贵州大学机械设计课程教案 第2章-总论（推荐五篇）

第一篇：贵州大学机械设计课程教案 第2章-总论

第二章 机械设计总论

一、选择题

1－

1、下列四种叙述中___________是正确的。

（1）变应力只能由变载荷产生（2）静载荷不能产生变应力

（3）变应力是由静载荷产生的（4）变应力是由变载荷产生的，也可能由静载荷产生 1－

2、变应力特性可用σmax、σmin、σm、σa、r等五个参数中的任意___________来描述。

（1）一个（2）两个（3）三个（4）四个 1－

3、零件的工作安全系数为___________。

（1）零件的极限应力比许用应力（2）零件的极限应力比零件的工作应力（3）零件的工作应力比许用应力（4）零件的工作应力比零件的极限应力 1－

4、机械零件的强度条件可以写成___________。

（1）σ≤[σ]，τ≤[τ]或Sσ≤[S]σ，Sτ≤[S]τ（2）σ≥[σ]，τ≥[τ]或Sσ≥[S]σ，Sτ≥[S]τ（3）σ≤[σ]，τ≤[τ]或Sσ≥[S]σ，Sτ≥[S]τ（4）σ≥[σ]，τ≥[τ]或Sσ≤[S]σ，Sτ≤[S]τ

式中σ、τ是危险截面处的最大应力；[σ]、[τ]是许用应力；Sσ、Sτ是危险截面处的实际安全系数；[S]σ、[S]τ分别为正应力和切应力时的许用安全系数。

1－

5、一直径d=18mm的等截面直杆，杆长为800mm，受静拉力F=36kN，杆材料的屈服点σs=360MPa，取许用安全系数[S]σ=1.8，则该杆的强度___________。

（1）不足（2）刚好满足要求（3）足够

1－

6、在进行疲劳强度计算时，其极限应力应为材料的___________。

（1）屈服点（2）疲劳极限（3）强度极限（4）弹性极限

二、分析与思考题

1－

1、一部完整的机器由哪些部分所组成？各部分的作用是什么？试以汽车为例说明这些组成部分各主要包括些什么？

1－

2、设计机器的方法大体上有几种？它们各有什么特点？近年来机械设计方法有哪些新发展？

1－

3、设计机器的一般程序如何？其主要内容是什么？

1－

4、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设计要求？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。联合收割机中的普通V带。

1－

5、产品的技术评价常用什么方法进行？用什么指标来表示评价的结果？产品的经济评价通常计算什么内容？用什么指标来表示？

1－

6、提高产品的技术经济价值的主要措施有哪些？

1－

7、机械零件的计算可分为哪两种？它们大致可包含哪些内容？

1－

8、机械零件的条件性计算是什么意思？为什么采用条件性计算？试举例说明。1－

9、什么是标准化、系列化、通用化？机械设计中为什么要实行三化？请举出几个标准化、2

系列化与通用化的零部件的例子。1－

10、机械零件设计的一般步骤如何？

1－

11、什么是机械零件的失效？机械零件可能的失效形式主要有哪些？ 1－

12、什么是零件的工作能力？什么是零件的承载能力？

1－

13、什么是机械零件的刚度？什么样的机械零件需按刚度要求设计，试举例说明？ 1－

14、什么是机械零件的振动和共振？如何避免零件产生共振？ 1－

15、什么是可靠性？什么是可靠度？为什么要对零件进行可靠性计算？

第二篇：贵州大学机械设计课程教案 第3章-疲劳强度

第三章

机械零件的疲劳强度设计

一、选择题

3－

1、45钢的持久疲劳极限σ-1＝270MPa,，设疲劳曲线方程的幂指数m=9，应力循环基数N0=5×106次，当实际应力循环次数N=104次时，有限寿命疲劳极限为____________MPa。

（1）539

（2）135

（3）175

（4）417 3－

2、零件的形状、尺寸、结果相同时，磨削加工的零件与精车加工相比，其疲劳强度____________。

（1）较高

（2）较低

（3）相同

3－

3、零件表面经淬火、渗氮、喷丸、滚子碾压等处理后，其疲劳强度____________。

（1）增高

（2）降低

（3）不变

（4）增高或降低视处理方法而定 3－

4、影响零件疲劳强度的综合影响系数KσD或KτD与____________等因素有关。

（1）零件的应力集中、加工方法、过载

（2）零件的应力循环特性、应力集中、加载状态

（3）零件的表面状态、绝对尺寸、应力集中（4）零件的材料、热处理方法、绝对尺寸。

3－

5、已知零件的极限应力σr=200MPa，许用安全系数[S]=2，影响零件疲劳强度的系数为Kσ=1.2，εσ＝0.83，βσ＝0.90。则许用应力为[σr]___________MPa。

（1）160.6

（2）106.7

（3）62.25

（4）110.7 3－

6、绘制设计零件的σm－σa极限应力简图时，所必须的已知数据是___________。

（1）σ－1，σ0，σs,Kσ

（2）σ－1，σ0，σs, KσD（3）σ－1，σs, ψσ，Kσ

（4）σ－1，σ0，ψσ, KσD 3－7已知45钢调制后的力学性能为：σb=620MPa，σs=350MPa，σ-1=280MPa，σ0=450MPa。则ψσ为__________。

（1）1.6

（2）2.2

（3）0.24

（4）0.26 3－

8、若材料疲劳曲线方程的幂指数m=9，则以对称循环应力σ1=500MPa作用于零件N1=104次以后，它所造成的疲劳损伤，相当于应力σ2=450MPa作用于零件__________次。

（1）0.39×104

（2）1.46×104

（3）2.58×104

（4）7.45×104 3－

9、45钢经调制后的疲劳极限σ-1=300MPa，应力循环基数N0=5×106次，疲劳曲线方程的幂指数m=9，若用此材料做成的试件进行试验，以对称循环应力σ1=450MPa作用104次，σ2=400MPa作用2×104次。则工作安全系数为__________。

