机械设计习题集(带答案)

齿轮传动习题

1.问：常见的齿轮传动失效有哪些形式？

答：齿轮的常见失效为：轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、塑性变形等。

2.问：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？

答：可采取如下措施：1)减小齿根应力集中;2)增大轴及支承刚度;3)采用适当的热处理方法提高齿芯的韧性;4)对齿根表层进行强化处理。

3.问：为什么齿面点蚀一般首先发生在靠近节线的齿根面上？

答：当轮齿在靠近节线处啮合时，由于相对滑动速度低形成油膜的条件差，润滑不良，摩擦力较大，特别是直齿轮传动，通常这时只有一对齿啮合，轮齿受力也最大，因此，点蚀也就首先出现在靠近节线的齿根面上。

4.问：在开式齿轮传动中，为什么一般不出现点蚀破坏？

答：开式齿轮传动，由于齿面磨损较快，很少出现点蚀。

5.问：如何提高齿面抗点蚀的能力？

答：可采取如下措施：1)提高齿面硬度和降低表面粗糙度;2)在许用范围内采用大的变位系数和,以增大综合曲率半径;3)采用粘度高的润滑油;4)减小动载荷。

6.问：什么情况下工作的齿轮易出现胶合破坏？如何提高齿面抗胶合能力？

答：高速重载或低速重载的齿轮传动易发生胶合失效。措施为：1)采用角度变位以降低啮合开始和终了时的滑动系数;2)减小模数和齿高以降低滑动速度;3)采用极压润滑油;4)采用抗校核性能好的齿轮副材料;5)使大小齿轮保持硬度差;6)提高齿面硬度降低表面粗糙度。

7.问：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？

答：闭式齿轮传动：主要失效形式为齿面点蚀、轮齿折断和胶合。目前一般只进行接触疲劳强度和弯曲疲劳强度计算。开式齿轮传动：主要失效形式为轮齿折断和齿面磨损，磨损尚无完善的计算方法，故目前只进行弯曲疲劳强度计算，用适当增大模数的办法考虑磨损的影响。

8.问：硬齿面与软齿面如何划分？其热处理方式有何不同？

答：软齿面：HB≤350，硬齿面：HB>350。软齿面热处理一般为调质或正火，而硬齿面则是正火或调质后切齿，再经表面硬化处理。

9.问：在进行齿轮强度计算时，为什么要引入载荷系数K？

答：在实际传动中，由于原动机及工作机性能的影响，以及齿轮的制造误差，特别是基节误差和齿形误差的影响，会使法向载荷增大。此外在同时啮合的齿对间，载荷的分配并不是均匀的，即使在一对齿上，载荷也不可能沿接触线均匀分布。因此实际载荷比名义载荷大，用载荷系数K 计入其影响

10.问：齿面接触疲劳强度计算公式是如何建立的？为什么选择节点作为齿面接触应力的计算点？

答：齿面接触疲劳强度公式是按照两圆柱体接触的赫兹公式建立的；因齿面接触疲劳首先发

生在节点附近的齿根部分，所以应控制节点处接触应力。

11.问：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

答：一对齿轮传动，其大小齿轮的接触应力一定相等。两齿轮材料和热处理相同时，其许用应力不一定相等。因为许用应力还与寿命系数有关，大小齿轮的应力循环齿数不等，故许用应力不一定相等。

