机械设计作业.doc

第一章 绪论
分析与思考题
1-1 机器的基本组成要素是什么？
1-2 什么是零件？什么是构件？什么是部件？试各举三个实例。
1-3 什么是通用零件？什么是专用零件？试各举三个实例。
1-4 “机械设计”课程研究的内容是什么？

第三章 机械零件的强度
一、选择与填空题
3-1 零件表面的强化处理方法有________、_________、__________等。
3-2 零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将随之_________。
（1）增高 (2) 不变 （3）降低
3-3 机械零件受载时，在_______处产生应力集中，应力集中的程度通常随材料强度的增大而____________.
3-4 在载荷的几何形状相同的情况下，钢制零件间的接触应力_____________铸铁零件间的接触应力，这是因为钢材的弹性模量____________铸铁的弹性模量。
（1）大于 （2）等于 （3）小于
3-5 两零件的材料的几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值________。
（1）相等 （2）不相等 （3）是否相等与材料和几何尺寸有关
二、分析与思考题
3-6 试举例说明什么零件的疲劳破坏属于低周疲劳破坏什么零件的疲劳破坏属于高周疲劳破坏？
3-7 在材料的疲劳曲线上，为何需要人为规定一循环基数N0，并将对应的极限应力称为材料的疲劳极限？
3-8 图示各零件均受静载荷作用，试判断零件A点的应力是静应力还是变应力，并确定应力比r的大小或范围。

题3-8图

3-9 弯曲疲劳极限的结合影响系数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殂强度各有何影响？
3-10 零件的等寿命疲劳曲线与材料试件的等寿命疲劳曲线有何区别？在相同的应力变化规律下，零件和材料试件的失效形式是否总是相同的？为什么？
3-11 试说明承受循环变应力的机械零件，在什么情况下可按静强度条件计算？什么情况下需按疲劳强度条件计算？
3-12 在单向稳定变应力下工作的零件，如何确定其极限应力？
3-13 疲劳损伤线性累积假说的含义是什么？写出其数学表达式。
3-14 在双向稳定变应力下工作的零件，怎样进行疲劳强度计算？
3-15 影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？提高机械零件疲劳强度的措施有哪些？
3-16 导致机械结构发生低应力断裂的原因有哪些？
3-17 机械结构的裂纹是否会失稳扩展，是如何判定的？
三，设计计算题
3-18 某材料的对称循环弯曲疲劳极限б-1 =350Mpa,屈服极限бs =550Mpa,强度极限 бB=750Mpa，循环基数N0 =5*106 ,m=9，试求对称循环次数N分别为5*104次、5*105 次、5*107次时的极限应力。
3-19 某零件如图所示，材料的强度бB=650Mpa ,表面精车，不进行强化处理。试确定I-I截面处的弯曲疲劳极限的综合影响系数Kб和剪切疲劳极限的综合影响系数Kτ。

题3-19 图
3-20一零件由45钢制成，材料的力学性能为:бs=360Mpa, б-1 =300Mpa,ψб =0.2。已知零件上的最大工作应力бmax =190Mpa,最小工作应力бmin =110Mpa，应力变化规律为б= 常数，弯曲疲劳极限的综合影响系数Kб =2.0，试分别用图解法确定该零件的计算安全系数。

3-21 某材料受弯曲变应力作用，其力学性能为：б-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б1 =500Mpa作用104次，б2 =400Mpa作用105次，
б3=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б=450Mpa的应力，还能循环多少次试件才破坏？
3-22 转轴的局部结构如题3-19图所示。已知轴的I-I截面承受的弯矩M=300N*m ,扭矩T=800N*m，弯曲应力为对称循环，扭转切应力为脉动循环。轴材料为40Cr调质，б-1 =355Mpa,τ-1 =200Mpa , ψб=0.2,ψτ=0.1。设Kб=2.2，Kτ=1.8 ，试计算考虑弯矩和扭矩共同作用时的计算安全系数Sca.
3-23 某气缸盖螺栓连接，螺栓杆应力的均值μs=525Mpa,其标准差бs=30Mpa , 螺栓材料强度极限的均值μr=600Mpa,其标准差бr=40Mpa。若应力和强度极限均服从正态分布，试求该螺栓连接的可靠度。（第3版）

