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机械设计作业集第五章 螺纹一、简答题1. 相同公称直径的细牙螺纹和粗牙螺纹有何区别?2. 螺栓、双头螺柱、紧定螺钉连接在应用上有何不同?3. 为什么多数螺纹连接都要求拧紧?预紧的目的是什么？4. 连接用螺纹已经满足自锁条件，为什么在很多连接中还要采取防松措施?5. 防松原理和防松装置有哪些?6. 为什么只受预紧力的紧螺栓连接，对螺栓的强度计算要将预紧力增大到它的13倍按纯拉伸计算?7. 常见的螺栓中的螺纹是右旋还是左旋、是单线还是多线？ GB5782-2000螺栓M16X100，8.8级，螺栓试问：螺栓的公称直径是多少?100是螺栓哪部分的长度？螺栓的屈服极限是多少？8. 为什么螺母的螺纹圈数不宜大于10圈？提高螺栓联接强度有哪些主要措施？ 二、计算题1.图示螺栓联接中，采用两个M20的4.6级普通螺栓，其安全系数为1.5，联接接合面间的摩擦系数f=0.20，防滑系数 ，计算该联接允许传递的静载荷F。（M20的螺栓 ）2. 一悬臂粱由四个普通螺栓联接固定于立墙上的两个夹板间，如图所示，已知载荷P=1000N，螺栓布局和相关尺寸如图所示，试选择螺栓直径d。（15分）注：（1）螺栓的性能等级为6.8；安全系数为1.5.（2）图示尺寸单位为mm；（3）板间摩擦系数f=0.15，防滑系数KS=1.2 ； ；（4）螺纹标准见下表：螺纹外径d（mm）56810121416螺纹内径d1（mm）4.1344.9176.6478.37610.10611.83513.8353.图示刚性联轴器由6个均布于直径的圆周上的螺栓联接，联轴器传递的转矩 。试按下列情况校核该螺栓联接的强度。（1）采用M16的小六角头铰制孔螺栓，如图方案I，螺栓受剪处直径，螺栓材料为45钢，许用剪应力；许用挤压应力；联轴器的材料为HT250，许用挤压力。(2）采用M16的普通螺栓，如图方案II，接合面的摩擦系数为f=0.15，螺栓材料为45钢，许用拉应力，螺纹内径，防滑系数。 4. 一压力容器的平盖用M16（）螺栓联接。已知制螺栓的，容器的压强为P=2Mpa，内径D=180mm。试求：（1）所需螺栓的个数z（取残余预紧力，F为工作载荷）；（2）预紧力F0（取相对刚度）。5. 一薄板零件用两个M10的螺钉固定于机架侧壁上，其上受有2000N的拉力，如图所示。已知螺钉的屈服极限n零件与机架间的摩擦系数，若安全系数，防滑系数，那么，两螺钉的强度是否足够？第六章 键连接一、简答题1. 平键连接的工作原理是什么，可能的失效形式是什么?如何进行强度计算?2.如仍选择平键的类型和尺寸?3. 平键、半圆键、切向键、楔键在结构和使用性能上有何区别?为什么平键应用广泛?4.采用两个平键、两个楔键或两个半圆键时，如何布置？5.分别用箭头指出工作面，并在图下方标出键的名称。二、计算题已知齿轮安装在两支点间，齿轮和轴的材料为锻钢，用普通平键联接，轴径d=80mm，毂宽度为110mm，T=3000N.m，键、轴和轮毂的材料均为钢，普通平键的主要尺寸如下表，设计此键联接。附表：普通平键（GB1096-79）的主要尺寸轴的直径d5058586565757585859595110键宽b键高h161018112012221425142816键的长度系列40、45、50、56、63、70、80、90、100、110、125、140第八章 带传动一、简答题1. 三角带为什么比平带承载能力大?2.传动带工作时受哪些力的作用?最大应力出现在哪个部位？有哪些部分组成？3.按图简述带传动的弹性滑动是如何产生的。它和打滑有什么区别？能否通过正确设计来消除弹性滑动?打滑首先发生在哪个带轮上?为什么? 4.试说明带轮直径、初拉力、包角、摩擦系数、带速、中心距对带传动分别有何影响?带的最大有效拉力的影响因素有哪些？5.带传动的失效形式和计算准则是什么?6. 带轮槽楔角和三角带梯形剖面夹角为什么不相同？7. 带传动为什么要张紧？常见的张紧装置有哪些？张紧轮应如何布置才合理？二计算题1. 单根V带（三角带）传动的初拉力F0354N，主动带轮的基准直径dd1=160mm，主动轮转速n1=1500r/min，主动带轮上的包角a1150，带与带轮之间的摩擦系数m=0.485。求：1）V带（三角带）紧边、松边的拉力F1、F2；2）V带（三角带）传动能传递的最大有效圆周力Fe及最大功率P。