庄闲最稳公式打机械设计复习习题及参考答案


时间:2020-07-18 15:59

  零件是组成机器的不可拆的基本单元,即制造的基本单元。如齿轮、轴、螺钉等。

  构件是组成机器的运动的单元,可以是单一整体也可以是由几个零件组成的刚性结构,这些零件之间无相对运动。如内燃机的连杆、凸缘式联轴器、机械手的某一关节等。

  部件是由一组协同工作的零件所组成的独立制造或独立装配的组合体,如减速器、离合器、联轴器。

  专用零件在特定类型的机器中才能用到的零件,如:涡轮机的叶片、内燃机曲轴、减速器的箱体等。

  传动部分是将原动机的运动形式、运动及动力参数转变为执行部分所需的运动形式、运动及动力参数。

  2-2 设计机器时应满足哪些基本要求?设计机械零件时应满足哪些基本要求?

  设计机器应满足使用功能要求、经济性要求、劳动保护要求、可靠性要求及其它专用要求。

  设计机械零件应满足避免在预定寿命期内失效的要求、结构工艺性要求、经济性要求、质量小的要求和可靠性要求。

  机械零件常见的失效形式:整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏以及破坏正常工作条件引起的失效等。

  常用的计算准则主要有强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则和可靠性准则。2-4 什么是零件的强度要求?强度条件是如何表示的?如何提高零件的强度?

  提高机械零件的强度,可以采取:a、采用强度高的材料,使零件具有足够的截面尺寸;

  2-5 什么是零件的刚度要求?刚度要求是如何表示的?提高零件刚度的措施有哪些?

  式中,y、θ、ψ 分别是零件工作时的挠度、转角和扭角;[y] 、[θ] 、[ψ] 分别是相应的许用挠度、转角和扭角。

  提高零件整体变形刚度的措施:增大零件截面尺寸或增大截面惯性矩;缩短支承跨距或

  提高零件表面接触刚度的措施:增大贴合面以降低压力;采用精加工以降低表面不平度。2-6 零件在什么情况下会发生共振?如何改变零件的固有频率?

  某一零件的固有频率与激振源的频率重合或成整数倍关系时,零件会发生共振。改变零件及系统的刚性;改变支承位置;增加或减少辅助支承可改变零件的固有频率。

  2-7 什么是可靠性设计?它与常规设计有何不同?零件可靠度的定义是什么?

  零件的可靠度:在规定的使用时间内和预定的环境条件下,零件能够正常完成其功能的概率。

  载荷、应力的大小和性质;零件的工作情况;零件的尺寸及质量;零件结构的复杂程度及材料的加工可能性;材料的经济性;材料的供应情况。

  3-1 零件表面的强化处理方法有表面化学热处理、高频表面淬火、表面强化加工等。

  3-3 机械零件受载时,在截面形状突变处产生应力集中,应力集中的程度通常随材料强度的增大而增大。

  3-4 在载荷和几何形状相同的情况下,钢制零件间的接触应力大于铸铁零件间的接触应力,这是因为钢材的弹性模量大于铸铁的弹性模量。

  3-5 两零件的材料和几何尺寸都不相同,以曲面接触受载时,两者的接触应力值相等。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?

  影响机械零件疲劳强度的主要因素有零件的应力集中大小,零件的尺寸,零件的表面质量以及零件的强化方式。

  1)降低零件应力集中的影响;2)提高零件的表面质量;3)对零件进行热处理和强化处理;4)选用疲劳强度高的材料;5)尽可能地减少或消除零件表面的初始裂纹等。

  3-18某材料的对称循环弯曲疲劳极限σ-1=350MPa,屈服极限σS=550MPa,强度极限

  σB=750MPa,循环基数N0=5×106,m=9,试求对称循环次数N分别为5×104、5×105、5×107次时的极限应力。

  在工程中,常用金属材料副的摩擦系数是指在常规的压力与速度条件下通过实验测定的值。

  吸附膜是由润滑剂的极性分子(或分子的化学键和力)吸附于金属表面形成的膜,反应膜是由润滑剂中的元素与金属起化学反应形成的薄膜。

  5-1 普通螺纹的公称直径指的是螺纹的大径,计算螺纹的摩擦力矩时使用的是螺纹的中径,计算螺纹危险截面时使用的是螺纹的小径。

  5-2 螺纹升角ψ增大,则连接的自锁性降低,传动的效率提高;牙型角α增大,则连接的自锁性提高,传动的效率降低。

  5-4 在螺栓连接的破坏形式中,约有90 %的螺栓属于疲劳破坏,疲劳断裂常发生在螺纹根部。

  5-5 在承受横向载荷或旋转力矩的普通紧螺栓组连接中,螺栓杆受扭转切应力和拉应力作用。

  5-7 常用螺纹有哪几种类型?各用与什么场合?对连接螺纹和传动螺纹的要求有何不同?

