(华南理工大学)机械设计试题B2010+答案.doc

姓名 学号 学院 专业 座位号 ( 密 封 线 内 不 答 题 )密封线线_ _ 诚信应考,考试作弊将带来严重后果！ 华南理工大学期末考试2010机械设计试卷（B）注意事项：1. 考前请将密封线内填写清楚； 2. 所有答案请直接答在试卷上； 3考试形式：闭卷； 4. 本试卷共六大题，满分100分，考试时间120分钟。题 号一二三四五六总分得 分评卷人一、选择题（每小题1分，共10分）1. 只受预紧力作用的螺栓连接，在强度计算时，将所受的拉力（预紧力）乘以1.3，就可按拉伸强度计算，这是由于_。A）安全可靠 B）保证足够的预紧力 C）考虑扭剪应力 D）防止松脱2. 为了提高蜗杆传动效率，在润滑良好条件下，最有效的是采用哪种方法？_。A）单头蜗杆 B）多头蜗杆 C）大直径系数蜗杆 D）提高蜗杆转速3. 当轴作单向回转时，若键位于轴上方，平键工作面在键的_。A）上下两面 B)上表面或下表面 C）一侧面 D）两侧面4. 同种型号材质的单根V带所能传递的功率，主要取决于_。A）传动比 B）中心距a和带长Ld C）小轮包角a1 D）小轮直径D1和带速v5. 在蜗杆传动中，对于滑动速度v13 m/s的重要传动，应采用_做蜗轮齿圈材料。A）ZCuSn10P1B）HT200C)45钢调质D）20CrMnTi渗碳淬火6. 齿轮传动引起附加动载荷和冲击振动的根本原因是_。A）齿面误差 B）周节误差 C）基节误差 D）中心距误差 E）以上都不是7. 直齿圆锥齿轮的强度计算是以_为计算依据的。A)大端当量圆柱齿轮B）平均分度圆柱齿轮 C）平均分度圆处的当量圆柱齿轮8. 为提高齿轮传动的抗点蚀能力，有人提出下列几种方法，你认为正确的是哪几种_？A）采用闭式传动 B）加大中心距 C）提高齿面硬度 D）减少齿数，加大模数9. 按基本额定动负荷选定的滚动轴承，在预定使用期限内其破坏率最大为_。A1% B5% C10% D50%10. 根据轴的承载情况， 的轴称为转轴。A既承受弯矩又承受转矩 B只承受弯矩不承受转矩C只承受转矩不承受弯矩 D承受较大轴向载荷二、填空题（每小题2分，共20分）1. 对于重要的螺栓连接，在设计时尽可能不采用小于M12的螺栓，原因是_。2. 螺纹连接常用的防松方法，按其工作原理，有_防松_防松_防松。3. 渐开线花键的定心方式为_定心。当齿受载时，齿上的径向力能起到_作用，有利于各齿均匀受载。4. 带的弹性滑动是由于_引起的，它造成的后果是_。5. 链传动中“多边形效应”的含义是_若链轮的齿数越少，产生的效应越_。6. 现有蜗轮已知其参数：齿数z248，端面模数mt23mm，端面压力角at20，螺旋角b=92744”，右旋，今欲配制蜗杆，要求传动比i=24，则蜗杆参数应为z1=_，模数ma1=_mm，压力角aa1=_，_旋，导程角l=_。7. 一对材料相同，齿面硬度和齿数不同的齿轮传动，两齿轮的齿面接触应力sH1与sH2_等，接触疲劳许用应力sH1与sH2_等；而两轮的齿根弯曲应力sF1与sF2_等，弯曲疲劳许用力sF1与sF2_等。8. 在软齿面齿轮传动中，常使配对的两轮齿面有一定硬度差，即令HBS1_于HBS2，原因是_。9. 滚动轴承轴向固定的典型结构形式有_。10. 转速与当量动载荷一定的球轴承，若额定动载荷增加一倍，其寿命为原来寿命的_倍。