机械设计期末考试题A卷答案

1、1、一减速齿轮传动，主动轮1用45号钢调质，从动轮用45号钢正火，则它们齿面接触应力的关系是 b 。a、 b H1 >bH2 ； b、 b H1 =bH2 ； c、 b H1 VbH2。3、对于硬齿面闭式齿轮传动，其齿面接触承载能力较高，故通常先按 度进行设计，然后校核 齿面接触疲劳4、蜗杆的 C 模数为标准模数，蜗轮的a、法面； b、端面；C、轴面。齿根弯曲疲劳 强强度。压力角为标准压力角。5、带在带轮上即将打滑而尚未打滑的临界状态时,Fi与F2的关系可用著名的欧拉公式表示为F1 =F2e心。6、在蜗杆传动中，当需要自锁时，应使当量摩擦角 a、小于；b、大于；C、等于。7、计算蜗杆传动

2、的传动比时，公式是错误的。b蜗杆导程角。a、i 15 ； b、i = rh /n2 ；c、i = d2 /di ； d、i = Z2 / Zi。上。蜗轮轮齿8、 蜗杆传动的失效通常是发生在 _条件确定，其工作圈数n9、 设计圆柱螺旋弹簧时，其弹簧直径d按 按刚度条件确定。10、弹簧指数 C = Dz/d , C值越大，刚度越 小 。11、 楔键联接靠摩擦力传递转矩，用于对中性要求不高的联接。12、 按国家标准 GB/292-93规定，代号为 7210C的滚动轴承类型为 角接触球轴承 轴承， 其内径为50 mm，宽度系列为 窄、系列，直径系列为轻 系列,C代表公称接触角150，其精度为_PQ_级

3、。13、 下列各种联轴器中，能减缓振动和冲击的是f ；可实现两轴线角位移最大的是C常用于两轴线对中性不好、低速情况下的是d和 e 。a套筒联轴器；b.凸缘联轴器；C.万向联轴器；d.十字滑块联轴器；e.齿轮联轴器； f.弹性柱销联轴器。二、问答题每题 5分、计30分Fmax的主要因素。（5 分）_ 1ZeH11、试分析影响带传动所能传递最大有效圆周力1Fma 2F0 1 + f 1 eFmax与初拉力Fo、包角a 1和摩擦系数f有关。（3 'Fo大、a 1大、f大，则产生的摩擦力大，传递的最大有效圆周力也大。2、试说明齿形系数 Yf与齿轮的哪些参数有关，Yf对齿根弯曲应力 叭 有何影响

4、？ （ 5分）齿形系数Yf反映了轮齿几何形状对齿根弯曲应力的影响，凡是影响齿廓形状的参数如齿数Z、变位系数x和分度圆压力角a都影响Yf。（3'如果齿数z增大、变位系数x和分度圆压力角a增大，均可以使齿根增厚，齿形系数Yf减小，bF减小。（2）3、为提高轮齿的抗折断能力，可采取哪些措施？（可适当增大齿根圆角半径以减小应力集中； 合理提高齿轮的制造精度和安装精度；（1 ）正确选择材料和热处理方式；（2 ）以及对齿根部位进行喷丸、輾压等强化处理。5 分）（1'）（1'）4、螺纹联接防松的实质是什么？按工作原理分，防松的方法有哪几类?答：防松的实质是防止螺纹副间的相对转动。（2

5、分）防松的方法有摩擦防松、机械防松、永久防松。（3分）5 分）答：轴承工作温度在 lOOoC以下,基本额定寿命L=1x160 r时，轴承所能承受的最大载荷,5、什么是滚动轴承的基本额定动负荷？其方向是如何确定的？（称为基本额定动负荷。（2分）（1 分）（1 分）对于向心轴承，其方向为径向载荷； 对于推力轴承，其方向为轴向载荷； 对于角接触轴承，其方向为载荷的径向分量。（1分）5 分）6、简述非液体摩擦径向滑动轴承校核计算的主要内容？（ 答：（1）验算压强：滑动轴承压强pw许用压强p; （2分）验算 pv 值：pv w pv;（ 2 分）验算轴径圆周速度 V： v w v o （1分） 三、分析

