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机 械 设 计 习 题
第一章 机械设计概述
思考题
1.1 一部完整的机器由哪几部分组成? 1.2 设计机器时应满足哪些基本要求? 1.3 设计机械零件时应满足哪些基本要求?
1.4 机械零件的计算准则与失效形式有什么关系? 常用的计算准则有哪些? 它们各针对什么失效形式?
1.5 什么叫机械零件的可靠度?它与零件的可靠性有什么关系? 机械零件的可靠度与失效率有什么关系?
1.6 机械零件的设计计算有哪两种方法? 它们各包括哪些内容? 各在什么条件下采用?
1.7 机械零件设计的一般步骤有哪些? 其中哪个步骤对零件尺寸的确定起决定性的作用? 为什么?
1.8 选择零件材料时要了解材料的哪些主要性能? 合理选择零件材料的原则是什么? 1.9 机械设计时为什么要考虑零件的结构工艺性问题? 主要应从哪些方面来考虑零件的结构工艺性?
1.10 什么是标准化、系列化和通用化?标准化的重要意义是什么? 1.11 机械设计方法通常分哪两大类?简述两者的区别和联系。
1.12 什么是传统设计方法?传统设计方法又分哪3种? 各在什么条件下被采用?
1.13 什么是现代设计方法?简述现代设计方法的特点。
第四章 带传动
思考题
4.1 按工作原理的不同，带传动的主要类型有哪些?各自适用于什么场合?
4.2 V带传动为什么比平带传动的承载能力大?
4.3 影响带传动承载能力的因素有哪些? 如何提高带传动的承载能力? 4.4 什么是弹性滑动? 什么是打滑? 它们对带传动有何影响? 是否可以避免? 4.5 一般情况下，带传动的打滑首先发生在大带轮上还是小带轮上? 为什么? 4.6 简述V带传动的极限有效拉力Felim与摩擦系数f ，小带轮包角α1及初拉力F0之间的关系。
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4.7 分析带传动工作时带截面上产生的应力及其分布，并指出最大应力发生处。 4.8 简述带传动的主要失效形式和设计准则。
4.9 机械传动系统中，为什么一般将带传动布置在高速级? 4.10 如何确定小带轮的直径?
4.11 为什么V带剖面的楔角为40°，而带轮的槽角则为32°、34°、36°或38°?
'P?(P0??P0)K?KL中各符号的含义。 04.12 试说明公式
4.13 试分别说明Kα与小带轮包角α1、KL与带长Ld间的关系。 4.14 带传动张紧的目的是什么? 张紧轮应如何安放? 4.15 多根V带传动时，若发现一根已损坏，应如何处置? 习 题
4.1 已知一普通V带传动传递的功率P = 8 kW，带速v = 15 m／s，紧边与松边拉力之比为3∶1 ，求该带传动的有效拉力Fe和紧边拉力F1 。
4.2 有一电动机驱动的普通V带传动，单班制工作，主动轮转速n1 =1460 r／min ，中心距a =370mm ，dd1 =140mm ，dd2 = 400mm ，中等冲击，轻微振动，用3根B型普通V带传动，初拉力按规定给定，试求该装置所能传递的最大功率。
4.3 设计一普通V带传动。已知所需传递的功率P = 5 kW，电动机驱动，转速n1 =1440r／min ，从动轮转速n2 = 340r／min，载荷平稳，两班制工作。
4.4 设计某机床上的普通V带传动。已知所需传递的功率P = 11 kW，电动机驱动，转速n1 =1460r／min ，传动比i =2.5，载荷平稳，单班制工作，中心距a =l000 mm ，从动轮轴孔直径da = 70mm 。要求给出从动轮工作图。
第五章 链传动
思考题
5.1 在传动原理、应用特点、运动特性、初拉力、张紧以及松边位置等方面将链传动与带 传动相比较。
5.2 滚子链的标记“10A—2—100 GB 1243—1997”的含义是什么? 5.3 为什么链节数常选偶数，而链轮齿数选奇数?
5.4 为什么链传动通常将主动边放在上边，而与带传动相反? 5.5 链传动的失效形式有哪些? 设计准则是什么?
5.6 滚子链的额定功率曲线是在什么条件下得到的? 实际使用时如何修正? 5.7 链速一定时，链轮齿数z的多少和链节距p的大小对链传动有何影响?
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5.8 试分析如何适当地选择链传动的参数以减轻多边形效应的不良影响。 习 题
5.1 设计一滚子链传动。电动机驱动，已知需传递的功率P = 7 kW，主动轮转速n1 = 960r／min ，从动轮转速n2 = 330r／min，载荷平稳，按规定条件润滑，两链轮轴线位于同一水平面，中心距无严格要求。
5.2 某带式运输机由电动机驱动，传动方案拟采用一级齿轮传动、一级带传动、一级链传动组成。试画出该传动系统简图，并作必要的说明。
5.3 选择并验算一带式输送机的链传动，已知传递功率P = 22kW，主动轮转速n1 = 750r／min ，传动比i =3，工况系数KA = 1.4，中心距a≤800 mm (可调节)。
5.4 图5.16所示为链传动的4种布置形式。小链轮为主动轮，请在图上标出其正确的转动方向。
图5.16 题5.4图
第六章 齿轮传动
思考题
6.1 齿轮传动常见的失效形式有哪些? 闭式硬齿面、闭式软齿面和开式齿轮传动的设计计算准则分别是什么?
