长沙理工大学机械设计期末考试题库含答案(完整版)

长沙理工大学机械期末考试题库含答案 机械设计试卷3 一 选择填空题 (每空一分共20分) 1在常用的螺纹连接中，自锁性能最好的螺纹是 普通螺纹 ，其牙型角。 ,,602普通平键连接工作时，平键的工作面是 侧面，平键的剖面尺寸按 bh， 从中查取。平键连接主要失效形式是 压溃 。 轴径 ,,3带传动中，若为主动轮圆周速度，为从动轮圆周速度，为带速，则这,12 ,,,,,些速度之间存在的关系是 。 12 ,,404 V带传动中，V带截面楔角，则V带轮的轮槽角φ应 < 。 400 5在设计V带传动时，V带的型号可根据 计算功率 和 小带轮转速 查选型图确定。 6对于一对材料相同的钢制软齿面齿轮传动，为使大小齿轮接近等强度，常用的热处理方法是小齿轮 调质 ，大齿轮 正火 。 7根据轴的承载情况，自行车的前轴承受弯矩作用应称为 心 轴。中间轴应称为 转 轴。 深沟球轴承，内径d= 30 mm。 8代号为6206的滚动轴承，其类型是 9温度和压力是影响粘度的主要因素，若温度升高，则 粘度降低(或减少) ， 若压力升高，则 粘度增加(或变大)。 10 在下列联轴器中，能补偿两轴的相对位移以及可缓冲吸振的是 D 。 A凸缘联轴器 B齿式联轴器 C万向联轴器 D弹性柱销轴器 11在蜗杆传动中，规定蜗杆分度圆直径的目的是 减少蜗轮滚刀的数量，利于刀具标准化。 12普通平键连接工作时，平键的工作面是 侧面。 二 简答题(共5题，每题6分) 1 简述齿轮传动的失效形式和开式齿轮传动的设计准则 答:失效形式包括: 轮齿折断(1分)、齿面疲劳点蚀(1分)、齿面磨损(1分)、齿面胶合(1 分)、轮齿塑性变形(1分)。 开式齿轮传动的设计准则:按齿根弯曲疲劳强度进行设计，然后考虑磨损 的影响将模数适当加大。(1分) 2 以框图形式说明转轴的设计过程。 初算初算结构结构计算计算校核校核完善完善选择选择已知已知 轴径轴径设计设计弯矩弯矩计算计算设计设计轴的轴的条件条件 材料材料 修改直径修改直径转轴设计程序框图转轴设计程序框图 3简述蜗杆传动的正确啮合条件。 答:中间平面上，蜗杆轴向模数与蜗轮端面模数相等，均为标准值(2分); 蜗杆轴面压力角与蜗轮端面压力角相等，且为标准值(2分);蜗杆与蜗轮 轮齿的螺旋线方向相同并且蜗杆分度圆柱上的导程角等与蜗轮分度圆柱上 的螺旋角。(2分) 4 简述动载系数K和齿间载荷分配系数K的含义并各举出两个主要影响因vα 素。 答:动载系数K是考虑由于齿轮制造精度、运转速度等轮齿内部因素引起的v 附加动载荷影响系数。(1.5分) 影响K的主要因素有由基节和齿形误差产生的传动误差、节线速度误差和v 轮齿啮合刚度等。 齿间载荷分配系数K是考虑同时啮合的各对轮齿载荷分配不均匀对轮齿应α 力的影响系数。(1.5分) 影响K,的主要因素有轮齿制造误差，特别是基节偏差、轮齿的啮合刚度、重合度和跑合情况等。 三 分析计算题 1(如图a、b分别为二级标准斜齿圆柱齿轮减速器的两种布置形式。已知齿轮2模数m=2.5mm，z=57，β=13?;齿轮3模数m=3mm，z=19;齿轮4轮齿n222n33 旋向为右旋。若主动轴I转向如图所示，试: 1)图a、b两种布置形式哪种布置合理,并分析为什么,(2分) 2)为使中间轴?的受力合理，试确定齿轮2轮齿旋向。(2分) 3)在你认为齿轮布置合理的图上，画出各齿轮受力方向。(3分) 4)为使轴?的外部轴向力为零，试计算出齿轮3的螺旋角β的值,(7分) 35)若主动轴I转向相反，轴?的轴向力还是否为零,(1分) 图a 图b 1)图b布置形式合理(1分)。理由:将齿轮布置在远离转矩输入端的位置， (1)可利用轴的弯曲和扭转变形的综合作用使齿轮的最大载荷降低;(2) 也可使载荷分布不均状况得以改善(答对一个或两个理由都得1分)。 2)如本题答图a、b所示:a、b两图中齿轮2皆为左旋。(2分，每画对1个得1分) 3)如本题答图b所示:(总计6对分力总计3分。每画对1对分力得0.5分) 4) 齿轮2、3的圆周力分别为: ,2cosT2T2T3IIIIII,,,Ft3,dmz/cosmz3n333n33 (1)2T2T2cos,TIIII2II,,,Ft2d2mz/cosmz,n222n22 (2分) 齿轮2、3的轴向力分别为: ,F,Ftana3t33 F,Ftan,a2t22 (2分) 为使轴II的轴向力为零，应满足如下条件: F,F,Ftan,,Ftan, (2)a3a2t33t22 (1分) 将(1)式代入(2)式中整理得: mzmznn3333sin,,sin,,,,arcsin(sin,)3232 mzmznn2222 (1分) 3，19,,,,,arcsin(sin13:),5.16248:,5:945。3 所以，2.5，57 (1分) 6) 即使轴I反转，轴II的轴向力仍为零。