东莞理工机械设计试卷样式期中考试机械班参考答案

1、机械设计期中考试试卷参考答案 第1 页 东莞理工学院(本科)期中考试参考答案 2015-2016 学年第二 学期 机械设计 开课单位：机械工程学院，考试形式: 闭卷，允许带 计算器、绘图仪器 入场 题序 一 -二二 三 四 五 六 七 八 总分 得分 评卷人 、是非题 (共 12 分，每小题 2 分，对者在括号内打“V” ，错者打 “X”) 得分1 1 1、 ( ( X ) )在其他条件不变的前提下，零件的截面形状一定，其疲劳极限随着截面尺寸增大而增高。 2 2、 ( ( X ) )带传动能保证准确的瞬时传动比。 3 3、 ( (V) )链传动中，跳齿和脱链现象最先发生在大链轮轮齿上。 4 4

2、、 ( ( X ) )当两个被连接件一个较薄、另一个较厚，且需经常拆卸时，宜采用螺钉连接。 5 5、 ( ( X ) )标记为“键 C16 C16 X 80 80 GB/T 1096GB/T 1096- -2003 2003 ”的普通平键，其工作长度为 64 64 mmmm。 6、 ( (V) )滚子链的链节数应尽量取偶数。 、选择填空题(共 12 分，每空 2 分)得分 1 1、 普通平键连接强度校核的内容主要是 A A _ 。 A.A.校核键与键槽侧面的挤压强度； B.B.校核键的剪切强度； C. AC. A、B B 二者均需校核； D.D.校核磨损。 2 2、 带传动中，若小带轮为主动轮

3、，则带中的最大应力发生在带 _ _A A _ 接触处。 A.A.紧边与小带轮； B.B.紧边与大带轮； C.C.松边与小带轮； D.D.松边与大带轮。 3 3、 零件受单向不稳定变应力作用时， 若各级应力是递减的，则发生疲劳破坏时的总损伤率计算值将 A A 。 A.A.小于 1 1 ； B.B.等于 1 1； C.C.大于 1 1； D.D.可能大于 1 1，也可能小于 1 1。 4 4、 按防松原理分类， A A 属于摩擦防松。 A A 弹簧垫圈； B B 开口销与开槽螺母； C C.串联钢丝； D.D.止动垫圈。 5 5、 链条的磨损主要发生在 C C_ 的接触面上。 A A 滚子与轮齿；

4、 B.B.滚子与套筒； C.C.套筒与销轴； D.D.内链板与轮齿。 6 6、 在受轴向载荷的紧螺栓连接强度计算中，将螺栓所受总拉力乘以 1.31.3,是为了 D D _。 A A 保证足够的预紧力； B B增大安全系数； C.C.防止松脱； D D计入扭转剪应力。 三、填空题(共 20 分，每空 2 分)|得分| 1 1、 设计带传动时，为防止带中的 弯曲应力过大，应限制小带轮的最小直径。 2 2、 普通平键的截面尺寸是根据 轴的直径查标准确定的。当键连接强度不足需采用双键时， 应沿 圆周180180 度对称布置，并按 _1.5 _1.5 个键校核其强度。 3 3、 滚子链由滚子、套筒、销轴

5、、内链板和外链板组成， 其_销轴与外链板一之间、套筒与内链板一之机械设计期中考试试卷参考答案 第2 页 间分别为过盈配合，其 销轴与套筒_之间、_套筒与滚子 _之间分别为间隙配合。 4 4、受轴向变载荷的紧螺栓连接，在工作拉力和残余预紧力不变的情况下， _减小一螺栓刚度 和_增大一被连接件刚度均能使应力幅减小，使疲劳强度提高。 四、简答题（共 10 分每题 5 分） 1 1、带传动在工作中带受到哪些应力的作用？何处应力最大？ 得分 答：带传动在工作中受到拉、弯曲和离心拉应力的作用；（3 3 分） 带的紧边进入小带轮处的带的外侧应力最大。 （2 2 分） 2 2、设计滚子链传动时，传动中心距为什

