山东科技大学2011-2012机械设计基础期末试题

1、山东科技大学20112012学年第 学期机械设计 （A卷）班级 姓名 学号 题号一二三四总得分评卷人审核人得分一、填空题（每空1分，共20分）1、一般地讲，设计机械零件大致有以下基本要求避免在寿命期内失效的要求 、结构工艺性要求、 经济性要求 、 质量小的要求 和可靠性要求。2、螺纹的公称直径是指螺纹的_大径_，强度计算时用螺纹的_小径_，计算螺纹升角时用_中径_。3、 在键联接中，普通平键的工作面是_侧面_，楔键的工作面是_上下两面_，半圆键的工作面是_侧面_。4、带传动工作时带中产生_拉应力 _、弯曲应力_、_离心应力_三种应力。最大应力发生在 带的紧边绕上小带轮处 。5、按照承受载荷的不

2、同，轴可分为 转轴 、 心轴 和 传动轴 三种。自行车前轴属于 心轴 。6、 制动器 在机器中使速度降低以至于停止运转。7、齿轮传动的设计准则通常是 齿面接触疲劳强度准则 和 齿根弯曲疲劳强度准则 。二、选择题（每题1分，共10分）1在常用的螺纹联接中，自锁性能最好的是_A_。A 三角形螺纹 B 梯形螺纹 C 锯齿形螺纹 D 矩形螺纹2 对于气缸盖螺栓组联接，若汽缸内的气体压力在0 2Mpa之间循环变化，则螺栓中的应力变化规律为_C_。A 对称循环 B 脉动循环 C 非对称循环 D 非稳定循环3 温度升高时润滑油的粘度_A_。A 随之降低 B 保持不变 C 随之升高 D 不确定4 两相对滑动的

3、接触表面，依靠吸附膜进行润滑的状态称为_A_。A 干摩擦 B 边界摩擦 C 混合摩擦 D 液体摩擦5 零件表面经淬火、渗碳、喷丸、碾压等处理后，其疲劳强度_C_。A 降低 B 不变 C 增高 D 不能确定6 两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值_A_。A 相等 B 不相等 C 是否相等与材料的性质有关7在下列轴毂联接中，定心精度最高的是_D_。 A 平键联接 B 半圆键联接 C 楔键联接 D 花键联接8 带传动发生滑动时_A_。A 首先发生在小带轮上 B 首先发生在大带轮上 C 在大、小轮上同时发生9 链条的磨损主要发生在_B_。A 滚子与套筒的接触面上 B 销轴

4、与套筒的接触面上 C 滚子与链轮齿的接触面10齿轮传动中，将轮齿加工成鼓形齿的目的是_B_。A 减小动载荷 B 改善载荷沿齿向分布不均匀 C 提高传动精度三、简答题（每题5分，共20分）1、 影响螺纹联接强度的因素有很多，通常提高螺纹联接强度的措施有哪些？答：a)降低螺栓总拉伸载荷Fa的变化范围。b)改善螺纹牙间的载荷分布。c)减小应力集中。d)避免或减小附加应力2、 在机械设备中滑动轴承主要用于哪些地方？答：在某些不能、不便或使用滚动轴承没有优势的场合，即轧钢机、汽轮机、内燃机、铁路机车及车辆、金属切削机床、航空发动机附件、雷达、卫星通讯地面站、天文望远镜以及各种仪表中3、 如果一台机器中的

5、传动机构中有齿轮传动、带传动、链传动，应如何布置？为什么？先是带传动，再就是齿轮传动，最后是链传动。因为带传动能起到过载保护的作用，且传动平稳，无冲击振动，能保证齿轮传动的精度和质量，链传动能承受比较大的载荷，传动多城中产生动载荷，这样能充分发挥各自的优势，提高传动质量，延长使用寿命。 4、 蜗轮蜗杆传动中，如何选择蜗杆头数和蜗轮齿数？为什么？蜗杆的头数越少，传动比可以越大，但是效率越低，通常有自锁性。为了提高传动效率，通常是增加蜗杆的头数，但加工困难。因此，综合考虑各种因素，蜗杆的头数通常取1、2、4、6。为了避免用蜗轮滚刀切制蜗轮时产生根切与干涉，理论上应使齿数不小于17。但当齿数小于26