(1分) 2(总15分): 如图所示，一级斜齿圆柱齿轮减速器传动装置的小齿轮为悬臂布置形式。该齿轮的轴系采用一对角接触球轴承背对背安装的支撑形式。已知:轴承径向载荷Fr1、Fr2方向如图所示，大小分别为:Fr1=5500N、Fr2=3000N，小齿轮轴向力A=1500N。轴承内部轴向力按S=0.4Fr计算。 1)分别计算图该对轴承的轴向力Fa1、Fa2。(8分) 2)若该对轴承的寿命为8000小时，现将载荷加大一倍，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2500小时的工作要求,(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) 根据轴的转向及小齿轮旋向判断出:小齿轮轴向力A向左。(3分) S1+A = 2200+1500 = 3700 (N) > S2 = 1200 (N) (1分) 所以，Fa2 = S1+A = 3700 N (1分) Fa1 = S1 = 2200 N (1分) (以上步骤中公式正确、轴向力A方向判断正确，仅计算结果错误，只扣1分。) 2) 63,10()(60)(3分)LfCfPnhTP 63',10((2))(602)(3分)LfCfPnhTP ,2/8Lh ,2，8000/8 ,2000(小时) ,2500(小时)(1分) (没有中间步骤和计算公式，只答不满足，“蒙对的”结论:不满足。 给1分) 四 结构题 1 下图分别用六角头M16的普通螺栓、六角头M16的铰制孔螺栓连接两块厚度为20mm的钢板，采用弹簧垫圈，补画出其余结构线条，并注明那个是普通螺栓连接，那个是铰制孔螺栓连接(4分)。 答案: 普通螺栓连接(2分) 铰制孔螺栓连接(2分) 2 (结构设计题)指出齿轮轴系结构图中的错误(指出并改正8处即可)，说明错误原因，并在中心线上方画出正确结构(16分)。已知: 1)齿轮是油润滑，轴承是脂润滑; 2)轴承为深沟球轴承。 答案:任意标出8处错误，并在上部改正这8处错误(每处2分)。 错误1:键槽的长度不能大于与其连接的联轴器轴毂的长度; 错误2:联轴器没有轴向定位; 错误3 :没有密封; 错误4 :密封处的轴径不能和轴承安装处的轴径相同; 错误5:轴承端盖作为轴承外圈的定位，其内圈直径不能小于轴承外环内径; 错误6:套筒作为轴承内圈的定位，其外径不能大于轴承内环外径; 错误7:螺栓连接处的画法不对，包括螺纹画法和光孔的画法; 错误8:没有画剖面线; 错误9:用套筒对齿轮进行轴向定位时，套筒不能同时与轴肩和齿轮接触; 错误10:两个键槽的位置应在同一直线上，确保两个键槽一次装夹加工出来; 错误11:轴肩作为轴承内圈的定位，其直径不能大于轴承内环外径; 错误12:同错误5; 错误13:没有画剖面线; 错误14:轴的伸出长度不应超过联轴器，这样无法实现两个半联轴器的连接; 错误15:联轴器没有实现轴向固定，可采用紧定螺钉或轴端挡圈固定; 错误16:齿轮是油润滑，轴承是脂润滑，因此应该有两个挡油环。 对应于机械设计四 考试科目: 机 械 设 计 考试时间: 120分钟 试卷总分 100分 一、 简答题 (本大题共4小题，总计26分) 得分 1、 齿轮强度计算中，有哪两种强度计算理论,分别针对哪些失效,若齿轮传动为闭式 软齿面传动，其设计准则是什么, (6分) 齿面的接触疲劳强度和齿根的弯曲疲劳强度的计算，齿面的接触疲劳强度针对于齿面的疲劳点蚀失效和齿根的弯曲疲劳强度针对于齿根的疲劳折断。 齿轮传动为闭式软齿面传动，其设计准则是按齿面的接触疲劳强度设计，校核齿根的弯曲疲劳强度。 2、 连接螺纹能满足自锁条件，为什么还要考虑防松,根据防松原理，防松分哪几类,(8分) 因为在冲击、振动、变载以及温度变化大时，螺纹副间和支承面间 的摩擦力可能在瞬间减小或消失，不再满足自锁条件。这种情 况多次重复，就会使联接松动，导致机器不能正常工作或发生 严重事故。因此，在设计螺纹联接时，必须考虑防松。根据防 松原理，防松类型分为摩擦防松，机械防松，破坏螺纹副关系 防松。 3、联轴器和离合器的功用是什么,二者的区别是什么,(6分) 联轴器和离合器的功用是联接两轴使之一同回转并传递转矩。二者区别是:用联轴器联接的两轴在工作中不能分离，只有在停机后拆卸零件才能分离两轴，而用离合器可以在机器运转过程中随时分离或接合两轴。 4、链传动产生动载荷的原因是什么,为减小动载荷应如何选取小链轮的齿数和链条节距,(6分) 小链轮的齿数不宜过小和链条节距不宜过大。 二、选择题 (在每题若干个选项中选出正确的选项填在横线上。 得分 本大题共12小题，总计24分) 1、当两个被联接件之一太厚，不易制成通孔且需要经常拆卸时，往往采用 B 。 