机械设计期末考试题A卷

机械设计期末考试题A卷机械设计期末考试题A卷机械设计期末考试题A卷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、H1H2；b、H1H2；c、H1H2。3、对于硬齿面闭式齿轮传动，其齿面接触承载能力较高，故平时先按齿根波折疲倦强度进行设计，尔后校核齿面接触疲倦强度。4、蜗杆的c模数为标准模数，蜗轮的b压力角为标准压力角。a、法面；b、端面；c、轴面。5、带在带轮上立刻打滑而还没有打滑的临界状态时，F1与F2的关系可用出名的欧拉公式表示为F1F2ef1。6、在蜗杆传动中，当需要自锁时，应使当量摩擦角b蜗杆导程角。a、小于；b、大于；c、等于。7、计算蜗杆传动的传动比时，公式c是错误的。a、i1/2；b、in1/n2；c、id2/d1；d、iz2/z1。8、蜗杆传动的无效平时是发生在蜗轮轮齿上。9、设计圆柱螺旋弹簧时，其弹簧直径d按强度条件确定，其工作圈数n按刚度条件确定。10、弹簧指数C＝D2/d，C值越大，刚度越小。11、楔键联接靠摩擦力传达转矩，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的转动轴承种类为角接触球轴承轴承，其内径为50mm，宽度系列为窄、系列，直径系列为轻系列，C代表公称接触角15o，其精度为P0级。13、以下各种联轴器中，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〕1、试解析影响带传动所能传达最大有效圆周力Fmax的主要因素。（5分）11Fmax2F0ef111ef1Fmax与初拉力F0、包角1和摩擦系数f有关。（3’）F0大、1大、f大，则产生的摩擦力大，传达的最大有效圆周力也大。（2’）2、试说明齿形系数YF与齿轮的哪些参数有关，YF对齿根波折应力F有何影响？（5分）齿形系数YF反响了轮齿几何形状对齿根波折应力F的影响，凡是影响齿廓形状的参数如齿数z、变位系数x和分度圆压力角都影响YF。(3’)若是齿数z增大、变位系数x和分度圆压力角增大，均可以使齿根增厚，齿形系数YF减小，F减小。(2’)3、为提高轮齿的抗折断能力，可采用哪些措施？（5分）可合适增大齿根圆角半径以减小应力集中；（1’）合理提高齿轮的制造精度和安装精度；(1’)正确选择资料和热办理方式；(2’)以及对齿根部位进行喷丸、輾压等增强办理。(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：防松的实质是防范螺纹副间的相对转动。（2分）防松的方法有摩擦防松、机械防松、永久防松。（3分）5、什么是转动轴承的基本额定动负荷？其方向是如何确定的？（5分）6答：轴承工作温度在100oC以下，基本额定寿命L=1x10r时，轴承所能承受的最大载荷，称为基本额定动负荷。(2分)对于向心轴承，其方向为径向载荷；（1分）对于推力轴承，其方向为轴向载荷；（1分）对于角接触轴承，其方向为载荷的径向重量。（1分）6、简述非液体摩擦径向滑动轴承校核计算的主要内容？（5分）答：（1）验算压强：滑动轴承压强p≤许用压强[p]；（2分）验算pv值：pv≤[pv];（2分）验算轴径圆周速度v：v≤[v]。（1分）三、解析计算题1、如图示，卷筒与齿轮用一般螺栓联接在一起（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=500mm，卷筒与齿轮接合面间摩擦系数，可靠性系数Kf，螺栓资料的信服极限σS=300Mpa，安全系数S=3。试设计该螺栓组的螺栓直径。（10分）一般螺纹基本尺寸表（第一系列）公称直径d中径d2小径d1螺距p2433036442485解：设螺栓受预紧力F①计算螺栓所需预紧力F’ZfF'D0KfT（2分）22KfT7F'21050000N（2分）ZfD08500②计算许用应力300100MPa（2分）S3③确定螺栓直径d141.3F'41.35000028.768mm（2分）d1100④选择螺栓查表采用M36（d1）（2分）2、以下列图，a)、b)分别为斜齿圆柱齿轮的悬臂部署和对称部署的支承形式。图1)、2)分别为一对角接触球轴承背对背、当面安装支承形式。1）请合理选择斜齿轮不相同部署形式下，一对角接触球轴承的支承形式，你认为正确的，在“□”中打“√”：图a)所示悬臂部署宜采用：√图1)；图2)（1分）图b)所示对称部署宜采用：图1)；√图2)。（1分）2）依照1）中的选择结果计算图a）所示情况下，轴承的轴向力Fa1、Fa2。已知：轴承径向载荷Fr1、Fr2、齿轮的轴向力A方向以下列图，大小分别为：Fr1=4000N、Fr2=2000N，A=2000N。轴承内部轴向力S=0.4Fr。（4分）解：S1=0.4Fr1=0.4x4000=1600(N)，方向向左；（1分）S2=0.4Fr2=0.4x2000=800(N)，方向向右；（1分）S2+A=800+2000=2800(N)>S1=1600(N)（1分）所以，Fa1=S2+A=2800N（1分）Fa2=S2=800N3）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可否满足载荷及转速改变后寿命最少1000小时的工作要求？（4分）标准答案：Lh106(fTCfPP)3(60n)(2分)L'h106(fTCfP(2P))3(60n2)(1分)2Lh/85000/81250(小时)1000(小时)（1分）结论：此轴承可以满足寿命最少

