浙江工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題卡答案.doc

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機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題卡 第一章 緒論 (1)組成機(jī)械的基本單元是什么? 機(jī)械零件是組成機(jī)械的基本制造單元。 (2)何謂零件？何謂部件? 零件是組成機(jī)器的不可拆的基本單元，即制造的基本單元。 一組協(xié)同工作的零件所組成的獨(dú)立制造或獨(dú)立裝配的組合體稱為“部件”。 (3)機(jī)械零件可歸納為哪兩種類型?試各舉兩個(gè)典型實(shí)例說明，本課程的研究對象是什么? 通用零件：各種機(jī)械中經(jīng)常用到的一般參數(shù)的零件，如螺釘，齒輪等 專用零件：在特定類型的機(jī)器中才能用到的零件，如渦輪機(jī)的葉片、飛機(jī)的螺旋槳等 本課程的研究對象：普通條件下工作，且具有一般參數(shù)的通用零件 (4)什么叫在普通條件下工作，且具有一般參數(shù)的通用零件？試從你所學(xué)專業(yè)的機(jī)械設(shè)備中，對聯(lián)接零件，傳動(dòng)零件、軸系零件和其他零件各舉兩例。 普通工作條件無嚴(yán)格定義，通常指常溫、常壓、低速等。 一般參數(shù)也無嚴(yán)格定義。國家標(biāo)準(zhǔn)《一般公差 未注公差的線性和角度尺寸的公差》 (GB/T1804-2000)中基本尺寸定義為0.5-4000mm，可以認(rèn)為一般參數(shù)的零件的尺寸在0.5-4000mm之間。 連接零件：鍵、螺栓 傳動(dòng)零件：帶、齒輪 軸系零件：滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承 其他零件：彈簧、機(jī)座 (5)為什么說本課程起著基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間的承前啟后的作用？ (6)在了解本課程的性質(zhì)、內(nèi)容和任務(wù)以后，總結(jié)本課程的特點(diǎn)和你所采取的學(xué)習(xí)方法。 第二章 機(jī)械設(shè)計(jì)總論 (1)對機(jī)器提出的主要要求包括什么？ 使用功能要求；經(jīng)濟(jì)性要求；勞動(dòng)保護(hù)和環(huán)境保護(hù)要求；壽命與可靠性要求；其他專用要求等。 (2)機(jī)器設(shè)計(jì)應(yīng)滿足哪些基本要求?機(jī)械零件設(shè)汁應(yīng)滿足哪些基本要求?分析下列機(jī)械零件應(yīng)滿足的基本要求是什么：電動(dòng)機(jī)軸，普通減速器中的齒輪軸，起重機(jī)吊鉤，精密機(jī)床主軸．汽門彈簧。農(nóng)業(yè)機(jī)械中的拉曳鏈，聯(lián)合收割機(jī)中的V帶。 避免在預(yù)定壽命期內(nèi)失效；結(jié)構(gòu)工藝性要求；經(jīng)濟(jì)性要求；質(zhì)量小要求；可靠性要求。 (3)設(shè)計(jì)機(jī)械的經(jīng)濟(jì)性要求包括哪些方面? a.零件本身的生產(chǎn)成本； b.盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化的零、部件以取代特殊加工的零、部件。 (4)何謂機(jī)械的可靠度?機(jī)械中零件之間組成的模式不同，其可靠度如何計(jì)算？ 在規(guī)定的使用時(shí)間(壽命)內(nèi)和預(yù)定的環(huán)境條件下，機(jī)械能正常地完成其功能的概率。 機(jī)械零件的可靠度通過概率統(tǒng)計(jì)的方法計(jì)算。 (5)機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序怎樣? 計(jì)劃階段；方案設(shè)計(jì)階段；技術(shù)設(shè)計(jì)階段；技術(shù)文件的編制。(6)機(jī)械零件的失效形式有哪些？針對這些失效形式相應(yīng)建立的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是什么? 主要失效形式：整體斷裂；過大的殘余變形；零件的表面破壞；破壞正常工作條件引起的失效。 斷裂斷裂強(qiáng)度準(zhǔn)則 過大的殘余變形剛度準(zhǔn)則 零件表面破壞壽命準(zhǔn)則 破壞正常工作條件引起的失效振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則 [與零件的工作條件相關(guān)，這只是一個(gè)例子] (7)機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟有哪些？ 1.根據(jù)零件的使用要求，選擇零件的類型和結(jié)構(gòu)。 2.根據(jù)機(jī)器的工作要求，計(jì)算在零件上的載荷。 3.分析零件的可能失效形式，確定相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。 4.根據(jù)零件的工作要求及對零件的特殊要求，選擇適當(dāng)?shù)牟牧稀? 5.根據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，確定零件的基本尺寸。 6.根據(jù)工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化等原則進(jìn)行零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 7.進(jìn)行校核計(jì)算。 8.畫出零件的工作圖，并寫出設(shè)計(jì)說明書。 (8)機(jī)械零件的常用材料有哪些？這些材料各有何特點(diǎn)，適用在何種場合? 金屬材料：較好的力學(xué)性能、價(jià)格便宜、容易獲得。 高分子材料：原料豐富、密度小，在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)有很好的彈性，耐腐蝕性好等，缺點(diǎn)：容易老化，阻燃性差，耐熱性不好等。 陶瓷材料：硬度極高、耐磨、耐腐蝕性、熔點(diǎn)高、剛度大以及密度比鋼鐵低；缺點(diǎn)：斷裂韌度低、價(jià)格昂貴、加工工藝性差等。 復(fù)合材料：較高的強(qiáng)度和彈性模量，而質(zhì)量又特別小；缺點(diǎn)：價(jià)格貴，耐熱性、導(dǎo)電性較差等。 (9)鑄鐵和鋼的區(qū)別是什么?普通碳鋼與優(yōu)質(zhì)碳鋼的區(qū)別是什么? 鑄鐵和鋼的區(qū)別是含碳量不同，鋼是含碳量為0.03%～2%；含碳量2%～4.3%的鐵碳合金為鑄鐵。 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼又稱普通碳素鋼，對含碳量、性能范圍以及磷、硫和其他殘余元素含量的限制較寬。普通碳鋼分為三類：甲類鋼（A類鋼）是保證力學(xué)性能的鋼。乙類鋼（B類鋼）是保證化學(xué)成分的鋼。特類鋼(C類鋼）是既保證力學(xué)性能又保證化學(xué)成分的鋼，常用于制造較重要的結(jié)構(gòu)件。 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和普通碳素結(jié)構(gòu)鋼相比，硫、磷及其他非金屬夾雜物的含量較低。根據(jù)含碳量和用途的不同，這類鋼大致又分為三類：①小于0.25%C為低碳鋼。②0.25～0.60%C為中碳鋼。③大于0.6%C為高碳鋼。 (10)什么叫做合金鋼，與碳鋼相比有何優(yōu)缺點(diǎn)？ 合金鋼除含有普通碳鋼的鐵、碳外，根據(jù)性能需求還添加有其它合金元素，比如常見的鉻、鎳、鉬、錳、硅等，以提高其機(jī)械性能，通常價(jià)格較普通碳鋼高。 (11)選擇機(jī)械零件材料時(shí)，通常考慮的機(jī)械性能、物理化學(xué)性能和工藝性能有哪些？ ? 機(jī)械性能 強(qiáng)度，硬度，耐磨性，沖擊韌性，塑性 ? 物理化學(xué)性能 密度，導(dǎo)熱性，導(dǎo)電性，導(dǎo)磁性，耐熱性，耐酸性，耐腐蝕性性等 ? 工藝性能 易熔性，液態(tài)流動(dòng)性，可塑性，可焊性，可加工性，可熱處理性等 (12)為節(jié)約原材料，尤其是節(jié)約貴重材料而選用廉價(jià)材料，可采取哪些具體措施?