，从而得到较为均匀的磨损。

3）链节距和列数的选择

链节距越大，链列数越多，则承载能力越大。但链节距越大，其运动不均匀性越大，附加动载荷越大。因此，在满足承载能力的条件下，应尽量选择小节距的多列链。在转速高、载荷大，且要求传动平稳的场合，应尽量选用小节距的多列链。在低速重载、中心距要求大、传动比较小的场合，宜采用大节距的单列链。

4）中心距的选择

中心距过小，小轮上的包角减小，承载能力减小，同时轮齿受力增大，在一定转速下，单位时间内链条绕过链轮的次数增多，从而加剧链条的磨损与疲劳。中心距过大，链条松边下垂量大，链条容易发生上下颤动。

5）链速的选择

链条的线速度一般不应超过12m/s。因为链条线速度越高，动载荷越大，为防止动载荷过大，必须限制链速。

测试八

1、链条在小链轮上的包角，一般应大于。

A、90°

B、120°

C、150°

D、180°

2、套筒滚子链中，滚子的作用是。

A、缓冲吸震

B、减轻套筒与轮齿间的摩擦与磨损

C、提高链的承载能力

D、保证链条与轮齿间的良好啮合

3、在一定转速下，要减轻链传动的运动不均匀和动载荷，应。

A、增大链节距和链轮齿数

B、减小链节距和链轮齿数

C、增大链节距，减小链轮齿数

D、减小链节距，增大链轮齿数

4、大链轮的齿数不能取得过大的原因是。

A、齿数越大，链条的磨损就越大

B、齿数越大，链传动的动载荷与冲击就越大

C、齿数越大，链传动的噪声就越大

D、齿数越大，链条磨损后，越容易发生“脱链现象”

5、链传动中心距过小的缺点是。

A、链条工作时易颤动，运动不平稳

B、链条运动不均匀性和冲击作用增强

C、小链轮上的包角过小，链条磨损快

D、容易发生“脱链现象”

6、链条的节数宜采用。

A、奇数

B、偶数

C、5的倍数

D、10的倍数

7、两轮轴线不在同一水平面的链传动，链条的紧边应布置在上面，松边应布置在下面，这样可

使。

A、链条平稳工作，降低运行噪声

B、松边下垂量增大后不致于链轮卡死

C、链条的磨损减小

D、链传动达到自动张紧的目的

8、链传动张紧的目的是。

A、使链条产生初拉力，以使链传动能传递运动和功率

B、使链条与轮齿之间产生摩擦力，以使链传动能传递运动和功率

C、避免链条垂度过大时产生啮合不良

D、避免打滑、

测试八答案

1.B

2.B

3.D

4.D

5.C

6.B

7.B

8.C