郑州大学现代远程教育《机械设计基础》课程考核要求

1、郑州大学现代远程教育机械设计基础课程考核要说明：本课程考核形式为撰写课程作业，完成后请保存为WORD 2003格式的文档，登陆学习平台提交，并检查和确认提交成功（能够下载，并且内容无误即为提交成功）。1 .作业要求1 .作业题中涉及到的公式、符号以教材为主；2 .课程设计题按照课堂上讲的“课程设计任务与要求”完成。设计计算说明书不少于20页。2 .作业内容（一）.选择题（在每小题的四个备选答案中选出一个正确的答案，并将正确答案的号码填在题干的括号内，每小题1分，共20分）1 .在平面机构中，每增加一个高副将引入 。A . 0个约束B . 1个约束C . 2个约束D . 3个约束2 .无急回特性

2、的平面四杆机构，其极位夹角为 。A.二< 0B. = 0C.日*°D. 6>0S3.在圆柱凸轮机构设计中，从动件应采用从动件。A.尖顶4.齿轮的齿形系数YF只与有关。B.滚子D.任意A.模数B.齿形C.传动比D.中心距5、闭式硬齿面齿轮传动中，齿轮的主要失效形式为B.齿面磨损6、7、8、9、C.齿根断裂D.齿面点蚀在其它条件相同的蜗杆传动中，蜗杆导程角越大，传动效率C.不变带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为A.带的材料不符合胡克定律C.带的弹性滑动.B.越高D.不确定B.带容易变形和磨损D带在带轮上打滑链传动设计中，当载荷大，中心距小，传动比大时，宜选用A大节距单

3、排链C小节距单排链平键联接选取键的公称尺寸b x h的依据是A.轮毂长C.传递的转矩大小B小节距多排链D大节距多排链B.键长D.轴段的直径10、齿轮减速器的箱体和箱盖用螺纹联接，箱体被联接处的厚度不太大，且经常拆装,般用联接.A.螺栓联接B.螺钉联接C.双头螺柱联接11、自行车的前轮轴是A.转轴B.传动轴C.心轴D.曲轴12、通常把轴设计为阶梯形的主要目的在于C.平底A.加工制造方便C.便于装拆轴上零件B.满足轴的局部结构要求D.节省材料13、不属于非接触式密封。（D ）A .间隙密封B.曲路密封C.挡油环密封D.毛毡圈密封14、工程实践中见到最多的摩擦状况是 。（ D ）A.干摩擦B.流体摩

4、擦C.边界摩擦D.混合摩擦15、联轴器和离合器的主要作用是 。（ A ）A.联接两轴，使其一同旋转并传递转矩B.补偿两轴的综合位移C.防止机器发生过载D.缓和冲击和振动16、对于径向位移较大，转速较低，无冲击的两轴间宜选用 联轴器。 （ C ）A.弹性套柱销B.万向C.滑块D.径向簧片17、采用热卷法制成的弹簧，其热处理方式为 。（ D ）A.低温回火B.渗碳淬火C.淬火D.淬火后回火18、圆柱形螺旋弹簧的弹簧丝直径按弹簧的 要求计算得到。（A ）A.强度B.稳定性C.刚度D.结构尺寸19、回转件达到动平衡的条件是 。（ A ）A.各不平衡质量的离心惯性合力偶距为零B.各不平衡质量的离心合力为

5、零C.回转件上各个质量的离心力系的合力、离心力所形成的合力偶矩为零20、不均匀系数8对机械速度的影响是 。（ B ）A. 8越小，机械速度的波动越大B. 8越小，机械速度的波动越小C. 8与机械速度的波动无关（二）.判断题（在正确的试题后面打，错误的试题后面打X。每题1分，共15分）1 .零件破坏了，那么零件就一定是失效了。（，）2 .机构具有确定运动的条件是机构的自由度大于零。（V ）3 .在钱链四杆机构中，若采用最短杆为曲柄， 则该机构为曲柄摇杆机构。（ V ）4 .在结构允许范围内，凸轮基圆半径越大越好。（， ）5 .渐开线上齿廓各点的压力角均相等。（ X ）6 .闭式齿轮传动中，齿轮的

6、主要失效形式是齿面点蚀。（V ）7 .蜗杆传动的自锁性是指只能由蜗轮带动蜗杆，反之则不能运动。（X ）8、带传动的打滑和弹性滑动都是其失效形式。（X ）9、在一定转速下，要减轻链传动的运动不均匀性，设计时，应选择较小节距的链条.（ V ）10、平键的工作面是两侧面。（ V ）11、为了使滚动轴承内圈轴向定位可靠，轴肩高度应大于轴承内圈高度。（X）12、滚动轴承的基本额定寿命是指一批相同的轴承的寿命的平均值。（x ）13、若两轴刚性较好，且安装时能精确对中， 可选用刚性凸缘联轴器。（V ）14、弹簧秤是利用弹簧的变形量与其承受的载荷成正比的原理制成的。（v）15、回转件的动平衡要在两个校正平面内

