東北石油大學機械設計復習2024-2025車輛、機自

機械設計復習

一、填空題

1.選擇一般平鍵時.，鍵的截面尺寸(bxh)是依據(jù)軸徑.查標精確定,一般平鍵的工作面

是鍵的兩側(cè)面。

2.在設計V帶傳動時，V帶的型號是依據(jù)計算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速選取的。

3.在圓柱齒輪傳動中，齒輪直徑不變而減小模數(shù)對輪齒的彎曲強度、接觸強度及傳動的

工作平穩(wěn)性的影響分別為二不變、提高.

4.一般的軸都須要具有足夠的強度，合理的結(jié)構(gòu)形式和尺寸和良好的工藝性能,

這就是軸設計的基本要求，

5.當帶有打滑趨勢時，帶傳動的有效拉力達到最大值，而帶傳動的最大有效拉力取決的包

角、摩擦系數(shù)、預緊力三個因素。

6.當鍵聯(lián)接強度不足時可采納雙鍵。運用兩個平鍵時要求鍵按版隔180”布置..

7.向心推力軸承產(chǎn)生內(nèi)部軸向力是由于接觸角2工0_。

8.對于高速重載的鏈傳動，應選擇小節(jié)距多排鏈o

9.齒輪傳動強度計算中，齒形系數(shù)加值，直齒圓柱齒輪按齒數(shù)Z選取,而斜齒圓柱齒

輪按當量齒數(shù)Z,選取,

10.一般平鍵連接工作時，平鍵的工作面是一側(cè)面.

1L依據(jù)軸的承載狀況分類，自行車的中軸應稱為轉(zhuǎn)軸。

12.帶傳動的初拉力增加，傳動實力提高。

13.為了便于軸上零件的裝拆，轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)形式應設計成階梯狀。

14.既承受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩的軸稱為

15.一個滾動軸承能夠工作到基本額定壽命的牢靠度是90%.

16.蝸桿頭數(shù)越高，傳動效率越高。

17.帶傳動的設計準則為：在不打滑的條件下具有肯定的疲憊壽命。

18鏈傳動的節(jié)距越一大，鏈速波動越明顯。

19.在常見的幾種牙型中，連接螺紋采納三角形螺紋，其牙型角60度。

20.代號為6206的滾動軸承，其類型是深溝球軸承，內(nèi)徑30mnu

21.在蝸桿傳動中，規(guī)定蝸桿分度圓直徑的目的是.限制蝸桿刀具的數(shù)量。

22.對于一對閉式軟齒面齒輪傳動，小齒輪的材料硬度應當大于大齒輪的硬度。

23.轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)設計成階梯狀是為了便于便于零件的裝拆。

24.螺紋聯(lián)接中，加彈簧墊圈是為了」

25.既承受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸.

26.蝸桿頭數(shù)增加時，傳勾效率如何改變傳動效率提高。

27.帶傳動的失效形式為帶的疲憊破壞和打滑。

28.在設計圖紙上注明某鏈條的標記為“16ATX50”。其中“16A”代表鏈號，“50”代

表鏈節(jié)數(shù)。

29.在一般圓柱蝸桿傳動中，在中間平面上的參數(shù)為基準參數(shù)。在該平面內(nèi)其嚙合

狀態(tài)相當于齒條與齒輪的嚙合傳動。

30.在帶、鏈和齒輪合成的多級傳動中，帶傳動宜布置在高速級。

31由于斷齒破壞比點蝕破壞更具有嚴峻的后果，所以通常設計齒輪時，抗彎強度的平安系

數(shù)￡應大于接觸強度的平安系數(shù)

32.設計斜齒圓柱齒輪傳動時，螺旋角3一般在8°—20°范圍內(nèi)選取。

33.螺紋聯(lián)接防松的根本問題在于防止螺紋副的相對轉(zhuǎn)動。

34.一般平鍵聯(lián)接的主要用途是使軸與輪轂之間沿周向固定并傳遞轉(zhuǎn)矩。

35.鏈傳動的平均傳切比不變,瞬時傳動比是改變的。

二、簡答題

1.鏈傳動中為什么會產(chǎn)生運動不勻稱現(xiàn)象？如何減小鏈傳動的運動不勻稱性？

答：這是由于鏈傳動的多邊效應引起的，減小徒的節(jié)距P降低轉(zhuǎn)速增加小鏈輪齒數(shù)