舉例說明 1.對材料進(jìn)行熱處理和表面處理，如為提高齒輪表面硬度，常對齒輪零件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。 2.采用型材，如型鋼焊接而成的機(jī)架。 3.采用組合結(jié)構(gòu)，如蝸輪采用齒圈式組合結(jié)構(gòu)(由青銅齒圈與鑄鐵輪芯組成)。 (13)選用機(jī)械零件材料時(shí)，應(yīng)考慮的基本要求有哪些? 1.使用性能要求 2.工藝性能要求 3.經(jīng)濟(jì)性 (14)機(jī)械零件在進(jìn)行結(jié)構(gòu)沒計(jì)時(shí)，主要應(yīng)從哪些方面去考慮和改善它的結(jié)構(gòu)工藝性? 零件的結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)從毛坯制造、機(jī)械加工過程及裝配等幾個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)加以綜合考慮，工藝性是和機(jī)器生產(chǎn)批量大小及具體生產(chǎn)條件相關(guān)。 (15)機(jī)械設(shè)計(jì)中，為什么要實(shí)行零件和部件的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化與通用化?你能舉出一些標(biāo)準(zhǔn)化、系列化與通用化的零部件嗎？ 1.能以最先進(jìn)的方法在專門化工廠中對那些用途最廣泛的零件進(jìn)行大量、集中的制造，以提高質(zhì)量，降低成本； 2.統(tǒng)一了材料和零件的性能指標(biāo)，使其能夠進(jìn)行比較，并提高了零件性能的可靠性。 3.采用了標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)及零、部件，可以簡化設(shè)計(jì)工作、縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。另外，也同時(shí)簡化了機(jī)器的維修工作。 例如對同一結(jié)構(gòu)、同一內(nèi)徑的滾動(dòng)軸承，制造出不同外徑及寬度的產(chǎn)品。 (16)我國現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)化有哪些?GB、JB、YB、QB、ISO和Γ0CT、DIN、JIS、BS各代表什么標(biāo)準(zhǔn)? 我國目前實(shí)行四級(jí)標(biāo)準(zhǔn)體制：國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 GB: 中國國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn) JB: 中國機(jī)械行業(yè)（含機(jī)械、電工、儀器儀表等）強(qiáng)制性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) YB: 中國黑色冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) QB：中國輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ISO：國際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn) Γ0CT：前蘇聯(lián)國家標(biāo)準(zhǔn) DIN：德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JIS：日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) BS：英國國家標(biāo)準(zhǔn) (17)目前常用的現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)新方法有哪幾種? 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、并行設(shè)計(jì)、參數(shù)化設(shè)計(jì)等 第三章 機(jī)械零件的強(qiáng)度 (1)零件的名義載荷與計(jì)算載荷，兩者之間的區(qū)別及其關(guān)系如何？ 名義載荷：根據(jù)額定功率，按力學(xué)公式計(jì)算出的載荷。 計(jì)算載荷：考慮載荷的時(shí)間不均勻性、分布的不均勻性以及其它影響因素對名義載荷進(jìn)行修正得到的載荷，即載荷系數(shù)K名義載荷。 (2)何謂機(jī)械零件的強(qiáng)度?它可以分成哪兩類?各舉兩個(gè)實(shí)例。 材料在外力作用下抵抗永久變形和斷裂的能力稱為強(qiáng)度。強(qiáng)度是衡量零件本身承載能力（即抵抗失效能力）的重要指標(biāo)。強(qiáng)度是機(jī)械零部件首先應(yīng)滿足的基本要求。 機(jī)械零件的強(qiáng)度分為靜應(yīng)力強(qiáng)度和變應(yīng)力強(qiáng)度兩個(gè)范疇。 靜應(yīng)力強(qiáng)度：機(jī)械零件在整個(gè)工作壽命期內(nèi)應(yīng)力變化次數(shù)少于103，如松螺栓連接、鍵連接等的強(qiáng)度計(jì)算。 變應(yīng)力強(qiáng)度：軸向變載荷的緊螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算、齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度強(qiáng)度計(jì)算等。 (3)強(qiáng)度條件的一般形式有哪些？并說明式中各符號(hào)代表的意義。 根據(jù)許用應(yīng)力建立的計(jì)算準(zhǔn)則，通過判斷危險(xiǎn)截面的最大許用應(yīng)力是否小于或等于許用應(yīng)力： 根據(jù)安全系數(shù)建立的計(jì)算準(zhǔn)則，通過判斷危險(xiǎn)截面上實(shí)際的安全系數(shù)是否大于或等于許用安全系數(shù)： (4)機(jī)械設(shè)計(jì)中常用的強(qiáng)度理論有哪幾個(gè)?各適用于何種場合？ 靜強(qiáng)度理論：靜應(yīng)力 脆性斷裂的強(qiáng)度理論：最大拉應(yīng)力理論和最大伸長線應(yīng)變理論 屈服的強(qiáng)度理論：最大切應(yīng)力理論和形狀改變比能理論 疲勞強(qiáng)度理論：變應(yīng)力下的疲勞強(qiáng)度理論 低應(yīng)力下的脆斷(斷裂強(qiáng)度理論)：低應(yīng)力脆斷(工作應(yīng)力遠(yuǎn)小于許用應(yīng)力) 接觸強(qiáng)度理論：齒輪接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算、滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算。 (5)對零件的工作應(yīng)力應(yīng)如何進(jìn)行分類？承受拉伸載荷的零件就一定產(chǎn)生拉伸應(yīng)力嗎？如果不是，試舉例說明。 只要設(shè)定一個(gè)分類標(biāo)準(zhǔn)，就可以對任何集合進(jìn)行分類，因此，不存在“對零件的工作應(yīng)力如何進(jìn)行分類”的問題。 承受拉伸載荷的零件不一定產(chǎn)生拉應(yīng)力。比如零件在做拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)零件達(dá)到屈服極限時(shí)，當(dāng)載荷繼續(xù)增加，零件中的拉應(yīng)力并不增長(或增長不明顯)，此時(shí)增加的拉伸載荷在零件并未產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。 (6)穩(wěn)定循環(huán)交應(yīng)力的主要參數(shù)有哪些，它們的相互關(guān)系怎樣? 五個(gè)參數(shù)：、、、、，其中只有兩個(gè)是獨(dú)立的。 (7)變載荷下一定產(chǎn)生變應(yīng)力，那么靜載荷下也一定產(chǎn)生靜應(yīng)力嗎?舉例說明之。 