受轴向载荷的紧螺栓连接，被连接钢板间采用橡胶垫片。已知螺栓预紧力F。15000N，当受轴向工作载荷F10000N时，求螺栓所受的总拉力及被连接件之间的残余预紧力［解］采用橡胶垫片密封，取螺栓的相对刚度b0.9CbCm由教材公式（5-18）,螺栓总拉力CbF2F0bF 1500 0.9 1000024000NCbCm由教材公式（5.15），残余预紧力为FiF2F 24000 1000014000N键、花键、无键连接和销连接1、分析比较平键和楔键的工作特点和应用场合。【答］平键连接的工作面是两侧面，上表面与轮毂槽底之间留有间隙，工作时，靠键与键槽 的互压传递转矩，但不能实现轴上零件的轴向定位，所以也不能承受轴向力。具有制造简 单、装拆方便、定心性较好等优点，应用广泛。楔键连接的工作面是上下面，其上表面和轮毂键槽底面均有1:100的斜度，装配时需打紧, 靠楔紧后上下面产生的摩擦力传递转矩，并能实现轴上零件的轴向固定和承受单向轴向力。由于楔紧后使轴和轮毂产生偏心，故多用于定心精度要求不高、载荷平稳和低速的 场合。2、平键连接有哪些失效形式？普通平键的截面尺寸和长度如何确定?答】平键连接的主要失效形式是较弱零件（通常为轮毂）的工作面被压溃（静连接）或磨 损（动连接，特别是在载荷作用下移动时） ，除非有严重过载，一般不会出现键的剪断。键的截面尺寸b h应根据轴径d从键的标准中选取。键的长度L可参照轮毂长度从标准中选取，L值应略短于轮毂长度。3、为什么采用两个平键时，一般布置在沿周向相隔180°的位置，采用两个楔键时，则应 沿周向相隔90°〜120°,而采用两个半圆键时，却布置在轴的同一母线上？【答】两个平键连接，一般沿周向相隔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。采用两个楔键时，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 当于一个楔键盘的承载能力。采用两个半圆键时，在轴的同一母线上布置。半圆键对轴的削弱较大，两个半圆键不能放 在同一横截面上。只能放在同一母线上。4、如图所示的凸缘半联轴器[1]及圆柱齿轮，分别用键与减速器的低速轴相连接。试选择两处 键的类型及尺寸， 并校核其强度。 已知：轴的材料为45钢，传递的转矩为T1000N.m，齿轮用锻钢制造，半联轴器用灰铸铁制成，工作时有轻微冲击母-|||-e-|||-6［解］根据结构特点，选A型平键。由轴径d 70mm, 查手册得键的截面尺寸为b 20mm，h 12mm，取 键的公称长度L 110mm。键的标记：键20 110GB/T1069-1979键的工作长度为I L b110 2090mm，键与轮毂键槽接触高度为k h/2 6mm，根据联轴器材料铸铁，载荷有轻微冲击，查教材表6-1，取许用挤压应力[p] 55MPa，则其挤压强度满足强度要求(注：该键也可以选择长度L 125 mm)(2)确定齿轮段的键根据结构特点，选A型平键。由轴径d 90mm，查手册得键的截面尺寸为b 25 mm，h 14mm，取键的公称长度L80mm)键的标记：键25 80GB/T1069-1979键的工作长度为l L b80 2555mm，键与轮毂键槽接触高度为k h/2 7mm，根据齿轮材料为钢，载荷有轻微冲击，查教材表6-1，取许用挤压应力[p] 110MPa，则其挤压强度满足强度要求。带传动1、影响带传动工作能力的因素有哪些？【答】由公式（8-7）影响带传动工作能力的因素有：（1）预紧力：预紧力越大，工作能力越强，但应适度，以避免过大拉应力;（2）包角：包角越大越好，一般不小于120度；摩擦系数：摩擦系数越大越好。2、带传动的带速为什么不宜太高也不宜太低？【答】21） 由公式（8-10）c可知，为避免过大的离心应力，带速不宜太高；A2）由公式（8-3）和（8-4）可知，紧边拉力因此，为避免紧边过大的拉应力1E，带速不宜太低。A3、带传动中的弹性滑动和打滑是怎样产生的？对带传动有何影响？【答】带传动中的弹性滑动是由于带松边和紧边拉力不同，导致带的弹性变形并引起带与带 轮之间发生相对微小滑动产生的，是带传动固有的物理现象。带传动中由于工作载荷超过临界值并进一步增大时，带与带轮间将产生显着的相对滑 动，这种现象称为打滑。打滑将使带的磨损加剧，从动轮转速急剧降低，甚至使传动失效， 这种情况应当避免。4、带传动的主要失效形式和设计准则是什么？【答】带传动的主要失效形式是打滑和疲劳破坏。带传动的设计准则是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。5、V带传动的ni1450r/min,带与带轮的当量摩擦系数 亿0.51，包角i180，预紧力Fo360N。试问：1)该传动所能传递的最大有效拉力为多少；2)若dd1100mm，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，求从动轮的输出功率母-|||-e-|||-6［解］(2)传递的最大扭矩ddi100T Fec上478.3523917.5N.mm2 2（3）输出功率6 V带传动传递的功率P 7.5kW,带速10m/s，紧边拉力是松边拉力的两倍，即Fi2F2,试求紧边拉力F1、有效拉力Fe和预紧力Fo。【解】由p邑kW，得1000由FeF1F2，又F12F2，得由F1F0牛，得7、有一带式输送装置，其异步电动机与齿轮减速器之间用普通V带传动，电动机功率P7kW，转速n1960r/min，减速器输入轴的转速n?330r/min，允许误差为5%，运输装置工作时有轻微冲击，两班制工作，试设计此带传动。【解】1） 确定计算功率由表8-7查得Ka1.2，计算功率为PeaKAP 1.278.4kW2） 选取V带型号 根据Pea8.4 kW,n1960r/min，由图8-11选用B型带。3）确定带轮的基准直径，并验算带速⑴ 确定小带轮基准直径由表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径dd1150mm⑵验算带速按式8-13由于5m/s30m/s，故带速合适。⑶确定大带轮基准直径传动比i219602.91，根据式8-15a，有n2330根据表8-8，圆整为dd2450mm。⑷ 验算带速误差由式8-14，从动轮实际转速带速误差 空 竺 空313^ 100%4.97%5%，满足要求。n23304)确定V带的中心距和基准长度⑴确定小带轮基准直径根据式8-200.7(dd1dd2)420a。2(dd1dd2)1200，初定中心距a。600mm，⑵计算带的基准长度按式8-22由表8-2选带的基准长度Ld2240mm⑶ 计算实际中心距由式8-235)验算小带轮上的包角包角合适。6）计算带的根数⑴计算单根V带的额定计算功率由ddi150 mm和ni960 r/min，查表8-4a得Po2.60kW浴盆曲线分为三段：第I段代表早期失效阶段，失效率由开始时很高的数值急剧地下降到某一稳定的数值；第U段代表正常使用阶段，失效率数值缓慢增长；第川段代表损坏阶段，失效率数值由稳定的数值逐渐急剧上升。5、设计机械零件时应满足哪些基本要求？【答】机械零件的基本设计要求有：避免在预定寿命期内失效的要求；结构工艺性要求；经济性要求；质量小要求；可靠性要求。查表8-4b得Po0.30kW查表8-5得K 0.92，查表8-2得Kl1.0，根据式

