山東科技大學(xué)20112012機械設(shè)計基礎(chǔ)期末試題

1、科技大學(xué)2011 2012學(xué)年第學(xué)期班級機械設(shè)計（A卷）學(xué)號題號一二三四總得分評卷人審核人得分、填空題（每空1分，共20分）1、一般地講，設(shè)計機械零件大致有以下基本要求避免在壽命期失效的要求、結(jié)構(gòu)工藝性要 求、經(jīng)濟性要求、 質(zhì)量小的要求 和可靠性要求。2、螺紋的公稱直徑是指螺紋的大徑 ，強度計算時用螺紋的 小徑,計算螺紋升角時用中徑。3、在鍵聯(lián)接中，普通平鍵的工作面是側(cè)面 ，楔鍵的工作面是上下兩面,半圓鍵的工作面是側(cè)面 。4、帶傳動工作時帶中產(chǎn)生拉應(yīng)力、彎曲應(yīng)力 、 離心應(yīng)力三種應(yīng)力。最大應(yīng)力發(fā)生在 帶的緊邊繞上小帶輪 #。5、按照承受載荷的不同，軸可分為轉(zhuǎn)軸、 心軸 和 傳動軸 三種。自行車

2、前軸屬于心軸。6、 制動器在機器中使速度降低以至于停止運轉(zhuǎn)。7、齒輪傳動的設(shè)計準則通常是齒面接觸疲勞強度準則 和齒根彎曲。、選擇題（每題1分，共10分）1 .在常用的螺紋聯(lián)接中，自鎖性能最好的是_ A。A 三角形螺紋B 梯形螺紋 C鋸齒形螺紋D矩形螺紋2 .對于氣缸蓋螺栓組聯(lián)接，若汽缸的氣體壓力在0 2Mpa之間循環(huán)變化，則螺栓中的應(yīng)力變化規(guī)律為 C。A對稱循環(huán)B脈動循環(huán)C非對稱循環(huán)D非穩(wěn)定循環(huán)3 .溫度升高時潤滑油的粘度A 。A隨之降低B保持不變C隨之升高D 不確定4 .兩相對滑動的接觸表面，依靠吸附膜進行潤滑的狀態(tài)稱為A 。A干摩擦 B邊界摩擦C混合摩擦D液體摩擦5 .零件表面經(jīng)淬火、滲碳

3、、噴丸、碾壓等處理后，其疲勞強度C。A降低 B不變 C增高 D不能確定6 .兩零件的材料和幾何尺寸都不相同，以曲面接觸受載時，兩者的接觸應(yīng)力值_AA相等 B不相等 C是否相等與材料的性質(zhì)有關(guān)7 .在下列軸轂聯(lián)接中，定心精度最高的是_DA平鍵聯(lián)接 B 半圓鍵聯(lián)接C楔鍵聯(lián)接 D花鍵聯(lián)接8 .帶傳動發(fā)生滑動時AA 首先發(fā)生在小帶輪上B 首先發(fā)生在大帶輪上C在大、小輪上同時發(fā)生9 .鏈條的磨損主要發(fā)生在 B。A 滾子與套筒的接觸面上B銷軸與套筒的接觸面上C滾子與鏈輪齒的接觸面10 .齒輪傳動中，將輪齒加工成鼓形齒的目的是_B。A減小動載荷B改善載荷沿齒向分布不均勻C提高傳動精度三、簡答題（每題5分，共

4、20分）1、影響螺紋聯(lián)接強度的因素有很多，通常提高螺紋聯(lián)接強度的措施有哪些？答：a）降低螺栓總拉伸載荷 Fa的變化圍。b）改善螺紋牙間的載荷分布。c）減小應(yīng)力集中。d）避免或減小附加應(yīng)力2、在機械設(shè)備中滑動軸承主要用于哪些地方？答：在某些不能、不便或使用滾動軸承沒有優(yōu)勢的場合，即軋鋼機、汽輪機、燃機、鐵路機車 及車輛、金屬切削機床、航空發(fā)動機附件、雷達、衛(wèi)星通訊地面站、天文望遠鏡以及各種儀表 中3、如果一臺機器中的傳動機構(gòu)中有齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動，應(yīng)如何布置？為什么？ 先是帶傳動，再就是齒輪傳動，最后是鏈傳動。因為帶傳動能起到過載保護的作用，且傳動平 穩(wěn)，無沖擊振動，能保證齒輪傳動的精度和