第五章 螺纹连接和螺旋传动
一、选择题与填空题
51 普通螺纹的公称直径指的是螺纹的______________,计算螺纹的磨擦力矩时使用的是螺纹的__________，计算螺纹危险截面时使用的是螺纹的________.
5-2 螺纹升角ψ增大,则连接的自锁性___________，传动的效率______；牙型角α 增大，则连接的自锁性_____,传动的效率__________.
（1）提高 （2）不变 （3）降低
5-3 在铰制孔用螺栓连接中,螺栓杆与孔的配合为________.
(1)间隙配合 (2)过渡配合 (3)过盈配合
5-4 在螺栓连接的破坏形式中，约有______________%的螺栓属于疲劳破坏，疲劳断裂常发生在____________________。
5-5 在承受横向载荷或旋转力矩的普通紧螺栓组连接中，螺栓杆_____________作用。
（1）受应切力 （2）受拉应力 （3）受扭转切应力和拉应力 （4）既可能只受切应力又可能只受拉应力
5-6 紧螺栓连接受轴向外载荷。假定螺栓的刚度Cb 与被连接件的刚度Cm 相等，连接的预紧力为F0 ,要求受载后接合面不分离，当外载荷F等于预紧力F0时，则__________。
（1）被连接件分离，连接失效 （2）被连接件即将分离，连接不可靠 （3）连接可靠,但不能继续再加载 （4）连接可靠，只要螺栓强度足够，还可以继续加大外载荷F
二、分析与思考题
5-7 常用螺纹有哪几种类型？各用于什么场合？对连接螺纹和传动螺纹的要求有何不同？
5-8 在螺栓连接中，不同的载荷类型在求不同的螺纹余留长度，这是为什么？
5-9 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？试各举出两个机械防松和摩擦防松的例子。
5-10 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？
5-11 计算普通螺栓连接时，为什么只考虑螺栓截面的拉伸强度，而不考虑螺栓头、螺母和螺纹牙的强度？
5-12 普通紧螺栓连接所受到的轴向工作载荷或横向工作载荷为脉动循环时，螺栓上的总载荷是什么循环？
5-13 螺栓的性能等级为8.8级，与它相配的螺母性能等级应为多少？性能等级数字代号的含义是什么？
5-14 在什么情况下，螺栓连接的安全系数大小与螺栓直径有关？试说明其原因。
5-15 紧螺栓连接所受轴向变载荷在0-F间变化，当预紧力F0一定时，改变螺栓或被连接件的刚度，对螺栓连接的疲劳强度和连接的紧密性有何影响？》
5-16 在保证螺栓连接紧密性要求和静强度要求的前提下，要提高螺栓连接的疲劳强度，应如何改变螺栓和被连接件的刚度及预紧力大小？试通过受力变形线图来说明。
5-17 为什么螺母的螺纹圈数不宜大于10？通常采用哪些结构形式可使各圈螺纹牙的载荷分布趋于均匀？
5-18 滑动螺旋的主要失效形式是什么？其基本尺寸（即螺杆直径及螺母高度）通常是根据什么条件确定的？
5-19 滚动螺旋传动与滑动螺旋传动相比较，有何优缺点？
三、设计计算题
5-20材如图所示，两根梁用8个4.6级普通螺栓与两块钢盖板相连接，梁受到的拉力F=28kN，摩擦系数f=0.2，控制预紧力，试确定所需累栓的直径。
解：已知螺栓数目z=8, 接合面数i=2，取防滑系数Ks=1.2,则螺栓所需预紧力F0为
F0≥KsF/fzi=1.2*28000N/0.2*8*2=10500N
查教材中的表5-8，得бs=20MPa,查表5-10，取安全系数S=1.3，则[б]= б/s =(240/1.3)Mpa=184.6Mpa,所需螺栓的直径
d1≥√4*1.3*F0/π*[б]= √4*1.3*10500/π*184.6mm=9.7mm
取整后得螺栓尺寸d=10mm，螺纹为M10。
注：解中有两处错误，请指出错处并说明错误原因。

题5-20 图 题5-21 图

5-21 如图所示一牵引钩用2个M12（d1=10.106mm）的普通螺栓固定于机体上，已知接合面间磨擦系数f=0.2，防滑系数Ks=1.2，螺栓材料强度级别为6.8级，安全系数S=3，试计算
该螺栓组连接允许的最大牵引力F。

