机械设计课后题答案

1、机械设计试题、问答题（共40分，每题5分）1 .为什么螺纹联接常需要防松？防松的实质是什么？有哪几类防松措施？2 .在进行机械零件有限寿命的疲劳强度计算时，需将材料的疲劳曲线修正成零件的疲劳曲线。问有几种修正方法？各有何优缺点？3 .非液体摩擦滑动轴承需进行哪些计算？各有何含义？4 .在V带传动设计中，为什么要限制带的根数？限制条件如何？5 .闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？6 .机械零件的主要失效形式有哪些？7 .直齿圆柱齿轮轮齿弯曲疲劳强度计算时，其危险载面是如何确定的？8 .链传动产生运动不均匀性的原因是什么？、受力分析题（14分）图1所示为二级蜗杆传动，已知蜗杆3号的螺旋线方向为右

2、旋，蜗轮4的转向如图所示，轴I为输入轴，试求：（1）轴I和轴n的转向（2）蜗轮、蜗杆的螺旋线方向（所有的）（3）蜗轮2和蜗杆3所受各分力的方向。（注：要求蜗轮2与蜗杆3的轴向力方向相反）fl图1图2、计算题（共46分）1 .已知一支架用一组螺栓与机座联接（图2）,所受外载荷分解成一轴向工作载荷芝=16000N和一横向工作载荷R=5000No已知螺栓的相对刚度为0:25,接合面摩擦系数为0.15。选择螺栓的机械性能等级为8.8级，取安全系数S=1.5,可靠性系数kf=l.2o试求螺栓直径的计算值。（14分）2 .试画出机械零件的疲劳极限线图（特殊点标出坐标值），并据此推导出零件在非对称循环应力作

3、用下（工作应力点M在疲劳区）计算安全系数的表达式（r=常数）。（16分）3 .如图3所示减速器一根轴用两个型号为30310的圆锥滚子轴承支承，作用于轴承的径向载荷Ri=8000N,R2=2000N;齿轮上的轴向力Fa1=2000N,Fa2=1000N;工作转速n=350r/min。减速器在常温下工作，有中等冲出，试计算轴承的寿命Lh（16分）rR(已知条件：ft=1,fp=1.5,C=78400N,e=0.35,X=0.4,Y=1.7,S=2丫)图3机械设计试题一、填空题（40分）（请将答案直接填写在空格内）1 .螺旋传动中的螺母、滑动轴承的轴瓦、蜗杆传动中的蜗轮，多采用青铜材料，这主要是为了

4、提高能力。2 .蜗轮的材料通常是按的大小来选择。3 .若螺纹的直径和螺纹副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的和4 .普通平键联接的工作面是,主要失效形式是。其键的剖面尺寸bXh按由标准中选定，而键长L通常按从标准中查取。5 .根据轴的承载情况，工作时既承受弯矩又承受转矩的轴称为;只传递转矩的轴称为;只承受弯矩的轴称为。6 .在螺栓联接中，当螺栓轴线与被联接件表面不垂直时，螺栓中将产生附加应力。7 .一般单向回转的转轴，考虑起动、停车及载荷不平稳的影响，其扭转剪应力的性质按处理。8 .滚子链的最主要参数是链的，为提高链速的均匀性，应选用齿数为的链轮。9 .压缩弹簧受载时，弹簧丝内的最

5、大应力发生在处，弹簧指数（亦称旋绕比）C=-y愈小，此应力愈。10 .在弹簧设计计算中，由强度条件确定弹簧的,由变形条件确定弹簧的。11 .非液体摩擦滑动轴承工作能力的校验公式是,和。12 .形成流体动压润滑的必要条件是,。13 .在普通V带传动中，载荷平稳，包角”为180。，带长Ld为特定长度，强力层为化学纤维绳结构条件下求得的单根V带所能传递的基本额定功率Po主要与,和有关。14 .在设计V带传动时，V带的型号是根据和选取的。15 .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。（2分）16 .一变位蜗杆传动，已知：m=5mm,Z2=41,d=50mm,中心距a