1000小时要求。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。已知齿轮轮齿螺旋线方向为左旋，其转向以下列图，试回答以下问题：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

Fa1和

Fa2的方向。（2分）3）为使在Ⅱ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

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

和径向力

Fr4

的方向，在图中画出蜗轮4的转动方向。（8分）答：1）右旋。（1’）2）齿轮1、齿轮2在节点A所受的轴向力Fa1和Fa2的方向以下列图。(2’)3)右旋；（1’）画出螺旋线方向(1’)蜗杆3所受的三个分力Fa3、Ft3和Fr3的方向以下列图；(3’)蜗轮4所受的圆周力Ft4和径向力Fr4的方向以下列图；（2’）蜗轮4的转动方向以下列图。(1’)齿轮1蜗轮4×Ⅰn4·Fr4Ft3AFa2Fa3BFt4ⅡFa1·?×Fr3电动机蜗杆3齿轮24、一对标准斜齿圆柱齿轮传动以下列图，已知：输入轴转速n1960r/min，输入功率P3kW，齿轮齿数z121，z2=62，法向模数mn2.5mm，分度圆螺旋角8.849725，分度圆柱上的法面压力角

20，试计算：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T1P3103N.mn19602/60Ft2T1229.84cosd11.123kN2.521FrFttan20(1’)tann/cos0.414kWFaFttan1.123tan8.8497250.175kN(1’)二、问答题〔每题6分、计30分〕1、分别说明一般螺纹、梯形螺纹的特点和应用途合。答：一般螺纹自锁性能好，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（在螺旋传动中应用最宽泛。（1分）

2分）；2、分别说明硬齿面闭式齿轮传动和闭式蜗杆传动的主要无效形式与设计准则。答：硬齿面闭式齿轮传动的主要无效形式是齿根波折疲倦折断(1分)；其设计准则是按齿根波折疲倦强度进行设计，尔后校核齿面接触疲倦强度(2分)。闭式蜗杆传动的主要无效形式是齿面胶合、点蚀和磨损（1分）；其设计准则是按齿面接触疲倦强度条件计算蜗杆传动的承载能力，在选择许用应力时合适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？可否防范？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以防范的现象（2分）。它会引起以下结果：①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，以致此传动的传动比不正确。②损失一部分能量，降低了传动效率，会使带的温度高升，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=KAKVKβKα，分别说明KV和Kβ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）Kυ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）Kβ考虑沿齿宽方向载荷分布不平均对轮齿应力的影响系数（2分）5、写出一维流体动压基本方程（雷诺方程）并利用该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：dphh0（3分）dx6Vh3形成流体动压力的必要条件是：①流体必定流经收敛形缝隙，入口处h>h0，dp/dx>0，压力逐渐增大，出口处h<h0，dp/dx<0，压力逐渐减小；（1分）②流体必定有足够的速度，V≠0；（1分）③流体必定是粘性流体，η≠0。（1分）一、选择填空题〔每空1分，共25分〕1、依照摩擦界面的润滑状态，

