1、机械设计新教材教材机 械 设 计 课外学习资料高晓丁编著2010年12月前 言机械设计课外学习资料是机械设计教材的辅助教学资料。本套资料的编写主要是帮助学生学习本门课更好的的理解基本概念、掌握设计思想，引导学生的自学方向、启发学生对本门课程的学习兴趣、激发学生学习本门课程的激情。学生通过阅读机械设计课外学习资料后，可以带着问题课前预习堂课中所要学习的新内容，通过课前的预习，提高课堂学习的效率，保证课堂教学的质量。机械设计课外学习资料中的主要内容是帮助学生检查学习的效果。机械设计课外学习资料是对机械设计教材中习题内容的补充。学生通过自查可以了解自己对本章节内中基本概念掌握的情况。机械设计课外学习
2、资料同时也可以作为教师的辅助教学资料。网络答疑联系方式：*第四章 螺纹连接第五章 轴毂连接第六章 带传动第七章 链传动第八章 齿轮传动第九章 蜗杆传动第十二章 滑动轴承第十三章 滚动轴承第十四章 轴第十五章 联轴器和离合器各类机械装置的结构设计与分析第一部分 轴系零部件的结构设计与分析第二部分 其他零部件的结构设计与分析第三部分 传动装置的受力分析第四章 螺纹连接第五章 轴毂连接一、简答问题 1、机器设计应满足哪些基本要求?机械零件设计应满足哪些基本要求?分析下列机械零件应满足的基本要求是什么：电动机轴，普通减速器中的齿轮轴，起重机吊钩，精密机床主轴，气门弹簧，农业机械中的拉曳链，联合收割机中
3、的普通v带。 2、机械零件设计的一般步骤如何? 3、什么是静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷?什么是静应力和变应力? 4、什么是零件的工作应力、计算应力、极限应力和许用应力?5、机械零件的计算准则与失效形式有什么关系?常用的有哪些计算准则?它们是针对什么失效形式而建立的?6、在机械零、部件的强度计算中，常用到计算载荷和名义载荷。这两个在和有何却别？简述原因。7、轴毂联接的主要类型有哪几种?键联接有哪些类型?它们在结构、工作原理和使用特点育何不同?8、销的作用是什么?销的主要类型有哪些?（定位销：用来固定零件间的相对位置；连接销：用于连接；安全销：作为安全装置中的过载剪断元件）9、导向平键和普通
4、平键的结构形式和尺寸、公差有何不同?10、定位销、联接销、安全销三者在工作原理、应用场合、结构特点、强度计算等方面有何不同?（联接销：根据联接的结构特点按经验或规范确定，必要时再按剪切和挤压强度条件校核计算。 定位销：通常不受或只受很小的载荷，故不作 强度校核计算，其直径按结构确定， 数目一般不少于两个。 安全销：直径应按过载时被剪断的条件确定。）11、一刚性凸缘联轴器，允许传递的最大转矩T=1500Nm，如果强度不足时可采取哪些措施?12、受轴向外载荷的紧螺栓联接，要求受载后结合面不分离。若被联接件的刚度Cm是螺栓的刚度Cb的3倍，设联接的预紧力为F0，当外载荷F等于预紧力F0时会发生何种情
5、况？（F1=1/4F。F。连接紧密型降低）13、为什么采用两个平键时，通常在轴的圆周上相隔180位置布置；采用两个楔键时，常相隔90120；而采用两个半圆键时，则布置在轴的同一母线上？ （两平键相隔180布置，对轴的削弱均匀，并且两键的挤压力对轴平衡，对轴不产生附加弯矩，受力状态好。 两楔键相隔90120布置，若夹角过小，则对轴的局部削弱过大；若夹角过大，则两个楔键的总承载能力下降。当夹角为180 时，两个楔键的承载能力大体上只相当于一个楔键的承载能力。因此，两个楔键间的夹角既不能过大，也不能过小。 两个半圆键布置在轴的同一母线上，半圆键在轴上的键槽较深，对轴的削弱较大，不宜将两个半圆键布置在