受轴向载荷的紧螺栓连接，被连接钢板间采用橡胶垫片。已知螺栓预紧力F。15000N，

当受轴向工作载荷F10000N时，求螺栓所受的总拉力及被连接件之间的残余预紧力

［解］

采用橡胶垫片密封，取螺栓的相对刚度b0.9

CbCm

由教材公式（5-18）,螺栓总拉力

Cb

F2F0bF 1500 0.9 1000024000N

CbCm

由教材公式（5.15），残余预紧力为

FiF2F 24000 1000014000N

键、花键、无键连接和销连接

1、分析比较平键和楔键的工作特点和应用场合。

【答］

平键连接的工作面是两侧面，上表面与轮毂槽底之间留有间隙，工作时，靠键与键槽 的互压传递转矩，但不能实现轴上零件的轴向定位，所以也不能承受轴向力。具有制造简 单、装拆方便、定心性较好等优点，应用广泛。

楔键连接的工作面是上下面，其上表面和轮毂键槽底面均有1:100的斜度，装配时需打紧, 靠楔紧后上下面产生的摩擦力传递转矩，并能实现轴上零件的轴向固定和承受单向轴向

力。由于楔紧后使轴和轮毂产生偏心，故多用于定心精度要求不高、载荷平稳和低速的 场合。

2、平键连接有哪些失效形式？普通平键的截面尺寸和长度如何确定?

答】

平键连接的主要失效形式是较弱零件（通常为轮毂）的工作面被压溃（静连接）或磨 损（动连接，特别是在载荷作用下移动时） ，除非有严重过载，一般不会出现键的剪断。

键的截面尺寸b h应根据轴径d从键的标准中选取。

键的长度L可参照轮毂长度从标准中选取，L值应略短于轮毂长度。

3、为什么采用两个平键时，一般布置在沿周向相隔180°的位置，采用两个楔键时，则应 沿周向相隔90°〜120°,而采用两个半圆键时，却布置在轴的同一母线上？

【答】

两个平键连接，一般沿周向相隔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。

采用两个楔键时，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 当于一个楔键盘的承载能力。

采用两个半圆键时，在轴的同一母线上布置。半圆键对轴的削弱较大，两个半圆键不能放 在同一横截面上。只能放在同一母线上。

4、如图所示的凸缘半联轴器^[1]及圆柱齿轮，分别用键与减速器的低速轴相连接。试选择两处 键的类型及尺寸， 并校核其强度。 已知：轴的材料为45钢，传递的转矩为T1000N.m，