5、質(zhì)量，鏈傳動能承受比較大的載荷，傳動多城中產(chǎn) 生動載荷，這樣能充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，提高傳動質(zhì)量，延長使用壽命。4、蝸輪蝸桿傳動中，如何選擇蝸桿頭數(shù)和蝸輪齒數(shù)？為什么？蝸桿的頭數(shù)越少，傳動比可以越大，但是效率越低，通常有自鎖性。為了提高傳動效率，通常是增加蝸桿的頭數(shù)，但加工困難。因此，綜合考慮各種因素，蝸桿的頭數(shù)通常取1、2、4、6。為了避免用蝸輪滾刀切制蝸輪時產(chǎn)生根切與干涉，理論上應(yīng)使齒數(shù)不小于 17。但當(dāng)齒數(shù)小于26時，嚙合區(qū)要顯著減小， 將影響傳動的平穩(wěn)性。只有當(dāng)齒數(shù)大于28時，則可始終保證有兩對以上的齒參與嚙合。但是，齒數(shù)一般不大于80。這是由于當(dāng)蝸輪直徑不變時，齒數(shù)越多，模數(shù)越小，將使

6、輪齒彎曲強度削弱；當(dāng)模數(shù)不變時，齒數(shù)越多，尺寸越大，使相嚙合的蝸桿支撐間距 加長，這將降低蝸桿的彎曲剛度，容易產(chǎn)生撓曲而影響正常嚙合。故蝸桿傳動中蝸輪的齒數(shù)不 宜太少也不宜太大。四、計算題（50分）1、分析題：如圖所示為二級斜齒圓柱齒輪減速器。已知齒輪1的螺旋方向和軸出上的轉(zhuǎn)向，齒輪2 的參數(shù) mn=3mm,z2 =57, 2 =140；齒輪 3 的參數(shù) mn=5mm,z3 =21。試求：1、）為使軸n所受的軸向力最小，齒輪3應(yīng)選取的螺旋線方向，并指出齒輪2應(yīng)選取的螺旋線方向；2、）用圖示標出齒輪 2、3所受各分力的方向；3、）若使軸H上軸承不受軸向力，則齒輪3的螺旋角3應(yīng)取多大值？ （ 15

7、分）1）、齒輪3的螺旋線方向是右旋齒輪2的螺旋線方向是右旋。2）、受力如圖所示3）、若使軸2軸承不受軸向力，則 Fa2Fa3|a 2a3而Fa2 Ft2tan 2,Fa3 Ft3tan 3所以：Ft2 tan 2Ft3 tan 3，一， d2略去摩擦損失，由轉(zhuǎn)矩平衡條件得 Ft 2 2一Ft2d3所以：tan 3tan 2tan 2F t3d2mn3Z3/COS 3 , tan 2mn2z2 / cos 2得:sin 3mn3 Z3.sinmn2Z25 21 sin14 0,1485570_8032 342、如圖所示，一厚度 =12mm的鋼板用4個螺栓固連在厚度 1=30mm的鑄鐵支架上，螺栓

8、材 料為Q235, =95MPa, =96MPa,結(jié)合面摩擦系數(shù) f=0.15,可靠性系數(shù) Kf=1.2,載荷F =12000N,尺寸l=400mm, a=100mm。試確定采用鍍制孔用螺栓（假定按剪切強度設(shè)計即 可符合要求）聯(lián)接時的螺栓直徑；若采用普通螺栓聯(lián)接，試計算螺紋小徑應(yīng)滿足的條件。（15分）1)F載荷等效到聯(lián)接形心處為F =12000NT=12000*400=4800000N.mm2）在F作用下每個螺栓上所承受的橫向載荷FiFi12000N3000N3）在T作用下每個螺栓上所承受的橫向載荷F2F2TZR4800000N4 100 . 28485.28N4）每個螺栓上所承受的總橫向載荷