A(螺栓联接 B(双头螺柱联接 C(螺钉联接 2、滚动轴承中，为防止轴承发生疲劳点蚀，应进行 A 。 疲劳寿命计算 B. 静强度计算 C. 极限转速验算 A. 3、阿基米德蜗杆的 A 参数为标准值。 A. 轴面 B. 端面 C. 法面 4、一对相啮合的圆柱齿轮的Z,Z ， b>b,其齿面接触应力的大小为 A 。 1212 A. σ=σ B. σ>σ C. σ<σ H1H2H1H2H1H2 5、V带传动设计中，限制小带轮的最小直径主要是为了____B___。 A(使结构紧凑 B(限制弯曲应力 C(限制小带轮上的包角 D(保证带和带轮接触面间有足够摩擦力 2KT16、在齿轮抗弯强度的设计公式m?中，应代入_ C __。 YYFaSa2z,,,,1dF YYYYYYYYFaSa11FaSa22FaSa11FaSa22A. B. C.与中大者 ,,,,,,,,,,,,F1F2F2F1 YYYYFaSa11FaSa22D.与中小者 ,,,,,,F2F1 7、链传动中，链节数常选偶数，是为了使链传动 B 。 A(工作平稳 B(避免过渡链节 C(链条与链轮磨损均匀 8、滑动轴承中，含油轴承是采用 B 材料制成的。 A(硬木 B(粉末冶金 C(塑料 9、承受预紧力F′的紧螺栓联接在受轴向工作拉力F时，剩余预紧力为F″，其螺栓所受的 总拉力Fo为__ B 。 A(Fo,F十F′ B(Fo,F十F″ C(Fo,F′十F″ 10、当键联接强度不足时可采用双键。使用两个平键时要求键 D 布置。 A(在同一条直线上 B(相隔90? C(相隔120? D(相隔180? 11、下列零件的失效中， C 不属于强度问题。 A(螺栓断裂 B(齿轮的齿面上发生疲劳点蚀 C(蜗杆轴产生过大的弯曲变形 D(滚动轴承套圈的滚道上被压出深的凹坑 12、带传动发生打滑总是___A____。 A(在小轮上先开始 B(在大轮上先开始 C(在两轮上同时开始 D(不定在哪轮先开始 三、分析题 (本大题共3小题，总计20分) 得分 1. 如图所示，1、2是一对蜗杆蜗轮传动，3、4是一对斜齿轮传动。已知1为原动件，4 为输出件，各轮转向如图所示。为了使中间轴上蜗轮2和斜齿轮3的轴向力互相抵消一 部分， ?试确定1、2、3、4各轮的旋向; ?在图上标出2和3所受各力的方向。 (10分) 装 班 级 : 1、2、3轮左旋，4轮右旋 学 号 : 订 姓 名 : 线 2、写出一维雷诺方程的达式，说明油膜承载的必要条件，并指出图示四种情况，哪一种能够形成流体动压润滑油膜, (5分) A( B( C( D( h,h,p0,6,, 3,xh 形成动力润滑的必要条件: )相对运动的两表面间必须形成楔形间隙; 1 )被油膜分开的两表面须有一定的相对滑动速度，其方向应保证润滑油由大口进，从小2 口出; 3)润滑油须有一定的粘度，供油要充分。 B能够形成流体动压润滑油膜 3、如图所示为带传动简图。轮1为主动轮。试问: (1)带传动的主要失效形式有哪些,带传动工作时为什么出现弹性滑动现象,能否避免弹性滑动, (2)带传动工作时，带处于图中哪一点应力最大,最大应力,,, (5分) max 带传动的主要失效形式有打滑和疲劳断裂。弹性滑动是由拉力差引起的，(只要传递圆周力，必然会产生弹性滑动)。弹性滑动是正常的工作现象，不可避免。 ,,,，,，,图中A点应力最大， max1cb1 四、计算题 (本大题共2小题，总计20分) 得分 1、某轴由一对代号为30212的圆锥滚子轴承支承，其基本额定动载荷C = 97.8 kN。轴承受径向力Fr1= 6000N，Fr2 =16500N。轴的转速 n =500 r/min，轴上有轴向力F = 3000 N，A方向如图。轴承的其它参数见附表。动载荷系数 f = 1，温度系数f= 1。 dt 试:(1)说明轴承代号的意义; (2)确定轴承的寿命。(以小时为单位) (14分) S Fa/Fr?e Fa/Fr,e e X Y X Y Fr0.40 2Y1 0 0.4 1.5 解:3:轴承类型代号，圆锥滚子轴承;02:尺寸系列代号(0:宽度系列代号，2:直径 系列代号);12:内径系列代号，内径为60mm;公差等级为0级。 1)求内部派生轴向力S1、S2的大小方向 F6000r1 N S,,,200012Y2，1.5 F16500r2 N S,,,550022Y2，1.5 方向如图所示。 S，F,5000N,S，1轴承被“压紧”，2轴承被“放松”。 1A2 2)求轴承所受的轴向力 F, S,F,N 2500a2A1 F,S ,5500N ，a22 3)轴承的当量动载荷 据:F/ F= 2500/6000 = 0.417,e = 0.40，得:X = 0.4，Y =1.5 a1r111 P = fd(X F + Y F)= 0.4×6000 + 1.5×2500 = 6150 N 11r11a1 据:F/ F = 5500/16500 = 0.33 ,e，得:X = 1，Y = 0 a2r222 P = fd(X F + YF) = 16500 N 22r22 a2 P,P，用 P计算轴承寿命。 