2. 一开口平带传动，已知两带轮基准直径分别为150mm和400mm，中心距为1000mm，小带轮主动，小带轮转速为1460r/min，若传递功率为5kW，带与铸铁带轮间的摩擦系数m=0.3，平带每米长的质量q=0.35kg/m，试求：1）带的紧边拉力和松边拉力；2）此带传动所需的预拉力（或初拉力）；3）此带传动作用在轴上的压力。第九章 链传动一、简答题1. 链传动工作时，产生动载荷的原因有哪些？2. 链传动的可能失效形式有哪些?3. 链传动张紧的目的何在？张紧方法有哪些？4. 图示链传动（两轮轴线在同一铅垂面内）有何缺点？为保证其传动能力，应采用哪些措施？5. 标出图示链传动主动轮小链轮的转向，并说明原因。6. 简述链传动的多边效应。7.某运输带由电动机通过三套减速装置来驱动，它们分别是双级直齿圆柱齿轮减速器、套筒滚子链传动和三角带传动。试分折由电动机到工作机之间，应怎样布置这三级传动，并说明理由。二、计算题1. 已知链节距p19.05mm，主动链轮齿数z1=23，转速n1=970r/min。试求平均链速v、瞬时最大链速vmax和瞬时最小链速vmin。2. 单列滚子链水平传动，已知主动链轮转速n1=970r/min，从动链轮转速n2=323r/min，平均链速v5.85m/s，链节距p=19.05mm，求链轮齿数z1、z2和两链轮分度圆直径。第十章 齿轮传动一、简答题1. 齿轮传动的失效形式有哪些?产生的原因是什么?有哪些相应的措施？2. 闭式和开式齿轮传动在设计上有何不同特点?3. 为什么主从动轮的硬度要有一定差别?差别多大合适?4. 齿轮强度计算时有哪些载荷系数?这些载荷系数与哪些因素有关?5.齿形系数的意义是什么?对弯曲强度有何影响?6.某运输带由电动机通过三套减速装置来驱动，它们分别是双级直齿圆柱齿轮减速器、套筒滚子链传动和三角带传动。试分折由电动机到工作机之间，应怎样布置这三级传动，并说明理由。7.什么叫硬齿面齿轮？什么叫软齿面齿轮？各适用于什么场合？8.一对传动比大于1的标准齿轮啮合时，哪个齿轮的齿面接触应力较大？哪个齿轮的齿根弯曲应力较大？为什么？二、计算题1. 在图示两种直齿圆柱齿轮传动方案中，已知：小齿轮分度圆直大齿轮分度圆直径输入扭矩 ，输入轴转速，齿轮寿命，若不计齿轮传动和滚动轴承效率的影响，试求：1）.两种方案的总传动比和；2）.计算齿轮1、1及4、4啮合处的圆周力和径向力，标出各力的方向和各轴的转向；2.在图示的两级展开式斜齿圆柱齿轮减速器中，高速级和低速级的模数和螺旋角分别相等，其值分别为输入功率转速，输出轴转速，若不计摩擦功耗，试确定：（1）为使中间轴上的轴承所受的轴向力较小，试确定其余各齿轮的螺旋方向，并在图上确定各轴的转向。（2）绘出以上四轮在啮合点的受力图，并计算齿轮2、3的圆周力、径向力和轴向力的大小。此时中间轴上的轴向力等于多少？方向如何？3. 有一直齿圆锥斜齿圆柱齿轮减速器如图所示。已知：圆锥齿轮几何尺寸与参数为：斜齿圆柱齿轮几何尺寸与参数为：锥齿轮啮合效率斜齿轮啮合效率滚动轴承效率I轴转向如图所示，1）.绘图标出各齿轮的转向；2）.计算各轴的扭矩；3）.当斜齿圆柱齿轮分度圆螺旋角为何旋向及多少度时，方能使大锥齿轮和小斜齿圆柱齿轮的轴向力完全抵消4）.绘图标出各齿轮各啮合点作用力的方向（用三个分力表示），并计算其大小。注：斜齿圆柱齿轮的螺旋角。第十一章 蜗杆传动一、 简答题1. 蜗杆传动的失效形式和设计准则与齿轮传动相比有何异同？2. 在闭式蜗杆传动中，为什么必须进行热平衡计算？提高散热能力的措施有哪些？3. 为什么蜗杆常放在高速级传动?4. 某起重装置的两种传动方案(a)与(b)如图所示。若工况为长期运转，试说明两种方案是否合理?为什么?若限定图中传动件的类型不变，你认为较合理的方案应如何组成?(不绘图，仅用文字说明)5.举出常用的蜗杆、蜗轮材料各三种。二、 计算题1. 一传动装置如图所示，已知蜗杆传动的效率，输入转矩并且蜗杆传动的参数为，输出轴上的锥齿轮Z4的转向如图所示。（1）要使中间轴的轴向力抵消一部分，试确定各轮的螺旋线方向和转动方向。（2）在图中直接绘出以上四轮在啮合点的受力图。（3）试确定蜗杆的三个分力的大小。2. 如图所示的传动系统中，1、2、3为斜齿圆柱齿轮，4、5为直齿圆锥齿轮，6为蜗杆，7为蜗轮。传动系统由电动机驱动齿轮1，轮1的转向如图所示。