1、机械设计习题第 3 章 疲劳强度问答题1.问：试述零件的静应力与变应力是在何种载荷作用下产生的？答：静应力只能在静载荷作用下产生，变应力可能由变载荷产生，也可能由静载荷产生。2、稳定循环变应力的种类有哪些？画出其应力变化曲线，并分别写出最大应力 max、最小应力 min、平均应力 m、应力幅 a 与应力循环特性 的表达式。答：对称循环变应力、脉动循环变应力、非对称循环变应力3、机械零件疲劳破坏的特征有哪些？机械零件疲劳强度与哪些因素有关？特征：（1）疲劳失效过程：裂纹萌生、裂纹扩展和突然发生脆性断裂三个阶段（2）断裂面：疲劳源、光滑的疲劳区、粗糙的断裂区（3）无明显塑性变形的脆性突然断裂（4）
2、破坏时的应力（疲劳极限）远小于材料的屈服极限 影响因素：不仅与材料性能有关，变应力的循环特性，应力循环次数，应力幅都对疲劳极限有很大影响。4、如何由 -1、 0和 s三个试验数据作出材料的简化极限应力图？5、相对于材料，影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？综合影响因素（K ） D 的表达式为何？如何作零件的简化极限应力图？应力集中、零件尺寸、表面状态6、应力集中、零件尺寸和表面状态是否对零件的平均应力 m和应力幅均有影响？只对应力幅有影响，对平均应力没有明显影响7、按 Hertz 公式，两球体和圆柱体接触时的接触强度与哪些因素有关？外载荷 F、 、弹性模量 E、泊松比 u 以及 b8.问：零
3、件的等寿命疲劳曲线与材料试件的等寿命疲劳曲线是否相同？答：两者不同，零件的等寿命疲劳曲线需考虑零件上应力集中对材料疲劳极限的影响。 9.问：疲劳损伤线性累积假说的含义是什么？答：该假说是：在每一次应力作用下，零件寿命就要受到一定损伤率，当损伤率累积达到 100%时（即达到疲劳寿命极限）便发生疲劳破坏。通过该假说可将非稳定变应力下零件的疲劳强度计算折算成等效的稳定变应力疲劳强度。 10.问：机械零件上的哪些位置易产生应力集中？举例说明。如果零件一个截面有多种产生应力集中的结构，有效应力集中系数如何求取？答：零件几何尺寸突变（如：沟槽、孔、圆角、轴肩、键槽等）及配合零件边缘处易产生应力集中。当一个
4、截面有多处应力源时，则分别求出其有效应力集中系数，从中取最大值。11.问：两个零件以点、线接触时应按何种强度进行计算？若为面接触时（如平键联接），又应按何种强度进行计算？ 答：点、线接触时应按表面接触强度进行计算；面接触应按挤压强度计算。12.问：零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将如何变化？答：降低。13.问：两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力是否相同？答：两零件的接触应力始终相同（与材料和几何尺寸无关）。第 10 章 螺纹联接问答题1.问：常用螺纹的类型主要有哪些？答：普通螺纹、米制锥螺纹、管螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹。 2.问：哪些
5、螺纹主要用于联接？哪些螺纹主要用于传动？答：普通螺纹、米制锥螺纹、管螺纹主要用于联接。梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹主要用于传动。 3.问：螺纹联接的基本类型有哪些？答：螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接。其它还有地脚螺栓联接、吊环螺钉联接和 T 型槽螺栓联接等。 4.问：螺纹联接预紧的目的是什么？答：预紧的目的在于增强联接的可靠性和紧密性，以防止受载后被联接件间出现缝隙或发生相对滑移。 5.问：螺纹联接防松的方法按工作原理可分为哪几种？答：摩擦防松、机械防松（正接锁住）和铆冲防松（破坏螺纹副关系）等。 6.问：受拉螺栓的主要破坏形式是什么？答：静载荷下受拉螺栓的损坏多为螺纹部分的
6、塑性变形和断裂。变载荷下多为栓杆部分的疲劳断裂。 7.问：受剪螺栓的主要破坏形式是什么？答：螺栓杆和孔壁的贴合面上出现压溃或螺栓杆被剪断。 8.问：为了提高螺栓的疲劳强度，在螺栓的最大应力一定时，可采取哪些措施来降低应力幅？并举出三个结构例子。答：可采取减小螺栓刚度或增大被联接件刚度的方法来降低应力幅。1）适当增加螺栓的长度；2）采用减小螺栓杆直径的腰状杆螺栓或空心螺栓；3）在螺母下面安装弹性元件。9.问：螺纹联接设计时均已满足自锁条件，为什么设计时还必须采取有效的防松措施？答：在静载荷及工作温度变化不大时，联接一般不会自动松脱。但在冲击、振动、载荷变化、温度变化较大或高温下均造成联接间摩擦力
7、减小或瞬时消失或应力松驰而发生联接松脱。 10.问：横向载荷作用下的普通螺栓联接与铰制孔用螺栓联接两者承受横向载荷的机理有何不同？当横向载荷相同时，两种答：前者靠预紧力作用，在接合面间产生的摩擦力来承受横向力；后者靠螺栓和被联接件的剪切和挤压来承载。前者由于靠摩擦传力，所需的预紧力很大，为横向载荷的很多倍，螺栓直径也较大。 11.问：承受预紧力 Qp 和工作拉力 F 的紧螺栓联接，螺栓所受的总拉力 Q 是否等于 Qp+F？为什么？答：不等于。因为当承受工作拉力 F 后，该联接中的预紧力 Qp 减为剩余预紧力 ，p故 Q= +F pQ12.问：对于紧螺栓联接，其螺栓的拉伸强度条件式中的系数 1.