  常见的螺纹有普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹等。前两种螺纹主要用于连接,后三种螺纹主要用于传动。

  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?试各举两个机械防松和摩擦防松的例子。

  在冲击、振动或变载荷的作用下,螺旋副间的摩擦力可能减小或瞬间消失,这种现象多次重复后,就会使连接松脱,在高温或温度变化较大的情况下,由于螺纹联接件和被联接件的材料发生蠕变或应力松弛,也会使联接中的预紧力和摩擦力逐渐减小,最终导致联接失效。因此螺纹联接需要防松。

  (1)所传递转矩的大小(2)所传递功率的大小(3)轮毂的长度(4)轴的直径

  6-2普通平键连接的主要失效形式是接合面的挤压破坏,导向平键连接的主要失效形式是结合面的过渡破损。

  (1)键的斜面加工困难(2)键安装时易损坏(3)键楔紧后在轮毂中产生初应力

  轮毂上的键槽是在插床上用插刀加工的,也可以由拉刀加工,也可以在线切割机上用电火花方法加工。

  6-10 在材料和载荷性质相同的情况下,动连接的许用压力比静连接的许用挤压应力小,试说明其原因。

  因为动连接的失效形式为过渡磨损,而磨损的速度快慢主要与压力有关。压力的大小首先应满足静强度条件,即小于许用挤压应力,然后,为了使动连接具有一定的使用寿命,特意将许用压力值定得较低。如果动连接的相对滑动表面经过淬火处理,其耐磨性得到很大的提高,可相应地提高其许用压力值。

  7-2 电弧焊缝大体上可分为对接焊缝与角焊缝两类,前者用于连接同一平面内的被焊件,后者用于连接不同平面内的被焊件。

  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减小。

  校核铆钉连接时,应校核被铆件的拉伸强度条件,校核被铆件孔壁的挤压强度条件,以及校核铆钉的剪切强度条件。

  由被铆件的拉伸强度条件得知,允许铆缝承受的静载荷为F1=(t-d)δ[σ]

  由被铆件上孔壁的挤压强度条件得知,被铆件允许承受的压力F2=dδ[σP]

  由铆钉的剪切强度条件得知,铆钉允许承受的横向载荷 F3=πd2[τ]/4

  上述三式中:F1、F2、F3的单位均为N;[σ]、[σP]、[τ]分别为被铆件的许用拉应力、被铆件的许用挤压应力及铆钉的许用切应力,对一般强固铆缝可按表7-1(P120)取值;d、t、δ的单位均为mm,式中各符号所代表的尺寸如图7-6(P120)所示。

  焊缝的强度与被焊件本身的强度之比,称为焊缝强度系数。对于对接焊缝,当焊缝与被焊件边线°时,焊缝的强度将不低于母板的强度。

  当焊接结构中有角钢等构件时,因为角钢截面的形心在角钢宽度方向上是不对称的,应该采用不对称侧面焊缝,两侧焊缝的长度按式(7-5)计算。(P124)

  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?

  过盈连接装配方法有压入法和胀缩法,在过盈量相同的情况下,采用胀缩法装配的过盈连接,可减少或避免损伤配合表面,因此紧固性好。

  过盈连接的承载能力是由连接的结构尺寸,过盈量、材料的强度以及摩擦系数、表面粗糙度、装配方法等共同决定的。

  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?