6.2 在不改变材料和尺寸的情况下，如何提高轮齿的抗折断能力?
6.3 齿面点蚀首先发生在轮齿上的什么部位? 为什么?为防止点蚀可采取哪些措施? 6.4 计算齿轮强度时为什么要引入载荷系数K ? K由哪几部分组成? 影响各组成部分取值的因素有哪些?
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6.5 圆柱齿轮传动中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，则它们的许用接触应力是否相等?
6.6 试述小齿轮齿数z ，和齿宽系数фd对齿轮传动性能及承载能力的影响。 6.7 齿轮设计中为什么要使小齿轮硬度比大齿轮硬度高? 小齿轮宽度比大齿轮宽? 6.8 现有A、B两对闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动，A对模数m = 2 mm，齿数z1 = 40，z2 = 90；B对模数m = 4mm，齿数z1 = 20， z2 = 45。两对齿轮的精度、材质配对、工作情况及其他参数均相同。试比较这两对齿轮传动的齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度、工作平稳性及制造成本。
6.9 试述齿轮传动设计参数的选择原则。一般参数的闭式齿轮传动和开式齿轮传动在选择模数、齿数等方面有何区别?
6.10 齿形系数与模数有关吗? 影响齿形系数的因素有哪些?
6.11 直齿锥齿轮传动强度计算有何特点? 其强度当量齿轮是如何定义的? 如何确定强度当量齿轮的设计参数?
6.12 齿轮传动的常用润滑方式有哪些? 润滑方式的选择主要取决于什么因素? 6.13 决定齿轮结构形式的主要因素有哪些? 常见的齿轮结构形式有哪几种? 它们分别适用于何种场合? 习 题
6.1 有一单级直齿圆柱齿轮减速器，已知z1 = 32，z2 = 108，中心距a = 210 mm，齿宽b = 70mm，大小齿轮的材料均为45钢，小齿轮调质，硬度为250 HBS，齿轮精度为8级，输入转速n1 =1460r／min，电动机驱动，载荷平稳，要求齿轮工作寿命不少于10000 h 。试求该齿轮传动能传递的最大功率。
6.2 设计铣床中的一对直齿圆柱齿轮传动，已知需传递的功率P =7.5 kW，小齿轮主动，转速nl =1440r／min，齿数zl =26，z2 =54，双向传动，两班制，工作寿命为5年，每年300个工作日。小齿轮对轴承非对称布置，轴的刚性较大，工作中受轻微冲击，7级精度。
6.3 某两级斜齿圆柱齿轮减速器传递功率P = 40 kW，高速级传动比i12 =3.3，高速轴转速nl =1460r／min，电动机驱动，长期双向转动，载荷有中等冲击，要求结构紧凑，试设计该减速器的高速级齿轮传动。
6.4 两级展开式斜齿圆柱齿轮减速器如图6.34所示。已知主动轮1为左旋，转向nl
如图所示，为使中间轴上两齿轮所受轴向力互相抵消一部分，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Fa 、径向力Fr和圆周力Ft的方向。
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图6.34 题6.4图
6.5 图示为一圆锥－圆柱齿轮减速器，功率由Ⅰ轴输入，Ⅲ轴输出，不计摩擦损失。已知直齿锥齿轮传动z l =20，z2 =50，m = 5mm ，齿宽b = 40mm ；斜齿圆柱齿轮传动z3 =23，z4 = 92，m n =6mm。试求Ⅱ轴上轴承所受轴向力为零时斜齿轮的螺旋角β，并作出齿轮各啮合点处作用力的方向(用3个分力表示)。
图6.35 题6.5图
6.6 设计由电动机驱动的闭式直齿锥齿轮传动。已知功率P =5 kW，转速nl = 960 r／min，传动比为2.5，小齿轮悬臂布置，载荷平稳，要求齿轮工作寿命不少于10000 h 。
第七章 蜗杆传动
思考题
7.1 蜗杆传动有哪些类型?
7.2 与齿轮传动相比，蜗杆传动的失效形式有何特点? 为什么?蜗杆传动的设计准则是什么?
7.3 指出下列公式的错误并加以改正。
(1)
ni?1?n2z2d2?z1d1 ； (2)
a?m(z1?z2)2； (3)
2T22iT12T1Ft2????Ft1d2d2d1
7.4 何谓蜗杆传动的中间平面? 何谓蜗杆传动的相对滑动速度?
7.5 蜗杆头数z1和导程角γ对蜗杆传动的啮合效率有何影响? 蜗杆传动的效率为什么比齿轮传动的效率低得多?
7.6 蜗杆传动的自锁条件是什么?为什么?
7.7 蜗杆传动的强度计算中，为什么只需计算蜗轮轮齿的强度?
7.8 锡青铜和铝铁青铜的许用接触应力[σH]在意义上和取值上各有何不同? 为什么?