可将摩擦分为

干摩擦、界线摩擦

、液体摩擦

和混杂摩擦。2、已知某三线螺纹中径为

，螺距为

1mm，则螺纹的导程为

3mm。3、螺纹连接防松的实质就是防范螺纹副的相对转动。依照防松方法的工作原理可将其分为三类，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，螺栓碰到的总拉力0与预紧力、〞和FF′节余预紧力F工作拉力F之间的关系为b。a、F0FF；b、F0FCBF；c、F0FF。CBCm5、导向平键的工作面是键的两侧面，导向平键连接的主要无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max1b1c。7、齿轮传动中采用齿宽系数时，一般采用硬齿面齿轮时齿宽系数b采用软齿面齿轮时齿宽系数，齿轮相对于轴承对称部署时的齿宽系数a齿轮悬臂部署时的齿宽系数。a、大于；b、小于；c、等于。8、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H1bH2,齿根波折应力的关系是F1aF2。a、>；b、=；c、<。9、按国家标准GB/292-1993规定，代号为32208的转动轴承种类为圆锥滚子轴承，其内径为40mm，其精度为P0级。10、以下各种联轴器中，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b和c。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，传达运动和动力。但联轴器与离合器的主要差异在于联轴器需要在停车后才能实现轴与轴的结合或分别，而离合器可使工作中的轴随时实现结合或分别。三、解析计算题（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Ⅱ轴上的齿轮2与蜗杆3的轴向力可以相互抵消一部分，试回答以下问题(共16分)：①齿轮1的轮齿螺旋线方向是旋。（2分）②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）③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）④若起重量W=50000N，蜗杆头数z3=2，蜗杆分度圆直径d3=100mm，蜗轮齿数z4=60，模数m=5，卷筒直径D=300mm，传动效率η。试求节点B处Fa3和Fa4的大小。（6分）齿轮1n1×Ⅰ蜗杆3·Fa2Ft3n2ABⅡ××Fa3·Ft4电动机Fr3齿轮2蜗轮4W答：①左旋（2分）。②齿轮1、齿轮2的转动方向的方向以下列图(2分)，Fa2的方向以下列图(2分)。③各分力方向以下列图。（4分）④Fa3Ft42T4/d4WD/(mz4)50000300（/560）50000N(3分)Fa4Ft32T3/d32T4/(id3)(3分)WD/(id3)（。）6667N50000300/300751002、以下列图，某轴由一对7209AC轴承支承，轴承采用当面安装形式。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，，当量动载荷系数以下表所示。试计算此对轴承的使用寿命。（9分）Fa/Fr>e

Fa/Fr

≤eX

Y

X

Y

1

0答：内部轴向力方向以下列图（2分），S1r1=1200N(0.5分)r2=1600N(0.5分)2由于A+S1>S2故Fa1=S1=1200N(1分)F=S+A=3000N(1分)a21比较两轴承受力，只需校核轴承2。Fa2/Fr2=0.75>e(1分)P=XFr2+YFa2=0.41*4000+0.87*3000=4250N(1分)L106(CP)35240.5h(2分)60n1、转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或工作温度较高情况下。2、dn值大的转动轴承应采用油润滑，而dn值小的转动轴承可采用润滑脂润滑。3、滑动轴承保证液体动压润滑的条件有①．相对滑动的两表面间必定形成收敛的楔形间隙；②．被油膜分开的两表面必定有足够的相对滑动速度，

其运动方向必定使润滑油大口进小口出；

○3

润滑油必定有必然的粘度供油要充分

。４、混杂摩擦（非液体摩擦）滑动轴承计算应校核

P

、V

、

PV

值。５、列举两种刚性联轴器的名称，并说明可否拥有补偿轴向。径向或角向位移的能力：①套筒式联轴器（无补偿能力）②凸缘式联轴器（无补偿能力）。６、轴按所受载荷性质分类，只承受弯矩的满意轴；只承受扭矩称传动轴；承受弯矩和扭矩称转轴。７、直齿圆锥齿轮的当量齿数Ｚｖ＝z/cosδ；标准模数和压力角在齿轮大端；受力解析和强度计算用平均分度圆直径。８、带传动的主要无效形式为打滑和疲倦破坏。９、带工作是截面上产生的应力有拉应力，波折应力，离心应力。10、在齿轮传动中，大小齿轮的接触应力是相等的，大小齿轮的波折应力是不等的。得分二、选择题（11分）[每空1分]一、选择题：1、转动轴承内圈与轴配合的正确注明应为A.Ф30H7/k6B.Ф30H7C.

