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一、简答题

1． 什么情况下可以采用光轴，什么情况必须用阶梯轴? 分析其优缺点，进行比较。

【答案】只有一些特殊情况才用光轴，扭轴受力（力矩、扭矩）均匀一致，可以把配合不同的零件（基轴制）装在轴上以达到不同的要求（如活塞销），这种轴加工方便，但用得较少。

阶梯轴的轴上零件安装定位方便，当轴的各部分所受弯矩、扭矩不同时，阶梯轴可以按强度要求确定各部分直径，因而阶梯轴可以节省材料、减轻质量。一般情况下以用阶梯轴为宜。

2． 何谓机器的周期性速度波动？波动幅度大小应如何调节？能否完全消除周期性速度波动，为什么？

【答案】周期性速度波动：在机器稳定运转阶段中，主轴速度在平均速度上下作周期性的变化。

调节方法：在机器主轴或高速轴上安装具有适当大小转动惯量的飞轮来调节波动幅度的大小。周期性速度波动不能完全消除，因为速度波动的原因是驱动力做的功和阻力做的功不能时时相等。

3． 简述静强度设计和疲劳强度设计的不同之处。

【答案】

在机械零件整个工作寿命期间应力变化次数小于

的通用零件只需进行静强度设

计。对于应力变化次数超过的零件，进行疲劳强度设计，同时有的还应进行静强度设计。

4． 如图所示为带传动简图。轮1为主动轮。试问：（1）带传动的主要失效形式有哪些? 带传动工作时为什么出现弹性滑动现象? 这种滑动是否可以避免? （2）带传动工作时，带处于图中哪一点应力最大?

最大应力

图

【答案】（1）带传动的主要失效形式是打滑和带的疲劳破坏。

带传动工作时，紧边与松边之间存在拉力差，因此紧边和松边上带的弹性变形也不同，这是出现弹性滑动的根本原因。而带传动工作所需的有效拉力就是由此拉力差提供的，因此要让带传动工作，弹性滑动就不可避免。

（2

）紧边开始绕上小带轮处的点

处应力最大

为小带轮上的弯曲应力

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其中

为紧边拉应力

为离心拉应力。

5． 两根起重螺旋的螺杆，其外径、螺距、牙型角及起重量均相同，一根为单头螺纹，另一根为双头螺纹，问举起重物时，这两根螺杆中哪一根省力？为什么？

【答案】双头螺纹省力。因为其它条件相同时，单头螺纹的螺旋升角比双头螺纹小，因此，双头螺纹的传动效率高，故双头螺纹省力。

6． 用轴承合金做轴承衬时，用青铜瓦背比用钢瓦背有何优点？

【答案】（1）轴承合金与青铜的贴附性较好。

（2）轴承合金磨损后，青铜瓦背可以起支承作用且具有良好的减摩耐磨性。

二、计算分析题

7．

若一对直齿圆柱齿轮传动的重合度

的关系。

【答案】设实际啮合线段长为×，则根据重合度的定义可知：则以啮合点移动一个基圆周节所示。

为单位时，有

时间为两对齿；

时间为一对齿。如图

试说明若以啮合点移动一个基圆周节

为单位，

啮合时有多少时间为一对齿，多少时间为两对齿，试作图标出单齿啮合区域，并标明区域长度与

图

8

．

某

蜗

杆

传

动

，

输

入

功

率转速

传动当量摩擦系数

及蜗轮、蜗杆受力的大小（用分力表示，忽略轴承摩擦及溅油损耗）。 【答案】（1）求传动效率 根据已知可得导程角当量摩擦角则传动效率

（2）求蜗轮、蜗杆受力 蜗杆传递的转矩则蜗轮的输出转矩蜗轮的分度圆直径

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求传动效率

于是可得各分力：

9． 已知某钢制试件材料常数m=9, 承受非稳定对称循环变应力作用，各级应力均大于材料的疲劳极限，

其大小分别为为

N 是多少？

（2）若试件的所能经受的应力循环次数多少？

【答案】（1）根据疲劳曲线方程可得：求得：因为加载时（2）根据

所以当仅受稳定对称循环应力时，循环次数可能大于可得：

10．一转轴的材料

为

扭矩

调质处理，其机械性能

为其危险截面上的直

径

疲劳强度综合影响系数

时，

（1）若该转轴工作时频繁地正反转，试确定其计算安全系数

所受弯矩

其中

次时，其相应的稳定对称循环应力

应为

（1

）若此试件仅受稳定对称循环应力

统计得各级应力实际循环次数分别

此时，试件刚好损坏。试问：

的作用时，试件所能经受的应力循环次数

（2）若该转轴工作时单向旋转，且经常开车与停车，试确定其计算安全系数（3）若该转轴的工作状况与（2）相同，设计安全系数S=2, 当承受的弯矩还允许承受多大的扭矩了T?

【答案】（1）弯曲应力

扭转切应力

该转轴工作时频繁地正反转，则其弯曲应力和扭转剪切应力都可看成是对称循环变应力，即有r=-l。则弯曲应力的平均应力：

弯曲应力的应力幅：

同理，扭转切应力的平均应力：扭转剪切应力的应力幅：

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