机械设计复习题

简答题：

1、简述普通螺栓联接、双头螺柱联接和螺钉联接的应用场合。

普通螺栓联接：用于被联接件不太厚的场合。

双头螺柱联接：用于被联接件之一太厚、不宜制成通孔且需要经常装拆的场合。

螺钉联接：适用于被联接件一薄一厚、不需要经常装拆的场合。

2、简述带传动产生弹性滑动的原因和不良后果。

带的弹性滑动原因：带在紧边和松边所受拉力不等，即存在拉力差；带有弹性，受拉变形时，在小带轮上带的拉力由大变小，则带的弹性变形逐渐减少，使带速逐渐低于小轮线速度，而在大带轮上，则带的拉力由小变大，则带速逐渐高于大齿轮的线速度，这种由于带的弹性变形而引起的带与带轮间的微量滑动，称之为弹性滑动。

后果：弹性滑动引起摩擦磨损，发热，传动效率降低；使主动轮和从动轮圆周速度不等，即存在滑动率，使带传动传动比不准。

3、带传动通常在什么情况下发生打滑现象，打滑是多发生在大带轮上还是小带轮上，

为什么？

当工作载荷超过带与带轮之间所产生的极限摩擦力即有效拉力时发生打滑现象。带传动工作时，弹性滑动区段随有效圆周力的增大而扩大，当弹性滑动区段扩大到整个接触弧时，带传动的有效圆周力即达到最大值。若工作载荷进一步增大，则带与带轮间就会发生显著的相对滑动，即产生打滑。由于小带轮的包角总是小于大带轮的包角，故打滑通常发生在小带轮上。

4、为避免采用过渡链节，链节数常取奇数还是偶数？相应的链轮齿数宜取奇数还是偶

数？为什么？

链节数常取偶数。相应的链轮齿数取为奇数，且互为质数。此时在传动过程中，每个链节与每个链轮轮齿都有机会啮合，这样可以使磨损均匀。

齿轮传动使用条件及其速度范围比较宽，故放在中间级。

5、圆柱齿轮在什么情况下可采用齿轮轴结构，齿轮轴上齿轮的齿根圆直径是否可以

小于轴的直径？

时，应采用齿轮轴结构。

当齿根圆距轮毂键槽底部的距离x≤（2-2.5）m

n

当轴的强度足够时，齿轮轴的齿根圆直径允许小于轴的直径。

6、在闭式软齿面圆柱齿轮传动中，在保证弯曲强度的前提下，齿数Z

选多些有利，试

1

简述其理由。

当分度圆直径一定时（即中心矩不变），增大齿数能增大端面重合度，改善传动的平稳性，并减小噪声。

同时齿数增多，则模数减小，可以减小齿顶圆直径，降低切削成本。

但模数减小，齿厚减小，因而会降低齿根的弯曲强度。因此在满足齿根弯曲疲劳强度的条件下，齿数宜取多一些。

7、某输送带由电机通过三级减速传动系统来驱动，减速装置有：二级圆柱齿轮减速器、

滚子链传动、V带传动。试问：三套减速装置应该采用什么排列次序？为什么？

高速级采用V带传动，中间级采用二级圆柱齿轮减速器，低速级采用滚子链传动。

原因：V带传动比较适合高速传动，而不适合低速传动，故放在高速级；

链传动不适合高速传动，而适合低速传动，所以应该放在低速级；

8、分析下图中减速装置的传动方案中有何不合理处。

链传动不适合高速传动，不应放在高速级，

带传动不适合低速传动，不应放在低速级。Array

分析计算题：

1、受轴向工作载荷的紧螺栓连接中，已知预紧力为6000N，轴向工作载荷在0~3000N

之间做脉动循环变化，相对刚度C b／（C b+C m）=2/3。

（1）求螺栓所受的最大载荷和最小载荷。

（2）当轴向工作载荷为多大时，被连接件间出现间隙。

解：（1）2max 0max 24000240056003

b b m C F F F N C C =+=+⨯=+ 2min 0min 24000040003

b b m C F F F N C C =+=+⨯=+ （2）当被接件间出现间隙时，残余预紧力F 1=0 则有：

011(1)3

b b m C F F F F C C =+-=+ 2、 设有一平带减速传动，已知两带轮的基准直径分别为d d 1=200mm ，d d 2=420mm ，

传动中心距a =1200mm ，小带轮的转速n 1=1450r/min ，试求：

（1）小带轮的包角α1；（2）不考虑带传动的弹性滑动时大带轮的转速n 2； 解：（1）由小带轮包角的计算公式可得

21139016018057.518057.5166.781000

d d d d a α--=︒-⨯︒=︒-⨯︒=︒ （2）当不考虑带在传动过程中的弹性滑动时有

11212211460598.97/min 390160

d d n n n r i d d ==== 3、如图所示的气缸连接，已知气缸内径D =350mm ，

气缸内工作气力p =1.5MPa ，采用12只M16螺栓进

行连接，螺栓刚度C b 与被连接件刚度C m 之比1：3，

为了保证气密性，要求工作时残余预紧力F 1为工作

载荷的1.6倍。

（1）试求各螺栓的预紧力F 0；

（2）求螺栓的总拉力F 2；

（3）验算螺栓的强度（螺栓的性能等级为5.8级，屈服极限S σ为300MPa ，螺纹内径

d 1=14.204mm ，安全系数[S ]=3）。

解：（1）22111.525073593.7544

Q p D N ππ==⨯⨯= 73593.756132.8112Q F N z ===

014(1) 1.5 2.3 2.36132.8114105.464b b b m b b

C C F F F F F F N C C C C =+-=+==⨯=++

（2）21 1.5 2.5 2.56132.8115332.03F F F F F F N

=+=+==⨯= （3）22214 1.34 1.315332.03108.5515.294F MPa d σππ⨯⨯⨯=

==⨯ [][]400133.333S MPa S σσ=== 由于[]σσ<，故连接安全

4、如图所示结构，用4个M10（d 1=8.325mm ）的普通螺栓连接，螺栓材料为Q235，性能等级为4.6级，屈服极限S σ为200MPa ，安全系数取S =1.5，接触面上的摩擦系

数f =0.2，防滑系数K S =1.2，求允许的最大横向力的大小。

解：[]2401601.5S

MPa S σσ=== 由[]0211.314F d σσπ=≤得 []221010.1061609867.451.34 1.34d F N πσπ⨯⨯===⨯⨯ 由0S fF zi K F ≥得 00.29867.45226578.31.2

S fF zi F N K ⨯⨯⨯≤== 5、指出图示轴承面对面布置的轴系结构中的错误和不合理之处，齿轮采用油润滑，轴承采用脂润滑。用笔按序号圈出错误之处，并简要说明错误原因，不要求改正图。按示例所示，指出下图轴系结构中除示例之外的错误和不合理之处

（1）轴肩太高，不便拆卸轴承。（2）缺少挡油环。

（3）安装齿轮的轴段应小于轮毂宽度，否则齿轮轴向固定不可靠。（4）键太长。

（5）套筒右端过厚，不应与轴承外圈接触。（6）轴承布置错误，应面对面布置。

（7）此处应加工成阶梯轴，便于安装轴承。（8）端盖不应与轴接触。

（9）端盖与轴之间缺少密封装置。（10）平键顶部与轮毂键槽间应有间隙。

（11）联轴器上的键槽应为通槽。（12）两处键槽应位于同一母线上。