212 装 4)计算轴承寿命 ,1036610C1097800,,,,班L,,，,12562 h ,,,,h10级60nP6050016500，,,,,: 2、一牵曳钩用2个M10(d=8.376mm)的普通螺栓固定于机体上，如图所示。已知接合面1 间摩擦系数 f =0.15，可靠性系数 K=1.2，螺栓材料强度级别为6.6级，屈服极限f σ=360MPa，安全系数S=3。试计算该螺栓组连接允许的最大牵引力R =?(6分) smax 学 号 : 订 姓 名 : 线 许用应力:360/3=120MPa 预紧力为 4*1.3*F,由公式d ,π[] 求出预紧力:F?=5083.7N ,最大牵引力与预紧力关系公式为 fFzm,KRf最大牵引力为R=1271N 五、改错题 (本题10分) 得分 试分析如图所示轴系结构中的错误，并加以改正。(指出错误之处，并编上号，简述其 错误原因，并改正之。)(至少改正5处) 指出错误之处，并编上号，简述其错误原因(略)。 改正为: 对应于 机械设计一《机械设计》模拟试卷(六) 一(选择题(每题2分，共20分) 1( 为了保证轴承内圈与轴肩端面的良好接触，轴承的圆角半径r与轴肩处的圆角半径r应有 ? 关系。 l ?r=r; ?r>r; ?r S(1分) A21 所以 A= F+ S=2270.6N (1分) 1a2 A= S=1470.6N (1分) 22 取f,1，f,1.5 tp A/R=2270.6/2400=0.94>e (1分) 11 X=0.4 Y=1.7 (1分) 11 A/R=1470.6/5000=0.09428.768mm)(2分) 1 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 N 3) 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: 63,10()(60)(2分)LfCfPnhTP 63',10((2))(602)(1分)LfCfPnhTP ,2/8Lh ,2，5000/8 ,1250(小时) ,1000(小时)(1分) 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) FF2)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) a1a2 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 F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a3 FFFF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t3r3t4r4向，在图中画出蜗轮4的转动方向。(8分) 答: 1)右旋。(1’) FF2)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’) a1a2 3) 右旋;(1’) 画出螺旋线方向(1’) FFF蜗杆3所受的三个分力、和的方向如图所示;(3’) a3t3r3 FF蜗轮4所受的圆周力和径向力的方向如图所示;(2’) t4r4 蜗轮4的转动方向如图所示。(1’) 齿轮1 蜗轮4 × ? n4 ? Fr4 Ft3 F A F a2B a3Ft4 F? a1 • Fr3 × ? 电动机 蜗杆3 齿轮2 n,960r/min4、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1 m,2.5kW，齿轮齿数z,21，z=62，法向模数mm，分度圆螺旋角P,3n12 ,,,,8.849725，分度圆柱上的法面压力角，试计算: ,,20n (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 3P3，10.Nm T,,,29.841n,960，2/601 T22，29.84cos,1F,,,1.123kN td2.5，211 ,1.123，tan20F,F,tan,/cos,,,0.414kW (1’) rtn,cos8.849725 ,F,F,tan,,1.123，tan8.849725,0.175kN (1’) at 对应于机械设计五 和 六 一、填空,每空1分～共20分, 1(在疲劳曲线上～以循环基数N为界分为两个区:当N?N时～为, 无限寿命区 ,区,00 当N,N时～为, 有限寿命区 ,区。 