長沙理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計期末考試題庫及全部答案

1、 長沙理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計期末考試題庫含答案機(jī)械設(shè)計試卷3一 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(cè)面，平鍵的剖面尺寸按軸徑 從標(biāo)準(zhǔn)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(guān)系是 。4 V帶傳動中，V帶截面楔角，則V帶輪的輪槽角0應(yīng) < 。5在設(shè)計V帶傳動時，V帶的型號可根據(jù) 計算功率 和 小帶輪轉(zhuǎn)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(qiáng)度，常用的熱處理方法是小齒輪 調(diào)質(zhì) ，大齒

2、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(yīng)稱為 心 軸。中間軸應(yīng)稱為 轉(zhuǎn) 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(bǔ)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(biāo)準(zhǔn)化。12普通平鍵連接工作時，平鍵的工作面是 側(cè)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(shè)

3、計準(zhǔn)則答：失效形式包括：輪齒折斷（1分）、齒面疲勞點(diǎn)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(shè)計準(zhǔn)則：按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，然后考慮磨損的影響將模數(shù)適當(dāng)加大。（1分）2 以框圖形式說明轉(zhuǎn)軸的設(shè)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(biāo)準(zhǔn)值（2分）；蝸桿軸面壓力角與蝸輪端面壓力角相等，且為標(biāo)準(zhǔn)值（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(dǎo)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

4、造精度、運(yùn)轉(zhuǎn)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。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(yīng)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。三 分析計算題1如圖a、b分別為二級標(biāo)準(zhǔn)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?yàn)橛倚?。若主動軸I轉(zhuǎn)向如圖所示，試：1） 圖a、b兩種布置形式哪種布置合理？并分

5、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(rèn)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(zhuǎn)向相反，軸的軸向力還是否為零？（1分） 圖a 圖b1） 圖b布置形式合理（1分）。理由：將齒輪布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端的位置，（1）可利用軸的彎曲和扭轉(zhuǎn)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

6、。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的軸向力分別為： （2分）為使軸II的軸向力為零，應(yīng)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）6） 即使軸I反轉(zhuǎn)，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

7、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，將轉(zhuǎn)速減小一半，試計算后確定該對軸承能否滿足載荷及轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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 = 220

8、0 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(jié)果錯誤，只扣1分。）2）結(jié)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(jié)構(gòu)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(bǔ)畫出其余結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)設(shè)計題)指出齒輪軸系結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)（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

9、意標(biāo)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(jìn)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(yīng)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)

10、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(yīng)超過聯(lián)軸器，這樣無法實(shí)現(xiàn)兩個半聯(lián)軸器的連接；錯誤15：聯(lián)軸器沒有實(shí)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(yīng)該有兩個擋油環(huán)。對應(yīng)于機(jī)械設(shè)計四考試科目： 機(jī) 械 設(shè) 計 考試時間： 120分鐘 試卷總分 100分得分一、 簡答題 （本大題共4小題，總計26分）1、 齒輪強(qiáng)度計算中，有哪兩種強(qiáng)度計算理論？分別針對哪些失效？若齒輪傳動為閉式軟齒面?zhèn)鲃?，其設(shè)計準(zhǔn)則是什么？ （6分）齒面的接觸疲勞強(qiáng)度和齒根的彎曲疲勞強(qiáng)度的計算，齒面的接觸疲勞強(qiáng)度針對于齒面的疲勞點(diǎn)蝕失效和齒根的彎曲疲

11、勞強(qiáng)度針對于齒根的疲勞折斷。齒輪傳動為閉式軟齒面?zhèn)鲃?，其設(shè)計準(zhǔn)則是按齒面的接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計，校核齒根的彎曲疲勞強(qiáng)度。 2、 連接螺紋能滿足自鎖條件，為什么還要考慮防松？根據(jù)防松原理，防松分哪幾類？（8分）因?yàn)樵跊_擊、振動、變載以及溫度變化大時，螺紋副間和支承面間的摩擦力可能在瞬間減小或消失，不再滿足自鎖條件。這種情況多次重復(fù)，就會使聯(lián)接松動，導(dǎo)致機(jī)器不能正常工作或發(fā)生嚴(yán)重事故。因此，在設(shè)計螺紋聯(lián)接時，必須考慮防松。根據(jù)防松原理，防松類型分為摩擦防松，機(jī)械防松，破壞螺紋副關(guān)系防松。3、聯(lián)軸器和離合器的功用是什么？二者的區(qū)別是什么？（6分）聯(lián)軸器和離合器的功用是聯(lián)接兩軸使之一同回轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)矩。二者