（1）1.14

（2）1.25

（3）1.47

（4）1.65

二、分析与思考题

3－

1、机械零件疲劳强度的计算方法有哪两种？其计算准则各是什么？ 3－

2、机械零件在变应力条件下工作发生疲劳断裂而失效的过程怎样？

3－

3、在一定的应力比r下工作的金属试件，其应力循环次数与疲劳极限之间有怎样的内在联系？怎样区分试件的无限工作寿命和有限工作寿命？怎样计算在有限寿命下工作的试件的疲劳极限？ 2

3－

4、什么是应力循环基数？一般碳钢和高硬度合金钢的循环基数是多少？

3－

5、按疲劳曲线(σ－N)设计零件时，适用的条件是什么？当循环次数N＜104时，(σ－N)曲线是否适用？为什么？在这种情况下应如何处理？

3－

6、试区分金属材料的几种应力极限：σb、σs、σ－

1、σ0和σr。在零件设计中确定许用应力时，应当怎样根据具体工作情况选取这些应力极限？它们之间的关系有哪些经验公式？ 3－

7、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－

8、机械零件受载时在什么地方产生应力集中？应力集中与材料的强度有什么关系？ 3－

9、怎样区分变应力是稳定的还是非稳定的？怎样进行在稳定变应力下的零件强度计算？怎样进行在规律性非稳定变应力下的零件强度计算？

3－

10、在极限应力简图上，对各种加载情况（即r=常数、σm＝常数、σmin＝常数）如何判断零件是首先产生疲劳破坏还是首先产生塑性变形破坏？若有数学式子来判断，试写出其判断条件式。

3－

11、试推导出σmin＝常数或σm＝常数时安全系数的计算公式，并比较r＝常数和上述两种情况下安全系数计算公式的区别（可代入一些具体数字进行比较）。

3－

12、求单向应力状态下的安全系数时，在什么情况下需要验算屈服强度安全系数？为什么？怎样验算？

3－

13、何谓疲劳损伤累积假说？线性疲劳损伤累积计算的数学表达式为何？

三、设计计算题

3－

1、如图所示某旋转轴受径向载荷F=12kN作用，已知跨距L=1.6m，直径d=55mm，轴的角速度为ω，求中间截面上A点的应力随时间变化的表达式，并求A点的σmax、σmin、σa和σm。

3－2一内燃机中的活塞连杆，当气缸发火时，此连杆受压应力σmax=－150MPa，当气缸进气开始时，连杆承受拉应力σmin=50MPa，试求：（1）该连杆的平均应力σm、应力幅σa和应力比r；（2）绘出连杆的应力随时间而变化的简图。

3－

3、题3－53中如载荷F在25～85kN之间做周期性的变化，材料改为20CrMnTi，其力学性能为σs=835MPa，σ-1=345MPa，σ0=615MPa。危险截面上的疲劳缺口系数Kσ=1.45，尺寸系数εσ＝0.75，表面状态系数βσ＝0.9，按无限寿命考虑。试画出σm－σa极限应力图，并用图解法和解析法确定安全系数Sσ。

3－4一阶梯轴轴肩处的尺寸为D=60mm，d=50mm，r=4mm，如材料的力学性能为：σb=650MPa，σs=360MPa，σ-1=200MPa，σ0=320MPa。试绘制此零件的简化极限应力线图。3－

5、一零件用合金钢制成，其危险截面上的最大工作应力σmax=250MPa，最小工作应力σmin=－50MPa，该截面处的疲劳缺口系数Kσ=1.32，尺寸系数εσ=0.85，表面状态系数βσ=0.9。该合金钢的力学性能为：σb=900MPa，σs=800MPa，σ-1=440MPa，σ0=720MPa。要求：（1）按比例绘制零件的简化极限应力简图；（2）按r=c求与工作应力点相对应的极限应力幅σa＇，极限平均应力σm＇和极限应力σmax＇；（3）按r=c校核此零件危险截面上的安全系数Sσ。

3－

6、齿轮减速器的输出轴受稳定载荷作用，单向运转，已知某截面上受弯矩M=2500N·m，转矩T=5000N·m，轴向力Fa=75kN，轴的材料为合金钢，σ-1=450MPa，τ-1=260MPa，σ0=450MPa，τ0=495MPa，该截面的直径d=60mm，疲劳缺口系数Kσ=1.9，Kτ=1.6，尺寸系数为εσ=0.84，ετ=0.78，表面状态系数βσ=βτ=0.85，试求该轴在此截面处的安全系数。计算时扭转剪应力按脉动循环规律变化，并设N＞N0，即按无限寿命计算。

第三篇：贵州大学机械设计课程教案 第11章-蜗杆传动

第十三章

蜗杆传动

一、选择题

13-1 当两轴线___时,可采用蜗杆传动.(1)平行

(2)相交

(3)垂直交错 13-2 在蜗杆传动中,通常____为主动件.(1)蜗杆

(2)蜗轮

(3)蜗杆或蜗轮都可以 13-3 在蜗杆传动中,应用比较广泛的是____.(1)圆柱蜗杆

(2)环面蜗杆

(3)锥蜗杆

13-4 根据蜗杆螺旋面的形成原理和加工方法,____磨削困难,精度较低.(1)阿基米德蜗杆

(2)渐开线蜗杆

(3)法向直廓蜗杆 13-5 阿基米德蜗杆的____模数,应符合标准数值.(1)法向

(2)端面

(3)轴向

13-6 在蜗杆传动中,当需要自锁时,应使蜗杆导程角____当量摩擦角.(1)小于

(2)大于

(3)等于

13-7 起吊重物用的手动蜗杆传动装置,应采用____蜗杆.(1)单头,小导程角

(2)单头,大导程角

(3)多头,小导程角

(4)多头,大导程角 13-8 在蜗杆传动中,如果模数和蜗杆头数一定,增加蜗杆分度圆直径,将使____.(1)传动效率提高,蜗杆刚度降低

(2)传动刚度降低,蜗杆刚度提高

(3)传动效率和蜗杆刚度都提高

(4)传动效率和蜗杆刚度都降低

13-9 在蜗杆传动中,其它条件相同,若增加蜗杆头数,将使____.(1)传动效率提高,滑动速度降低

(2)传动效率降低,滑动速度提高

(3)传动效率和滑动速度都提高

(4)传动效率和滑动速度都降低

13-10 计算蜗杆传动的传动比时,公式____是错误的.(1)i=ω1/ω

2(2)i=n1/n2

(3)i=d2/d

1(4)i=z2/z1 13-11 阿基米德蜗杆和涡轮的正确啮合的条件是____.(1)mt1=mt2, αt1=αt2, γ+β=90°(2)mn1=mn2, αn1=ααx=αt2, γ+β=90°(4)mx1=mt2, αx=αt2, γ=β