0 2(刚度是指机械零件在载荷作用下抵抗, 弹性变形 ,的能力。零件材料的弹性模量越小～其刚度就越, 小 ,。 3(润滑油的, 油 ,性越好～则其产生边界膜的能力就越强,, 粘度 ,越大～则其内摩擦阻力就越大。 4(为改善润滑油在某些方面的性能～在润滑油中加入的各种具有独特性能的化学合成物即为, 添加剂 ,。 5(正是由于, 弹性滑动 ,现象～使带传动的传动比不准确。带传动的主要失效形式为, 打滑 ,和, 带的疲劳破坏 ,。 6(蜗杆传动的主要缺点是齿面间的, 相对滑动速度 ,很大～因此导致传动的, 效率 ,较低、温升较高。 7(链传动水平布置时～最好, 紧边 ,边在上～, 松边 ,在下。 8(设计中～应根据被联接轴的转速、, 转矩 ,和, 直径 ,选择联轴器的型号。 9(径向滑动轴承的半径间隙与轴颈半径之比称为, 相对间隙 ,,而, 偏心距 ,与, 半径间隙 ,之比称为偏心率。 , (对于普通平键～考虑到载荷分布的不均匀性～双键联接的强度按, 1.5 ,个键计算。 10 二、判断题,每小题1分～共10分,,正确的划“?”～错误的划“×”, 1(十字滑块联轴器中的所有元件都是刚性元件～因此属于刚性联轴器。 , × , 2(两摩擦表面的粗糙度值越小～则越容易实现液体动力润滑。 , ? , 3(在计算转轴的强度时～安全系数法比当量弯矩法更精确。 , ? , 4(相啮合的蜗杆和蜗轮的螺旋角必须大小相等～旋向相反。 , × , 5(闭式齿轮传动皆须首先按齿面接触强度进行设计计算～确定传动的几何尺寸～然后校核齿根弯曲疲劳强度。 , × , 6(由于链传动不需要张紧力～故作用在轴上的载荷较小。 , ? , 7(正是由于过载时产生“弹性滑动”～故带传动对传动系统具有保护作用。 , × , 8(楔键只能用于单向传动～双向传动时～必须采用两个楔键。 , × , ,9(性能等级为6.6级的螺栓～其屈服点,600MPa。 , × , s 10(机械零件的计算分为设计计算和校核计算～两种计算的目的都是为了防止机械零件在正常使用期限内发生失效。 , ? , 三、简答题,每小题5分～共20分, 1( 简述为什么开式齿轮传动一般不会出现点蚀现象, 答:因为在开式齿轮传动中～磨粒磨损的速度比产生点蚀的速度还快～在点蚀形成之前～ 齿面的材料已经被磨掉～故而一般不会出现点蚀现象。 2( 对于滚动轴承的轴系固定方式～请解释什么叫“两端固定支承”, 答:两端固定支承即为轴上的两个轴承中～一个轴承的固定限制轴向一个方向的串动～ 另一个轴承的固定限制轴向另一个方向的串动～两个轴承的固定共同限制轴的双向 串动。 3( 简述形成稳定动压油膜的条件, 1,两摩擦表面之间必须能够形成收敛的楔形间隙, 答: 2,两摩擦表面之间必须有充足的、具有一定粘度的润滑油, 3,两摩擦表面之间必须有足够的相对运动速度。 4( 解释名词, 滚动轴承的寿命, 滚动轴承的基本额定动载荷。 答:1,滚动轴承的寿命即滚动轴承中内、外圈滚道以及滚动体～任一元件出现疲劳 点蚀之前～两套圈之间的相对运转总转数。也可用恒定转速下的运转小时数表 示, 62,基本额定动载荷即基本额定寿命为10转时～轴承所能承受的最大载荷。 F,0.68F四、解:,1,,,N, ―――――――――1.5分 0.68，4000,2720s1R1 F,0.68F,,N, ―――――――――1.5分 0.68，2500,1700s2R2 F，F,1700，900,2600F,2720 ,2,,N,,,N, s2xs1 F,2720 故 ,N, ――――――――――――――――3分 F,s1A1 F,F,2720,900,1820F,1700 ,N,,,N, s1xs2 F,F,1820 故 F,,N, ―――――――――――――3分 s1xA2 F2720A1,,0.68,e～则X,1～Y=0。 F4000R1 则 F,f(XF，YF),f，(1，4000，0，2720),4000f,N, P1P1R11A1PP ――――――――――――――――――3分 F1820A2,,0.728,e～则 X,0.41～Y,0.87。 F2500R2 则 F,f(XF，YF),f，(0.41，2500，0.87，1820) P2P2R22A2P ,3500f ,N, ――――――――――――――― ――3分 P FF由于 , ～故轴承1的寿命短。 P1P2 五、解:,1,将F向螺栓组形心平移～同时得转矩T。 