5-22 图示为一气缸盖螺栓组连接。已知气缸内的工作压力p在0～1.5Mpa之间变化，缸盖与缸体均为钢制，其结构尺寸如图所示。为保证气密性要求，试选择螺栓材料，并确定螺栓数目和尺寸。

题 5-22 图 题 5-23 图

5-23 图示凸缘联轴器（GB/T 5843-2003）的型号为YLD10，允许传递最大转矩T=630N*m，两半联轴器采用4个M12的铰制孔用螺栓连接，螺栓规格为M12*60（GB/T 27-1988），螺纹段长22mm，螺栓的性能等级为8.8级，联轴器材料为HT200，试校核其连接强度。
5-24 受轴向载荷 的紧螺栓连接，被连接钢板间采用橡胶垫片，螺栓的相对刚度为0.9。已知预紧力F0=1500N，当轴向工作载荷F=1000N时，求螺栓所受的总拉力及被连接件之间的残余预紧力。
5-25 铰制孔用螺栓组连接的三种方案如图所示。已知L=300mm，a=60mm，试求螺栓连接的三个方案中，受力最大的螺栓所受的力各为多少？哪个方案较好？

题 5-25 图 题 5-26 图

5-26 如图所示的底板螺栓组连接受外力Fe的作用。外力Fe作用在包含x轴并垂直于底板接合面的平面内。试分析底板螺栓组的受力情况，并判断哪个螺栓受力最大？保证连接安全工作的必要条件有哪些？
四、结构设计与分析题
5-27 试指出下列图中的错误结构，并画出正确性的结构图。

题 5-27 图

第七章 铆接、焊接、胶接和过盈连接
一， 选择与填空题
7-1 沿受载方向，同一列的铆钉数目不宜过多，这是由于_______。
7-2 电弧焊缝大体上可分为_____________与___________两类，前者用于连接__________的被焊件，后者用于连接____________________的被焊件。
7-3 设计胶接接头时，应尽可能使胶缝承受____或____________载荷。
7-4 影响过盈连接承载能力最为敏感的因素是配合面的____________.
(1)直径尺寸 （2）长度尺寸 （3）表面粗糙度 （4）过盈量
（5）磨擦系数
7-5 在过盈连接中，当其他条件相同时，仅将实心轴改为空心轴，则连接所能传递的载荷将___________。
（1）增大 （2）不变 （3）减小
二、分析与思考题
7-6 铆缝有哪些类型？各应用在什么场合？
7-7 铆钉连接的破坏形式有哪些？怎样校核铆缝的强度？
7-8 什么叫焊缝的强度系数？怎样才能使对接焊缝的强度不低于母板的强度？
7-9 在什么情况下采用不对称侧面焊缝？如何分配两侧焊缝的长度？
7-10 胶粘剂通常分为哪几类？各适用于什么场合？
7-11 与铆接和焊接相比较，胶接的主要优缺点是什么？
7-12 过盈连接有哪几种装配方法？当过盈量相同时，哪种装配方法的连接紧固性好？
7-13 过盈连接的承载能力是由哪些因素决定的？
7-14 在对过盈连接进行验算时，若发现包容件或被包容件的强度不够时，可采取哪些措施来提高连接强度？
三、设计计算题
7-15 如图所示的铆接接头承受静载荷F=200kN,铆钉材料为Q215钢，被铆钉材料为Q235钢，被铆钉的宽度b=180mm，厚度δ=10mm，钉孔是在两被铆件上分别按样板钻孔。设铆钉直径d=2δ，节距t=3d，边距e=2.5d,试校核该铆缝的强度。

题 7-15 图 题 7-16 图

7-16 焊接接头如图所示，被焊件材料均为Q235钢，b=170mm,b1=80mm,δ=12mm，承受静载荷F=400kN，设采用E4303号焊条手工焊接，试校核该接头的强度。
7-17 铸锡磷青铜蜗轮轮圈与铸钢轮芯采用过盈连接，尺寸如图所示，采用H7/s6配合，配合表面粗糙度Ra均为0.8μm，磨擦系数f=0.1,设连接零件本身的强度足够，试求：
（1）用压入法装配时，该连接允许传递的最大转矩是多少？
（2）用胀缩法装配时，该连接允许传递的最大转矩是多少？
7-18 小齿轮与轴为过盈连接，尺寸如图所示，材料均为45钢，采用H7/p6配合，孔与轴配合表面粗糙长Ra均为0.8μm，用压入法装配。试求：