13-12 为了减少蜗轮滚刀型号,有利于道具标准化,规定___为标准值.(1)涡轮齿数(2)蜗轮分度圆直径(3)蜗杆头数(4)蜗杆分度圆直径 13-13 为了凑中心距或改变传动比,可采用变位蜗杆传动,这时___.(1)仅对蜗杆进行变位(2)仅对蜗轮进行变位(3)同时对蜗杆、蜗轮进行变位 13-14 变位蜗杆传动中,蜗轮分度圆与节圆___.(1)分离(2)重合(3)可能分离,也可能重合 13-15 变位蜗杆传动中,蜗杆分度圆和节圆___.(1)分离(2)重合(3)可能分离,也可能重合 13-16 下列蜗杆副材料组合中,有___是错误或不恰当的.n

2, γ=β(3)mx1=mt2, 2

(1)一组(2)二组(3)三组(4)四组

13-17 蜗杆传动的失效形式和齿轮传动相类似,其中___最易发生.(1)点蚀和磨损(2)胶合和磨损(3)轮齿折断和塑性变形 13-18 蜗杆传动中,轮齿承载能力的计算主要是针对___来进行的.(1)蜗杆齿面接触强度和涡轮齿根抗弯强度(2)涡轮齿面接触强度和蜗杆齿根抗弯强度(3)蜗杆齿面接触强度和抗弯强度(4)涡轮齿面接触强度和抗弯强度

11-19 对闭式蜗杆传动进行热平衡计算,其主要目的是为了___.(1)防止润滑油受热膨胀后外溢,造成环境污染(2)防止润滑油温度过高而使润滑条件恶化(3)防止涡轮材料在高温下力学性能下降(4)防止蜗杆蜗轮发生热变形后,正确啮合受到破坏

二、分析与思考题

13-20 按加工工艺方法不同,圆柱蜗杆有哪些主要类型?各用什么代号表示? 13-21 阿基米德蜗杆和圆弧圆柱蜗杆的轴向齿廓、渐开线蜗杆的端面齿廓及法向直廓蜗杆的法向齿廓分别是什么形状? 13-22 与齿轮传动相比,蜗杆传动有哪些优点? 13-23 查阅资料统计一下,到目前为止,国家标准总局发布了哪些有关蜗杆传动的国家标准?查阅GB10089—88,了解圆柱蜗杆、涡轮的精度.13-24 一把模数为m=5mm,齿形角α=20°的齿轮滚刀,能否加工模数为m=5mm,压力角α=20°的各种螺旋角、各种齿数的齿轮? 一把模数为m=5mm,齿形角α=20°,分度圆直径d=40mm,头数z=2的右旋蜗轮滚刀,能否加工模数为m=5mm,压力角α=20°的各种螺旋角、各种齿数的齿轮?为什么? 13-25 为了提高涡轮的转速,可否改用相同尺寸的双头蜗杆来代替单头蜗杆,与原来的蜗轮相啮合?为什么? 13-26 简述蜗杆传动变位的目的、特点和几何尺寸计算.13-27 为什么蜗杆传动比不能写成i=d2/d1? 13-28 分析影响蜗杆传动啮合效率的几何因素.13-29 阿基米德蜗杆传动的标准模数m和标准压力角α在什么面内?在这个面内,阿基米德蜗杆传动有什么特点?查阅GB10087—88,了解我国蜗杆传动标准压力角的数值.13-30 查阅GB10085—88,了解蜗杆传动尺寸规格的标记方法.现有一阿基米德蜗杆传动,模数m=10mm,压力角α=20°,蜗杆分度圆直径为d1=90mm,蜗杆头数z1=1,右旋,涡轮齿数z2=81.写出蜗杆、蜗轮以及蜗杆传动的尺寸规格标记.3 13-31 查阅GB10085—88,解释下列尺寸规格标记的含意: 蜗杆ZA10×90L6×25°

蜗轮ZA10×31×25°

蜗杆传动ZA10×90L6×25°/31 13-32 标出各图中未注明的蜗杆或蜗轮的转动方向及螺旋线方向,绘出蜗杆和涡轮在啮合点处的各分力方向(均为蜗杆主动).题13-32图 题13-33图

13-33 在图示传动系统中,1、5为蜗杆,2、6为蜗轮,3、4为斜齿圆柱齿轮,7、8为直齿锥齿轮.已知蜗杆1为主动,锥齿轮8转动方向如图.为使各中间轴上齿轮的轴向力能互相抵消一部分

(1)标出蜗杆1的转动方向.(2)标出斜齿圆柱齿轮3、4和蜗轮2、6的螺旋线方向.13-34 图示斜齿圆柱齿轮—圆柱蜗杆传动.已知蜗杆传动的效率η,蜗杆传动的传动比i,斜齿轮2的分度圆直径d2和涡轮4的分度圆直径d4.不计斜齿轮传动的功率损耗,为使蜗杆轴上的轴向力最小

(1)确定斜齿轮1、2的螺旋线方向.(2)确定涡轮4的转动方向.(3)标出斜齿轮2和蜗杆3的各分力.(4)证明: Ft4id2Ft1(Ft为切向力)d4

题13-34图 4

13-35 写出涡轮轮齿的齿面接触疲劳强度计算公式,并说明式中各符号的意义.13-36 在阿基米德蜗杆传动中,若蜗杆分度圆直径d1,模数m,材料的许用应力及工况等均保持不变,仅将涡轮齿数由z2=60增加到z2′=66,则按接触疲劳强度条件考虑,传动的承载能力将变为原来的多少倍? 13-37 为什么连续传动的闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算?可采用哪些措施来改善散热条件? 13-38 写出蜗杆传动的热平衡条件式,并说明各符号的意义.13-39 如何选择闭式蜗杆传动的润滑方式和润滑剂?对于钢制蜗杆—青铜蜗轮的蜗杆传动,选择润滑油时应注意什么问题? 13-40 对蜗杆、涡轮材料的主要要求是什么?有哪些常用材料?如何选择蜗杆传动副的材料及相应的热处理方法? 13-41 蜗杆、蜗轮的结构形式有哪些?其选用原则是什么?