12、區(qū)別是：用聯(lián)軸器聯(lián)接的兩軸在工作中不能分離，只有在停機(jī)后拆卸零件才能分離兩軸，而用離合器可以在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中隨時分離或接合兩軸。4、鏈傳動產(chǎn)生動載荷的原因是什么？為減小動載荷應(yīng)如何選取小鏈輪的齒數(shù)和鏈條節(jié)距？（6分）小鏈輪的齒數(shù)不宜過小和鏈條節(jié)距不宜過大。得分二、選擇題 （在每題若干個選項(xiàng)中選出正確的選項(xiàng)填在橫線上。本大題共12小題，總計24分）1、當(dāng)兩個被聯(lián)接件之一太厚，不易制成通孔且需要經(jīng)常拆卸時，往往采用 B 。A螺栓聯(lián)接 B雙頭螺柱聯(lián)接 C螺釘聯(lián)接2、滾動軸承中，為防止軸承發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕，應(yīng)進(jìn)行 A 。A. 疲勞壽命計算 B. 靜強(qiáng)度計算 C. 極限轉(zhuǎn)速驗(yàn)算3、阿基米德蝸桿的 A 參數(shù)為

13、標(biāo)準(zhǔn)值。A. 軸面 B. 端面 C. 法面4、一對相嚙合的圓柱齒輪的Z1Z2 ， b1>b2,其齒面接觸應(yīng)力的大小為 A 。A. H1=H2 B. H1>H2 C. H1<H2 5、V帶傳動設(shè)計中，限制小帶輪的最小直徑主要是為了_B_。A使結(jié)構(gòu)緊湊B限制彎曲應(yīng)力C限制小帶輪上的包角D保證帶和帶輪接觸面間有足夠摩擦力6、在齒輪抗彎強(qiáng)度的設(shè)計公式m中，應(yīng)代入_ C _。A. B. C.與中大者 D.與中小者7、鏈傳動中，鏈節(jié)數(shù)常選偶數(shù)，是為了使鏈傳動 B 。A工作平穩(wěn) B避免過渡鏈節(jié) C鏈條與鏈輪磨損均勻8、滑動軸承中，含油軸承是采用 B 材料制成的。A硬木 B粉末冶金 C塑料9

14、、承受預(yù)緊力F的緊螺栓聯(lián)接在受軸向工作拉力F時，剩余預(yù)緊力為F，其螺栓所受的總拉力Fo為_ B 。AFoF十F BFoF十F CFoF十F 10、當(dāng)鍵聯(lián)接強(qiáng)度不足時可采用雙鍵。使用兩個平鍵時要求鍵 D 布置。A在同一條直線上 B相隔90°C相隔120° D相隔180°11、下列零件的失效中， C 不屬于強(qiáng)度問題。A螺栓斷裂 B齒輪的齒面上發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕C蝸桿軸產(chǎn)生過大的彎曲變形 D滾動軸承套圈的滾道上被壓出深的凹坑12、帶傳動發(fā)生打滑總是_A_。A在小輪上先開始B在大輪上先開始C在兩輪上同時開始D不定在哪輪先開始得分三、分析題 （本大題共3小題，總計20分）1. 如

15、圖所示，1、2是一對蝸桿蝸輪傳動，3、4是一對斜齒輪傳動。已知1為原動件，4為輸出件，各輪轉(zhuǎn)向如圖所示。為了使中間軸上蝸輪2和斜齒輪3的軸向力互相抵消一部分，裝 訂 線班級： 學(xué)號： 姓名：試確定1、2、3、4各輪的旋向；在圖上標(biāo)出2和3所受各力的方向。 （10分）1、2、3輪左旋，4輪右旋2、寫出一維雷諾方程的表達(dá)式，說明油膜承載的必要條件，并指出圖示四種情況，哪一種能夠形成流體動壓潤滑油膜？ （5分）A B C D 形成動力潤滑的必要條件：1）相對運(yùn)動的兩表面間必須形成楔形間隙；2）被油膜分開的兩表面須有一定的相對滑動速度，其方向應(yīng)保證潤滑油由大口進(jìn)，從小口出；3）潤滑油須有一定的粘度，供

16、油要充分。B能夠形成流體動壓潤滑油膜3、如圖所示為帶傳動簡圖。輪1為主動輪。試問： （1）帶傳動的主要失效形式有哪些？帶傳動工作時為什么出現(xiàn)彈性滑動現(xiàn)象？能否避免彈性滑動？（2）帶傳動工作時，帶處于圖中哪一點(diǎn)應(yīng)力最大？最大應(yīng)力smax？ （5分） 帶傳動的主要失效形式有打滑和疲勞斷裂。彈性滑動是由拉力差引起的，（只要傳遞圓周力，必然會產(chǎn)生彈性滑動）。彈性滑動是正常的工作現(xiàn)象，不可避免。圖中A點(diǎn)應(yīng)力最大，得分四、計算題 （本大題共2小題，總計20分） 1、某軸由一對代號為30212的圓錐滾子軸承支承，其基本額定動載荷C = 97.8 kN。軸承受徑向力Fr1= 6000N，F(xiàn)r2 =16500N