12.问：配对齿轮的齿面有较大的硬度差时，对较软齿面会产生什么影响？

答：当小齿轮与大齿轮有较大的硬度差，且速度又较高时，较硬的齿面对较软的齿面会起较显著的冷作硬化效应，从而提高其疲劳极限。

13.问：在直齿轮和斜齿轮传动中，为什么常将小齿轮设计得比大齿轮宽一些？

答：其目的是防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合宽度减小而增大轮齿的工作载荷。

14.问：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？

答：齿轮的常用润滑方式有：人工定期加油、浸油润滑和喷油润滑。润滑方式的选择主要取决于齿轮圆周速度的大小。

15.问：齿形系数与模数有关吗？有哪些因素影响齿形系数的大小？

答：齿形系数与模数无关，齿形系数的大小取决于齿数。

16.问：为什么设计齿轮时，齿宽系数既不能太大，又不能太小？

答：齿宽系数过大将导致载荷沿齿宽方向分布不均匀性严重；相反若齿宽系数过小，轮齿承载能力减小，将使分度圆直径增大。

17.问：选择齿轮传动第Ⅱ公差组精度等级时，除了考虑传动用途和工作条件以外，主要依据是什么？

答：圆周速度。

18.问：选择齿轮毛坯的成型方法时（铸造，锻造，轧制圆钢等），除了考虑材料等因素外，主要依据是什么？

答：齿轮的几何尺寸和批量大小。

19.问：斜齿轮传动的接触强度计算中的重合度系数Zε考虑了重合度对单位齿宽载荷的影响，它与哪些因素有关？

答：它与斜齿传动的端面重合度和纵向重合度有关。

20.问：有一标准直齿圆柱齿轮传动，齿轮1和齿轮2的齿数分别为Z1和Z2,且Z1< Z2。若两齿轮的许用接触应力相同，问两答：两齿轮接触强度相等。因齿轮1和齿轮2的接触应力相等，许用接触应力相同，所以两齿轮的接触强度相等。

21.问：设计齿轮传动时，若大小齿轮的疲劳极限值相同，这时它们的许用应力是否相同？为什么？

答：许用应力不一定相同。因许用应力与疲劳极限值有关外，还与齿轮的循环次数（即寿命系数ZN,YN）有关。当大小齿轮的循环次数都达到或超过无限循环的次数时，大小齿轮的许用应力相同；否则，大小齿轮的许用应力不相同。

22.问：斜齿圆住齿轮传动中螺旋角β太小或太大会怎样，应怎样取值？

答：螺旋角太小，没发挥斜齿圆柱齿轮传动与直齿圆住齿轮传动相对优越性，即传动平稳和承载能力大。螺旋角β越大，齿轮传动的平稳性和承载能力越高。但β值太大，会引起轴向力太大，大了轴和轴承的载荷。故β值选取要适当。通常β要求在8°～25°范围内选取。

