機械設計6套卷模擬試題期末考試題測試題帶答案復習題練習題試卷試題3

1、試 題： 班號： 姓名：一 選擇填空題 （每空一分共20分）1在常用的螺紋連接中，自鎖性能最好的螺紋是 ，其牙型角= 。2普通平鍵連接工作時，平鍵的工作面是 ，平鍵的剖面尺寸按 從標準中查取。普通平鍵連接的主要失效形式 。3帶傳動中，若為主動輪圓周速度，為從動輪圓周速度，為帶速，則這些速度之間存在的關系是 。4 V帶傳動中，V帶截面楔角，則V帶輪的輪槽角0應 。5在設計V帶傳動時，V帶的型號可根據(jù) 和 查選型圖確定。6對于一對材料相同的鋼制軟齒面齒輪傳動，為使大小齒輪接近等強度，常用的熱處理方法是小齒輪 ，大齒輪 。7根據(jù)軸的承載情況，自行車的前軸應稱為 軸。中間軸應稱為 軸。8代號為6206

2、的滾動軸承，其類型是 ，內(nèi)徑d= mm9溫度和壓力是影響粘度的主要因素，若溫度升高，則 ，若壓力升高，則 。10 在下列聯(lián)軸器中，能補償兩軸的相對位移并可緩沖吸振的是 。A凸緣聯(lián)軸器 B齒式聯(lián)軸器 C萬向聯(lián)軸器 D彈性柱銷軸器11在蝸桿傳動中，對每一模數(shù)規(guī)定了一個或幾個蝸桿分度圓直徑的目的是 。12普通平鍵連接工作時，平鍵的工作面是 。二 簡答題(共5題，每題6分)1 簡述齒輪傳動的失效形式和開式齒輪傳動的設計準則2 以框圖形式說明轉軸的設計過程。3簡述蝸桿傳動的正確嚙合條件。4 簡述動載系數(shù)Kv和齒間載荷分配系數(shù)K的含義并各舉出兩個主要影響因素。5寫出一維的雷諾方程并根據(jù)該方程簡述形成流體動

3、壓潤滑的必要條件。三 分析計算題1如圖a、b分別為二級標準斜齒圓柱齒輪減速器的兩種布置形式。已知齒輪2模數(shù)mn2=2.5mm，z2=57，2=13°；齒輪3模數(shù)mn3=3mm，z3=19；齒輪4輪齒旋向為右旋。若主動軸I轉向如圖所示，試：1） 圖a、b兩種布置形式哪種布置合理？并分析為什么？（2分）2） 為使中間軸的受力合理，試確定齒輪2輪齒旋向。（2分）3） 在你認為齒輪布置合理的圖上，畫出各齒輪受力方向。（3分）4） 為使軸的外部軸向力為零，試計算出齒輪3的螺旋角3的值？（7分）5） 若主動軸I轉向相反，軸的外部軸向力還是否為零？（1分）（本題合計15分） 圖a 圖b2（總15分

4、）： 如圖所示，一級斜齒圓柱齒輪減速器的小齒輪為懸臂布置形式。該齒輪的軸系采用一對角接觸球軸承背對背安裝的支撐形式。已知：軸承徑向載荷Fr1、Fr2方向如圖所示，大小分別為：Fr1=5500N、Fr2=3000N，小齒輪軸向力A=1500N。軸承內(nèi)部軸向力按S=0.4Fr計算。1）分別計算該對軸承的軸向力Fa1、Fa2。（8分）2）若該對軸承的基本額定壽命為8000小時，現(xiàn)將載荷加大一倍，將轉速減小一半，試計算后確定該對軸承能否滿足載荷及轉速改變后基本額定壽命至少2500小時的工作要求？（7分）四 結構題1 下圖分別用六角頭M16的普通螺栓、六角頭M16的鉸制孔螺栓連接兩塊厚度為20mm的鋼板

5、，采用彈簧墊圈，補畫出其余結構線條，并注明那個是普通螺栓連接，那個是鉸制孔螺栓連接（4分）。2 指出齒輪軸系結構圖中的錯誤（指出并改正8處即可），說明錯誤原因，并在中心線上方畫出正確結構（16分）。已知：1）齒輪是油潤滑，軸承是脂潤滑；2）軸承為深溝球軸承。一 選擇填空題 （每空一分共20分）1在常用的螺紋連接中，自鎖性能最好的螺紋是 普通螺紋 ，其牙型角。2普通平鍵連接工作時，平鍵的工作面是 側面，平鍵的剖面尺寸按軸徑 從標準中查取。平鍵連接主要失效形式是 壓潰 。3帶傳動中，若為主動輪圓周速度，為從動輪圓周速度，為帶速，則這些速度之間存在的關系是 。4 V帶傳動中，V帶截面楔角，則V帶輪的