要求轴III和轴IV上由斜齿圆柱齿轮3和圆锥齿轮4，以及圆锥齿轮5和蜗杆6所产生的轴向力相互抵消一部分。试在答题纸上重新画图解答： 画出轴II、III、IV和蜗轮7的转动方向；画出齿轮1、2、3和蜗杆6的螺旋线方向，并说明蜗轮7的螺旋线方向；确定并画出所有齿轮和蜗杆、蜗轮所受的径向力Fr、圆周力Ft、轴向力Fa（垂直纸面向外用表示，向内用表示）。3. 一对斜齿轮与一对蜗杆蜗轮构成的传动装置如图所示：已知斜齿轮1的旋向为左旋，转向如图，求：1）.在图中标出蜗杆和蜗轮的合理转向。2）.在图中标出并用文字说明斜齿轮2、蜗杆3、蜗轮4应取的旋向。3）.在图中直接绘出以上四轮在啮合点的受力图。4）. 若已知传动装置的总传动比，总效率，输入转矩 并且试问，这时轴II所受的总的轴向力为多大？其方向又如何？4. 图示为一手动提升机构，已知卷简直径D200mm，重物G20kN，蜗轮直径，传动系统总效率。求：(1)匀速提升重物时，加在手柄上的推力F至少需多大? （2）重物垂直上升时，手柄的转动方向（画于图中）；（3）蜗杆若能自锁，分析重物停在空中时（手柄上没有推力），蜗杆与蜗轮在节点啮合处所受的三个分力的大小及方向（画于图中）； 第十三章滚动轴承1. 滚动轴承有哪些主要的类型?如何选择滚动轴承?2. 轴承与滚子轴承相比，哪种载荷大?哪一种更适合高速?3. 何谓滚动轴承的额定寿命?在其他条件不变的情况下，当球轴承的转速提高一倍或当量动载荷提高倍的情况下轴承的寿命会有什么变化?4.何谓基本额定动载荷? 何谓当量动载荷?5.滚动轴承润滑的目的是什么?有哪些方法?6.滚动轴承为何需要采用密封装置？常用密封装置有哪两类?7.试比较同样径向力下，（1）深沟球轴承6208（旧208）（Cr1=25.6 kN）（2）调心球轴承1208（Cr2=15 kN）（3）圆柱滚子轴承N208（旧2208）（Cr336.5 kN）三种轴承寿命的高低，并分析原因。二、计算题1. 一齿轮轴由两个7208AC轴承支承，其受力如图所示,已知轴上负荷。试计算两轴承的径向力Fr,轴向力Fa及当量动负荷P。1和2两轴承哪个寿命低？（由手册中查得7208AC轴承的且当 时，；当时，另计算中可取）2. 图示为一安装着两个斜齿圆柱齿轮的转轴，由一对30307E的轴承支承，轴承的转速为960r/min，所受的径向载荷为：，大斜齿轮的轴向力方向向左，小斜齿轮的轴向力方向向右，常温下工作，载荷系数为，试问：该轴承的类型是什么？内径是多少？两轴承是正装还是反装？两轴承的寿命分别是多少小时？注：轴承的基本额定动载荷，判别系数；轴承的派生轴向力；当，；当轴承的寿命计算公式为3. 斜齿圆柱齿轮轴系由一对角接触球轴承7306AC（旧46306）支承，轴转速n=196r/min，轴上受力为轴向力FA560N，径向力FR1070N，圆周力FT=2890 N，齿轮节圆直径d=188mm，轴承跨距为200mm，求两轴承的当量动载荷（fd =1.3)。eFa/FreFa/FreFS0.7X=1，Y=0X=0.41，Y=0.850.7Fr4. 轴系由一对深沟球轴承6208（旧208）支承，轴上受径向力FR5000 N，现若改用一对角接触球轴承7208C（旧36208）支承，如图所示，寿命有什么变化？用寿命比表达，fd=1.2。6208轴承Cr=25600N，7208C轴承Cr=30600N，其余参数见下表。eFa/FreFa/FreFS0.36X=1，Y=0X=0.45，Y=1.480.4Fr第十五章 轴一、简答题1. 图示为卷扬机主轴结构的两个方案图，试分析哪一个方案较合理。2. 轴的作用是什么?按承载情况，轴分为哪3类?3. 轴的常用材料有哪些?若碳钢的刚度不足，能否改用合金钢提高刚度?为什么？4.轴上零件的周向和轴向固定方法有哪些？轴系综合1. 指出图中轴系部件的结构错误（用笔圈出错误处，简单说明错误的原因）并在原图上进行改正（齿轮箱内齿轮为油润滑，轴承为脂润滑）。2. 改正图中所示普通平键联接及轴套固定的结构错误。（另画一正确之图即可）3. 指出图示轴系的结构错误，轴承采用脂润滑（用笔圈出错误之处，并简单说明错误原因，不要求改正）。4. 试改正下图中的错误结构（另画出一正确结构图即可）。5. 试改正图中的结构错误（另画出一正确的结构图即可）。6. 请在下图中画出防松用的串联金属丝（三个右旋螺钉头）。28