机械设计作业

（1）

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南昌大学现代设计研究所

2014年9月

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目 录

第一章 绪论………………………………………………………………… …… 1 第三章 机械零件的强度…………………………………………………… …… 2 第五章 螺纹连接和螺旋传动………………………………………………………4 第九章 链传动………………………………………………………………………8 第十一章 蜗杆传动………………………………………………………… ……10 第十三章 滚动轴承…………………………………………………………… …14 第十五章 轴…………………………………………………… …………………18

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第一章 绪论

填空题

1、产品的“三化”是指 、 、 。 2、机器的基本组成要素是 。

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第三章 机械零件的强度

一、 名词解释

1、循环特性r、对称循环、脉动循环

2、静强度、疲劳强度、高周疲劳、低周疲劳、??N曲线、等寿命曲线（极限应力线图）

3、寿命系数KN、循环基数、单向稳定变应力、单向不稳定变应力、双向稳定变应力、设计安全系数、计算安全系数

二、选择题

1、若传动轴作正、反向转动，则轴上某点的扭转应力（剪应力）可按 处理。

A、脉动循环 B、对称循环 C、静止不变 D、以上都不是 2、以下四种叙述中， 是正确的。

A、变应力只能由变载荷产生 B、静载荷不能产生变应力 C、变应力是由静载荷产生的 D、变应力由变载荷产生，也可能由静载荷产生

3、变应力特性可用?max、?min、?a、?m、r中五个参数的任意 个来描述。 A、一个 B、两个 C、三个 D、四个

4、零件的截面形状一定，如绝对尺寸(横截面尺寸)增大，疲劳强度将随之_____。 A、 增高 B、 不变 C、 降低 D、不确定 5、零件的材料、形状、尺寸、结构相同时，磨削加工的零件与精车加工相比，其疲劳强度______。

A、 较高 B、 较低 C、 相同

6、零件的表面经淬火，渗氮，喷丸，滚子碾压等处理后，其疲劳强度_______。 A、 增高 B、 降低 C、 不变 D、 增高或降低视处理方法而定

三、问答题

1、在??N曲线上指出静强度、低周疲劳区和高周疲劳区、及有限寿命疲劳阶段和无限寿命疲劳阶段。

4

2、弯曲疲劳极限的综合影响系数Kσ的含义是什么?它与哪些因素有关?它对零件的疲劳强度和静强度各有何影响?

四、计算题

1、一零件用合金钢制造，已知材料的弯曲疲劳极限的综合影响系数K?=1.6，

?B?1000MPa,?S?800MPa,??1?485MPa,?0?746MPa，试绘制该零件的简化极限应力限图。若测得零件的工作应力?max?350MPa,?min?50MPa，当（1）r=C,(2)?m?C时, 分别用计算法和图解法求该零件的计算安全系数Sca。

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2、某材料受弯曲变应力作用，其力学性能为：σ-1=350MPa，m=9，N0=5×106。现用此材料的试件进行试验，以对称循环变应力σl=500MPa作用104次，σ2=400MPa作用105次，σ3=300MPa作用106次。试确定： (1)该试件在此条件下的计算安全系数；

(2)如果试件再作用σ=450MPa的应力，还能循环多少次试件才破坏?

第五章 螺纹连接和螺旋传动

一、填空题

1、螺纹的公称直径是指螺纹的 。

2、螺纹连接时，将螺纹做成腰杆状是为了减少 以减少总拉力的变化范围。

3、三角形普通螺纹的牙形角α＝ ，适用于 ；三角形管螺纹的牙形角α＝ ，适用于 ；而梯形螺纹的α＝ ，适用于 。

4、螺纹连接防松的实质是 。 5

、

在

拧

紧

螺

栓

时

，

控

制

拧

紧

力

的

方

法

有 、 、 。

6

6、当两个联接件之一太厚，不宜制成通孔，切需经常拆装时，宜采用 。 7、螺旋副的自锁条件是 。 8、水管连接采用 螺纹连接。 9、管螺纹的尺寸采用 制。

10、粗牙螺纹和细牙螺纹比较，自锁性高的螺纹为 。 11、当螺纹大径相同时，细牙螺纹比普通三角形螺纹的螺距 。 12、螺栓连接预紧的目的是增加连接的 和 。 13、防止螺母松脱的方法主要有 防松和 防松两类。