三、设计计算题

13-42 一标准阿基米德蜗杆传动,测得蜗杆齿顶圆直径da1=49,95mm,蜗杆头数z1=1,右旋,涡轮齿数z2=62,蜗轮喉圆直径da2=159.89mm.计算该传动的模数、蜗杆分度圆直径d1、蜗轮分度圆直径d2、蜗杆导程角γ及中心距a,并写出该蜗杆传动尺寸规格的标记.13-43 一标准蜗杆传动ZA5×50R2/40.计算:(1)蜗杆齿顶圆直径da1、齿根圆直径df1、轴向齿距px及导程角γ.(2)涡轮的分度圆直径d2、喉圆直径da2、齿根圆直径df2.(3)中心距a.13-44 一标准蜗杆传动ZA10×90R2/47.(1)求传动比i和中心距a.(2)其它参数不变,改变涡轮齿数,使传动比改为i=24,求涡轮齿数z2′和变位系数.(3)计算变位后的蜗杆分度圆直径d1、节圆直径d1′、齿顶圆直径da1、齿根圆直径df1.(4)计算变位后的蜗轮分度圆直径d2、节圆直径d2′、喉圆直径da2和齿根圆直径df2.13-45 一变位蜗杆传动。已知模数m=8mm,蜗杆分度圆直径d1=80mm,蜗杆头数z1=4,中心距a=225mm,变位系数x=-0.375.求传动比并计算蜗杆的节圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径及涡轮的分度圆直径、节圆直径、喉圆直径、齿根圆直径.13-46 一标准蜗杆传动ZA5×50R4/53.(1)求传动比i和中心距a.(2)其它参数不变,使中心距改为a1=160mm,求变位系数.(3)计算变位后的蜗杆分度圆直径、节圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径.(4)计算变位后的蜗轮分度圆直径、节圆直径、喉圆直径和齿根圆直径.13-47 一标准蜗杆传动ZA5×50R1/80.已知涡轮转速n2=20r/min,求啮合点处的相对滑动速度.13-48 一标准阿基米德蜗杆传动,已知蜗杆头数z1=1,模数m=4mm,导程角γ=5°42′38″,转速n1=1000r/min.求啮合点处的相对滑动速度.5 13-49 有一由淬火钢制蜗杆和锡青铜涡轮组成的闭式蜗杆传动.已知蜗杆ZA2.5×45R1,转速n1=1300r/min.求蜗杆导程角γ、啮合点处的相对滑动速度υs、当量摩擦角ρ和啮合效率η1.13-50 有一由淬火钢和锡青铜涡轮组成的闭式蜗杆传动ZA8×80R2/31.已知蜗杆轴转速n1=960r/min,蜗轮轴输出转矩T2=1.5×10N·mm,每年工作300天,两班制.若工业用电按每千瓦小时0.25元计算,不计轴承和搅油功率损耗,该传动3年内用于功率损耗而支付的电费是多少? 13-51 图示涡轮滑车.已知蜗杆传动ZA5×90R1/62,起重量为2t,卷筒直径D=145mm,蜗杆传动当量摩擦系数μυ=0.1,轴承和链的功率损失为5%,加在链上的作用为F=400N,求链轮直径D′并验算蜗杆传动是否自锁.60

题13-51图 题13-52图

13-52 图示圆柱蜗杆—斜齿圆柱齿轮传动.已知蜗杆传动ZA10×90R2/31,传动效率η=0.8;斜齿圆柱齿轮齿数z3=24,z4=72,模数mn=6mm,螺旋角β=16°15′37″;Ⅰ轴输入功率P1=10KW,转速n1=970r/min,方向如图.不计斜齿轮传动及轴承的功率损耗,为使蜗轮2与斜齿轮3的轴向力互相抵消一部分

(1)确定斜齿轮3、4的转动方向和螺旋线方向.(2)计算并标出蜗轮2和斜齿轮3在啮合点处的各分力.13-53 验算闭式蜗杆传动ZA6.3×63R1/41的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度.已知蜗杆由电动机直接驱动,输入功率P1=3KW,转速n1=1430r/min,载荷稳定,单向转动,预期寿命Lh=13000h.蜗杆用45钢表面淬火,齿面硬度约为45HRC,并磨光并抛光;涡轮用ZCuSn10Pb1金属模铸造,传动润滑良好.13-54 计算闭式蜗杆传动ZA5×90R1/62的使用寿命.已知蜗杆轴输入功率P1=2.2KW,转速n1=960r/min,连续双向工作,载荷平稳.蜗杆用45钢表面淬火,齿面硬度大于45HRC,经磨光并抛光,涡轮用ZCuSn10Pb1砂模铸造.13-55 计算蜗杆传动ZA8×80R2/40所能传递的最大输入功率P1.已知蜗杆由电动机直接驱动,转速n1=1450r/min,单向转动,载荷平稳,预期寿命Lh=7200h.蜗杆用45钢表面淬火,齿面硬度大于45HRC,经磨光并抛光,涡轮用ZCuSn10Pb1砂模铸造.润滑良好.13-56 设计一由电动机直接驱动的闭式单级阿基米德蜗杆传动.已知电动机功率6

