《機械設計》習題集

《機械設計》習題集

第一章緒論

分析與思量題

1-1機器的基本組成要素是什么

1-2什么是零件什么是構件什么是部件試各舉三個實例。1-3什么是

通用零件什么是專用零件試各舉三個實例。卜4機械設計課程研究的內容

是什么

第二章機械設計總論

分析與思量題

2-1一臺完整的機器通常由哪些基本部份組成各部份的作用是什么

2-2設計機器時應滿足哪些基本要求設計機械零件時應滿足哪些基本

要求2-3機械零件主要有哪些失效形式常用的計算準則主要有哪些

2-4什么是零件的強度要求強度條件是如何表示的如何提高零件的強

度

2-5什么是零件的剛度要求剛度條件是如何表示的提高零件剛度的措

施有哪些2-6零件在什么情況下會發(fā)生共振如何改變零件的固有頻率

2-7什么是可靠性設計它與常規(guī)設計有何不同零件可靠度的定義是什

么2-8機械零件設計中選擇材料的原則是什么

2-9指出下列材料的種類，并說明代號中符號及數字的含義：HT150,

ZG230-450,65Mn,45,Q235,40Cr,20CrMnTi,ZCuSnlOPb5o

2-10機械的現代設計方法與傳統(tǒng)設計方法有哪些主要區(qū)別

第三章機械零件的強度

一、選擇與填空題

3-1零件表面的強化處理方法有、

、等。

3-2零件的截面形狀一定，當截面尺寸增大時;其疲勞極限值將隨之

O

⑴增高⑵不變⑶降低

3-3機械零件受載時，在處產生應力集中，

應力集中的程度通常隨材料強度的增大而O

3-4在載荷和幾何形狀相同的情況下，鋼制零件間的接觸應力

鑄鐵零件間的接觸應力。

3-5兩零件的材料和幾何尺寸都不相同，以曲面接觸受載時，兩者的

接觸應力值__________o

(1)相等⑵不相等⑶是否相等與材料和幾何尺寸有關

二、分析與思量題

3-6試舉例說明什么零件的疲勞破壞屬于低周疲勞破壞，什么零件的

疲勞破壞屬高周

疲勞破壞。

-1-

3-7在材料的疲勞曲線上，為何需要人為規(guī)定一循環(huán)基數NO,并將對

應的極限應力稱為材料的疲勞極限

3-8圖示各零件均受靜載荷作用，試判斷零件上A點的應力是靜應力

還是變應力；并確定應力比r的大小或者范圍。

題3-8圖

3-9彎曲疲勞極限的綜合影響系數KC的含義是什么它與哪些因素有

關它對零件的疲勞強度和靜強度各有何影響

3-10零件的等壽命疲勞曲線與材料試件的等壽命疲勞曲線有何區(qū)別

在相同的應力變化規(guī)律下，零件和材料試件的失效形式是否總是相同的為

什么

3-11試說明承受循環(huán)變應力的機械零件，在什么情況下可按靜強度

條件計算什么情況下需按疲勞強度條件計算

3-12在單向穩(wěn)定變應力下工作的零件，如何確定其極限應力3-13疲

勞損傷線性積累假說的含義是什么寫出其數學表達式。3-14在雙向穩(wěn)定

變應力下工作的零件，怎樣進行疲勞強度計算

3-15影響機械零件疲勞強度的主要因素有哪些提高機械零件疲勞強

度的措施有哪些

3-16導致機械結構發(fā)生低應力斷裂的原因有哪些3-17機械結構的裂

紋是否會失穩(wěn)擴展是如何判定的

三、設計計算題

3-18某材料的對稱循環(huán)彎曲疲勞極限CT二350MPa,屈服極限

a=550MPa,強度極限。

6

B=750MPa,循環(huán)基數N0=5310,m=9,試求對稱循環(huán)次數N分別為

53104、53105、53107次時的極限應力。

題3—19圖

3-19某零件如圖所示，材料的強度極限oB=650MPa,表面

精車，不進行強化處理。試確定I-I截面處的彎曲疲勞極限的綜合

影響系數KC和剪切疲勞極限的綜合影響系數Kn。

3-20—零件由45鋼制成，材料的力學性能為：。二360MPa,o-

l=300MPa,巾C=0.20已知零件上的最大工作應力。ma某=190MPa,最小

工作應力omin二UOMPa,應力變化規(guī)律為om二常數，彎曲疲勞極限的綜

合影響系數Kd=2.0,試分別用圖解法和計算法確定該零件的計算安全系

數。

題3-20圖

-2-

3-21某材料受彎曲變應力作用，其力學性能為：。-l=350MPa,m=9,

N0=53106o現用此材料的試件進行試驗，以對稱循環(huán)變應力。l=500MPa

作用104次，o2=400MPa作用105次，。3=300MPa作用106次。拭確定:

(1)該試件在此條件下的計算安全系數：

(2)如果試件再作用o=450MPa的應力，還能循環(huán)多少次試件才破壞

3-22轉軸的局部結構如題3-19圖所示。已知軸的截面承受的彎

矩M=300N2m,扭矩T=800N2m,彎曲應力為對稱循環(huán)，扭轉切應力為脈動

循環(huán)。軸材料為40Cr鋼調質，C-1=355Mpa,n-l=200MPa,t=0.2,

11=0.1,設KC=2.2,Ku=1.8,試計算考慮彎矩和扭矩共同作用時的

計算安全系數Scao

第四章磨擦、磨損及潤滑概述

分析與思量題

4T按照磨擦面間的潤滑狀態(tài)不同，滑動磨擦可分為哪幾種4-2膜厚

比的物理意義是什么邊界磨擦、混合磨擦和液體磨擦所對應的膜厚比范圍

各是多少

4-3在工程中，常用金屬材料副的磨擦系數是如何得來的

4-4什么是邊界膜邊界膜的形成機理是什么如何提高邊界膜的強度4-

5零件的磨損過程大致可分為哪幾個階段每一個階段的特征是什么

4-6根據磨損機理的不同，磨損通常分為哪幾種類型它們各有什么主

要特點

4-7潤滑油的粘度是如何定義的什么是潤滑油的粘性定律什么樣的液

體稱為牛頓液體

4-8粘度的表示方法通常有哪幾種各種粘度的單位和換算關系是什么

4-9潤滑油的主要性能指標有哪些潤滑脂的主要性能指標有哪些4-10在

潤滑油和潤滑脂中加入添加劑的作用是什么

4-11流體動力潤滑和流體靜力潤滑的油膜形成原理有何不同流體靜

力潤滑的主要優(yōu)缺點是什么

4-12流體動力潤滑和彈性流體動力潤滑兩者間有何本質區(qū)別所研究

的對象有何不同

第五章羅紋聯接和螺旋傳動

一、選擇與填空題

5-1普通羅紋的公稱直徑指的是羅紋的,計算羅紋的磨擦

力矩時使用的是羅紋的______,計算羅紋危(wei)險截面時使用的是

羅紋的

5-2羅紋升角增大，則聯接的自鎖性________，傳動的效率

牙型角。增大，則聯接的自鎖性，傳動的效率

(1)提高⑵不變⑶降低

5-3在校制孔用螺栓聯接中，螺栓桿與孔的配合為o(1)

間隙配合⑵過渡配合⑶過盈配合

5-4在螺栓聯接的破壞形式中，約有%的螺栓屬于疲勞破壞，

疲勞斷裂常發(fā)生在o

5-5在承受橫向載荷或者旋轉力矩的普通緊螺栓組聯接中，螺栓桿

作用。(1)受切應力⑵受拉應力⑶受扭轉切應力和拉應力

(4)既可能只受切應力又可能只受拉應力

-3-

5-6緊螺栓聯接受軸向外載荷。假定螺栓的剛度Cb與被聯接件的剛

度Cm相等，聯接的預緊力為F0,要求受載后接合面不分離，當外載荷F

等于預緊力F0時，則o

(1)被聯接件分離，聯接失效(2)被聯接件即將分離，聯接不可靠(3)

聯接可靠，但不能繼續(xù)再加載(4)聯接可靠，只要螺栓強度足夠，還可以

繼續(xù)加大外載荷F

二、分析與思量題

5-7常用羅紋有哪幾種類型各用于什么場合對聯接羅紋和傳動羅紋的

要求有何不同

5-8在螺栓聯接中，不同的載荷類型要求不同的羅紋余留長度，這是

為什么5-9聯接羅紋都具有良好的自鎖性，為什么有時還需要防松裝置試

各舉出兩個機械防松和磨擦防松的例子。

5-10普通螺栓聯接和錢制孔用螺栓聯接的主要失效形式是什么計算

準則是什么5T1計算普通螺栓聯接時，為什么只考慮螺栓危(wei)險

截面的拉伸強度，而不考慮螺栓頭、螺母和羅紋牙的強度

5-12普通緊螺栓聯接所受到的軸向工作載荷或者橫向工作載荷為脈

動循環(huán)時，螺栓上的總載荷是什么循環(huán)