17、。軸的轉(zhuǎn)速 n =500 r/min，軸上有軸向力FA = 3000 N，方向如圖。軸承的其它參數(shù)見附表。動載荷系數(shù) fd = 1，溫度系數(shù)ft= 1。試：（1）說明軸承代號的意義；（2）確定軸承的壽命。(以小時為單位) （14分）SFa/FreFa/FreeXYXY0.40100.41.5 解：3：軸承類型代號，圓錐滾子軸承；02：尺寸系列代號（0：寬度系列代號，2：直徑系列代號）；12：內(nèi)徑系列代號，內(nèi)徑為60mm；公差等級為0級。1）求內(nèi)部派生軸向力S1、S2的大小方向 N N方向如圖所示。，1軸承被“壓緊”，2軸承被“放松”。裝 訂 線班級： 學(xué)號： 姓名：2）求軸承所受的軸向力NN，

18、 3）軸承的當(dāng)量動載荷據(jù)：Fa1/ Fr1= 2500/6000 = 0.417e = 0.40，得：X1 = 0.4，Y1 =1.5 P1 = fd（X1 Fr1 + Y1 Fa1）= 0.4×6000 + 1.5×2500 = 6150 N據(jù)：Fa2/ Fr2 = 5500/16500 = 0.33 e，得：X2 = 1，Y2 = 0 P2 = fd（X2 Fr2 + Y2 Fa2） = 16500 N P2P1，用 P2 計算軸承壽命。4）計算軸承壽命12562 h2、一牽曳鉤用2個M10(d1=8.376mm)的普通螺栓固定于機(jī)體上，如圖所示。已知接合面間摩擦系數(shù)

19、f =0.15，可靠性系數(shù) Kf=1.2，螺栓材料強(qiáng)度級別為6.6級，屈服極限s=360MPa，安全系數(shù)S=3。試計算該螺栓組連接允許的最大牽引力R max=?（6分）許用應(yīng)力:360/3=120MPa預(yù)緊力為由公式求出預(yù)緊力：F´=5083.7N最大牽引力與預(yù)緊力關(guān)系公式為 最大牽引力為R=1271N得分五、改錯題 （本題10分）試分析如圖所示軸系結(jié)構(gòu)中的錯誤，并加以改正。（指出錯誤之處，并編上號，簡述其錯誤原因，并改正之。）（至少改正5處）指出錯誤之處，并編上號，簡述其錯誤原因（略）。改正為：對應(yīng)于 機(jī)械設(shè)計一機(jī)械設(shè)計模擬試卷（六）一選擇題（每題2分，共20分）1 為了保證軸承內(nèi)

20、圈與軸肩端面的良好接觸，軸承的圓角半徑r與軸肩處的圓角半徑rl應(yīng)有 關(guān)系。r=rl； r>r1； r<rl 2帶傳動中，主動輪上的滑動弧是發(fā)生在帶與帶輪的 。繞進(jìn)段 退離段 全部包圍弧段3. 計算軸的當(dāng)量彎矩公式中中折算系數(shù)，是考慮T對M的： 。 大小不同 方向不同 類型不同 應(yīng)力循環(huán)特性不同4帶傳動設(shè)計中，應(yīng)驗(yàn)算小帶輪包角不要過小，這是為了 。提高傳動壽命； 減小對軸的壓力；減小結(jié)構(gòu)尺寸； 提高摩擦力保證有一定承載能力5非液體滑動軸承，其潤滑狀態(tài)通常為： 。邊界潤滑 流體膜潤滑 混合潤滑 邊界潤滑或混合潤滑6蝸桿傳動熱平衡計算的目的是為了控制溫升，防止 。蝸桿機(jī)械性能下降 潤滑油

21、變性或齒面膠合 傳動效率下降 蝸輪材料退火7為提高螺栓在變載荷作用下的疲勞強(qiáng)度，可采取 的措施。增大螺栓剛度 適當(dāng)減小預(yù)緊力減小螺栓剛度 減小被聯(lián)接件剛度8只受預(yù)緊力作用的普通螺栓聯(lián)接，螺栓危險剖面上單元體的應(yīng)力狀態(tài)為 。簡單拉伸 純剪切 拉扭組合 拉彎組合 9轉(zhuǎn)軸上載荷和支點(diǎn)位置都已確定后，軸的直徑可以根據(jù)來 進(jìn)行計算或校核?？箯潖?qiáng)度； 扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度； 扭轉(zhuǎn)剛度； 彎扭合成強(qiáng)度10對液體動壓軸承需要足夠的供油量主要是為了 。補(bǔ)充端泄油； 提高承載能力； 提高軸承效率； 減輕磨損二填空題(共20分，每小題2分)1在帶、鏈和齒輪組成的多級傳動中，帶傳動宜布置在 高速 級。2需成對使用的滾動軸承類型有