500 F F T 160 160 56T=500×F,5×10×500,2.5×10,N, ―――― ―――4分 3F5，10,,1250 在F作用下～各螺栓所受横向力为 F,,N, ―――3分 s1z4 在T作用下～各螺栓所受横向力也相等～为 6rTT2.5，10,,N, ――――――4分 F,,,5524.32s2224r4r4，80，80 显然～1、2两螺栓所受的横向力最大～为 22F,F，F,2FFcos, smaxs1s2s1s2 22, ,1250，5524.3,2，1250，5524.3，cos135 ,N, ―――――――4分 ,6469 2a23201，六、解:,1,由 得 zz a,m(z，z)，,,1212mm2 取 m =5,mm,,应为标准值, ―――――――2分 2320，,128 ,1, ―――2分 则 z，z,125 z,iz,3.2z ,2, ―――2分 211 z,30.47z,97.53联立 ,1,、,2,解得 ～ 12 z,30z,98取 ～ ――――――4分 12 d,mz,5，30,150 ,mm, ―――――――2分 11 d,mz,5，98,490 ,mm, ―――――――2分 22 b,,d,1，150 ,mm, ――――――――――2分 d1 b,b,150b,b，10,150，10,160取 ,mm,～ ,mm, ――4分 212 11注:本题主要考察:m是否为标准值,是否满足,各参a,(d，d),m(z，z)121222 数和尺寸取值圆整是否合理, 一、填空,每空1分～共20分, 1(当所受轴向载荷通过, 螺栓组形心 ,时～螺栓组中各螺栓承受的, 轴向工作拉力 ,相等。 2(从结构上看～带轮由, 轮毂 ,、轮辐和, 轮缘 ,三部分组成。 3(在直齿圆柱齿轮传动的接触疲劳强度计算中～ 以, 节点 ,为计算点～把一对轮齿的啮合简化为两个, 圆柱体 ,相接触的模型。 4(按键齿齿廓曲线的不同～花键分为, 矩形 ,花键和, 渐开线 ,花键。 5(请写出两种螺纹联接中常用的防松方法:, 双螺母等 ,和, 防松垫圈等 ,。 6(疲劳曲线是在, 应力比 ,一定时～表示疲劳极限与, 循环次数 ,之间关系,γN 的曲线。 (理论上为, 点 ,接触或, 线 ,接触的零件～在载荷作用下～接触处局部产生的应7 力称为接触应力。 8(开式齿轮传动的主要失效形式是:, 齿面的磨粒磨损 ,和, 断齿 ,。 9(径向滑动轴承的条件性计算主要是限制压强、, 速度 ,和, pv值 ,不超过许用值。 10(在类型上～万向联轴器属于, 无弹性元件的挠性 ,联轴器～凸缘联轴器属于, 刚性 ,联轴器。 二、选择填空,每空1分～共10分, 1(下列磨损中～不属于磨损基本类型的是, 3 ,,只在齿轮、滚动轴承等高副零件上 经常出现的是, 2 ,。 ,1,粘着磨损, ,2,表面疲劳磨损, ,3,磨合磨损, ,4,磨粒磨损。 2(在通过轴线的截面内～, 1 ,的齿廓为直边梯形,在与基圆柱相切的截面内～, 3 ,的齿廓一侧为直线～另一侧为曲线。 ,1,阿基米德蜗杆, ,2,法向直廓蜗杆, ,3,渐开线蜗杆, ,4,锥蜗杆。 3、对于直齿圆柱齿轮传动～其齿根弯曲疲劳强度主要取决于, 4 ,,其表面接触疲劳 强度主要取决于, 1 ,。 ,1,中心距和齿宽, ,2,中心距和模数, ,3,中心距和齿数, ,4,模数和齿宽。 4、对于径向滑动轴承～, 1 ,轴承具有结构简单～成本低廉的特点,, 3 ,轴承必须 成对使用。 ,1,整体式, ,2,剖分式, ,3,调心式, ,4,调隙式。 5(在滚子链传动的设计中～为了减小附加动载荷～应, 4 ,。 ,1,增大链节距和链轮齿数, ,2,增大链节距并减小链轮齿数, ,3,减小链节距和链轮齿数, ,4,减小链节距并增加链轮齿数。 6(对中性高且对轴的削弱又不大的键联接是, 1 ,联接。 ,1,普通平键, ,2,半圆键, ,3,楔键, ,4,切向键。 三、简答题,每小题5分～共20分, 1( 画图表示机械零件的正常磨损过程～并指出正常磨损过程通常经历哪几个磨损阶 段, 答:主要经历三个阶段:磨合磨损阶段,稳定磨损阶段,剧烈磨损阶段。 2( 简述Miner法则,即疲劳损伤线性累积假说,的内容。 答:在规律性变幅循环应力作用下～各应力对材料造成的损伤是独立进行的～并可以线 性地累积成总损伤～当各应力的寿命损伤率之和等于1时～材料将会发生疲劳。 KK3( 简述齿向载荷分布系数和齿间载荷分配系数分别考虑的是什么因素对齿轮,, 所受载荷的影响, K答:系数考虑的是载荷沿齿向分布不均匀性对齿轮轮齿所受载荷的影响, , K 系数考虑的是载荷在同时啮合的齿对之间分配不均对齿轮轮齿所受载荷的影, 响。 4( 试分析张紧力F对带传动正反两方面的影响。 0 答:张紧力F越大～则带传动的承载能力就越大～但同时带中所受的拉应力也越大～从0 而 降低带的寿命,张紧力越小～虽可减小带中的拉应力～提高带的寿命～但带传动 的承载能力会降低。 