  可主要采取以下几种措施来提高连接强度:1)增大配合处的结构尺寸,从而可减小过盈量,降低连接件中的应力;2)增大包容件和被包容件的厚度,可提高连接强度;3)改用高强度的材料;4)提高配合面的摩擦系数,从而减小过盈量。

  8-2 V带传动的中心距与小带轮的直径一定时,若增大传动比,则带在小带轮上的包角将 减小 ,带在大带轮上的弯曲应力将 减小 。

  8-3 V带传动在工作过程中,带内应力有 拉应力 、离心拉应力 、弯曲应力 ,最大应力σmax=σ1+σb1+σc ,发生在 带的紧边开始绕上小带轮 处。

  8-4 带传动中,主动轮圆周速度v1,从动轮圆周速度v2,带速v,它们之间存在的关系是 v1>

  v2 。

  8-5 在平带或V带传动中,影响临界有效拉力F ec的因素是 预紧力F o 、包角α和摩擦系数f 。

  8-7 在单根普通V带的基本额定功率表中,单根带的额定功率P O值随小带轮转速增大而有何变化特点?试说明其原因。

  P O随小带轮转速增大而增大,当转速超过一定值后,P O随小带轮转速的进一步增大而下

  降。这是因为P=F e v,在带传动能力允许的范围内,随着小带轮转速的增大(带速v增大)带传递的功率增大。然而当转速超过一定值后,由于离心力的影响,使得带所能传递的有效

  8-13 带传动中的弹性滑动是如何发生的?打滑又是如何发生的?两者有何区别?对带传动各产生什么影响?打滑首先发生在哪个带轮上?为什么?

  在带传动中,带的弹性滑动是因为带的弹性变形以及传动动力时松、紧边的拉力差造成的,是带在轮上的局部滑动,弹性滑动是带传动所共固有的,是不可避免的。弹性滑动是带传动的传动比增大。

  当带传动的负载过大,超过带与轮间的最大摩擦力时,将发生打滑,打滑时带在轮上全面滑动,打滑时带传动的一种失效形式,是可以避免的。打滑首先发生在小带轮上,因为小带轮上带的包角小,带与轮间所能产生的最大摩擦力较小。

  8-14 在设计带传动时,为什么要限制小带轮最小基准直径和带的最小、最大速度?

  小带轮的基准直径过小,将使V带在小带轮上的弯曲应力过大,使带的使用寿命下降。小带轮的基准直径过小,也使得带传递的功率过小,带的传动能力没有得到充分利用,是一种不合理的设计。

  带速v过小,带所能传递的功率也过小(因为P=Fv),带的传动能力没有得到充分利用;带速v过大,离心力使得带的传动能力下降过大,带传动在不利条件下工作,应当避免。

  (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、内链板和外链板所组成,其 内链板与套筒 之间、 外链板与销轴 之间分别为过盈配合,而 滚子与套筒 之间、 套筒与销轴 之间分别为间隙配合。

  9-4 在链传动中,链轮的转速 越高 ,节距 越大 ,齿数 越少 ,则传动的动载荷越大。9-5 链传动的主要失效形式有 链条疲劳破坏、链条铰链的磨损、链条铰链的胶合、链条静力破坏 四种,在润滑良好、中等速度的链传动中,其承载要取决于 链条的疲劳强度 。

  优点:与摩擦型的带传动相比,链传动无弹性滑动和整体打滑现象,因而能保持准确的平均传动比,传动效率较高;又因链条不需要想带那样张得很紧,所以作用于轴上的径向压力较小;链条多采用金属材料制造,在同样的使用条件下,链传动的整体尺寸较小,结构较为紧凑;同时,链传动能在高温和潮湿的环境中工作

  与齿轮传动相比,链传动的制造与安装精度要求较低,成本也低。在远距离传动时,其结构比齿轮传动轻便得多。

  缺点:只能实现平行轴间链轮的同向传动,运转时不能保持恒定的瞬时传动比,磨损后

  易发生跳齿,工作时有噪声,不宜用在载荷变化很大、高速和急速反向的传动中。

  由于链条制造精度的影响,链条的排数过多,将使得各排链承受的载荷不易均匀。

  对链轮材料的基本要求是具有足够的耐磨性和强度。由于小链轮轮齿的啮合次数比大链轮的多,小链轮轮齿受到链条的冲击也较大,故小链轮应采用较好的材料,并具有较高的硬度。

  与滚子链相比,齿形链传动平稳,噪声小,承受冲击性能好,效率高,工作可靠,故常用于高速、大传动比和小中心距等工作条件较为严酷的场合。但是齿形链比滚子链结构复杂,难于制造,价格较高。滚子链用于一般工作场合。

  小链轮的齿数z1过少,运动不均匀性和动载荷增大,在转速和功率给定的情况下,z1过小使得链条上的有效圆周力增大,加速了链条和小链轮的磨损。

  小链轮的齿数z1过大将使得大链轮齿数z2过大,既增大了链传动的结构尺寸和重量,又造成链条在大链轮上易于跳齿和脱链,降低了链条的使用寿命。

  10-1 在齿轮传动的设计计算中,对下列参数和尺寸应标准化的有 斜齿轮的法面模数m n、分度圆压力角α ;应圆整的有 斜齿轮中心距a、齿宽B ;没有标准化也不应圆整的有 斜