6、輪槽角0應 < 。5在設計V帶傳動時，V帶的型號可根據(jù) 計算功率 和 小帶輪轉速 查選型圖確定。6對于一對材料相同的鋼制軟齒面齒輪傳動，為使大小齒輪接近等強度，常用的熱處理方法是小齒輪 調(diào)質(zhì) ，大齒輪 正火 。7根據(jù)軸的承載情況，自行車的前軸承受彎矩作用應稱為 心 軸。中間軸應稱為 轉 軸。8代號為6206的滾動軸承，其類型是 深溝球軸承，內(nèi)徑d= 30 mm。9溫度和壓力是影響粘度的主要因素，若溫度升高，則 粘度降低（或減少） ，若壓力升高，則 粘度增加（或變大）。10 在下列聯(lián)軸器中，能補償兩軸的相對位移以及可緩沖吸振的是 D 。A凸緣聯(lián)軸器 B齒式聯(lián)軸器 C萬向聯(lián)軸器 D彈性柱銷軸

7、器11在蝸桿傳動中，規(guī)定蝸桿分度圓直徑的目的是 減少蝸輪滾刀的數(shù)量，利于刀具標準化。12普通平鍵連接工作時，平鍵的工作面是 側面。二 簡答題(共5題，每題6分)1 簡述齒輪傳動的失效形式和開式齒輪傳動的設計準則答：失效形式包括：輪齒折斷（1分）、齒面疲勞點蝕（1分）、齒面磨損（1分）、齒面膠合（1分）、輪齒塑性變形（1分）。開式齒輪傳動的設計準則：按齒根彎曲疲勞強度進行設計，然后考慮磨損的影響將模數(shù)適當加大。（1分）2 以框圖形式說明轉軸的設計過程。3簡述蝸桿傳動的正確嚙合條件。答：中間平面上，蝸桿軸向模數(shù)與蝸輪端面模數(shù)相等，均為標準值（2分）；蝸桿軸面壓力角與蝸輪端面壓力角相等，且為標準值（

8、2分）；蝸桿與蝸輪輪齒的螺旋線方向相同并且蝸桿分度圓柱上的導程角等與蝸輪分度圓柱上的螺旋角。（2分）4 簡述動載系數(shù)Kv和齒間載荷分配系數(shù)K的含義并各舉出兩個主要影響因素。答：動載系數(shù)Kv是考慮由于齒輪制造精度、運轉速度等輪齒內(nèi)部因素引起的附加動載荷影響系數(shù)。（1.5分）影響Kv的主要因素有由基節(jié)和齒形誤差產(chǎn)生的傳動誤差、節(jié)線速度誤差和輪齒嚙合剛度等。（每個因素0.5分，共1.5分）齒間載荷分配系數(shù)K是考慮同時嚙合的各對輪齒載荷分配不均勻?qū)嘄X應力的影響系數(shù)。（1.5分）影響Ka的主要因素有輪齒制造誤差，特別是基節(jié)偏差、輪齒的嚙合剛度、重合度和跑合情況等。（每個因素0.5分，共1.5分）5寫出

9、一維的雷諾方程并根據(jù)該方程簡述形成流體動壓潤滑的必要條件。答：方程。（3分）(1)流體必須流經(jīng)收斂間隙,而且間隙傾角越大則產(chǎn)生的油膜壓力越大。（1分）(2)流體必須有足夠的速度。（1分）(3)流體必須是粘性流體。（1分）三 分析計算題1如圖a、b分別為二級標準斜齒圓柱齒輪減速器的兩種布置形式。已知齒輪2模數(shù)mn2=2.5mm，z2=57，2=13°；齒輪3模數(shù)mn3=3mm，z3=19；齒輪4輪齒旋向為右旋。若主動軸I轉向如圖所示，試：6） 圖a、b兩種布置形式哪種布置合理？并分析為什么？（2分）7） 為使中間軸的受力合理，試確定齒輪2輪齒旋向。（2分）8） 在你認為齒輪布置合理的圖

10、上，畫出各齒輪受力方向。（3分）9） 為使軸的外部軸向力為零，試計算出齒輪3的螺旋角3的值？（7分）10） 若主動軸I轉向相反，軸的軸向力還是否為零？（1分）（本題合計15分） 圖a 圖b1） 圖b布置形式合理（1分）。理由：將齒輪布置在遠離轉矩輸入端的位置，（1）可利用軸的彎曲和扭轉變形的綜合作用使齒輪的最大載荷降低；（2）也可使載荷分布不均狀況得以改善（答對一個或兩個理由都得1分）。2）如本題答圖a、b所示：a、b兩圖中齒輪2皆為左旋。(2分，每畫對1個得1分)3）如本題答圖b所示：（總計6對分力總計3分。每畫對1對分力得0.5分） 4）齒輪2、3的圓周力分別為： （1）（2分）齒輪2、3

11、的軸向力分別為： （2分）為使軸II的軸向力為零，應滿足如下條件： （2）（1分）將（1）式代入（2）式中整理得： （1分）所以， （1分）11） 即使軸I反轉，軸II的軸向力仍為零。（1分）2（總15分）： 如圖所示，一級斜齒圓柱齒輪減速器傳動裝置的小齒輪為懸臂布置形式。該齒輪的軸系采用一對角接觸球軸承背對背安裝的支撐形式。已知：軸承徑向載荷Fr1、Fr2方向如圖所示，大小分別為：Fr1=5500N、Fr2=3000N，小齒輪軸向力A=1500N。軸承內(nèi)部軸向力按S=0.4Fr計算。1）分別計算圖該對軸承的軸向力Fa1、Fa2。（8分）2）若該對軸承的壽命為8000小時，現(xiàn)將載荷加大一倍，將