二、选择题

1、同时受预紧力QP和工作拉力F的普通螺栓，其总拉力Q为 。 A、QP+F B、QP‘+F C、QP+

cm D、QP’+△F

cb?cm2、联接螺纹中，细牙螺纹比粗牙螺纹自锁性好的原因是 。 A、牙形角小 B、当量摩擦系数大 C、螺纹升角小 D、螺纹牙的工作圈数多

3、为连接承受横向工作载荷的两块薄钢板，一般采用 。 A、螺栓连接 B、双头螺柱连接 C、螺钉连接 D、紧定螺钉连接 4、当两个被联接件不太厚时，宜采用________。

A、双头螺柱联接 B、螺栓联接 C、螺钉联接 D、紧定螺钉联接 5、 当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装时，往往采用______。

A、螺栓联接 B、 螺钉联接 C、双头螺柱联接 D、紧定螺钉联接 6、 被联接件受横向载荷作用时，若采用一组普通螺栓联接，则载荷靠______来传递。

A、 接合面之间的摩擦力 B、 螺栓的剪切和挤压 C、 螺栓的剪切和被联接件的挤压

三、问答题

1、连接螺纹都具有良好的自锁性，为什么有时还需要防松装置？试分别举出两

7

个机械防松和摩擦防松的例子。

2、计算普通螺纹连接时，为什么只考虑螺栓危险截面的拉伸强度，而不考虑螺栓头、螺母和螺纹牙的强度？

3、为什么螺母螺纹的圈数不宜大于10？通常采用哪种结构形式可使各圈螺纹牙的载荷分布趋于均匀？

4、普通螺栓连接和铰制孔用螺栓连接的主要失效形式是什么?计算准则是什么?

6、试指出下列图中的错误结构，并画出正确的结构图。

a)螺钉联接 b)双头螺柱联接 c)铰制孔用螺栓联接 d)紧定螺钉联接

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四、计算题

1、如图所示，方形盖板用4个M16（d1＝13.835mm）的螺钉于箱体连接，盖板中心O点装有吊环，已知FQ＝20KN，尺寸如图所示，要求：

（1）当取残余预紧力F1＝0.6F（F为工作拉力），螺钉材料的性能等级为6.6级，安全系数S＝3时，核定螺钉的强度（螺栓材料的许用拉伸应力为[?]?180MPa）

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2、在图示气缸盖的螺栓连接中，已知气缸的直径D＝400mm，气缸内气体的压强p在0～0.6MPa的范围内循环变化，采用16个M22的螺栓（d1＝19.294mm），连接的相对刚度

Cb＝0.8，其残余预紧力F1＝1.6F，螺栓的疲劳极限σ

Cb?Cm－

1tc

=150MPa，螺栓的材料常数Ψσ＝0.2，螺栓的综合影响系数Kσ＝3.95，试按疲

劳强度校核螺栓的强度(设计安全系数S取1.5)。

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第九章 链传动

一、填空题

1、链传动的 传动比是不变的， 传动比是变化的。 2、滚子链的主要参数是链条的 ，其增大时链条中各零件的尺寸也要增大。

3、链轮齿形中，应用最多的一种齿形是 。 4、链传动时，通常链的节数取 。

5、一般情况下，滚子链节距P越大，链传动的多边形效益越 。

二、名词解释

1、套筒滚子链、齿形链、多边形效应、过度链节、瞬时传动比、平均传动比 2、疲劳点蚀、跳齿、胶合、极限功率曲线、链传动的推荐润滑方法、链的紧边、链的松边

三、选择题

1、 链传动属于 。

A、具有中间弹性件的啮合传动 B、具有中间柔性件的啮合传动 C、具有中间挠性件的啮合传动 D、具有中间挠性件的摩擦传动 2、多排链排数般不超过 3 或 4 排，主要是为了 。 A、不使安装困难 B、使各排受力均匀 C、不使轴向过宽 D、减轻链的重量

4、节距是滚子链的主要参数，节距增大时，则 。 A、链条中各零件尺寸增大，可传递的功率也增大 B、链条中各零件尺寸增大，可传递的功率减小 C、链条中各零件尺寸减小，可传递的功率增大 D、链条中各零件尺寸减小，可传递的功率也减小 5、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、使链条与链轮之间产生摩擦力，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不良啮合

