石大遠程在線考試——《機械設計考試題》_尾數(shù)為1、3、5答案

1、中國石油大學（北京）遠程教育學院期末考試機械設計課程設計學習中心： _ _ 姓名： _ 學號： _ 關于課程考試違規(guī)作弊的說明1、提交文件中涉嫌抄襲內容 （包括抄襲網(wǎng)上、 書籍、報刊雜志及其他已有論文） 帶有明顯外校標記， 不符合學院要求或學生本人情況， 或存在查明出處的內容或 其他可疑字樣者，判為抄襲，成績?yōu)椤?0”。2、兩人或兩人以上答題內容或用語有 50%以上相同者判為雷同，成績?yōu)椤?0”。3、所提交試卷或材料沒有對老師題目進行作答或提交內容與該課程要求完全不 相干者，認定為“白卷”或“錯卷” ，成績?yōu)椤?0”。一、題型課程設計，包含問答題、改錯分析題型及設計計算題，問答題共 2 題，每

2、題10 分，共 20 分；改錯題 1 題，共 30分；設計計算題 1 題，共 50 分。、題目1）學號末尾數(shù)為 1、3、5 的課程設計題目1、對軸瓦材料主要有哪些要求？（ 10 分） 答：（1）對軸瓦的材料主要要求包括：1）良好的減摩性、耐磨性和抗膠合性；2）良好的跑合性、順應性、嵌藏性和塑性；3）足夠的抗壓強度和疲勞強度；4）良好的導熱性和加工工藝性；5）熱膨脹系數(shù)低、耐腐蝕；2、傳動齒輪設計時，如何確定齒輪的結構參數(shù)。 （10 分） 答：通過齒輪傳動的強度計算，確定出齒輪的主要尺寸（如齒數(shù)、模數(shù)、齒 寬、螺旋角、分度圓直徑等） ，齒圈、輪輻、輪子轂等的結構形式及尺寸大小， 通常由結構設計而

3、定，而不進行強度計算。齒輪的結構設計與齒輪的幾何尺寸、毛坯、材料、加工方法、使用要求及經 濟性等因素有關。進行齒輪的結構設計時，必須綜合地考慮上述各方面的因素。 通常是先按齒輪的直徑大小， 選定合適的結構形式， 然后再根據(jù)薦用的經驗數(shù)據(jù)， 進行結構設計。對于直徑很小的鋼制齒輪， 若齒根圓到鍵槽底部的距離較小時， 應將齒輪和 軸做成一體（稱為齒輪軸） 。當齒頂圓直徑小于 160mm 時，一般做成實心結構的齒輪。但航空產品中的 齒輪，也有做成腹板式的。當齒頂圓直徑小于 500mm 時，宜做成腹板式結構，腹板上開孔的數(shù)目按結 構尺寸大小及需要而定。當齒頂圓直徑大于 400mm 而小于 1000mm時

4、，一般應做成輪輻截面為 “十” 字形的輪輻式結構的齒輪。為了節(jié)約貴重金屬對于尺寸較大的圓柱齒輪， 可做成組裝齒圈式的結構。 齒 圈用鋼制，而輪芯則用鑄鐵或鑄鋼。3、改錯分析題（ 30 分）指出下圖結構中的錯誤，并用文字說明。 （本題至少有 6 處錯誤，每指出一 處錯誤得 5 分）答：聯(lián)軸器無軸向定位應有調整墊片聯(lián)軸器與端蓋接觸齒輪左側軸向定位不可靠套筒處不應有鍵右端軸承不需要彈性擋圈4、計算題（ 50 分） 試設計銑床中的一對標準直齒圓柱齒輪傳動。已知：傳遞功率P=7.5KW，小齒輪轉速 n1=1450r/min，傳動比 i=2.08，兩班制，每年工作 300 天，使用壽命 5 年。提示：材料

5、、精度等級選取，齒數(shù)計算，齒面接觸疲勞強度校核，齒根彎曲 疲勞校核。無需結構設計。解：（1）選擇齒輪材料及精度等級 考慮此對齒輪傳遞的功率不大，故大、小齒輪都選用軟齒面。小齒輪選用 40Cr，調質，齒面硬度為 240260HBS；大齒輪選用 45 鋼，調質，齒面硬度為 220 HBS（表 8.5 ）。因是機床用齒輪，由表 8.10 選 7 精度，要求齒面粗糙度Ra 1.6 3.2 m 。（2）按齒面接觸疲勞強度設計 因兩齒輪均為鋼制齒輪，所以由（ 8.28 ）式得d1 76.433KT1 u 12 d u H確定有關參數(shù)如下：1）齒數(shù) z 和齒寬系數(shù) d取小齒輪齒輪 z130 ，則大齒輪齒數(shù)

6、z2iz12.08 30 62.4 ，圓整 z2 62實際傳動比z2i0622.067z130傳動比誤差i i0 2.082.0670.6% 2.5% 可用。i 2.08齒數(shù)比 u i0 2.067 由表 8.9 取 d 0.9 （因非對稱布置及軟齒面） 2）轉矩 T16PT1 9.55 106n16 7.5 49.55 106N mm 4.94 104N mm14503）載荷系數(shù) K由表 8.6 取 K 1.354）許用接觸應力 HH lim Z NTHSN由圖 8.33c 查得 Hlim1 775MPa， H lim2 520MPa由式（ 8.33 ）計算應力循環(huán)次數(shù) NLNL160n1r