不一定產(chǎn)，如旋轉(zhuǎn)的軸上作用一集中力，而軸表面上任意一點(diǎn)的應(yīng)力則是變應(yīng)力。 (8)下列零件均受靜載荷作用(見圖)，試判斷零件上A點(diǎn)的應(yīng)力性質(zhì)(拉、壓、彎、扭或接觸應(yīng)力)，是靜應(yīng)力還是變應(yīng)力?應(yīng)力變化的規(guī)律(即應(yīng)力變化循環(huán)特性系數(shù)r的大小或范圍)及應(yīng)力變化圖(即σ-τ圖)是怎樣的？ (a) 靜應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力，。 (b) 對稱循環(huán)變應(yīng)力，拉、壓應(yīng)力，。 (c) 不對稱循環(huán)變應(yīng)力，拉、壓應(yīng)力， (d) 滾動(dòng)體與套圈間的接觸應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力， (9)什么是材料的疲勞曲線？試用圖線描述碳鋼材料的疲勞曲線形狀，說明應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N與疲勞極限的關(guān)系。有色金屬及高硬度合金鋼的疲勞曲線又是怎樣? 金屬材料的疲勞曲線(曲線)是取同一值、不同值時(shí)做試驗(yàn)得到的，它表示在給定應(yīng)力比的條件下，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)與疲勞極限的關(guān)系曲線。 曲線AB使材料試件發(fā)生破壞的最大應(yīng)力基本不變，或者說下降很小，此階段是靜應(yīng)力強(qiáng)度的狀況。 曲線BC段，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，使材料發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力不斷下降，這一階段的疲勞破壞伴隨著材料的塑性變形，此階段稱為低周疲勞。 曲線CD段代表有限壽命階段，在此范圍內(nèi)，試件經(jīng)過一定次數(shù)的交變應(yīng)力作用后總會(huì)發(fā)生疲勞破壞。CD段的曲線方程為。 D點(diǎn)以后的線段代表了試件無限壽命階段，即作用在試件上的變應(yīng)力的最大應(yīng)力小于D點(diǎn)的應(yīng)力，則應(yīng)力無論變化多少次，材料都不會(huì)發(fā)生破壞。 有色金屬和高硬度合金鋼屬于塑性材料，其疲勞曲線應(yīng)與碳鋼類似，其上的具體數(shù)值應(yīng)該有所不同。 (10)影響零件疲勞強(qiáng)度的因素有哪些，如何影響？零件疲勞強(qiáng)度的綜合影響系數(shù)和如何定義，計(jì)算公式怎樣? 影響零件疲勞強(qiáng)度的主要因素有：材料的性能、應(yīng)力循環(huán)特征、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，應(yīng)力集中、絕對尺寸和零件表面質(zhì)量等。 零件疲勞強(qiáng)度的綜合影響系數(shù)的定義為，即材料對稱循環(huán)彎曲疲勞極限與零件對稱循環(huán)彎曲疲勞極限的比值。其計(jì)算公式為，式中：零件的有效應(yīng)力集中系數(shù)；零件的尺寸系數(shù)；零件的表面質(zhì)量系數(shù)；零件的強(qiáng)化系數(shù)。 (11)某旋轉(zhuǎn)軸受徑向力F＝10kN作用如圖，已知跨距L＝2m，直徑d＝50mm，軸的角速度為ω．求中間剖面上A點(diǎn)的應(yīng)力隨時(shí)間變化的表達(dá)式，并求A點(diǎn)的、、和 軸的抗彎截面系數(shù) 作用在剖面A處的彎矩 軸在不變彎矩下旋轉(zhuǎn)，其表面A點(diǎn)的應(yīng)力為對稱循環(huán)，所以有： A點(diǎn)應(yīng)力隨時(shí)間變化規(guī)律： 計(jì)算出的應(yīng)力太大，本題原始數(shù)據(jù)有問題？ (12)已知試件的對稱循環(huán)疲勞極限 =240，屈服極限＝360，平均應(yīng)力折合成應(yīng)力幅的等效系數(shù)＝0．2，試按比例畫出該試件的極限應(yīng)力簡化線圖，并在圖上量出該試件在受到應(yīng)力為：＝200，r＝1／3時(shí)，按r=c ; =c; =c三種情況下的極限應(yīng)力值。 根據(jù)公式得， 點(diǎn)坐標(biāo)是，即； 點(diǎn)坐標(biāo)是，即； 點(diǎn)坐標(biāo)是，即。 由得， D’與G’點(diǎn)位置不對，本題原始數(shù)據(jù)有問題? 若以題目中給出的數(shù)據(jù)(如上圖所示)， 時(shí)， 時(shí)， 時(shí)， (13)一鉻鎳合金鋼制成的零件，在危險(xiǎn)剖面上的最大工作應(yīng)力為＝280，最小工作應(yīng)力為＝-80，該剖面處的有效應(yīng)力集小系數(shù)＝1.32，尺寸系數(shù)＝0.85、表面狀態(tài)系數(shù)＝0.90，該合金鋼的機(jī)械性能為：＝900，＝800，＝440及＝800，試： ⑴按比例繪制零件的極限應(yīng)力簡化線圖； 零件彎曲疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù) A點(diǎn)坐標(biāo)是，即； D點(diǎn)坐標(biāo)是 ，即； C點(diǎn)坐標(biāo)是 ，即。 ②按r＝C情況，求對應(yīng)的極限應(yīng)力幅，極限平均應(yīng)力和極限應(yīng)力; 所以工作點(diǎn)M處應(yīng)力坐標(biāo)即是 從圖中可測量出，，， ③按r＝C情況，計(jì)算此零件在該危險(xiǎn)剖面上的安全系數(shù)。 按教材中的公式計(jì)算：(說明：教材中所有公式都是通過直線方程推導(dǎo)出來的，沒有必要強(qiáng)迫自己記住那些復(fù)雜的公式。理解了等壽命簡化曲線圖的意義，在圖上直接標(biāo)出有關(guān)數(shù)值更方便一些。) 此時(shí)， 或 第四章 摩擦、磨損及潤滑概述 (1)何謂摩擦、磨損和潤滑，它們之間的相互關(guān)系如何? 互相接觸的兩個(gè)物體在外力的作用發(fā)生相對滑動(dòng)或有相對滑動(dòng)的趨勢時(shí)，在兩物體的接觸表面就會(huì)產(chǎn)生抵抗滑動(dòng)的阻力，這種現(xiàn)象稱為“摩擦”。 物體在摩擦過程中必然有能量損耗和摩擦表面物質(zhì)的喪失或遷移，這種現(xiàn)象稱為“磨損”。 改善摩擦副的摩擦狀態(tài)以降低摩擦阻力減緩磨損的技術(shù)措施稱為“潤滑”。 (2)摩擦對哪些機(jī)械零件的工作性能、壽命是不利的?哪些機(jī)械零件是靠摩擦來工作的?試舉例說明。 摩擦對大多數(shù)零件的工作性能、壽命是不利的，如鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)等。 帶傳動(dòng)、汽車及拖拉機(jī)的制動(dòng)器等靠摩擦來工作。 (3)按摩擦副的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或按摩擦副表面的潤滑情況，摩擦可分為哪幾種? 干摩擦、邊界摩擦、流體摩擦、混合摩擦 (4)機(jī)械零件的典型磨損過程分為哪幾個(gè)階段(試以磨損量與工作時(shí)間的關(guān)系曲線說明之)?作為機(jī)械設(shè)計(jì)各應(yīng)如何對待? (5)磨損可分為哪幾種類型？你能各舉一、二例來說明嗎？ 粘附磨損：齒輪膠合 磨粒磨損：開式齒輪 疲勞磨損：齒輪的點(diǎn)蝕 沖蝕磨損：渦輪機(jī)的葉片 腐蝕磨損：泵、閥等過流部件管道內(nèi)壁面 微動(dòng)磨損：鉚釘?shù)墓ぷ髅婺p (6)減少磨損的一般方法有哪些? 1） 合理選擇配對使用摩擦副的材料； 2） 確定零件表面合理的粗糙度和硬度值； 3） 使用潤滑劑，實(shí)現(xiàn)液體潤滑或混合潤滑； 4） 以滾動(dòng)接觸代替滑動(dòng)接觸； 5） 通過零件表面強(qiáng)化、表面涂層提高其耐磨性。 (7)潤滑的目的和功用是什么? 1.降低摩擦，減小磨損 2.保護(hù)零件不被銹蝕 3.散熱降溫 (8)按照潤滑劑的物理狀態(tài)和按照潤滑將二個(gè)摩擦表面而隔開的情況，潤滑可分成哪幾種類型，各有何特點(diǎn)？ 