  齿轮的端面模数m t 、直齿轮中心距a 、齿厚s 、螺旋角β 、锥距R 、齿顶圆直径d a 。10-2 材料为20Cr的硬齿面齿轮,适宜的热处理方法是 渗碳淬火 。

  10-3 将材料为45钢的齿轮毛坯加工成为6级精度的硬齿面直齿圆柱外齿轮,该齿轮制造工艺顺序应是 (1)滚齿、表面淬火、磨齿 。

  (1)滚齿、表面淬火、磨齿 (2)滚齿、磨齿、表面淬火 (3)表面淬火、滚齿、磨齿 (4)滚齿、调质、磨齿

  10-4在齿轮传动中,仅将齿轮分度圆的压力角α增大,则齿面接触应力将 减小 。

  10-5 在齿轮传动中,将齿轮进行齿顶修缘的目的是 为了减小动载荷 ,将轮齿加工成鼓形齿的目的是 为了改善载荷沿齿向的分布不均 。

  10-6 影响齿轮传动动载系数K V大小的两个主要因素是 齿轮的圆周速度大小和精度高低 。10-7 一对正确啮合的标准渐开线齿轮作减速传动时,如两轮的材料、热处理及齿面硬度均

  10-8 一对钢制齿轮与一对载荷、尺寸参数都完全相同的铸铁齿轮相比具有较大的齿面接触应力,这是由于钢材具有 (2)较大的弹性模量 。

  10-9 齿轮的弯曲疲劳强度极限σF lim 和接触疲劳强度极限σH lim是经持久疲劳试验并按失效概率为 1% 来确定的,实验齿轮的弯曲应力循环特性为 脉动 循环。

  10-10 直齿锥齿轮传动的强度计算方法是以 齿宽中点处 的当量圆柱齿轮为计算基础的。 10-11 在不改变齿轮的材料和尺寸的情况下,如何提高轮齿的抗折断能力?

  减小齿根处的应力集中;增大轴和轴承处的支承刚度;采用合适的热处理方法,使齿

  面具有足够硬度,而齿芯具有足够的韧性;对齿根表面进行喷丸、滚压等强化处理。

  10-12 为什么齿面点蚀一般首先发生在靠近节线的齿根面上?在开式齿轮传动中,为什么一般不出现点蚀破坏?如何提高齿面抗点蚀的能力?

  在节线附近通常为单对齿啮合,齿面的接触应力大;在节线附近齿面相对滑动速度小,不易形成承载油膜,润滑条件差,因此易出现点蚀。

  在开式齿轮传动中,由于齿面磨损较快,在点蚀发生之前,表层材料已被磨去,因此,很少在开式齿轮传动中发现点蚀。

  10-13在什么工况下工作的齿轮易出现胶合破坏?胶合破坏通常出现在轮齿的什么部位?如何提高齿面抗胶合的能力?

  高速重载的齿轮穿易出现热胶合,有些低速重载的齿轮传动会发生冷胶合。胶合破坏通常发生在轮齿相对滑动速度大的齿顶和齿根部位。

  10-14 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?为什么?

  闭式齿轮传动的主要失效形式为 轮齿折断、点蚀和胶合 。设计准则为保证齿面接触疲劳强度和保证齿根弯曲疲劳强度。采用合适的润滑方式和采用抗胶合能力强的润滑油来考虑胶合的影响。

  开式齿轮传动的主要失效形式为齿面磨损和轮齿折断,设计准则为保证齿根弯曲疲劳强度。采用适当增大齿轮的模数来考虑齿面磨损对轮齿抗弯能力的影响。

  10-15 通常所谓软齿面与硬齿面的硬度界限是如何划分的?软齿面齿轮和硬齿面齿轮在加工方法上有何区别?为什么?

  软齿面齿轮的齿面硬度≤350HBS,硬齿面齿轮的齿面硬度>350HBS。

  硬齿面齿轮的齿面硬度高,不能采用常规刀具切削加工。通常是先对正火或退火状态的毛坯进行切齿粗加工(留有一定的磨削余量),然后对齿面进行硬化处理(采用淬火或渗碳淬火等方法),最后进行磨齿精加工,加工工序多,费用高,适用于高速、重载以及精密机器的齿轮传动。

  10-16 导致载荷沿轮齿接触线分布不均的原因有哪些?如何减轻载荷分布不均的程度?