6、轴的同一横截面上。）二、基本概念复习1、平键联接的工作面是 键的两侧面。2、平键联接如不能满足强度条件要求时，可在轴上安装一对平键，使它们沿圆周相隔_180_度。3、当正常工作时，轴与轮毂之间有较长距离的相对移动，这时以采用滑键 联接为宜。4、楔键和切向键通常不宜用于_高速旋转、定心精度要求较高_的联接。5、平键联接与楔键联接相对比，它只能传递转矩，不能传递轴向力，这是因为_平键的上表面与轮毂的键槽底面留有间隙，楔键楔紧在轴和轮毂的键槽里_。6、标准平键联接的承载能力，通常是取决于_键连接工作表面的挤压强度_。（普通平键联接的承载能力取决于键，轴，毂三者中最弱材料的挤压强度）7、在载荷性质相同
7、时，导向平键的许用挤压应力应取得比普通平键小，这是为了_减小工作面磨损_。8、花键联接的强度，主要取决于_齿侧挤压_强度。9、应用较广的花键齿形是_矩形与渐开线_。10、承受预紧力和轴向变载荷的紧螺栓联接，当其螺栓的预紧力F0和工作载荷F的最大值及螺栓的刚度Cb不变时，增大被连接件的刚度Cm，则螺栓中的总拉力的变化幅度_减小_。11、螺纹联接的基本类型有_螺栓连接_、_双头螺柱链接_、_螺钉连接_、_紧定螺钉连接_。12、普通螺纹的公称直径指的是螺纹的_大径_，做强度计算时螺纹危险剖面近似用螺纹的直径_小径_。13、按防松原理划分，螺纹联接常用的防松方法分别有_摩擦防松_、_机械防松_、_破坏
8、螺旋副运动关系防松_。其对应的防装置分别有_对顶螺母（弹簧垫圈，自锁螺母）_、_开口销与六角开槽螺母_（止动垫圈，串联钢丝）_、_铆合(冲点，涂胶粘剂）_。14、双头螺柱联接用于两被联接件之一是_螺纹_孔，另一个是_光_孔。15、普通螺栓联接承受横向外载荷时，依靠_被联接件间的摩擦力_承载，螺栓本身受_预紧力_作用，该螺联接可能的失效形式为_被联接件间的相对滑移_。16、铰制孔用螺栓联接承受横向外载荷时，依靠螺栓抗剪切和挤压承载螺栓本身受_挤压_和_剪切_应力作用，螺栓可能的失效形式为_剪断_和_压溃_。17、受预紧力F0和工作拉力F作用的普通紧螺栓联接，如螺栓和被联接件刚度相同，预紧力F0=
9、9000N，工作拉力F=1000N，总拉力F2=_9500_N，残余预紧力F-=_8500_N。18、用4个铰制孔螺栓联接两个半凸缘联轴器，螺栓均布在直径为200mm的圆周上，轴上转矩为M=100Nm，每个螺栓所受的横向载荷为_N。19、压力容器的紧螺栓联接中，若螺栓的预紧力和容器的压强不变，而仅将凸缘间的金属垫换成橡胶垫片，则螺栓所受的总拉力F2_增大_，而联接的紧密性_提高_。20、螺纹导程角增大，则联接的自锁性能_降低_，传动的效率_提高_。21、螺纹联接进行预紧的目的是 ：增强连接的可靠性和紧密性，以防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相对滑移_。第六章 带传动一、简答问题1、摩擦型带传
10、动工作原理有哪些特点?在多级传动中为什么常将其放到高速级?2、带传动的弹性滑动与打滑有何区别?对传动分别有什么影响?3、一般机械制造业中较少采用平带传动，而广泛采用V带传动，为什么?4、V带传动设计中，为什么要控制带的初拉力既不能过大也不能过小?5、有一V带传动，传动比为5，小轮包角为900，使用时常发生打滑现象。现进行改进设计，要求传动比、带轮及带的型号不变，试提出改进的措施并简述理由。6、V带传动设计时，带速、中心距最适宜的范围如何选取?为什么?7、带传动为何要张紧，有哪些张紧方法?张紧轮一般布置在什么位置?8、某V带传动的n小=l450rmin，传动带与带轮间的当量摩擦因数f=051，包