油潤滑 脂潤滑 第五章 螺紋連接和螺旋傳動(dòng) 一、選擇與填空題 1． A 　 _B_　 C__ 2．_ C _A___A 　_ C 說明：自鎖：。兩者數(shù)值越接近，自鎖性能越差；數(shù)值相差越大，自鎖性能越好。 螺紋傳動(dòng)效率：。增大，增大；增大，減小。 牙型角與當(dāng)量摩擦系數(shù)間的關(guān)系是：。當(dāng)增大，增大， 增大。 3． __B__?！　?．_ 90_％　_螺紋根部_　　5．_C_　　6． D 7. C 8. B 9. A 10. A 11. B 12. A 二、分析與思考題 1．[見P60頁表5-1。聯(lián)接螺紋要求自鎖性較好，強(qiáng)度高；傳動(dòng)螺紋要求傳動(dòng)效率高。] 2．[螺紋聯(lián)接在沖擊、振動(dòng)或變載作用下，或當(dāng)溫度變化較大時(shí)，螺旋副間的摩擦力可能減小或瞬時(shí)消失，或由于螺紋聯(lián)接件和被聯(lián)接件的材料發(fā)生蠕變和應(yīng)力松馳等，會(huì)使聯(lián)接中的預(yù)緊力和摩擦力逐漸減小，導(dǎo)致聯(lián)接松動(dòng)，甚至松開。防松例子見P68表5-3] 3．[P70。普通螺栓聯(lián)接：對受拉螺栓，其主要破壞形式是螺栓桿螺紋部分發(fā)生斷裂，因而其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證螺栓的靜力或疲勞拉伸強(qiáng)度；對于受剪螺栓，其主要破壞形式是螺栓桿和孔壁的貼合面上出現(xiàn)壓潰或螺栓桿被剪斷，其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度和螺栓的剪切強(qiáng)度，其中聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度對聯(lián)接的可靠性起決定性作用。鉸制孔用螺栓用抗剪切來承受外載荷，螺栓桿與孔壁之間無間隙，接觸表面受擠壓；在聯(lián)接接合面處，螺栓桿則受剪切。因此，應(yīng)分別按擠壓及剪切強(qiáng)度條件來計(jì)算。] 4．緊螺栓靠預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦力來抵抗橫向載荷，在抵抗橫向載荷過程中，外載荷可能發(fā)生變化，但預(yù)緊力不會(huì)發(fā)生變化，因此螺栓上的應(yīng)力為靜應(yīng)力。[P85降低螺栓疲勞強(qiáng)度的應(yīng)力幅。非對稱循環(huán)變應(yīng)力] 5．[P83。根據(jù)螺母的性能等級(jí)不應(yīng)低于與之相配螺栓的性能等級(jí)這一要求，螺母可選用9級(jí)。小數(shù)點(diǎn)前的數(shù)字代表材料的抗拉強(qiáng)度極限的1/100()，小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)字代表材料的屈服極限（或）與抗拉強(qiáng)度極限（）之比值的10倍（）。] 6．[P84。不控制預(yù)緊力的普通螺栓聯(lián)接，其安全系數(shù)大小與螺栓直徑有關(guān)，其安全系數(shù)S隨螺紋直徑增大而減小，因?yàn)槌叽缧〉穆菟ㄔ跀Q緊時(shí)容易產(chǎn)生過載，故采用加大安全系數(shù)的方法來彌補(bǔ)可能產(chǎn)生的過載。] 7．[P85-86。緊螺栓所受工作拉力在0～F間變化，則螺栓所受總拉力將在之間變動(dòng)。在保持預(yù)緊力不變的情況下，減小螺栓剛度或增大被聯(lián)接件剛度都可以減小總拉力的變動(dòng)范圍，從而提高了螺栓聯(lián)接的疲勞強(qiáng)度。但在此種情況下引起殘余預(yù)緊力減小，從而降低了聯(lián)接的緊密性。] 8．[P86。為了減小螺栓的剛度，可適當(dāng)增加螺栓的長度，或采用腰狀桿螺栓和空心螺栓。為了增大被聯(lián)接件的剛度，可以不用墊片或采用剛度較大的墊片。 對于需要保持緊密性的聯(lián)接，從增大被聯(lián)接件的剛度來看，可以采用剛度較大的金屬墊片或密封環(huán)較好。] 9．[P86。實(shí)驗(yàn)證明，約有1/3的載荷集中在第一圈上，第八圈以后的螺紋牙幾乎不承受載荷。因此，采用螺紋牙圈數(shù)過多的加厚螺母，并不能提高聯(lián)接的強(qiáng)度。 為了改善螺紋牙上的載荷分布，常采用懸置螺母，減小螺栓旋合段本來受力較大的幾圈螺紋牙的受力面或采用鋼絲螺套。] 10．[伸出一只手，豎起大拇指，另外四指握拳，指尖指向旋轉(zhuǎn)的方向，而拇指要指向螺旋的前進(jìn)方向。如果與伸出的左手可以相符，稱為左旋，與右手相符則稱為右旋。另一個(gè)方法是，在旋轉(zhuǎn)體生長或運(yùn)動(dòng)的一端，從垂直軸向看，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的為左旋；反之，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的為右旋。 砂輪主軸螺紋的旋向：緊固砂輪或砂輪卡盤的砂輪主軸端部螺紋的旋向必須與砂輪工作時(shí)旋轉(zhuǎn)方向相反[這樣可以保證在螺母在旋轉(zhuǎn)的過程中所產(chǎn)生的軸向力是將螺母旋緊]。砂輪機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)一般為右旋，所以兩端固定砂輪用的螺紋為左旋。] 11．[自鎖：。兩者數(shù)值越接近，自鎖性能越差；數(shù)值相差越大，自鎖性能越好。 螺紋傳動(dòng)效率：。增大，增大；增大，減小。 牙型角與當(dāng)量摩擦系數(shù)間的關(guān)系是：。當(dāng)增大，增大， 三角螺紋牙型角大（一般為60），矩形螺紋（=0）和梯形螺紋牙型角較小。] 12．[P92?；瑒?dòng)螺旋的主要失效形式是螺紋磨損。其基本尺寸是根據(jù)耐磨性條件確定的。] 13．[P91?；瑒?dòng)螺旋結(jié)構(gòu)簡單，便于制造，易于自鎖，但其主要缺點(diǎn)是摩擦阻力大，傳動(dòng)效率低，磨損快，傳動(dòng)精度低等。滾動(dòng)螺旋摩擦阻力小，傳動(dòng)效率高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。] 14．[P70。螺栓的其他部分是根據(jù)等強(qiáng)度條件及使用經(jīng)驗(yàn)規(guī)定的，通常都不需要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。] 15. 16. 螺栓應(yīng)進(jìn)行耐磨性計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算，同時(shí)還要進(jìn)行自鎖驗(yàn)算與穩(wěn)定性校核。對于螺母的螺紋牙要進(jìn)行剪切強(qiáng)度校核，對其凸緣要進(jìn)行擠壓和彎曲強(qiáng)度的校核。 17. 螺旋傳動(dòng)中，設(shè)計(jì)螺紋直徑一般按抗拉、扭強(qiáng)度來進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。實(shí)際上，螺紋副的磨損是比較主要的失效形式。幫要進(jìn)行螺母（比螺桿的材料要弱）螺紋的壓強(qiáng)校核。限制p≤[p]主要是利用此耐磨條件性計(jì)算未考慮磨損的影響。 三、計(jì)算題： 1．解：⑴找出承受最大工作剪力的螺栓。 4個(gè)螺栓在園周上均勻分布，故承受工作剪力相等，設(shè)為F。則有， ， ⑵求出螺栓性能參數(shù) 螺栓的性能等級(jí)為8.8，所以，， 查P84表5-10，取，，所以 ⑶校核螺栓的擠壓強(qiáng)度 [說明,不能取12mm，因?yàn)殂q制孔用螺栓螺紋部分比光孔略小。 也不能取20mm，見P76圖5-18] 因?yàn)?，所以螺栓的擠壓強(qiáng)度合格 ⑷校核螺栓的剪切強(qiáng)度 因?yàn)椋月菟ǖ募羟袕?qiáng)度合格。 綜上所述，該螺栓組合用。 2．解：將力F平移到各結(jié)合面中心，得扭轉(zhuǎn)力矩 設(shè)各方案中在力F作用產(chǎn)生的剪切力為，扭轉(zhuǎn)力矩M作用下產(chǎn)生的剪切力為。 對方案1 很顯然，第3個(gè)螺栓受力最大，最大力 對方案2 很顯然，1、3兩個(gè)螺栓所受力相等，均為最大值，其最大值 對方案3 綜上所述，方案3較好。 