5-13螺栓的性能等級為8.8級，與它相配的螺母的性能等級應為多

少性能等級數字代號的含義是什么

5-14在什么情況下，螺栓聯接的安全系數大小與螺栓直徑有關試說

明其原因。

5-15緊螺栓聯接所受軸向變載荷在0~F間變化，當預緊力F0一定

時，改變螺栓或者被聯接件的剛度，對螺栓聯接的疲勞強度和聯接的密切

性有何影響

5-16在保證螺栓聯接密切性要求和靜強度要求的前提下，要提高螺

栓聯接的疲勞強度，應如何改變螺栓和被聯接件的剛度及預緊力大小試通

過受力變形線圖來說明。

5-17為什么螺母的羅紋圈數不宜大于10通常采用哪些結構形式可使

各圈羅紋牙的載荷分布趨于均勻

5-18滑動螺旋的主要失效形式是什么其基本尺寸（即螺桿直徑及螺母

高度）通常是根據什么條件確定的

5-19滾動螺旋傳動與滑動螺旋傳動相比較，有何優(yōu)缺點

三、設計計算題

5-20如圖所示，兩根梁用8個4.6級普通螺栓與兩塊鋼蓋板相聯接,

梁受到的拉力F二28kN,磨擦系數40.2,控制預緊力，試確定所需螺栓的

直徑。

解：已知螺栓數目z=8,接合面數；2,取防滑系數K=1.2,則螺栓

所需預緊力F0為F02

查主教材中的表5-8,得oS=240MPa,查表5-10,取安全系數S=l.3,

則[o]=oS/S=240MPa/L3=184.6MPa,所需螺栓的直徑dl2

KF1.228000N10500Nfzi0.282

41.3F0

取整后得螺栓尺寸dnOmm,羅紋為MlOo注：解中有兩處錯誤，請指

出錯處并說明原因。5-21圖示為一氣缸蓋螺栓組聯接。已知氣缸內的工

作壓力p在5MPa間變化，缸蓋與缸體均為鋼制，其結構尺寸如圖所

示。為保證氣密性要求，試選擇螺栓材料，并確定螺栓數目和尺寸。

41.3105009.7mml84.65-22受軸向載荷的緊螺栓聯接，被聯接鋼板間

采用橡膠墊片。已知預緊力F01500N,當軸向工作載荷F=1000N時，求

螺栓所受的總拉力及被聯接件之間的殘存預緊力。

5-23圖示凸緣聯軸器(GB/T5843-1986)的型號為YLD10,允許傳遞的

最大轉矩T=630N2m,兩半聯軸器采用4個M12的校制孔用螺栓聯接,螺

栓規(guī)格為M12飛0(GB/T27T988),螺栓的性能等級為8.8級，聯軸器材料

為HT200,試校核其聯接強度。

題5-23圖題5-24圖

5-24較制孔用螺栓組聯接的三種方案如圖所示。已知L=300mm,

a=60mm,試求螺栓組聯接的三個方案中，受力最大的螺栓所受的力各為多

少哪個方案較好

5-25如圖所示的底板螺栓組聯接受外力Fe的作用。外力Fe作用在

包含某軸并垂直于底板接合面的平面內。試分析底板螺栓組的受力情況，

并判斷哪個螺栓受力最大保證聯接安全工作的必要條件有哪些

題5-25圖

四、結構設計與分析題

5-26試指出下列圖中的錯誤結構，并畫出正確的結構圖。

a)螺釘聯接b)雙頭螺柱聯接c)較制孔用螺栓聯接