11、角=1800，初拉力Fo=360N。试问：该传动所能传递的最大有效拉力为多少?若d。，=100mm，其传递的最大转矩为多少?若传动效率为095，弹性滑动忽略不计，从动轮输出功率为多少?9、某液体搅拌器的V带传动，传递功率P=5kW，带的速度V=10ms，测得紧边拉力是松边拉力的2倍，即F1=2F2。试计算有效拉力Fe、紧边拉力F1、松边拉力F2和初拉力F0。10、在V带传动设计中，为何要限制小带轮的直径、最大传动比及带的根数?限制条件如何?11、一带传动的工作载荷是一静载荷、非常平稳，试问该传动带所承受的是静应力还是变应力？简述原因。12、设计两个带传动，带传动A和带传动B，传递的功率均为P=
12、6.5KW、传动比为i=2, 带传动A的小带轮转速n1=1500rmp；带传动B的小带轮转速n1=400rmp。现有两种设计方案：1.两个带传动都选A型带，ZA=3、ZB=2;2. 两个带传动都选D型带，ZA=2、ZB=1。你认为那个设计比较合理？或提出新的设计。13、在带传动的传动比不准确是何原因造成的？是否可以避免？14、一带传动的工作载荷是一静载荷、非常平稳，试问该传动带所承受的是静应力还是变应力？简述原因。15、图示为一三角胶带传动，试问当主动小带轮的转向为何时，较为合理?为什么?；在图上标出小带轮包角。；已知大、小带轮的直径分别为D、d，写出该传动的传动比计算公式。二、基本概念复习1
13、、普通V带传动中，主动轮的圆周速度V1、从动轮的圆周速度V1和带速V带之间的关系为_。2、利用张紧轮张紧中心距过小的V带传动时，张紧轮应布置在_。3、平带与V带传动中，最大有效拉力的影响因素有_、_和_。4、V带传动工作时，传动带经受的三种应力是_、_和_。5、常见的带传动张紧装置有_、_和_。6、V带传动中，打滑是指_ _，首先发生在_轮上。7、带传动的传动比不宜过大，若传动比过大，将使_ _，从而使带的有效拉力值减小。8、初拉力是保证摩擦型带传动正常工作的重要条件，若初拉力不足，则_；若初拉力过大则_。9、某V带传动，两带轮基准直径分别为dd1=150mm，dd2 =400ram，传动中心
14、距为1000mm，则小轮的包角1=_。10、带传动工作时，紧边拉力为Fl，松边拉力为F2，若带速V120)，当链工作时会发生_。8、滚子链传动中的链条尽量不使用过渡链节的原因是_。9、链传动张紧的目的是_。10、链传动的瞬时传动比i=_。11、影响链传动不均匀的主要参数是_、_、_。12、滚子链传动中，滚子的作用是_。13、当链传动的速度较高且传递的载荷也较大时，应选取_、_的链传动。14、链传动中，P表示链条的节距、Z表示链轮的齿数。当链传动的转速一定时，要减轻链传动的运动不均匀性和动载荷，参数选取时应使P_、Z_。15、滚子链传动的主要失效形式有_、_、_。16、链传动只能用于轴线_的传动
15、。17、链传动设计中，当载荷大、中心距小、传动比大、链速低时，宜选用节距_排链。18、若不计链传动中的动载荷，则链的紧边受到的拉力由_ _、_和_三部分组成。第八章 齿轮传动一、简答问题1、与带传动、链传动相比，齿轮传动有哪些主要优、缺点?2、一对标准直齿圆柱齿轮传动大、小齿轮弯曲疲劳强度相等的条件是什么？3、试分析轮齿折断的原因，并说明提高齿轮抗折断能力的措施?4、在设计软齿面齿轮传动时，为什么常是小齿轮的齿面硬度高于大齿轮齿面硬度?5、一对直齿圆柱齿轮的齿面接触应力的大小与齿轮的哪些几何参数有关?在哪一点啮合的齿面接触应力最大?通常计算齿面接触强度时又是算的哪一点的齿面接触应力?为什么?