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D、避免打滑

6、大链轮的齿数过多时，将会发生 。

A、链条磨损加剧 B、链节铰链磨损后，易造成“脱链”现象 C、链传动平稳性变差 D、链传动噪音变大

7、链传动中，p表示链条的节距，z表示链轮齿数，当转速一定时，要减轻链传动的运动不均匀性和动载荷，宜 。

A、增大p和z B、增大p、减小z C、减小p、增大z D、减小p和z

四、简答题

1、影响链传动动载荷的主要参数是什么？设计中应如何选择？

2、链传动的主要失效形式有那些？

五、计算题

1、试设计一链传动：传递的功率为1.5KW，主动轴直径d1＝25mm，转速为90rpm，从动轴直径d2＝42mm，转速为30rpm，水平布置，传递平稳，试设计该链传动，并绘制大小链轮并给出链传动的润滑方式。

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第十一章 蜗杆传动

一、填空题

1、根据蜗杆形状不同，蜗杆传动可分为 、 、 。 2、普通圆柱蜗杆中，代号ZA蜗杆为 ，ZI蜗杆为 ，ZN蜗杆为 ，ZK蜗杆为 ，其中可用车床加工的有 ，不能用车床加工的为 ，只能用 加工。 3、在蜗杆传动中，为保证蜗轮和蜗杆的正确啮合，对蜗杆需要进行 。 4、蜗杆传动时，强度计算主要是针对 来进行。

5、已知某蜗杆传动，模数m=8mm,蜗杆直径系数q=10,蜗杆头数z1=2,蜗轮齿数z2=40,其传动比i12= ，中心距a＝ mm。

二、名词解释

中间平面、蜗杆直径系数、热平衡计算

三、选择题

1、以下传动中，能缓冲吸振并能起到过载安全保护作用的是 。 A、带传动 B、链传动 C、齿轮传动 D、蜗轮蜗杆传动

2、设计一手动蜗杆传动吊起重物，蜗杆应采用 。 A、单头、小导程角 B、单头、大导程角 C、多头、小导程角 D、多头、大导程角 3、蜗杆传动中，以下 传动比i的计算公式是错误的。 A、

n1?zd B、1 C、2 D、2 n2?2z1d14、为了提高蜗杆传动的效率η，在良好的润滑条件下，最有效的措施是 。

A、单头蜗杆 B、多头蜗杆 C、采用大直径系数的蜗杆 D、提高蜗杆的转速 5、采用变位蜗杆传动时， 。

A、仅对蜗杆进行变位 B、仅对蜗轮进行变位

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C、同时对蜗杆蜗轮进行变位 D、以上都不是 6、蜗杆传动的中间平面是 。

A、过蜗杆轴线且与蜗轮轴线垂直的平面。 B、过蜗轮轴线且与蜗杆轴线垂直的平面。

C、过蜗杆轴线的任一平面。 D、过蜗轮轴线的任一平面。 7、以下传动机构中可有自锁作用的有 。

A、齿轮传动 B、蜗杆传动 C、V带传动 D、滚子链传动

8、在蜗杆传动中，要获得大的传动比，可取Z1=1，这时的传动效率 ，而传动比则 。

A、较高、大 B、较低、大 C、较高、小 D、较低、小 9、开式蜗杆传动的主要失效形式是_____。

A、轮齿折断和齿面胶合 B、齿面磨损和轮齿折断 C、齿面点蚀和齿面磨损 D、齿面胶合和齿面点蚀 10、以下材料中不可用于蜗轮材料的有

A、ZCuSn10P1 B、ZCuSn5Pb5Zn5 C、HT150 D、20CrMnTi 11、普通蜗杆传动，其传动效率主要取决于 。

A、工作载荷 B、搅油效率 C、啮合效率 D、轴承效率

四、简答题

1、为什么连续工作的闭式蜗杆传动要进行热平衡计算，当油温过高或散热面积不足时，可采取哪些措施来提高散热能力？

2、要使蜗杆传动具有自锁性的条件是什么，这时蜗杆头数取几？蜗轮齿数的取值范围为多少？为什么？

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3、什么是蜗杆的直径系数，为什么蜗杆的直径系数要取标准值？