6、时，啮合区要显著减小，将影响传动的平稳性。只有当齿数大于28时，则可始终保证有两对以上的齿参与啮合。但是，齿数一般不大于80。这是由于当蜗轮直径不变时，齿数越多，模数越小，将使轮齿弯曲强度削弱；当模数不变时，齿数越多，尺寸越大，使相啮合的蜗杆支撑间距加长，这将降低蜗杆的弯曲刚度，容易产生挠曲而影响正常啮合。故蜗杆传动中蜗轮的齿数不宜太少也不宜太大。四、计算题（50分）1、分析题：如图所示为二级斜齿圆柱齿轮减速器。已知齿轮1的螺旋方向和轴上的转向，齿轮2的参数mn=3mm,z2 =57,b2 =140;齿轮3的参数mn=5mm,z3 =21。试求： 1、）为使轴所受的轴向力最小，齿轮3应选取的螺

7、旋线方向，并指出齿轮2应选取的螺旋线方向；2、）用图示标出齿轮2、3所受各分力的方向；3、）若使轴上轴承不受轴向力，则齿轮3的螺旋角b3应取多大值？（15分） 1）、齿轮3的螺旋线方向是右旋 齿轮2的螺旋线方向是右旋。2）、受力如图所示3）、若使轴2轴承不受轴向力，则 而 所以： 略去摩擦损失，由转矩平衡条件得 所以： 得： 2、如图所示，一厚度d=12mm的钢板用4个螺栓固连在厚度d1=30mm的铸铁支架上，螺栓材料为Q235，s=95MPa， t=96MPa，结合面摩擦系数f=0.15，可靠性系数Kf=1.2，载荷FS=12000N，尺寸l=400mm，a=100mm。试确定采用铰制孔用螺

8、栓（假定按剪切强度设计即可符合要求）联接时的螺栓直径；若采用普通螺栓联接，试计算螺纹小径应满足的条件。（15分）1）FS载荷等效到联接形心处为 FS =12000N T=12000*400=N.mm 2)在FS作用下每个螺栓上所承受的横向载荷F1 3)在T作用下每个螺栓上所承受的横向载荷F2 4) 每个螺栓上所承受的总横向载荷F5）若是铰制孔用螺栓，根据 得出： 若是普通螺栓，根据得出： 计算螺栓的小径3、如图所示轴系结构，请找出不合理之处并加以改正。（10分）（1）两个轴承端盖外圆外侧应倒角； （2）两个轴承端盖与箱体接触面应有调整垫片； （3）箱体上与端盖的接触面之外的外表面应低一些； （

9、4）轴端太长，可与轴承左端平齐或略长； （5）该段轴径太大，不应超出轴承内圈； （6）齿轮和轴之间的键太长； （7）与齿轮配合的轴径长度应比齿轮宽度小； （8）该轴套太厚，不应超出轴承内圈； （9）透盖与轴之间应有间隙，应有密封毡圈； （10）联轴器与透盖不能直接接触； （11）联轴器与轴间应有轴肩定位，与其配合段轴径应减少； （12）联轴器与轴间的键联接应与其他键在一条线上； （13）轴右端面不应超出联轴器端面，应缩进去12mm； （14）联轴器上外圆及左端面内外圆均有倒角；4、一双排滚子链传动，已知链节距p=25.4mm，单排链传递的额定功率p0=16KW，小链轮齿数z1=19，大链轮齿数