16、6、简述建立直齿圆柱齿轮齿根抗弯曲强度计算公式时所采用的力学模型。 7、一对标准直齿圆柱齿轮的接触应力、许用接触应力、接触强度对大小齿轮来说是否都是一样?为什么? 8、一对标准直齿圆柱齿轮的齿根弯曲应力，对大小齿轮来说是否都是一样的?许用弯曲应力和弯曲强度是否一样?为什么?9、直齿圆柱齿轮设计中，齿数和模数的选择原则是什么?10、一对直齿圆柱齿轮的齿宽为什么不相等?哪个齿轮的齿宽大?在强度公式中的齿宽应以哪个齿轮的齿宽代入?为什么?锥齿轮的齿宽是否也是一样? 11、设计一对软齿面齿轮传动时，大、小齿轮的齿面硬度确定原则是什么?为什么? 12、在闭式软齿面圆柱齿轮设计中，为什么在满足弯曲强度条件
17、下，应尽可能选齿数Z多一点?简述其理由。 13、一对渐开线圆柱齿轮，若中心距a、传动比i及模数m和其他条件不变，仅改变齿轮的齿数Z，试问对接触疲劳强度和弯曲疲劳强度各有何影响? 14、试说明斜齿圆柱齿轮的齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度为什么比材料相同、几何尺寸相同的直齿圆柱齿轮高?15、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？16、如图轮系中，五个齿轮的材料和参数均相同，传递的功率相同。当齿轮1为主动时，哪个齿轮的接触强度最差？哪个齿轮的弯曲强度最差？ 17、一对直齿圆柱齿轮传动，材料都是45号钢调制处理，Z1=20;Z2=60;m=3mm。若将两齿轮的材料
18、换成45号钢表面淬火处理，Z1=30;Z2=90;m=2mm，齿宽不变，则齿轮的接触应力和弯曲应力如何变化？齿轮的接触强度和弯曲强度如何变化？18、一闭式直齿圆柱齿轮传动，有两种设计方案：1.Z1=20;Z2=60;m=4mm；2. Z1=40;Z2=120;m=2mm。其他参数完全相同。两种设计方案的接触强度和弯曲强度如何？若两种设计方案都满足强度要求，那一方案更好？19、一对相互啮合的标准直齿圆柱齿轮，已知齿数Z1Z2,则弯曲引力一般是那个齿轮的大？20、一对直齿圆柱齿轮传动，中心距a不变,传动比i不变，仅改变两齿轮的齿数两齿轮的齿数，则对齿轮的弯曲应力与接触应力如何影响？21、当两种齿轮
19、传动类型的中心距一定时，闭式传动一般取比较小的模数而开式传动一般取比较大的模数是何原因？22、一对齿轮传动，其大小齿轮的弯曲应力相等吗？大小齿轮的接触应力相等吗？简述原因。23、有一闭式直齿圆柱齿轮传动，Z1=40，Z2=120，m=2mm，工作中发现其齿面接触强度不足，有人建议将Z1改为20，Z2改为60，模数改为4mm，其余参数均不改变，问这样处理能否解决问题？请分析说明。这样处理后，齿根弯曲强度怎样？24、在一由斜齿轮、直齿轮、带轮和链轮组成的四级减速传动系统中，已知电机转速为1500r/min，输出转速为15r/min，请给出一种你认为最优的传动方案。25、在设计软齿面齿轮传动时,为什
20、么常使小齿轮的齿面硬度高于大齿轮齿面硬度?为什么通常取小齿轮的宽度大于大齿轮的宽度? 简述原因。26、一开式齿轮传动多次发生齿断失效，你能提出几条改进措施？27、一开式齿轮传动传递功率P=4.5kw、传动比i=3。以下是该开式齿轮传动部分设计内容与参数选择。请分析、指出其中不合理之处，并简述原因。（1）两齿轮都选用45钢、调质处理，硬度均为300HBS；（2）按接触强度计算出小齿轮最小直径d1=54mm 按弯曲强度计算出齿轮最小模数 m=2.15mm；（3）最后确定两齿轮的参数分别为： d1=58mm Z1=29 B1=58mm d2=174mm Z2=87 B2=58mm28、下图是一齿轮变