五、分析题

1、图示由斜齿轮和右旋蜗杆组成的轮系中，已知主动蜗杆的转动方向（如图所示），为使轴I受到的轴向力最小，求： 1）轮4的螺旋线方向和转动方向？

2）分析轮2和轮3啮合点受到的径向力Fr、轴向力Fa、圆周力Ft的方向。

2、图示为蜗杆和齿轮组成的传动系统，已知主动右旋蜗杆的转向（如图所示），为使轴Ⅱ和轴Ⅲ的轴向力最小，试确定：

1)齿轮3和齿轮4的螺旋线方向; 2)画出轮2和轮3的受力方向; 3)标出输出轴的转向。

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六、计算题

1、设计一带式输送机的减速传动，采用普通圆柱蜗杆，传递的功率为5KW，转速n1＝960rpm，传动比为23，由电动机驱动，载荷平稳，蜗杆材料选20Cr，渗碳淬火，硬度?58HRC，蜗轮材料选为ZCuSn10P1，金属模铸造。机器每天工作8销售，设计寿命10年，每年300天。

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第十三章 滚动轴承

一、填空题

1、滚动轴承内圈与轴的配合一般为 ，外圈与座孔的配合为 。

2、滚动轴承在计算当量载荷时引入判断系数e，该值越大，表明轴承所承受的 载荷也越大。

3、代号为30208的滚动轴承的类型为 ，内径为 mm。 4、滚动轴承密封的主要作用是 和 。 5、滚动轴承的基本额定寿命L10中的10表示 。

6、当两轴承孔的同轴度较低或轴的弯曲变形较大时，应选用 滚动轴承。

7、滚动轴承的密封可分为 和 两大类。 8、深沟球轴承，内径为50mm，中系列，其基本代号为 。 9、滚动轴承的基本额定动载荷为在该载荷作用下，轴承的 恰好为 。

10、滚动轴承的基本额定寿命为 。

二、名词解释

1、向心轴承、推力轴承、向心推力轴承、轴承的寿命、基本额定寿命、基本额定动载荷、基本额定静载荷、当量动载荷、当量静载荷

2、双支点单向固定、一端固定一端游动、接触式密封、非接触式密封

三、选择题

1、下列轴承中，必须成对使用的为 。

A、30207 B、50207 C、6207 D、N207 2、代号为6206轴承的滚动轴承，其内圈与轴的正确标注为 。 A、?30H8k7 B、?30k7 C、?30 D、?30H8 k7H83、角接触球轴承和圆锥滚子轴承的轴向承载能量随接触角α的增大而 。

A、增大 B、减小 C、不变 D、增大或减小随轴承型号定

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4、在高速、载荷较小的情况下 可代替推力轴承。

A、角接触轴承 B、深沟球轴承 C、圆锥滚子轴承 D、圆柱滚子轴承 5、 只能承受径向载荷。 A、圆锥滚子轴承 B、推力球轴承 C、圆柱滚子轴承 D、角接触球轴承

6、滚动轴承内圈与轴的配合以及外圈与座孔的配合采用 。

A、基孔制 B、基轴制

C、前者基孔制，后者基轴制 D、前者基轴制，后者基孔制 7、中速旋转正常润滑密封的滚动轴承，其主要失效形式是 。 A、滚动体破裂 B、滚动体与滚道产生疲劳点蚀

C、滚动体与滚道的磨损 D、滚道的压坏

8、采用滚动轴承轴向预紧措施的主要目的是 。 A、提高轴承的旋转精度 B、提高轴承的承载能力 C、降低轴承的运转噪音 D、提高轴承的使用寿命 9、各类轴承的润滑方式通常根据轴承的 来选择。

A、转速n B、当量载荷P C、轴颈的圆周速度 D、内径和转速的乘积dn 10、下列轴承中， 可以承受径向载荷，还可以承受不大的双向轴向载荷。

A、6000 B、N000 C、NA000 D、50000

四、简答题

1、何为滚动轴承的基本额定寿命？何为滚动轴承的基本额定动载荷？何为滚动轴承的当量载荷？

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2、写出下列轴承的类型、直径系列和轴承达的内径。 1）7309AC 2）N415 3）30210 4）6108