8、3 的含义是什么？答：系数 1.3 是考虑到紧联接时螺栓在总拉力 F2 的作用下可能补充拧紧，故将总拉力增加 30%以考虑此时扭转切应力的影响。选择题1、采用普通螺栓联接的凸缘联轴器，在传递转矩时，。A、螺栓的横截面受剪切 B、螺栓与螺栓孔配合面受挤压C、螺栓同时受剪切与挤压 D、螺栓受拉伸与扭转作用2、当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，细牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁性能。A、好 B、差 C、相同 D、不一定3、用于联接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角形螺纹。A 牙根强度高，自锁性能好 B、传动效率高C、防振性能好 D、自锁性能差4、若螺纹的直径和螺旋副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的
9、效率取决于螺纹的。A、螺距和牙型角 B、升角和头数 C、导程和牙形斜角 D、螺距和升角5、对于联接用螺纹，主要要求联接可靠，自锁性能好，故常选用。A、升角小，单线三角形螺纹 B、升角大，双线三角形螺纹C、开角小，单线梯形螺纹 D、升角大，双线矩形螺纹6、用于薄壁零件联接的螺纹，应采用。A、三角形细牙螺纹 B、梯形螺纹 C、锯齿形螺纹 D、多线的三角形粗牙螺纹7、当铰制孔用螺栓组联接承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓。A、必受剪切力作用 B、必受拉力作用C、同时受到剪切与拉伸 D、既可能受剪切，也可能受挤压作用8、计算紧螺栓联接的拉伸强度时，考虑到拉伸与扭转的复合作用，应将拉伸载荷增加到
10、原来的倍。A、l.l B、l.3 C、1.25 D、0.39、在螺栓联接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是。A、提高强度 B、提高刚度 C、防松 D、减小每圈螺纹牙上的受力10、在同一螺栓组中，螺栓的材料、直径和长度均应相同，这是为了。A、提高强度 B、提高刚度 C、外形美观 D、降低成本11、紧螺栓联接在按拉伸强度计算时，应将拉伸载荷增加到原来的 1.3 倍，这是考虑。A、螺纹的应力集中 B、扭转切应力作用 C、安全因素 D、载荷变化与冲击12、预紧力为 F的单个紧螺栓联接，受到轴向工作载荷 F 作用后，螺栓受到的总拉力F0F+F。A、大于 B、等于 C、小于 D、大于或等于13、在螺
11、栓联接设计中，若被联接件为铸件，则有时在螺栓孔处制做沉头座孔或凸台，其目的是。A、避免螺栓受附加弯曲应力作用 B、便于安装C、为安置防松装置 D、为避免螺栓受拉力过大14、若要提高轴向变载荷作用的紧螺栓的疲劳强度，则可： 。A、在被联接件间加橡胶垫片 B、增大螺栓长度C、采用精制螺栓 D、加防松装置答案：D、A、A、B、A、A、D、B 、C、B 、B、C、A、B分析计算题1如图所示为某受轴向工作载荷的紧螺栓联接的载荷变形图：（1）当工作载荷为 2000N时，求螺栓所受总拉力及被联接件间剩余预紧力。（2）若被联接件间不出现缝隙，最大工作载荷是多少？题 1：解题过程， ，30tanbC45tanm
12、NQp04732N2045tan3t0FQmbpNCmbp 73ta0t40 FFQmbp 45tan3tNF63082. 图示用普通螺栓联接机座承受旋转力矩 T=400Nm，轴向力 FQ=104N,螺栓布置如图示，已知 a=200mm，b=80mm ，c=20mm，L 1=300mm，L 2=150mm，接合面摩擦系数 f=0.15，防滑系数 Ks=1.2，螺栓相对刚度 Cb/(Cb+Cm)=0.3，螺栓许用拉应力=120Mpa，接合面许用挤压应力 p=90Mpa。试求联接螺栓组小径必须的最小直径 d1。 题 2：解题过程1、由 QF作用下，各螺栓所受的工作拉力 N67.1 60412、由