22、 角接觸球軸承、圓錐滾子軸承 。3對于鏈速v<0.6ms的低速鏈傳動，因其主要失效形式是鏈條的 靜力拉斷 ，故應(yīng)按 靜 強(qiáng)度條件進(jìn)行計算。4當(dāng)被聯(lián)接件之一很厚、且該聯(lián)接需經(jīng)常拆卸時，應(yīng)采用 雙頭螺柱 聯(lián)接；當(dāng)用螺紋聯(lián)接件聯(lián)接軸和軸上零件時，常采用 緊定螺釘 聯(lián)接。5如需在同一軸段內(nèi)安裝一對平鍵時，應(yīng)將它們布置在 1800 位置。6計算載荷Fca、名義載荷F和載荷系數(shù)K的關(guān)系式 Fca KF ，強(qiáng)度計算時應(yīng)該用 計算載荷 載荷。7實(shí)際的軸多做成階梯形，這主要是為了 軸上零件定位及裝拆方便 。8滾動軸承額定壽命是指該型軸承有 10 發(fā)生 點(diǎn)蝕 失效前的總工作轉(zhuǎn)數(shù)。9聯(lián)軸器只有在機(jī)器 停機(jī) 時

23、才能結(jié)合和斷開兩軸的聯(lián)接；在機(jī)器運(yùn)行中要進(jìn)行軸的分離和接合，需要采用 離合器 。10閉式齒輪傳動的主要失效形式是 輪齒折斷 、 齒面點(diǎn)蝕 、 齒面膠合 、 塑性變形 。 三如圖所示二級展開式斜齒圓柱齒輪減速器，I、III軸分別為輸入和輸出軸。已知1輪的轉(zhuǎn)向和螺旋線旋向，欲使II軸上兩輪的軸向力抵消一部分，要求： 1）畫出2、3、4輪螺旋線旋向；（3分） 2）畫出2、3輪的圓周力、軸向力和徑向力的方向及2輪的轉(zhuǎn)向。（7分）Ft4Ft3Ft2Ft1Fa4Fa3Fa2Fa1Fr4Fr3Fr2Fr1解：如圖所示四試用液體動壓潤滑的一維雷諾方程（油膜壓力，液體動力粘度，V動板速度，X如圖所示）說明：（1

24、） 產(chǎn)生動壓油膜的必要條件有哪些？（3分）（2） 畫出動板速度V的方向以及定性畫出入口處、出口處、pmax對應(yīng)處油層速度分布圖。（5分）（3） 定性畫出平板液體動壓油膜壓力沿X的分布圖。（4分）解：1）收斂的間隙；2）足夠的帶油速度；3）油的粘度足夠大XPh0V五如圖所示螺栓聯(lián)接中采用兩個M20的螺栓，其小徑d117. 294mm，螺栓許用拉應(yīng)力，被聯(lián)接件結(jié)合面的摩擦系數(shù)f0.20，可靠性系數(shù)。試計算聯(lián)接容許傳遞的靜載荷Q。(12分)解：由結(jié)合面不滑移得： (4分) 由螺栓強(qiáng)度得： （5分）其中m=2, z=2 （1分）解得 （2分）六某礦車自重1KN，載重3KN，礦車的兩根同樣的車軸各支承在

25、同樣的一對車輪上，支承距a=600mm，軌距b=900mm，若車軸材料的許用彎曲應(yīng)力=70N/mm2，試畫出車軸的彎矩圖并確定車軸危險斷面的直徑d。(12分)解：車軸彎矩圖如下圖 M600900 最大彎矩 (4分) 車軸危險斷面的直徑 (4分)七一工程機(jī)械中的傳動裝置，根據(jù)工作條件決定采用一對圓錐滾子軸承，并暫定軸承型號為30308，已知軸承載荷R12400N，R25000N，軸上的軸向載荷Fa800 N，軸轉(zhuǎn)速n=500r/min，運(yùn)轉(zhuǎn)中取載荷系數(shù)fp1.5，預(yù)期壽命Lh12000小時，試求：（1） 兩軸承的軸向力A1，A2 （4分）（2） 兩軸承的徑向載荷系數(shù)x1, x2以及軸向載荷系數(shù)y

