机械设计习题(答案)

简答题
1 一对齿轮传动，若按无限寿命考虑，如何判断其大小齿轮中哪个不易出现齿面点蚀？哪个不易发生齿根弯曲疲劳折断？
答：一对齿轮的接触应力相等，哪个齿轮首先出现点蚀，取决于它们的许用接触应力][H σ，其中较小者容易出现齿面点蚀。

通常，小齿轮的硬度较大，极限应力lim σ较大，按无限寿命设计，小齿轮的许用接触应力][H σ 1 较大，不易出现齿面点蚀。

判断哪个齿轮先发生齿根弯曲疲劳折断，即比较两轮的弯曲疲劳强度，要比较两个齿轮的111][F Sa Fa Y Y σ和2
22][F Sa Fa Y
Y σ，其比值较小者弯曲强度较高，不易发生轮齿疲劳折断。

2 为什么蜗杆传动只计算蜗轮轮齿的强度，而不计算蜗杆齿的强度？
答：因为蜗杆材料的强度和硬度一般大于蜗轮材料的，故蜗杆传动的失效主要发生在蜗轮的轮齿上。

所以强度计算一般也就只计算蜗轮的了。

3 为增加蜗杆减速器输出轴的转速，决定用双头蜗杆代替原来的单头蜗杆，问原来的蜗轮是否可以继续使用？为什么？
答：不可以。

蜗轮蜗杆正确啮合的条件中有γ 1 = β2，依题意，如用原来的蜗轮，当蜗杆头
数z 1由1变为2，模数m 和分度圆直径d 1不能变，据
d m
z 11
=tg γ可知，tg γ增大为原来的2
倍，即导程角γ1增大了，与蜗轮的螺旋角β不再相等。

因此，不再符合蜗轮蜗杆的正确啮合条件。

4．确定小带轮直径考虑哪些因素？
(1) 最小带轮直径，满足d d1≥d dmin ，使弯曲应力不至于过大； (2) 带速，满足 5 ≤ v ≤ 25 m/s ； (3) 带轮直径取标准值； (4) 使小带轮包角≥︒120； (5) 传动所占空间大小。

5．确定小链轮齿数z 1时应考虑的因素?
(1) 考虑动载荷的大小，小链轮齿数越少，链传动的多边形效应和动载荷越大； (2) 考虑大链轮齿数z 2，为防止大链轮过早脱链应使：z 2 ≤150； (3) 考虑链速，当链速高时，小链轮齿数z 1应尽量取的多些；
(4) 考虑链长为偶数，为了磨损均匀，链轮齿数应取奇数，并与链长互为质数； (5) 传动所占空间大小，尽量使结构紧凑。

6．直轴按承受载荷的性质分为哪三类？分别承受何种力矩？
传动轴：在工作中主要承受转矩，不承受弯矩或承受弯矩很小。

心轴：在工作中只承受弯矩，不承受转矩。

心轴又分为固定心轴和转动心轴。

转轴：在工作中既承受弯矩，又承受转矩。

7．试述动压油膜形成条件。

(1) 相对运动的两表面必须构成收敛的楔形间隙；
(2) 两表面必须有一定的相对速度，其运动方向应使润滑油从大口流入、从小口流出；
(3) 润滑油必须具有一定的粘度，且供油要充分。

8．滚动轴承的失效形式是什么？
滚动轴承的主要失效形式（又称正常失效形式）是滚动体或内外圈滚道上发生疲劳点蚀。

当轴承转速很低(n≤10r/min)或只慢慢摆动，且静载荷很大时，其失效形式是滚动体或内外圈滚道表面发生塑性变形。

9．滚动轴承的基本额定寿命如何定义？
基本额定寿命：一批相同的轴承在相同的条件下运转，当其中10%的轴承发生疲劳点蚀破坏（90%的轴承没有发生点蚀）时，轴承转过的总转数L10（单位为106转），或在一定转速下工作的小时数L10h（单位为小时）。