P1=7KW,转速n1=1440r/min,蜗轮轴转速n2=72r/min,载荷平稳,单向转动,预期寿命Lh=20000h.13-57 设计一起重设备用的阿基米德蜗杆传动.载荷有中等冲击,蜗杆轴由电动机驱动.传递功率P1=10.3KW,蜗杆轴转速n1=1470r/min,蜗轮轴转速约为n2=118r/min,短期最大载荷为额定载荷的2倍,间隙工作,每天工作以2h计算,每年工作300天,要求使用寿命为10年.13-58 一涡轮减速器输入功率P1=10KW,减速器效率η=0.76,散热面积A=3.5m,散热系数K=13W/(m·℃),环境温度t0=20℃,允许油温tmax=70℃,试校核该减速器在连续工作时油温是否在允许值内.若超过允许值,应采取什么措施? 13-59 编制选择蜗杆副材料和计算许用应力的程序.要求:(1)为方便用户,人机对话应用汉字提示.(2)蜗杆副材料及适用场合应以菜单形式在屏幕上显示,以便用户选择.(3)当输入错误时,应有音像报警并要求重新输入.13-60 编制根据传动比或蜗杆、涡轮的转速确定蜗杆头数及涡轮齿数并估取效率η的程序.要求:(1)人机对话用汉字提示.(2)当输入错误时,应有音像报警并要求重新输入.13-61 编制计算载荷系数K的程序.要求:同题13-60.13-62 编制根据涡轮齿数z2和蜗杆导程角γ确定涡轮齿形系数TF和螺旋角系数YF的程序.要求: 同题13-60.13-63 编制根据md1值确定模数m和蜗杆分度圆直径d1的程序.提示:简化GB10085—88中的蜗杆基本尺寸和参数表,并将其存入数据文件或数据库.要求:同题13-60.13-64 根据题13-59至题13-63,编制蜗杆传动的设计计算程序.四、结构设计题

13-65 蜗杆螺旋部分的直径一般与轴径相差不大,所以常和轴做成一体,称作蜗杆轴.图为蜗杆轴的几种常见结构.试说明哪种蜗杆轴可以车制,哪种可以铣制? 13-66 在题13-65图中,哪种蜗杆轴刚度最差?为了提高蜗杆的刚度,应调整哪些参数? 13-67 蜗轮常用的结构形式有哪些?各适用于什么场合? 13-68 比较图示两种齿圈压配式涡轮结构,那种结构合理些?为什么? 13-69 在齿圈压配式涡轮结构中,蜗轮圆周力靠配合面摩擦力传递.但在一般的这类结构中,通常还要沿配合面拧入4～8各螺钉(见题13-68图),为什么?螺钉中心线的位置应在何处?为什么? 13-70 比较图示两种螺栓联接式涡轮结构,哪种结构合理些?为什么?在合理的结构中,涡轮适合承受哪个方向的轴向力?

题13-65图

题13-68图 题13-70图

13-71 在螺栓联接式涡轮结构中,应用较多的是普通螺栓连接,还是铰制孔螺栓连接?螺栓的直径和数目如何确定? 13-72 说明图中安装在蜗杆轴两端的零件1有何作用.题13-72图

第四篇：贵州大学机械设计课程教案 第5章-螺纹联接

第六章

螺纹联接及螺旋传动

一、选择题

6－

1、当两个被联接件不太厚时，宜采用__________。

（1）双头螺柱联接

（2）螺栓联接

（3）螺钉联接

（4）紧定螺钉联接

6－

2、当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用__________。

（1）螺栓联接

（2）螺钉联接

（3）双头螺柱联接

（4）紧定螺钉联接 6－

3、普通螺纹的牙型角α为60o，当摩擦系数μ＝0.10时，则该螺纹副的当量摩擦系数μv＝__________。

（1）0.105

（2）0.115

（3）0.1115

（4）0.104 6－

4、在拧紧螺栓联接时，控制拧紧力矩有很大方法，例如__________。

（1）增加拧紧力

（2）增加扳手力臂（3）使用测力矩扳手或定力矩扳手 6－

5、螺纹联接防松的根本问题在于__________。

（1）增加螺纹联接的轴向力

（2）增加螺纹联接的横向力（3）防止螺纹副的相对转动

（4）增加螺纹联接的刚度 6－

6、螺纹联接预紧的目的之一是__________。

（1）增强联接的可靠性和紧密性（2）增加被联接件的刚性（3）减小螺栓的刚性 6－

7、承受预紧力和轴向变载荷的紧螺栓联接，当其螺栓的总拉力F0的最大值和被联接件的刚度Cm不变时，螺栓的刚度Cb愈小，则__________。

（1）螺栓中总拉力的变化幅度愈大

（2）螺栓中总拉力的变化幅度愈小（3）螺栓中总拉力的变化幅度不变

（4）螺栓中的疲劳强度降低

6－8承受预紧力和轴向变载荷的紧螺栓联接，当其螺栓的总拉力F0的最大值和螺栓的刚度Cb不变时，被联接件的刚度Cm愈小，则__________。

（1）螺栓中总拉力的变化幅度愈大

（2）螺栓中总拉力的变化幅度愈小（3）螺栓中总拉力的变化幅度不变

（4）螺栓疲劳强度愈高 6－

9、承受横向载荷或旋转力矩的紧螺栓联接，该联接中的螺_________。

（1）受剪切作用

（2）受拉伸作用

（3）受剪切和拉伸作用（4）既可能受剪切作用又可能受拉伸作用

6－

10、对受轴向变载荷的紧螺栓联接，在限定螺栓总拉力的情况下，提高螺栓疲劳强度的有效措施是__________。

（1）增大被联接件的刚度（2）减小被联接件的刚度（3）增大螺栓的刚度

6－

11、现有一单个螺栓联接，要求被联接件的结合面不分离，假定螺栓的刚度Cb与被联接的刚度Cm相等，联接的预紧力为F′，现开始对联接施加轴向载荷，当外载荷达到与预紧力F′的大小相等时，则__________。