m四、解:,1,由 疲劳曲线方程 ,N,C,,N10, m,,,1, 得 NN,,,0,,, m9,,,64350,1,,,,N,N,，5，10,8.6，10 ―――――――――3,,10,,550,,,1,, 分 m9,,,65450,1,,,,N,N,，5，10,8.2，10 ―――――――,3,,20,,550,,,2,, 分 m9,,,65400,1,,,,N,N,，5，10,2.85，10 ――――――――3,,30,,550,,,3,, 分 nnn312，，,1 ,2,根据Miner法则 NNN123 45n5，102，103，，,1 ―――――――――,3分 4558.6，108.2，102.85，10 4n,4.98，10 解得: ――――――――――――3分 3 F,0.36F,0.36，935(N),336.6(N)五、解:,1, ――2分 s1R1 F,0.36F,0.36，1910(N),687.6(N) ―― 2分 s2R2 F，F,687.6，580,1267.6(N)F,336.6(N) ,2, , s2xs1 F,F，F,1267.6(N) 故 ―――――――――――3分 A1s2x F,F,336.6,580,,243.4(N)F,687.6(N), s1xs2 F,F,687.6(N) 故 ―――――――――――――,3分 A2s2 F1267.6A1,,1.36 ,3,,e～故 X,0.41～Y,0.87 11F935R1 F,f(XF，YF),1.1，(0.41，935，0.87，1267.6),1634.78,N, P1P1R11A1 ――――――――――――――――――――――4分 F687.6A2,,10.36,eX,1Y,0～故 ～ 22F1910R2 F,f(XF，YF),1.1，(1，1910，0，687.6),2101,N, ―――――4分 P2P2R22A2 ――――3分 六、解:,1,各轴转向如图所示。 ??zz60，8424i,,,9.16 ――1分 1443zz25，2213 1 z844n1i,,,3.82 ―――――1分 34z223? 2n,in,9.16，157,1438.12(rpm?14? ) ―――――――――――――1分 n,in,3.82，157,599.74,rpm, ―――――――――――――1分 ?14? P5?T,9550,9550，,33.2 ,Nm, ―――――――――1分 ?n1438.12? P5?T,9550,9550，,79.6 (Nm) ―――――――――1分 ?n599.74? P5?T,9550,9550，,304.1 (Nm) ――――――――――1分 ?n157? ,2, 3轮左旋～4轮右旋。 ―――――――――――――――3分 ,3, 2、3两轮的各分力方向如图所示。 ―――――――――――――,4分 对应于机械设计七 1(在一般工作条件下，齿面硬度HB?350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α太小 B(初拉力F太小 0 C(紧边与松边拉力不等 D(传动过载 3(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υB(减少蜗杆头数Z s 1 C(增加蜗杆头数Z D(增大蜗杆直径系数q 1 4(在下列四种型号的滚动轴承中，只能承受径向载荷的是(B ) 6208 B(N2208 C(3208 D(52412 A( 5(如需在轴上安装一对半圆键，则应将它们布置在(D ) A(相隔90?位置 B(相隔120?位置 C(相隔135?位置 D(轴的同一母线上 6(齿轮传动中，轮齿的齿面疲劳点蚀，通常首先发生在(D ) A(齿顶部分 B(靠近节线的齿顶部分 C(齿根部分 D(靠近节线的齿根部分 7(下列四种螺纹中，自锁性能最好的是(B ) 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 8(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 (对于普通螺栓联接，在拧紧螺母时，螺栓所受的载荷是( D ) 9 A(拉力 B.扭矩 C(压力 D.拉力和扭矩 10(对于高速重载的链传动，宜选用( C)的链条。 A(大节距单排 B.小节距单排 C(小节距多排 D.大节距多排 1(开式齿轮传动的主要失效形式是磨损，固通常只进行齿根弯曲疲劳强度(弯曲强度) 计算。 2(滚动轴承一般是由 外圈 、 内圈 、 滚动体 和保持架组成。 3(轴按受载性质区分，主要受 弯矩的轴为心轴，主要受 转矩 的轴为传动轴。 (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 基孔 制，轴承外4 圈与轴承座孔的配合采用 基轴 制。 大于 大齿轮齿宽b;在5(在一般机械中的圆柱齿轮传动，往往使小齿轮齿宽b12计算齿轮强度时，工作齿宽b 应取 大齿轮齿宽b2 。 6(普通平键联接的工作面是键的 两侧面 ;楔键联接的工作面是键的 上下面 。 7(非液体摩擦滑动轴承的失效形式是 磨损和胶合_，用__限制p__来避免轴承过度磨损，用pv值_来防止轴承过热。 8(带传动的计算准则是在保证 带传动不打滑 的前提下，充分发挥带的传动能力，使传动带具有足够的 疲劳强度 和 寿命 。 9(对于受拉螺栓，计算准则是保证螺栓的 ;对于受剪螺栓，计算准则是保证连接的 和螺栓的 剪切强度 。 1(提高螺栓联接强度的措施有哪些, .答:(1)降低螺栓的应力幅; (2)改善螺纹牙间的载荷分布; (3)减小应力集中; (4)避免或减小附加应力; (5)采用合理的制造