12、轉速減小一半，試計算后確定該對軸承能否滿足載荷及轉速改變后壽命至少2500小時的工作要求？（7分）1） S1=0.4Fr1 = 0.4x5500 = 2200(N) ，方向向左； （1分）S2=0.4Fr2 = 0.4x3000 = 1200(N) ，方向向右； （1分）根據(jù)軸的轉向及小齒輪旋向判斷出：小齒輪軸向力A向左。（3分）S1+A = 2200+1500 = 3700 (N) > S2 = 1200 (N) （1分）所以，F(xiàn)a2 = S1+A = 3700 N （1分）Fa1 = S1 = 2200 N (1分) （以上步驟中公式正確、軸向力A方向判斷正確，僅計算結果錯誤，只扣1

13、分。）2）結論：不滿足。 （沒有中間步驟和計算公式，只答不滿足，“蒙對的”給1分）四 結構題1 下圖分別用六角頭M16的普通螺栓、六角頭M16的鉸制孔螺栓連接兩塊厚度為20mm的鋼板，采用彈簧墊圈，補畫出其余結構線條，并注明那個是普通螺栓連接，那個是鉸制孔螺栓連接（4分）。答案： 普通螺栓連接（2分） 鉸制孔螺栓連接（2分）2 (結構設計題)指出齒輪軸系結構圖中的錯誤（指出并改正8處即可），說明錯誤原因，并在中心線上方畫出正確結構（16分）。已知：1）齒輪是油潤滑，軸承是脂潤滑；2）軸承為深溝球軸承。答案：任意標出8處錯誤，并在上部改正這8處錯誤（每處2分）。錯誤1：鍵槽的長度不能大于與其連接

14、的聯(lián)軸器軸轂的長度；錯誤2：聯(lián)軸器沒有軸向定位；錯誤3 ：沒有密封；錯誤4 ：密封處的軸徑不能和軸承安裝處的軸徑相同；錯誤5：軸承端蓋作為軸承外圈的定位，其內(nèi)圈直徑不能小于軸承外環(huán)內(nèi)徑；錯誤6：套筒作為軸承內(nèi)圈的定位，其外徑不能大于軸承內(nèi)環(huán)外徑；錯誤7：螺栓連接處的畫法不對，包括螺紋畫法和光孔的畫法；錯誤8：沒有畫剖面線；錯誤9：用套筒對齒輪進行軸向定位時，套筒不能同時與軸肩和齒輪接觸；錯誤10：兩個鍵槽的位置應在同一直線上，確保兩個鍵槽一次裝夾加工出來；錯誤11：軸肩作為軸承內(nèi)圈的定位，其直徑不能大于軸承內(nèi)環(huán)外徑；錯誤12：同錯誤5；錯誤13：沒有畫剖面線；錯誤14：軸的伸出長度不應超過聯(lián)軸

15、器，這樣無法實現(xiàn)兩個半聯(lián)軸器的連接；錯誤15：聯(lián)軸器沒有實現(xiàn)軸向固定，可采用緊定螺釘或軸端擋圈固定；錯誤16：齒輪是油潤滑，軸承是脂潤滑，因此應該有兩個擋油環(huán)。一、 填空題，（每空1分，共26分）1、設計連軸器時，先根據(jù)工作條件和要求選擇合適的類型，然后按 軸的直徑 、 轉速 和 計算轉矩 從標準中選擇所需要的型號和尺寸。2、非液體摩擦滑動軸承處于 混合 摩擦狀態(tài)，在非液體摩擦徑向滑動軸承的設計計算時，驗算pv值的目的主要是為了限制 軸承溫度（或摩擦功耗） ，維持邊界膜不被破壞。3、螺紋公稱直徑是 螺紋大徑 ，強度計算時應用的螺紋直徑參數(shù)是 螺紋小徑 。4、在帶傳動的失效形式中， 打滑 是由于

16、過載引起的。5、齒輪傳動的失效形式有齒面磨損、 輪齒折斷 、 齒面膠合 、 ( 齒面點蝕 和 輪齒塑性變形 。6、齒輪傳動的載荷系數(shù)主要由使用系數(shù)，動載系數(shù)，齒向載荷分布系數(shù) 和 齒間載荷分配系數(shù) 組成。其中主要與齒輪相對于軸承安裝位置有關的系數(shù)是( 齒向載荷分布 系數(shù)。7、一對相互嚙合圓柱齒輪，兩齒輪的齒面接觸應力關系是H1 H2，許用接觸應力的關系 H1 H2，兩齒輪的齒根彎曲應力F1 F2。（填 =、）8、螺紋連接中，按其工作原理不同，螺紋防松方法有 摩擦防松 、 _ 機械防松 和永久性防松等。9、 代號為7309 C/P4的滾動軸承，其類型名稱為 角接觸球軸承 ，內(nèi)徑為 45 mm，接