选择题

l、一般开式齿轮传动的主要失效形式是＿＿。

A、齿面胶合

B、齿面疲劳点蚀

C、齿面磨损或轮齿疲劳折断

D、轮齿塑性变形

2、高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式是＿＿。

A、齿面胶合

B、齿面疲劳点蚀

C、齿面磨损

D、轮齿疲劳折断

3、45号钢齿轮，经调质处理后其硬度值约为＿＿。

A、HRC＝45~50

B、HBS=220~270

C、HBS=160~180

D、HBS=320~350

4、齿面硬度为56~62HRC的合金钢齿轮的加工工艺过程为＿＿。

A、齿坏加工、淬火、磨齿、滚齿

B、齿坏加工、淬火、滚齿、磨齿

C、齿坏加工、滚齿、渗碳淬火、磨齿C、齿坏加工、滚齿、磨齿、淬火

5、齿轮采用渗碳淬火的热处理方法，则齿轮材料只可能是＿＿。

A、45号钢

B、ZG340~640

C、20Cr

D、20CrMnTi

6、齿轮传动中齿面的非扩展性点蚀一般出现在＿＿。

A、跑合阶段

B、稳定性磨损阶段

C、剧烈磨损阶段

D、齿面磨料磨损阶段

7、对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般＿＿。

A、按接触强度设计齿轮尺寸，再校核弯曲强度

B、按弯曲强度设计齿轮尺寸，再校核接触强度

C、只需按接触强度设计

D、只需按弯曲强度设计

8、一对标准直齿圆柱齿轮，已知z1=18，a2=72，则这对齿轮的弯曲应力＿＿。

A、σF1>σF2

B、σF1<σF2

C、σF1=σF2

D、σF1≤σF2

9、一对标准渐开线圆柱齿轮要正确啮合时，它们的＿＿必须相等。

A、直径

B、模数

C、齿宽

D、齿数

带传动习题

1.问：带传动常用的类型有哪些？

答：在带传动中，常用的有平带传动、V带传动、多楔带传动和同步带传动等。

2.问：V带的主要类型有哪些？

答：V带有普通V带、窄V带、联组V带、齿形V带、大楔角V带、宽V带等多种类型，其中普通V带应用最广，近年来窄V带也得到广泛的应用。

3.问：普通V带和窄V带的截型各有哪几种？

答：普通V带的截型分为Y、Z、A、B、C、D、E七种，窄V带的截型分为SPZ、SPA、SPB、SPC 四种。

4.问：什么是带的基准长度？

答：V带在规定的张紧力下，其截面上与“测量带轮”轮槽基准宽度相重合的宽度处，V带的周线长度称为基准长度Ld，并以Ld表示V带的公称长度。

5.问：带传动工作时，带中的应力有几种？

答：带传动工作时，带中的应力有：拉应力、弯曲应力、离心应力。

6.问：带传动中的弹性滑动是如何发生的？

答：由于带的弹性变形差而引起的带与带轮之间的滑动，称为带传动的弹性滑动。这是带传动正常工作时固有的特性。选用弹性模量大的带材料，可以降低弹性滑动。

7.问：带传动的打滑是如何发生的？它与弹性滑动有何区别？打滑对带传动会产生什么影响？

答：打滑是由于过载所引起的带在带轮上全面滑动。打滑可以避免，而弹性滑动不可以避免。打滑将使带的磨损加剧，从动轮转速急剧下降，使带的运动处于不稳定状态，甚至使传动失效。

8.问：打滑首先发生在哪个带轮上？为什么？

答：由于带在大轮上的包角大于在小轮上的包角，所以打滑总是在小轮上先开始。

9.问：弹性滑动引起什么后果？

答：1）从动轮的圆周速度低于主动轮；2）降低了传动效率；3）引起带的磨损；4）使带温度升高。

10.问：当小带轮为主动轮时，最大应力发生在何处？

答：这时最大应力发生在紧边进入小带轮处。

11.问：带传动的主要失效形式是什么？

答：打滑和疲劳破坏。

12.问：带传动的设计准则是什么？

答：在保证带传动不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。

13.问：提高带传动工作能力的措施主要有哪些？

答：增大摩擦系数、增大包角、尽量使传动在靠近最佳速度下工作、采用新型带传动、采用高强度带材料等。

14.问：带轮的结构形式有哪些？

答：铸铁制V带轮的典型结构有：实心式、腹板式、孔板式、椭圆轮辐式。

15.问：根据什么来选定带轮的结构形式？

答：主要原因是根据带轮的基准直径选择结构形式；根据带的截型确定轮槽尺寸；带轮的其它结构尺寸由经验公式计算。

16.问：V带传动常见的张紧装置有哪些？

答：定期张紧装置、自动张紧装置、采用张紧轮的装置。

17.问：带传动中，在什么情况下需采用张紧轮？张紧轮布置在什么位置较为合理？

答：当中心距不能调节时，可采用张紧轮将带张紧。张紧轮一般应放在松边内侧，使带只受单向弯曲。同时张紧轮还应尽量靠近大轮，以免过分影响带在小轮上的包角。

18.问：带与带轮间的摩擦系数对带传动有什么影响？

答：最大有效拉力随摩擦系数的增大而增大。这是因为摩擦系数越大，则摩擦力就越大，传动能力也就越高。

19.问：为了增加传动能力，将带轮工作面加工得粗糙些以增大摩擦系数，这样做是否合理？

答：不合理。这样会加剧带的磨损，降低带的寿命。

20.问：与普通V带相比，窄V带的截面形状及尺寸有何不同？其传动有何特点？

答：窄V带是用合成纤维作抗拉体，与普通V带相比，当高度相同时，窄V带的宽度约缩小1/3，而承载能力可提高1.5～2.5倍，适用于传递动力大而又要求传动装置紧凑的场合。