10．联轴器和离合器的功用是什么？二者的区别是什么？
联轴器和离合器的功用是联接两轴使之一同回转并传递转矩。

二者区别是：用联轴器联接的两轴在工作中不能分离，只有在停机后拆卸零件才能分离两轴，而用离合器可以在机器运转过程中随时分离或接合两轴。

11．联轴器所联两轴的偏移形式有哪些？如果联轴器不能补偿偏移会发生什么情况？
偏移形式有：径向偏移、轴向偏移、角偏移和综合偏移。

如果被联接两轴之间的相对偏移得不到补偿，将会在轴、轴承及其它传动零件间引起附加载荷，使工作情况恶化。

12．常用螺纹有哪几类？哪些用于联接，哪些用于传动，为什么？
常用的有：三角螺纹，矩形螺纹，梯形螺纹和锯齿形螺纹。

三角螺纹用于联接，其余用于传动。

因三角螺纹自锁性好，其它螺纹传动效率高。

13．何谓螺纹联接的预紧，预紧的目的是什么？
螺纹联接的预紧是指在装配时拧紧，是联接在承受工作载荷之前预先受到预紧力的作用。

预紧的目的是增加螺纹联接的刚度、保证联接的紧密性和可靠性（防松能力）。

14．螺纹联接有哪些基本类型？适用于什么场合？
螺纹联接有4中基本类型。

螺栓联接：用于被联接件不太厚且两边有足够的安装空间的场合。

螺钉联接：用于不能采用螺栓联接（如被联接件之一太厚不宜制成通孔，或没有足够的装配空间），又不需要经常拆卸的场合。

双头螺柱联接：用于不能采用螺栓联接且又需要经常拆卸的场合。

紧定螺钉联接：用于传递力和力矩不大的场合。

15．普通平键的公称长度L与工作长度l之间有什么关系？
圆头平键工作长度l = L-b；方头平键的工作长度l = L；单圆头平键l = L -b/2。

16. 弹簧的主要功能是什么？
1减振和缓冲 2控制运动 3储存或释放能力 4测量力和力矩。

单项选择题
1．对于软齿面的闭式齿轮传动，其主要失效形式为____c____。

A．轮齿疲劳折断 B．齿面磨损
C．齿面疲劳点蚀 D．齿面胶合
2．一般开式齿轮传动的主要失效形式是____b____。

A．轮齿疲劳折断 B．齿面磨损
C．齿面疲劳点蚀 D．齿面胶合
3．高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式为___d_____。

A．轮齿疲劳折断 B．齿面磨损
C．齿面疲劳点蚀 D．齿面胶合
4．齿轮的齿面疲劳点蚀经常发生在____d____。

A．靠近齿顶处 B．靠近齿根处
C．节线附近的齿顶一侧 D．节线附近的齿根一侧
5．保持直齿圆柱齿轮传动的中心距不变，增大模数m，则___a_____。

A．轮齿的弯曲疲劳强度提高 B．齿面的接触强度提高
C．弯曲与接触强度均可提高 D．弯曲与接触强度均不变
6．设计一对闭式软齿面齿轮传动。

在中心距a和传动比i不变的条件下，提高齿面接触疲劳强度最有效的方法是___b_____。

A．增大模数，相应减少齿数 B．提高主、从动轮的齿面硬度
C．提高加工精度 D．增大齿根圆角半径
7．平带、V带传动主要依靠____d_____来传递运动和动力。

A．带的紧边拉力B．带的松边拉力
C．带的预紧力D．带和带轮接触面间的摩擦力
8．下列普通V带中，以_____d____型带的截面尺寸最小。

A．A B．C
C．E D．Z
9．在初拉力相同的条件下，V带比平带能传递较大的功率，是因为V带____c_____。

A．强度高B．尺寸小
C．有楔形增压作用D．没有接头
10．带传动正常工作时不能保证准确的传动比，是因为____d_____。

A．带的材料不符合虎克定律B．带容易变形和磨损
C．带在带轮上打滑D．带的弹性滑动
11．带传动发生打滑总是____a_____。

A．在小轮上先开始B．在大轮上先开始
C．在两轮上同时开始D不定在哪轮先开始
12．带传动中，v1为主动轮的圆周速度，v2为从动轮的圆周速度，v为带速，这些速度之间存在的关系是____b_____。

A．v1 = v2 = v B．v1 ＞v＞v2
C．v1＜v＜v2D．v1 = v＞v2
13．在带传动的稳定运行过程中，带横截面上拉应力的循环特性是_____d____。

