(華南理工大學(xué))機(jī)械設(shè)計(jì)試題B2010+答案

(華南理工大學(xué))機(jī)械設(shè)計(jì)試題B2010+答案LtD2010《機(jī)械設(shè)計(jì)》試卷B第4頁共29頁姓名學(xué)號(hào)學(xué)院姓名學(xué)號(hào)學(xué)院專業(yè)座位號(hào)(密封線內(nèi)不答題)……………………密………………封………線……線………_____________________…華南理工大學(xué)期末考試2010《機(jī)械設(shè)計(jì)》試卷（B）注意事項(xiàng)：1.考前請(qǐng)將密封線內(nèi)填寫清楚；2.所有答案請(qǐng)直接答在試卷上；3．考試形式：閉卷；4.本試卷共六大題，滿分100分， 考試時(shí)間120分鐘。題號(hào)一二三四五六總分得分評(píng)卷人一、選擇題（每小題1分，共10分）只受預(yù)緊力作用的螺栓連接，在強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，將所受的拉力（預(yù)緊力）乘以1.3，就可按拉伸強(qiáng)度計(jì)算，這是由于。A）安全可靠 B）保證足夠的預(yù)緊力C）考慮扭剪應(yīng)力D）防止松脫為了提高蝸桿傳動(dòng)效率，，在潤滑良好條件下，最有效的是采用哪種方法？。A）單頭蝸桿B）多頭蝸桿C）大直徑系數(shù)蝸桿小于M12的螺栓，原因是。螺紋連接常用的防松方法，按其工作原理，有①防松②防松③防松。漸開線花鍵的定心方式為定心。當(dāng)齒受載時(shí)，齒上的徑向力能起到作用，有利于各齒均勻受載。帶的彈性滑動(dòng)是由于引起的，它造成的后果是。鏈傳動(dòng)中“多邊形效應(yīng)”的含義是若鏈輪的齒數(shù)越少，產(chǎn)生的效應(yīng)越?，F(xiàn)有蝸輪已知其參數(shù)：齒數(shù)z2＝48，端面模數(shù)mt2＝3mm，端面壓力角t＝20，螺旋角=927’44”，右旋，今欲配制蝸桿，要求傳動(dòng)比i=24，則蝸桿參數(shù)應(yīng)為z1=，模數(shù)ma1=mm，壓力角a1=，旋，導(dǎo)程角=一對(duì)材料相同，齒面硬度和齒數(shù)不同的齒輪傳動(dòng)，兩齒輪的齒面接觸應(yīng)力H1與H2等，接觸疲勞許用應(yīng)力[]H1與[]H2等；而兩輪的齒根彎曲應(yīng)力F1與F2等，彎曲疲勞許用力[]F1與[]F2等。在軟齒面齒輪傳動(dòng)中，常使配對(duì)的兩輪齒面有一定硬度差，即令HBS1于HBS2，原因是。滾動(dòng)軸承軸向固定的典型結(jié)構(gòu)形式有。轉(zhuǎn)速與當(dāng)量動(dòng)載荷一定的球軸承，若額定動(dòng)載荷增加一倍，其壽命為原來壽命的倍。三、判斷題（對(duì)的打鉤，錯(cuò)的打叉，每小題1分，共10分）緊螺栓連接時(shí)，螺栓上的扭剪應(yīng)力主要是由橫向力引起的。 （ ）連接螺紋都能滿足自鎖條件。 （ ）防松的根本問題在于防止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。 （ ）普通平鍵接聯(lián)的主要失效形式是鍵被剪斷。 （ ）帶傳動(dòng)限制小帶輪直徑D1min的目的是使帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊。 （ ）規(guī)定蝸桿分度回直徑d1和直徑系數(shù)q為標(biāo)準(zhǔn)值，是為了刀具的標(biāo)準(zhǔn)化。 （ ）齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算中的齒形系數(shù)YFa只與齒數(shù)有關(guān)，與模數(shù)無關(guān)。 （ ）齒輪傳動(dòng)中，輪齒齒面的點(diǎn)蝕損壞通常首先出現(xiàn)在節(jié)線上。 （ ）齒輪傳動(dòng)的齒寬系數(shù)d，當(dāng)齒輪于兩支承間非對(duì)稱布置時(shí)，可選較大值。（ ）設(shè)計(jì)軸時(shí)，若計(jì)算發(fā)現(xiàn)安全系數(shù)S<[S]，說明強(qiáng)度不夠，須提高軸的強(qiáng)度。（ ）四、問答題（每題2.5分，共10分）螺栓的光桿部分做細(xì)些，為什么可提高其疲勞強(qiáng)度？試用螺栓的受力-變形圖加以說明。帶傳動(dòng)中，帶速為什么不宜過低，也不宜過高？一般帶速在什么范圍為宜？試述在齒輪傳動(dòng)中，提高齒根彎曲強(qiáng)度的措施。滾動(dòng)軸承為什么要進(jìn)行壽命計(jì)算？計(jì)算的條件是什么？