三、判断题（对的打钩，错的打叉，每小题1分，共10分）1. 紧螺栓连接时，螺栓上的扭剪应力主要是由横向力引起的。（）2. 连接螺纹都能满足自锁条件。（）3. 防松的根本问题在于防止螺旋副相对转动。（）4. 普通平键接联的主要失效形式是键被剪断。（）5. 带传动限制小带轮直径D1min的目的是使带传动结构紧凑。（）6. 规定蜗杆分度回直径d1和直径系数q为标准值，是为了刀具的标准化。（）7. 齿轮弯曲强度计算中的齿形系数YFa只与齿数有关，与模数无关。（）8. 齿轮传动中，轮齿齿面的点蚀损坏通常首先出现在节线上。（）9. 齿轮传动的齿宽系数Ffd，当齿轮于两支承间非对称布置时，可选较大值。（）10. 设计轴时，若计算发现安全系数SS，说明强度不够，须提高轴的强度。（ ）四、问答题（每题2.5分，共10分）1. 螺栓的光杆部分做细些，为什么可提高其疲劳强度？试用螺栓的受力-变形图加以说明。2. 带传动中，带速为什么不宜过低，也不宜过高？一般带速在什么范围为宜？3. 试述在齿轮传动中，提高齿根弯曲强度的措施。4. 滚动轴承为什么要进行寿命计算？计算的条件是什么？ 五、计算题（每小题10分，共40分）1. 如图有一蜗杆-斜齿轮传动装置。蜗杆由电机带动，已知蜗杆螺旋线方向及转向如图所示，试确定各轮的转向及受力方向，斜齿轮的螺旋线方向，务必使II轴上的轴向力能尽量抵消。题五1图2. 螺栓组连接的两种方案如图所示，已知：外载荷R, L= 300mm, a= 60mm。（1） 求螺栓组在二个方案中受力最大螺栓的剪力各为多少？（剪力以R的倍数表示，可用计算法或作图法求）（2） 分析哪个方案较好，为什么？ 题五2图3. 标准渐开线直齿圆轮传动如图所示，校核轴II上的键连接的强度。已知：动力由I轴输入，III轴输出，输入功率P2.5kW，n1=1450r/min；齿轮2的模数m=3mm，z1=40，z2=60，z3=40，宽度B=50mm，齿轮、轴与键的材料均为45钢，与齿轮配合处轴径dI40mm；所用圆头平键的键长为45mm，键宽b12mm，键高h8mm。设键连接的许用挤压应力为125MPa，键的许用剪切应力为120MPa。提示：建议先通过力分析或计算确定轴II的转矩TII，再来判别键连接强度。题五3图4. 下图所示的轴上装有两相同的圆锥滚子轴承30207E，轴承上所受到的径向力R1=3000N，R2=1500N，作用在轴上的外载荷Fal=150N，Fa2=450N，试计算轴承的当量动负荷，并判断哪个轴承的寿命较短些。注：（1）径向载荷系数X=0.4，轴向载荷系数Y =1.6；（2）内部轴向力S=R/Y。题五4图六、作图与改错题（共10分）1. 按要求完成下列三图：A. 普通V带与带轮轮槽的安装；B. 平键连接；C. 铰制孔用螺栓（配合螺栓）连接。(A)(B)(C)题六1图2. 改错题图所示为下置式蜗杆减速器中蜗轮与轴及轴承的组合结构。蜗轮用油润滑，轴承用脂润滑。试指出该图中的错误，并简述改正方法。题六2图参考答案一、 选择题1.C2.B3.D4.D5.B6.E7.A8.C9.C10.A二、 填空题1. 直径过小的螺栓在拧紧时因为预紧力的作用可能会被拧断2. 摩擦；机械；冲点3. 齿形；自动定心4. 带的弹性变形；从动轮的圆周速度低于主动轮；降低了传动效率；引起带的磨损；使带温度升高5. 由于链绕在链轮上形成正多边形而导致的运动不均匀性；显著6. 