-5-

第十一章蝸桿傳動

一、選擇與填空題

11-1在蝸桿傳動中，蝸桿頭數越少，則傳動效率越，自鎖

性越O普通蝸桿頭數常取_______O

11-2對滑動速度v24m/的重要蝸桿傳動，蝸桿的材料可選用

進行處理；蝸輪的材料可選用。

11-3對閉式蝸桿傳動進行熱平衡計算，其主要目的是為了防止溫升

過高導致O

(1)材料的力學性能下降⑵潤滑油變質⑶蝸桿熱變形過大⑷潤滑條

件惡化

11-4蝸桿傳動的當量磨擦系數fv隨齒面相對滑動速度的增大而

。(1)增大⑵不變⑶減小

11-5蝸桿傳動的相對滑動速度v〈5m/時采用潤滑；v>10m/

時應采用潤滑。

二、分析與思量題

11-6蝸桿傳動與齒輪傳動相比有何特點常用于什么場合

11-7與普通圓柱蝸桿傳動相比，圓弧圓柱蝸桿傳動、環(huán)面蝸桿傳動、

錐蝸桿傳動各有何特點各合用于什么場合

11-8普通圓柱蝸桿主要有哪兒種類型其中哪幾種蝸桿不便于磨削，

精度較低

11-9在車床上用直線刀刃加工蝸桿，什么情況下用單刀什么情況下

用雙刀為什么11T0在普通圓柱蝸桿傳動中，為什么將蝸桿的分度圓直徑

規(guī)定為標準值

11-11采用變位蝸桿傳動的目的是什么變位蝸桿傳動與變位齒輪傳動

相比有何特點1-12影響蝸桿傳動效率的主要因素有哪些為什么傳遞大功

率時很少用普通圓柱蝸桿傳動

11-13蝸輪材料的許用接觸應力，有的與相對滑動速度大小有關，而

與應力循環(huán)次數無關，有的則相反，試說明其原因。

11-14對于蝸桿傳動，下面三式有無錯誤為什么

(1)i=31/32=n1/1i2=z2/zl=d2/d1；(2)a=(dl+d2)/2=ni(zl+z2)/2；

(3)Ft2=2T2/d2=2Tli/d2=2Tl/dl=Ftl

11-15圖示蝸桿傳動均是以蝸桿為主動件。試在圖上標出蝸輪(或者

蝸桿)的轉向，蝸輪齒的螺旋線方向，蝸桿、蝸輪所受各分力的方向。

a)b)

題11-15圖

11-16蝸桿傳動中為何常以蝸桿為主動件蝸輪能否作為主動件為什么

11-17圖示為簡單手動起重裝置。若按圖示方向轉動蝸桿，提升重物

G,試確定：(1)蝸桿和蝸輪齒的旋向；

(2)蝸輪所受作用力的方向(畫出)；

-16-

(3)當提升重物或者降下重物時，蝸輪齒面是單側受載還是雙側受

載

題11T7圖

11-18在動力蝸桿傳動中，蝸輪的齒數在什么范圍內選取齒數過多或

者過少有何不利11T9選擇蝸桿、蝸輪材料的原則是什么

11-20蝸桿傳動設計中為何特殊重視發(fā)熱問題如何進行熱平衡計算常

用的散熱措施有哪些

11-21為什么蝸桿傳動要進行蝸桿的剛度計算對于常用的兩端支承蝸

桿軸如何進行剛度計算

11-22為什么普通圓柱蝸桿傳動的承載能力主要取決于蝸輪輪齒的強

度，用碳鋼或者合金鋼創(chuàng)造蝸輪有何不利

三、設計計算題

11-23圖示為某起重設備的減速裝置。已知各輪齒數zl=z2=20.