  轴、轴承以及支座的支承刚度不足,以及制造、装配误差等都会导致载荷沿轮齿接触线分布不均,另一方面轴承相对于齿轮不对称布置,也会加大载荷在接触线上分布不均的程度。 改进措施有:增大轴、轴承以及支座的刚度;对称布置轴承;尽量避免将齿轮悬臂布置;适当限制齿轮的宽度;提高齿轮的制造和安装精度等。

  10-17 在进行齿轮强度计算时,为什么要引入载荷系数K?载荷系数K是由哪几部分组成?各考虑了什么因素的影响?

  齿轮上的公称载荷F n是在平稳和理想条件下得来的,而在实际工作中,还应当考虑到原动机及工作机的不平稳对齿轮传动的影响,以及齿轮制造和安装误差等造成的影响。这些

  K A为使用系数,用于考虑原动机和工作机对齿轮传动的影响;K V为动载系数,用于考虑齿轮的静度和速度对动载荷大小的影响;Kα为齿间载荷分配系数,用于考虑载荷在两对

  (或多对)齿上分配不均的影响;Kβ为齿向载荷分布系数,用于考虑载荷沿轮齿接触线长度方向上分布不均的影响。

  10-19 标准直齿圆柱齿轮传动,若传动比i,转矩T1,齿宽b均保持不变,试问在下列条件下齿轮的弯曲应力与接触应力各将发生什么变化?

  (1) z1增大则d1增大,在T1 不变的条件下,F n将减小。对于接触应力,d1 增大和

  F n 减小都使得σH 减小。对于弯曲应力,F n 减小和m 的增大都使得σF 减小。

  (2)m 增大则d1增大,在T1 不变的条件下,F n 将减小。对于接触应力,d1增大和F n 减小都使得σH 减小。对于弯曲应力,F n 减小和m 增大都使得σF 减小。

  (3)z1增加一倍,m 减小一半,则d1 不变,F n也不变。对于接触应力,d1不变则σH 不变。对于弯曲应力,z1增大使得σF 少量减小。而m 减小则使得σF大量增大。

  10-20 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?

  在任何情况下,大、小齿轮的接触应力都相等。若大、小齿轮的材料和热处理情况相同,

  许用接触应力不一定相等,这与两齿轮的接触疲劳寿命系数 K HN 是否相等有关,如果K HN1 = K HN2 ,则两者的许用接触应力相等,反之则不相等。

  10-22 在齿轮设计公式中为什么要引入齿宽系数?齿宽系数Фd 的大小主要与哪两方面因素有关?

  在进行齿轮尺寸的设计计算时,齿轮的分度圆直径d1 和齿宽b 都是待求参数,而使用弯曲疲劳强度或接触疲劳强度设计计算时,只能将其中的分度圆直径d1 作为设计值,而

  将齿宽b 转化为与d1成比例的齿宽系数Фd ,设计时Фd由表查取,齿宽系数的大小主要与支承方式以及齿面硬度有关。

  10-23 在直齿、斜齿圆柱齿轮传动中,为什么常将小齿轮设计得比大齿轮宽一些?在人字齿轮传动和锥齿轮传动传动中是否也应将小齿轮设计得宽一些?

  在直齿、斜齿圆柱齿轮传动中,轴系零件和支承箱体存在加工和装配偏差,使得两齿轮轴向错位而减少了轮齿的接触宽度。为此将小齿轮设计得比大齿轮宽一些,这样即使有少量轴向错位,也能保证轮齿的接触宽度为大齿轮宽度。在人字齿轮传动中,一齿轮为双向固定支承,另一齿轮为游动支承,靠齿形定位,大、小齿轮两端面平齐,没有轴向错位,故两齿轮应设计成相同宽度。在圆锥齿轮传动中,两齿轮的锥顶应当重合,大端面应当对齐,故两

  10-25 两级展开式齿轮减速器如图所示。已知主动轮1为左旋,转向n1 如图示,为使中间轴上两齿轮所受的轴向力相互抵消一部分,试在图中标出各齿轮的螺旋线方向,并在各齿轮分离体的啮合点处标出齿轮的轴向力F a 、径向力F r 和圆周力F t 的方向(圆周力的方向分别用符号⊕或⊙表示向内或向外)。