13、T作用下，各螺栓所受的工作拉力 N 6.25K 1040216212 zisrfKF2是残余预紧力 螺栓工作时， KNF9312.7211dm 0.459 043.3、由 F，则预紧力 KNFCQmbP312.71app MAz9.0 15342.76max满足。3.图示支架用 4 个普通螺栓联接在立柱上，已知载荷 P=12400N，联接的尺寸参数如图示，接合面摩擦系数 f=0.2，螺栓材料的屈服极限 s=270N/mm2，安全系数 S=1.5，螺栓的相对刚度 ，防滑系数 Ks=1.2。试求所需螺栓小径 d1。3.0mbC题 3：解题过程在力 P 的作用下（1） 螺栓组联接承受的倾覆力矩（顺时
14、针方向） cmNM1860512405（2） 在倾覆力矩 M 的作用下，左边两螺栓受力较大，所以载荷lFzi .286212maxax（3） 在横向载荷 P 作用下，支架与立柱接合面可能产生滑移，根据不滑移条件PKzfQsp可得： Nfzsp 186042.01（4） 左边螺栓所受的总拉力FCQmbp 75.234.53.186（5） 螺栓的许用应力MPaSs05.127（6） 螺栓危险截面的直径（螺纹小径 d1）mQd 67.13805.243.4(7) 为避免右半部分被压溃，应校核接合面右部的压强。 pWMAzpp 16max 4.如图所示，一支架用四个螺栓固定于铅垂的墙上，螺栓为上、下两
15、个。螺栓距轴线 OO的距离为 200mm、，载荷 P20000N，铅垂向下。离墙壁距离为 400mm，为使支架在 P 作用下不相对滑动，也不产生分离求受轴向载荷最大螺栓上所受的总拉力。设：(1)支架底与墙之间的摩擦系数 f=0.15 ；(2)取可靠系数 Ks12； (3)受轴向载荷最大的螺栓在外载荷作用下应保持的剩余预紧力 ；)(4.0为 轴 向 工 作 拉 力FQp（4）相对刚度系数 。3.0mbC题 4：解题过程(1)螺栓所受的工作载荷在 P 作用下，螺栓受到横向载荷 P 和倾覆载荷 M 的作用M=P0.4200000.48000N(2)在 M 作用下，螺栓所受的最大载荷NlFzi 102
16、.4812maxax （3）保证支架不产生滑移所需的预紧力 Qp，（4）按需保持 0.4F 的剩余预紧力来确定 Qp，FCQmbp4.0Qp=1.1F=11000N(5)螺栓所受的总拉力 Q Np 4301.043.05.一厚度 12mm 的钢板用 4 个螺栓固连在厚度 1=30mm 的铸铁支架上，螺栓的布置有(a)、(b)两种方案，如例图所示。已知：螺栓材料为 Q235，95MPa、96MPa、钢板p=320Mpa、铸铁p1=180MPa，接合面间摩擦系数 f=0.15，可靠性系数 Ks=1.2，载荷 F12000N，尺寸l=400mm，a=100mm。NfzPKsp 4015.02（1）试
17、比较哪种螺栓布置方案合理？（2）按照螺栓布置合理方案，分别确定采用普通螺栓联接和铰制孔用螺栓联接时的螺栓直径。题 5：解题过程1.螺栓组联接受力分析（1）将载荷简化将载荷 F向螺栓组联接的接合面形心 O 点简化，得一横向载荷F 12000N 和一旋转力矩 T= Fl=12000N400mm=4.8106（图解一）（2）确定各螺栓所受的横向载荷在横向载荷 F作用下，各个螺栓所受的横向载荷 Fs1 大小相同，与 F同向。Ns 304/121而在旋转力矩 T 作用下，由于各个螺栓中心至形心 O 点距离相等，所以各个螺栓所受的横向载荷 Fs2 大小也相同，但方向各垂直螺栓中心与形心 O 的联线（图解二
18、）。对于方案(a)，个螺栓中心至形心 O 点的距离为mar4.12所以： NTFas8742由图解二（a ）可知，螺栓 1 和 2 所受两力的夹角最小，故螺栓 1 和 2 所受横向载荷最大，即NFFasasas 0845co2121mx 对于方案（b），各螺栓中心至形心 O 点的距离为marb10所以 NTFbs242由图解二 b 可知，螺栓 1 所手横向载荷最大，即 Nbsbs 150302max （3）两种方案比较由于 ，因此方案（a）比较合理 4bFsasxmx2.按螺栓布置方案（a）确定螺栓直径（1）采用铰制孔用螺栓联接1）因为铰制孔用螺栓联接是靠螺栓光杆受剪切和光杆配合面间受挤压来传