7、加校正质量。（V ）（三）计算分析题（共35分）1、（5分）标出下列钱链四杆机构的压力角a。判定该机构是否会出现死点，为什么?解:当曲柄与连杆共线时，压力角等于90度，传动角等于0,有可能会出现死点。2、（8分）1 . 一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，正常齿制，小齿轮损坏需配制，已知:da2 = 408mm, z2 =100,标准中心距 a=310mm,试求：(1)m, z1；(2) d1 , d2。解：齿顶圆直径 da2=m* (z2+2) =m* (100+2) =408 计算出 m=408/102=4齿顶高ha2二齿顶高系数*m=m齿顶高系数一般为m计算出齿顶高ha2=4mm分度圆直径

8、d2=m*z2=4*100=400mm分度圆直径 d1=2*a-d2=2*310-400=220mm齿数 z1=d1/m=220/4=55所以 m=4; z1=55 ; d1=220mm ; d2=400mm3. （6分）所示为一手摇提升装置，其中各轮的齿数为：z1=20, z2=50, z2=15, z 3=45,z3=1 , z 4= 40, z 4 =17, z 5 =51。3(1)试在图上标出提升重物时手柄及各个轮的转向;(2)试求传动比ii5。解：(1)如图所示：(2)传动比ii5的大小il5= Z2Z3Z4Z5 = 50 45 40 51 =900当提升重物时手柄的转向：从左往右看

9、为逆时针方向。Z1Z2'Z3'Z4' 20 15 1 174. (6分)有一组紧螺栓联接，螺栓的个数为6,受横向工作载荷 R= 15000N的作用(如图)。已知螺栓材料为 45钢，b】=120N / mm2,被联接件之间的摩擦系数 f=0.15 , C=1.2 , 试计算所需螺栓的最小直径 d1。解：不发生滑移的条件：KnRQp>fzm1.2 150000.15 6 2=10000N强度条件:1.3 4 10000=11.74mm3.14 1205. （10分）根据工作条件，决定在某传动轴上安装一对角接触球轴承，如图所示，轴承型号为7208,已知轴承的径向载荷分别

10、为Fri=1470N , Fr2=2650N ,作用在轴上的轴向的外载荷Fa= 1000N ,判别系数e=0.7, Fs=0.7Fr ,试画出内部轴向力 Fsi、Fs2的方向，并计算轴承的当量动载荷Pi、P2。(注：当Fa Ae时，X=0.41 , Y=0.87FrFa当 We时，X=i , y=0)Fr'解：如图所示两个附加轴向力的方向：F=0.7Fr A Fi =0.7Fri=0.7 x1470=1029NF2 '=0.7Fr2=0.7 x 2650=1855N又 = F1 '+Ka=1029+1000=2029N> F2 =1855N,轴承1被放松，轴承2压

11、紧。二轴承1的轴向力 Fa1=F1 =1029N轴承 2 的轴向力 Fa2=F1 +Ka=1029+1000=2029NFa1 1029又< =0.7 >e=0.68. X=0.41 , Y=0.87Fr1 1470,P1=XFr1+YFa1=0.411470+0.871029=1497.93NFa21855 八 又又.上=0.7 > e = 0.68. X=0.41 , Y=0.87Fr22650P2=XFr2+YFa2=0.41*2650 + 0.87*1855=2700.35N（四）课程设计题（30分）1、绘制一级直齿圆柱齿轮减速器装配图、齿轮轴零件图；2、书写设计计算

12、说明书。带式运输机传动装置中的同轴式1级圆柱齿轮减速器目录设计任务书,1传动方案的拟定及说明,4电动机的选择，,，4计算传动装置的运动和动力参数,5传动件的设计计算,5轴的设计计算,8滚动轴承的选择及计算,14键联接的选择及校核计算,16连轴器的选择,16减速器附件的选择,17润滑与密封,18设计小结 ,18参考资料目录 ,18机械设计课程设计任务书题目 :设计一用于带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮减速器一 :总体布置简图1电动机;2 联轴器;3齿轮减速器;4带式运输机;5鼓轮 ;6联轴器二 : 工作情况 ,载荷平稳、单向旋转三 : 原始数据鼓轮的扭矩T:N&#8226;m,

