机械设计试卷.pdf

浙江科技学院考试试卷 第 1 页 共 4 页 浙江科技学院 2006 2007 学年第一学期 标准答案和评分标准 A 考试科目 机械设计 考试方式 半 开 完成时限 120 分钟 拟题人 段福斌 批准人 2007 年 1 月 日 机 械 学 院 系 04 年级 机制 材料成型 车辆 专业 一 一 填空题 每空填空题 每空 1 分分 共 共 13 分 分 1 按照摩擦界面的润滑状态 可将摩擦分为 干摩擦 边界摩擦 液体摩擦 和混合摩擦 2 为了控制不完全液体摩擦滑动轴承的温升 应验算 PV 值 3 正是由于 弹性滑动 现象 使带传动的传动比不准确 带传动的主要失效形式为 打滑 和 带的疲劳破坏 4 蜗杆传动的主要缺点是齿面间的 相对滑动速度 很大 因此导致传动的 效率 较低 温升较高 5 链传动水平布置时 最好 紧 边在上 松 边在下 6 选择键的剖面尺寸 b x h 是根据 轴的直径 大小从标准中选择 7 滚动轴承 22125 的内径 d 应该是 125 mm 二 二 是非题 每题是非题 每题 1 分分 共 共 10 分 分 是 打 号 是 打 号 非 打 非 打 号 号 1 十字滑块联轴器中的所有元件都是刚性元件 因此属于刚性联轴器 2 变应力只能由变载荷产生 而静载荷不能产生变应力 3 当零件的刚度条件得不到满足时 可以另选高强度钢代替 4 采用螺纹牙圈数过多的加厚螺母 并不能提高联接的强度 5 在螺旋 蜗杆传动中 螺旋的线数和蜗杆的头数越多 则越容易形成自锁 6 设计 V 带传动时 限制带轮的最小直径是为了防止打滑 7 标准圆柱齿轮的齿形系数与模数无关 8 齿轮传动中 齿面点蚀通常首先发生在齿面的靠近节线的齿顶部分 9 直齿圆锥齿轮传动是以大端参数为标准 在强度计算时则以轮齿齿宽中点处的背锥展 成的当量直齿圆柱齿轮作为计算依据 10 在重载情况下 滑动轴承润滑油的粘度应选的小些 三 三 选择题 每题选择题 每题 2 分分 共 共 18 分 分 1 在常用的螺旋传动中 传动效率最高的螺纹是 D A 三角形螺纹 B 梯形螺纹 C 锯齿形螺纹 D 矩形螺纹 2 设计一根齿轮轴 材料采用 45 钢 两支点用向心球轴承支承 验算时发现轴的刚度不够 这时应 D A 将球轴承改为滚子轴承 B 将滚动轴承改为滑动轴承 C 将材料换成合金钢 D 适当增加轴的直径 3 当温度升高时 润滑油的粘度 B A 随之升高 B 随之降低 C 保持不变 D 升高或降低视润滑油性质而定 浙江科技学院考试试卷 第 2 页 共 4 页 4 设计链传动时 链节数最好取 A A 偶数 B 奇数 C 质数 D 链轮齿数的整数倍 5 滚动轴承套圈和滚动体常用钢的牌号是 C A 20Cr B 20CrV C GCr15 D 18CrMnTi 6 对于直齿圆柱齿轮传动 其齿根弯曲疲劳强度主要取决于 D 其表面接触疲劳强度主要取决 于 A A 中心距和齿宽 B 中心距和模数 C 中心距和齿数 D 模数和齿宽 7 在滚子链传动的设计中 为了减小附加动载荷 应 D A 增大链节距和链轮齿数 B 增大链节距并减小链轮齿数 C 减小链节距和链轮齿数 D 减小链节距并增加链轮齿数 8 闭式齿轮传动采用油浴润滑 齿轮的浸油深度主要取决于 C A 齿轮直径 B 齿轮宽度 C 齿轮圆周速度 D 传动的功率大小 9 圆柱螺旋弹簧指数 或称旋绕比 是 D 比值 A 簧丝直径 d 与中径 D B 自由高 H 0 与簧丝直径 d C 弹簧外径 D2 与簧丝直径 d D 弹簧中径 D 与簧丝直径 d 四 四 简答题 每题简答题 每题 6 分分 共 共 18 分 分 1 简述形成动压液体润滑的必要条件 1 相对运动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙 2 分 2 被油膜分开的两表面必须有一定的相对滑动速度 其运动方向必须使润滑油由楔形的大口流向 小口 2 分 3 润滑油必须有一定的粘度 供油充分 2 分 2 一对闭式直齿圆柱齿轮传动 在传动比 中心距不变条件下 当承载能力主要取决于 齿面接触强度时 为什么齿数 z1 应取得多些 有什么好处 既然承载能力主要取决于接触强度 即承载能力主要由直径 d1 z1 m 或中心距 决定 因此 在维持 d1 值的前提下 可以选 z1 多些 齿数取多些有下述好处 1 z1 增大 使重合度增大 因而 传动平稳 振动小 噪声小 2 z1 增大 模数减小 降低齿高 齿坯直径及齿槽尺寸减小 因而减少金属切削量 节省制造费用 3 降低齿高还能减小齿面滑动速度 减小了磨损和胶合的可能性 3 如图所示 两根梁用 8 个 4 6 级普通螺栓与两块钢盖 板相联接 梁受到的拉力 F 47kN 摩擦因数 s 0 2 控制预紧力 试确定所需螺栓的直径 解 已知螺栓数目 z 8 接合面数 m 2 取防滑系 