19、递横向载荷，因此按剪切强度设计螺栓光杆部分的直径 ds:mFdss98.14查 GB27-88，取 M1260（ds=13mm11.98mm）2)校核配合面的挤压强度；按图解三所示的配合面尺寸，有：螺栓光杆与钢板孔间 MPapPahdFps 320104832螺栓光杆与铸铁支架孔间 psp 187.2011故配合面挤压强度足够。（2）采用普通螺栓联接因为普通螺栓联接，是靠预紧螺栓在被联接件的结合面间产生的摩擦力来传递横向载荷，因此首先要求出螺栓所需的预紧力 Qp。由 ，得spFKfQNf8650根据强度条件式可得螺栓小径 d1，即mQpd4.3.14查 GB196-81，取 M45(d1=40
20、.129mm38.84mm)6.铸铁托架紧固在钢立柱上，托架材料为铸铁，螺栓强度级别为 4.6。载荷 Fw=6400N,托架与立柱间摩擦系数 f=0.15，尺寸如图所示，设计此螺栓联接。题 6：解题过程1.螺栓组结构设计 螺栓采用对称布置，取 Z4；因螺栓组受翻转力矩作用，螺栓布置尽量远离对称轴，根据底板尺寸，间距如图取 340mm140mm。2.螺栓组受力分析、失效分析将载荷向中心简化，可得螺栓组受横向载荷 Fw 和翻转力矩 M，翻转力矩 M为 NmmFwM6102.3506450根据载荷的情况，此螺栓组有可能产生以下失效：（1）上端受力最大的螺栓被拉断；（2）在力矩 M 作用下接合面上端可
21、能分离，下端托架或立柱可能被压坏；（3）在横向载荷 Fw 的作用下，托架会产生滑移。3.螺栓组工作能力计算（1）确定预紧力为保证托架不滑移取 Ks=1.2 ,则(a)NfzFKQwsp 128045.06由接合面不分离应满足0minWMAzQpp接合面面积 24)2840(mA接合面抗弯截面系数 3350406)(则： NzWMQp5479(b)由式（a）、(b)取 Qp=12800N，可保证托架不会滑移，接合面上端不分离。（2）确定螺栓直径在 M 作用下上端螺栓所受的工作载荷为 NlMlF470642maxax查 P107， ，则螺栓总拉力为2.0mbCFQp 1374062.018.ax螺
22、栓强度等级 4.6 级，材料 Q235，查表 6.3 并计算得（控制预紧力）MPaSs65.24则螺栓小径 mQd9.13.1由国家标准 GB/196-1981 查表，选取四个 M16(d1=13.835mm)的螺栓。（3）校核托架下端不压溃 MPaWAzpp05.3max由表 6.4，托架底座选铸铁 HT200， PaSB805.2/钢立柱选 Q235， aSsp1925./40，满足强度条件，不会压溃。pmax7.图中所示为一固定在钢制立柱上的铸铁托架，已知总载荷 F4800N，其作用线与垂直线的夹角 50，底板高 h=340mm，宽 b=150mm，试设计此螺栓组联接。题 7：解题过程1
23、.螺栓组结构设计采用如图所示的结构，螺栓数 z=4，对称布置。2.螺栓受力分析1)在总载荷 的作用下，螺栓组联接承受以下各力和倾覆力矩的作用：F轴向力（ 的水平分力 ，作用于螺栓组中心，水平向右）hNh367sin横向力（ 的垂直分力 ，作用于接合面，垂直向下）Fvv085cos倾覆力矩（顺时针方向） NmFmMvh 1057162）在轴向力 的作用下，各螺栓所受的工作拉力为FNha9143)在倾覆力矩 M 的作用下，上面两螺栓受到加载作用，而下面两螺栓受到减载作用，故上面的螺栓受力较大，所受的载荷lF18740max2故上面的螺栓所受的轴向工作载荷为NFa2796189mx4)在横向载荷 的
24、作用下，底板联接接合面可能产生滑移，根据底板接合面v不滑移的条件vspKzQf（a）(b)abmpFC联立两式可得：Q p=6520N5)上面每个螺栓所受的总拉力 F2NQFmbp 70926.0652 3.确定螺栓直径选择螺栓材料为 Q235、性能等级为 4.6 的螺栓，则 s=240MPa，查得安全系数S=1.5，故螺栓材料的许用应力 。MPaSs1605.4求得螺栓危险截面的小径 d1， mFd.83.142按粗牙普通螺纹标准，选用螺纹公称直径 d=12mm(螺纹小径 d1=10.106mm8.6mm)。4.校核螺栓组联接接合面的工作能力1）联接接合面下端的挤压应力不超过许用值，以防止接
25、合面压碎 MPaWAFCQzWMAzpambpp 84.1)(max 由表 6.4，托架底座选铸铁 HT200， SpB05.2/钢立柱选 Q235， PaSsp1925./40，满足强度条件，不会压溃。pmax2)联接接合面上端应保持一定的残余预紧力，以防止托架受力时接合面间产生间隙，即 ，由0in072.min MPaWAQzpp故接合面上端受压最小处不会产生间隙。5.校核螺栓所需的预紧力是否合适对于碳素钢螺栓，要求1)7.06(AQSp由计算比较，满足要求。根处第 11 章 齿轮传动1.问：常见的齿轮传动失效有哪些形式？答：齿轮的常见失效为：轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、塑性变