  11-1 在蜗杆传动中,蜗杆头数越少,则传动效率越 低 ,自锁性越 好 。一般蜗杆头数常取 1、2、4、6 。

  11-2 在滑动速度v S ≥4m/s的重要蜗杆传动,蜗杆的材料可选用 20Cr 进行 渗碳淬火 处理;蜗杆的材料可选用 铸锡青铜 。

  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 (4)润滑条件恶化 。

  (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 蜗杆传动的当量摩擦系数f V 随齿面相对滑动速度增大而 减小 。

  11-5 蜗杆传动的相对滑动速度 v S ﹤5m/s 时采用 油池 润滑;v S ﹥10m/s 时应采用 喷油 润滑。

  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?

  圆弧圆柱蜗杆传动传动效率高,承载能力强,体积小,质量小,结构紧凑,应用于各种机械设备的减速机构中;

  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、蜗轮所受力的方向。 (作图题)

  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?

  在机械系统中,原动机的转速通常比较高,因此,齿轮传动和蜗杆传动通常用于减速传动,故常以蜗杆为主动件。在蜗杆传动中,蜗杆头数少时通常反行程具有自锁性,这时蜗杆不能作为主动件;当蜗杆头数多时,效率提高,反行程传动不自锁,蜗轮可以作为主动件,但这种增速传动与齿轮传动相比,齿面相对滑动速度大,对材料要求高,易发生磨损和胶合破坏,因此很少应用。

  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:

  (3)当提升重物或降下重物时,蜗轮的齿数在什么范围内选取?齿数过多或过少有何不 利? (作图题)

  蜗杆和蜗轮的材料不仅要求具有足够的强度,更重要的是要具有良好的磨合和耐磨性能。蜗杆一般是用碳钢或合金钢制成,常用的蜗轮材料为铸造锡青铜、铸铁铝铁青铜以及灰铸铁。11-20 蜗杆传动设计中为何特别重视发热问题?如何进行热平衡计算?常用的散热措施有哪些?

  因为蜗杆传动效率低、发热量大,易发生胶合失效,因此应特别重视发热问题。通过计算单位时间的发热量和单位时间的散热量,可以求得热平衡温度值,要求热平衡温度值在允许的范围内。如果热平衡温度过高,就应当加强散热能力。常用的散热措施有:在箱体上设计散热片以增大散热面积,在蜗杆轴端加装风扇以加速空气的流通,在箱内加装循环冷却管路来降低润滑油的温度。

  (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=10 N·m,问重物的重量是多少? (计算题)

  12-1 宽径比B/d 是这设计滑动轴承时首先要确定的重要参数之一,通常取B/d = 0.3-1.5 。

  12-3 在不完全液体润滑滑动轴承设计中,限制p值的主要目的是 防止轴承过度磨损 ;限制pv值得主要目的是 防止轴承胶合破坏 。

  12-4向心滑动轴承的偏心距e随着载荷增大而 增大 ,随着转速增高而 减小 。

  (1)启动力矩小 (2)对轴承材料要求高 (3)供油系统复杂 (4)高、低速运转性能均好

  12-6 试分别从摩擦状态、油膜形成的原理以及润滑介质几方面对滑动轴承进行分类。

  从摩擦状态可分为液体润滑轴承、不完全液体润滑轴承;从油膜形成的原理可分为液体动力润滑轴承和液体静力润滑轴承;从润滑介质不同可分为油润滑轴承、脂润滑轴承和固体介质润滑轴承。

  12-7 为什么滑动轴承要分成轴承座和轴瓦,有时又在轴瓦上敷上一层轴承衬?

  滑动轴承分成轴承座和轴瓦,一方面是为了节省轴承材料,另一方面是当滑动轴承磨损后,可调整或更换轴瓦,而不必更换轴承座。轴瓦上敷一层轴承衬主要是为了节省贵重金属,并使轴承具有良好的摩擦顺应性和抗胶合能力。

  油孔和油槽应开在轴承的非承载区,轴向油槽在轴承宽度方向上不能开通,以免漏油。剖分式轴承的油槽通常开在轴瓦的剖分面处,当载荷方向变动范围超过180°时,应采用环形油槽,且布置在轴承宽度中部。

  一般轴承的宽径比B/d 在0.3—1.5范围内。若宽径比过大,则润滑油不易从轴承中泄出,造成轴颈与轴承间的油温升高,油的粘度下降,使得轴承的承载能力下降。若宽径比过小,则润滑油从轴承侧面的泄出量大,轴承的承载能力过低。