A．r = -1B．r = 0
C．0＜r＜-1 D．0＜r＜+1
14．与齿轮传动相比，链传动的优点是___d______。

A．传动效率高B．工作平稳，无噪声
C．承载能力大D．传动的中心距大，距离远
15．链传动设计中，一般链轮的最多齿数限制为z max =150，是为了____c_____。

A．减小链传动的不均匀性B．限制传动比
C．防止过早脱链D．保证链轮轮齿的强度
16．链传动中，限制链轮最少齿数z min的目的是为了____a_____。

A．减小传动的运动不均匀性和动载荷B．防止链节磨损后脱链
C．使小链轮轮齿受力均匀D．防止润滑不良时轮齿加速磨损17．链传动中，最适宜的中心距范围是___c______。

A．（10~20）p B．（20~30）p
C．（30~50）p D．（50~80）p
18．设计链传动时，链长（节数）最好取____a_____。

A ．偶数
B ．奇数
C ．5的倍数
D ．链轮齿数的整数倍
19．下列链传动传动比的计算公式中，____b_____是错误的。

A ．21
n n i =
B ．12
d d i =
C ．1
2z z
i =
D ．1
2T T
i η=
20．多排链的排数一般不超过3或4，主要是为了____d_____。

A ．不使安装困难
B ．减轻链的重量
C ．不使轴向过宽
D ．使各排受力均匀
21．链传动设计中，当载荷大、中心距小、传动比大时，宜选用____b_____。

A ．大节距单排链
B ．小节距多排链
C ．小节距单排链
D ．大节距多排链
22.链条因为静强度不够而被拉断的现象，多发生在____a_____的情况下。

A ．低速重载
B ．高速重载
C ．高速轻载
D ．低速轻载
23.开式链传动的主要失效形式为____b_____。

A ．链板疲劳破坏
B ．铰链磨损，导致脱链
C ．销轴和套筒胶合
D ．静载拉断
24．下列各轴中，属于转轴的是____a____。

A ．减速器中的齿轮轴 B. 自行车的前、后轴 C ．铁路机车的轮轴 D. 滑轮轴 25．一般二级齿轮减速器的中间轴是___d_____。

A ．传动轴
B ．固定心轴
C ．转动心轴
D ．转轴 26．减速器中，齿轮轴的承载能力主要受到____b____的限制。

A ．短期过载下的静强度
B ．疲劳强度
C ．脆性破坏
D ．刚度 27在下述材料中，不宜用于制造轴的是____d____。

A ．45钢
B ．40Cr
C ．QT600-3
D ．ZCuSn10P1 28．轴环的用途是___b_____。

A ．作为加工时的轴向定位
B ．使轴上零件获得轴向定位
C ．提高轴的强度
D ． 提高轴的刚度
29．当采用轴肩定位轴上零件时，零件轴孔的倒角应____a____轴肩的过渡圆角半径。

A．大于 B．小于
C．大于或等于 D．小于或等于
30．滑动轴承材料应有良好的嵌藏性是指____c____。

A．摩擦系数小B．顺应对中误差
C．容纳硬污粒以防磨粒磨损D．易于跑合
31．下列各材料中，可作为滑动轴承衬使用的是___a_____。

A．ZSnSb11Cu6 B. 38SiMnMo
C．40Cr D. 20CrMoV
32．在非液体摩擦滑动轴承设计中，限制p值的主要目的是___b_____。

A．防止轴承因过度发热而胶合B．防止轴承过度磨损
C．防止轴承因发热而产生塑性变形D．防止轴承因发热而卡死
33．在非液体摩擦滑动轴承设计中，限制pv值的主要目的是___a_____。

A．防止轴承因过度发热而胶合B．防止轴承过度磨损
C．防止轴承因发热而产生塑性变形D．防止轴承因发热而卡死
34．动压向心滑动轴承，若其它条件均保持不变而将载荷不断增大，则___a_____。

A．偏心距e增大B．偏心距e减小
C．偏心距e保持不变D．增大或减小取决于转速高低
35．三油楔可倾瓦向心滑动轴承与单油楔圆瓦向心轴承相比，其优点是___b_____。