9、 FFF12 F； 2F1 F2COS 450 10816.65N5）若是鍍制孔用螺栓，根據(jù) 一匚 得出:d04 10816.6596/211.98mm若是普通螺栓，根據(jù) fZF°i KsFr得出:F0KFfZi1.2 10816.650.15 4 121633.3N計算螺栓的小徑d1. 4 1.3 F04 1.3 21633.3 mm9534.41mm3、如圖所示軸系結(jié)構(gòu)，請找出不合理之處并加以改正。（10 分）(1)兩個軸承端蓋外圓外側(cè)應(yīng)倒角；(2)兩個軸承端蓋與箱體接觸面應(yīng)有調(diào)整墊片；(3)箱體上與端蓋的接觸面之外的外表面應(yīng)低一些；(4)軸端太長，可與軸承左端平齊或略長；(5)

10、該段軸徑太大，不應(yīng)超出軸承圈；(6)齒輪和軸之間的鍵太長；(7)與齒輪配合的軸徑長度應(yīng)比齒輪寬度??；(8)該軸套太厚，不應(yīng)超出軸承圈；(9)透蓋與軸之間應(yīng)有間隙，應(yīng)有密封氈圈；(10)聯(lián)軸器與透蓋不能直接接觸；(11)聯(lián)軸器與軸間應(yīng)有軸肩定位，與其配合段軸徑應(yīng)減少；(12)聯(lián)軸器與軸間的鍵聯(lián)接應(yīng)與其他鍵在一條線上；(13)軸右端面不應(yīng)超出聯(lián)軸器端面，應(yīng)縮進去12mm；(14)聯(lián)軸器上外圓及左端面外圓均有倒角；4、一雙排滾子鏈傳動，已知鏈節(jié)距 p=25.4mm,單排鏈傳遞的額定功率 po=16KW,小鏈輪齒 數(shù)z1=19,大鏈輪齒數(shù)z2=65,中心距約為800mm，小鏈輪轉(zhuǎn)速 m=400r/mi

11、n,載荷平穩(wěn)。小鏈輪齒數(shù)系數(shù) Kz=1.11,鏈長系數(shù)Kl=1.02,雙排鏈系數(shù) Kp=1.7,工作情況系數(shù) Ka=1.0。試計算: (1)該鏈傳動能傳遞的最大功率；(2)鏈條的長度。(10分)(1)由 Pca=KA P, Po=Pch/KlKpKz可得：P=PoKlKpKz/Ka=16 1.02 1.7 1.11/1.0=30.8KW（2）2a r（j）2B 106 p p 22 aL Lnp 2692.4 mm p科技大學(xué)2011 2012學(xué)年第 學(xué)期機械設(shè)計（B卷）題號一二三四總得分評卷人審核人得分、填空題（每空1分，共20分）1 .承受橫向外載荷時普通螺栓聯(lián)接的失效形式為塑性變形或斷裂

12、 ,較制孔用螺栓可能失效形式為貼合面被壓潰 和螺栓桿 被剪斷。2 .當(dāng)采用兩個楔鍵傳遞周向載荷時，應(yīng)使兩鍵布置在沿周向相隔9001200 的位置，在強度校核只按 1個鍵計算。3 .鏈傳動中，當(dāng)節(jié)距 P增大時，優(yōu)點是 傳涕的功率隨之增大 , 缺點是 傳動的動載荷加大。4 .鏈傳動中一般是主動鏈輪 總_速轉(zhuǎn)動，鏈條 變速 移動,鏈輪 變速 轉(zhuǎn)動, 從而產(chǎn)生振動和噪聲。5 .在70000c（a =15°）,70000AC（ a =25°）,70000B（ a =40°）三種軸承中，承受軸向載荷能力最小 者為 70000c（ a =150） ,最大者為70000B（ a