  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:6303、51 316、N316/P6、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 N316/P5 和 51316 ;

  (2)轴向承载能力最高和最低的轴承分别是 51316 和 N316/P6 ;

  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 大于 基本额定动载荷。

  13-5 采用滚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 。

  (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 各类滚动轴承的润滑方式,通常可根据轴承的 (4)内径与转速的乘积dn 。

  (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

  13-9为什么30000型和70000型轴承常成对使用?成对使用时,什么是正装及反装?什么是“面对面”及“背靠背”安装?试比较正装和反装的特点。

  因为30000型和70000型轴承只能承受单方向的轴向载荷,成对安装时才能承受双向轴向载荷。正装和反装是对轴的两个支承点而言,两支承点上的轴承大口相对是正装,小口相对为反装。“面对面”和“背靠背”安装是对轴的一个支承点而言,一个支承点上的两个轴承大口相对为“面对面”安装,小口相对为“背靠背”安装。

  正装使得轴的支承跨距减小,适合于载荷作用于支承跨距之间的简支梁。反装使得轴的支承跨距增大,适合于载荷作用于支承跨距之外的悬臂梁。

  轴承的内圈、外圈和滚动体得材料一般为高碳铬钢或渗碳轴承钢,采用淬火、渗碳淬火,并低温回火。保持架的材料一般为低碳钢、铜合金、铝合金或塑料等

  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?

  29000、30000、70000、51000、52000型轴承的游隙大小是可变的,安装时应根据使用要求进行调整。其它轴承都有规定的游隙系列,使用时通常不调整游隙。游隙的大小可通过垫片、调整螺母等方法进行调整,调整结构见教材。

  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;(3)两支点游动。试问这三种类型各使用于什么场合?

  一支点双向固定,另一支点游动的支承方式用于支承跨度较大或工作温度较大的轴; 两支点游动的支承方式用于人字齿轮传动的游动齿轮轴。

  13-17 滚动轴承的组合结构中为什么有时要采用预紧结构?预紧的方法有哪些?

  为了提高轴承的旋转精度、提高轴承装置的刚度、减小轴的振动,常采用具有预紧结构的轴承装置。预紧的方法见教材图13-25。

  滚动轴承的常用润滑方式有油润滑和脂润滑两种,采用哪种润滑方式一般由轴承的dn 值(d为滚动轴承的内径,n为轴承转速)确定,dn值小时采用脂润滑,dn值大时采用油润滑。

  接触式密封可分为毡圈油封、唇型密封圈和密封环。毡圈油封用于v < 4-5m/s或v >7-8m/s(轴表面抛光);唇型密封圈用于v < 10m/s或v < 15m/s(轴颈抛光);密封环用于v < 100m/s 的场合。

  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) (作图题)

  14-2 滚子链联轴器因链条的套筒与其相配件间存在间隙,不宜用于 逆向传动、起动频繁

  14-3 弹性联轴器的弹性元件有定刚度与变刚度之分,非金属材料的弹性元件是 变刚度 ,其刚度多随载荷增大而 增大 。

  14-4 多盘摩擦离合器的内摩擦盘有时做成蝶形,这是为了 使离合器分离迅速 。

  14-5 联轴器、离合器、安全联轴器和安全离合器有何区别?各用于什么场合?

  联轴器:用来把两轴联接在一起,机器运转时不能分离。只有停机时将联接拆开后两轴才能分离。

  离合器:在机器运转过程中可使两轴随时接合或分离。用来操纵机器传动系统的断续,以便进

  安全联轴器和安全离合器:机器工作时,如果转矩超过规定值,这种联轴器或离合器即可自行断开或打滑,以保证机器中主要零件不致因过载而损坏。

  14-6试比较刚性联轴器、无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器各有何优缺点?各用于什么场合?

  刚性联轴器:构造简单,成本低,可传递较大的转矩。缺乏补偿两轴相对位移的能力。故对两轴对中性能要求很高。用于转速低,无冲击,轴的刚性大,对中性较好的场合。

  无弹性元件的挠性联轴器:可补偿两轴相对位移。但因无弹性元件,故不能缓冲减振。常用于载荷平稳、无冲击的场合。

  有弹性元件的挠性联轴器:因装有弹性元件,不仅可以补偿两轴相对位移而且可以吸振缓冲。用于需要补偿两轴的相对位移,工作载荷有较大变化的场合。

  (4)机器在运转过程中载荷较平稳,但可能产生很大的瞬时过载,导致机器损坏。

  14-8 十字轴万向联轴器适用于什么场合?为何常成对使用?在成对使用时应如何布置才能使主、从动轴的角速度随时相等?

