机械设计期末考试题A卷答案.doc

1、一减速齿轮传动，主动轮1用45号钢调质，从动轮用45号钢正火，则它们齿面接触应力的关系是 b 。a、；b、；c、。3、对于硬齿面闭式齿轮传动，其齿面接触承载能力较高，故通常先按 齿根弯曲疲劳 强度进行设计，然后校核 齿面接触疲劳 强度。4、蜗杆的 c 模数为标准模数，蜗轮的 b 压力角为标准压力角。a、法面； b、端面；c、轴面。5、带在带轮上即将打滑而尚未打滑的临界状态时，与的关系可用著名的欧拉公式表示为 。6、在蜗杆传动中，当需要自锁时，应使当量摩擦角 b 蜗杆导程角。a、小于；b、大于；c、等于。7、计算蜗杆传动的传动比时，公式 c 是错误的。 a、；b、；c、；d、。8、蜗杆传动的失效通常是发生在 蜗轮轮齿 上。9、设计圆柱螺旋弹簧时，其弹簧直径d按 强度 条件确定，其工作圈数n按 刚度 条件确定。10、弹簧指数C D2/d ，C值越大，刚度越 小 。11、楔键联接靠 摩擦力 传递转矩，用于对中性要求不高的联接。12、按国家标准GB/292-93规定，代号为7210C的滚动轴承类型为 角接触球轴承 轴承，其内径为 50 mm，宽度系列为 窄、系列，直径系列为 轻 系列，C代表 公称接触角15，其精度为 P0 级。13、下列各种联轴器中，能减缓振动和冲击的是 f ；可实现两轴线角位移最大的是 c ；常用于两轴线对中性不好、低速情况下的是 d 和 e 。a套筒联轴器；b. 凸缘联轴器；c. 万向联轴器；d. 十字滑块联轴器；e. 齿轮联轴器；f. 弹性柱销联轴器。二、问答题每题5分、计30分1、试分析影响带传动所能传递最大有效圆周力Fmax 的主要因素。（5分）与初拉力、包角和摩擦系数有关。（3）大、大、大，则产生的摩擦力大，传递的最大有效圆周力也大。（2）2、试说明齿形系数与齿轮的哪些参数有关，对齿根弯曲应力有何影响？（5分）齿形系数反映了轮齿几何形状对齿根弯曲应力的影响，凡是影响齿廓形状的参数如齿数、变位系数和分度圆压力角都影响。(3)如果齿数增大、变位系数和分度圆压力角增大，均可以使齿根增厚，齿形系数减小，减小。 (2)3、为提高轮齿的抗折断能力，可采取哪些措施？（5分）可适当增大齿根圆角半径以减小应力集中；（1）合理提高齿轮的制造精度和安装精度；(1)正确选择材料和热处理方式；(2)以及对齿根部位进行喷丸、輾压等强化处理。(1)4、螺纹联接防松的实质是什么？按工作原理分，防松的方法有哪几类？答：防松的实质是防止螺纹副间的相对转动。（2分）防松的方法有摩擦防松、机械防松、永久防松。（3分）5、什么是滚动轴承的基本额定动负荷？其方向是如何确定的？（5分）答：轴承工作温度在100C以下，基本额定寿命L=1x1r时，轴承所能承受的最大载荷，称为基本额定动负荷。(2分)对于向心轴承，其方向为径向载荷；（1分）对于推力轴承，其方向为轴向载荷；（1分）对于角接触轴承，其方向为载荷的径向分量。（1分）6、简述非液体摩擦径向滑动轴承校核计算的主要内容？（5分）答：（1）验算压强：滑动轴承压强p许用压强p；（2分）验算pv值：pvpv; （2分）验算轴径圆周速度v：vv。（1分）三、分析计算题1、如图示，卷筒与齿轮用普通螺栓联接在一起（螺栓个数Z=8），轴不旋转，卷筒与齿轮在轴上旋转，已知卷筒所受旋转力矩T=107Nmm，螺栓分布直径D0=500mm，卷筒与齿轮接合面间摩擦系数f=0.12，可靠性系数Kf =1.2，螺栓材料的屈服极限S=300Mpa，安全系数S=3。