6、么不能选得过大？又为什么不能选得过小？ 得分 答：当其他参数不变时，若中心距过大，松边垂度过大，传动时造成松边颤动，故中心距不能选得 过大；（2 2分） 而当中心距过小时，单位时间内链条绕转次数增多，链条的曲伸次数和应力循环次数增多，因而加 剧了链的磨损和疲劳；同时，由于中心距小，链条在小链轮上的包角变小，每个轮齿所受载荷增大， 且易出现跳齿和脱链现象。故中心距不能选得过小。 （3 3 分） 总之，链传动中心距既不能选得过小，也不能选得过大。 五、分析计算作图题（共 46 分）得分 1 1、（ 1818 分）已知 4545 钢经调质后的机械性能为：强度极限 匚B =600MPa,屈服极限二s

7、= 360MPa, 疲劳极限；=300MPa,材料常数 0.25,试求： 1 1）材料的脉动循环疲劳极限 二0 ； （4 4 分） 2 2 ）绘制材料的等寿命疲劳曲线； （7 7 分） 3 3）若已知零件疲劳强度综合影响系数 K 2，试作出零件的等寿命疲劳曲线。 （7 7 分） （说明：2 2）、3 3）中两图可作在同一坐标系内，要求标出比例尺） 得分 = （4 4 分） 机械设计期中考试试卷参考答案 第3 页 C（360:0）机械设计期中考试试卷参考答案 第4 页 2 2、（共 1616 分）某单根 V V 带传动的初拉力 F Fo = =300N300N，带速V =11.73m/s，主动带

8、轮上的包角 1 =150=150 ,当量摩擦系数fv =0.485 =0.485 ,求：（提示：本题中efv - 3. 56） 1 1） 若测得松边拉力为 200N200N，求此时 V V 带的紧边拉力及所传递的功率；（8 8 分） 2 2） 在保证 V V 带传动不打滑的条件下，单根 V V 带所能传递的最大功率及此时的紧边拉力 和松边拉力。（8 8 分） 得分 解：（1 1）已知 F0 =300N , F2 =200N ,根据 2FF1 F2 ,得 紧 边拉力 片=2F0 _ F2 =2 300 _200 =400N 又 V =11.73m/s , Fe =F1 一 F2 =400 -20

9、0 =200N （ 2 2 分） 代入已知数据并联立求解得： F1 -468.421N F2 =131.579N 3 3、（ 1212 分）有一受预紧力F。和轴向工作载荷 F作用的紧螺栓连接， 已知预紧力F =1000N，螺栓 刚度Cb和被连接件刚度 Cm相等，轴向工作载荷 F =1000N，试计算： 1 1） 该螺栓所受总拉力 F2 ; （ 4 4 分） 2 2） 残余预紧力F1; （ 4 4 分） 3 3） 在预紧力F0不变的条件下，若保证被连接件间不出现缝隙， 该螺栓允许的最大轴向工作载荷 Fmax 为多少？（ 4 4 分） 得分I 解：1 1）该螺栓所受总拉力 F2 （ 4 4 分）

10、C 1 F2 =F0 bF =1000 1000 =1500N Q + Cm 2 2 2）残余预紧力F1 （ 4 4 分） （2 2 分） p二 1000 200 停3 .2.346KW 1000 （4 4 分） f 300 336.842N 3. 56 + 1 2F0 efv ： 1 （2 2 分） 竺=336842 “73 =3.951KW 1000 1000 （2 2 分） 又 2F0 =F1 F2 Fec （2 2 分） （2 2 分） 机械设计期中考试试卷参考答案 第5 页 F1 =F2 -F =1500 -1000 =500N机械设计期中考试试卷参考答案 第6 页 1 1）根据滑移

11、条件得 KsF. fzi 已知 i=2 i=2 , f 0. 15 , z=2 z=2 ,忑=1.2 , F -Ks fZi F0 0. 15 2 1. 2 二 0. 5F0 （2 2）又根据螺栓强度条件：二13兰戸 得： 厂“二dj刁 0 一 1.3 4 二 20.7522 128 5.2 -33302.46N (3(3)由( (1 1 F=0.5F0=0.5 33302.46 =16651.23N （3 3 分） （2 2 分） （3 3 分） （2 2 分） （2 2 分） 3 3）该螺栓允许的最大轴向工作载荷 Fmax （ 4 4 分） 在预紧力Fo不变的条件下，若保证被连接件间不出现