3．解：⑴ A將力P向結(jié)合面形心簡化得到集中載荷P及轉(zhuǎn)矩 。 B在集中載荷P的作用下，各螺栓承受的橫向載荷 C在轉(zhuǎn)矩T的作用下，各螺栓承受的橫向載荷 ， D找出螺栓組中承受最大工作剪力的螺栓，如圖所示： 很顯然，螺栓2承受的工作剪切力比較大，最大工作剪力 E按剪切強(qiáng)度確定螺紋小徑 ， F按擠壓強(qiáng)度確定螺紋小徑 ， 綜上所述，取光孔直徑為13mm，螺紋為M12。 ⑵若改用普通螺栓，螺栓2受力最大，此時(shí)是依靠結(jié)合面間產(chǎn)生的摩擦力來抵抗外載荷F， 即，如果選用普通螺栓，其小徑必須大于31.52mm。 4．解：⑴求螺栓預(yù)緊力 ， ⑵螺栓承受的拉應(yīng)力 ， 綜合以上兩式得 5. 解 四、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析題 解：1、普通螺栓聯(lián)接（圖a）主要錯(cuò)誤有： 1） 螺栓安裝方向不對，裝不進(jìn)去，應(yīng)掉過頭來安裝； 2） 普通螺栓聯(lián)接的被聯(lián)接件孔要大于螺栓大徑，而下部被聯(lián)接件孔與螺栓桿間無間隙； 3） 被聯(lián)接件表面沒加工，就做出沉頭座并刮平，以保證螺栓頭及螺母支承面平整且垂直于螺栓軸線，避免擰緊螺母時(shí)螺栓產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力； 4） 一般聯(lián)接，不應(yīng)采用扁螺母； 5） 彈簧墊圈尺寸不對，缺口方向也不對； 6） 螺栓長度不標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)長l=60mm； 7） 螺栓中螺紋部分長度短了，就取長30mm。 改正后的結(jié)構(gòu)見圖解a) 2、 螺釘聯(lián)接（圖b）主要錯(cuò)誤有： 1） 采用螺釘聯(lián)接時(shí)，被聯(lián)接件之一就有大于螺栓大徑的光孔，而另一被聯(lián)接件上應(yīng)有與螺釘相旋合的螺紋孔。而圖中上邊被聯(lián)接件沒有做成大于螺栓大徑的光孔，下面被聯(lián)接件的螺紋孔又過大，與螺釘尺寸不符，而且細(xì)紋畫法不對，小徑不應(yīng)為細(xì)實(shí)線； 2） 若上邊被聯(lián)接件是鑄件，則缺少沉頭座孔，表面也沒有加工。 改正后的結(jié)構(gòu)見圖解b) 3、 雙頭螺柱聯(lián)接（圖c）主要錯(cuò)誤有： 1） 雙頭螺柱的光桿部分不能擰進(jìn)被聯(lián)接件的螺紋孔內(nèi)； 2） 錐孔角度就為120o，而且應(yīng)從螺紋孔的小徑（粗實(shí)線）處畫錐孔角的兩邊； 3） 若上邊被聯(lián)接件是鑄件，則缺少沉頭座孔，表面也沒加工； 4） 彈簧墊圈厚度尺寸不對。 改正后的結(jié)構(gòu)見圖解c)。 4、 緊定螺釘聯(lián)接（圖d）主要錯(cuò)誤有： 1） 輪轂上沒有做出M6的螺紋孔； 2） 軸上未加工螺紋孔，螺釘擰不進(jìn)去，即使有螺紋孔，螺釘能擰入，也需局部剖視才能表達(dá)清楚。 改正后的結(jié)構(gòu)見圖解d)。 一、填空題 1．鍵連接的主要類型有 平鍵連接 、半圓鍵連接 、楔鍵連接 、切向鍵連接 。 2．普通平鍵按構(gòu)造分，有 圓 頭（ A 型）、 平頭（ B型）及 單圓 頭（ C 型）三種。 3．平鍵連接的工作面是 兩側(cè)面，依靠 鍵同鍵槽側(cè)面的擠壓 來傳遞轉(zhuǎn)矩；楔鍵連接的工作面是 鍵的上、下面 ，依靠 鍵的楔緊作用 來傳遞轉(zhuǎn)矩。 4．普通平鍵連接的主要失效形式是 工作面被壓潰 ，導(dǎo)向平鍵連接的主要失效形式是 工作面的過渡磨損 。 5．在設(shè)計(jì)中進(jìn)行鍵的選擇時(shí)，鍵的截面尺寸根據(jù) 軸的直徑 而定，而鍵的長度則根據(jù) 輪轂的長度 而定。 二、單項(xiàng)選擇題 1．鍵連接的主要用途是使軸和輪轂之間 C 。 A．沿軸向固定并傳遞軸向力 B．沿軸向可作相對滑動(dòng)并具有導(dǎo)向作用 C．沿周向固定并傳遞扭矩 D．安裝與拆卸方便 2．設(shè)計(jì)鍵連接時(shí)鍵的截面尺寸通常根據(jù) D 按標(biāo)準(zhǔn)選擇。 A．所傳遞轉(zhuǎn)矩的大小 B．所傳遞功率的大小 C．輪轂的長度 D．軸的直徑 3．在載荷性質(zhì)相同時(shí)，導(dǎo)向平鍵連接的許用壓力取得比普通平鍵連接的許用擠壓應(yīng)力小，這是為了 A 。 A．減輕磨損 B．減輕輪轂滑移時(shí)的阻力 C．補(bǔ)償鍵磨損后強(qiáng)度的減弱 D．增加導(dǎo)向的精度 4．設(shè)計(jì)鍵連接的幾項(xiàng)主要內(nèi)容是：a、按使用要求選擇鍵的適當(dāng)類型；b、按輪轂長度選擇鍵的長度；c、按軸的直徑選擇鍵的剖面尺寸；d、對連接進(jìn)行必要的強(qiáng)度校核。在具體設(shè)計(jì)時(shí)，一般順序是： C 。 A．b→a→c→d B．b→c→a→d C．a(chǎn)→c→b→d D．c→d→b→a 5．平鍵連接能傳遞的最大扭矩為T，現(xiàn)要傳遞的扭矩為1.5T，則應(yīng) D 。 A．把鍵長L增大到1.5倍 B．把鍵寬b增大到1.5倍 C．把鍵高h(yuǎn)增大到1.5倍 D．安裝一對平鍵 6．普通平鍵連接的承載能力一般取決于 D 。 A．輪轂的擠壓強(qiáng)度 B．鍵工作表面的擠壓強(qiáng)度 C．軸工作面的擠壓強(qiáng)度 D．上述三種零件中較弱材料的擠壓強(qiáng)度 7．C型普通平鍵與軸連接，鍵的尺寸為bhL＝14965，則鍵的工作長度為 A 。 A．58mm B．61mm C．65mm D．51mm 8．下面是幾種普通平鍵連接的剖視面，其中 B 在結(jié)構(gòu)上正確。 9．楔鍵連接的主要缺點(diǎn)是 D A.鍵的斜面加工困難 B.鍵安裝時(shí)易損壞 C.鍵楔緊后在輪轂中產(chǎn)生初應(yīng)力 D.軸和軸上零件對中性差 10．半圓鍵和切向鍵的應(yīng)用場合是 B 。 A．前者多用來傳遞較大扭矩，后者多用來傳遞較小扭矩 B．前者多用來傳遞較小扭矩，后者多用來傳遞較大扭矩 C．各種大小扭矩均可傳遞 11．常用來制造鍵的材料是 B 。 A．低碳鋼 B. 中碳鋼 C. 高碳鋼 D. 合金鋼 12. 軸的鍵槽通常是由 D 加工而得到的。 A. 插削 B. 拉削 C. 鉆及鉸 D. 銑削 13. 楔鍵和 B ，兩者的接觸面都具有1:100的斜度。 A. 軸上鍵槽的底面 B. 輪轂上鍵槽的底面 C. 鍵槽的側(cè)面 14. 半圓鍵和切向鍵的應(yīng)用場合是 B 。 A. 前者多用來傳遞較大轉(zhuǎn)矩，后者多用來傳遞較小轉(zhuǎn)矩 B. 前者多用來傳遞較小轉(zhuǎn)矩，后者多用來傳遞較大轉(zhuǎn)矩 C. 兩者都用來傳遞較小轉(zhuǎn)矩 D. 兩者都用來傳遞較大轉(zhuǎn)矩 15. 花鍵連接與平鍵連接(采用多鍵時(shí))相比較， C 的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。 A. 承載能力比較大 B. 旋轉(zhuǎn)零件在軸上有良好的對中性和沿軸移動(dòng)的導(dǎo)向性 C. 對軸的削弱比較嚴(yán)重 D. 可采用研磨加工來提高連接質(zhì)量和加工精度 16. 花鍵連接的強(qiáng)度，主要取決于 C 強(qiáng)度。 A. 齒根彎曲 B. 齒根剪力 C. 齒側(cè)擠壓 D. 齒側(cè)接觸 17. 應(yīng)用較廣的花鍵齒形是 C 。 A. 矩形與三角形 B. 漸開線與三角形 C. 矩形與漸開線 D.矩形、漸開線與三角形 三、簡答題 1．根據(jù)用途不同，平鍵分為哪幾種類型？其中哪些用于靜連接，哪些用于動(dòng)連接？ 根據(jù)用途不同，平鍵分為普通平鍵、薄型平鍵、導(dǎo)向平鍵和滑鍵四種。其中普通平鍵和薄型平鍵用于靜連接，導(dǎo)向平鍵和滑鍵用于動(dòng)連接。 2．薄型平鍵連接與普通平鍵連接相比，在使用場合、結(jié)構(gòu)尺寸和承載能力上有何區(qū)別？ 薄型平鍵與普通平鍵的主要區(qū)別是鍵的高度約為普通平鍵的60%-70%，也分為圓頭、平頭和單圓頭三種形式，但傳遞轉(zhuǎn)換的能力較低，常用于薄壁結(jié)構(gòu)、空心軸和一些徑向尺寸受限制的場合。 3. 