东莞理工机械设计试卷样式

本文格式为Word版，下载可任意编辑——东莞理工机械设计试卷样式东莞理工学院（本科）试卷（期中考试）参考答案

2023--2023学年其次学期

《机械设计》

一、是非题（共12分，每题2分，对者在括号内打“√〞，错者打“×〞）得分︳1、(×)零件只要受静载荷，则都产生静应力。

2、(×)若普通V带传动装置工作时有300r/min和600r/min两种转速，若传递的功率不变，则

该带传动应按600r/min进行设计。

3、(√)旧自行车上链条简单脱落的主要原因是链条铰链磨损后链节距增大。4、(√)按防松原理分类，弹簧垫圈属于摩擦防松。

5、(×)普通平键的主要失效形式是键被剪断。

6、(×)设计直齿圆柱齿轮传动中，当小齿轮的分度圆直径不变，而减小模数时，可以提高齿根

弯曲疲乏强度。

二、选择填空题（共12分，每空2分）得分︳1、普通平键的剖面尺寸寻常是根据B从标准中选取。

A.传递的转矩；B.轴的直径.；C.轮毂的长度。2、V带轮的最小直径dmin取决于A。

A.带的截面型号；B.带轮的结构尺寸；C.主动轮转速。

3、设3个零件甲、乙、丙承受的最大应力值是一致的，但应力循环特性分别为+1、0、-1，则其中

最易发生疲乏失效的零件是C。A.零件甲；B.零件乙；C.零件丙。4、为提高螺栓连接的疲乏强度，应A。

A.减小螺栓刚度，增大被连接件刚度；B.同时减小螺栓与被连接件刚度；C.增大螺栓刚度。

5、在一定转速下，要减小链传动的运动不均匀性和动载荷，设计时应C。A.增大链节距和小链轮齿数；B.增大链节距和减少小链轮齿数；C.减小链节距和增大小链轮齿数。

6、一对渐开线标准圆柱齿轮减速传动中，若小齿轮1和大齿轮2的材料和热处理方法不同，则工作

时，两齿轮间的应力关系属于以下第B种。

A.?H1??H2,?F1??F2,[?H]1?[?H]2,[?F]1?[?F]2；B.?H1??H2,?F1??F2,[?H]1?[?H]2,[?F]1?[?F]2；C.?H1??H2,?F1??F2,[?H]1?[?H]2,[?F]1?[?F]2。

三、填空题（共10分，每空1分）得分︳1、带传动不能保证确凿的传动比，其原因是存在弹性滑动。

2、普通平键的工作面是键的两侧面；楔键的工作面是键的上、下表面。

3、链传动设计时，链节数应优先取偶数，主要是为了避免采用过渡链节，防止受到附加弯矩的作用而降低其承载能力。

4、有一减速装置由带传动、斜齿圆柱齿轮传动和直齿圆柱齿轮传动组成，其减速传动先后顺序应按

以下布置方案较为合理：带传动→斜齿圆柱齿轮传动→直齿圆柱齿轮传动。

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5、圆柱齿轮传动设计时，齿宽系数?d?b/d1，当齿宽b越宽，其承载能力越大，但使齿向载荷分布不均现象越严重。

四、简答题（共10分，每题5分）得分︳1、试分析说明滚子链传动瞬时传动比不稳定的原因？在何特别条件下可使瞬时传动比恒定不变？答：

1）滚子链传动瞬时传动比不稳定的原因是：链与链轮啮合传动时，呈多边形运动，造成运动不均匀现象，即多边形效应，是链传动的一种固有特性，不可避免。

2）当两链轮齿数一致，且两链轮传动中心距为链节距的整数倍数时，瞬时传动比恒等于1.

2、如图1所示为两档变速渐开线标准直齿圆柱齿轮传动。两双联齿轮1、3用导向平键与轴连接，可分别与齿轮2、4啮合。两对齿轮的材料、热处理方法的选择均一致，模数m、齿宽b亦相等，齿数z1?z4，z2?z3?3z1。若输入转矩T1的大小不变，试问：1）当阻力矩T2增大时，应当用哪一对齿轮传动？为什么？2）设计时，应当按哪一对齿轮进行强度计算？为什么？

3）工作时，若齿轮1、2的齿面接触应力?H12，而齿轮3、4的齿面接触应力?H34，那么，?H12与

?H34之比等于多少？

（齿面接触应力计算公式为?H?ZEZHZ?