（1）被联接发生分离，联接失败（2）被联接件即将发生分离，联接不可靠（3）联接可靠，但不能再继续加载

（4）联接可靠，只要螺栓强度足够，外载荷F还可继续增加到接近预紧力的两倍 6－

12、有一气缸盖螺栓联接，若气缸内气体压力在0～2MPa之间循环变化，则螺栓中的应2

力变化规律为__________。

（1）对称循环变应力

（2）脉动循环变应力

（3）非对称循环变应力（4）非稳定循环变应力

6－

13、当一个承受变载荷的螺栓联接，其螺栓的静强度足够而疲劳强度不足时，应首先考虑采用__________来提高其疲劳强度。

（1）增加螺栓直径

（2）提高螺栓材料的屈服极限

（3）改用双螺

（4）柔性螺母

6－

14、为了改善螺纹牙上的载荷分部，通常都以_________的方法来实现。

（1）采用双螺母

（2）采用加高的螺母

（3）采用减薄的螺

（4）减少螺栓和螺母的螺距变化差

6－

15、被联接件受横向载荷作用时，若采用一组普通螺栓联接，则载荷靠__________来传递。

（1）接合面之间的摩擦力

（2）螺栓的剪切和挤压

（3）螺栓的剪切和被联接件的挤压

6－

16、设计螺栓组联接时，虽然每个螺栓的受力不一定相等，但对该组螺栓仍均采用相同的材料、直径和长度，这主要是为了__________。

（1）外形美观

（2）购买方便

（3）便于加工和安装

6－

17、设计紧螺栓联接时，其直径愈小，则许用安全系数应取得愈大，这是由于直径愈小时，__________。

（1）螺纹部分的应力集中愈严重

（2）加工螺纹时愈易产生缺陷（3）拧紧时愈易拧断

（4）材料的力学性能愈不易保证

二、分析与思考题

6－

1、螺纹的主要参数有哪些？各参数间的关系如何？在设计中如何应用？ 6－

2、常用的螺纹牙型有哪几种？试说明各自的特点及主要用途。6－

3、按用途螺旋副分为哪两大类？

6－

4、根据螺纹线数的不同，螺纹可以分为哪几种？它们各有何特点？

6－

5、为什么单线普通三角螺纹主要用以联接？而多线梯形、矩形和锯齿形螺纹主要用以传动？

6－

6、根据螺纹旋向的不同，螺纹可以分为哪几种？如何判断螺纹的旋向？ 6－

7、常见螺栓的螺纹是右旋还是左旋？是单线还是多线？为什么？

6－

8、圆柱螺纹的公称直径指的是哪个直径？计算螺纹的摩擦力矩时使用哪个直径？计算螺纹危险截面时使用的是哪个直径？

6－

9、管螺纹的公称直径指的是哪个直径？为什么管子上的螺纹通常采用细牙螺纹？ 6－

10、为什么螺纹联接大多数要预紧？什么叫螺纹联接的预紧力？

6－

11、常用的控制预紧力的方法有哪些？它们有哪些优缺点？为了克服这些缺点可采用什么方法？

6－

12、在拧紧螺母时，拧紧力矩T要克服哪些摩擦力矩？这时螺栓和被联接件各受到什么

样的载荷？

6－

13、为什么对重要的螺栓联接不宜使用直径小于M12～M14的螺栓？一般情况下，螺栓所受到的预紧力大约是扳手上施加的力的多少倍？ 6－

14、螺纹联接为什么要防松？防松的根本问题是什么？

6－

15、防松的基本原理有哪几种？具体的防松方法和装置各有哪些？

6－

16、相同的公称直径的粗牙普通螺纹与细牙普通螺纹相比，哪个自锁性能好？哪个强度高？为什么？为什么薄壁零件的联接常采用细牙螺纹？

6－

17、什么叫螺纹的自锁现象？自锁条件如何？螺旋副的传动效率又如何计算？ 6－

18、为什么有自锁性能的螺旋传动其效率η小于50％？ 6－

19、试问螺纹的升角为多大时，螺旋副的效率可达到最高值？ 6－20、螺纹联接的主要失效形式和计算准则是什么？

6－

21、何为松螺纹联接？何为紧螺栓联接？它们的强度计算方法有何区别？

三、设计计算题

1、受轴向载荷的紧螺栓联接，被联接钢板间采用橡胶垫片。已知预紧力为1500N，当轴向工作载荷为1000N时，求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的残余预紧力。

2、图示汽缸螺栓联接，汽缸内压力p在0-1.5MPa间变化，缸盖和缸体均为钢制，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。

6-2 6-3 6-

3、图示两根梁用8个4.6级普通螺栓与两块钢盖板相联接，梁受到的拉力F=28kN，摩擦系数f=0.2，控制预紧力，试确定所需螺栓的直径。4

4、图示YLD10凸缘联轴器，允许传递的最大转矩为630N·m，两半联轴器采用4个M12×60的铰制孔螺栓，性能等级为8.8级，联轴器材料为HT200，试校核联接强度。

6-4 6-5

5、铰制孔用螺栓组联接的三种方案如图所示，已知L=300mm，a=60mm，试求三个方案中，受力最大的螺栓所受的力各为多少？哪个方案较好？

6、图示底板螺栓组联接受外力Fe作用，外力Fe作用在包含x轴并垂直于底板结合面的平面内。试分析螺栓组受力情况，并判断哪个螺栓受载最大？保证联接安全的必要条件有哪些？

7、图示刚性联轴器取4个M16小六角头铰制孔用螺栓，螺栓材料为45钢，受剪面处螺栓直径为φ17mm，其许用最大扭矩T=1.5kN·m（设为静载荷），试校核其强度。联轴器材料HT250。

6-76-

8、上题的刚性联轴器中，若采用M16受拉螺栓，靠两半联轴器的接合面间产生的摩擦力来传递扭矩，螺栓材料为45钢，接合面间的摩擦系数f=0.16，安装时不控制欲紧力，试决定螺栓数（螺栓数应为双数）。

9、缸径D=500mm，蒸汽压力p=1.2MPa，螺栓分布圆直径D0=640mm。为保证气密性要求，螺栓间距不得大于150mm。试设计此汽缸盖螺栓组联接。

6-9 6-10

6－

10、设图示螺栓刚度Cb，被联接件的刚度Cm，若Cm＝8Cb，预紧力F′＝1kN，外载荷F＝1.1kN，试求螺栓中的总拉力F0和被联接件中的剩余预紧力F″。

6－

11、如图示为一吊环与机架用一单个螺栓联接，已知机架的重量为5kN装配螺栓时的预紧力F′＝5kN，问吊环将机架吊起后纸垫A能否抽出？ 6

6-11

6-12 6－

12、图示为一凸缘轴，通过凸缘上的六个35钢制螺栓与另一凸缘轴相联接。轴的转速n=720r/min，额定功率P＝30kW，短期作用的最大功率为额定规律的2.5倍。试按普通螺栓和铰制孔用螺栓的直径并比较两者的优缺点。已知凸缘接触面间的摩擦系数μs＝0.2，可靠系数K＝1.2，螺栓材料的屈服点σs＝320MPa，拉应力的安全系数Sσ＝1.5，剪应力的安全系数St＝2.5，挤压应力的安全系数Sp＝1.2。