普通平鍵的強(qiáng)度條件怎樣(用公式表示)？如何在進(jìn)行普通平鍵連接強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，強(qiáng)度條件不能滿足，可采用哪些措施？ 普通平鍵連接的強(qiáng)度條件為： ：傳遞的轉(zhuǎn)矩；：鍵與輪轂的接觸高度；：鍵的工作長度；：軸的直徑。 可采用的措施有：a. 增大鍵和輪轂的長度，但鍵不宜過長，否則，載荷沿鍵長分布不均；b. 用兩個(gè)鍵相隔1800布置；c. 改用花鍵; d. 更換鍵、軸或轂的材料。 4．為什么采用兩個(gè)平鍵時(shí)，一般布置在沿周向相隔的位置；采用兩個(gè)楔鍵時(shí)，相隔 ；而采用兩個(gè)半圓鍵時(shí)，卻布置在軸的同一母線上？ 兩個(gè)平鍵沿周向相隔布置，對軸的削弱均勻，并且兩鍵對軸的擠壓力平衡，對軸不產(chǎn)生附件彎矩，受力狀態(tài)較好。 兩個(gè)楔鍵相隔布置，若夾角過小，則對軸的局部削弱過大，若夾角過大，則兩個(gè)楔鍵的總承載能力下降，若夾角為，兩個(gè)楔鍵承載能力相當(dāng)于一個(gè)楔鍵的承載能力。 兩個(gè)半圓鍵布置軸的同一母線上。半圓鍵對軸的削弱較大，兩個(gè)半圓鍵不能放在同一橫截面上，只能放在同一母線上。 5. 平鍵和楔鍵在結(jié)構(gòu)和使用性能上有何區(qū)別？為什么平鍵應(yīng)用較廣？ 平鍵的工作面是兩側(cè)面，楔鍵的上、下面為工作面；楔鍵的上表面和與它相配合的輪轂鍵槽底面均有1:100的斜度，而平鍵無斜度。楔鍵連接的缺點(diǎn)是鍵楔緊后，軸和輪轂的配合產(chǎn)生偏心和偏斜，因此楔鍵主要轂類零件的定心精度要求不高和低轉(zhuǎn)速的場合。平鍵連接具有結(jié)構(gòu)簡單、裝拆方便、對中性好優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用較廣。 6. 半圓鍵與普通平鍵連接相比，有什么優(yōu)缺點(diǎn)？它適用在什么場合？ 半圓鍵也是靠側(cè)面來傳遞轉(zhuǎn)矩，它工藝性好、裝配方便，尤其適用于錐形軸端與輪轂的連接。缺點(diǎn)是軸上鍵槽較深，對軸的強(qiáng)度削弱較大，故一般只用輕載連接中。 7．為什么在軸的零件圖上，軸的鍵槽深度可以用表示，也可以用 標(biāo)注？而在輪轂的工作圖上，鍵槽深度必須用來標(biāo)注(——軸的直徑)？ 軸上鍵槽深度(或)或轂上鍵槽深度不受槽寬的影響，測量精度及穩(wěn)定性較好，故采用這種標(biāo)注方法。 8．什么叫無鍵連接？它有何優(yōu)缺點(diǎn)？ 凡軸與轂的連接不用鍵或花鍵時(shí)，統(tǒng)稱為無鍵連接。無鍵連接主要有型面連接和脹緊連接。 型面連接：軸和轂孔通過非圓截面構(gòu)成連接。型面連接裝拆方便，能保證良好的對中性；連接面上沒有鍵槽及尖角，減少了應(yīng)力集中，故可傳遞較大的轉(zhuǎn)矩。加工工藝比較復(fù)雜。 脹緊連接：在軸和轂孔之間裝入脹緊連接套而構(gòu)成的一種靜連接。脹緊連接定心性好，裝拆方便，引起的應(yīng)力集中小，承載能力高，并有安全保護(hù)作用。由于要在軸和轂孔間安裝脹緊套，應(yīng)用時(shí)會(huì)受到結(jié)構(gòu)尺寸的限制。 9. 銷有哪幾種？各用在何種場合？ 銷根據(jù)用途可分為定位銷、連接銷和安全銷三種。定位銷用來固定零件之間的相對位置，它是組合加工和裝配時(shí)的重要輔助零件。連接銷可傳遞不大的載荷；安全裝置中過載剪斷元件稱為安全銷。 四、計(jì)算分析題 1. 圖示減速器的低速軸與凸緣聯(lián)軸器及圓柱齒輪之間分別用鍵連接。已知：軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T＝1000Nm，齒輪材料為鍛鋼，若，許用安全系數(shù)。凸緣聯(lián)軸器的材料為HT250，工作時(shí)有輕微沖擊，連接處軸及輪轂的尺寸如圖示。試選擇鍵的類型和尺寸，并校核其連接強(qiáng)度。 聯(lián)軸器處的鍵： 根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，選用A型普通平鍵。由軸徑，選取，根據(jù)輪轂寬度，選取鍵長。 校核： 根據(jù)表6-2知，輕微沖擊下，HT250的許用擠壓應(yīng)力，所以，故聯(lián)軸器處鍵合用。 齒輪連接處的鍵： 根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，選用A型普通平鍵。由軸徑，選取，根據(jù)輪轂寬度，選取鍵長。 校核： 根據(jù)表6-2知，輕微沖擊下，鋼的許用擠壓應(yīng)力，所以，故齒輪處鍵合用。 2. 圖示牙嵌離合器在左右兩半分別用鍵與軸Ⅰ、Ⅱ相聯(lián)接，在空載下，通過操縱可使右半離合器沿導(dǎo)向鍵在軸Ⅱ上作軸向移動(dòng)。該軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T＝1000Nm，軸徑，右半離合器的輪轂長L＝130mm，工作中有輕微沖擊，離合器及軸均為鋼制。試選擇右半離合器的導(dǎo)向平鍵的尺寸，并校核該聯(lián)接的強(qiáng)度。 根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，選擇A型導(dǎo)向平鍵。根據(jù)軸徑，輪轂長度，行程長及導(dǎo)向平鍵的標(biāo)準(zhǔn)長度系列，查表6-1知，。 校核： 導(dǎo)向平鍵連接結(jié)構(gòu)屬于動(dòng)連接，通常只需要進(jìn)行耐磨性計(jì)算，校核其表面壓力即可。 式中，轉(zhuǎn)矩，接觸高度，軸徑， 鍵的工作長度。 所以。對于動(dòng)連接，鋼的許用壓力，所以，故該鍵合用。 第十章 1.某三級(jí)減速傳動(dòng)系統(tǒng)，由齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和帶傳動(dòng)組成，試問該如何選擇其先后次序？為什么？ 答：次序應(yīng)選擇為帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)。 帶傳動(dòng)平穩(wěn)性好，能緩沖吸振，具有過載保護(hù)能力（過載即打滑），但承載能力較小。所以宜布置在高速級(jí)。鏈傳動(dòng)承載力比較大，但因存在多邊形效應(yīng)，其瞬時(shí)傳動(dòng)比不穩(wěn)定，工作中振動(dòng)、沖擊、噪聲較大，所以宜布置在低速級(jí)。 2. 二級(jí)圓柱齒輪減速器，其中一級(jí)為直齒輪，另一級(jí)為斜齒輪。試問斜齒輪傳動(dòng)應(yīng)置于高速級(jí)還是低速級(jí)？為什么？若為直齒錐齒輪和圓柱齒輪組成減速器，錐齒輪傳動(dòng)應(yīng)置于高速級(jí)還是低速級(jí)？通常哪一級(jí)傳動(dòng)比大？為什么？ 答：在二級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)中，斜齒輪傳動(dòng)放在高速級(jí)，直齒輪傳動(dòng)放在低速級(jí)。其原因是： ⑴斜齒輪傳動(dòng)工作平穩(wěn)，在與直齒輪精度等級(jí)相同時(shí)允許更高的圓周速度，更適于高速。 ⑵將工作平穩(wěn)的傳動(dòng)放在高速級(jí)，對下級(jí)的影響較小。如將工作不很平穩(wěn)的直齒輪傳動(dòng)放在高速級(jí)，則斜齒輪傳動(dòng)也不會(huì)平穩(wěn)。 ⑶斜齒輪傳動(dòng)有軸向力，放在高速級(jí)軸向力較小，因?yàn)楦咚偌?jí)的轉(zhuǎn)矩較小。 由錐齒輪和斜齒輪組成的二級(jí)減速器，一般應(yīng)將錐齒輪傳動(dòng)放在高速級(jí)，且錐齒輪的傳動(dòng)比選擇比較小。其主要原因是：低速級(jí)的轉(zhuǎn)矩較大，齒輪的尺寸和模數(shù)較大。當(dāng)錐齒輪的錐距R和模數(shù)m大時(shí)，加工困難，制造成本提高。 3.齒輪傳動(dòng)常見的失效形式有哪些？簡要說明閉式硬齒面、閉式軟齒面和開式齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。 答：齒輪傳動(dòng)常見的失效形式有以下幾種：（1）輪齒折斷；（2）齒面點(diǎn)蝕；（3）齒面磨損；（4）齒面膠合；（5）塑性變形。 