  十字轴万向联轴器用于连接具有较大夹角的两轴。由于十字轴万向联轴器是不等速联轴器,在两轴有夹角时,主动轴匀速转动,则从动轴将变速转动。采用双十字轴万向联轴器时,

  可实现输入轴与输出轴等速。要求主动轴与中间轴的夹角α1等于中间轴与从动轴的夹角 α2,且中间轴上的两十字叉应位于同一平面上。

  15-1 轴上安装有过盈连接零件时,应力集中将发生在轴上 (2)沿轮毂两端部位 。 (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 (3)增大轴径 措施来提高其刚度。

  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α是考虑 (2)弯曲应力和扭

  (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

  15-8 按弯扭合成强度和按疲劳强度校核时,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?

  按弯扭合成强度校核轴时,危险截面应选在弯曲应力和扭转应力较大且应力集中系数大的截面,考虑的因素主要是轴上的弯矩、扭矩和轴径;

  按疲劳强度校核轴时,危险截面应选在弯曲应力和扭转应力较大且应力集中系数大的截面,考虑的因素除了轴上的弯矩、扭矩和轴径外,还应考虑综合影响系数的影响。

  15-9 为什么要进行轴的静强度校核计算?这时是否要考虑应力集中等因素的影响?

  静强度校核的目的在于评定轴对塑性变形的抵抗能力,这对那些瞬时过载很大或应力循环的不对称性较为严重的轴,会由于静强度不足而发生塑性变形,对于这种轴应进行静强度条件校核计算。轴的静强度是根据轴上作用的最大瞬时载荷来校核的,这时不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?

  15-12 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?

  工作转速低于一阶临界转速的轴称为刚性轴,超过一阶临界转速的轴称为挠性轴。设计高速运转的轴时,应使其工作转速避开各阶临界转速。

  16-1 按照所承受的载荷不同,弹簧可分为 拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧 和 弯曲弹簧 四种;而按照形状不同,弹簧可分为 螺旋弹簧、环形弹簧、板簧、蝶形弹簧 和 平面涡卷弹簧 。

  16-3 弹簧材料的Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类是按 载荷性质 来分的,同一材料的Ⅱ类弹簧的许用切应力值高于 Ⅰ 类弹簧的许用值。

  16-6 弹簧制造时采用冷卷或热卷与弹簧丝直径有何关系?冷卷或热卷后的热处理方法有何区别?

  18-1 分流式两级圆柱齿轮减速器有哪两种分流方式?哪种分流方式性能较好?

  18-2 在圆锥齿轮和圆柱齿轮组成的减速器中,哪种齿轮传动应位于高速级?为什么?

  圆锥齿轮在高速级,以使锥齿轮尺寸不致太大,否则加工困难。(当传动功率一定时,高速级(轴)的扭矩小,低速级(轴)的扭矩大。锥齿轮的结构特点决定了其支撑情况不好,悬臂。如果不采用悬臂支撑,则减速器箱体结构复杂、加工困难。而圆柱齿轮的支撑不存在这样的问题的。所以,圆锥-圆柱齿轮减速器,把圆锥齿轮放在高速级。)

  18-3 在单级蜗杆减速器中,在什么情况下应选用上蜗杆结构?在什么情况下应选用下蜗

  蜗杆在蜗轮下方啮合处得冷却和润滑都较好,蜗杆轴承润滑也方便,但当蜗杆圆周速度高时,搅油损失大,一般用于蜗杆圆周速度v

  18-4 在蜗杆传动和齿轮传动组成的减速器中,通常什么传动应位于高速级?为什么?

  机械无极变速器主要是依靠摩擦轮(或摩擦盘、球、环等)传动原理,通过改变主动件和从动件的传动半径,使输出轴的转速无极地变化。庄闲最稳公式打其传动比可在设计预定的范围内无极地进行改变。

  18-7什么是摩擦轮传动的几何滑动?举例说明哪种摩擦轮传动无几何滑动,哪种有几何

  主要失效形式将是接触疲劳、过度磨损或打滑(为了能起过载保护作用而出现的短暂打滑除外)。

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