26、形等。 2.问：在不改变材料和尺寸的情况下，如何提高轮齿的抗折断能力？答：可采取如下措施：1)减小齿根应力集中;2)增大轴及支承刚度;3)采用适当的热处理方法提高齿芯的韧性;4)对齿根表层进行强化处理。 3.问：为什么齿面点蚀一般首先发生在靠近节线的齿根面上？答:齿轮在啮合过程中，因轮齿在啮合的齿对数少，接触应力大，且在节点处齿廓相对滑动速度小，油膜不易形成，摩擦力大，故点蚀首先出先在节线附近的齿根表面上，然后向其他部位扩展。4.问：在开式齿轮传动中，为什么一般不出现点蚀破坏？答：开式齿轮传动，由于齿面磨损较快，很少出现点蚀。 5.问：如何提高齿面抗点蚀的能力？答：可采取如下措施：1)提高齿面
27、硬度和降低表面粗糙度;2)在许用范围内采用大的变位系数和,以增大综合曲率半径;3)采用粘度高的润滑油;4)减小动载荷。 6.问：什么情况下工作的齿轮易出现胶合破坏？如何提高齿面抗胶合能力？答：高速重载或低速重载的齿轮传动易发生胶合失效。措施为：1)采用角度变位以降低啮合开始和终了时的滑动系数;2)减小模数和齿高以降低滑动速度;3)采用极压润滑油;4)采用抗校核性能好的齿轮副材料;5)使大小齿轮保持硬度差;6)提高齿面硬度降低表面粗糙度。 7.问：闭式齿轮传动与开式齿轮传动的失效形式和设计准则有何不同？答：闭式齿轮传动：主要失效形式为齿面点蚀、轮齿折断和胶合。目前一般只进行接触疲劳强度和弯曲疲劳
28、强度计算。开式齿轮传动：主要失效形式为轮齿折断和齿面磨损，磨损尚无完善的计算方法，故目前只进行弯曲疲劳强度计算，用适当增大模数的办法考虑磨损的影响。 8.问：硬齿面与软齿面如何划分？其热处理方式有何不同？答：软齿面：HB350，硬齿面：HB350。软齿面热处理一般为调质（小齿轮）或正火（大齿轮），而硬齿面则是正火或调质后切齿，再经表面硬化处理。 9.问：在进行齿轮强度计算时，为什么要引入载荷系数 K？答：是为了考虑齿轮传动在工作中实际承受的载荷大小。其中使用系数是考虑到受到原动机和工作机运转不平稳等外部因素的影响；动载荷系数是考虑齿轮啮合本身啮合振动产生的内部附加动载荷影响的系数；齿间载荷分配
29、系数用以考虑同时啮合的各对轮齿间载荷分配不均匀的影响；齿向载荷分布系数是由于齿轮、轴、轴承和箱体的变形及制造误差等因素的影响，使得作用在齿面上的载荷沿接触线呈不均匀分布，因此用齿向载荷分布不均匀系数表征其影响。10.问：齿面接触疲劳强度计算公式是如何建立的？为什么选择节点作为齿面接触应力的计算点？答：齿面接触疲劳强度公式是按照两圆柱体接触的赫兹公式建立的；因齿面接触疲劳首先发生在节点附近的齿根部分，所以应控制节点处接触应力。 11.问：一对圆柱齿轮传动，大齿轮和小齿轮的接触应力是否相等？如大、小齿轮的材料及热处理情况相同，则其许用接触应力是否相等？答：一对齿轮传动，其大小齿轮的接触应力一定相等
30、。两齿轮材料和热处理相同时，其许用应力不一定相等。因为许用应力还与寿命系数有关，大小齿轮的应力循环次数不等，故许用应力不一定相等。 12.问：配对齿轮的齿面有较大的硬度差时，对较软齿面会产生什么影响？答：当小齿轮与大齿轮有较大的硬度差，且速度又较高时，较硬的齿面对较软的齿面会起较显著的冷作硬化效应，从而提高其疲劳极限。 13.问：在直齿轮和斜齿轮传动中，为什么常将小齿轮设计得比大齿轮宽一些？答：其目的是防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合宽度减小而增大轮齿的工作载荷。 14.问：齿轮传动的常用润滑方式有哪些？润滑方式的选择主要取决于什么因素？答：齿轮的常用润滑方式有：人工定期加油、浸油