閉式硬齒面的設(shè)計(jì)以保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度為主； 閉式軟齒面的設(shè)計(jì)通常以保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度為主； 開式齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)目前僅以保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，并將模數(shù)適當(dāng)放大。 4. 對于軟齒面的閉式齒輪傳動(dòng)，其主要失效形式為 E 。 A．輪齒疲勞折斷 B．齒面磨損 C．齒面疲勞點(diǎn)蝕 D．齒面膠合 E. 塑性變形 5. 一般開式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是 B 。 A．輪齒疲勞折斷 B．齒面磨損 C．齒面疲勞點(diǎn)蝕 D．齒面膠合 E. 塑性變形 6. 高速重載齒輪傳動(dòng)，當(dāng)潤滑不良時(shí)，最可能出現(xiàn)的失效形式為 D 。 A．輪齒疲勞折斷 B．齒面磨損 C．齒面疲勞點(diǎn)蝕 D．齒面膠合 E. 塑性變形 7. 對于開式齒輪傳動(dòng)，在工程設(shè)計(jì)中，一般 D 。 A. 按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪尺寸，再校核彎曲強(qiáng)度 B. 按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪尺寸，再校核接觸強(qiáng)度 C. 只需按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，并適當(dāng)放大模數(shù) D. 只需按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，并適當(dāng)放大模數(shù) 8. 對于閉式齒輪傳動(dòng)中，在工程設(shè)計(jì)中，一般 A 。 A. 按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪尺寸，再校核彎曲強(qiáng)度 B. 按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪尺寸，再校核接觸強(qiáng)度 C. 只需按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) D. 只需按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 9. 閉式齒輪傳動(dòng)，如果齒面很硬，而齒芯強(qiáng)度又比較低的齒輪或材質(zhì)較脆的齒輪，一般 B 。 A. 按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪尺寸，再校核彎曲強(qiáng)度 B. 按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪尺寸，再校核接觸強(qiáng)度 C. 只需按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) D. 只需按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) ⒑ 軟齒面齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，為何小齒輪的齒面硬度應(yīng)比大齒輪的齒面硬度大30～50 HBS？ 答：金屬制的軟齒面齒輪配對的兩輪齒中，小齒輪齒根強(qiáng)度較弱，且小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)較多，當(dāng)大小齒輪有較大硬度差時(shí)，較硬的小齒輪會(huì)對較軟的大齒輪齒面產(chǎn)生冷作硬化的作用，可提高大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度。所以要求小齒輪齒面硬度比大齒輪大30~50HBS。 ⒒ 45鋼齒輪毛坯加工成6級(jí)精度的硬齒面直齒圓柱齒輪，其加工工藝過程為 A 。 A. 齒坯加工→滾齒→調(diào)質(zhì)→表面淬火→磨齒 B. 齒坯加工→滾齒→磨齒→調(diào)質(zhì)→表面淬火 C. 齒坯加工→滾齒→磨齒→調(diào)質(zhì)→表面淬火 D. 齒坯加工→滾齒→調(diào)質(zhì)→氮化→磨齒 ⒓ 45鋼齒輪，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后其硬度值約為 B 。 A. 45～50 HRC B. 217～255 HBS C. 160～180 HBS D. 320～350 HBS ⒔ 齒面硬度為58～62HRC的合金鋼齒輪的加工工藝過程為 C 。 A. 齒坯加工→淬火→磨齒→滾齒 B. 齒坯加工→淬火→滾齒→磨齒 C. 齒坯加工→滾齒→滲碳淬火→磨齒 D. 齒坯加工→滾齒→磨齒→淬火 ⒕ 齒輪采用滲碳淬火的熱處理方法，則齒輪材料只可能是 D 。 A. 45鋼 B. ZG340-640 C. 40Cr D. 20CrMnTi ⒖ 一對45鋼調(diào)質(zhì)齒輪，過早的發(fā)生了齒面點(diǎn)蝕，更換時(shí)可用 C 的齒輪代替。 A．40Cr調(diào)質(zhì) B．適當(dāng)增大模數(shù)m C．45鋼調(diào)質(zhì)后齒面高頻淬火 D．鑄鋼ZG310-570 ⒗ 對于要求不高的齒面硬度≤350 HBS的齒輪傳動(dòng)，若大、小齒輪均采用45鋼，一般采取的熱處理方式為 C 。 A．小齒輪淬火，大齒輪調(diào)質(zhì) B．小齒輪淬火，大齒輪正火 C．小齒輪調(diào)質(zhì)，大齒輪正火 D．小齒輪正火，大齒輪調(diào)質(zhì) ⒘ 計(jì)算齒輪強(qiáng)度時(shí)引入載荷系數(shù)K由哪幾部分組成？影響各組成部分取值的因素有哪些？ 答：載荷系數(shù)： KA—工作情況系數(shù) KV—?jiǎng)虞d荷系數(shù) Kα—齒間載荷分配系數(shù) Kβ—齒向載荷分布系數(shù) ⑴工作情況系數(shù)KA 考慮了齒輪嚙合時(shí)，外部因素引起的附加動(dòng)載荷對傳動(dòng)的影響. 它與原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)的類型與特性，聯(lián)軸器類型等有關(guān) ⑵動(dòng)載荷系數(shù)KV 考慮齒輪制造誤差和裝配誤差及彈性變形等內(nèi)部因素引起的附加動(dòng)載荷的影響 主要影響因素：①齒輪的制造精度Pb1≠Pb2 ②圓周速度V ⑶齒間載荷分配系數(shù)Kα 考慮同時(shí)有多對齒嚙合時(shí)各對輪齒間載荷分配不均勻的系數(shù)。 影響因素：嚙合剛度，基圓齒距誤差（Pb），修緣量，跑合程度等。 ⑷齒向載荷分布系數(shù)Kβ 考慮軸的彎曲、扭轉(zhuǎn)變形、軸承、支座彈性變形及制造和裝配誤差而引起的沿齒寬方向載荷分布不均勻的影響。 影響因素： ①支承情況：對稱布置，好；非對稱布置↓；懸臂布置，差。 ②齒輪寬度b b↑ Kβ↑。 ③齒面硬度，硬度越高，越易偏載，齒面較軟時(shí)有變形退讓。 ④制造、安裝精度——精度越高，Kβ越小。 ⒙ 簡要分析說明齒輪齒頂修緣和做成鼓形齒的目的。 答：齒輪齒頂修緣是為了減小齒輪傳動(dòng)過程中由于各種原因引起的動(dòng)載荷。做成鼓形是為了改善載荷沿接觸線分布不均的程度，降低齒向載荷分布系數(shù)。 ⒚ 斜齒圓柱齒輪的動(dòng)載荷系數(shù)K和相同尺寸精度的直齒圓柱齒輪相比較是 B 的。 A. 相等 B. 較小 C. 較大 D. 可能大、也可能小 ⒛ 下列 B 的措施，可以降低齒輪傳動(dòng)的齒向載荷分布系數(shù)Kβ。 A. 降低齒面粗糙度 B. 提高軸系剛度 C. 增加齒輪寬度 D. 增大端面重合度 21. 兩對直齒圓柱齒輪減速傳動(dòng)轉(zhuǎn)向如圖，傳遞功率為7.5kw，模數(shù)均為2，壓力角為20度，齒數(shù)分別為Z1=17, Z2=35, Z3=19, Z4=41，試標(biāo)出圓周力和徑向力方向，并計(jì)算分力大小。 1 2 3 4 22. 