17、觸角為 15° ，精度等級是 P4 。10、平鍵連接的主要失效形式是 工作面的壓潰 和 鍵的剪斷 。二、 簡答題（共24分）1 帶傳動過程中，帶受到的應力分為幾種？寫出名稱。以如圖所示的減速傳動為例，畫出帶傳動時，帶中的應力變化圖，并指出最大應力的位置，寫出最大應力表達式。畫圖時適當照顧比例。（6分）答：帶傳動受3種應力，分別是緊邊和松邊的拉應力和，彎曲應力，離心應力（3分）。最大應力發(fā)生在緊邊，帶剛繞上小帶輪的入口處（1分）。最大應力表達式， （1分）。2 閉式蝸桿傳動為什么要進行熱平衡計算？提高散熱能力的常用措施主要有哪些？（6分）答：因為蝸桿傳動效率低，發(fā)熱大，在閉式蝸桿傳動中

18、，如果產(chǎn)生的熱量不能及時散逸，就會使油溫升高，潤滑油粘度下降，潤滑條件惡化，導致齒面磨損加劇，甚至發(fā)生膠合，所以，需要進行熱平衡計算。（得2分）。常用的提高散熱能力的措施主要有1）合理地設計箱體的結構，鑄出或焊上散熱片，以增大散熱面積；2）在蝸桿上安裝風扇，進形人工通風，以提高散熱系數(shù)；3）在箱體油池中裝設蛇形冷卻水管，直接降低油溫；4）采用壓力噴油循環(huán)潤滑。（得4分）。3 什么是軸承的基本額定動負荷？基本額定動負荷的方向是如何規(guī)定的？（6分）答：軸承的基本額定動負荷：滾動軸承標準中規(guī)定，軸承工作溫度在100以下，基本額定壽命L1×106r時，軸承所能承受的最大載荷成為軸承的基本額定

19、動負荷.（3分）軸承的基本額定動負荷的方向，對于向心軸承為徑向載荷（1分），對于推力軸承為中心軸向載荷（1分），對于角接觸向心軸承為載荷的徑向分量（1分）。4 簡述閉式齒輪傳動的設計準則。（6分） 答：1）對于軟齒面閉式齒輪傳動，通常先按齒面接觸疲勞強度進行設計(2分)，然后校核齒根彎曲疲勞強度(1分)。2）對于硬齒面閉式齒輪傳動，通常先按齒根彎曲疲勞強度進行設計(2分)，然后校核齒面接觸疲勞強度(1分)。三、分析計算題（共34分）有一電動絞車，采用如圖2所示的傳動方案，齒輪1和2為閉式直齒圓柱齒輪傳動，蝸桿3和蝸輪4為開式傳動。已知齒輪1、齒輪2和蝸桿3的材料均為40Cr鋼，且它們均為表面淬

20、火處理，表面硬度為4555HRC，蝸輪材料為鑄造錫磷青銅。采用4個聯(lián)軸器將6根軸連接，把運動和動力傳遞到卷筒，實現(xiàn)提升重力W的目的。解答下列各問題。圖21、試分析I、II和VI軸各受什么載荷作用，注明各軸的類別（不計各軸的自重）。分析III軸A-A截面和B-B截面上各作用有哪幾種應力？這些應力的變化性質(zhì)如何？（卷筒軸雙向轉動受力）。（10分）答：I軸只受扭矩，是傳動軸（2分）；II和VI軸不僅受轉矩，還受彎矩，是轉軸（2分）；III軸A-A截面上只作用彎曲應力，彎曲應力為對稱循環(huán)變應力（2分）；B-B截面上不僅作用彎曲應力，還作用有扭剪應力，其中彎曲應力為對稱循環(huán)的變應力，扭剪應力為對稱循環(huán)的

21、變應力（4分）。2、受力分析問題。（共8分）（1）蝸桿輪齒的螺旋線方向如圖2所示，試確定蝸輪輪齒的螺旋線方向，并標在圖上。在圖中標出使重力W上升時電機的轉向，并畫出蝸輪輪齒在嚙合點D處各分力Fr，F(xiàn)a，F(xiàn)t的方向?？稍趦蓚€視圖上分別用箭頭表示。（5分）答： 蝸輪為右旋。 （1分）電機轉向為如圖向上。 （1分）如圖所示：3個力各1分，共3分，（2）如果采用如圖3所示傳動方案，當重力W上升時，為了使II軸受力合理，怎樣設計齒輪1和齒輪2的輪齒螺旋線方向？并在圖中嚙合點C處標出齒輪2的軸向力的方向。（3分）答：齒輪1為左旋。（1分）；齒輪2應為右旋。（1分）；軸向力方向向左。（1分） 3、若凸緣聯(lián)軸

22、器的兩個半聯(lián)軸器凸緣間用6個M16的普通螺栓連接，已知預緊力 F=800N，結合面間的摩擦系數(shù)f =0.15，可靠性系數(shù)Kf=1.2，卷筒直徑為 D=250mm，螺栓中心所在圓周的直徑為D0=300mm。按此預緊力大小，計算該螺栓組連接所能允許提起的最大重力Wmax。（7分）答：對于只承受預緊力的緊螺栓連接，依靠預緊力在結合面間產(chǎn)生的摩擦力對形心的力矩之和來平衡外力矩，預緊力滿足 （2分） （1分） （2分） （1分）該螺栓組所能允許提起的最大重力為720N （1分）4、若軸采用一對7000型軸承固定方式，如圖4所示。已知軸承1、2的徑向支反力為Fr14000N，F(xiàn)r25000N。軸上兩零件所