Z都能減小鏈傳動的不勻稱性。

2.在直齒、斜齒圓柱齒輪傳動中，為什么常將小齒輪設計得比大齒輪寬一些？

答：在直齒、斜齒圓柱齒輪傳動中，軸系零件和支撐箱體存在加工和裝配偏差，使得兩齒

輪軸向錯位而削減了輪齒的接觸寬度。為了保證輪齒的接觸寬度，故將小齒輪設計的比大齒

輪寬一些。

3.簡述帶傳動的失效形式和設計準則。

答：1）帶傳動的失效形式為帶與輪槽之間的打滑和帶體的疲憊破壞。

2）設計準則：在保證帶傳動不打滑的條件下，具有肯定的疲憊破壞強度和壽命。

4.說明7312AC軸承代號中各數(shù)字和符號所代表的含義是什么？

答：AC一接觸角a=25'；12—代表軸承內(nèi)徑為60?3—代表直徑系列為中系列；7-

代表軸承是角接觸球軸承，

5.設計一對軟齒面圓柱齒輪傳動時，大小齒輪的齒面硬度確定原則是什么？為什么？

答：設計一對軟齒面的圓柱齒輪傳動時，小齒輪的齒面硬度應比大齒輪高30?507/8S。

這是因為在嚙合過程中，小齒輪的輪齒嚙合次數(shù)多，而且小齒輪的齒根較薄，為使大小齒輪

壽命接近，就應使小齒輪齒面硬度高一些。另外，較硬的小齒輪齒面可對較軟的大齒輪齒面

起冷作硬化效應，提高大齒輪的疲憊極限。

6.鏈傳動的多邊形效應對旌傳動有什么影響？主要受哪些參數(shù)的影響？

答：鏈傳動的多邊形效應使鏈傳動的瞬時傳動比周期性的改變，從而產(chǎn)生沖擊、振動、噪

音、產(chǎn)生動載荷。鏈傳動的多邊形效應主要受節(jié)距0和齒數(shù)的影響。

7.為什么一股圓柱蝸桿傳動的承載實力主要取決于蝸輪輪齒的強度？用碳鋼或合金鋼制造

蝸輪有何不利？

答：因為在蝸桿與蝸輪的配對材料中，蝸輪材料的強度比較低，所以蝸桿傳動的承載實力

主要取決于蝸輪輪齒的強度。在蝸桿傳動中，嚙合齒面是具有很大的相對滑動速度，為了削

減磨損，提高抗膠合的實力，要求配對輪齒材料具有良好的減磨性，磨合性和耐磨性。碳鋼

或合金鋼制造的蝸輪雖然強度高，但與碳鋼蝸桿配對時減磨性和磨合性差。因此兩者配對嚙

合傳動時并不耐磨，同時抗膠合實力差。

8.花鍵聯(lián)接和平鍵聯(lián)接相比有哪些優(yōu)缺點？

答：優(yōu)點：①受力較為勻稱；②應力集中較小，軸與轂的強度減弱較小；③可承受較大的

載荷；④可用磨削方法提高加工精度及聯(lián)接質(zhì)量。缺點：①齒根仍有應力集中；②有時須要

特地設備加工；③成本較高。

9.一般V帶的楔角為40。，為何帶輪輪槽角為32。，34°,36。，38。。

答：因膠帶繞在帶輪會產(chǎn)生彎曲變形，膠帶頂層受拉橫向尺寸變小，而膠帶底層受壓其橫

向尺寸變大，因此帶的楔帶變小。為了保證帶兩側(cè)面與輪槽有良好的接觸，帶輪的輪槽角依

輪徑的大小不同均適當減小。

10.蝸桿傳動為什么要進行熱平衡計算？

答：因為蝸桿傳動效率低，發(fā)熱量大，若不能剛好散熱，將因油溫不斷上升而使?jié)櫥?/p>

的粘度下降，從而增大摩擦損失，甚至發(fā)生膠合。

11.寫出下列滾動軸承型號所表示的軸承類型，直徑系列，內(nèi)徑尺寸，精度等級。

7211C/P5;6308

答：7211C/P5—表示內(nèi)徑為55mm,角接觸球軸承，尺寸系列為02,接觸角a=15。，5

級公差,0組游隙。