试设计该螺栓组的螺栓直径。（10分）普通螺纹基本尺寸表（第一系列）公称直径d中径d2小径d1螺距p2422.05120.75233027.72726.2113.53633.40231.67044239.07737.1294.54844.72542.5875解：设螺栓受预紧力计算螺栓所需预紧力F（2分）（2分）计算许用应力（2分）确定螺栓直径d1（2分）选择螺栓查表选取M36（d1=31.670mm28.768mm）（2分）2、如图所示，a)、b)分别为斜齿圆柱齿轮的悬臂布置和对称布置的支承形式。图1)、2) 分别为一对角接触球轴承背对背、面对面安装支承形式。1） 请合理选择斜齿轮不同布置形式下，一对角接触球轴承的支承形式，你认为正确的，在“”中打“”：图a)所示悬臂布置宜采用： 图1)； 图2) （1分）图b)所示对称布置宜采用： 图1)；图2)。（1分）2） 根据1）中的选择结果计算图a）所示情况下，轴承的轴向力Fa1、Fa2。已知：轴承径向载荷Fr1、Fr2、齿轮的轴向力A方向如图所示，大小分别为：Fr1=4000N、Fr2=2000N，A=2000N。轴承内部轴向力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，Fa1 = S2+A = 2800 N （1分） Fa2 = S2 = 800 N3） 若该对轴承的寿命为5000小时，现将当量动载荷加大一倍，将转速减小一半，试计算后确定该对轴承能否满足载荷及转速改变后寿命至少1000小时的工作要求？（4分）标准答案： 结论：此轴承能够满足寿命至少1000小时要求。3、在图示传动系统中，件1和2均为斜齿圆柱齿轮，件3为蜗杆，件4为蜗轮。已知齿轮1轮齿螺旋线方向为左旋，其转向如图所示，试回答下列问题：1）齿轮2的轮齿螺旋线方向是 旋。（1分）2）在图中画出齿轮1、齿轮2在节点A所受的轴向力和的方向。（2分）3）为使在轴上的齿轮2与蜗杆3的轴向力相互抵消一部分，蜗杆3的螺旋线方向应该是 旋，并在图中画出蜗杆的旋向；在节点B处画出蜗杆3所受的轴向力、圆周力和径向力的方向，在节点B处画出蜗轮4所受的圆周力和径向力的方向，在图中画出蜗轮4的转动方向。（8分）答：1）右旋。（1）2）齿轮1、齿轮2在节点A所受的轴向力和的方向如图所示。(2)3) 右旋；（1） 画出螺旋线方向(1)蜗杆3所受的三个分力、和的方向如图所示；(3)蜗轮4所受的圆周力和径向力的方向如图所示；（2）蜗轮4的转动方向如图所示。(1) 4、一对标准斜齿圆柱齿轮传动如图所示，已知：输入轴转速，输入功率kW，齿轮齿数，=62，法向模数mm，分度圆螺旋角，分度圆柱上的法面压力角，试计算：（1）输入轴I上的转矩；（2）大斜齿圆柱齿轮上三个分力的大小。（本题4分）解：输入轴上的转矩N.m kN kW (1)kN (1)二、问答题每题6分、计30分1、 分别说明普通螺纹、梯形螺纹的特点和应用场合。答：普通螺纹自锁性能好，强度高（2分），主要用于连接（1分）。梯形螺纹效率比矩形螺纹略低，但牙根强度较高，易于对中，磨损后可以补偿（2分）；在螺旋传动中应用最普遍。（1分）2、 分别说明硬齿面闭式齿轮传动和闭式蜗杆传动的主要失效形式与设计准则。答：硬齿面闭式齿轮传动的主要失效形式是齿根弯曲疲劳折断 (1分) ；其设计准则是按齿根弯曲疲劳强度进行设计，然后校核齿面接触疲劳强度 (2分)。