6、计算题1、如图示，卷筒与齿轮用普通螺栓联接在一起（螺栓个数Z=8），轴不旋转，卷筒与齿轮在轴上旋转，已知卷筒所受旋转力矩T=107Nmm ,螺栓分布直径D0=5OOmm ,卷筒与齿轮接合面间摩擦系数f=0.12，可靠性系数Kf =1.2，螺栓材料的屈服极限 d s=300Mpa，安全系 数S=3。试设计该螺栓组的螺栓直径。（10分）普通螺纹基本尺寸表（第一系列）公称直径d中径d2小径d1螺距P2422.05120.75233027.72726.2113.53633.40231.67044239.07737.1294.54844.72542.5875解：设螺栓受预紧力 F' 计算螺栓所需

7、预紧力 F'ZfF' -D-KfT（2 分）2二2!空込=5OOOON（2分）ZfDo8x0.12x500 计算许用应力= 100MPa （2 分），且二300S 3 确定螺栓直径d1严心50000 =28.768mm （2 分）兀 b V兀 X100选择螺栓查表选取 M36 （d1=31.670mm >28.768mm） （2 分）2、如图所示，a）、b）分别为斜齿圆柱齿轮的悬臂布置和对称布置的支承形式。图 别为一对角接触球轴承背对背、面对面安装支承形式。1）请合理选择斜齿轮不同布置形式下，在“”中打“y :图a）所示悬臂布置宜采用：图b）所示对称布置宜采用：1）、 2

8、）分一对角接触球轴承的支承形式，你认为正确的,耳图1）;图 2）（ 1 分）H 图 1）;匸图 2） O （ 1 分）支点1支点2A图3）nsA支点4支点2FriFdF惟I图1)向力Fr3的方向，在节点B处画出蜗轮4所受的圆周力Ft4和径向力Fr4的方向，在图中画图2)Fa1、 Fa2。2） 根据1）中的选择结果计算图a）所示情况下，轴承的轴向力已知：轴承径向载荷Fr1、Fr2、齿轮的轴向力A方向如图所示，大小分别为：S=0.4Fr。（4 分）（1分）（1分）（1分）（1分）Fr1=4000N、Fr2=2000N , A=2000N。轴承内部轴向力解：S1=0.4Fr1 = 0.4x4000

9、= 1600（N），方向向左；S2=0.4Fr2 = 0.4x2000 =800（N），方向向右；S2+A = 800+2000 = 2800 （N） > S1 = 1600 （N） 所以，Fa1 = S2+A = 2800 NFa2 = S2 = 800 N3） 若该对轴承的寿命为5000小时，现将当量动载荷加大一倍，将转速减小一半，试计算后确定该对轴承能否满足载荷及转速改变后寿命至少1000小时的工作要求?（4分）标准答案：Lh =106(fTC/f pP )3/(6 On)L'h =106(fTc/f p(2P) )3/(60n2) = 2Lh/8= 2X5000/8（1分

10、）1000小时要求。= 1250(小时) >1000(小时)结论：此轴承能够满足寿命至少3、在图示传动系统中，件 1和2均为斜齿圆柱齿轮，件 3为蜗杆，件4为蜗轮。已知齿轮 1轮齿螺旋线方向为左旋，其转向如图所示，试回答下列问题：1)齿轮2的轮齿螺旋线方向是旋。（1分）2)在图中画出齿轮1、齿轮2在节点A所受的轴向力Fai和Fa2的方向。（2 分）3)为使在n轴上的齿轮2与蜗杆3的轴向力相互抵消一部分，蜗杆3的螺旋线方向应该是Fa3、圆周力Ft 3和径旋，并在图中画出蜗杆的旋向；在节点B处画出蜗杆3所受的轴向力出蜗轮4的转动方向。（8分）答:1)右旋。（1 '(1'2）3