五、計(jì)算題（每小題10分，共40分）如圖有一蝸桿-斜齒輪傳動(dòng)裝置。蝸桿由電機(jī)帶動(dòng)，已知蝸桿螺旋線方向及轉(zhuǎn)向如圖所示，試確定各輪的轉(zhuǎn)向及受力方向，斜齒輪的螺旋線方向，務(wù)必使II軸上的軸向力能盡量抵消。題五1圖

螺栓組連接的兩種方案如圖所示，已知：外載荷R,L=300mm,a=60mm。求螺栓組在二個(gè)方案中受力最大螺栓的剪力各為多少？（剪力以R的倍數(shù)表示，可用計(jì)算法或作圖法求）分析哪個(gè)方案較好，為什么？題五2圖

標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓輪傳動(dòng)如圖所示，校核軸II上的鍵連接的強(qiáng)度。已知：動(dòng)力由I軸輸入，III軸輸出，輸入功率P＝2.5kW，n1=1450r/min；齒輪2的模數(shù)m=3mm，z1=40，z2=60，z3=40，寬度B=50mm，齒輪、軸與鍵的材料均為45鋼，與齒輪配合處軸徑dI＝40mm；所用圓頭平鍵的鍵長為45mm，鍵寬b＝12mm，鍵高h(yuǎn)＝8mm。設(shè)鍵連接的許用擠壓應(yīng)力為125MPa，鍵的許用剪切應(yīng)力為120MPa。提示：建議先通過力分析或計(jì)算確定軸II的轉(zhuǎn)矩TII，再來判別鍵連接強(qiáng)度。題五3圖

下圖所示的軸上裝有兩相同的圓錐滾子軸承30207E，軸承上所受到的徑向力R1=3000N，R2=1500N，作用在軸上的外載荷Fal=150N，F(xiàn)a2=450N，試計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷，并判斷哪個(gè)軸承的壽命較短些。注：（1）徑向載荷系數(shù)X=0.4，軸向載荷系數(shù)Y=1.6；（2）內(nèi)部軸向力S=R/Y。題五4圖