13、850鼓轮的直径D:mm, 350运输带速度V m/s, 0.7带速允许偏差 , 5使用年限年 , 5工作制度班/日 , 2四 : 设计内容1. 电动机的选择与运动参数计算2. 斜齿轮传动设计计算3. 轴的设计4. 滚动轴承的选择5. 键和连轴器的选择与校核6. 装配图、零件图的绘制7. 设计计算说明书的编写五 : 设计任务1: 减速器总装配图一张2: 齿轮、轴零件图各一张3: 设计说明书一份六 :设计进度1、 第一阶段:总体计算和传动件参数计算2、 第二阶段:轴与轴系零件的设计3、 第三阶段:轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制4、 第四阶段:装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写传动方案的

14、拟定及说明:同轴式二级圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。本传动机构的特点是:可以大致相同。结构较复杂,间轴承润滑较困难。电动机的选择1: 电动机类型和结构的选择因为本传动的工作状况是:载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式 Y:IP44, 系列的电动机。2: 电动机容量的选择1, 工作机所需功率 PwPw:3.4kW2, 电动机的输出功率Pd:Pw/ yy : 0.904Pd:3.76kW3, 电动机转速的选择Nd:i1 &#8226;i2 , in ,nw初选为同步转速为 1000r/min 的电动机4, 电动机型号的确定由表20:1查出电动机型号为Y132M1-6,

15、其额定功率为4kW:满载转速 960r/min 。基本符合题目所需的要求计算传动装置的运动和动力参数传动装置的总传动比及其分配:3, 计算齿宽 b 及模数 mntb= Md1t=1 ><67.85mm=67.85mmmnt= = =3.39h=2.25mnt=2.25 X3.39mm=7.63mmb/h=67.85/7.63=8.894,计算纵向重合度e (3& B = =0.318 X1 Man14 =1.595, 计算载荷系数K已知载荷平稳:所以取KA=1根据 v=0.68m/s,7 级精度 : 由图 10 8 查得动载系数KV=1.11由表104查的KH (3的计算公

16、式和直齿轮的相同故 KH B =1.12+0.18(1+0.6 X1 )1 X1 +0.23 X10 67.85=1.42由表 10 13 查得 KF B =1.36由表10 3查得KH 0c =KH 0c =1.4。故载荷系数K=KAKVKH oKH 芹1 X1.03 X1.4 X1.42=2.056, 10 10a,得d1= = mm=73.6mm7, 计算模数 mnmn = mm=3.743:按齿根弯曲强度设计由式(10 17 mn >1, 确定计算参数1, 计算载荷系数K=KAKVKF oKF 户1 X1.03M.4 M.36=1.962,根据纵向重合度 e (3 =0.318

17、0 dz1tan (3 =1.59:从图 10 -28查得螺旋角影响系数 Y (3。883, 计算当量齿数z1=z1/cos 3=20/cos 14 =21.89z2=z2/cos 3=100/cos 14 =109.474, 查取齿型系数由表 10-5 查得 YFa1=2.724Yfa2=2.1725, 查取应力校正系数由表 10-5 查得 Ysa1=1.569Ysa2=1.7986,计算b F(T F1=500Mpao F2=380MPaKFN1=0.95KFN2=0.98oF1=339.29MpaoF2=266MPa7, 计算大、小齿轮的 并加以比较= =0.0126= =0.01468

18、大齿轮的数值大。2, 设计计算mn > =2.4mn=2.54:几何尺寸计算1, 计算中心距z1 =32.9;取z1=33z2=165a =255.07mma 圆整后取 255mm2, 按圆整后的中心距修正螺旋角B =arcos =13 55 '50”3, 计算大、小齿轮的分度圆直径d1 =85.00mmd2 =425mm4, 计算齿轮宽度b= Md1b=85mmB1=90mm,B2=85mm5, 结构设计160mm, 而又小于以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于500mm, 故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。轴的设计计算拟定输入轴齿轮为右旋II 轴1: 初步确定轴

19、的最小直径d> ,=34.2mm2:求作用在齿轮上的受力Ft1= =899NFr1=Ft =337NFa1=Fttan B =223NFt2=4494NFr2=1685NFa2=1115N3:轴的结构设计1, 拟定轴上零件的装配方案i. I-II 段轴用于安装轴承30307, 故取直径为 35mm 。ii. II-III 段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为44mm 。iii. III-IV 段为小齿轮,外径 90mm 。iv. IV-V 段分隔两齿轮,直径为 55mm 。v. V-VI 段安装大齿轮, 直径为 40mm 。vi. VI-VIII 段安装套筒和轴承, 直径为 35mm 。

20、2, 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1. I-II 段轴承宽度为 22.75mm, 所以长度为 22.75mm 。2. II-III段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙12mm,轴承和箱体的间 隙4mm,所以长度为16mm。3. III-IV 段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度90mm 。4. IV-V 段用于隔开两个齿轮,长度为120mm 。5. V-VI段用于安装大齿轮，长度略小于齿轮的宽度，为83mm。6. VI-VIII 长度为 44mm 。4:求轴上的载荷66 207.5 63.5Fr1=1418.5NFr2=603.5N查得轴承30307的Y值为1.6Fd1=443NFd2=189