6－

13、如图示的方形盖板用四个M16的螺钉与箱体相联接，盖板中心O点装有吊环，已知FQ＝20kN，尺寸如图示。要求：1）当取剩余预紧力F″=0.6F（F为工作拉力）、螺钉材料的性能等级为6.6级装配不控制预紧力时，校核螺钉的强度；2）由于制造误差吊环由O点移至对角线上O′点，且OO′＝52mm，问哪个螺栓的受力最大？并校核其强度。

6-13

6-14 6－

14、某钢制吊架用螺栓组固定在水平钢梁上，螺栓组由四个普通螺栓组成，它们的螺纹直径均为d，长度为l，每个螺栓的预紧力为F′，螺栓布置形式如图。试问：1）吊架承受垂直拉力F时，螺栓组中的每个螺栓承受的载荷为多大？2）在强度足够以及d、F′和被联接件的刚度Cm一定时，为提高该螺栓组联接的工作可靠性，螺栓用细长些好？还是粗短些好？（用螺栓组联接的力－变形图来说明）

6－15如图示的扳手柄，用两个普通螺栓联接，已知手柄上的推力F＝200N，两个被联接件之间的摩擦系数μs＝0.15，若螺栓材料为Q235钢，可靠系数K＝1.2，装配时不控制预紧力。试求普通螺栓的直径。若改为铰制孔用螺栓，计算所需直径。

6－15

6－16

6－

16、如图示为轴承托架紧固到钢立柱上，托架材料为铸铁，螺栓材料的性能等级为6.6级，载荷为F＝6kN，α＝30o，尺寸如图示，螺栓数为4个。试设计此螺栓联接。

第五篇：贵州大学机械设计课程教案 第8章-带传动

第十一章 带传动

一、选择题

11－1 平带、V带传动主要依靠___________传递运动和动力。

（1）带的紧边拉力

（2）带和带轮接触面间的摩擦力

（3）带的预紧力

11－2 在一般传递动力的机械中，主要采用___________传动。（1）平带

（2）同步带

（3）V带

（4）多楔带

11－3 平带传动要实现两平行轴同方向回转，可采用___________传动。（1）交叉

（2）半交叉

（3）开口

（4）角度

11－4 V带传动中，带轮的基准直径是图上的___________。

（1）d（2）d（3）d（4）d4

11－5 下列普通V带中以___________型带的截面尺寸最小。

（1）A

（2）C

（3）E

（4）Z

题11－4图

题11－6图

11－6 带速v＞30m/s、主动轴转速n1=1×104～5×104r/min的带传动属于高速带传动，这种传动除要求带轮重量轻、质量均匀对称外，还在轮缘表面开环形槽，目的是___________。（1）为了动平衡

（2）防止掉带

（3）防止带和轮缘表面间形成空气层而降低摩擦系数

（4）减轻带轮重量

11－7 带传动中，在预紧力相同的条件下，V带比平带能传递较大的功率，是因为V带___________。

（1）强度高

（2）尺寸小

（3）有楔形增压作用

（4）没有接头

11－8 V带传动中，带截面楔角为40o，带轮的轮槽角应__________40o。（1）大于

（2）等于

（3）小于

11－9 带传动中，v1为主动轮圆周速度、v2为从动轮圆周速度、v为带速，这些速度之间存在的关系是___________。

（1）v1=v2=v

（2）v1＞v＞v（3）v1＜v＜v2

（4）v1=v＞v2

11－10 带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为___________。（1）带的材料不符合虎克定律

（2）带容易变形和磨损

（3）带在带轮上打滑

（4）带的弹性滑动

11－11 带传动工作时产生弹性滑动是因为___________。

（1）带的预紧力不够

（2）带的紧边和松边拉力不等

（3）带绕过带轮时有离心力

（4）带和带轮间摩擦力不够

11－12 带传动打滑总是___________。

（1）在小轮上先开始

（2）在大轮上先开始

（3）在两轮上同时开始 2

11－13 带传动中，带每转一周，拉应力是___________。（1）有规律变化的（2）不变的（3）无规律变化的

11－14 带传动中，若小带轮为主动轮，则带的最大应力发生在带___________处。（1）进入主动轮

（2）进入从动轮

（3）退出主动轮

（4）退出从动轮

11－15 带传动中，带速v＜10m/s，紧边拉力为F1，松边拉力为F2。当空载时，F1和F2的比值是___________。

（1）F1/F2≈0

（2）F1/F2≈1

（3）F1/F2=e

μα

（4）1＜F1/F2＜e

μα

11－16 带传动工作时，紧边拉力为F1，松边拉力为F2。若带速v＜10m/s，当载荷打到极限值，带将开始打滑还未打滑时，F1和F2的比值是___________。（1）F1/F2≈0