闭式蜗杆传动的主要失效形式是齿面胶合、点蚀和磨损（1分）；其设计准则是按齿面接触疲劳强度条件计算蜗杆传动的承载能力，在选择许用应力时适当考虑胶合和磨损的影响，同时应进行热平衡计算（2分）。3、 什么是摩擦型带传动中的弹性滑动现象？可否避免？它对带传动有何影响？答：由带的弹性变形而引起带与带轮之间的相对滑动现象称为弹性滑动(2分)。弹性滑动是带传动中不可避免的现象（2分）。它会引起以下后果：从动轮的圆周速度总是落后于主动轮的圆周速度，并随载荷变化而变化，导致此传动的传动比不准确。损失一部分能量，降低了传动效率，会使带的温度升高，并引起传动带磨损。（2分）4、 齿轮传动中的载荷系数K为四个系数的乘积，K=KAKVKK，分别说明KV和K的名称及引入该系数是为了考虑哪些方面的影响。答：动载系数（1分）K考虑由于齿轮制造精度、运转速度等轮齿内部因素引起的附加动载荷影响系数（2分）齿向载荷分布系数（1分）K考虑沿齿宽方向载荷分布不均匀对轮齿应力的影响系数（2分）5、写出一维流体动压基本方程（雷诺方程）并利用该方程说明形成流体动压润滑的必要条件。答：一维流体动压基本方程： （3分）形成流体动压力的必要条件是：流体必须流经收敛形间隙，入口处hh0，dp/dx0，压力逐渐增大，出口处hh0，dp/dx； b、=； c、eFa/FreXYXY0.410.8710答：内部轴向力方向如图所示 （2分），S1=0.4Fr1=1200N (0.5分) S2=0.4Fr2=1600N (0.5分)因为A+S1S2 故 Fa1=S1=1200N (1分) Fa2=S1+A=3000N (1分)比较两轴承受力，只需校核轴承2。Fa2/Fr2=0.75e (1分)P=XFr2+YFa2=0.41*4000+0.87*3000=4250N (1分) h (2分) 1、 滚动轴承轴系一端固定一端游动的固定方式常用在 跨距较大 或 工作温度较高 情况下。2、dn值大的滚动轴承应采用 油 润滑，而dn值小的滚动轴承可采用 润滑脂 润滑。3、滑动轴承保证液体动压润滑的条件有 相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙；被油膜分开的两表面必须有足够的相对滑动速度，其运动方向必须使润滑油大口进小口出； 润滑油必须有一定的粘度供油要充分 。 、混合摩擦（非液体摩擦）滑动轴承计算应校核 P 、 V 、 PV 值。、列举两种刚性联轴器的名称，并说明是否具有补偿轴向。径向或角向位移的能力： 套筒式联轴器（无补偿能力）凸缘式联轴器（无补偿能力）。、轴按所受载荷性质分类，只承受弯矩的称 心 轴；只承受扭矩称传动轴；承受弯矩和扭矩称转轴。、直齿圆锥齿轮的当量齿数z/cos；标准模数和压力角在齿轮大端；受力分析和强度计算用平均分度圆直径。、带传动的主要失效形式为打滑和疲劳破坏。、带工作是截面上产生的应力有 拉应力 ， 弯曲应力 ， 离心应力 。10、在齿轮传动中，大小齿轮的接触应力是 相 等的，大小齿轮的弯曲应力是 不 等的。 得分二、选择题（11分）每空1分一、 选择题：1、滚动轴承内圈与轴配合的正确标注应为 C 。 A .30H7/k6 B. 30H7 C .30k62、下列滚动轴承密封装置，其中AC是属于接触式密封，而BD是属于非接触式密封。.毡圈密封.甩油环.密封环.缝隙密封、在B情况下，滑动轴承润滑油的粘度不应选得较高。.重载.高速.工作温度.高承受变载或冲击振动载荷、两相对滑动的接触表面，依靠吸附油膜进行润滑的摩擦状态称D。.液体摩擦.半液体摩擦.混合摩擦.边界摩擦、半圆键联接当采用双键时两键应D布置。.