13、=400） 6 .國標規(guī)定，滾動軸承公差等級的徑和外徑的公差帶均為單向 制,而且統(tǒng)一采用上偏差為 0,下偏差為 負值的分布。7 . 根據(jù)承受載荷的不同，軸可分為轉(zhuǎn)軸 、心、車由/口傳云力車由三種。8 .滑動軸承按承受載荷的方向不同，可以分為徑向滑動軸承 和 I卜推滑動軸承 。二、選擇題（每題1分，共10分）1 .齒輪的齒面點蝕經(jīng)常發(fā)生在（ b ）。A齒根 B 、節(jié)線附近 C、齒頂 D、整個齒面2 .設(shè)計鍵聯(lián)接時，鍵的截面尺寸通常根據(jù)（ c ）按標準選取。A、所傳遞轉(zhuǎn)矩的大小B 、所傳遞功率的大小C、軸的直徑D 、輪轂長度3 .大尺寸蝸輪通常采用組合式結(jié)構(gòu)，是為了（ b ）。A、制造工藝簡單B

14、、節(jié)約有色金屬 C、裝拆方便4 .（ a ）既可以承受徑向載荷，又可以承受軸向載荷。A、圓錐滾子軸承 B、圓柱滾子軸承 C、推力圓柱滾子軸承則應(yīng)以（c ）為5 .在直齒圓柱齒輪傳動的彎曲強度計算中，若齒形系數(shù)和許用應(yīng)力均不同， 計算依據(jù)。、一較大者Yf）°A、f較小者 B 、Yf較大者C、一匚較小者DYf6 .在帶傳動設(shè)計中，限制小帶輪的最小基準直徑是為了避免（ cA、傳動結(jié)構(gòu)太大 B、帶輪強度不夠 C、帶的彎曲應(yīng)力過大7 . 一般鏈條的鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)，為了使磨損均勻，鏈輪齒數(shù)應(yīng)當(dāng)（ cA、采用偶數(shù) B、選較多值 C、采用奇數(shù)D、選較少值8 .聯(lián)軸器分為剛性聯(lián)軸器和彈性聯(lián)軸器，下面（

15、c ）屬于剛性聯(lián)軸器。A、萬向聯(lián)軸器日彈性柱銷聯(lián)軸器 C、凸緣聯(lián)軸器 D、齒式聯(lián)軸器9 .設(shè)計鍵聯(lián)接的主要容有：按軸的直徑查取鍵的剖面尺寸，按使用要求選擇鍵的類型，按 輪轂長度確定鍵的長度，作必要的校核。一般的設(shè)計順序為c。ABCD10 .計算蝸桿傳動的傳動比時，不能采用下面（ c ）公式。“ .n1. z2, d2A、| B 、I C I n2Zid1三、簡答題（每題5分，共25分）1、在圖4兩對蝸桿傳動中，在圖中分別標出a圖蝸輪的轉(zhuǎn)向及b圖蝸桿的螺旋方向。2、簡述齒輪傳動的設(shè)計準則。答：開式和半開式齒輪傳動，由于其失效形式主要是輪齒的折斷和齒面磨損，所以一般以齒跟彎曲疲勞強度設(shè)計，以齒面接

16、觸疲勞強度校核。閉式軟齒面齒輪傳動， 其主要失效形式是齒面點蝕，所以以齒面接觸疲勞強度設(shè)計，以齒跟彎曲疲勞強度校核。閉式硬齒面齒輪傳動， 雖然其主要失效形式仍然是齒面點蝕，由于其硬度較大， 所以以齒跟彎曲疲勞強度設(shè)計，以齒面接觸疲勞強度校核3、在帶傳動中，什么是打滑？什么是彈性滑動？二者有何不同？帶傳動過程中，帶與帶輪之間的急速相對滑動，叫打滑。打滑是失效，必須避免。帶傳動工作時，緊邊與松邊存在拉力差，帶繞在帶輪上從緊邊到松邊其彈性變形逐漸減小, 帶也隨之收縮，與帶輪之間產(chǎn)生相對滑動，叫彈性滑動。這種滑動是不可避免的。4、在蝸輪蝸桿傳動中如何選擇蝸桿頭數(shù)和蝸輪齒數(shù)？為什么？蝸桿頭數(shù)選取1時可以