六、作圖與改錯(cuò)題（共10分）按要求完成下列三圖：A.普通V帶與帶輪輪槽的安裝；B.平鍵連接；C.鉸制孔用螺栓（配合螺栓）連接。(A) (B) (C)題六1圖改錯(cuò)題圖所示為下置式蝸桿減速器中蝸輪與軸及軸承的組合結(jié)構(gòu)。蝸輪用油潤滑，軸承用脂潤滑。試指出該圖中的錯(cuò)誤，并簡述改正方法。題六2圖參考答案選擇題1. C 2. B 3. D 4. D 5. B 6. E 7. A 8. C 9. C 10. A填空題直徑過小的螺栓在擰緊時(shí)因?yàn)轭A(yù)緊力的作用可能會(huì)被擰斷摩擦；機(jī)械；沖點(diǎn)齒形；自動(dòng)定心帶的彈性變形；從動(dòng)輪的圓周速度低于主動(dòng)輪；降低了傳動(dòng)效率；引起帶的磨損；使帶溫度升高由于鏈繞在鏈輪上形成正多邊形而導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)不均勻性；顯著2；3、20°；右；9°27′44″相；不；不；不大；小齒輪齒根較薄，彎曲強(qiáng)度較低，且受載次數(shù)較多雙支點(diǎn)單向固定，單支點(diǎn)雙向固定8判斷題1. × 2. √ 3. √ 4. × 5. × 6. √ 7. √ 8. √ 9. × 10. √問答題1.螺栓的光桿部分做細(xì)些，可以使螺栓的剛度減小，即減小。設(shè)工作載荷F不變，由，應(yīng)力副，可知的減小，使應(yīng)力副減小，所以可以提高其疲勞強(qiáng)度工作載荷F不變的前提下，剛度小的螺栓對(duì)應(yīng)的明顯小于剛度大的螺栓，即疲勞強(qiáng)度較高。 2. 若帶速過低，則圓周力就很大，容易打滑。若帶速太高，又會(huì)因離心力太大而降低帶與帶輪間的正壓力，從而降低摩擦力和傳動(dòng)的工作能力。此外，隨著離心力的增大，離心拉應(yīng)力也增大，使帶的疲勞強(qiáng)度有所降低。所以帶速要適宜，一般應(yīng)在5~25m/s的范圍內(nèi)，最適宜的速度為10~20m/s。 3. 增大齒寬；增大模數(shù)；增大分度圓直徑；用斜齒代替直齒；用正變位齒輪代替標(biāo)準(zhǔn)齒輪；采用機(jī)械強(qiáng)度高的材料；改軟齒面為硬齒面，提高齒輪材料的硬度。 4. 滾動(dòng)軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可能出現(xiàn)各種類型的失效形式，套圈和滾動(dòng)體表面的疲勞點(diǎn)蝕是滾動(dòng)軸承的一種最基本和常見的失效形式。軸承發(fā)生點(diǎn)蝕破壞后，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)通常會(huì)出現(xiàn)較強(qiáng)的振動(dòng)、噪聲和發(fā)熱現(xiàn)象。 計(jì)算的條件是，定義具有90％可靠度的軸承壽命為軸承的額定壽命。計(jì)算題分析題蝸桿主動(dòng)，右旋，故用右手確定蝸桿受軸向力Fa1的方向，在左圖中指入紙面。蝸桿所受圓周力Ft1與其轉(zhuǎn)向相反，故在左圖中指向右；蝸輪所受軸向力Fa2為Ft1的反作用力,在左圖中指向左。蝸輪所受圓周力Ft2為Fa1的反作用力，在左圖中指出紙面。齒輪3圓周力Ft3與其轉(zhuǎn)向相反，在左圖中指出紙面。Fa3抵消Fa2，指向右，從而有齒輪3右旋；齒輪4圓周力Ft4為Ft3的反作用力，在左圖中指入紙面。Fa4為Fa3的反作用力，指向左。齒輪4與齒輪3旋向相反，為左旋。所有Fr指向各自輪圓心。Ft4Ft3Fa3Fa4Fr2Ft2Ft1Fa2Fr1Fr1Fa1Ft1Fa1Ft4Ft3Fa3Fa4Fr2Ft2Ft1Fa2Fr1Fr1Fa1Ft1Fa1（1）①載荷簡化將載荷R向螺栓組連接的結(jié)合面形心O簡化，得一剪力FR=R和一旋轉(zhuǎn)力矩T=R·L=300R。②確定各個(gè)螺栓所受的剪力在剪力FR的作用下，各個(gè)螺栓所受的剪力FS1大小相同，F(xiàn)S1=R，與FR同向。A.對(duì)于方案a（左圖），在旋轉(zhuǎn)力矩T的作用下，由于1、3螺栓中心至形心的距離相等，所以它們所受的剪力大小FS2也相同，但方向垂直于各螺栓與形心O的連線。螺栓2未受T作用、導(dǎo)致附加剪力。FS2=(T/a)/2=300R/(60×2)=2.5R 螺栓3的剪力FS1與FS2同向，所受剪力最大，即Fsmaxa=FS1+FS2=R+2.5R=3.5R B.對(duì)于方案b（右圖），在旋轉(zhuǎn)力矩T的作用下，由于4、5、6螺栓中心至形心的距離相等，所以它們所受的剪力大小FS2也相同，但方向垂直于各螺栓與形心O的連線。FS2=(T/a)/3=300R/(60×3)=1.67R螺栓5的剪力FS1與FS2同向，所受剪力最大，即Fsmaxb=FS1+FS2=R+1.67R=2.67R（2）兩種布置方案比較，F(xiàn)smaxb<Fsmaxa，因此b方案較為合理。由于齒輪2為惰輪,因此軸II不受力，所以鍵連接強(qiáng)度滿足。解：S2S1S2S1受力分析如上圖示因?yàn)?37.5+450>150+468.75，即，所以左端軸承放松。