12、缝隙，必须 F Fo Cm F _ 0 Cb Cb + + 5 5 则 Fmax 二Fo =2 1000 二 2000N Cm , （1212 分）图示为一普通螺栓组联接。采用 2 2 个 M24 M24 的螺栓（螺纹小径f =0.15，可靠性系数忑 =1.2，试求该螺栓组联接可承受的最大横向载荷F。 得分 附加题一 d di =20.752mm=20.752mm)， 已知螺栓的许用应力二=128 MPaMPa， 被联接件接合面间的摩擦系数 机械设计期中考试试卷参考答案 第7 页 附加题二（共 1212 分）一根轴用两个同型号的角接触球轴承支承（如图示），已知轴上外载 荷FA =40N， FR

13、 =500N，其方向及作用点到支点的距离如图所示（提示：派生轴向力 Fd = 0.68Fr）: 1 1） 计算轴承 1 1、2 2 所受的径向载荷 FnFn、F2 ； （ 4 4 分） 2 2） 画出轴承 1 1、2 2 的派生轴向力方向并计算其大小；（4 4 分）； 3 3） 计算轴承 1 1、2 2 所受的轴向载荷 F Fa1、F Fa2。 （ 4 4 分） 得分 机械设计期中考试试卷参考答案 第8 页 F Fr2 Fr1 设轴承所受的径向载荷分别为Fr1、Fr2,则 Fr2 = FR - Fr1 =5 0 03 0 0 2 0 N （ 2 2 分） （2 2）由图示布置形式可知Fd1、F

14、d2的方向如图所示。 （2 2 分） 已知：Fd1 =0.68Fr1 =0.68 300 =204N （1 1 分） Fd2 =0.68Fr2 =0.68 200 =136N （1 1 分） （3 3） / Fd2 FA =136 40 =176 ： Fd1 =204 轴承 2 2 被“压紧” （1 1 分） 轴承 1 1 被“放松” （1 1 分） - Fa1 二 Fd1 =204N , （ 1 1 分） Fa2 二 Fd1 一 FA = 204 一 40 = 164 N - F Fd1 F d2 解：（1 1 ） FR 150 250 5050=300N 250 （2 2 分） （1 1

15、分） 机械设计期中考试试卷参考答案 第9 页 附加题三（共 1212 分）女口图所示传动中： 齿轮 1 1 和 2 2 为渐开线斜齿圆柱齿轮传动，齿轮 3 3 和 4 4、 齿轮 5 5 和 6 6 均为轴交角 羽90 的渐开线直齿圆锥齿轮传动，齿轮 9 9 和 1010 为正常齿制渐开线标准直齿 圆柱齿轮传动。已知I轴为动力输入轴，输入功率 R = 3KW 其转速厲=1260r/min,转动方向如 图所示。已知各轮齿数分别为：乙=18, z 24, z3 = 24, 28, z5二24, z6二36, Z7 =1 Zg 二 36, Z9 二 32, Ze 二 48,试求： 1 1 ）欲使轴

16、IIII 上斜齿轮 2 2 和锥齿轮 3 3 的轴向力方向相反，并完全抵消，斜齿轮 1 1、2 2 的螺旋角旋向 应如何选择？若已知锥齿轮 3 3 轮齿上所受轴向力Fa3 = 305N,斜齿轮 1 的模数= 2mm试计算 斜齿轮 1 1 的螺旋角的大小 （忽略传动装置的功率损耗）；（7 7 分） 2 2）欲使轴 IVIV 上锥齿轮 6 6 和蜗杆 7 7 的轴向力方向相反， 蜗杆 7 7、蜗轮 8 8 的螺旋角旋向应如何选择？ Ft7 1 1） CDCD 齿轮 1 1 为右旋，齿轮 2 2 为左旋。（计 2 2 分） 计算斜齿轮 1 1 的螺旋角的大小 - -（计 5 5 分） 欲使Fa2二Fa3，即 齿轮 3 3 的分度圆螺旋角 - -3 3 : :- - 13. 13. 97189718 （2 2 分） 3 3）试在图上标出齿轮 和方向。（3 3 分） 4 4 和蜗杆 7 7 轮齿所受圆周力Fti、径向力 Fri和轴向力Fai （i=4, i=4, 7 7）的作用位得分 O Fr Fa2 =Fa1 = 2TL tan 2T1 一 tan 1 2T1 . sin ：1 二 Fa3 , d1 叫忆1 /