（2）F1/F2≈1

（3）1＜F1/F2＜e

μα

（4）F1/F2=e

μα

11－17 V带传动设计中，限制小带轮的最小直径是为了___________。

（1）使结构紧凑

（2）限制弯曲应力

（3）保证带和带轮接触面间有足够摩擦力

（4）限制小带轮上的包角

11－18 用___________提高带传动的传动功率是不合适的。

（1）适当增大预紧力F0

（2）增大轴间距a

（3）增加带轮表面粗糙度

（4）增大小带轮基准直径dd

11－19 V带传动设计中，选取小带轮基准直径的依据是___________。（1）带的型号

（2）带的速度

（3）主动轮转速

（4）传动比

11－20 带传动采用张紧装置的目的是___________。

（1）减轻带的弹性滑动

（2）提高带的寿命

（3）改变带的运动方向

（4）调节带的预紧力

11－21 下列V带传动中，___________图的张紧轮位置是最合理的。

题11－21图

11－22 同一V带和传动，若主动轮转速不变，用于减速（小带轮主动）比用于增速（大带轮主动）所能传递的功率___________。

（1）大

（2）相等

（3）小

11－23 当带速v30m/s时，一般采用___________来制造带轮。

（1）灰铸铁

（2）球墨铸铁

（3）铸钢

（4）铝合金

题11－24图

11－24 下列V带传动中，图___________的回转方向是合理的。

11－25 实践证明，带传动传递载荷时，带的弹性滑动发生在___________。

（1）全部接触弧上

（2）带离开主、从动轮以前的那一部分接触弧上

3（3）带进入主、从动轮的那一部分接触弧上

11－26 平带传动中，为防止带从带轮上滑落，下列几种小带轮轮缘形状，图___________的表面形状最合理。

题11－26图

二、分析与思考题

11－27 带传动有哪几种功率损失？带传动的效率约为多少？

11－28 带传动中，带的截面形状有哪几种？各有什么特点？

11－29 普通V带传动和平带传动相比，有什么优缺点？

11－30 窄V带传动和普通V带传动相比较有什么优缺点？

11－31 同步带传动有什么优缺点？应用于什么场合？

11－32 普通V带由哪几部分组成？各部分的作用是什么？

11－33 说明带传动中紧边拉力F1、松边拉力F2和有效拉力F、张紧力F0之间的关系。

11－34 在推导单根V带传递的额定功率和核算包角时，为什么按小带轮进行？

11－35 带传动中，弹性滑动是怎样产生的？造成什么后果？

11－36 带传动中，打滑是怎样产生的？打滑的有利有害方面各是什么？

11－37 弹性滑动率的物理意义是什么？如何计算弹性滑动率？

11－38 带传动工作时，带上所受应力有哪几种？如何分布？最大应力在何处？

11－39 带传动的主要失效形式是什么？带传动设计的主要依据是什么？

11－40 当传递相同功率时，为什么V带传动作用在轴上的压力比平带传动小？

11－41 试说明带传动设计中，如何确定下列参数：（1）带轮直径；（2）带速v；（3）小带轮包角α1；（4）张紧力F0；（5）带的根数z；（6）传动比i。

11－42 在多根V带传动中，当一根大失效时，为什么全部带都要更换？

11－43 为什么带传动的轴间距一般都设计成可调的？

11－44 带的楔角θ与带轮的轮槽角φ是否一样？为什么？

11－45 V带轮轮槽与带的三种安装情况如图所示，其中哪一种情况是正确的？为什么？

题11－45图

题11－46图

1－输入轴

2－输出轴

11－46 在图示的V带塔轮传动结构示意图中，d1=d4，d2=d5，d3=d6，轴1为主动轴，4

若从动轴2上的阻力矩T2不变，问哪对轮组合输出功率最小？为什么？

11－47 有一双速电动机与V带组成的传动装置，改变电动机转速可使从动轴得到300r/min和600r/min两种转速。若从动轴输出功率不变，试问在设计带传动时应按哪种转速计算？为什么？

11－48 带传动为什么必须张紧？常用的张紧装置有哪些？

三、设计计算题

11－49 一金属切削机床，用普通V带传动。已知电动机额定功率P=3kW主动轮转速n1=1420r/min，从动轮转速n2=570r/min，带速v=7.45m/s，轴间距a=530mm，带与带轮间的当量摩擦系数μv＝0.45，每天工作16h。求带轮基准直径dd1、dd2、带基准长度Ld和预紧力F0。

11－50 V带传动中，已知小带轮直径dd1＝140mm，转速n1=960r/min，大带轮直径dd2＝425mm，V带传动的弹性滑动率ε＝0.02。试问：计入弹性滑动率和不计入弹性滑动率，大带轮转速相差多少？

11－51 已知一V带传动，传递功率P=10kW带速v＝12.5m/s，现测得张紧力F0=700N。求紧边拉力F1和松边拉力F2。

11－52 设单根V带所能传递的额定功率P1=10kW，主动带轮dd1＝160mm，转速n1=1450r/min，包角α＝140o，带和带轮间的当量摩擦系数μv＝0.2。求有效拉力F和紧边拉力F1。

11－53 图示为一普通A型V带塔轮传动。主动轮转速n1=900r/min，从动轮转速n2分别为900r/min、600r/min和450r/min三种，轴间距a=550mm，dd1＝dd2=225mm。试计算此带传动的胶带长度和各级带轮的基准直径。

题11－53图

11－54 设计一破碎机装置用的V带传动。已知电动机型号Y132M2—6，电动机额定功率P=5.5kW，转速n1=960r/min，传动比i＝2，两班制工作，要求轴间距a＜600mm。

11－55 设计一牛头刨床用的V带传动。已知电动机额定功率P=4kW，转速n1=1440r/min，要求传动比i＝3.5，刨床两班制工作，由于结构限制，希望大带轮的外径不超过450mm。

11－56 一车床的电动机和床头箱之间采用接近垂直的V带传动。已知电动机额定功率P=7.5kW，电动机型号为Y132M—4，转速n1=1440r/min，要求传动比i＝2.1，两班制工作，根据机床结构，轴间距900mm左右。试设计此V带传动，并绘制大带轮工作图。（从动轮轮轴直径d0=45mm）

11－57 设计由电动机驱动旋转式水泵的普通V带传动。电动机型号为Y160M—4，额定功率P=11kW，转速n1=1460r/min，水泵轴的转速n2=400r/min，轴间距约为1500mm，每天工作24h。并要求绘制小带轮工作图。

四、结构设计题

11－58 设计平型带传动的小带轮，并绘制工作图。已知带宽b=35mm，带轮直径dd1

＝160mm，安装小带轮的电动机轴轴径d0=35mm。

11－59 V带传动进行带轮结构设计时，带轮结构型式的选择及尺寸确定根据什么？轮缘上轮槽的尺寸确定根据什么？并说明哪些结构尺寸是根据经验公式确定的。

11－60 右图为普通B型V带轮轮缘上的轮槽结构图。问标注的表面粗糙度是否合理？为什么？

题11－60图

11－61 根据题11－56的已知条件，试设计小V带轮轮毂部分的结构，（包括键槽）并绘制轮毂部分工作图。

11－62 试设计一普通A型V带的带轮。材料为HT200。已知带轮基准直径dd＝355mm，带根数z＝3。并绘制带轮工作图。

11－63 试设计一普通D型V带传动的带轮，材料为HT300。已知带轮基准直径dd＝1060mm，带轮转速n=220r/min，传递功率P=10kW，带根数z＝5，采用椭圆轮辐式结构，并绘制带轮工作图。