z3=60,z4=2,z5=40,輪1轉向如圖所示，卷筒直徑D=136mm。試求：

(1)此時重物是上升還是下降

(2)設系統(tǒng)效率r=0.68,為使重物上升，施加在輪1上的驅動力矩

T1=10N2m,問重物的分量是多少

題11-23圖題11-24圖

11-24蝸輪滑車如圖所示，起分量F=10kN,蝸桿為雙頭，模數

m=6.3mm,分度圓直徑dl=63mm,蝸輪齒數z2=40,卷簡直徑D=148mm,蝸

桿傳動的當量磨擦系數fv=0.1,軸承、濺油和鏈傳動的功率損失為8%,

工人加在鏈上的作用力F'=200N。試求鏈輪直徑D',并驗算蝸桿傳動是

否自鎖。

11-25試設計輕紡機械中的一單級蝸桿減速器，傳遞功率P『8.5kW,

主動軸轉速，nl=1460r/min,傳動比i二20,載荷平穩(wěn)，單向工作，長期

連續(xù)運轉，潤滑情況良好，工作壽命Lh=15000ho

11-26已知一蝸桿傳動，蝸桿為主動，轉速nl=1440r/min,蝸桿頭數

zl=2,模數mMmm,蝸桿直徑系數q=10,蝸桿材料為鋼，齒面硬度大于

45HRC,磨削，蝸輪材料為鑄錫青銅，求該傳動的嚙合效率。

-17-

11-27設計用于帶式輸送機的普通圓柱蝸桿減速器，傳遞功率

Pl=7.5kW,蝸桿轉速nl=970r/min,傳動比i=18,由電動機驅動，載荷平

穩(wěn)。蝸桿材料為20Cr鋼，滲碳淬火，硬度大于58HRC。蝸輪材料為

ZCuSnlOPl,金屬模鑄造。蝸桿減速器每日工作8小時，工作壽命為7年

（每年250個工作日）。

四、傳動篇綜合題

11-28在圖示傳動系統(tǒng)中，件1、5為蝸桿，件2、6為蝸輪，件3、4

為斜齒圓柱齒輪，件7、8為直齒圓錐齒輪。已知蝸桿1為主動，要求輸

出齒輪8的回轉方向如圖所示。試確定：

（1）各軸的回轉方向（畫在圖上）；（2）考慮I、n、m軸上所受釉向力

能抵消一部份，定出各輪的螺旋線方向（畫在圖上）；

（3）畫出各輪的軸向分力的方向。

題11-28圖題11-29圖

11-29圖示為三級減速裝置傳動方案簡圖，要求總傳動比i=50,這樣

布置是否合理為什么試畫出合理的傳動方案簡圖（不采用蝸桿傳動）。

第卜二章滑動軸承

一、選擇與填空題

12-1寬徑比B/d是設計滑動軸承時首先要確定的重要參數之一，通

常取B/d=o

(l)rio(2)0.ri(3)0.315(4)3^512-2軸承合金通常用于做滑

動軸承的o(1)軸套⑵軸承襯⑶含油軸瓦(4)軸承座

12-3在不徹底液體潤滑滑動軸承設計中，限制p值的主要目的是

;限制pv值的主要目的是

12-4徑向滑動軸承的偏心距6隨著載荷增大而；隨著轉速

增高而0

12-5不是靜壓滑動軸承的特點。

(1)起動力矩?、茖S承材料要求高⑶供油系統(tǒng)復雜⑷高、低速運

轉性能均好

二、分析與思量題

12-6試分別從磨擦狀態(tài)、油膜形成的原理以及潤滑介質幾方面對滑

動軸承進行分類。12-7為什么滑動軸承要分成軸承座和軸瓦，有時又在

軸瓦上敷上一層軸承襯12-8在滑動軸承上開設油孔和油槽時應注意哪些

問題

12-9普通軸承的寬徑比在什么范圍內為什么寬徑比不宜過大或者過

小

12-10提高液體動力潤滑徑向滑動軸承的運動穩(wěn)定性和油膜剛度是設

計時應考慮的重

-18-

要問題，其具體措施有哪些

12-11采用扇形塊可傾軸瓦時，可傾軸瓦的支承點與軸的旋轉方向有

何關系軸是否允許正反轉

12-12滑動軸承常見的失效形式有哪些

12-13對滑動軸承材料的性能有哪兒方面的要求

12-14對滑動軸承材料的基本要求之一是耐磨，而表面淬硬的鋼材是

很耐磨的，試問是否可用表面淬硬的鋼制軸頸和鋼制軸瓦配對，以達到耐

磨的要求

12-15在設計滑動軸承時，相對間隙中的選取與速度和載荷的大小

有何關系12-16某離心泵用徑向滑動軸承，軸頸表面圓周速度v=2.5m/,

工作壓力P=3~4MPa,設計中擬采用整體式軸瓦（不加軸承襯），試選擇一

種合適的軸承材料。

12-17驗算滑動軸承的壓力p、速度v和壓力與速度的乘積pv,是不

徹底液體潤滑軸承設計中的內容，對液體動力潤滑軸承是否需要進行此項

驗算為什么

12-18試分析液體動力潤滑軸承和不徹底液體潤滑軸承的區(qū)別，并討

論它們各自合用的場合。

12-19不徹底液體潤滑軸承與液體動力潤滑軸承的設計計算準則有何

不同12-20試說明液體動壓油膜形成的必要條件。

12-21對已設計好的液體動力潤滑徑向滑動軸承，試分析在僅改動下

列參數之一時，將如何影響該軸承的承載能力。

⑴轉速由n=500r/min改為n=700r/min；(2)寬徑比B/d由1.0改為

0.8；

(3)潤滑油由采用46號全損耗系統(tǒng)用油改為68號全損耗系統(tǒng)用油；

(4)軸承孔表面粗糙度由Rz=6.3Hm改為Rz=3.2umo

12-22在設計液體潤滑軸承時，當浮現下列情況之一后，可考慮采取

什么改進措施(對每種情況提出兩種改進措施)