7、t h 60 1450 1NL2NL1 2.09 109 1.012.076由圖 8.34 查得接觸疲勞的壽命系數(shù) ZNT116 300 5 2.09 1091090.89， ZNT2 0.93通過齒輪和一般工業(yè)齒輪，按一般可靠度要求選取安全系數(shù)SH 1.0 。所以計算兩輪的許用接觸應力H1H lim 1ZNT1SH775 0.89 MPa 689.81MPa1.0H2故得H lim 2Z NT2SH5201.00.93MPa 483.6MPad176.433 KT176.433 duu12H76.43341.35 4.94 104 2.076 10.9 2.076 483.62mm59.40

8、mm計算模數(shù)m d1 59.40 mm 1.98mm z130m 2mm由表 8.1 取標準模數(shù)F2K2T1 YFaYSaFbm2 z1（3）校核齒根彎曲疲勞強度 由式（ 8.29 ） 確定有關參數(shù)和系數(shù)1）分度圓直徑d1 mz1 2 30mm 60mmd 2 mz2 2 62mm 124mm2）齒寬bd d1 0.9 60mm 54mm取 b2 55mm ， b1 60mm3）齒形系數(shù) YFa 和應力修正系數(shù) YSa根據(jù)齒數(shù) z1 30，z2 62，由表 8.8 查得 YFa12.52、YSa11.625；2.288，Y Sa 2 1 .7344）許用彎曲應力 F由式（ 8.34 ）F li

9、m YST YNT SFF lim2 210MPa由圖 8.35c 查得： F lim1 290MPa由圖 8.36 查得YNT 1 0.88YNT 2 0.9試驗齒輪的應力修正系數(shù)YST 2按一般可靠度選取安全系數(shù)SF 1.25計算兩輪的許用彎曲應力F1F lim 1 YST YNT 1SN290 2 0.88 MPa 408.32MPa1.25F2F lim 2YSTYNT 2SN210 2 0.9 MPa 302.4MPa1.25將求得的各參數(shù)代入式（ 8.29 ）F12K2T1 YFa1YSa1 2 1.35 42.94 10 2.52 1.625MPabm2 z155 22 3082

10、.76MPaF12KT1F 2 2 YFa 2YSa2 bm z2YFa2YSa2YFa1YSa182.762.288 1.7342.52 1.625MPa80.18 MPa F 2故輪齒齒根彎曲疲勞強度足夠。4）計算齒根傳動的中心距 amaz1 z22230 62 mm 92mm25）計算齒輪的圓周速度 vd1n1v60 10003.14 60 1450m/ s 4.55m/s60 1000由表 8.11 可知，大齒輪選用 7級或 8級精度的齒輪。2）學號末尾數(shù)為 0、4、6、8 的課程設計題目1、螺紋連接有哪幾種基本類型？（ 10 分）2、簡述一般傳動齒輪的失效形式、設計方法和步驟。 （1

11、0 分）3、改錯分析題（ 30 分） 指出下圖齒輪軸承結構中的錯誤， 并用文字說明。 例如：處未加調整墊片本題至少有 6 處錯誤，每指出一處錯誤得 5 分）4、計算題（ 50 分）試設計一帶式運輸機的減速器高速級齒輪傳動。 已知：此減速器為二級標準 直齒圓柱齒輪傳動， 功率 P1=5KW，小齒輪轉速 n1=960r/min，小齒輪齒數(shù) z1=24， 齒數(shù)比 u=4.8。該機器每日 2 班工作，工作壽命 15年（每年 300 個工作日）。帶式運輸機工作平穩(wěn)，轉向不變提示：材料、精度等級選取，齒數(shù)計算，齒面接觸疲勞強度校核，齒根彎曲 疲勞校核。無需結構設計。3）學號末尾數(shù)為 2、7、9 或字母的課

12、程設計題目1、齒輪傳動的特點及使用范圍有哪些？（ 10 分）2、箱體，機構架設計的一般要求有哪些？（ 10 分）3、改錯分析題（ 30 分） 下圖為一齒輪減速器部分裝配圖， 試指出結構不合理及錯誤所在 （不考慮圓角和鑄造斜度以及不計重復錯誤） ，并用文字說明原因。例如：精加工面過長且 拆裝軸承不便。（本題至少 10處錯誤，每指出一處錯誤得 3 分）4、計算題（ 50 分）試設計一單級直齒圓柱齒輪減速器中的齒輪傳動。已知， 用電機驅動，傳遞 功率 10KW ，小齒輪轉速 n=1000r/min，傳動比 i=4，單向運轉，載荷平穩(wěn)。使用 壽命 10 年。提示：材料、精度等級選取，齒數(shù)計算，齒面接觸疲勞強度校核，齒根彎曲 疲勞校核。無需結構設計。三、要求1、問答題寫出要點即可，字數(shù)不超多 200 字。2、改錯題指出錯誤原因，并用文字表述。2、工程設計題要從材料、精度等級選取，齒數(shù)計算，齒面接觸疲勞強度校 核，齒根彎曲疲勞校核等幾方面設計，要求設計思路清晰，公式正確，計算參數(shù)