齿轮用锻钢制造，半联轴器用灰铸铁制成，工作时有轻微冲击

［解］

根据结构特点，选A型平键。由轴径d 70mm, 查手册得键的截面尺寸为b 20mm，h 12mm，取 键的公称长度L 110mm。

键的标记：键20 110GB/T1069-1979

键的工作长度为I L b110 2090mm，键与轮毂键槽接触高度为k h/2 6mm，根

据联轴器材料铸铁，载荷有轻微冲击，查教材表6-1，取许用挤压应力[p] 55MPa，则其

挤压强度

满足强度要求

(注：该键也可以选择长度L 125 mm)

(2)确定齿轮段的键

根据结构特点，选A型平键。由轴径d 90mm，查手册得键的截面尺寸为b 25 mm，

h 14mm，取键的公称长度L80mm)

键的标记：键25 80GB/T1069-1979

键的工作长度为l L b80 2555mm，键与轮毂键槽接触高度为k h/2 7mm，

根据齿轮材料为钢，载荷有轻微冲击，查教材表6-1，取许用挤压应力[p] 110MPa，则

其挤压强度

满足强度要求。

带传动

1、影响带传动工作能力的因素有哪些？

【答】由公式（8-7）

影响带传动工作能力的因素有：

（1）预紧力：预紧力越大，工作能力越强，但应适度，以避免过大拉应力;

（2）包角：包角越大越好，一般不小于120度；

摩擦系数：摩擦系数越大越好。

2、带传动的带速为什么不宜太高也不宜太低？

【答】

2

1） 由公式（8-10）c可知，为避免过大的离心应力，带速不宜太高；

A

2）由公式（8-3）和（8-4）可知，紧边拉力

因此，为避免紧边过大的拉应力1E，带速不宜太低。

A

3、带传动中的弹性滑动和打滑是怎样产生的？对带传动有何影响？

【答】

带传动中的弹性滑动是由于带松边和紧边拉力不同，导致带的弹性变形并引起带与带 轮之间发生相对微小滑动产生的，是带传动固有的物理现象。

带传动中由于工作载荷超过临界值并进一步增大时，带与带轮间将产生显着的相对滑 动，这种现象称为打滑。打滑将使带的磨损加剧，从动轮转速急剧降低，甚至使传动失效， 这种情况应当避免。

4、带传动的主要失效形式和设计准则是什么？

【答】

带传动的主要失效形式是打滑和疲劳破坏。

带传动的设计准则是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。

5、V带传动的ni1450r/min,带与带轮的当量摩擦系数 亿0.51，包角i180，预紧力

Fo360N。试问：

1)该传动所能传递的最大有效拉力为多少；

2)若dd1100mm，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，求从动轮的输出功率

［解］

(2)传递的最大扭矩

ddi100

T Fec上478.3523917.5N.mm

2 2

（3）输出功率

6 V带传动传递的功率P 7.5kW,带速10m/s，紧边拉力是松边拉力的两倍，即Fi2F2,

试求紧边拉力F1、有效拉力Fe和预紧力Fo。

【解】

由p邑kW，得

1000

由FeF1F2，又F12F2，得

由F1F0牛，得

7、有一带式输送装置，其异步电动机与齿轮减速器之间用普通V带传动，电动机功率

P7kW，转速n1960r/min，减速器输入轴的转速n?330r/min，允许误差为5%，

运输装置工作时有轻微冲击，两班制工作，试设计此带传动。

【解】

1） 确定计算功率由表8-7查得Ka1.2，计算功率为

PeaKAP 1.278.4kW

2） 选取V带型号 根据Pea8.4 kW,n1960r/min，由图8-11选用B型带。

3）确定带轮的基准直径，并验算带速

⑴ 确定小带轮基准直径由表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径dd1150mm

⑵验算带速按式8-13

由于5m/s30m/s，故带速合适。

⑶确定大带轮基准直径

传动比i219602.91，根据式8-15a，有n2330

根据表8-8，圆整为dd2450mm。

⑷ 验算带速误差由式8-14，从动轮实际转速

带速误差 空 竺 空313^ 100%4.97%5%，满足要求。

n2330

4)确定V带的中心距和基准长度

⑴确定小带轮基准直径根据式8-20

0.7(dd1dd2)420a。2(dd1dd2)1200，初定中心距a。600mm，

⑵计算带的基准长度按式8-22

由表8-2选带的基准长度Ld2240mm

⑶ 计算实际中心距由式8-23

5)验算小带轮上的包角

包角合适。

6）计算带的根数

⑴计算单根V带的额定计算功率由ddi150 mm和ni960 r/min，查表8-4a得Po2.60kW

浴盆曲线分为三段：第I段代表早

期失效阶段，失效率由开始时很高的数

值急剧地下降到某一稳定的数值；第U

段代表正常使用阶段，失效率数值缓慢

增长；第川段代表损坏阶段，失效率数

值由稳定的数值逐渐急剧上升。

5、设计机械零件时应满足哪些基本要求？

【答】

机械零件的基本设计要求有：避免在预定寿命期内失效的要求；结构工艺性要求；经济性

要求；质量小要求；可靠性要求。

查表8-4b得Po0.30kW

查表8-5得K 0.92，查表8-2得Kl1.0，根据式