⑴當hinin

(2)當條件p

12-23液體動力潤滑軸承承載能力驗算合格的基本依據是什么

12-24滑動軸承潤滑的目的是什么(分別從液體潤滑和不徹底液體潤

滑兩類軸承分析)12-25滑動軸承常用的潤滑劑種類有哪些選用時應考慮

哪些因素

三、設計計算題

12-26起重機卷筒軸采用兩個不徹底液體潤滑徑向滑動軸承支承，己

知每一個軸承上的徑向載荷F=100kN,軸頸直徑d=90mm,轉速v=90r/min。

擬采用整體式軸瓦，試設計此軸承，并選擇潤滑劑牌號。

12-27有一不徹底液體潤滑徑向滑動軸承，軸頸直徑d=200mm,軸承

寬度B=250nim,軸承材料選用ZCuA110Fe3,當軸轉速為60r/min>

100r/min>500r/min時，軸承允許的最大徑向載荷各為多少

12-28一液體動力潤滑徑向滑動軸承，承受徑向載荷F=70kN,轉速

n=1500r/min,軸頸直徑d=200mm,寬徑比B/d=0.8,相對間隙*=0.0015,

包角Q:18(r,采用32號全損耗系統(tǒng)用油(無壓供油)，假設軸承中平均

油溫tm=50℃,油的粘度n=0.018Pa2,求最小油膜厚度hmirio

12-29某汽輪機用動力潤滑徑向滑動軸承，軸承直徑d=80nmi,轉速

n=1000r/min,軸承上的徑向載荷F=10kN,載荷平穩(wěn)，試確定軸瓦材料、

軸承寬度B、潤滑油牌號、流量、最小油膜厚度、軸與孔的配合公差及表

面粗糙度，并進行軸承熱平衡計算。

-19-

第十三章滾動軸承

一、選擇與填空題

13-1說明下列型號滾動軸承的類型、內徑、公差等級、直徑系列和

結構特點：6306、51316、N316/P6、30306、6306/P5、30206,并指出其

中具有下列特征的軸承：

(1)徑向承載能力最高和最低的軸承分別是和

⑵軸向承載能力最高和最低的軸承分別是和;(3)

極限轉速最高和最低的軸承分別是和;(4)公差等

級最高的軸承是;