数 K 1 2 则螺栓所需预紧力 F0 为 F0 N N m z F K s 17625 2 8 2 0 47000 2 1 由 4 6 级普通螺栓 b 400Mpa 查表 控制预紧力可取安全因数 S 1 3 则 b S 400MPa 1 3 307 7MPa 所需螺栓的直径 d1 mm mm 7 9 7 307 17625 3 1 4 取整后得螺栓尺寸 d 10mm 螺纹为 M10 上述解中有三处错误 请指出错处并说明原因 6 分 答 1 螺栓数目应为 4 个 2 应按照 s S 计算 3 d1 为螺纹小径 选取的螺栓必须保证小径大于 9 7mm 浙江科技学院考试试卷 第 3 页 共 4 页 五 分析计算题 共分析计算题 共 31 分 分 1 某零件用 40Cr 钢制成 材料的力学性能为 1 480MPa S 800MPa 0 800MPa 零件弯曲疲劳极限的综合影响系数 K 1 5 已知作用在零件上的工作应力 max 450MPa min 150MPa 应力比 r 常数 试求 1 绘制出该零件的疲劳极限应力图 且标出零件的工作应力点 M 加载应力变化 线以及极限应力点 M 5 分 2 用图解法确定该零件的疲劳极限应力的平均应力 me 应力幅 ae 并用其结果 计算该零件的最大应力安全因数 Sca 3 分 答 1 在零件的极限应力简图中 各点坐标为 A 0 K 1 A 0 320 B 2 0 K 2 0 400 266 7 C S 0 800 0 作图 3 分 m max min 2 450 150 2 300MPa a max min 2 450 150 2 150MPa 1 分 工作应力点 M 加载应力变化线以及极限应力点 M 如图所示 1 分 2 由图可量的极限应力点 M 的平均应力 me 505 26MPa 应力幅 ae 252 63MPa 极限应力点 M 的疲劳极限 r M me ae 757 89MPa 最大应力安全因数 Sca r M max 757 89 450 1 684 3 分 O m a C 800 0 300 150 M M 505 26 252 63 400 266 7 B A 0 320 G 553 85 246 15 2 有一双级圆柱齿轮减速器 已知转矩 I T 122500N mm 斜齿轮 1 2 的参数为 n m 5mm 24 1 z 2 z 48 30 11 o 0 20 n 本题 10 分 1 分析齿轮 2 受力 用分力表示于啮合点 并计 算各分力的大小 2 为了使中间轴 上两个斜齿轮的轴向力能部分抵 消 试确定斜齿轮 3 的轮齿螺旋角 3 的旋向 标 在图上 解 1 各分力方向如图所示 3 分 cos 1 1 z m d n 5 24 cos11 0 30 mm 122 45 mm 1 分 N N d T F F t t 2001 45 122 125500 2 2 1 1 1 2 1 分 cos 1 1 2 n t r r tg F F F 2001 tan20 0 cos11 5 0 N 743N 1 分 tg F F F t a a 1 1 2 2001 0 203 407N 1 分 2 斜齿轮 3 的轮齿螺旋角 3 的方向如图 右旋 3 分 浙江科技学院考试试卷 第 4 页 共 4 页 3 如图所示轴承部件简图 轴的两端采用 7309AC 角接触轴承 常温工作 有中等冲击 fp 1 5 转速 n 1000r min 已知两轴承的径向载 荷分别为 F r1 4000N Fr2 2000N 外加轴向载荷 Fae 1500N 作用方向指向轴承 2 预期寿命 Lh 5000h 试问所选轴承是否恰当 本题 13 分 附 7309AC 轴承 Cr 48 1 KN e 0 68 Fd eFr Fa Fr e 时 X 1 Y 0 Fa Fr e 时 X 0 41 Y 0 87 解 70000 轴承 Fd 0 68Fr Fd1 0 68 4000 2720N 1 分 Fd2 0 68 2000 1360N 1 分 Fae Fd1 2720 1500 4220N 1360N Fd2 轴承 2 压紧 轴承 1 放松 2 分 Fa1 2720N Fa2 2720 1500 4220N 2 分 Fr1 4000N Fr2 2000 N Fa1 Fr1 0 68 e X 1 Y 0 1 a r P r YF XF f P 1 5 4000 6000N 2 分 Fa2 Fr2 e X 0 41 Y 0 87 Pr2 fp 0 41 2000 0 87 4220 1 5 820 3671 6737N 2 分 轴承 2 当量载荷大 3 3 2 6737 48100 1000 16667 16667 r r h P C n L 16667 364 6067 h 6067h 5000h 能满足要求 3 分 六 六 结构改