3、滚动轴承装置设计中，采用密封装置的目的是什么？对高速滚动轴承应采用什么密封方式？

五、计算题

1、 轴系受力如图所示，已知：选用轴承为30206圆锥滚子轴承，基本额定动载荷C=41200N，当Fa/Fr≤0.37时，X=1，Y=0，当Fa/Fr＞0.37时，X=0.4，Y=1.6，锥齿轮平均分度圆直径dm=60mm, 圆周力Ft=1200N，径向力Fr=400N，轴向力Fa=160N，轴的转速n=600r/min，温度系数ft=1，载荷系数fP=1.5，试求轴承的寿命。

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2、图示某轴用一对7214AC轴承支承，轴的转速n=1450r/min, 两个轴承所受的径向载荷Fr1=7550N，Fr2=3980N，轴上轴向力FA=2270N，常温下工作，载荷系数fp=1.2，要求轴承的使用寿命不低于2000小时，试验算这对轴承。（13分） 附：轴承7214AC，基本额定动载荷Cr=69.2KN，派生力Fd=eR，e=0.68 Fa/Fr>e，x=0.41，y=0.87 Fa/Fr≤e，x=1，y=0

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第十五章 轴

一、填空题

1、自行车的前轮轴属于 轴，后轮轴属于 轴。

2、按弯扭合成强度计算转轴的危险截面处应力时引入折算系数α，是考虑 。

3、轴上需车制螺纹时，轴段上应设 槽，需磨削的轴段上应设 槽。

4、转动心轴表面上由弯矩产生的弯曲应力的循环特性是 。 5、直轴根据外形的不同，可分为 、 两种，其中广泛使用的为 。

6、工作中只受弯矩不受扭矩的轴叫做 ，只受扭矩不受弯矩的轴是 ，同时受弯矩和扭矩的轴叫做 。

7、为防止轴产生弯断和扭断，应对轴进行 计算。为防止工作中产生

过量的变形，应进行 计算。为防止发生共振，还要进行 计算。

8、转轴在弯曲变应力作用下的失效形式是 和 。

9、用套筒、螺母或轴端挡圈作轴向固定时，应使轴段长度 轮毂宽度。 10、一般的转轴，在计算当量弯矩Mv=M2?(?T)2时，?应根据 的变化特征而取不同的值。

二、名词解释

1、转轴、心轴、传动轴、光轴、阶梯轴、软轴、扭转强度、弯扭合成强度、疲劳强度。

三、选择题

1、在转轴的初步设计中，轴的最小直径是按 确定的。

A、弯曲强度 B、扭转强度 C、轴段上零件的孔径 D、轴段的长度 2、转轴的弯曲应力?b的应力循环特性为 。

A、r＝－1 B、r＝0 C、r＝1 D、<0r<1

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3、在作轴的疲劳强度校核计算时，对于一般转轴，轴的弯曲应力应按 考虑。

A、脉动循环变应力 B、对称循环变应力 C、静应力 D、非对称循环变应力

4、为了提高轴的强度，在以下措施中， 是不合理的。 A、钢轴改为铸铁轴 B、碳钢改为合金钢 C、轴表面硬化 D、加大过度圆角半径

5、轴的当量弯矩计算公式为Mc?M2?(?T)2 ，式中α表示 将 的修正系数。

A、转矩折合成弯矩

B、扭转剪应力折合成弯曲应力

C、扭转剪应力的循环特性折合成弯曲应力的循环特性 D、扭转剪应力的计算不准确而引入的折算系数

6、若传动轴作正、反向转动，则轴上某点的扭转应力（剪应力）可按 处理。

A、脉动循环 B、对称循环 C、静止不变 D、以上都不是 7、对温升较高，两轴承距离较大的轴系应采用 。 A、一端固定，一端游动 B、两端固定 C、两端游动 D、两轴承都双向固定 8、工作时传递弯矩和转矩的轴称为 。 A、心轴 B、传动轴

C、转轴 D、转动心轴

9、对轴进行表面强化，可以提高轴的 。

A、静强度 B、刚度 C、疲劳强度 D、耐冲击性能

四、简答题

1、轴的常用强度计算方法有哪几种？试说明其应用场合。

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2、何为转轴、心轴、传动轴，各举出一个例子。

3、提高轴的刚度有哪些措施？为什么一般不能用合金钢替代碳钢来提高轴的刚度？

五、计算题

1、已知一传动轴的直径d=32mm，转速n=900r/min，如果轴上的切应力不许超过50MPa，问该轴能传递的功率。

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