CФ30k6

。2、以下转动轴承密封装置，其中AC是属于接触式密封，而BD是属于非接触式密封。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DＡ.液体摩擦Ｂ.半液体摩擦Ｃ.混杂摩擦Ｄ.界线摩擦５、半圆键联接当采用双键时两键应D部署。Ａ.在周向相隔９０oＢ.在周向相隔１２０oＣ.在周向相隔１８０oＤ.在轴向沿同素来线６、为了提高受轴向变载荷螺栓联接的疲倦强度，应B。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.Ｋ１Ｂ.Ｋ２Ｃ.Ｋ１＋Ｋ２Ｄ.Ｋ１Ｋ２／（Ｋ１＋Ｋ２）８、强度等级为６

.8

级的螺栓资料σｓ＝

D

ＭＰａ。Ａ.

６００

Ｂ.

８００

Ｃ.

６８０

Ｄ.

４８０９、链轮中心距已定，合理确定链传动的链长时，应取B。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，一般情况下，应使哪个轮曹楔角较大

B

？Ａ.

大轮

Ｂ.

小轮

Ｃ.

主动论

Ｄ.

从动轮得分四、解析题（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。91012683574图4-1○1.无垫片；○2无缝隙、无密封○3键太长○4无定位轴肩○5无轴肩○6套筒高于内圈高度○7轴和轮毂相同长，起不到定位作用；○8无定位；○9无垫片○10采用反装。指出1处（分）改正1处（分）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n=30r/min，电动机转速nd=1440r/min，功率P=5.5kW。试设计传动方案，画出传动简图，分配各级传动比。各种传动的单级传动比常用值见下表。（10分）总传动比:i=n/nD=1440/30=48（2分）方案：电动机带传动(i=3)蜗杆传动(i=16)（4分）12-1、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种类传动比传动种类传动比平带传动≤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8~403、传动力解析以下列图为一蜗杆-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）使II、III轴轴承所受轴向力较小时的斜齿轮轮齿的旋向。（2分）（3）各啮合点地方受诸分力Ft、Fr、Fa的方向。（分）图4-3试题纸专业：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:学生姓名:在试题纸上答题无效，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，每题2分，共20分，在每题给出的四个选项中，只有一项为哪一项吻合题目要求的。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，平时的主要无效形式为【b

】A．轮齿疲倦折断

B.齿面疲倦点蚀C．齿面胶合

D.齿面塑性变形2．带传动在工作时产生弹性滑动，

是由于

【c】A．包角

α太小

B.初拉力

F0太小C．紧边与松边拉力不等

D.传动过载3．在以下四种型号的转动轴承中，只能承受径向载荷的是A．6208B.N208C.32084．以下四种螺纹中，自锁性能最好的是

D.5208

【b】【d】A．粗牙一般螺纹

B.细牙一般螺纹C．梯形螺纹

D.锯齿形螺纹5．在润滑优异的条件下，为提高蜗杆传动的啮合效率，

可采用的方法为

【c】A．减小齿面滑动速度υ

s

B.减少蜗杆头数

Z1C．增加蜗杆头数

Z1

D.增大蜗杆直径系数

q6．在圆柱形螺旋拉伸（压缩）弹簧中，弹簧指数

C是指

【d】．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．弹簧自由高度与簧丝直径之比值D．弹簧中径与簧丝直径之比值7．一般平键接联采用两个键时，一般两键间的部署角度为A．90°B.120°°D.180°8．V带在减速传动过程中，带的最大应力发生在A．V带走开大带轮处B.V带绕上大带轮处C．V带走开小带轮处D.V带绕上小带轮处9．对于一般螺栓联接，在拧紧螺母时，螺栓所受的载荷是A．拉力B.扭矩C．压力D.拉力和扭矩

【b】【d】【d】10．滚子链传动中，链节数应尽量防范采用奇数，

这主若是由于采用过渡链节后

【d】A．制造困难

B.要使用较长的销轴C．不便于装置

D.链板要产生附加的波折应力二、填空题：本大题共10个小题，每空1分，共20分。把答案填在题中横线上。1．

1．轴如按受载性质区分，主要受

弯矩

的轴为心轴，主要受

的轴为传动轴。2．代号

62203的转动轴承，为

轴承，其内径为

mm。3．在一般机械中的圆柱齿轮传动，经常使小齿轮齿宽

b1

大齿轮齿宽

b2；在计算齿轮强度时，工作齿宽

b应取

。4．一般平键联接的工作面是键的；楔键联接的工作面是键的。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制，轴承外圈