题 7-17 图 题 7-18 图

（1） 配合表面间单位面积上的最大压力；
（2） 所需的最大压入力；
（3） 各零件中的最大应力。
四、连接篇综合题
7-19 轴和轮毂分别采用切向键连接、渐开线花键连接和胀紧连接。已知轴的直径d=100mm,轮毂宽度L=150mm，轴和轮毂的材料均为碳钢取许用挤压应力[бp]=100Mpa。渐开线花键的模数m=5mm，齿数z=19，外花键的大径D=100mm，分度圆压力角α=30 。胀紧连接采用两个Z2型胀套串联。试计算这三种连接各允许传递的最大转矩？
7-20 如图所示，两轴通过凸缘联轴器连接，已知联轴器的型号为YLD6，轴的直径d=30mm，轴伸长度L1=60mm，联轴器与轴采用A型普通平键连接，键长L=50mm，两半联轴器用4个M8的普通螺栓连接，螺栓中心分布圆直径D0=90mm，螺栓的性能等级为8.8级，不控制预紧力。轴的材料为45钢，联轴器的材料为HT200。试计算此联轴器所允许传递的最大转矩（载荷平稳）。

题 7-20 图
第九章 链传动
一，选择与填空题
9-1 与齿轮传动相比较，链传动的主要特点之一是___________.
（1）适合于高速 (2)制造成本高 （3）安装精度要求较低 （4）有过载保护
9-2滚子链是由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板组成，其_____________之间、________之间分别为过盈配合，而_________之间、__________之间分别为间隙配合。
9-3 链条的磨损主要发生在______________________的接触面上.
9-4 在链传动中，链轮的转速________,节矩________,齿数__________，则传动的动载荷越大。
9-5链传动的主要失效形式有____________________________四种。在润滑良好、中等速度的链传动中。其承载能力主要取决于_________________.
二、分析与思考题
9-6 与带传动相比，链传动有何优缺点？
9-7 在多排链传动中，链的排数过多有何不利？
9-8 对链轮材料的基本要求是什么？对大、小链轮的硬度要求有何不同？
9-9 齿形链与滚子链相比，有何优缺点？
9-10 国家标准对滚子链齿形是如何规定的？
9-11 为什么链传动的平均传动比是常数，而在一般情况下瞬时传动比不是常数？
9-12 链传动的额定功率曲线是在什么条件下得到的？当所设计的链传动与上述条件不符合时，要进行哪些项目的修正？
9-13 若只考虑链条铰链的磨损，脱链通常发生在哪个链轮上？为什么？
9-14为什么小链轮齿数不宜过多或过少？
9-15 链节距的大小对链传动有何影响？在高速重载工况下，应如何选择滚子链？
9-16 链传动的中心距一般取为多少？中心距过大或过小对传动有何不利？
9-17 链传动有哪几种润滑方式？设计时应如何选择润滑方式/
9-18 有一链传动，小链轮主动，转速n1=900r/min，齿数z1=25,z2=75。现因工作需要，拟将大链轮的转速降低到n2=250r/min，链条长度不变，试问：
（1）若从动轮齿数不变，应将主动轮齿数减小到多少？此时链条所能传递的功率有何变化？
（2）若主动轮齿数不变，应将主动轮齿数增大到多少？此时链条所能传递的功率有何变化？
三、设计计算题
9-19 滚子链传动传递的功率P=8.5kW，工况系数KA=1.2， 主动链轮转速n1=960r/min,齿数z1=21，从动链轮转速n2=330r/min，中心距a≤600mm，链节距p=12.7mm，试计算需要几排链。
9-20 单排滚子链传动，主动链轮转速n1=600r/min，齿数z1=21，从动链轮齿数z2=105，
中心距a=910mm，该链的节矩p=25.4mm，工况系数KA=1.2，试求链传动所允许传递功率 P。
9-21 设计一输送装置用的链传动。已知传递的功率P=16.8kW，主动轮转速n1=960r/min,传动比i=3.5，原动机为电动机，工作载荷冲击较大，中心距a<=800mm，水平布置。