6308—表示內(nèi)徑為40mm,深溝球軸承，尺寸系列為03,正常結(jié)構(gòu)，0級公差，0

組游隙。

12.簡述帶傳動中，最大有效圓周力戶max與哪些因素有關？

efa

答：在摩擦型帶傳動中，帶傳動的最大有效圓周力，F(xiàn)=2FO-從而可知：

niax/+1

（1）尸max與預緊力幾大小有關，與幾成正比，尸。越大，帶傳動的有效圓周力越大。

（2）居11ax與包角。有關，包角越大，帶傳遞的有效圓周力越大。

（3）居必,與摩擦系數(shù)f有關，f越大，帶傳遞的有效圓周力越大。

13.簡述帶傳動打滑與彈性滑動，說明其不同處及各造成什么問題。

答：彈性滑動是由于在帶傳動運動過程中，由于緊邊和松邊拉力的不同，造成帶在由緊

邊向松邊的彈性伸長量漸漸減小，而引起的帶速落后于主動的圓周速度，在從動輪處帶速超

前于從動輪。彈性滑動由拉力產(chǎn)生不行避開。打滑是由過載產(chǎn)生，使帶和輪之間產(chǎn)生明顯的

相對滑動，加速帶的磨損，可以避開。

14.在帶傳動中，帶速為什么不宜過高或過低？

答：帶速過高，離心力加大，帶與帶輪間的正壓力削減，從而降低帶的工作實力。帶速過低，

在傳遞功率肯定時，所需有效拉力增大，帶的根數(shù)增多，一般要求V=5?25〃z/s為宜。

15.簡述帶的應力主要由幾部分組成，其最大應力發(fā)生在何部位，為多少？

帶的應力主要由拉應力、彎曲應力和離心拉應力三部分組成。

（JEX=Ol+（Jc+Ohl

6—緊邊拉應力：

6：一離心拉應力；

6“一小帶輪處帶上的彎曲應力。

帶的最大應力發(fā)生在帶繞入小帶輪處。

16.簡述在計算直齒圓柱齒輪彎曲疲憊強度計算中，要留意哪些事項？

答：1.在選擇小齒輪的齒數(shù)時，一般要求不根切，即：Z,>17；

2.采納強度校核公式時，要對大小齒輪分別進行強度校核；

3.采納強度設計公式時，要比較大小齒輪的空居的大小,將兩者中的較大

。尸］1［。L

者代入公式中。

三、計算題

1.一對相嚙合的標準直齒圓柱齒輪傳動，有關參數(shù)和許用值如表所示。試分析比較哪個

齒輪的彎曲強度低？

哪個齒輪的接觸強度低？血二K?又狙］)

bm

齒數(shù)Z模數(shù)加齒寬b人］［為］

小齒輪202452.82.2490570

大齒輪502402.42.3400470

⑴-3=^^二79.55

解:

LL碗LL2.8x22

%=^-＜=72.46

因為：⑸」＞匕尸」所以大齒輪的彎曲強度低。

(2)由于b"=cr〃，，［。/］＞［。/］所以大齒輪的接觸強度低。

2.圖示軸系采納一對7306AC型角接觸球軸承，已知軸承的徑向支反力為工?=2500N,

=1500N,軸上零件所受的軸向力工c=400N,軸的轉(zhuǎn)速〃=120()%11n，載荷平穩(wěn),

取力=1.0,常溫下工作，取ft=1.0,求軸承的壽命。

提示：7306A。軸承，=25200NFd=0.68Fr；e=0.68

時，X=1.0,K=0;時，X=0.41,y=().87

2、解

(1)求派生釉向力

F(l］=0.68FH=0.68x2500=170)N;Fdl=0.68Fr2=0.68x1500=1020N

⑵計算當量動載荷

F(12+Fae=1020+400=1420N<F(n=1700N

軸承2被“壓緊”，軸承1被“放松”