在周向相隔 .在周向相隔.在周向相隔.在轴向沿同一直线、为了提高受轴向变载荷螺栓联接的疲劳强度，应B。.增加螺栓刚度。.降低螺栓刚度。.降低被联接件刚度。、弹簧的刚度为，弹簧的刚度为，两弹簧并联的刚度为C。. .（）、强度等级为.8级的螺栓材料D。.、链轮中心距已定，合理确定链传动的链长时，应取B。.任意值.等于链节长度的偶数倍.等于链节长度的奇数倍、带传动的两带轮直径不相等，一般情况下，应使哪个轮曹楔角较大B？.大轮.小轮.主动论.从动轮得分四、分析题（30分）每题10分1、在图示轴的结构图中存在多处错误，请指出错误点，说明出错原因，并加以改正。 11111611112111181111711113111151111411119111110 图4-1 .无垫片；无间隙、无密封键太长无定位轴肩无轴肩 套筒高于内圈高度轴和轮毂一样长，起不到定位作用；无定位；无垫片采用反装。 指出1处（0.5分）改正1处（0.5分）2、立式搅拌机由电动机远距离传动如图，连续工作，搅拌机转速n = 30 r/min，电动机转速nd = 1440 r/min，功率P = 5.5 kW。试设计传动方案，画出传动简图，分配各级传动比。各种传动的单级传动比常用值见下表。（10分）总传动比:i=n/nD=1440/30=48 （2分）方案：电动机 带传动(i=3) 蜗杆传动(i=16) （4分）-121、电动机 2、搅拌机图4-2画出方案图（4分）各种传动的单级传动比常用值传动类型传动比传动类型传动比平带传动5圆柱齿轮传动5V带传动6圆锥齿轮传动3链传动6蜗杆传动8403、传动力分析如图所示为一蜗杆-圆柱斜齿轮-直齿圆锥齿轮三级传动。已知蜗杆为主动，且按图示方向转动。试在图中绘出：（1）各轮传向。（2.5分）（2）使II、III轴轴承所受轴向力较小时的斜齿轮轮齿的旋向。（2分）（3）各啮合点处所受诸分力、的方向。（5.5分）图4-3 试 题 纸专 业：机电一体化 队 别： 卷 型：A 卷课程名称：机械设计 考试日期： 考试方式：闭卷学生学号: 学生姓名: 在试题纸上答题无效，教师命题时不需要留出答题空间 一、选择题：本题共10个小题，每小题2分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。把所选项前的字母填在题后的括号内。1在一般工作条件下，齿面硬度HB350的闭式齿轮传动，通常的主要失效形式为 【b 】A轮齿疲劳折断 B. 齿面疲劳点蚀C齿面胶合 D. 齿面塑性变形2带传动在工作时产生弹性滑动，是由于 【 c】A包角太小 B. 初拉力F0太小C紧边与松边拉力不等 D. 传动过载 3在下列四种型号的滚动轴承中，只能承受径向载荷的是 【 b 】A6208 B. N208 C. 3208 D. 5208 4下列四种螺纹中，自锁性能最好的是 【 d 】A粗牙普通螺纹 B.细牙普通螺纹C梯形螺纹 D.锯齿形螺纹 5在润滑良好的条件下，为提高蜗杆传动的啮合效率，可采用的方法为 【 c】A减小齿面滑动速度s B. 减少蜗杆头数Z1C增加蜗杆头数Z1 D. 增大蜗杆直径系数q 6在圆柱形螺旋拉伸（压缩）弹簧中，弹簧指数C是指 【 d 】A弹簧外径与簧丝直径之比值B弹簧内径与簧丝直径之比值C弹簧自由高度与簧丝直径之比值D弹簧中径与簧丝直径之比值 7普通平键接联采用两个键时，一般两键间的布置角度为 【 b 】A90 B. 120 C.135 D.1808V带在减速传动过程中，带的最大应力发生在 【 d 】AV带离开大带轮处 B. V带绕上大带轮处 C V带离开小带轮处 D. V带绕上小带轮处 9对于普通螺栓联接，在拧紧螺母时，螺栓所受的载荷是 【 d 】A拉力 B.