11、)右旋；（1'画出螺旋线方向（1'齿轮1、齿轮2在节点A所受的轴向力Fai和Fa2的方向如图所示。蜗杆蜗轮蜗轮4的转动方向如图所示。(1'齿轮1蜗轮4AnFa2F/电动机Z齿轮2蜗杆3一对标准斜齿圆柱齿轮传动如图所示，已知：输入轴转速m =960r/min，输入功率P = 3 kW ,齿轮齿数Z1 = 21 , Z2 =62 ,法向模数mn = 2.5mm ,分度圆螺旋角P =8.849725 :分度圆柱上的法面压力角n =20，试计算:3所受的三个分力 Fa3、Ft3和Fr3的方向如图所示；（3 '4所受的圆周力Ft 4和径向力Fr4的方向如图所示；（2

12、9;ni（1）输入轴I上的转矩；（2）大斜齿圆柱齿轮上三个分力的大小。 （本题4分）解：输入轴上的转矩4d=29.84Nm960x2/60Ftd1二空空4=1.123kN2.5咒21Fr=Ft伽叫/cosP.123"an20“0.414kWCOS8.849725Fa=Fttan P =1.12 tan 8.849725 " = 0.175kN二、问答题每题 6分、计30分1、分别说明普通螺纹、梯形螺纹的特点和应用场合。答:普通螺纹自锁性能好，强度高（2分），主要用于连接 （1分）。梯形螺纹效率比矩形螺纹略低，但牙根强度较高，易于对中，磨损后可以补偿（2分）;2、在螺旋传动中

13、应用最普遍。（1分）分别说明硬齿面闭式齿轮传动和闭式蜗杆传动的主要失效形式与设计准则。答：硬齿面闭式齿轮传动的主要失效形式是齿根弯曲疲劳折断 （1分）;其设计准则是按齿根弯曲疲劳强度进行设计，然后校核齿面接触疲劳强度（2 分）。闭式蜗杆传动的主要失效形式是 齿面胶合、点蚀和磨损（1分）；其设计准则是按齿面接触疲劳强度条件计算蜗杆传动的承载能力，在选择许用应力时适当考虑胶合和磨损的影响，同时应进行 热平衡计算（2分）。3、什么是摩擦型带传动中的弹性滑动现象？可否避免？它对带传动有何影响?答：由带的弹性变形 而引起带与带轮之间的 相对滑动 现象称为弹性滑动（2 分）。弹性滑动是带传动中 不可避免的

14、现象（2分）。它会引起以下后果：从动轮的圆周速度总是落后于主动轮的圆周速度，并随载荷变化而变化，导致此传动的 传动比不准确。损失一部分能量，降低了传动效率，会使带的温度升高，并引起传动带磨损。（2分）4、齿轮传动中的载荷系数 K为四个系数的乘积，K=K aKvK pKa,分别说明 心和 心的名称 及引入该系数是为了考虑哪些方面的影响。答：动载系数（1分）K U考虑由于齿轮制造精度、运转速度等轮齿内部因素 引起的附加动 载荷影响系数（2分） 齿向载荷分布系数（1分）K B考虑沿齿宽方向载荷分布不均匀 对轮齿应力的影响系数 （2分）h ho（3 分）5、写出一维流体动压基本方程（雷诺方程）并利用该

15、方程说明形成流体动压润滑的必要条 件。答：一维流体动压基本方程：亚=6 Vdx形成流体动压力的必要条件是：流体必须流经收敛形间隙，入口处h>hO，dp/dx>0,压力逐渐增大，出口处h<hO,dp/dx<0 ,压力逐渐减小；流体必须有足够的速度,（1 分）VM0;（1分）流体必须是粘性流体,（1 分）一、选择填空题每空 1分，共25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。3 mm。2、已知某三线螺纹中径为9.5mm，螺距为1mm，则螺纹的导程为 3、螺纹连接防松的实质就是防止螺纹副的相对转动。按照防松方法的工作原理可将其分为Fo与