31、润滑和喷油润滑。润滑方式的选择主要取决于齿轮圆周速度的大小。 15.问：齿形系数与模数有关吗？有哪些因素影响齿形系数的大小？答：齿形系数与模数无关，齿形系数的大小取决于齿数。 16.问：为什么设计齿轮时，齿宽系数既不能太大，又不能太小？答：齿宽系数过大将导致载荷沿齿宽方向分布不均匀性严重；相反若齿宽系数过小，轮齿承载能力减小，将使分度圆直径增大。 17.问：选择齿轮传动第公差组精度等级时，除了考虑传动用途和工作条件以外，主要依据是什么？答：圆周速度。 18.问：选择齿轮毛坯的成型方法时（铸造，锻造，轧制圆钢等），除了考虑材料等因素外，主要依据是什么？答：齿轮的几何尺寸和批量大小。 19.问：斜
32、齿轮传动的接触强度计算中的重合度系数 Z 考虑了重合度对单位齿宽载荷的影响，它与哪些因素有关？答：它与斜齿传动的端面重合度和纵向重合度有关。 20.问：有一标准直齿圆柱齿轮传动，齿轮 1 和齿轮 2 的齿数分别为 Z1 和 Z2,且 Z1Hlim2,故 H1 H2。况且H1H2，而按按无限寿命设计，寿命系数ZN=1,故小齿轮不易出现点蚀。比较两齿轮的 与 ，比值小的其弯曲疲劳强度大，不易出现齿1FSaY2FSa根弯曲疲劳折断。24.问：两级圆柱齿轮传动中，若一级为斜齿，另一级为直齿，试问斜齿圆柱齿轮应置于高速级还是低速级？为什么？若为直齿锥齿轮和圆柱齿轮所组成的两级传动，锥齿轮应置于高速级还是
33、低速级?为什么？答：（1）在两级圆柱齿轮传动中，斜齿轮应置于高速级，主要因为高速级的转速高，用斜齿圆柱齿轮传动工作平稳，在精度等级相同时，允许传动的圆周速度较高；在忽略摩擦阻力影响时，高速级小齿轮的转矩是低速级小齿轮转矩的1/i（i是高速级的传动比），其轴向力小。（2）由锥齿轮和圆柱齿轮组成的两级传动中，锥齿轮一般应置于高速级，主要因为当传递功率一定时，低速级的转矩大，则齿轮的尺寸和模数也大，而锥齿轮的锥距R和模数m大时，则加工困难，或者加工成本大为提高。25. 问：试分析，采用增大齿轮压力角（25度）的办法，可以提高圆柱齿轮齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度的原因。答： 由机械原理知识可知，
34、增大压力角，能使轮齿的齿厚和节点处的齿廓曲率半径增大，可以提高齿轮的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度。26问：设计软齿面齿轮传动，为什么要使小齿轮的齿面硬度比大齿轮齿面硬度高一些？答：因为在啮合过程中，小齿轮的轮齿啮合次数多，寿命要短于大齿轮，为使大、小齿轮寿命比较接近，应使小齿轮齿面硬度较大齿轮高些。另外，较硬的小齿轮齿面可以对较软的大齿轮齿面起冷作硬化作用，提高大齿轮齿面的疲劳极限。27. 问：齿轮传动设计时，小齿轮齿数z1的选择对传动质量有何影响？闭式传动的软齿面与硬齿面及开式传动中，z1的选择有何不同？答：首先应保证所选齿数z1不会使齿轮发生根切。当中心距不变时，齿数增加可增大重合度，改善传
35、动的平稳性；同时增加齿数，可以减少模数，降低齿高，减少金属切削量，降低制造成本，还可以减小磨损及产生胶合的可能性。但是，齿数增加的同时使得模数减小、齿厚减薄，这样会降低轮齿的弯曲强度。因此在满足齿根弯曲疲劳强度的条件下，齿数宜多取。对闭式硬齿面齿轮和开式（或半开式）齿轮传动，因主要失效形式为齿面磨损，为使轮齿不致过小，齿数不宜过多。28问：对标准直齿圆柱齿轮传动，问：（1）计算大、小齿轮弯曲强度时所用公式是否相同？（2）计算大、小齿轮弯曲强度时哪些参数取值不同？（3）两轮弯曲强度大小通过哪些参数比较就能看出来？可得到什么结论？注： FSaFtFYbmK答：（1）公式相同，均为 ；FSaFtFY
36、bmK（2）其中，YFa、YSa及F取值不同；（3）由 和 的大小可以看出，小的强度高。FSaYFSa选择题 l、一般开式齿轮传动的主要失效形式是。A、齿面胶合 B、齿面疲劳点蚀C、齿面磨损或轮齿疲劳折断 D、轮齿塑性变形2、高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式是。A、齿面胶合 B、齿面疲劳点蚀C、齿面磨损 D、轮齿疲劳折断3、45 号钢齿轮，经调质处理后其硬度值约为。A、HRC4550 B、HBS=220270C、HBS=160180 D、HBS=3203504、齿面硬度为 5662HRC 的合金钢齿轮的加工工艺过程为。A、齿坏加工、淬火、磨齿、滚齿 B、齿坏加工、淬火、滚齿