扭矩C压力 D.拉力和扭矩 10滚子链传动中，链节数应尽量避免采用奇数，这主要是因为采用过渡链节后 【 d 】A制造困难 B.要使用较长的销轴C不便于装配 D.链板要产生附加的弯曲应力二、填空题：本大题共10个小题，每空1分，共20分。把答案填在题中横线上。1 1轴如按受载性质区分，主要受 弯矩 的轴为心轴，主要受 的轴为传动轴。2代号62203的滚动轴承，为 轴承，其内径为 mm。3在一般机械中的圆柱齿轮传动，往往使小齿轮齿宽b1 大齿轮齿宽b2；在计算齿轮强度时，工作齿宽b 应取 。4普通平键联接的工作面是键的 ；楔键联接的工作面是键的 。5为了便于互换及适应大量生产，轴承内圈孔与轴的配合采用 制，轴承外圈与轴承座孔的配合采用 制。6不随时间变化的应力称为 ，随时间变化的应力称为 ，具有周期性的变应力称为 。7按照平面图形的形状，螺纹分为 、 和 等。8按照工作条件，齿轮传动可分为 和 两种。9齿轮传动设计时，软齿面闭式传动通常先按 设计公式确定传动尺寸，然后验算轮齿弯曲强度。10直径较小的钢制齿轮，当齿根圆直径与轴径接近时，可以将齿轮和轴做成一体，称为 。三、简答题：本大题共6个小题，每题5分，共30分。把答案填在题中横线上。1简述螺纹联接的基本类型主要有哪四种？2提高螺栓联接强度的措施有哪些？3闭式蜗杆传动的功率损耗主要包括哪三部分？4简述带传动的优点？5链传动的主要失效形式有哪些？6滚动轴承的基本类型有哪些？四、计算题：本大题只有一个小题，满分14分下图表示两平板用2个M20的普通螺栓联接，承受横向载荷F=6000N，若取接合面间的摩擦系数=0.2，可靠性系数KS=1.2，螺栓材料的的许用应力=120N/mm2，螺栓的小径d1=17.294mm。试校核螺栓的强度。五、结构改错题：请用圆圈标出错误的位置，满分16分标准答案纸专 业：机电一体化 队 别： 卷 型：A卷课程名称：机械设计 考试日期： 考试方式：闭卷一、 选择题：15：BCBDC 610：DBDDD二、 填空题：2 弯矩，转矩3 深沟球轴承，174 大于，大齿轮齿宽b25 两侧面，上下面6 基孔，基轴7 静应力，变应力，循环变应力8 三角形螺纹，梯形螺纹，锯齿形螺纹9 开式传动，闭式传动10 齿面接触强度11 齿轮轴三、 简答题：1 螺栓联接、螺钉联接、双头螺柱联接、紧定螺钉联接。2 降低螺栓总拉伸载荷的变化范围；改善螺纹牙间的载荷分布；减小应力集中；避免或减小附加应力。3 闭式蜗杆传动的功率损耗包括三部分：轮齿啮合的功率损耗，轴承中摩擦损耗和搅动箱体内润滑油的油阻损耗。4 适于中心矩较大的场合；1分带具有良好的扰性，可缓和冲击、吸收振动；1分过载时带与带轮间会出现打滑，打滑虽使传动失效，当可防止损坏其他零件；2分结构简单、成本低廉1分5 链板疲劳破坏；1分滚子套筒的冲击疲劳破坏；1分销轴与套筒的胶合；1分链条铰链磨损；1分过载拉断。1分6 调心球轴承、调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力球轴承、深沟球轴承、角接触球轴承、推力圆柱滚子轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承等。0.5分五、结构改错题：共八处错误17