6、=125mm,则该传动的变位系数为。（2分）17 .一对闭式直齿圆柱齿轮，m=3mm,zi=21,Z2=63,a=20°,小齿轮用40Cr钢，表面淬火，HRC=55,（THi=1200MPa；大齿轮用45号钢，调质，HB=220240,H2=600MPa。若齿轮传动工作时，齿面接触应力为bH=500MPa,则小齿轮的接触强度安全系数为大齿轮的倍。（2分）18 .蜗杆传动工作时，作用在蜗杆上的三个啮合分力通常最大。19 .阿基米德蜗杆和蜗轮在中间平面（亦称主平面）内相当于相啮合，因此，蜗杆的模数应与蜗轮的模数相等。二、问答题（共20分，每题5分）1 .由双速电动机驱动V带传动，若电机输

7、出功率不变，则V带传动应按哪种转速设计？为什么？2 .有一由V带传动、链传动和齿轮传动组成的减速传动装置，试合理确定其传动布置顺序，并说明其原因。3 .在软齿面闭式齿轮传动设计中，如何选择模数m（mn）及小齿轮齿数Z1?为什么？图14 .设计液体动压润滑滑动轴承时，为保证轴承正常工作应满足哪些条件？三、计算题（30分）1 .有一钢制液压油缸，如图1所示。缸内油压P=3MPa,缸体内径D=160mm,螺栓分布圆直径D0=200mm,缸盖外径D=240mm.。为保证气密性要求。残余预紧力取为工作载荷的1.6倍，螺栓间弧线距离不大于100mm。已知螺栓的许用应力为（r=180MPa。试计算：（9分）

8、（1）最少的螺栓数目；（2）单个螺栓承受的总拉力；（3）螺栓小径。2 .有一提升装置，如图2所示。已知：卷筒由6个均布于D0=240mm圆周上的M12螺栓（d=10.106mm）联接于蜗轮上，卷筒直径d=200mm,卷筒转速n=85r/min,接合面间摩擦系数？=0.15,可靠性系数kS=1.2,螺栓材料的许用拉伸应力为b=120MPa,起吊的最大载荷Wmax=6200N,蜗杆分度圆导程角方向为右旋，齿轮传动效率刀1=0.95,蜗杆传动效率Y2=0.42,轴承效率”=0.98,卷筒效率打4=0.95。齿轮的模数为3mm；齿数为Zi=21,迨=84;中心距a=160mm。（15分）（1）试确定重

9、物上升时电动机的转动方向。（在图上用箭头表示）（2）根据使I轴上的合力最小条件，确定齿轮1、2的轮齿螺旋线方向（在图上用细斜线表示）并求出螺旋角3的大小。(3)试在图中标出重物上升时，蜗杆与蜗轮在点C处受的三对分力(Fa、Fr、Ft)的方向。(4)当重物匀速上升时，电机的输出功率P=?(5)试校核滚筒与蜗轮联接螺栓的强度。图23 .有一轴由一对角接触球轴承支承，如图3所示。(6分)已知：齿轮的分度圆直径d=200mm,作用在齿轮上的载荷Ft=1890N,Fr=700N,Fa=360N。轴承的内部轴向力S与径向载荷的关系式为：S=0.4Fr.o求两轴承所承受的轴向载荷。图4四、结构题（10分）1

10、 .有一个箱体通过螺纹联接到基座上，试选择螺纹联接类型，并绘制出其结构（绘于图4中）（42 .指出下面轴承部件结构图5中的错误，并说明错误原因。（6分）说明：（1）轴承部件采用两端固定式支承，轴承采用油脂润滑；（2）同类错误按1处计；（3）指出6处错误即可，在错误处引出编号；例如错便二，并在图下方做筒单说明，例如一一缺少油沟；（4）若多于6处，且其中有错误答案时，按错误计算。由8机械设计试题一、是非判断题（共10分，每题1分）（你认为正确的，在括号内画你认为错误的，在括号内画“X”号）1 .降低被联接件刚度，可以提高受变载荷螺栓的疲劳强度。（）2 .链传动中，当一根链的链节数为偶数时需采用过渡

11、链节。（）3 .由于蜗轮和蜗杆之间的相对滑动较大，更容易产生胶合和磨粒磨损。（）4 .在变位齿轮接触强度计算中，因基圆不变，传递的扭矩不变，因而可以用分度圆的圆周力来代替作用于节圆的圆周力，算出的di也是分度圆直径。（）5 .旧自行车的后链轮（小链轮）比前链轮（大链轮）容易脱链。（）6 .当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，细牙螺纹的自锁性比粗牙螺纹的自锁性好。（）7 .带在工作时受变应力的作用，这是它可能出现疲劳破坏的根本原因。（）8 .轴的强度计算中，安全系数校核就是疲劳强度校核，即计入应力集中、表面状态和尺寸影响以后的精确校核。（）9 .牙嵌式联轴器允许径向位移。（）10 .轮齿齿面