Fa]=Fdx=1700^;Fa2=Fd}-Fae=1700-400=1300N

區(qū)=1222=0.68=6X1=1.0，X=0；9=胭=0.87>eX,=0.41,匕=0.87

Fr12500Fr21500

p]=fP(XiFri+Y]Fai)=Fri=2500N

P2=fP(X2Fr2+Y2Fa2)=0.41x1500+0.87x1300=1746?/

(3)計算軸承的壽命

1x2520()，

(--------)=14225h

2500

3.V帶傳動的々=1450%*。，帶與帶輪的當量摩擦系數(shù)/二。?51，包角4=180°,預

緊力乙=360N。試問：

(1)該傳動所能傳遞的最大有效拉力為多少？

(2)若”4=100〃〃〃，其傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為多少？

(3)若傳動效率為0.95,彈性滑動忽視不計，從動輪輸出功率為若干?

*27180-5,X3,14-1

解：(1)Fec=2F.-=2x360--―——=478N

fa5,X3J4

4°e+12.718°-+1

(2)T=F--^=478?—=239(X)N-nvn

niaxec/y2

叫々3.14x100x1450

(3)V===7.588/

60x100060x1000

_478x7.588

P-=3.63KW

1000-1000

P{i,=PK.〃=3.63x0.95=3.45KW

4.單根V帶傳動的預緊力乙二354N,主動帶輪的基準直徑44=160""〃，主動帶輪的轉(zhuǎn)

速々=1500%1皿，小帶輪包角。二150'，V帶與帶輪間當量摩擦系數(shù)0.485。

求：(1)V帶緊邊、松邊的拉力F2；

(2)V帶能傳遞的最大圓周力和最大功率。

fa

解：⑴F}=F2e

fa

F]+F2=F2(e^])=2F()

2F2x354

F、=產(chǎn)-=155N

e/a+le]21+1

"￡2^=2&

180

F、=2F°-F)=553N

(2)Fee=F]-F2=553-155=398/V

efa-1?718127-1

或Fee=2F.——二2x354x_二398N

*)efa+12.7180+1

Fv398x^x160x15005H

rD=--e-c-=------------------=DAW

maax10001000x60x1000

5上心=土&坨=12.566火)

60x100060x1000八

5.已知一對正常齒的漸開線標準直齒圓柱齒輪，外嚙合傳動，z尸21,Z2=105,量得d尸52.5mm,

bi=50,b2=45,小齒輪轉(zhuǎn)速n]=1400r/min,傳遞的功率為8kW,YF(d=2.76,=1.56,

YFa2=2.18,V5a2=L8。,估計載荷系數(shù)K=l.3,[crFI]=300Mpa,[crF2]=240Mpa,試

計算該對齒輪的齒根彎曲應力，并推斷該對齒輪傳動的強度是否足夠。

_25％丫

(bf一"□~Mpa)

解：求dl,由于該齒輪為漸開線的標準齒輪，正常齒制，所以〃；=1,

4=，叼

m=&/Z]=2.5〃〃〃

9.55x1。*J55XI0F=5.457X心mm

/?)1400

2=久=至=0857

內(nèi)=

4452.5

2KT】YY2xl.3x5.457xl04x2.76x1.56

raiSai=103.4MPa

().857X2.53X212

2K品2_2x1.3x5.457x1()4x2.18x1.8

=94.3MPa

0.857x2.53x2l2

由于cr〃<[(TF1],072<”/2]，所以該對齒輪的彎曲強度足夠。

6.齒輪軸的兩端正裝兩個角接觸球軸承，如圖所示。已知軸上受的徑向力為凡.=20()0N,受

的軸向力凡、=450N。軸的轉(zhuǎn)速n=1450r/min,初選軸承為7205AC,基本額定動載荷G=

22700N,請計算軸承的工作壽命。(入=0.68工)

相對軸向教

軸承類型PjFr>e

荷推斷系數(shù)。

名稱代號工/GXYXY

角接觸球軸

70000AC—100.410.870.68

承

解：(1)求派生軸向力

由于兩支撐點相對于徑向載荷對稱支撐，所以

"?=%=F,/2=1000N；

F(n=F(I2=0.68工1=680N；

F(1(.+i&t=450+680=1130N>U%I；

所以，軸向左串動，軸承1被壓緊，軸承2被放松。

軸承1所受的軸向力：即=七十@=1130N；

軸承2所受的軸向力為自身的派生軸向力：入2=與2=68()N：

軸承1受載荷較大，囚此重點計算軸承1的壽命

(2)求當量動載荷

對于軸承1,FajFr}=1130/1000=1.13>e

取x=0.41,y=0.87

當量載荷6=XFri+YFai

6=0.41x1000+0.87x1130=1393.IN

(3)求軸承壽命

軸承的壽命為：L[=—,壽命系數(shù)取￡=3

60〃IP

1061x22700

L；=二49729h

60x145011393.1)