23、受的軸向力A1=900N，A2=400N（方向如圖所示）。軸承上的內(nèi)部軸向力S與徑向載荷Fr之間的關系式為S=0.4 Fr。試計算軸承1、2所受的軸向載荷Fa1、Fa2。（9分）答：1)求軸承1和2的內(nèi)部軸向力大小和方向S1=0.4Fr1=0.4X4000=1600N 方向如圖 （計算正確0.5分，方向正確0.5分）S2=0.4Fr2=0.4X5000=2000N 方向如圖 （計算正確0.5分，方向正確0.5分）A1A22)判斷壓緊和放松的軸承，即軸的運動方向。 S1+A1=1600+900=2500N> S2 A220004002400N，軸有向右運動趨勢，軸承1放松，軸承2壓緊。（3

24、分）3)求軸向力Fa1= S1=1600N （2分）Fa2= S1+A1A2= 2100N （2分）四、 結構題（共16分）1、圖5軸承部件，采用兩端固定支承結構形式，軸承采用潤滑脂潤滑。指出圖中設計的結構錯誤，并對錯誤的原因作簡要說明，并在圖中下半部分畫出正確結構圖。（12分）注：標出8處即可，同類性質(zhì)的錯誤按一處記分。圖5 箱體上與軸承端蓋接觸面應有凸臺，減少加工面積； 應有調(diào)整墊片； 缺少擋油板； 軸承端面和軸承座端面不應重合； 與輪轂配合段軸頸長度應比輪轂長小12mm； 端蓋和軸之間不應接觸，要有間隙； 應加密封圈； 應同一軸上的鍵連接應在同一母線上； 軸承的定位套筒和軸肩外徑不應高過

25、軸承內(nèi)圈，應為軸承留拆卸空間； 密封處軸徑應比軸承內(nèi)徑下，減小安裝軸承的距離。每指出一處錯誤，并說明得0.5分，總共不超過4分；把指出的錯誤畫正確每處得1分，總共不超過8分。2、如圖6所示凸緣聯(lián)軸器結構，采用鉸制孔螺栓連接，請畫出螺栓連接兩個半聯(lián)軸器的結構圖。（螺栓的公稱直徑為M12）。（4分）圖6 三、 填空題，（每空1分，共26分）1、設計聯(lián)軸器時，先根據(jù)工作條件和要求選擇合適的類型，然后按軸 、 和 從標準中選擇所需要的型號和尺寸。2、非液體摩擦滑動軸承處于 摩擦狀態(tài)，在非液體摩擦徑向滑動軸承的設計計算時，驗算pv值的目的主要是為了限制 ，維持邊界膜不被破壞。3、螺紋公稱直徑是 ，強度計

26、算時應用的螺紋直徑參數(shù)是 。4、在帶傳動的失效形式中， 是由于過載引起的。5、齒輪傳動的失效形式有齒面磨損、 、 、 ( 和 。6、齒輪傳動的載荷系數(shù)主要由使用系數(shù)，動載系數(shù)， 和 ( 組成。其中主要與齒輪相對于軸承安裝位置有關的系數(shù)是( 系數(shù)。7、一對相互嚙合圓柱齒輪，兩齒輪的齒面接觸應力關系是H1 H2，許用接觸應力的關系 H1 H2，兩齒輪的齒根彎曲應力F1 F2。（填 =、）8、螺紋連接中，按其工作原理不同，螺紋防松方法有 、 _ 和永久防松 等。9、 代號為7309 C/P4的滾動軸承，其類型名稱為 ，內(nèi)徑為 mm，接觸角為 ，精度等級是 。10、普通平鍵連接的主要失效形式是 和 。

27、四、 簡答題（共24分）1在摩擦型帶傳動過程中，帶受到的應力分為幾種？寫出名稱。以如圖所示的減速傳動為例，畫出帶傳動時，帶中的應力變化圖，并指出最大應力的位置，寫出最大應力表達式。畫圖時適當照顧比例。（6分）5 閉式蝸桿傳動為什么要進行熱平衡計算？提高散熱能力的常用措施主要有哪些？（6分）6 什么是軸承的基本額定動負荷？基本額定動負荷的方向是如何規(guī)定的？（6分）7 簡述閉式齒輪傳動的設計準則。（6分）三、分析計算題（共34分）有一電動絞車，采用如圖2所示的傳動方案，齒輪1和2為閉式直齒圓柱齒輪傳動，蝸桿3和蝸輪4為開式傳動。已知齒輪1、齒輪2和蝸桿3的材料均為40Cr鋼，且它們均為表面淬火處理

28、，表面硬度為4555HRC，蝸輪材料為鑄造錫磷青銅。采用4個聯(lián)軸器將6根軸連接，把運動和動力傳遞到卷筒，實現(xiàn)提升重物W的目的。解答下列各問題。圖21、試分析I、II和VI軸各受什么載荷作用，注明各軸的類別（不計各軸的自重）。分析III軸A-A截面和B-B截面上各作用有哪幾種應力？這些應力的變化性質(zhì)如何？（卷筒軸雙向轉動受力）。（10分）2、受力分析問題。（共8分）（1）蝸桿輪齒的螺旋線方向如圖2所示，試確定蝸輪輪齒的螺旋線方向，并標在圖2上。在圖2中標出使重物W上升時電機的轉向，并畫出蝸輪輪齒在嚙合點D處各分力Fr，F(xiàn)a，F(xiàn)t的方向。可在兩個視圖上分別用箭頭表示。（5分）（2）如果采用如圖3所