一對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，若Z1=18，Z2=72，則這對齒輪的彎曲應(yīng)力 A 。 A. σF1＞σF2 B. σF1＜σF2 C. σF1=σF2 D. σF1≤σF2 23. 設(shè)計(jì)閉式軟齒面直齒輪傳動(dòng)時(shí)，選擇齒數(shù)Z1，的原則是 D 。 A. Zl越多越好 B. Zl越少越好 C. Z1≥17，不產(chǎn)生根切即可 D. 在保證輪齒有足夠的抗彎疲勞強(qiáng)度的前提下，齒數(shù)選多些有利 24. 在設(shè)計(jì)閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)中，直徑一定時(shí)應(yīng)取較少的齒數(shù)，使模數(shù)增大以 B 。 A. 提高齒面接觸強(qiáng)度 B. 提高輪齒的抗彎曲疲勞強(qiáng)度 C. 減少加工切削量，提高生產(chǎn)率 D. 提高抗塑性變形能力 25. 輪齒的彎曲強(qiáng)度，當(dāng) D ，則齒根彎曲強(qiáng)度增大。 A. 模數(shù)不變，增多齒數(shù)時(shí) B. 模數(shù)不變，增大中心距時(shí) C. 模數(shù)不變，增大直徑時(shí) D. 齒數(shù)不變，增大模數(shù)時(shí) 26. 其他條件不變，將齒輪傳動(dòng)的載荷增為原來的4倍，其齒面接觸應(yīng)力 B 。 A．不變 B．增為原應(yīng)力的2倍 C．增為原應(yīng)力的4倍 D．增為原應(yīng)力的16倍 27. 為了提高齒輪傳動(dòng)的接觸強(qiáng)度，可采取 B 的方法。 A. 采用閉式傳動(dòng) B. 增大傳動(dòng)中心距 C. 減少齒數(shù) D. 增大模數(shù) 28. 圓柱齒輪傳動(dòng)中，當(dāng)齒輪的直徑一定，減小齒輪的模數(shù)、增加齒輪的齒數(shù)，則可以 C 。 A. 提高齒輪的彎曲強(qiáng)度 B. 提高齒面的接觸強(qiáng)度 C. 改善齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性 D. 減少齒輪的塑性變形 29. 輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算中的齒形系數(shù)YFa與 C 無關(guān)。 A. 齒數(shù)z1 B. 變位系數(shù)x C. 模數(shù)m D. 斜齒輪的螺旋角β 30. 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算中，齒形系數(shù)YFa只取決于 B 。 A. 模數(shù)m B. 齒數(shù)Z C. 分度圓直徑d D. 齒寬系數(shù)Φd 31. 一對圓柱齒輪傳動(dòng)，小齒輪分度圓直徑d1=50mm、齒寬b1=55mm，大齒輪分度圓直徑d2=90mm、齒寬b2=50mm，則齒寬系數(shù)Φd= C 。 A. 1.1 B. 5/9 C. 1 D. 1.3 32. 設(shè)計(jì)一對軟齒面減速齒輪傳動(dòng)，從等強(qiáng)度要求出發(fā)，選擇硬度時(shí)應(yīng)使 D 。 A. HBS1=HBS2 B. HBS1≤HBS2 C. HBS1＞HBS2 D. HBS1=HBS2+（30～50） 33. 一對齒輪傳動(dòng)，小輪材為40Cr；大輪材料為45鋼，則它們的接觸應(yīng)力 A 。 A．= B. ＜ C．＞ D．≤ 34. 減速齒輪傳動(dòng)，小齒輪1選用45鋼調(diào)質(zhì)；大齒輪2選用45鋼正火，齒面接觸應(yīng)力 C 。 A. ＞ B. ＜ C. = D. ≤ 35. 一對圓柱齒輪傳動(dòng)中，當(dāng)齒面產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕時(shí)，通常發(fā)生在 D 。 A. 靠近齒頂處 B. 靠近齒根處 C. 靠近節(jié)線的齒頂部分 D. 靠近節(jié)線的齒根部分 36. 一對減速齒輪傳動(dòng)中，若保持分度圓直徑d1不變，而減少齒數(shù)并增大模數(shù)，其齒面接觸應(yīng)力將 C 。 A．明顯增大 B．明顯減小 C．基本保持不變 D．略有增加 37. 在下面的各種方法中， A 不能提高齒輪傳動(dòng)的齒面接觸疲勞強(qiáng)度。 A．直徑d不變而增大模數(shù) B．改善材料 C．增大齒寬b D．增大齒數(shù)以增大d 38．設(shè)計(jì)一對閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)。在中心距a和傳動(dòng)比i不變的條件下，提高齒面接觸疲勞強(qiáng)度最有效的方法是 B 。 A．增大模數(shù)，相應(yīng)減少齒數(shù) B．提高主、從動(dòng)輪的齒面硬度 C．提高加工精度 D．增大齒根圓角半徑 39．一對齒輪傳動(dòng)的接觸強(qiáng)度已夠，而彎曲強(qiáng)度不足，首先應(yīng)考慮的改進(jìn)措施是 B 。 A．增大中心距 B．使中心距不變，增大模數(shù) C．使中心距不變，增加齒數(shù) D．模數(shù)不變，增加齒數(shù) 40. 齒輪設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)隨著選擇齒數(shù)的增多而使直徑增大時(shí)，若其他條件相同，則齒輪的彎曲承載能力 D 。 A．成線性地減小。 B．成線性地增加 C．不成線性，但有所減小 D．不成線性，但有所增加 41. 若保持傳動(dòng)比i和齒數(shù)和不變，而增大模數(shù)m，則齒輪的 A 。 A. 彎曲強(qiáng)度提高，接觸強(qiáng)度提高 B. 彎曲強(qiáng)度不變，接觸強(qiáng)度提高 C. 彎曲強(qiáng)度與接觸強(qiáng)度均不變 D. 彎曲強(qiáng)度提高，接觸強(qiáng)度不變 42．計(jì)算一對直齒圓柱齒輪的彎曲疲勞應(yīng)力時(shí)，若齒形系數(shù)、應(yīng)力修正系數(shù)和許用應(yīng)力均不相同，則應(yīng)以 C 為計(jì)算依據(jù)。 A．較小者 B．較大者 C．較小者 C．較大者 43．在以下幾種工況中， A 齒輪傳動(dòng)的齒寬系數(shù)φd可以取大些。 A．對稱布置 B．不對稱布置 C．懸臂布置 D．同軸式減速器布置 44．在下列措施中， B 可以降低齒輪傳動(dòng)的齒向載荷分布系數(shù) A．降低齒面粗糙度 B．提高軸系剛度 C．增加齒輪寬度 D．增大端面重合度 45. 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，為何小齒輪的齒寬應(yīng)比大齒輪的齒寬大5～10 mm？ 答：將小齒輪的齒寬在圓整值的基礎(chǔ)上人為地加寬5~10mm，以防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位時(shí)導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒的工作載荷，同時(shí)因小齒輪工作的循環(huán)次數(shù)較多，也可以適當(dāng)提高小輪的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。 46. 圖中：a）為標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)；b）為標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)齒輪傳動(dòng)；c）為標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪齒條傳動(dòng)。已知：各齒輪和齒條的材料、熱處理方法、許用應(yīng)力均相同；各傳動(dòng)中小齒輪 a） b） c） 的參數(shù)、尺寸、所傳遞的轉(zhuǎn)矩及工作條件也都相同。試比較三種傳動(dòng)的接觸疲勞強(qiáng)度高低（用關(guān)系式表示）。（提示：由赫茲公式分析比較方便） 答： 47. 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，若傳動(dòng)比