所以，軸承的壽命為49729h。

7.V帶傳遞的功率p=7.5KW,帶速v=10m/s,緊邊拉力是松邊拉力的2倍,即R=2E,試求緊

邊拉力有效拉力R和初拉力F。。

圓周力尸=0=些蟲=75。2

解：1）

10

2)緊邊、松邊拉力

F=F「F?=F2=750N

￡二1500N

3)初拉力”)=(F+K)/2=1125N

8.單根平帶傳動的初拉力與二354N,主動帶輪上的包角％=150°,帶與帶輪之間的摩擦

系數(shù)為/=0.48°試求：（1）帶的緊邊與松邊拉力；（2）帶能傳遞的最大有效圓周力,

解：（1）帶緊邊、松邊的拉力巴和入

片+乙=2冢=2x354=708N

p0.48x—

'=*f=e180=3.51

F2

可解得耳=551N

F2=157N

（2）帶傳動能傳遞的最大有效圓周力耳皿

1(1A

心=41-=551x1-----=394N

./?II3.51)

9.一平帶傳動，傳遞功率P=15KTV,帶速V=15m/s,帶在小帶輪上的包角a】=170。，帶與帶

輪間的摩擦系數(shù)f=0.3。

求：1)求傳遞的有效圓周力F。

2)求緊邊拉力F1和松邊拉力F20

「mi廠I000P1000x15z

解：1）圓周力F=-----=--------=1000N

v15

2)緊邊、松邊拉力*=尹3=2.44

4=照三竺=|694N

1eia2.44-1

凡二尸一!一=型匕=694"

efa-\2.44-1

1（）?一帶傳動，傳遞功率P=15Kw,帶速V=12m/s,預緊力6=1800N,求作用在帶

體上的緊邊和松邊拉力。

解：1）求有效圓周力F,

L1000P1000x15saw

F：=------=----------=1250N

'V12

2）求松邊、緊邊拉力”2、E

因為工二片一入解得：P2=Fy-Fe

2F°=K+F?

所以如"*=2x1800+1250=2425%

122

F2=F「Fe=2425-1250=11752

3）求帶體與帶輪槽接觸面間的摩擦力F,

3=5=1250N或者儲二月=F-居=2425-1175=1250/V

JeJe1-

11.為一對斜齒圓柱齒輪傳動，傳遞的功率P=20kW,主動輪的轉(zhuǎn)速勺=1450〃min,從動

輪的轉(zhuǎn)速〃2二十辦「八足】，兩輪的中心距a=265mm,小齒輪齒數(shù)4=24。法面模數(shù)

mn=5mm,法面壓力角=20°。求:

1）輪齒的受力大小。

2）作圖表示各力的方向。

解：1.求幾何參數(shù)

