机械设计(新教材)

《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：[e-mail]目录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=1500N·m，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90°～120°；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90°～120°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=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=100N·m，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=l450r／min，传动带与带轮间的当量摩擦因数f=0．51，包角α=1800，初拉力Fo=360N。试问：①该传动所能传递的最大有效拉力为多少?②若d。，=100mm，其传递的最大转矩为多少?③若传动效率为0．95，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=10m／s，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=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，①试问当主动小带轮的转向为何时，较为合理?为什么?；②在图上标出小带轮包角1。；③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、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，传动中心距为1000mm，则小轮的包角α1=__________。10、带传动工作时，紧边拉力为Fl，松边拉力为F2，若带速V10m／s，当载荷达到极限值，带将开始打滑还未打滑时Fl和F2的比值为__________。11、带传动中若大带轮为主动轮，则带的最大应力发生在带__________处。12、摩擦型带传动的主要失效形式__________和__________；其设计准则是__________和__________。13、V带传动工作时，传动带经受的最大应力等于__________，它发生在__________处；仅在包绕带轮时产生的应力为__________。14、V带传动即将打滑时紧边拉力F1与松边拉力F2的关系为__________。第七章链传动一、简答问题1、一般情况下，为什么滚子链传动的瞬时传动比不是恒定的?2、与齿轮传动、带传动相比，链传动具有哪些优点?适用于哪些场合?3、为何小链轮的齿数不能选得太少，当传递功率时大链轮的齿数又不能选得太多?4、当传递功率较大时，可选用单排大节距链，也可选用多排小节距链，二者有何特点，各适于哪种场合?5、引起滚子链传动速度不均匀的原因是什么?其主要影响因素有哪些?6、链速一定时，链轮齿数的多少与链节距的大小对链传动的动载荷有何影响?7、若是水平安装的滚子链传动，紧边应置于上侧还是下侧?为什么?8、链传动与带传动的张紧目的有何区别?常用的张紧方法有哪些?9、设计两个滚子链传动，滚子链传动A和滚子链传动B，传递的功率均为P=4.5KW、传动比为i=2