A．承载能力高B．运转稳定
C．结构简单D．耗油量小
36．验算滑动轴承最小油膜厚度h min的目的是___a____。

A．确定轴承是否能获得液体润滑B．控制轴承的发热量
C．计算轴承内部的摩擦阻力D．控制轴承的温升
37．滑动轴承支承轴颈，在液体动压润滑状态下工作，为表示轴颈的位置，图中____c____是正确的。

38．滚动轴承代号由前置代号、基本代号和后置代号组成，其中基本代号表示___a____。

A．轴承的类型、结构和尺寸 B. 轴承组件
C．轴承内部结构变化和轴承公差等级 D. 轴承游隙和配置
39．滚动轴承的类型代号由____b____表示。

A．数字 B．数字或字母
C. 字母
D. 数字加字母
40．____d____只能承受径向载荷。

A．深沟球轴承 B. 调心球轴承
C. 圆锥滚子轴承
D. 圆柱滚子轴承
41．_____b___ 只能承受轴向载荷。

A．圆锥滚子轴承 B. 推力球轴承
C. 滚针轴承
D. 调心滚子轴承
42．____c____ 不能用来同时承受径向载荷和轴向载荷。

A. 深沟球轴承
B. 角接触球轴承
C. 圆柱滚子轴承
D. 调心球轴承
43．角接触轴承承受轴向载荷的能力，随接触角α的增大而___a_____。

A．增大 B.减小
C．不变 D．不定
44．若在不重要场合，滚动轴承的可靠度可降低到80％，则它的额定寿命____a____。

A．增长 B．缩短
C．不变 D．不定
45．基本额定动载荷和当量动载荷均相同的球轴承和滚子轴承的寿命____b____相同。

A．一定 B．一定不
C．不一定
46．联轴器与离合器的主要作用是____b____。

A．缓冲、减振 B. 传递运动和转矩
C．防止机器发生过载 D. 补偿两轴的不同心或热膨胀47．两轴的偏角位移达30°，这时宜采用_____d_____联轴器。

A．凸缘 B．齿式
C．弹性套柱销 D．万向
48．高速重载且不易对中处常用的联轴器是____c____。

A．凸缘联轴器 B．十字滑块联轴器
C．齿轮联轴器 D．万向联轴器
49．在下列联轴器中，能补偿两轴的相对位移并可缓和冲击、吸收振动的是____d____。

A．凸缘联轴器 B．齿式联轴器
C．万向联轴器 D．弹性套柱销联轴器
50. 在下列联轴器中，许用工作转速最低的是____b____。

A．凸缘联轴器 B．十字滑块联轴器
C．齿式联轴器 D．弹性柱销联轴器
51．十字滑块联轴器允许被联接的两轴有较大的____a____偏移。

A．径向 B．轴向
C．角 D．综合
52．齿轮联轴器对两轴的____d____偏移具有补偿能力。

A．径向 B．轴向
C．角 D．综合
53．当螺纹公称直径、牙型角线数相同时，细牙螺纹的效率____c____粗牙螺纹的效率。

A．大于B．等于
C．小于D．大于或等于
54．螺纹联接中最常用的螺纹牙型是____a____。

A．三角螺纹B．矩形螺纹
C．梯形螺纹D．锯齿形螺纹
55．用于薄壁形零件联接时，应采用____b____。

A．多线三角粗牙螺纹B．三角细牙螺纹
C．梯形螺纹D．锯齿形螺纹
56．当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，粗牙螺纹的自锁性能比细牙螺纹的自锁性能____b____。

A．好B．差
C．相同D．不一定
57．在下列四种具有相同公称直径和螺距，并采用相同材料的传动螺旋副中，传动效率最高的是____c____。

A. 单线矩形螺旋副
B. 单线梯形螺旋副
C. 双线矩形螺旋副
D. 双线梯形螺旋副
58.普通平键联接与楔键联接相比，最重要的优点是____b______。

A．键槽加工方便B．对中性好
C．应力集中小D．可承受轴向力
59.半圆键联接的主要优点是____c______。

A．对轴的削弱较轻B．键槽的应力集中小
C．键槽加工方便D．传递的载荷大
60．平键联接的工作面是键的____a______。

A．两个侧面B．上下两面
C．两个端面D．侧面和上下面
61．当采用一个平键不能满足强度要求时，可采用两个错开_____d_____布置。

A．90°B．120°
C．150°D．180°
62．当轴双向工作时，必须采用两组切向键联接，并错开_____b_____布置。

A．90°B．120°
C．150°D．180°
63．对于温度较高或较长的轴，其轴系固定结构可采用____c____。

A．两端固定安装的深沟球轴承 B．两端固定安装的角接触球轴承
C．一端固定另一端游动的形式 D．两端游动安装的结构形式
64．滚动轴承内圈与轴颈、外圈与座孔的配合____d____ 。