26、1,y2（4分）（3） 兩軸承的當(dāng)量動載荷P1，P2（4分）（4） 該軸承是否滿足壽命要求？（2分）（注：30308軸承：額定動載荷C90800N，額定靜載荷C0r108000N，e=0.35，y=1.7。當(dāng)時，x=0.4,y=1.7；當(dāng)時，x=1，y=0）解： S1R1/(2Y)=2400/(2×1.7)705.8N （0.5分）S2R2/(2Y)=5000/(2×1.7)=1470.6N （0.5分）因FA + S2=800+1470.6=2270.6> S1 （1分）所以 A1= Fa+ S2=2270.6N （1分）A2= S2=1470.6N （1分） 取f

27、t1，fp1.5 A1/R1=2270.6/2400=0.94>e （1分）X1=0.4 Y1=1.7 （1分）A2/R2=1470.6/5000=0.094<e （1分） X2=1 Y2=0 （1分） （2分）（2分）取P=P2（2分）滿足壽命要求對應(yīng)于機(jī)械設(shè)計二一、填空題每空1分，計25分1、一減速齒輪傳動，主動輪1用45號鋼調(diào)質(zhì)，從動輪用45號鋼正火，則它們齒面接觸應(yīng)力的關(guān)系是 b 。a、；b、；c、。2、帶傳動中緊邊拉力為，松邊拉力為，則其傳遞的有效圓周力為 c 。a、；b、；c、；d、。 3、對于硬齒面閉式齒輪傳動，其齒面接觸承載能力較高，故通常先按 齒根彎曲疲勞 強(qiáng)度進(jìn)

28、行設(shè)計，然后校核 齒面接觸疲勞 強(qiáng)度。4、蝸桿的 c 模數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，蝸輪的 b 壓力角為標(biāo)準(zhǔn)壓力角。a、法面； b、端面；c、軸面。5、帶在帶輪上即將打滑而尚未打滑的臨界狀態(tài)時，與的關(guān)系可用著名的歐拉公式表示為 。6、在蝸桿傳動中，當(dāng)需要自鎖時，應(yīng)使當(dāng)量摩擦角 b 蝸桿導(dǎo)程角。a、小于；b、大于；c、等于。7、計算蝸桿傳動的傳動比時，公式 c 是錯誤的。 a、；b、；c、；d、。8、蝸桿傳動的失效通常是發(fā)生在 蝸輪輪齒 上。9、設(shè)計圓柱螺旋彈簧時，其彈簧直徑d按 強(qiáng)度 條件確定，其工作圈數(shù)n按 剛度 條件確定。10、彈簧指數(shù)C D2/d ，C值越大，剛度越 小 。11、楔鍵聯(lián)接靠 摩擦力 傳

29、遞轉(zhuǎn)矩，用于對中性要求不高的聯(lián)接。12、按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/292-93規(guī)定，代號為7210C的滾動軸承類型為 角接觸球軸承 軸承，其內(nèi)徑為 50 mm，寬度系列為 窄、系列，直徑系列為 輕 系列，C代表 公稱接觸角15º，其精度為 P0 級。13、下列各種聯(lián)軸器中，能減緩振動和沖擊的是 f ；可實(shí)現(xiàn)兩軸線角位移最大的是 c ；常用于兩軸線對中性不好、低速情況下的是 d 和 e 。a套筒聯(lián)軸器；b. 凸緣聯(lián)軸器；c. 萬向聯(lián)軸器；d. 十字滑塊聯(lián)軸器；e. 齒輪聯(lián)軸器；f. 彈性柱銷聯(lián)軸器。二、問答題每題5分、計30分1、試分析影響帶傳動所能傳遞最大有效圓周力Fmax 的主要因素。（5分

30、）與初拉力、包角和摩擦系數(shù)有關(guān)。（3）大、大、大，則產(chǎn)生的摩擦力大，傳遞的最大有效圓周力也大。（2）2、試說明齒形系數(shù)與齒輪的哪些參數(shù)有關(guān)，對齒根彎曲應(yīng)力有何影響？（5分）齒形系數(shù)反映了輪齒幾何形狀對齒根彎曲應(yīng)力的影響，凡是影響齒廓形狀的參數(shù)如齒數(shù)、變位系數(shù)和分度圓壓力角都影響。(3)如果齒數(shù)增大、變位系數(shù)和分度圓壓力角增大，均可以使齒根增厚，齒形系數(shù)減小，減小。 (2)3、為提高輪齒的抗折斷能力，可采取哪些措施？（5分）可適當(dāng)增大齒根圓角半徑以減小應(yīng)力集中；（1）合理提高齒輪的制造精度和安裝精度；(1)正確選擇材料和熱處理方式；(2)以及對齒根部位進(jìn)行噴丸、輾壓等強(qiáng)化處理。(1)4、螺紋聯(lián)接