37、、磨齿C、齿坏加工、滚齿、渗碳淬火、磨齿 C、齿坏加工、滚齿、磨齿、淬火5、齿轮采用渗碳淬火的热处理方法，则齿轮材料只可能是。A、45 号钢 B、ZG340640 C、40Cr D、20CrMnTi6、齿轮传动中齿面的非扩展性点蚀一般出现在。A、跑合阶段 B、稳定性磨损阶段C、剧烈磨损阶段 D、齿面磨料磨损阶段7、对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般。A、按接触强度设计齿轮尺寸，再校核弯曲强度B、按弯曲强度设计齿轮尺寸，再校核接触强度C、只需按接触强度设计D、只需按弯曲强度设计8、一对标准直齿圆柱齿轮，已知 z1=18，a2=72，则这对齿轮的弯曲应力。A、F1F2 B、F1350 时，则易出
38、现齿根弯曲折断 破坏，应首先按齿根弯曲强度设计强度进行设计。 6齿轮的齿形系数 YF的大小与齿轮参数中的模数 无关，主要取决于齿数。 7斜齿圆柱齿轮的齿形系数 YF按当量齿数选取。 8设计一对圆柱齿轮时，通常把小齿轮的齿宽做得比大齿轮宽一些，其主要原因是以防齿轮轴向错位时，导致啮合齿宽减小。 9一对闭式直齿圆柱齿轮，m=3mm，z1=2l，z2=63，=20，小齿轮用 40Cr 钢，表面淬火 HRC=55， H1=1200N/mm，大齿轮用 45 钢调质，HBS=220240， H2= 600N/mm，若齿轮传动工作时，齿面接触应力为 H=500N/mm，则小齿轮的接触强度安全系数为大齿轮的
39、2 倍。 10两对标准直齿圆柱齿轮传动，已知模数、齿数、齿宽分别为： A 对：m=4mm，z1=18，z2=41，B1=50mm， B 对：m=2mm，Z1=36，z2=82，B2=50mm， 其余条件相同，若按无限寿命考虑，这两对齿轮传动按接触强度所能传递的转矩比值TAT B= 1 。 11在齿轮传动中，若一对齿轮采用软齿面，则小齿轮的材料硬度应比大齿轮的材料硬度 高 3050HBS。 12在圆锥一圆柱两级齿轮传动中，如其中有一级用斜齿圆柱齿轮传动，另一级用直齿圆锥齿轮传动，则应将圆锥齿轮放在 高 速级。 13对于闭式软齿面齿轮传动，主要按齿面接触 强度进行设计，这时影响齿轮强度的主要几何参
40、数是 d1。 14对于开式齿轮传动，虽然主要失效形式是磨损，但目前仅以齿根弯曲疲劳强度 作为设计准则，这时影响齿轮强度的主要参数是模数。 15一对齿轮啮合时，其大、小齿轮的接触应力是相等的 ；而其许用接触应力是不相等的 ；小齿轮与大齿轮的弯曲应力一般也是不相等的 。 16设计闭式硬齿面齿轮传动时，当分度圆直径 d1 一定时，应选取较少的齿数，使模数 m可以提高，以提高齿根弯曲疲劳强度强度。 17一对圆柱齿轮传动，当其他条件不变时，仅将齿轮传动所受的载荷增大为原载荷的 4倍，其齿面接触应力将增为原应力的 2 倍。 18、一对齿轮齿根弯曲应力的关系是 1= 2YFa1YSa1/（Y Fa2YSa2
41、）。 19渗碳淬火硬齿面齿轮一般需经过磨削加工。 20齿轮传动中轮齿的齿面点蚀，通常首先发生在节线附近靠近齿第12章 蜗杆传动1.问：按加工工艺方法不同，圆柱蜗杆有哪些主要类型？各用什么代号表示？答：阿基米德蜗杆ZA 蜗杆渐开线蜗杆ZI 蜗杆法向直廓蜗杆ZN 蜗杆锥面包络蜗杆ZK 蜗杆。 2.问：简述蜗杆传动变位的目的，特点。答：变位的目的一般是为了凑中心距或传动比，使符合一定的设计要求。变位后，被变动的是蜗轮尺寸，而蜗杆尺寸不变；变位后蜗杆蜗轮啮合时，蜗轮节圆与分度圆重合，蜗杆分度圆和节圆不再重合。 3.问：分析影响蜗杆传动啮合效率的几何因素。答：蜗杆的头数 Z1，蜗杆的直径系数 q蜗杆分度
42、圆直径或模数Z1q。 4.问：蜗杆分度圆直径规定为标准值的目的是什么？答：为了减少蜗轮刀具数目，有利于刀具标准化。 5.问：蜗杆传动中，轮齿承载能力的计算主要是针对什么来进行的？答：主要是针对蜗轮齿面接触强度和齿根抗弯曲强度进行的。 6.问：阿基米德蜗杆与蜗轮正确啮合的条件是什么？答：1）蜗杆的轴向模数 ma1=蜗轮的端面模数 mt2 且等于标准模数；2）蜗杆的轴向压力角 a1=蜗轮的端面压力角 t2 且等于标准压力角；3）蜗杆的导程角 =蜗轮的螺旋角 且均可用 表示，蜗轮与蜗轮的螺旋线方向相同。 7.问：为什么连续传动的闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算？答：由于蜗杆传动效率低，工作时发热量大。