第十一章 蜗杆传动
一，选择与填空题
11-1 在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动效率越__________,自锁性越__________。一般蜗杆头数常取___________。
11-2 对滑动速度vs≥4m/s的重要蜗杆传动，蜗杆的材料可选用_________________进行_______________处理；蜗轮的材料可选用______________。
11-3 对闭式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_______。
（1）材料的机械性能下降 （2）润滑油变质 （3）蜗杆热变形过大 （4）润滑条件恶化
11-4 蜗杆传动的当量磨擦系数fv随齿面相对滑动速度的增大面____________。
（1）增大 （2）不变 （3）减小
11-5 蜗杆传动的相对滑动速度vs<5m/s时采用__________润滑；vs>10m/s时应采用___________润滑。
二、分析与思考题
11-6 蜗杆传动与齿轮传动相比有何特点？常用于什么场合？
11-7 与普通圆柱蜗杆传动相比，圆弧圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动、锥蜗杆传动各有何特点？各适用于什么场合？
11-8 普通圆柱蜗杆主要有哪几种类型？其中哪几种蜗杆不便于磨削，精度较低/
11-9 在车床上用直线刀刃的刀具加工蜗杆，什么情况下用单刀？什么情况下用双刀？为什么？
11-10 在普通圆柱蜗杆传动中，为什么将蜗杆的分度圆直径规定为标准值？
11-11 采用变位蜗杆传动的目的是什么？变位蜗杆传动与变位齿轮传动相比有何特点？
11-12 影响蜗杆传动效率的主要因素有哪些？为什么传递大功率时很少用普通圆柱蜗杆传动？
11-13 蜗轮材料的许用接触应力，有的与相对滑动速度大小有关，而与应力循环次数无关有的则相反，试说明原因。
11-14 对于蜗杆传动，下面三式有无错误？为什么？
（1）i=w1/w2=n1/n2=z1/z2=d2/d1;
（2）a=(d1+d2)/2=m(z1+z2)/2;
（3）Ft2=2T2/d2=2T1i/d2=2T1/d1=Ft1。
11-15 图示蜗杆传动均是以蜗杆为主动件。试在图上标出蜗轮（或蜗杆）的转向，蜗轮齿
的螺旋线方向，蜗杆、蜗轮所受各分力的方向。

题 11-15 图

11-16 蜗杆传动中为何常以蜗杆为主动件？蜗轮能否作为主动件？为什么？
11-17 图示为简单手动起重装置。若按图示方向转动蜗杆，提升重物G，试确定：
1）蜗杆和蜗轮齿的旋向；
（2）蜗轮所受作用力的方向（画出）；
（3）当提升重物或降下重物时，蜗轮轮齿是单侧受载还是双侧受载？
11-18 在动力蜗杆传动中，蜗轮的齿数在什么范围内选取？齿数过多或过少有何不利？
11-19 选择蜗杆、蜗轮材料的原则是什么？
11-20 蜗杆传动设计中为何特别重视发热问题？如何进行热平 题 11-17 图
衡计算？常用的散热措施有哪些？
11-21 为什么蜗杆传动要进行蜗杆的刚度计算？对于常用的两端支承蜗杆轴如何进行刚度计算？
11-22 为什么普通圆柱蜗杆传动的承载能力主要取决于蜗轮轮齿的强度，用碳钢或合金钢制造蜗轮有何不利？
三、设计计算题
11-23 图示为某起重设备的减速装置。已知各轮齿数z1=z2=20,z3=60,z4=2,z5=40,轮1转向如图所示，卷筒直径D=136mm。试求：
（1）此时重物是上升还是下降？
（2）设系统效率η=0.68，为使重物上升，施加在轮1上的驱动力矩T1=10N*m，问重物的重量是多少？
11-24 蜗轮滑车如图所示，起重力F=10kN，蜗杆头数z1=2，模数m=6.3mm，分度圆直径d1=63mm,蜗轮齿数z2=40，卷筒直径D=148mm，蜗杆传动的当量磨擦系数fv=0.1，轴承、溅油和链传动的功率损失为8%,链轮直径D’=350mm，试求工人加在链上的作用力F’并验算蜗杆传动是否有自锁。