A. 均为基轴制
B. 前者基轴制，后者基孔制
C. 均为基孔制
D. 前者基孔制，后者基轴制
65．____d____ 不是滚动轴承预紧的目的。

A. 增大支承刚度
B. 提高旋转精度
C. 减小振动噪声
D. 降低摩擦阻力
66. 对转速很高（n＞7000 r／min）的滚动轴承宜采用____d____的润滑方式。

A．滴油润滑 B．油浴润滑
C．飞溅润滑 D．喷油或喷雾润滑
67．在下列密封形式中，_____d___为接触式密封。

A．迷宫式密封 B．甩油环密封
C．油沟式密封 D．毛毡圈密封
填空题
1．齿轮设计中，对闭式软齿面传动，当直径d1一定，一般z1选得_____大____些；对闭式硬齿面传动，则取_____较少____的齿数z1，以使_____模数____增大，提高轮齿的弯曲疲劳强度；对开式齿轮传动，一般z1选得____较少_____些。

2．减小齿轮内部动载荷的措施有_____提高齿轮制造精度____、____降低工作速度_____、___沿齿廓修形______。

3．带传动的失效形式有____打滑_____和____疲劳破坏_____。

4．带传动所能传递的最大有效圆周力决定于____初拉力_____、_____小轮包角____、____摩擦系数_____和_____带速____四个因素。

5．传动带中的的工作应力包括_____拉____应力、_____离心____应力和_____弯曲____应力。

6．在设计V带传动时，V带的型号根据_____传递功率_____和_____小轮转速_____选取。

7．限制小带轮的最小直径是为了保证带中_____弯曲应力_____不致过大。

8．链轮转速越____高____，链条节距越___大_____，链传动中的动载荷越大。

9．选用链条节距的原则是：在满足传递_____功率___的前提下，尽量选用____较小_____的节距。

10．链传动和V带传动相比，在工况相同的条件下，作用在轴上的压轴力____较小 ____，其原因是链传动不需要_____初拉力____。

11．在进行轴的强度计算时，对单向转动的转轴，一般将弯曲应力考虑为____对称循环_____
变应力，将扭剪应力考虑为_____脉动循环____变应力。

12．如果轴的同一截面有几个应力集中源，则应取其中____一个最大的_____应力集中系数来计算该截面的疲劳强度安全系数。

13．轴在引起共振时的转速称为_____临界转速_____。

工作转速低于一阶临界转速的轴称为_____刚性轴_____轴。

工作转速高于一阶临界转速的轴称为____挠性轴______轴。

14．非液体摩擦滑动轴承的主要失效形式是____磨损_____和_____胶合____。

防止滑动轴承发生胶合的根本问题在于____维护边界膜不被破坏_____。

15．对非液体摩擦轴承工作能力的验算项目为____ p≤[p]_____，____ pv≤[pv]_____，____ v≤[v]_____。

16．承受方向固定的径向载荷的滚动轴承，其滚动体上产生的接触应力是____规律（周期）性非稳定脉动循环______变应力。

固定套圈上产生的接触应力是_____稳定的脉动循环_____变应力。

17．按基本额定动载荷设计计算的滚动轴承，在预定使用期限内，其失效概率最大为____10%_____。

18．选用联轴器时用计算转矩T c= KT。

式中K是载荷系数，T是名义转矩。

19．受轴向工作载荷F的紧螺栓联接，螺栓所受的总拉力Q等于_____剩余预紧力______和______工作拉力_____之和。

20．承受横向工作载荷的铰制孔螺栓联接，靠螺栓受____剪切______和_____挤压_____来传递载荷，可能发生的失效形式是____（螺杆被）剪断______和_____（工作面被）压溃_____。

21．螺纹联接的防松，按其防松原理分为_____摩擦_____防松、______机械____防松和_____破坏螺纹副关系_____防松。

22．导向平键和滑键用于_____动____联接。