29、示傳動方案，當重物W上升時，為了使II軸受力合理，怎樣設計齒輪1和齒輪2的輪齒螺旋線方向？并在圖3中嚙合點C處標出齒輪2的軸向力的方向。（3分） 圖3 3、若凸緣聯(lián)軸器的兩個半聯(lián)軸器凸緣間用6個M16的普通螺栓連接，已知預緊力 F=800N，結合面間的摩擦系數(shù)f =0.15，可靠性系數(shù)Kf=1.2，卷筒直徑為 D=250mm，螺栓中心所在圓周的直徑為D0=300mm。按此預緊力大小，計算該螺栓組連接所能允許提起的最大重力Wmax。（7分）A1A24、若軸采用一對7000型軸承固定方式，如圖4所示。已知軸承1、2的徑向支反力為Fr14000N，F(xiàn)r25000N。軸上兩零件所受的軸向力A1=900

30、N，A2=400N（方向如圖所示）。軸承上的內(nèi)部軸向力S與徑向載荷Fr之間的關系式為S=0.4 Fr。試計算軸承1、2所受的軸向載荷Fa1、Fa2。（9分） 圖4五、 結構題（共16分）1、圖5軸承部件，采用兩端固定支承結構形式，軸承采用潤滑脂潤滑。指出圖中設計的結構錯誤，并對錯誤的原因作簡要說明，并在圖中下半部分畫出正確結構圖。（12分）注：標出8處即可，同類性質(zhì)的錯誤按一處記分。圖52、如圖6所示凸緣聯(lián)軸器結構，采用鉸制孔螺栓連接，請畫出螺栓連接兩個半聯(lián)軸器的結構圖。（螺栓的公稱直徑為M12）。（4分）圖6 一、填空題及選擇填空題（27分，每空1分）1當動壓潤滑條件不具備，且邊界膜遭破壞時

31、，就會出現(xiàn)流體摩擦、邊界摩擦和干摩擦同時存在的現(xiàn)象，這種摩擦狀態(tài)稱為混合摩擦。2. 一公稱直徑為d=16mm的螺紋副，螺紋頭數(shù)n=2,螺距p=4mm, 螺紋中徑d2=D2=14mm,牙側角=15º,螺紋副材料的當量摩擦系數(shù)f´=0.080.10, 經(jīng)計算該螺紋副 a 自鎖性要求。 a.滿足 b.不滿足3. 導向平鍵連接的主要失效形式是 工作面的磨損 ，設計時通過限制 工作面間的壓強 來進行耐磨性計算；半圓鍵的缺點是 鍵槽對軸強度削弱較大 ，所以主要適用于軸端。4. 作為標準普通V帶工作面的兩側面夾角為=40º，相應的V帶輪輪槽的兩側面夾角則 b 。 a.大于40&

32、#186; b.小于40º c. 等于40º。5. 傳動帶所能傳遞的最大有效圓周力Fmax與初拉力F0、帶在小帶輪上的包角1、帶與帶輪間的摩擦系數(shù)f等因素有關，它們的值越大，F(xiàn)max就越大。當傳遞的外載荷超過最大有效圓周力下的承載能力時，帶在帶輪上發(fā)生打滑現(xiàn)象；而且在傳動比大于1的情況下，打滑總是先從小帶輪上開始的，其原因是帶在小帶輪上的包角小于大帶輪上的包角（或帶在大帶輪上的包角大于小帶輪上的包角）。6. 齒輪傳動的五種主要失效形式中，最嚴重、必須避免的失效形式是輪齒折斷；軟齒面閉式齒輪傳動最主要的失效形式是齒面疲勞點蝕；高速重載齒輪傳動易發(fā)生熱膠合；輪齒的塑性變形常發(fā)生

33、在齒面材料較軟、低速重載、頻繁起動的傳動中。7. 下列齒輪參數(shù)中，對齒形系數(shù)YF沒有影響的是 e 。 a. 齒數(shù) b. 變位系數(shù) c. 齒頂高系數(shù) d. 壓力角 e. 模數(shù)8. 按國家標準GB/292-93規(guī)定，型號7212 C/DB軸承的類型為 角接觸球軸承，寬度類型為 窄系列 ，精度等級為 P0 ，公稱接觸角 = 15 º。9. 對于轉動的滾動軸承,其主要失效形式是 疲勞點蝕 , 對于不轉動、低速或擺動的軸承，主要失效形式是 局部塑性變形 , 對于高速軸承， 發(fā)熱以至膠合 是其主要失效形式。10. 滑動軸承一般由軸頸、軸瓦、軸承座三者組成， 其失效形式主要是 膠合和磨損 ，主要發(fā)

34、生在 軸瓦 上。二、問答題（24分,每小題4分）1. 齒向載荷分布系數(shù)K的物理意義是什么？改善齒向載荷分布不均勻狀況的措施有哪些？K的物理意義考慮沿齒寬方向載荷分布不均勻?qū)嘄X應力的影響系數(shù)。(2分)措施：（答出以下7點中3點以下者1分，答出3點以上者2分）1) 齒輪的制造和安裝精度2) 軸、軸承及機體的剛度3) 齒輪在軸上的布置合理選擇4) 輪齒的寬度設計時合理選擇5) 采用軟齒面通過跑合使載荷均勻6) 硬齒面齒輪將齒端修薄、或做成鼓形齒7) 齒輪要布置在遠離轉矩輸入端的位置。2. 試述齒輪傳動的設計準則評分標準：以下4點各點1分（1）軟齒面閉式齒輪傳動：通常先按齒面接觸疲勞強度進行設計，然