_1450

/77~446=3.251

z2=Z1?/=24x3.251=78.024

取z2=78

叫（Z]+z?）_5（24+78）

cos/?==0.962

~2a2x265

口=15.79°

pon

7\=9.55xl06—=9.55x106——二131724N〃〃〃

1n,1450

二m?5x24

-=124.74mm

cos60.962

2.齒上的作用力

2^=131724x2=2112；v

4124.74

場2112

tga=tg20O=799N

COS)?n0.962

Fx=%用0=2、5.790=597N

————=2336.32N

mcospcosan0.962cos20°

12.試對圖中軸的結(jié)構(gòu)不合理的地方作簡要說明，并畫出改進后的結(jié)構(gòu)圖。

1）齒輪兩段都有軸肩，無法安裝回轉(zhuǎn)零件：2）回轉(zhuǎn)零件與軸之間無連接件：3）軸肩高于

軸承內(nèi)圈外徑，無法抹卸軸承；4）軸承與軸之間不應運用鍵聯(lián)接；5）與軸承相協(xié)作的

軸段過長。

修改后方案

13.指出圖中的錯誤結(jié)構(gòu)，重新繪制正確的結(jié)構(gòu)圖。（軸承采納深溝球軸承，齒輪及釉承采納

油潤滑。）

1一鍵太長，且無軸肩定位2—缺少密封件3一套簡的直徑超過軸承內(nèi)圓的直徑

4一軸的長度應小于輪轂的長度5—缺少鍵聯(lián)接6一缺少軸肩定位或套筒定位

14.指出圖中的錯誤結(jié)構(gòu)，重新繪制正確的結(jié)構(gòu)圖。

1-缺少墊片2-軸肩過高3-鍵太長4-軸的長度大于輪轂的長度5-套筒定位置經(jīng)過達

6-軸承拆裝工藝不好7-缺少墊片8-缺少密封圈

15.按圖示要求，繪制出合理的軸系結(jié)構(gòu)，不要求嚴格按比例作圖

16.下面的減速器軸系零件圖中存在多處錯誤，其中包含結(jié)構(gòu)設計上的錯誤、多余的結(jié)構(gòu)以

及不全面的結(jié)構(gòu)。請指出其中7處以上錯誤井在圖下方修改。（本題14分）隨意標出7處錯

誤，并在上部改正這7處錯誤（每處2分）

四、選擇題

l.i個鏈傳動中，鏈輪齒數(shù)與鏈條的鏈節(jié)數(shù)采納何種搭配最好一。

（a）鏈輪有偶數(shù)齒，鏈條有偶數(shù)節(jié)（b）鏈輪有偶數(shù)齒，鏈條有奇數(shù)節(jié)

（c）鏈輪有奇數(shù)齒，鏈條有偶數(shù)節(jié)（d）鏈輪有奇數(shù)齒，鏈條有奇數(shù)節(jié)

2.當鍵聯(lián)接強度不足時可采納雙鍵。運用兩個平鍵時要求鍵」布置。

A、在同一條直線上B、相隔90°

C、相隔120°D、相隔180°

3.帶傳動不能保證精確的傳動比，其緣由是C,

A、帶簡單變形和磨損B、帶在帶輪上打滑

C、帶的彈性滑動D、帶的材料不遵守虎克定律

4.鏈傳動中鏈節(jié)取偶數(shù)，徒輪齒數(shù)為奇數(shù)，最好互為質(zhì)數(shù)，其緣由是A。

A、磨損勻稱B、具有抗沖擊力

C、削減磨損與膠合I）、瞬時傳動比為定值

5.一對開式齒輪傳動的主要失效形式是

A、齒面膠合B、齒面疲憊點蝕

C、齒面磨損或輪齒疲憊折斷D、輪齒塑性變形

6.蝸桿傳動中，當其它條件相同時，增加蝸桿的頭數(shù)，則傳動效率Lo

A、降低B、提高

C、不變D、可能提高，可能降低

7.滾動軸承基本額定動載荷所對應的基本額定壽命是C.

A、107E，、25X107C、106D、5X106

8.一般平鍵的工作面是D0

A、頂面B、底面。、端面D、側(cè)面

9.一對相嚙合的圓柱齒輪的Z2>Z1,bl>b2,其接觸應力的大小為A°

A、OHI=OH2B、OH/>OH2C、OH1<OH2D、OH12OH?

10.蝸桿分度圓直徑為B“

A、di=mziB、ch=ingC、d尸〃?慮【）、d/=zig

11.計算軸的公式中例2+（。?。?中折算系數(shù)a，是考慮「時M的D0

A、大小不同B、方向不同C、類型不同D、循環(huán)特性不同

12.在設計V帶傳動中，選取小帶輪直徑加，（加主要依據(jù)選取。

A、帶的型號B、代的線速度C、傳動比D、高速軸轉(zhuǎn)動

13.鏈傳動中，鏈節(jié)數(shù)常采納偶數(shù)，這是為了使鏈傳動」。

A、工作平穩(wěn)B、鏈條與鏈輪磨損勻稱C、提高傳動效率I）、避開采納過度鏈節(jié)

14.在一級減速傳動中，v帶傳動應放在。

（a）低速級（b）