10、z2=65，中心距约为800mm，小链轮转速n1=400r/min，载荷平稳。小链轮齿数系数KZ=1.11，链长系数KL=1.02，双排链系数KP=1.7，工作情况系数KA=1.0。试计算： （1）该链传动能传递的最大功率； （2）链条的长度。（10分）（1）由Pca=KAP，P0=Pca/KLKPKZ可得： P=P0KLKPKZ/KA=161.021.71.11/1.0=30.8KW （2）山东科技大学20112012学年第 学期机械设计 （B卷）题号一二三四总得分评卷人审核人得分一、填空题（每空1分，共20分）1. 承受横向外载荷时普通螺栓联接的失效形式为_塑性变形或断裂_，铰制孔用螺栓可

11、能失效形式为贴合面被压溃_和螺栓杆被剪断_。2. 当采用两个楔键传递周向载荷时，应使两键布置在沿周向相隔9001200 _的位置，在强度校核只按_1.5_个键计算。3. 链传动中，当节距P增大时，优点是_传递的功率随之增大_，缺点是_传动的动载荷加大_。4. 链传动中一般是主动链轮 匀 速转动，链条 变速 移动，链轮 变速 转动，从而产生振动和噪声。5. 在70000C(=150),70000AC(=250),70000B(=400)三种轴承中，承受轴向载荷能力最小者为_70000C(=150) _ _，最大者为_70000B(=400) _ _，6. 国标规定，滚动轴承公差等级的内径和外径的

12、公差带均为 单向 制，而且统一采用上偏差为 0 ，下偏差为 负值 的分布。7. 根据承受载荷的不同，轴可分为 转轴 、 心轴 和 传动轴 三种。8. 滑动轴承按承受载荷的方向不同，可以分为 径向滑动轴承 和 止推滑动轴承 。二、选择题（每题1分，共10分）1. 齿轮的齿面点蚀经常发生在（ b ）。A、齿根 B、节线附近 C、齿顶 D、整个齿面2. 设计键联接时，键的截面尺寸通常根据（ c ）按标准选取。A、所传递转矩的大小 B、所传递功率的大小 C、轴的直径 D、轮毂长度3. 大尺寸蜗轮通常采用组合式结构，是为了（ b ）。A、制造工艺简单 B、节约有色金属 C、装拆方便4. （ a ）既可以

13、承受径向载荷，又可以承受轴向载荷。A、圆锥滚子轴承 B、圆柱滚子轴承 C、推力圆柱滚子轴承5. 在直齿圆柱齿轮传动的弯曲强度计算中，若齿形系数和许用应力均不同，则应以（ c ）为计算依据。A、较小者 B、较大者 C、较小者 D、较大者6. 在带传动设计中，限制小带轮的最小基准直径是为了避免（ c ）。A、传动结构太大 B、带轮强度不够 C、带的弯曲应力过大7. 一般链条的链节数为偶数，为了使磨损均匀，链轮齿数应当（c ）。A、 采用偶数 B、选较多值 C、采用奇数 D、选较少值8. 联轴器分为刚性联轴器和弹性联轴器，下面（ c ）属于刚性联轴器。A、万向联轴器 B、弹性柱销联轴器 C、凸缘联轴

14、器 D、齿式联轴器9.设计键联接的主要内容有：按轴的直径查取键的剖面尺寸，按使用要求选择键的类型，按轮毂长度确定键的长度，作必要的校核。一般的设计顺序为 c 。A B C D 10. 计算蜗杆传动的传动比时，不能采用下面（ c ）公式。A、 B、 C、三、简答题（每题5分，共25分）1、在图4两对蜗杆传动中，在图中分别标出a图蜗轮的转向及b图蜗杆的螺旋方向。2、简述齿轮传动的设计准则。答：开式和半开式齿轮传动，由于其失效形式主要是轮齿的折断和齿面磨损，所以一般以齿跟弯曲疲劳强度设计，以齿面接触疲劳强度校核。 闭式软齿面齿轮传动，其主要失效形式是齿面点蚀，所以以齿面接触疲劳强度设计，以齿跟弯曲疲