31、防松的實(shí)質(zhì)是什么？按工作原理分，防松的方法有哪幾類？答：防松的實(shí)質(zhì)是防止螺紋副間的相對轉(zhuǎn)動。（2分）防松的方法有摩擦防松、機(jī)械防松、永久防松。（3分）5、什么是滾動軸承的基本額定動負(fù)荷？其方向是如何確定的？（5分）答：軸承工作溫度在100ºC以下，基本額定壽命L=1x1r時，軸承所能承受的最大載荷，稱為基本額定動負(fù)荷。(2分)對于向心軸承，其方向?yàn)閺较蜉d荷；（1分）對于推力軸承，其方向?yàn)檩S向載荷；（1分）對于角接觸軸承，其方向?yàn)檩d荷的徑向分量。（1分）6、簡述非液體摩擦徑向滑動軸承校核計算的主要內(nèi)容？（5分）答：（1）驗(yàn)算壓強(qiáng)：滑動軸承壓強(qiáng)p許用壓強(qiáng)p；（2分）驗(yàn)算pv值：pvpv;

32、 （2分）驗(yàn)算軸徑圓周速度v：vv。（1分）三、分析計算題1、如圖示，卷筒與齒輪用普通螺栓聯(lián)接在一起（螺栓個數(shù)Z=8），軸不旋轉(zhuǎn)，卷筒與齒輪在軸上旋轉(zhuǎn)，已知卷筒所受旋轉(zhuǎn)力矩T=107Nmm，螺栓分布直徑D0=500mm，卷筒與齒輪接合面間摩擦系數(shù)f=0.12，可靠性系數(shù)Kf =1.2，螺栓材料的屈服極限S=300Mpa，安全系數(shù)S=3。試設(shè)計該螺栓組的螺栓直徑。（10分）普通螺紋基本尺寸表（第一系列）公稱直徑d中徑d2小徑d1螺距p2422.05120.75233027.72726.2113.53633.40231.67044239.07737.1294.54844.72542.5875解：設(shè)

33、螺栓受預(yù)緊力計算螺栓所需預(yù)緊力F（2分）（2分）計算許用應(yīng)力（2分）確定螺栓直徑d1（2分）選擇螺栓查表選取M36（d1=31.670mm>28.768mm）（2分）2、如圖所示，a)、b)分別為斜齒圓柱齒輪的懸臂布置和對稱布置的支承形式。圖1)、2) 分別為一對角接觸球軸承背對背、面對面安裝支承形式。1） 請合理選擇斜齒輪不同布置形式下，一對角接觸球軸承的支承形式，你認(rèn)為正確的，在“”中打“”：圖a)所示懸臂布置宜采用： 圖1)； 圖2) （1分）圖b)所示對稱布置宜采用： 圖1)；圖2)。（1分）2） 根據(jù)1）中的選擇結(jié)果計算圖a）所示情況下，軸承的軸向力Fa1、Fa2。已知：軸承徑

34、向載荷Fr1、Fr2、齒輪的軸向力A方向如圖所示，大小分別為：Fr1=4000N、Fr2=2000N，A=2000N。軸承內(nèi)部軸向力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，F(xiàn)a1 = S2+A = 2800 N （1分） Fa2 = S2 = 800 N3） 若該對軸承的壽命為5000小時，現(xiàn)將當(dāng)量動載荷加大一倍，將轉(zhuǎn)速減小一半，試計算后

35、確定該對軸承能否滿足載荷及轉(zhuǎn)速改變后壽命至少1000小時的工作要求？（4分）標(biāo)準(zhǔn)答案： 結(jié)論：此軸承能夠滿足壽命至少1000小時要求。3、在圖示傳動系統(tǒng)中，件1和2均為斜齒圓柱齒輪，件3為蝸桿，件4為蝸輪。已知齒輪1輪齒螺旋線方向?yàn)樽笮?，其轉(zhuǎn)向如圖所示，試回答下列問題：1）齒輪2的輪齒螺旋線方向是 旋。（1分）2）在圖中畫出齒輪1、齒輪2在節(jié)點(diǎn)A所受的軸向力和的方向。（2分）3）為使在軸上的齒輪2與蝸桿3的軸向力相互抵消一部分，蝸桿3的螺旋線方向應(yīng)該是 旋，并在圖中畫出蝸桿的旋向；在節(jié)點(diǎn)B處畫出蝸桿3所受的軸向力、圓周力和徑向力的方向，在節(jié)點(diǎn)B處畫出蝸輪4所受的圓周力和徑向力的方向，在圖中畫出

