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一、简答题

1． 试述平键连接和楔键连接的工作特点和应用场合。

【答案】平键连接中平键的两侧面为工作面，零件工作时靠键与键槽侧面的推压传递运动和转矩。其结构简单，装拆方便，对中性好，但只能用做轴上零件的周向固定。

楔键连接时楔键的上、下表面是工作面，依靠键与轮毂的槽底之间、轴与毂孔之间的摩擦力传递转矩，并能轴向固定零件和传递单向轴向力。但在冲击、振动或变载荷下键易松动，仅用于对中要求不高、载荷平稳和低速的场合。

2． 试说明在机械设计中，通常有哪些方法可以实现轴毂连接？

【答案】轴毂连接是为了实现轴与轴上零件的周向固定，有的还需同时实现轴向固定。可通过以下方式实现：

（1）键连接：平键连接：不能承受轴向力，不能用于轴向固定；半圆键连接：尤其适用于锥形轴端与轮毂的连接，但对轴的强度削弱较大，一般只用于轻载静连接中；楔键连接：主要用于毂类零件的定心精度要求不高和低转速的场合；切向键：可传递双向转矩。

（2）花键连接：可承受较大的载荷，轴与毂的对中性好，且导向性好。

（3）无键连接：型面连接：装拆方便，对中性好，可传递较大的扭矩，但不易保证配合精度；②胀紧连接：承载能力较高，并有安全保护作用，但由于轴与毂孔之间要安装胀套有时应用

受结构尺寸的限制；过盈配合连接：对中性好，承载能力大，但是轴毂配合面加工精度要求高。

（4）销连接：可传递不大的载荷。

（5）紧定螺钉连接：螺钉末端顶住轴表面或相应凹坑，以固定轴与毂的相互位置，可传递不大的力或力矩。

3． 蜗杆传动时，为什么要进行热平衡计算？

【答案】蜗杆传动效率低，工作时发热量大，如果散热不良，导致润滑油的温度过高，润滑效果降低，摩擦增加，甚至发生齿面胶合。因此要进行热平衡计算。

4． 固定式联轴器与可移式联轴器有什么区别？各适用于什么场合？

【答案】固定式联轴器与可移式联轴器均属于刚性联轴器。固定式联轴器没有位移补偿能力，因此主要适用于两轴轴线能精确对中且载荷平稳的场合。可移式联轴器可以利用联轴器零件间的相对运动或间隙来补偿两轴轴线的相对位移，因此主要适用于两轴有相对位移和偏斜的场合。

5． 滚动轴承预紧的目的是什么？预紧力是否越大越好？为什么？

【答案】滚动轴承预紧的目的是增加轴承刚度，提高旋转精度。预紧力并不是越大越好。预紧力过大，会降低轴承的寿命。

二、分析计算题

6． 在图1所示的二级斜齿圆柱齿轮减速器中，已知：高速级齿

轮

低

输入功率

滚动轴承效率试求： 速级齿

轮

齿轮啮合效率（1）低速级小齿轮的旋（齿）向，以使中间轴上的轴承所受的轴向力较小；

（2）各轴转向及所受到的扭矩；

（3）齿轮各啮合点所受的圆周力径向力及轴向力的方向和大小。

图1

【答案】（1）求低速级小齿轮的旋向

由图1已知，高速级小齿轮的旋向为右旋以及图示的转动方向，故根据判断轴向力的左右手法则，可知Fal 向上；由于从动轮的轴向力应与主动轮的轴向力方向相反，故F a2应向下。

为使中间轴II 上所受的轴向力最小，应使低速级小齿轮的轴向力F a3向上（使与F a2相互抵消一些）。由图中给出的I 轴的转向，可以画出中间轴II 的转向。至此由F a3的方向应向上和轴II 的转向应用左右手法则，可得低速级小齿轮轮齿的旋向为左旋（即与高速级的大齿轮的轮齿旋向相同），这时可使中间轴上的轴承所受的轴向力较小。

（2）求各轴转向及所受的扭矩各轴转向如图2所示，各轴的扭矩为

图2

I

轴

II

轴

III

轴

如图2所示，其大小可求得如下：

高速级：

（3）求齿轮各啮合点作用力的三个分力的方向及大小齿轮各啮合点作用力的三个分力的方向

低速级：

7． 图1所示为一小圆锥齿轮轴用一对反装的30205型轴承支承，作用于轴承1、2上的径向荷载分别

为作用于轴上的轴向外荷

载

请计算轴承1、2的寿命（小时）。

附：30205轴承的性能参数如下：

基本额定动附载Cr=28812N; 接触角

但

备用公式

图1

【答案】由附加轴向力的计算公式可知，两个轴承的派生轴向力分别为：

因圆锥滚子轴承反装，故派生轴向力的方向如图2所示。

方向如图，轴的转速