题 11-23 图 题 11-24 图

11-25 试设计轻纺机械中的一单级蜗杆减速器，传动功率P1=8.5kW,主动轴转速n1=1460r/min，传动比i=20，载荷平稳，单向工作，长期连续运转，润滑情况良好，工作寿命Lh=15000h。
11-26 已知一蜗杆传动，蜗杆为主动，转速n1=1440r/min，蜗杆头数z1=2,模数m=4mm，蜗杆直径系数q=10，蜗杆材料为钢，齿面硬度大于45HRC，磨削，蜗轮材料为锡青铜，求该传动的啮合效率。
11-27 设计用于带式输送机的普通圆柱蜗杆减速器，传递功率P1=7.5kW，蜗杆转速n1=970r/min，传动比i=18，由电动机驱动，载荷平稳。蜗杆材料为20Cr，渗碳碎火，硬度大于58HRC。蜗轮材料为ZcuSn10P1，金属模铸造。蜗杆减速器每日工作8h，工作寿命为7年（每年250个工作日）。
四、传动篇综合题
11-28 在图示传动系统工程，件1、5为蜗杆，件2、6为蜗轮，件3、4为斜齿圆柱齿轮，件7、8为直齿锥齿轮。已知蜗杆1为主动，要求输出齿轮8的回转方向如图所示。试确定：
（1）各轴的回转方向（画在图上）；
（2）考虑 I、II、III 轴上所受轴向力能抵消一部分，定出各轮的螺旋线高向（画在图上
（3）画出各轮的轴向分力的方向。
11-29 图示为三级减速装置传动方案简图，要求总传动比i=50，这样布置是否合理？为什么？试画出合理的传动方案简图（不采用蜗杆传动）。
题 11-28 图

题 11-29 图

第十三章 滚动轴承
一、选择与填空题
13-1 说明下列型号滚动轴承的类型、内径、公差等级、尺寸系列和结构特点：6306、513116、N316、30306、6306/P5、30206。并指出其中具有下列特征的轴承：
（1）径向承载能力最高和最低的轴承分别是___________和__________;
（2）轴向承载能力最高和最低的轴承分别是___________和__________；
（3）极限转速最高和最低的轴承分别是_____________和___________;
（4）公差等级最高的轴承是____________；
（5）承受轴向径向联合载荷 的能力最高的轴承是_____________。
13-2 若一滚动轴承的基本额定寿命为537000转，则该轴承所受的当量动载荷基本额定动载荷。
（1）大于 （2）等于 （3）小于

13-3 在保证轴承工作能力的条件下，调心轴承内、外圈轴线间可倾斜的最大角度为_________，而深沟球轴承内、外圈轴线间可倾斜的最大角度为__________。
（1）3′～4′ (2)8′～16′ (3) 1o～2o （4）2o～3o
13-4 滚动轴承的内径和外径的公差带均为___________，而且统一采用上偏差为________，下偏差为________的分布。
13-5 采用流动轴承轴向预紧措施的主要目的是__________。
（1）提高轴承的旋转精度 （2）提高轴承的承载能力 （3）降低轴承的运转噪声 （4）提高轴承的使用寿命
13-6 各类流动轴承的润滑方式，通常可根据轴承的__________来选择。
（1）转速n (2)当量动载荷P （3）轴颈圆周速度v （4）内径与转速的乘积dn

13-7 若滚动轴承采用脂润滑，则其装脂量一般为轴承内部空间容积的_________。
二、分析与思考题
13-8 写出滚动轴承的类型代号及名称，并说明各类轴承能承受何种载荷（径向或轴向）？
13-9 为什么30000型和70000型轴承成对使用？成对使用时，什么叫正装及反装？什么叫“面对面”及“背靠背”安装？试比较正装与反装的特点。
13-10 流动轴承的各元件一般采用什么材料及热处理方式？
13-11 流动轴承基本额定动载荷 C的含义是什么？当滚动轴承上作用的当量动载荷不超过C值时，轴承是否就不会发生点蚀破坏？为什么？
13-12 对于同一型号的滚动轴承，在某一工况条件下的基本额定寿命为L。若其他条件不变，仅将轴承所受的当量动载荷增加一倍，轴承的基本额定寿命将为多少？
13-13 滚动轴承常见的失效形式有哪些？公式L=(C/P)ε是针对哪种失效形式建立起来的？计算出的L是什么含义？
13-14 你所学过的滚动轴承中，哪几类滚动轴承是内、外圈可分离的？
13-15 什么类型的滚动轴承在安装时要调整轴承游隙？常用哪些方法调整轴承游隙？
13-16 滚动轴承支承的轴系，其轴向固定的典型结构形式有三类：（1两支点各单向固定；（2）一支点双向固定，另一支点游动；（3）两支点游动。试问这三种类型各适用于什么场合？
13-17 滚动轴承的组合结构中为什么有时要采用预紧结构？预紧方法有哪些？
13-18 滚动轴承的回转套圈的不回转套圈与轴或机座装配时所取的配合性质有何不同？常选用什么配合？其配合松紧程度与圆柱公差标准中相同配合有何不同？
13-19 在锥齿轮传动中，小锥齿轮的轴常支承在套杯里，采用这种结构形式有何优点？
13-20 滚动轴承常用的润滑方式有哪些？具体选用时应如何考虑？
13-21 接触式密封有哪几种常用的结构形式？分别适用于什么速度范围？
13-22 在唇形密封圈结构中，密封唇的方向与密封要求何关系？
三、设计计算题
13-23 如图所示，轴的两端正装两个角接触球轴承，已知轴的转速n=750r/min，轴上的径向力Fre=2300N，轴向力Fae=600N。试计算该对轴承的寿命Lh。（已知：C=22500N，e=0.68,Fd=0.68Fr,X=0.41，Y=0.87,fp=1.5,ft=1.0）