36、蝸輪4的轉(zhuǎn)動方向。（8分）答：1）右旋。（1）2）齒輪1、齒輪2在節(jié)點(diǎn)A所受的軸向力和的方向如圖所示。(2)3) 右旋；（1） 畫出螺旋線方向(1)蝸桿3所受的三個分力、和的方向如圖所示；(3)蝸輪4所受的圓周力和徑向力的方向如圖所示；（2）蝸輪4的轉(zhuǎn)動方向如圖所示。(1) 4、一對標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動如圖所示，已知：輸入軸轉(zhuǎn)速，輸入功率kW，齒輪齒數(shù)，=62，法向模數(shù)mm，分度圓螺旋角，分度圓柱上的法面壓力角，試計算：（1）輸入軸I上的轉(zhuǎn)矩；（2）大斜齒圓柱齒輪上三個分力的大小。（本題4分）解：輸入軸上的轉(zhuǎn)矩N.m kN kW (1)kN (1)對應(yīng)于機(jī)械設(shè)計五 和 六 一、填空（每空1分，

37、共20分）1在疲勞曲線上，以循環(huán)基數(shù)N0為界分為兩個區(qū)：當(dāng)NN0時，為（ 無限壽命區(qū) ）區(qū)；當(dāng)NN0時，為（ 有限壽命區(qū) ）區(qū)。2剛度是指機(jī)械零件在載荷作用下抵抗（ 彈性變形 ）的能力。零件材料的彈性模量越小，其剛度就越（ 小 ）。3潤滑油的（ 油 ）性越好，則其產(chǎn)生邊界膜的能力就越強(qiáng)；（ 粘度 ）越大，則其內(nèi)摩擦阻力就越大。4為改善潤滑油在某些方面的性能，在潤滑油中加入的各種具有獨(dú)特性能的化學(xué)合成物即為（ 添加劑 ）。 5正是由于（ 彈性滑動 ）現(xiàn)象，使帶傳動的傳動比不準(zhǔn)確。帶傳動的主要失效形式為（ 打滑 ）和（ 帶的疲勞破壞 ）。6蝸桿傳動的主要缺點(diǎn)是齒面間的（ 相對滑動速度 ）很大，因此

38、導(dǎo)致傳動的（ 效率 ）較低、溫升較高。7鏈傳動水平布置時，最好（ 緊邊 ）邊在上，（ 松邊 ）在下。 8設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)被聯(lián)接軸的轉(zhuǎn)速、（ 轉(zhuǎn)矩 ）和（ 直徑 ）選擇聯(lián)軸器的型號。9徑向滑動軸承的半徑間隙與軸頸半徑之比稱為（ 相對間隙 ）；而（ 偏心距 ）與（ 半徑間隙 ）之比稱為偏心率。10對于普通平鍵，考慮到載荷分布的不均勻性，雙鍵聯(lián)接的強(qiáng)度按（ 1.5 ）個鍵計算。二、判斷題（每小題1分，共10分）（正確的劃“”，錯誤的劃“×”）1十字滑塊聯(lián)軸器中的所有元件都是剛性元件，因此屬于剛性聯(lián)軸器。 （ × ）2兩摩擦表面的粗糙度值越小，則越容易實(shí)現(xiàn)液體動力潤滑。 （ ）3在計

39、算轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度時，安全系數(shù)法比當(dāng)量彎矩法更精確。 （ ）4相嚙合的蝸桿和蝸輪的螺旋角必須大小相等，旋向相反。 （ × ）5閉式齒輪傳動皆須首先按齒面接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計計算，確定傳動的幾何尺寸，然后校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 （ × ）6由于鏈傳動不需要張緊力，故作用在軸上的載荷較小。 （ ）7正是由于過載時產(chǎn)生“彈性滑動”，故帶傳動對傳動系統(tǒng)具有保護(hù)作用。 （ × ）8楔鍵只能用于單向傳動，雙向傳動時，必須采用兩個楔鍵。 （ × ）9性能等級為6.6級的螺栓，其屈服點(diǎn)600MPa。 （ × ）10機(jī)械零件的計算分為設(shè)計計算和校核計算，兩種計算的目的都是

40、為了防止機(jī)械零件在正常使用期限內(nèi)發(fā)生失效。 （ ）三、簡答題（每小題5分，共20分）1 簡述為什么開式齒輪傳動一般不會出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象？答：因?yàn)樵陂_式齒輪傳動中，磨粒磨損的速度比產(chǎn)生點(diǎn)蝕的速度還快，在點(diǎn)蝕形成之前，齒面的材料已經(jīng)被磨掉，故而一般不會出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象。2 對于滾動軸承的軸系固定方式，請解釋什么叫“兩端固定支承”？答：兩端固定支承即為軸上的兩個軸承中，一個軸承的固定限制軸向一個方向的串動，另一個軸承的固定限制軸向另一個方向的串動，兩個軸承的固定共同限制軸的雙向串動。3 簡述形成穩(wěn)定動壓油膜的條件？答：1）兩摩擦表面之間必須能夠形成收斂的楔形間隙；2）兩摩擦表面之間必須有充足的、具有一定粘度