21、速箱，三联齿轮1、3、5分别与齿轮2、4、6相啮合，齿轮齿数分别为：z1=14、z2=54、z3=51、z4=17、z5=34、z=34、。各齿轮的材料、热处理硬度、模数均相同，轴为输入轴、轴为输出轴，输入转矩不变。试分析：（1）各对齿轮的宽度都相等，哪一对齿轮所受的接触应力和弯曲应力大？（2）齿轮1、2的宽度相等=30，要求三对齿轮的弯曲应力都相等，则另外两对齿轮的宽度分别等于多少？（3）齿轮3、4选用标准齿轮，则另外两对齿轮分别采用何种传动类型？29、在开式齿轮传动设计中，为什么在满足强度条件的下应尽可能选择比较大的模数、选择较少的齿数Z?简述其理由。12、以下是两种输送带传动方案设计，试
22、分析说明哪种方案比较合理。二、基本概念复习1、理论上能保证瞬时传动比为常数的是_传动和_传动。2、一对圆柱齿轮传动中当齿面产生疲劳点蚀时通常发生在靠近节线_。3、对于齿面硬度大于350HBS的开式钢制齿轮，其主要失效形式为_和_。4、增大齿根过渡圆角半径；采用表面强化处理；增大表面粗糙度三种工艺方法中，_，_不能提高轮齿抗折断能力。5、对齿轮金属材料热处理的性能基本要求是_硬和_韧。6、齿形误差、周节误差、中心距误差三项误差中_能在齿轮传动中引起附加动载荷、产生振动。7、已知某齿轮传递的转矩T=100Nm，分度圆直径d=200mm，则其圆周力Ft=_。8、齿轮接触强度计算中的弹性系数ZH反映了
23、_和_对齿面接触应力的影响。9、在单向运转的齿轮上，由于齿轮的弯曲疲劳强度不够，所产生的疲劳裂纹，一般容易在轮齿齿根部分的受_面上首先出现和扩展。（拉，压）10、今有两个标准的直齿圆柱齿轮，齿轮l的模数m=5mm，Z=25；齿轮2的模数m=3mm，Z=40，此时它们的齿轮齿形系数YF1_YF2。（大于，小于）11、轮齿抗弯曲计算中的齿形系数YF反映了_对轮齿弯曲强度的影响。12、斜齿轮和锥齿轮强度计算中齿形系数YF。和应力修正系数Ys应按_查表。13、在带传动、链传动、齿轮传动和摩擦轮传动等机械传动中，传递效率高、结构紧凑、功率和速度范围使用最广的是_传动。14、齿轮按齿面硬度分，齿面硬度_3
24、50HBS的齿轮称为软齿面齿轮，齿面硬度_350HBS的齿轮称为硬齿面齿轮。15、在低速重载的闭式软齿面齿轮传动中，齿面的失效形式主要是_。16、一对齿轮啮合时，齿廓各点接触应力的大小是_，啮合的大、小齿轮的齿面接触应力是_的，而其接触强度一般是_的。17、标准齿轮齿形系数YF的值与齿轮的主要参数_有关，和_无关，计算斜齿圆柱齿轮弯曲强度时根据_查表确定YF。 18、对于单向回转工作的齿轮的齿面接触应力H按_应力处理；齿根弯曲应力F按_应力处理；对轮系中的惰轮的齿轮的齿面接触应力H按_应力处理；齿根弯曲应力F按_应力处理。19、齿宽系数d反映_与_的比例关系，其取值大小将直接影响到齿轮传动的_
25、应力与_应力。20、开式传动的齿轮主要失效的形式是_和_，因_计算方法不成熟，故目前只进行计算，并将求得的齿轮适当增大，以补偿磨损对轮齿弯曲强度的削弱。21、材料、热处理及几何参数均相同的直齿圆柱齿轮传动和斜齿圆柱齿轮传动，承载能力高的是_。第九章 蜗杆传动一、简答问题1、蜗杆传动有哪些特点?什么情况下宜采用蜗杆传动? 2、普通圆柱蜗杆传动的标准模数m和标准压力角a是如何定义的? 3、为了增加蜗杆传动输出轴的转速，决定用双头蜗杆代替原来的单头蜗杆，问原来的蜗轮是否可以继续使用?为什么? 4、在蜗杆传动设计时，蜗杆头数和蜗轮齿数应如何选择? 5、为什么蜗轮常用锡青铜或铝铁青铜材料制造? 6、蜗杆传动的设计准则是什么?闭式蜗杆传动和开式蜗杆传动的主要失效形式有何