T1答：

1）当阻力矩T2增大时，应当使用齿轮1、2。由于z2?3z1，当输入转矩为T1时，若忽略功率损耗，可输出3T1的转矩，来抵消阻力矩T2。

2）设计时，应当按齿轮1、2进行强度计算。由于，当输入转矩为T1时，齿轮1、2轮齿所受圆周力Ft1?2T1/d1，而齿轮3、4轮齿所受圆周力Ft3?2T1/d3，Ft1?的应力较大。

3）齿面接触应力计算公式为?H?ZEZHZ?2KHFt?u?1????）得分︳bd1?u??z2T2z4z1z3图1

Ft3，故齿轮1、2轮齿上

2KHFt?u?1???，假设两对齿轮的载荷系数KH一致，??bd1?u?那么在上述计算式中，两对齿轮不同的是：轮齿所受圆周力Ft不同，故：

?H12??H34Ft1?Ft32T1/d1?2T1/d3d3?d1z3?z13

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五、分析计算作图题（共56分）得分︳1、（12分）某机械零件的机械性能为：屈服极限?S?850MPa,疲乏极限??1?500MPa,?0?800MPa,综合影响系数K??2,零件工作的最大应力?max?300MPa,最小应力。试求：?min??50MPa,加载方式为r?C（常数）

1）按比例绘制该零件的等寿命疲乏曲线，要求标出各典型点的坐标值；

2）在零件的等寿命疲乏曲线图中，标出该零件的工作应力点M，判断该零件将可能发生何种破坏；3）若设计安全系数S?1.5，试验算该零件是否能安全工作？（说明：绘图时，要求标出比例尺。）

解：1）选取?m轴和?a轴比例尺，并绘制该零件的等寿命疲乏曲线，如下图所示。

?aO

?m

现将上图中各典型点坐标说明如下。

??A点的坐标：?250??0,-1?，即?0,??K????0?0D点的坐标：???2,2K??C点的坐标：

s?，即

400,200???????,0?，即?850,0?。

2）工作应力点M的坐标计算

???min300?50?m?max??125（MPa）

22?a??max??min2?300?(?50)?175（MPa）

2工作应力点M的坐标为（125，175）。

由加载方式为r=常数可知，OM延长线与AG相交，故可判断该零件可能发生疲乏破坏。3）材料常数???2??1??0?2?500?800?0.25

?0800该零件的计算安全系数：

Sca???1500??1.31?S?1.5

K??a????m2?175?0.25?125该零件不能安全工作。

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2、（12分）铰制孔用螺栓组连接的三种方案如图2所示。已知：R?30KN，L?300mm，

a?60mm，试求螺栓组三个方案中受力最大的螺栓所受横向载荷Fmax，并分析比较哪个方案好？

F1''TF4FR’2’’F4TR''F3F3’F’1''F6''F5F6’F9''F’7F7TO''F’9RF8F8''’

解：1）将力R等效到螺栓组对称中心O，可等效为如下两种简单受力形式：

横向载荷R=30KN

转矩T?R?L?30?300?9000KN?mm

2）在横向载荷R作用下，三个方案中，各螺栓受力一致，受剪力：

F1'?F2'??F9'?10KN

Trmaxri?i?1323）在转矩T作用下，三个方案受力分析如下：方案一中，剪力F1''?F3''??Ta9000??75KN，F2''?022?602a方案二中，剪力F4''?F6''?Trmaxri?i?462?Ta9000''，F?0??75KN522?602a方案三中，剪力F7''?F8''?F9''?Trmaxri?i?792?Ta9000??50KN23?603a4）综合分析，在横向载荷R和转矩T作用下，三种方案中受剪力最大的螺栓及最大剪力说明如下：1方案一中，螺栓3受剪力最大F3○

?F3'?F3''?10?75?85KN；

2方案二中，螺栓4和6受剪力最大F4?F6?○

3方案三中，螺栓8受剪力最大：○

F4'?F4''?22102?752?75.66KN；

《机械设计》期中考试参考答案第4页共7页

F8?F8'?F8''?2F8'F8''cos30??22102?752?2?10?75?cos30??58.87KN

5）结论

○1三个方案中，方案一受剪力最大，其中螺栓3受最大剪力Fmax?

3、（12分）图3所示传动中：齿轮3和4为渐开线标准斜齿圆柱齿轮传动，齿轮5和6为轴交角Σ=90?F3?85KN；

○2三个方案中，方案三受的最大剪力为最小，F8?58.87KN，故方案三较好。

的渐开线标准直齿圆锥齿轮传动，齿轮7和8为正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮传动。I轴为动力输入轴，其输入功率P1?3KW,r/min,右旋蜗杆1的转动方向如下图。已知各轮齿数转速n1?1400分别为：z1?2,z2?40,z3?25,z4?75,z5?20，斜齿轮3的模数z8?56，z6?40，z?24，7试求：mn3?3mm，1）欲使轴III上两齿轮的轴向力方向相反，并完全抵消，斜齿轮3、4的螺旋角旋向应如何选择？若已知锥齿轮5轮齿上所受轴向力Fa5?2570N，试计算斜齿轮3的螺旋角的大小?3（忽略传动装置的功率损耗）；

2）试在图上标出齿轮4、5轮齿所受圆周力Fti、径向力Fri和轴向力Fai(i=4,5)的作用位置和方向。

Fa5Ft5?Fr5Fr4Fa4?Ft4

解：1）

1齿轮3为右旋，齿轮4为左旋时，可使轴III上两齿轮的轴向力方向相反。○

2计算斜齿轮3的螺旋角的大小?3○欲使Fa4?Fa5，即

Fa4?Fa3?2T3d3tan?3?2T32Titan?3?112sin?3?Fa5，

mn3z3/cos?3mn3z36上式