43、在闭式传动中，如果产生的热量不能及时散逸，将因油温不断升高使润滑油稀释，从而增大摩擦损失，甚至发生胶合。所以进行热平衡计算。 8.问：如何确定闭式蜗杆传动的给油方法和润滑油粘度？答：润滑油粘度及给油方法，一般根据蜗杆传动的相对滑动速度及载荷类型来确定。 9.问：蜗杆通常与轴做成一个整体，按蜗杆螺旋部分的加工方法如何分类？答：按蜗杆螺旋部分的加工方法可分为车制蜗杆和铣制蜗杆。 10.问：闭式蜗杆传动的主要失效形式是什么？答：点蚀、齿根折断、齿面胶合及过度磨损。选择题1、动力传动蜗杆传动的传动比的范围通常为。A、801202、与齿轮传动相比，不能作为蜗杆传动的优点。A、传动平稳、噪声小 B、传动比
44、可以较大C、可产生自锁 D、传动效率高3、在标准蜗杆传动中，蜗杆头数 z1 一定时，若增大蜗杆直径系数 q，将使传动效率。A、提高 B、减小 C、不变 D、增大也可能减小4、在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆头数 z1，则传动效率。A、降低 B、提高 C、不变 D、或提高也可能降低5、蜗杆直径系数 q。A、q=d1/m B、q=d1m C、q=a/d D、q=a/m6、起吊重物用的手动蜗仟传动，宜采用的蜗杆。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7、在其他条件相同时，若增加蜗杆头数，则滑动速度。A、增加 B、不变 C、减小 D、可能增加也可能减小8、
45、在蜗杆传动设计中，蜗杆头数 z1 选多-些，则。A、有利于蜗杆加工 B、有利于提高蜗杆刚度C、有利于提高传动的承载能力 D、有利于提高传动效率9、蜗杆直径系数 q 的标准化，是为了。A、保证蜗杆有足够的刚度 B、减少加工时蜗轮滚刀的数目C、提高蜗杆传动的效率 D、减小蜗杆的直径10、蜗杆常用材料是。A、HTl5O B、ZCuSnlOPl C、45 D、GCr1511、提高蜗杆传动效率的主要措施是。A、增大模数 m B、增加蜗轮齿数 z2 C、增加蜗杆头数 z1 D、增大蜗杆的直径系数 q12、对蜗杆传动进行热平衡计算，其主要目的是为了防止温升过高导致。A、材料的机械性能下降 B、润滑油变质C、
46、蜗杆热变形过大 D、润滑条件恶化而产生胶合失效13、蜗杆传动的当量摩擦系数 fv 随齿面相对滑动速度的增大而。A、增大 B 不变 C、减小 D、可能增人也可能减小14、闭式蜗杆传动的主要失效形式是。A、蜗杆断裂 B、蜗轮轮齿折断 C、胶合、疲劳点蚀 D、磨粒磨损答案：C、D、B、B、A、A、A、D、B、C、C、D、C、C填空题蜗杆传动中，主要的失效形式为 疲劳点蚀 、 胶合 、 磨损 和 轮齿折断 ，常发生在 蜗轮 上。 普通圆柱蜗杆传动中，右旋蜗杆与 右 旋蜗轮才能正确啮合，蜗杆的模数和压力角在 中间平面 面上的数值定为标准，在此面上的齿廓为 渐开线 。 .蜗杆传动比 izzl 与 dd1
47、不 等。为获得较高的传动效率，蜗杆螺旋升角又应具有较 大 值，在已确定蜗杆头数的情况下，其直径系数 q 应选取 小 值。 蜗杆传动中，由于 发热量大、效率低 ，需要进行热平衡计算，若不能满足要求，可采取 在蜗杆轴端装设风扇 ， 外冷却压力喷油润滑 ， 油池内安装冷却水管 措施。 在润滑良好的情况下，减摩性好的蜗轮材料是 铸锡青铜 。蜗杆传动较理想的材料组合是 铸铁蜗轮和镀铬蜗杆 。 有一标准普通圆柱蜗杆传动，已知 z2，q8，z242，中间平面上模数 m8mm，压力角 20，蜗杆为左旋，则蜗杆分度圆直径 d 64 mm，传动中心距 a200 mm，传动比 i 21 。蜗杆分度圆柱上的螺旋线升角 11 ，蜗轮分度圆上的螺旋角 11 ，蜗轮为 左 旋。 限制蜗杆的直径系数 q 是为了 减少蜗轮滚刀数量，便于滚刀标准化 。 .蜗杆传动中，蜗杆导程角为 ，分度圆圆周速度为 v，则其滑动速度 vs 为 cos1v，它使蜗杆蜗轮的齿面更容易产生 胶合 和 磨损 。 .蜗杆传动工作时，作用在蜗杆上的三个啮合分力通常 轴向 力最大。 .闭式蜗杆传动的功率损耗，一般包括三个部分： 传动啮合 、 油的搅动和飞溅损耗 和 轴承摩擦 。 .在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动效率越 低 ，自锁性越 好 。一般蜗杆头数取 1、2、4、6