17、獲得較大的傳動比且加工容易，但效率較低，頭數(shù)越多，效率越高但加工越難，因此蝸桿白頭數(shù)一般取 1、2、4、6。為了避免用蝸輪滾刀切制蝸輪時產(chǎn)生根切與干涉，理論上應(yīng)使齒數(shù)不小于 17。但當(dāng)齒數(shù)小于 26時，嚙合區(qū)要顯著減小，將影響傳動的平穩(wěn)性。只有當(dāng)齒數(shù)大于28時，則可始終保證有兩對以上的齒參與嚙合。但是，齒數(shù)一般不大于80。這是由于當(dāng)蝸輪直徑不變時，齒數(shù)越多，模數(shù)越小，將使輪齒彎曲強度削弱；當(dāng)模數(shù)不變時，齒數(shù)越多，尺寸越大，使相嚙合的蝸桿支撐間距加長，這將降低蝸桿的彎曲剛度，容易產(chǎn)生撓曲而影響正常嚙合。故蝸桿傳動中蝸輪的齒數(shù)不宜太少也不宜太大。5、兩級齒輪傳動中，若一級為斜齒，另一級為直齒，試問

18、斜齒圓柱齒輪應(yīng)置于高速級還是低速級？為什么？若為直齒錐齒輪和圓柱齒輪所組成的兩級傳動，錐齒輪應(yīng)置于高速級還是低速級？為什么？1）在兩級圓柱齒輪傳動中，斜齒輪應(yīng)置于高速級，主要因為高速級的轉(zhuǎn)速高，用斜齒圓柱齒輪傳 動平穩(wěn)，在精度等級相同時，允許傳動的圓周速度較高；在忽略摩擦阻力影響時，高速級小 齒輪的轉(zhuǎn)矩是低速級小齒輪轉(zhuǎn)矩的1/i （i是高速級傳動比），其軸向力較小。2）由錐齒輪和圓柱齒輪組成的兩級齒輪傳動中，錐齒0輪一般應(yīng)置于高速級，主要因為傳遞功矩大，則齒輪的尺輪的錐距R和模數(shù)或者加工成本大的安全聯(lián)接器，用 （d1=10.106mm）。0.15,防滑系數(shù)Ks =160M pa,試求率一定時，

19、低速級的轉(zhuǎn)寸和模數(shù)也大，而錐齒m大時，則加工困難，為提高四、計算題（共45分）1、如圖所示為五鋅犁上 兩個普通螺栓聯(lián)接 已知鋼板間摩擦系數(shù)f =1.2 ,螺栓許用應(yīng)力擰緊螺栓后所能承受的最大牽引力F。（10分）解：根據(jù)1.3F。d；.22di16010.106可得 F09867.45 N4 1.34 1.3再根據(jù)fF0ZiKsF可得FfF°ZiK0.15 986745 2 21.24933.7N2、如圖所示，安裝有兩個斜齒圓柱齒輪的轉(zhuǎn)軸由一對代號為7210AC的軸承支承。已知兩齒輪上的軸向力分別為Fx1 3000N , Fx2 5000N ,方向如圖。軸承所受徑向載荷FM 8600N ,F.2 12500N 。試確定哪個軸承更有可能先毀壞？（ 15分）e=0.68F' = eFrFa/Fr>eFa/Fr< eX=0.41,Y=0.87X=1,Y=0解：如圖所示:Fa Fx1 Fx2 3000 50002000N說明：該軸所受軸向力 2000N,方向向左。左端軸承為1,右端軸承為2。FieFr1 0.68 860