题 13-23 图 题 13-24 图

13-24 如图所示，轴上装有一斜齿圆柱齿轮，轴支承在一对正装的7209AC轴承上。齿轮

轮齿上受到圆周力Fte=8100N，径向力Fre=3052N，轴向力Fae=2170N，转速n=300r/min，载荷系数fp=1.2。试计算两轴承的基本额定寿命（以h计）。
13-25 一根装有小锥齿轮的轴似用图示的支承方案，两支点均选用圆锥滚子轴承。圆锥齿轮传递的功率P=4.5kW（平稳），转速n=500r/min，平均分度圆半径rm=100mm，锥角δ=16 ,要求轴颈直径d>20mm。其他尺寸如图所示。若希望轴承的基本额定寿命能超过60000h，试选择合适的轴承型号。
题 13-25 图
13-26 6251轴承受径向载荷Fr=45.6kN，轴向载荷Fa=6.3kN，载荷平稳，fp=1.0。试计算其当量动载荷 P。若在此当量动载荷作用下要求该轴承能正常旋转106转，其可靠度约为多少？
四、结构设计与分析题
13-27按要求在给出的结构图中填画合适的轴承（图中箭头示意载荷方向）

题 13-27 图

第十五章 轴
一、选择与填空题
15-1 轴上安装有过盈连接零件时，应力集中将发生在轴上________。
（1）轮毂中间部位 （2）沿轮毂两端部位 (3)距离轮毂端部为1/3轮毂长度处
15-2 某45钢轴的刚度不足，可采取________措施来提高其刚度。
（1）改用40CCr (2)淬火处理 （3）增大轴径 （4）增大圆角半径
15-3 按弯扭合成强度条件计算轴的应力时，公式中折合系数 是考虑______。
（1）材料抗弯与抗扭的性能不同 （2）弯曲应力和扭转切应力的循环性质不同
（3）强度理论的要求
15-4对轴进行表面强化处理，可提高轴的_______。
（1）静强度 （2）刚度 （3）疲劳强度 （4）耐冲击性能
二、分析与思考题
15-5 何为转轴、心轴和传动轴？试各举出两种应用实例。
15-6 试说明下面几种轴材料的适用场合，Q235-A,45,1Cr18Ni9Ti,QT600-2,40CrNi。
15-7 轴的强度计算方法有哪几种？各适用于何种情况？
15-8 按弯扭合成强度和按疲劳强度校核轴时，危险截面应如何确定？确定危险截面时考虑的因素有何区别？
15-9 为什么要进行轴的静强度校核计算？这时是否考虑应力集中等因素的影响？
15-10 经校核发现轴的疲劳强度不符合要求时，在不增大轴径的条件下，可采取哪些措施来提高轴的疲劳强度？
15-11 何谓轴的临界转速？轴的弯曲振动临界转速大小与哪些因素有关？
15-12 什么叫刚性轴？什么叫挠性轴？设计高速运转的轴时，应如何考虑轴的工作转速范围？
三、设计计算题
15-13 已知一传动轴的材料为40Cr调质，传递功率P=12kW，转速n=80r/min。试求：（1）按扭转强度计算轴的直径；