16、预紧力F'、残余预紧力F''和三类，分别是摩擦防松、机械防松、和永久防松。4、受轴向工作载荷的紧螺栓连接中，螺栓受到的总拉力工作拉力F之间的关系为a、Fo-F' + F ;b、c、Fo =5、导向平键的工作面是键的两侧面，导向平键连接的主要失效形式是工作面的磨损 。6、V带传动中带工作中最大应力产生在紧边进入小带轮处，其值为 CT max =1 +Crb1 +Crc。7、齿轮传动中选取齿宽系数时,般采用硬齿面齿轮时齿宽系数米用软齿面齿轮时齿宽系数，齿轮相对于轴承对称布置时的齿宽系数a 齿轮悬臂布置时的齿宽系数。a、大于;b、小于;C、等于。8、一减速齿轮传动，主

17、动轮1用45号钢调质，从动轮用45号钢正火，则它们齿面接触应力的关系是crH1 b CT H2,齿根弯曲应力的关系是CT F1 a CT F2。a、;C、 。9、按国家标准 GB/292-1993规定，代号为32208的滚动轴承类型为圆锥滚子 轴承，其内径为40 mm，其精度为 P0级。10、下列各种联轴器中， 属于弹性联轴器的是 _d；属于可移式刚性联轴器的是 _a属于固定式刚性联轴器的是a.万向联轴器；b.凸缘联轴器；C套筒联轴器；d弹性柱销联轴器。11、联轴器和离合器都是用来实现轴与轴之间的连接,传递运动和动力。但联轴器与离合器的主要区别在于联轴器需要在停车后才能实现轴与轴的结合或分离，

18、而离合器可使工作中的轴随时实现结合或分离三、分析计算题（共 25 分）1、在图示电动绞车系统中，件1和2均为斜齿圆柱齿轮，件3为蜗杆，件4为蜗轮。已知蜗轮蜗杆均为右旋，并且设计时n轴上的齿轮 2与蜗杆3的轴向力能够相互抵消一部分，试回答下列问题（共16分）:齿轮1的轮齿螺旋线方向是旋。（2分）在图中用箭头表示出重物上升时齿轮1和齿轮2的转动方向以及齿轮 2在节点A所受的轴向力Fa2的方向。（4 分）重物上升时，在节点B处画出蜗杆3所受的轴向力Fa3、圆周力Ft3和径向力Fr3的方向,在节点B处画出蜗轮4所受的圆周力Ft4的方向。（4分）若起重量 W=50000N，蜗杆头数Z3=2，蜗杆分度圆直

19、径 数m=5,卷筒直径 D=300mm，传动效率 n=0.75。试求节点d3=100mm，蜗轮齿数 Z4=60，模B处Fa3和Fa4的大小。（6 分）电动机mlX-I"Fa2iL An21XuFa3”蜗杆3齿轮2Ft3Ft4_z'蜗轮4答:左旋（2分）。齿轮1、齿轮2的转动方向的方向如图所示（2分），Fa2的方向如图所示（2分）。各分力方向如图所示。（4分） Fa3 =Ft4 =2T4/d4 xD/（mXz4）=50000X300/（5咒60） = 50000 N（3分）Fa4 =-Ft3 =2T3/d3 =2T4/（iX"d3）=WXD/（ixn>cd3）=

20、50000X300/（30X0o75X100） = 6667 N（3分）2、如图所示，某轴由一对7209 AC轴承支承，轴承采用面对面安装形式。已知两轴承径向载荷分别为Fr1=3000N , Fr2=4000N，轴上作用有轴向外载荷A=1800N。载荷平稳，在室温下工作，转速 n=1000r/min。该轴承额定动载荷 C=29800N，内部轴向力 S=0.4Fr, e=0.68,当量动载荷系数如下表所示。试计算此对轴承的使用寿命。（9 分）答:内部轴向力方向如图所示（2 分），Si=0.4Fri=1200N（0.5 分）S2=0.4Fr2=1600N（0.5 分）因为 A+S1>S2 故