12、的相对滑动所产生的摩擦力，对从动轮其摩擦力是背向节线的，因此塑性变形后出现凹痕。（）二、填空题（共12分）1 .链传动中，即使主动链轮的角速度31=常数，也只有当时，从动链轮的角速度32和传动比i才能得到恒定值。2 .标准渐开线齿轮的齿形系数取决于。3 .蜗杆头数愈少，其升角愈，传动的啮合效率愈。齿面滑动速度愈。4 .滚动轴承轴向固定的典型结构形式有。5 .滑动轴承形成液体动压润滑油膜的条件是。三、单项选择题（共10分，每题1分）1 .V带传动中，V带带轮的最小直径D1min取决于。A.带的速度D.带的型号C.传动比D.带的根数2 .校核Pu值的目的是为了限制滑动轴承的C.温升D.过度磨损A.

13、点蚀破坏B.疲劳破坏3 .只能承受轴向载荷的滚动轴承的类型代号为A.“7”型B.“2”型C.“6”型D.“5”型4 .金属弹性元件挠性联轴器中的弹性元件都具有的功能。A.对中B,减磨C.缓冲和减振D.缓冲5 .一般开式齿轮传动的主要失效形式是。A.齿面胶合B.疲劳点蚀C.齿面磨损D.轮齿折断6 .斜齿圆柱齿轮螺旋角3的一般取值范围为。A.3=2°10°B.3=8°25°C.3=15°30°D.3=20°407 .设计链传动时，为了降低动载荷，一般采用。A.较多的链轮齿数z和较小的链节距pB,较少的z和较小的pC.较多的z和较

14、大的pD.较少的z和较大的p8 .V带传动中，带在小带轮上的包角a1一般不小于。A.90°B,120°C.150°D,170°9 .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10 .当键联接强度不足时可采用双键。使用2个平键时要求键布置。A.在同一直线上B.相隔90°C.相隔120°D,相隔180°四、受力分析题（10分）图l所示为一蜗杆蜗轮驱动的螺旋传动系统简图（a）,高速级为蜗杆传动，蜗杆的转向，螺杆的移动方向如图所示。试确定：（1）蜗杆、

15、蜗轮的螺旋线方向；（2）画出蜗杆及蜗轮在啮合点所受诸分力的方向（按给定坐标在图（b）上画出）。五、计算题（共58分）1 .如图2所示的夹紧联接柄承受载荷Q=600N,螺栓个数z=2,联接柄长度L=300mm,轴的直径d=60mm,夹紧结合面摩擦系数？=0.15,考虑摩擦传力的可靠性系数kf=1.2。试确定联接螺栓的直径（螺栓材料为Q235。b=0.6bs,（r5=240MPa）（10分）图22 .一对外啮合闭式软齿面标准直齿圆柱齿轮传动。已知其大小齿轮均为钢制，材料的弹性系数Ze=189.83M造，许用接触应力分别为（rHi=550MPa,（rH2=500MPa,中心距a=150mm,齿宽分别

16、为b1=55mm,b2=50mm传动比i=u=5,载荷系数K=1.4,不计重合度的影响。试用接触应力基本公式0h=Ze467万WQh（式中：为单位计算载荷，p为综合曲率半径）推算出该对齿轮所能传递的最大转矩Tmax=?（15分）3 .某齿轮轴由一对30212E轴承支承，其径向载荷分别Fr1=5200N,Fr2=3800N,作用于轴上的轴向外载荷Fa=1200N,方向如图3所示，取载荷系数？p=1.2o试计算：(1)两轴承的当量动负荷Pi=?,P2=?(2)当该对轴承的预期寿命为Lhio=18000h时，齿轮轴所允许的最大工作转速nmax=?(15分)附30212E轴承的有关参数如下：Cr=59250N,e=0.35,X=0.4,Y=1.7,S=Fr/(2Y)4 .某一径向滑动轴承，轴承宽径比B/d=1.0,轴颈和轴瓦的公称直径d=80mm,轴承相对间隙小=0.0015,轴颈及轴瓦表面微观不平度的十点平均高度分别为Rzi=1.6m,Rz2=3.2m。在径向工作载荷F,轴颈速度