(5)承受軸向徑向聯合載荷的能力最高的軸承是o

13-2若一滾動軸承的基本額定壽命為537000轉，則該軸承所受的當

量動載荷基本額定動載荷。

⑴大于⑵等于⑶小于

13-3在保證軸承工作能力的條件下，調心軸承內、外圈軸線間可傾

斜的最大角度為，而深溝球軸承內、外圈軸線間可傾斜的最大

角度為o

(1)3'?4'(2)8'(3)1°~2。(4)2°~3°

13-4滾動軸承的內徑和外徑的公差帶均為，而且統(tǒng)一

采用上偏差為，下偏差為的分布。

13-5采用滾動軸承軸向預緊措施的主要目的是o

(1)提高軸承的旋轉精度⑵提高軸承的承載能力⑶降低軸承的運轉

噪聲⑷提高軸承的使用壽命

13-6各類滾動軸承的潤滑方式，通常可根據軸承的來選

擇。

(1)轉速n(2)當量動載荷P(3)軸頸圓周速度v(4)內徑與轉速的乘積

dnl3-7若滾動軸承采用脂潤滑，則其裝脂量普通為軸承內部空間容積的

O

二、分析與思量題

13-8滾動軸承共分幾大類型寫出它們的類型代號及名稱，并說明各

類軸承能承受何種載荷(徑向或者軸向)。

13-9為什么30000型和70000型軸承常成對使用成對使用時，什么

叫正裝及反裝什么叫“面對面”及“背靠背”安裝試比較正裝與反裝的特

點。

13-10滾動軸承的壽命與基本額定壽命有何區(qū)別按公式L=（C/P）計算

出的L是什么含義

13-11滾動軸承基本額定動載荷C的含義是什么當滾動軸承上作用的

當量動載荷不超過C值時，軸承是否就不會發(fā)生點蝕破壞為什么

13-12對于同一型號的滾動軸承，在某一工況條件下的基本額定壽命

為L。若其它條件不變，僅將軸承所受的當量動載荷增加一倍，軸承的基

本額定壽命將為多少

￡

13-13滾動軸承常見的失效形式有哪些公式L=（C/P）是針對哪種失效

形式建立起來的

13-14你所學過的滾動軸承中，哪幾類滾動軸承是內、外圈可分離的

13-15什么類型的滾動軸承在安裝時要調整軸承游隙常用哪些方法調

整軸承游隙13-16滾動軸承支承的軸系，其軸向固定的典型結構形式有三

類：（D兩支點各單向固定；（2）一支點雙向固定，另一支點游動；（3）兩

支點游動。試問這三種類型各合用于什么場合

13-17一高速旋轉、傳遞較大功率且支承跨距較大的蝸桿軸，采用一

對正裝的圓錐滾子軸承作為支承，是否合適為什么

13-18滾動軸承的回轉套圈和不回轉套圈與軸或者機座裝配時所取的

配合性質有何不同常選用什么配合其配合的松緊程度與圓柱公差標準中

相同配合有何不同

13-19在圓錐齒輪傳動中，小圓錐齒輪的軸常支承在套杯里，采用這

種結構形式有何

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件圖進行成品的檢驗和驗收。因此，一張完整的零件圖應滿足以下要

求：

（1）清晰而正確地表達出零件各部份的結構形狀；（2）標出零件各部位

的尺寸及其精度；（3）標出零件各部位必要的形狀位置公差；（4）標出零件

各表面的粗糙度；

（5）注明對零件的其它技術要求，例如圓角半徑、倒角尺寸及傳動件

的主要參數等，對于齒輪還應列出其主要幾何參數、精度等級及檢驗項目

等；

（6）填寫清晰零件圖標題欄。三、設計計算步驟

1.選擇電動機，分配傳動比，計算傳動參數。2.V帶傳動設計計算

或者（和）齒輪傳動設計計算。3.畫小帶輪零件圖或者（和）大齒輪零件圖。

作業(yè)三軸系組件設計

一、任務書

題目1斜齒圓柱齒輪傳動輸出軸的軸系組件設計（圖5）1.原始數據

題12號參數輸出軸轉速n2/（r/min）輸出軸功率P/kW齒輪齒數z齒輪模

數mn/min齒輪齒寬b/mma/mm（見圖5）c/mm（見圖5）齒輪螺旋角P（右

旋）/（。）1372.510138014.25801001452.710738014.258010031533.011338

014.258010041653.212038014.2580100注：滾動軸承壽命為lOOOOh,工

作溫度小于120。。，有輕微沖擊。圖5斜齒圓柱齒輪軸系結構

2.工作量

⑴輸出軸的軸系組件裝配圖一張。

(2)設計計算說明書一份，主要內容包括：輸出軸的設計計算，軸承

類型選擇和壽命計算，以及其它必要的計算。

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題目2圓錐齒輪傳動輸入軸的軸系組件設計(圖6)1.原始數據題號

12參數輸入軸轉速nl/(r/min)輸入軸功率P/kW小圓錐齒輪齒數zl齒輪

模數m/mm小圓錐齒輪分度圓錐角

61/(°)9602.523318.4310050809603.025318.43100508039603.527318.4

3100508049604.028318.431005080a/mm(見圖6)b/mm(見圖6)c/mm(見圖6)