21、 Fa1=S1=1200N（1分）Fa2=S 什A=3000N（1分）比较两轴承受力，只需校核轴承2。Fa2/Fr2=0.75>e（1分）P=XF r2+YF a2I FnFr2 I邱-A蚯=0.41*4000+0.87*3000=4250N（1分）1、L =空（）3 =5240.560n（2分）滚动轴承轴系一端固定一端游动的固定方式常用在跨距较大工作温度较高情况下。2、dn值大的滚动轴承应采用润滑，而dn值小的滚动轴承可采用Fa/Fr>eFa/Fr <eXYXY0.410.8710受力分析和强度计算用平均分度圆 直径。滑脂3、滑动轴承保证液体动压润滑的条件有.相对滑动的两表

22、面间必须形成收敛的楔形间润滑。其运动方向必须使润滑油大口进隙；.被油膜分开的两表面必须有足够的相对滑动速度, 小口出； O 润滑油必须有一定的粘度供油要充分PV4、混合摩擦（非液体摩擦）滑动轴承计算应校核值。5、列举两种刚性联轴器的名称，并说明是否具有补偿轴向。径向或角向位移的能力: 套筒式联轴器（无补偿能力） 凸缘式联轴器（无补偿能力）。6、轴按所受载荷性质分类，只承受弯矩的称心轴；只承受扭矩称传动轴；承受弯矩和扭矩称轴。7、直齿圆锥齿轮的当量齿数Zv =z/cos合 ；标准模数和压力角在齿轮大端8、带传动的主要失效形式为打滑 和疲劳破坏9、带工作是截面上产生的应力有拉应力弯曲应力离心应力1

23、0、在齿轮传动中，大小齿轮的接触应力是等的，大小齿轮的弯曲应力是等的。得分二、选择题（11分）每空1分选择题:1、滚动轴承内圈与轴配合的正确标注应为 30k6A . 30H7/k6 B. 30H7 C .2、下列滚动轴承密封装置，其中AC是属于接触式密封，而BD是属于非接触式密圭寸。A .毡圈密封B .甩油环C .密封环D.缝隙密封3、在 B情况下，滑动轴承润滑油的粘度不应选得较高。A .重载 B .高速 C .工作温度D .高承受变载或冲击振动载荷4、两相对滑动的接触表面，依靠吸附油膜进行润滑的摩擦状态称A .液体摩擦B.半液体摩擦C .混合摩擦D .边界摩擦5、半圆键联接当采用双键时两键应

24、布置。A .在周向相隔9 0oB .在周向相隔12 00C .在周向相隔18 00D .在轴向沿同一直线6、为了提高受轴向变载荷螺栓联接的疲劳强度，应A .增加螺栓刚度。B .降低螺栓刚度。C .降低被联接件刚度。7、弹簧A的刚度为K1,弹簧B的刚度为K2,两弹簧并联的刚度为A. K1K2C . K1+K2D . K1K2/(K1+ K2)8、强度等级为6.8级的螺栓材料（T s =MPa。A .6 0 0 B .8 0 0C .6 8 0 D.4 8 09、链轮中心距已定，合理确定链传动的链长时，应取A .任意值B.等于链节长度的偶数倍C.等于链节长度的奇数倍 10、带传动的两带轮直径不相等

25、，一般情况下，应使哪个轮曹楔角较大A. 大轮 B .小轮 C.主动论 D .从动轮得分四、分析题（30分）每题10分1、在图示轴的结构图中存在多处错误，请指出错误点，说明出错原因，并加以改正。nJ100图4-1无垫片；C2无间隙、无密封O3键太长O无定位轴肩O5无轴肩 套筒高于内圈高度O 7轴和轮毂一样长，起不到定位作用； O无定位；O9无垫片O0采用反装。IE令指出1处（0.5分）改正1处（0.5分）n = 30 r/min ，电2、立式搅拌机由电动机远距离传动如图，连续工作，搅拌机转速动机转速nd = 1440 r/min ，功率P = 5.5 kW。试设计传动方案，画出传动简图，分配各级