15、劳强度校核。 闭式硬齿面齿轮传动，虽然其主要失效形式仍然是齿面点蚀，由于其硬度较大，所以以齿跟弯曲疲劳强度设计，以齿面接触疲劳强度校核3、在带传动中，什么是打滑？什么是弹性滑动？二者有何不同？带传动过程中，带与带轮之间的急速相对滑动，叫打滑。打滑是失效，必须避免。带传动工作时，紧边与松边存在拉力差，带绕在带轮上从紧边到松边其弹性变形逐渐减小，带也随之收缩，与带轮之间产生相对滑动，叫弹性滑动。这种滑动是不可避免的。4、在蜗轮蜗杆传动中如何选择蜗杆头数和蜗轮齿数？为什么？蜗杆头数选取1时可以获得较大的传动比且加工容易，但效率较低，头数越多，效率越高但加工越难，因此蜗杆的头数一般取1、2、4、6。为

16、了避免用蜗轮滚刀切制蜗轮时产生根切与干涉，理论上应使齿数不小于17。但当齿数小于26时，啮合区要显著减小，将影响传动的平稳性。只有当齿数大于28时，则可始终保证有两对以上的齿参与啮合。但是，齿数一般不大于80。这是由于当蜗轮直径不变时，齿数越多，模数越小，将使轮齿弯曲强度削弱；当模数不变时，齿数越多，尺寸越大，使相啮合的蜗杆支撑间距加长，这将降低蜗杆的弯曲刚度，容易产生挠曲而影响正常啮合。故蜗杆传动中蜗轮的齿数不宜太少也不宜太大。5、两级齿轮传动中，若一级为斜齿，另一级为直齿，试问斜齿圆柱齿轮应置于高速级还是低速级？为什么？若为直齿锥齿轮和圆柱齿轮所组成的两级传动，锥齿轮应置于高速级还是低速级

17、？为什么？1）在两级圆柱齿轮传动中，斜齿轮应置于高速级，主要因为高速级的转速高，用斜齿圆柱齿轮传动平稳，在精度等级相同时，允许传动的圆周速度较高；在忽略摩擦阻力影响时，高速级小齿轮的转矩是低速级小齿轮转矩的1/i（i是高速级传动比），其轴向力较小。 2)由锥齿轮和圆柱齿轮组成的两级齿轮传动中，锥齿0轮一般应置于高速级，主要因为传递功率一定时，低速级的转矩大，则齿轮的尺寸和模数也大，而锥齿轮的锥距R和模数m大时，则加工困难，或者加工成本大为提高四、计算题（共45分）1、如图所示为五铧犁上的安全联接器，用两个普通螺栓联接（d1=10.106mm）。已知钢板间摩擦系数f = 0.15，防滑系数Ks

18、=1.2，螺栓许用应力=160Mpa，试求拧紧螺栓后所能承受的最大牵引力F。（10分）解：根据可得 再根据可得2、如图所示，安装有两个斜齿圆柱齿轮的转轴由一对代号为7210AC的轴承支承。已知两齿轮上的轴向力分别为，方向如图。轴承所受径向载荷，。试确定哪个轴承更有可能先毁坏？ （15分） e=0.68F= eFrFa/FreFa/FreX=0.41,Y=0.87X=1,Y=0解：如图所示： 说明：该轴所受轴向力2000N,方向向左。左端轴承为1，右端轴承为2。 所以：轴有向左运动的趋势，轴承1被压紧，轴承2被放松。 可见：轴承1更有可能先毁坏，应该以轴承1为准选择轴承3、图示为面对面安装角接触球轴承支承，试指出图中的结构错误（在错误处写出序号，按序号简要说明错误之内容；不考虑轴承的润滑方式以及图中的倒角和圆角，不必在图上改正）。（10分）1）两个轴承端盖外圆外侧应倒角；