21、N因为两个齿轮旋向都是左旋。故:Fa1=638NFa2=189N5:精确校核轴的疲劳强度1, 判断危险截面由于截面 IV 处受的载荷较大,直径较小,所以判断为危险截面2, 截面 IV 右侧的截面上的转切应力为由于轴选用40cr,调质处理，所以,2P355表15-1,a) 综合系数的计算由 经直线插入 ,知道因轴肩而形成的理论应力集中为2P38 附表 3-2 经直线插入,轴的材料敏感系数为 :2P37 附图 3-1,故有效应力集中系数为查得尺寸系数为 ,扭转尺寸系数为 :2P37 附图 3-2, 2P39 附图 3-3,轴采用磨削加工 ,表面质量系数为 :2P40 附图 3-4,轴表面未经强化处

22、理, 即 :则综合系数值为b) 碳钢系数的确定碳钢的特性系数取为c) 安全系数的计算轴的疲劳安全系数为故轴的选用安全。I 轴1: 作用在齿轮上的力FH1=FH2=337/2=168.5Fv1=Fv2=889/2=444.52:初步确定轴的最小直径 3:轴的结构设计1, 确定轴上零件的装配方案2,根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度d) 由于联轴器一端连接电动机,直径尺寸受到电动机外伸轴直径尺寸的限制 :选为 25mm 。e) 2.5mm所以该段直径选为30 。f) 该段轴要安装轴承,考虑到轴肩要有2mm 的圆角,则轴承选用30207 型,即该段直径定为35mm 。g) 该段轴要安装齿轮,考

23、虑到轴肩要有2mm 的圆角,经标准化,定为 40mm 。h)为了齿轮轴向定位可靠，定位轴肩高度应达5mm,所以该段直径选为 46mm 。i) 轴肩固定轴承,直径为42mm 。j) 该段轴要安装轴承,直径定为 35mm 。2, 各段长度的确定各段长度的确定从左到右分述如下 :a) 该段轴安装轴承和挡油盘,轴承宽 18.25mm, 该段长度定为18.25mm 。b)该段为轴环，宽度不小于7mm,定为11mm。c)该段安装齿轮，要求长度要比轮毂短2mm,齿轮宽为90mm,定为 88mm 。d) 该段综合考虑齿轮与箱体内壁的距离取13.5mm 、轴承与箱体内壁距离取4mm,采用油润滑，,轴承宽18.2

24、5mm,定为41.25mme) 该段综合考虑箱体突缘厚度、调整垫片厚度、端盖厚度及联轴器安装尺寸:定为 57mm 。f) 该段由联轴器孔长决定为 42mm4:按弯扭合成应力校核轴的强度W=62748N.mmT=39400N.mm45 钢的强度极限为 :又由于轴受的载荷为脉动的;所以。III 轴1: 作用在齿轮上的力FH1=FH2=4494/2=2247NFv1=Fv2=1685/2=842.5N2:初步确定轴的最小直径3:轴的结构设计1, 轴上零件的装配方案2, 据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度I-II II-IV IV-V V-VI VI-VII VII-VIII直径 60 70 75

25、 87 79 70长度 105 113.75 83 9 9.5 33.255:求轴上的载荷Mm=316767N.mmT=925200N.mm6. 弯扭校合滚动轴承的选择及计算I 轴1: 求两轴承受到的径向载荷5、 轴承 30206 的校核1, 径向力2, 派生力3, 轴向力由于 :所以轴向力为 :4, 当量载荷由于所以 。由于为一般载荷:所以载荷系数为5, 轴承寿命的校核II 轴6, 轴承 30307 的校核1, 径向力2, 派生力3, 轴向力 由于所以轴向力为4, 当量载荷由于所以由于为一般载荷,所以载荷系数为,故当量载荷为5, 轴承寿命的校核III 轴,7、 轴承 32214 的校核1, 径向力2, 派生力3, 轴向力由于 ,所以轴向力为 ,4, 当量载荷由于所以 。由于为一般载荷,所以载荷系数为 ,故当量载荷为5, 轴承寿命的校核键连接的选择及校核计算代号 直径mm, 工作长度mm, 工作高度mm, 转矩N&#8226;m, 极限应力MPa,高速轴 8 >7 >60 单头，25 35 3.5 39.8 26.012X8X80 单头，40 68 4 39.8 7.32中间轴 12X8X70 单头，40 58 4 191 41.2低速轴 20X12X80 单头，75 60 6 925.2 68.518X1