注：滾動軸承壽命為10000h,工作溫度小于120℃,有輕微沖擊。圖6圓

錐齒輪軸系結構

2.工作量

(1)輸入軸的軸系組件裝配圖一張。

(2)設計計算說明書一份，主要內容包括：輸入軸的設計計算，軸承

類型選擇和壽命計算，以及其它必要的計算。

二、設計指導

1.軸和齒輪的結構

軸和齒輪的結構設計參考主教材中的有關章節(jié)。對于小圓錐齒輪，當

齒根圓與軸徑接近時，可將

齒輪與軸制成一體，但要注意齒輪

圖7小圓錐齒輪軸系結構軸的裝拆問題。軸承正裝的小圓錐齒

輪軸系結構如圖7所示。

圖a是齒輪軸結構。這種結構當齒輪外徑比套杯孔人時，軸承和套筒

是在套杯內進行安裝，很不方便。因此，如果用正裝結構，惟獨當小圓錐

齒輪外徑比套杯孔小時，才干采用齒輪軸結構，這時可在套杯外先將軸承

和套筒裝在齒輪軸上后，一起裝入套杯。圖b是齒輪與軸分開的結構。這

種結構軸承安裝方便。軸承反裝的小圓錐齒輪軸系結構由于裝配和調整都

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比較麻煩，因此本作業(yè)要求采用正裝結構。

2.滾動軸承的組合、固定和調整

對于斜齒圓柱齒輪傳動和圓錐齒輪傳動，軸上受到徑向力和軸向力，

因此，需采用向心推力軸承，支承方式通常為兩支承各單向固定結構。

滾動軸承支承的結構形式參考主教材。滾動軸承的外圈以及軸系的軸

向固定采用軸承端蓋。軸承端蓋有凸緣式和嵌入式兩種，本作業(yè)要求采用

凸緣式端蓋，其結構尺寸參考機械設計手冊。

向心推力軸承是可調間隙軸承，在安裝時，此間隙可通過在軸承端蓋

與箱體間加裝調整墊片組進行調整（參看圖5）o調整墊片由多片厚度不同

（例如0.1mm,0.2mm和0.5mm）的軟鋼（08F）片或者黃銅片組成,使用時可

根據需要組成合適的厚度。

為了保證圓錐齒輪的正確嚙合，裝配時兩齒輪的錐頂必須重合，因此

要調整大、小齒輪的軸向位置。對于懸臂安裝的小圓錐齒輪軸系，為了便

于調整，小圓錐齒輪軸通常放在套杯里，在套杯凸緣端面與箱體之間，用

加減調整墊片（參看圖6）的辦法來調整小圓錐齒輪的軸向位置。

3.滾動軸承的潤滑和密封

減速器中的滾動軸承可以采用脂潤滑，也可以采用油潤滑，這與齒輪

的圓周速度和箱體結構有關。本作業(yè)要求采用脂潤滑。為了防止箱內的潤

滑油濺人軸承室而稀釋或者帶走潤滑脂，需在軸承室內側加裝封油環(huán)（圖8）。

軸伸出端的密封是為了防止?jié)L動軸承內的潤滑油（脂）漏

出或者外界雜質侵入軸承室。常用的密封形式如圖9o設計時可參考

機械設計手冊。

圖8封油環(huán)密封裝置

a）氈圈密封b）旋轉軸唇形密封圈密封c）油溝槽密封

圖9常用密封形式

三、設計步驟

1.根據設計的原始數據，計算作用在齒輪上的力。2.按扭轉強度條

件初步估算軸徑。

3.根據軸上零件的安裝、定位和調整要求進行軸的結構設計。4.畫

軸的受力分析圖，進行軸的強度校核。5.計算軸承所受的力，并驗算軸

承的壽命。

6.完成軸系組件裝配圖，標注主要尺寸和配合尺寸，引出零件號，

填寫標題欄和零件明細欄。

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機械設計自測試題I

一、是非題和選擇題［是非題在括號內填V（正確）或者填3（不正確），

選擇題在空格處填相應的答案號］

T-1選用普通平鍵時，鍵的截面尺、Jb3h和鍵長L都是根據強度計算

確定的。()1-2圓柱齒輪結構形式和毛坯獲取方法的選擇都與齒輪的外徑

大小有關。()}3圓柱螺旋彈簧的彈簧絲直徑d=6mm,旋繞比05,則它

的內徑Dl=30mm。()I-4V帶橫截面中兩工作面之間的夾角為40°,所以

帶輪槽角也是40°o()1-5變應力是由變載荷產生，也可能由靜載荷產生。

()1-6在承受橫向載荷的普通緊螺栓聯接中，螺栓桿作用。

(1)受切應力(2)受拉應力⑶受扭轉切應力和拉應力(4)既可能只受切

應力又可能只受拉應力

1-7在下列四種向心滾動軸承中，型除可以承受徑向

載荷外，還能承受不大的雙向軸向載荷。

(1)60000(2)N0000(3)NA0000(4)50000

1-8在載荷比較平穩(wěn)，沖擊不大，但兩軸軸線具有一定程度的相對偏

移的情況下，兩軸間通常宜選聯軸器。

(1)剛性⑵無彈性元件的撓性⑶有彈性元件的撓性(4)安全1-9采取

的措施不能有效地改善軸的剛度。

(1)改用其它高強度鋼材⑵改變軸的直徑⑶改變軸的支承位置⑷改

變軸的結構1-10在滑動軸承材料中，通常只用于作為雙金屬或

者三金屬