26、传动比。各种传动的单级传动比常用值见下表。（10 分）总传动比：i=n/n d=1440/30=48（2 分）方案：电动机带传动（i=3）蜗杆传动（i=16）（4 分）1、电动机2、搅拌机图4-2画出方案图（4分）各种传动的单级传动比常用值传动类型传动比传动类型传动比平带传动< 5圆柱齿轮传动< 5V带传动< 6圆锥齿轮传动< 3链传动< 6蜗杆传动8403、传动力分析真截谬如图所示为一蜗杆-圆柱斜齿轮-直齿圆锥齿轮三级传动。已知蜗杆为主动，且按图示方 向转动。试在图中绘出：(1) 各轮传向。(2.5分)（2 分）(2) 使II、山轴轴承所受轴向力较小时的斜齿轮轮

27、齿的旋向。(3)各啮合点处所受诸分力 Ft、Fr、Fa的方向。(5.5分)Fti蓦1-.F卫Fd3 Y"|Fn 电 I ILrfiF亦C.齿面胶合D.齿面塑性变形图4-3专业：机电一体化队 别:卷 型：A卷课程名称：机械设计考试日期:.考试方式：闭卷学生学号:在试题纸上答题无效,学生姓名：教师命题时不需要留出答题空间一、选择题：本题共10个小题，每小题2分，共20分，在每小题给出的四个选 项中，只有一项是符合题目要求的。把所选项前的字母填在题后的括号内。1 .在一般工作条件下，齿面硬度HB < 350的闭式齿轮传动，通常的主要失效形式为【b】A .轮齿疲劳折断B. 齿面疲劳点蚀

28、2.带传动在工作时产生弹性滑动,是由于C】A .包角a太小B.初拉力Fo太小C.紧边与松边拉力不等D.传动过载3在下列四种型号的滚动轴承中,只能承受径向载荷的是A. 6208B. N208C.3208D.52084. 下列四种螺纹中，自锁性能最好的是A 粗牙普通螺纹B. 细牙普通螺纹C】A .减小齿面滑动速度U sB.减少蜗杆头数ZiC.增加蜗杆头数乙D.增大蜗杆直径系数 qC.梯形螺纹D.锯齿形螺纹5.在润滑良好的条件下，为提高蜗杆传动的啮合效率， 可采用的方法为6. 在圆柱形螺旋拉伸（压缩）弹簧中，弹簧指数C是指A 弹簧外径与簧丝直径之比值B.弹簧内径与簧丝直径之比值C. 弹簧自由高度与簧

29、丝直径之比值D 弹簧中径与簧丝直径之比值7. 普通平键接联采用两个键时， 一般两键间的布置角度为A. 90B. 120C. 135D. 180& V带在减速传动过程中，带的最大应力发生在A . V带离开大带轮处B. V带绕上大带轮处C. V带离开小带轮处D. V带绕上小带轮处9.对于普通螺栓联接，在拧紧螺母时，螺栓所受的载荷是B.扭矩A .拉力C.压力D. 拉力和扭矩10.滚子链传动中，链节数应尽量避免采用奇数，这主要是因为采用过渡链节后1.2.3.A .制造困难C.不便于装配B.要使用较长的销轴D.链板要产生附加的弯曲应力10个小题，每空1分，共20分。把答案填在题中横线上。1.轴如按受载性质区分，主要受为传动轴。、填空题：本大题共代号62203的滚动轴承，为弯矩的轴为心轴，主要受轴承，其内径为mm。的轴在一般机械中的圆柱齿轮传动，往往使小齿轮齿宽b1大齿轮齿宽b2；在计算齿4.普通平键联接的工作面是键的;楔键联接的工作面是键的制，轴承外圈与轴5. 为了便于互换及适应大量生产，轴承内圈孔与轴的配合采用 承座孔的配合采用制O6.不随时间变化的应力称为，随时间变化的应力称为,