2；3、20；右；927447. 相；不；不；不8. 大；小齿轮齿根较薄，弯曲强度较低，且受载次数较多9. 双支点单向固定，单支点双向固定10. 8三、 判断题1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.四、 问答题1. 螺栓的光杆部分做细些，可以使螺栓的刚度减小，即减小。设工作载荷F不变，由，应力副，可知的减小，使应力副减小，所以可以提高其疲劳强度工作载荷F不变的前提下，刚度小的螺栓对应的明显小于刚度大的螺栓，即疲劳强度较高。2.若带速过低，则圆周力就很大，容易打滑。若带速太高，又会因离心力太大而降低带与带轮间的正压力，从而降低摩擦力和传动的工作能力。此外，随着离心力的增大，离心拉应力也增大，使带的疲劳强度有所降低。所以带速要适宜，一般应在 525 m/s的范围内，最适宜的速度为1020 m/s。3.增大齿宽；增大模数；增大分度圆直径；用斜齿代替直齿；用正变位齿轮代替标准齿轮；采用机械强度高的材料；改软齿面为硬齿面，提高齿轮材料的硬度。4.滚动轴承在运转时可能出现各种类型的失效形式，套圈和滚动体表面的疲劳点蚀是滚动轴承的一种最基本和常见的失效形式。轴承发生点蚀破坏后，在运转时通常会出现较强的振动、噪声和发热现象。计算的条件是，定义具有90可靠度的轴承寿命为轴承的额定寿命。五、 计算题1. 分析题蜗杆主动，右旋，故用右手确定蜗杆受轴向力Fa1的方向，在左图中指入纸面。蜗杆所受圆周力Ft1与其转向相反，故在左图中指向右；蜗轮所受轴向力Fa2为Ft1的反作用力,在左图中指向左。蜗轮所受圆周力Ft2为Fa1的反作用力，在左图中指出纸面。齿轮3圆周力Ft3与其转向相反，在左图中指出纸面。Fa3抵消Fa2，指向右，从而有齿轮3右旋；齿轮4圆周力Ft4为Ft3的反作用力，在左图中指入纸面。Fa4为Fa3的反作用力，指向左。齿轮4与齿轮3旋向相反，为左旋。所有Fr指向各自轮圆心。Ft4Ft3Fa3Fa4Fr2Ft2Ft1Fa2Fr1Fr1Fa1Ft1Fa12. （1）载荷简化将载荷R向螺栓组连接的结合面形心O简化，得一剪力FR=R和一旋转力矩T=RL=300R。确定各个螺栓所受的剪力在剪力FR的作用下，各个螺栓所受的剪力FS1大小相同，FS1=R，与FR同向。A. 对于方案a（左图），在旋转力矩T的作用下，由于1、3螺栓中心至形心的距离相等，所以它们所受的剪力大小FS2也相同，但方向垂直于各螺栓与形心O的连线。螺栓2未受T作用、导致附加剪力。FS2=(T/a)/2=300R/(602)=2.5R螺栓3的剪力FS1与FS2同向，所受剪力最大，即Fsmaxa= FS1+ FS2= R +2.5R =3.5RB. 对于方案b（右图），在旋转力矩T的作用下，由于4、5、6螺栓中心至形心的距离相等，所以它们所受的剪力大小FS2也相同，但方向垂直于各螺栓与形心O的连线。FS2=(T/a)/3=300R/(603)=1.67R螺栓5的剪力FS1与FS2同向，所受剪力最大，即Fsmaxb= FS1+ FS2= R +1.67R =2.67R（2）两种布置方案比较，Fsmaxb 150+468.75，即，所以左端轴承放松。所以, 因为,所以轴承I的寿命短些。六、做图与改错题1. 如图示。2. 如图示。（1） 不应有密封装置；（2） 轴端无倒角，不利于装拆；（3） 套筒过高，左轴承不便