35、后校核齒根彎曲疲勞強度。（2）硬齒面式齒輪傳動：通常先按齒根彎曲疲勞強度進行設計，然后校核齒面接觸疲勞強度。（3）高速重載齒輪傳動，還可能出現(xiàn)齒面膠合，故需校核齒面膠合強度。（4）開式齒輪傳動：目前多是按齒根彎曲疲勞強度進行設計，并考慮磨損的影響將模數(shù)適當增大（加大1015%）。3. 按照軸所受載荷類型的不同，軸分為那幾種類型？并分別舉例說明。評分標準：以下3點各點1分，舉例正確合計1分。（1）僅受彎矩M的軸心軸，只起支撐零件作用，如自行車前軸。 （2）僅受轉矩T的軸傳動軸，只傳遞運動和轉矩不起支撐作用，如汽車后輪傳動軸。 （3）既受彎矩又受轉矩的軸轉軸，既起支撐又起傳運動和轉矩作用，如減速器

36、的輸出軸。4給出滾動軸承的當量靜載荷P0的定義。當量靜載荷是一個假想載荷，其作用方向與基本額定靜負荷相同，而在當量靜載荷作用下，軸承的受載最大滾動體與滾道接觸處的塑性變形總量與實際載荷作用下的塑性變形總量相同。（4分）5同滾動軸承相比，液體摩擦滑動軸承有哪些特點？評分標準：以下6點中，答出12點2分，答出34點分3分，答出56點4分 1) 在高速重載下能正常工作，壽命長；2) 精度高；滾動軸承工作一段時間后，旋轉精度3) 滑動軸承可以做成剖分式的 能滿足特殊結構需要。如曲軸上的軸承；4) 液體摩擦軸承具有很好的緩沖和阻尼作用，可以吸收震動，緩和沖擊。5) 滑動軸承的徑向尺寸比滾動軸承的小。6)

37、 起動摩擦阻力較大。6在一些基本假設條件下，流體形成動壓的必要條件是什么？評分標準：答出1點2分，答出2點3分，答出3點4分1) 流體必須流經(jīng)收斂間隙,而且間隙傾角越大則產(chǎn)生的油膜壓力越大。2) 流體必須有足夠的速度；3) 流體必須是粘性流體。三、分析計算題（29分,第一小題19分，第二小題10分）1一重物勻速升降裝置采用如圖a所示的電機+圓柱蝸桿傳動系統(tǒng)，已知蝸桿傳動的模數(shù)m =8mm，蝸桿頭數(shù)及分度圓直徑分別為z1=1、d1=80mm，蝸輪齒數(shù)z2=50，卷筒直徑D=250mm。重物勻速升降的速度v=40m/min，最大載重量W為4kN，工況系數(shù)KA按1.0計，試分析、計算提升重物時的下列

38、問題：1）該裝置以40m/min的速度勻速升起重物1m時，蝸桿應轉多少轉？并在圖中標明蝸桿的轉向、蝸輪輪齒旋向、節(jié)點位置處蝸桿及蝸輪的受力方向。（5分）2）若蝸桿與蝸輪齒面間當量摩擦系數(shù)f = 0.18，該機構能否自鎖？（2分）3）若重物W=4kN，傳動裝置總的傳動效率為 =0.5，試計算出電機的輸出轉矩Tm應是多少？（2分）4）若蝸輪軸采用如圖b所示的兩個角接觸軸承7209 C支撐形式, L=100mm，蝸桿傳動效率1 = 0.7，卷筒、聯(lián)軸器(連接蝸輪軸與卷筒軸)、蝸輪軸上軸承的效率合計為2 = 0.8，軸承7209 C的基本額定動載荷和基本額定靜載荷分別為C = 29800N、C0 =

39、23800N, 其內(nèi)部軸向力S=0.4Fr，徑向載荷系數(shù)X和軸向載荷系數(shù)Y分別為0.44和1.36，fT=1.0，fP=1.5，試計算軸承II的壽命Lh為多少小時？（10分）1）蝸桿轉：1*50/(3.14*D)=50/(3.14*0.25)=63.69(轉) （1分）蝸輪轉速：40/（3.14*0.25）=50.96r/min蝸桿轉向(1分)、蝸輪輪齒旋向(1分)、蝸輪蝸桿受力分析方向如圖所示（2分）。 2）寫出公式得1分，結論正確得1分。 結論：該機構滿足自鎖性條件。3）寫出公式得1.5分，結論正確得0.5分。4）公式、步驟都正確得9分（其中：軸承壽命計算公式占5分），計算結果正確得1分。