（2）按扭转刚度计算轴的直径（设轴的允许扭转角[Ф]<=0.5(o)/m）。
15-14 直径d=75mm的实心轴与外径d=85mm的空心轴的扭转强度相等，设两轴的材料相同，试求该空心轴的内径d1和减轻重量的百分率。
15-15 图示为一台二级圆锥-圆柱齿轮减速器简图，输入轴由两端看为逆时针转动。已知Ft1=5000N,Fr1=1690N,Fa1=676N,dm1=120mm,dm2=300mm,Ft3=10000N,Fr3=3751N,Fa3=2493N,d3=150mm,l1=l3=60mm,l2=120mm,l4=l5=l6=100mm。试画出输入轴的计算简图，计算轴的支承反力，画出轴的弯矩图和扭矩图，并将计算结果标在图中。
15-16 根据题15-15中的已知条件，试画出中间轴的计算简图支承反力，画出

题 15-15 图

轴的弯矩图和扭矩图，并将计算结果标在图中。

题 15-16 图

15-17 两级展开式斜齿圆柱齿轮减速器的中间轴的尺寸和结构如图所示。轴的材料为45钢，调质处理，轴单向运转，齿轮与轴均采用H7/k6配合，并采用圆头普通平键连接，轴肩处的圆角半径均为r=1.5mm。若已知轴所受扭矩T=292N*m，轴的弯矩图如图所示。试按弯扭合成理论验算轴上截面 和 的强度，并精度验算轴的疲劳强度。

题 15-17 图

四结构设计与分析题
15-18 试指出图示小锥齿轮轴系中的错误结构，并画出正确结构图。

题 15-18 图

15-19 试指出图示斜齿圆柱齿轮轴系中的错误结构，并画出正确结构图。

题 15-19 图

五、轴系零、部件篇综合题
15-20 图中轴端轴承采用圆螺母与止动垫片固定。已知轴承型号为6310，试确定图中的结构尺寸公差，并将所先的圆螺母和止动垫片的标记在图中。

题 15-20 图

15-21 一蜗杆轴的局部装配关系如图所示,采用HL型弹性柱销联轴器，轴孔直径d=32mm，轴伸出端的密封采用旋转唇形密封圈，采用6300系列深沟球轴承。试确定图中各结构尺寸、尺寸公差和表面粗糙度，并将所选轴端挡圈、密封圈、轴用弹性挡圈和滚动轴承的标记在图中。

题 15-21 图

单元设计作业题及设计指导

作业一 螺纹连接设计
任务书
题目：1.普通螺栓连接
用M16 六角头螺栓（GB/T 5782-2000）连接两块厚度各为25mm的钢板，采用弹簧垫圈（GB/T 93-1987）防松。
2．铰制孔用螺栓连接
用M16六角头铰制孔用螺栓(GB/T27-1988)连接两块厚度各为25mm的钢板。
3.双头螺柱连接
用M16双头螺柱(GB/T 898-1988)连接厚25mm的钢板和一个很厚的铸铁零件。
4.螺钉连接
用M16六角头螺栓(GB/T 5782-2000)连接厚25mm的铸铁凸缘和另一个很厚的铸铁零件，螺栓头与铸铁凸缘间加装平垫圈(GB/T 97.1-2002).
要求：
（1） 按题中给出的条件查手册确定标准连接零件的尺寸；
（2） 按1：1比例与制图规范画出上述各种螺纹连接结构图，图1为参考图。

图1 螺纹连接结构

作业二 带传动和齿轮传动设计

一、任务书
题目：V带传动和齿轮传动的设计（图2）
1. 原始数据
参数 题号
1
2
3
4
减速器输出轴转矩T/(N*m)
154
160
228
249
减速器输出轴转速n/r/min)
155
150
104
96
注：载荷平稳，单向运转，工作年限5年，每年250个工作日，每日工作16h。

图2 V带传动和齿轮传动简图

2. 工作量
（1） 小带轮零件图一张或（和）大齿轮零件图一张；
（2） 设计计算说明书一份，内容包括电动机的选择、传动参数的计算、V 带传动的设计计算或（和）齿轮传动的设计计算。
二、设计指导
1.电动机的选择
电动机有各种类型，对于无特殊要求的机械装置，选用Y系列三相异步电动机。Y系列三相异步电动机有四种常用的同步转速，即3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min。同一功率的