41、的潤滑油；3）兩摩擦表面之間必須有足夠的相對運(yùn)動速度。4 解釋名詞； 滾動軸承的壽命； 滾動軸承的基本額定動載荷。答：1）滾動軸承的壽命即滾動軸承中內(nèi)、外圈滾道以及滾動體，任一元件出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕之前，兩套圈之間的相對運(yùn)轉(zhuǎn)總轉(zhuǎn)數(shù)。也可用恒定轉(zhuǎn)速下的運(yùn)轉(zhuǎn)小時數(shù)表示；2）基本額定動載荷即基本額定壽命為106轉(zhuǎn)時，軸承所能承受的最大載荷。四、解：（1）（N） 1.5分（N） 1.5分 （2）（N）（N） 故 （N） 3分 （N）（N） 故 （N） 3分，則X1，Y=0。則 4000（N） 3分e，則 X0.41，Y0.87。則 （N） 3分由于 ，故軸承1的壽命短。FT五、解：（1）將F向螺栓組形心平移

42、，同時得轉(zhuǎn)矩T。T=500×F5×105×5002.5×106（N） 4分 在F作用下，各螺栓所受橫向力為 Fs1（N） 3分 在T作用下，各螺栓所受橫向力也相等，為 （N） 4分 顯然，1、2兩螺栓所受的橫向力最大，為 （N） 4分 六、解：（1）由 得 取 m =5（mm）（應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)值） 2分則 128 （1） 2分 （2） 2分聯(lián)立 （1）、（2）解得 ， 取 ， 4分 （mm） 2分 （mm） 2分 （mm） 2分取 （mm）， （mm） 4分注：本題主要考察：m是否為標(biāo)準(zhǔn)值？是否滿足？各參數(shù)和尺寸取值圓整是否合理？一、填空（每空1分，共20分）

43、1當(dāng)所受軸向載荷通過（ 螺栓組形心 ）時，螺栓組中各螺栓承受的（ 軸向工作拉力 ）相等。 2從結(jié)構(gòu)上看，帶輪由（ 輪轂 ）、輪輻和（ 輪緣 ）三部分組成。3在直齒圓柱齒輪傳動的接觸疲勞強(qiáng)度計算中， 以（ 節(jié)點(diǎn) ）為計算點(diǎn)，把一對輪齒的嚙合簡化為兩個（ 圓柱體 ）相接觸的模型。4按鍵齒齒廓曲線的不同，花鍵分為（ 矩形 ）花鍵和（ 漸開線 ）花鍵。 5請寫出兩種螺紋聯(lián)接中常用的防松方法：（ 雙螺母等 ）和（ 防松墊圈等 ）。 6疲勞曲線是在（ 應(yīng)力比 ）一定時，表示疲勞極限與（ 循環(huán)次數(shù) ）之間關(guān)系的曲線。7理論上為（ 點(diǎn) ）接觸或（ 線 ）接觸的零件，在載荷作用下，接觸處局部產(chǎn)生的應(yīng)力稱為接觸應(yīng)

44、力。8開式齒輪傳動的主要失效形式是：（ 齒面的磨粒磨損 ）和（ 斷齒 ）。9徑向滑動軸承的條件性計算主要是限制壓強(qiáng)、（ 速度 ）和（ pv值 ）不超過許用值。10在類型上，萬向聯(lián)軸器屬于（ 無彈性元件的撓性 ）聯(lián)軸器，凸緣聯(lián)軸器屬于（ 剛性 ）聯(lián)軸器。 二、選擇填空（每空1分，共10分）1下列磨損中，不屬于磨損基本類型的是（ 3 ）；只在齒輪、滾動軸承等高副零件上經(jīng)常出現(xiàn)的是（ 2 ）。 （1）粘著磨損； （2）表面疲勞磨損； （3）磨合磨損； （4）磨粒磨損。2在通過軸線的截面內(nèi)，（ 1 ）的齒廓為直邊梯形；在與基圓柱相切的截面內(nèi)，（ 3 ）的齒廓一側(cè)為直線，另一側(cè)為曲線。 （1）阿基米德蝸桿； （2）法向直廓蝸桿；（3）漸開線蝸桿； （4）錐蝸桿。3、對于直齒圓柱齒輪傳動，其齒根彎曲疲勞強(qiáng)度主要取決于（ 4 ）；其表面接觸疲勞強(qiáng)度主要取決于（ 1 ）。 （1）中心距和齒寬； （2）中心距和模數(shù)； （3）中心距和齒數(shù)； （4）模數(shù)和齒寬。4、對于徑向滑動軸承，（ 1 ）軸承具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉的特點(diǎn)；（ 3 ）軸承必須成對使用。 （1）整體式； （2）剖分式； （3