40、2圖c所示為一托架，20kN的載荷作用在托架寬度方向的對稱線上，用四個螺栓將托架連接在一鋼制橫梁上，螺栓的相對剛度為0.3，螺栓組連接采用普通螺栓連接形式，假設被連接件都不會被壓潰，試計算:1) 該螺栓組連接的接合面不出現(xiàn)間隙所需的螺栓預緊力F´ 至少應大于多少？（接合面的抗彎剖面模量W=12.71×106mm3）（7分）2）若受力最大螺栓處接合面間的殘余預緊力F´´ 要保證6956N， 計算該螺栓所需預緊力F ´ 、所受的總拉力F0。（3分）1）（1）、螺栓組聯(lián)接受力分析：將托架受力 情況分解成下圖所示的受軸向載荷Q和受傾覆力矩M的兩種基本螺

41、栓組連接情況分別考慮。（2分）（2）計算受力最大螺栓的工作載荷F：（1分） Q使每個螺栓所受的軸向載荷均等，為 傾覆力矩M使左側兩個螺栓工作拉力減?。皇褂覀葍蓚€螺栓工作拉力增加，其值為： 顯然，軸線右側兩個螺栓所受軸向工作載荷最大，均為： （3）根據(jù)接合面間不出現(xiàn)間隙條件確定螺栓所需的預緊力F：（4分）預緊力F的大小應保證接合面在軸線右側不能出現(xiàn)間隙，即：2）若F =6956N，則：（3分）四、結構題（20分）1試說明實現(xiàn)軸上零件軸向固定的五種方法，并分別畫出相應于各種軸向固定方法的結構圖；畫出模鍛輪坯、腹板式大齒輪在轉軸的軸端實現(xiàn)軸向固定與周向固定的結構圖（要求齒輪也要畫出來）。（12分）評

42、分標準：軸向固定：五種方法每種方法各0.5分，每畫對一種結構1分；齒輪（2.5分）在軸端實現(xiàn)周向固定（普通平鍵）（1分）和軸向固定（軸肩和軸端擋板）（1分）4.5分。2圖d和圖e為凸緣聯(lián)軸器的兩個半聯(lián)軸器的將兩根軸連接起來的兩種形式的部分結構，請將未畫出的其余部分補全，成為完整的結構。（5分）3. 現(xiàn)有成品一級標準圓柱齒輪減速器一臺，輸入軸與小齒輪采用普通平鍵連接，軸與小齒輪輪轂配合段軸頸直徑d=40mm，該軸段長度l=58mm，鍵槽長L=50mm,小齒輪輪轂鍵槽深t1=3.3mm。為得到比現(xiàn)有減速器更大的減速比，現(xiàn)在需要重新設計、更換齒輪。已知重新設計得到的齒輪模數(shù)m=3.0mm, 小齒輪齒

43、頂圓直徑da1=69mm, 齒根圓直徑df1=55.5mm，齒寬b1=60mm，如果采用該小齒輪，試根據(jù)上述數(shù)據(jù)進行分析：該減速器的輸入軸是否具有可以繼續(xù)使用的可能性？（3分） 標準答案：該小齒輪能否做成齒輪與軸分開決定了這根輸入軸能否繼續(xù)被使用的首要條件： 結論：按著這根軸設計小齒輪輪轂結構必須做成齒輪與軸為一體的軸齒輪形式，因此，如果采用該小齒輪，原輸入軸不能繼續(xù)被使用，必須重新設計輸入軸。一、填空題及選擇填空題（27分，每空1分）1當動壓潤滑條件不具備，且邊界膜遭破壞時，就會出現(xiàn) 、 和 同時存在的現(xiàn)象，這種摩擦狀態(tài)稱為 。2. 一公稱直徑為d=16mm的螺紋副，螺紋頭數(shù)n=2,螺距p=

44、4mm, 螺紋中徑d2=D2=14mm,牙側角=15º,螺紋副材料的當量摩擦系數(shù)f =0.080.10, 經(jīng)計算該螺紋副 自鎖性要求。a. 滿足 b. 不滿足3. 導向平鍵連接的主要失效形式是 ，設計時通過限制 來進行耐磨性計算；半圓鍵的缺點是 ，所以主要適用于軸端。4. 作為標準普通V帶工作面的兩側面夾角為=40º，相應的V帶輪輪槽的兩側面夾角則 。 a.大于40º b.小于40º c. 等于40º。5. 傳動帶所能傳遞的最大有效圓周力Fmax與 、 、 等因素有關，它們的值越大，F(xiàn)max就越大。當傳遞的外載荷超過 時，帶在帶輪上發(fā)生打滑現(xiàn)象；而且在傳動比大于1的情況下打滑總是先從小帶輪上開始的，其原因是 。6. 齒輪傳動的五種主要失效形式中，最嚴重、必須避免的失效形式是 ；軟齒面閉式齒輪傳動最主要的失效形式是 ；高速重載齒輪傳動易發(fā)生 ；輪齒的塑性變形常發(fā)生在齒面材料較軟、低速重載、頻繁起動的傳動中。7. 下列齒輪參數(shù)中，對齒形系數(shù)YF沒有影響的是 。 a. 齒數(shù) b. 變位系數(shù) c. 齒頂高系數(shù) d. 壓力角 e. 模數(shù)8. 按國家標準GB/292-93規(guī)定，型號7212 C/DB軸承的類型為 ，寬度類型為 ，精度等級為 ，公稱接觸角 = º。9. 對于轉動的滾動軸承,其主要失效形