选择题

1、带传动是依靠＿＿来传递运动和功率的。

A、带与带轮接触面之间的正压力

B、带与带轮接触面之间的摩擦力

C、带的紧边拉力

D、带的松边拉力

2、带张紧的目的是＿＿。

A、减轻带的弹性滑动

B、提高带的寿命

C、改变带的运动方向

D、使带具有一定的初拉力

3、与链传动相比较，带传动的优点是＿＿。

A、工作平隐，基本无噪声

B、承载能力大

C、传动效率高

D、使用寿命长

4、与平带传动相比较，V带传动的优点是＿＿。

A、传动效率高

B、带的寿命长

滚动轴承习题

1.问：滚动轴承由哪几个基本部分组成？

答：由内圈、外圈、滚动体和保持架等四部分组成。滚动体是滚动轴承中的核心元件，它使相对运动表面间的滑动摩擦变为滚动摩擦。

2.问：常用的滚动体有哪些？

答：滚动体有球、圆柱滚子、滚针、圆锥滚子、球面滚子、非对称球面滚子等几种。

3.问：保持架的主要作用是什么？

答：保持架的主要作用是均匀地隔开滚动体，使滚动体等距离分布并减少滚动体间的摩擦和磨损。如果没有保持架，则相邻滚动体转动时将会由于接触处产生较大的相对滑动速度而引起磨损。

4.问：按轴承所承受的外载荷不同，滚动轴承可以分为哪几种？

答：可以概况地分为向心轴承、推力轴承和向心推力轴承三大类。

5.问：常用滚动轴承的类型有哪些？

答：调心球轴承、调心滚子轴承、推力调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、大锥角圆锥滚子轴承、推力球轴承、双向推力球轴承、深沟球轴承、角接触球轴承、外圈无挡边的圆柱滚子轴承、内圈无挡边的圆柱滚子轴承、内圈有单挡边的圆柱滚子轴承、滚针轴承、带顶丝外球面球轴承等。

6.问：选择滚动轴承类型时应考虑的主要因素有哪些？

答：1）轴承的载荷：轴承所受载荷的大小、方向和性质，是选择轴承类型的主要依据。2）轴承的转速：在一般转速下，转速的高低对类型的选择不发生什么影响，只有在转速较高时，才会有比较显著的影响。3）轴承的调心性能；4）轴承的安装和拆卸。

7.问：什么是轴承的寿命？

答：单个轴承，其中一个套圈或滚动体材料首次出现疲劳扩展之前，一套圈相对于另一套圈的转数称为轴承的寿命。由于制造精度、材料的均质程度等的差异，即使是同样的材料、同样尺寸以及同一批生产出来的轴承，在完全相同的条件下工作，它们的寿命也会极不相同。

8.问：滚动轴承的失效形式主要有哪几种？

答：主要有：点蚀、塑性变形、磨粒磨损、粘着磨损、锈蚀、轴承烧伤等。

9.问：什么是轴承的基本额定寿命？

答：按一组轴承中10%的轴承发生点蚀破坏，而90%的轴承不发生点蚀破坏前的的转数（以百万转为单位）或工作小时数作为轴承的寿命，并把这个寿命叫做基本额定寿命，以L10表示。

10.问：什么是轴承的基本额定动载荷？

答：使轴承的基本额定寿命恰好为一百万转时，轴承所能承受的载荷值，称为轴承的基本额定动载荷，用C表示。对向心轴承，指的是纯径向载荷，用Cr表示；对推力轴承，指的是纯轴向载荷，用Ca表示。

11.问：什么是轴承的当量动载荷？