工艺

钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程

; 2(简述带传动中，打滑、弹性滑动的含义和区别。 答:若带所需传递的圆周力超过带与轮面间的极限摩擦力总和时，带与 带轮将发生显著的相对滑动，这种现象称为打滑。 由于材料的弹性变形而产生的滑动称为弹性滑动。 打滑会使带传动失效，应当避免; 弹性滑动是摩擦型带传动的固有特性，不可避免。 3(轴上零件的轴向定位方法有哪些,周向定位方法有哪些,(至少三个) 答:轴向定位方法有轴肩与轴环、套筒、轴端挡圈、圆锥面、圆螺母、 弹性挡圈、紧定螺钉与锁紧挡圈等; 周向定位方法有平键、花键、销、紧定螺钉、过盈配合等。 4.提高轮齿弯曲疲劳强度的主要措施有哪些, 答:(1)增大模数; (2)适当增加齿宽; (3)选用正变位传动;(4)提高制造精度; (5)改善材质和热处理; 1.图示为蜗杆—斜齿轮传动，蜗杆由电动机驱动，转动方向如图。 已知蜗杆轮齿的螺旋线方向为右旋，为使II轴上的轴向力最小: (1)在图中标出蜗轮2和斜齿轮3、4的齿斜方向; (2)在图中标出II轴上的零件所受各分力的方向; (3)若斜齿轮3的输入功率P=2kw，n=500r/min，分度圆直径 d=10mm，分度圆螺旋角β=15?，求齿轮3、4所受各分力大小。 3 1.解: (1)如图所示。 (2)如上图所示。 663)T3=9.55×10×p/n=9.55×10×2/500=38200N•m (33 F=2T/d=38200/5=7640N= -Ft333t4 F=Ftanα/cosβ=7640×tan20?/cos15?=2878.8N= -F r3t3nr4 F=Ftanβ=7640×tan15?=2047N= -F a3t3a4 2.某锥齿轮减速器主动轴选用外圈窄边相对安装的30206轴承支承，已知轴上的轴向外载荷F=292N，方向如图所示，转速n=640r/min，两轴承的径向载荷分别为F=1168N，ArIF=3552N，内部轴向力为F=365N，F=1110N，基本额定动载荷C=43200N，载荷系rIISISII 数f=1.5，判别系数e=0.37 p (当F/F?e时，X=1，Y=0;当F/F>e时，X=0.4，Y=1.6)。试计算轴承寿命。 arar 2.解:(1)F+ F=292+1110=1402N>F ASIISI 轴承I被压紧:F = F + F =1402N aIASII 轴承II被放松:F =F =1110N aIISII (2)F/F=1402/1168=1.2>e，X=0.4，Y=1.6 aIrI P=XF+YF=0.4×1168+1.6×1402=2710.4N IrIaI F/F=1110/3552=0.3125P ,按照轴承II计算 III ,10366,,101043200C,,Lh,,,27887 ? ,,h,,60606401.53552nfP，，,,P,,, 如图所示为轴承外圈窄边相对安装的轴系结构。按示例?所示，指出其他错误(不少于7外)。(注:不考虑轴承的润滑方式以及图中的倒角和圆角) 示例:?—缺少调整垫片 结构分析题:(共10分) (注:找对7处给满分，少于7处时，每找对1处给1分) ?—缺少调整垫片; ?—轴端零件缺少轴向定位; ?—缺少键; ?—端盖孔径与轴径间无间隙;?—缺少密封件; ?—轴的工艺不合理; ?—轴承内圈定位超高; ?—多一个键; ?—齿轮轴向定位不可靠; 11?—缺少键; ?—轴承内圈定位超高; 12—轴承轴向定位不可靠。 ? 对应于最后 一套 机械设计 机械设计试题答案 一、选择填空题〔每空1分，共25分〕 1、按照摩擦界面的润滑状态，可将摩擦分为 干摩擦 、 边界摩擦 、液体摩擦 和混合摩擦。 2、已知某三线螺纹中径为9.5mm，螺距为1mm，则螺纹的导程为 3 mm。 3、螺纹连接防松的实质就是防止螺纹副的相对转动。按照防松方法的工作原理可将其分为三类，分别是 摩擦防松 、 机械防松 、和 永久防松 。 4、受轴向工作载荷的紧螺栓连接中，螺栓受到的总拉力F与预紧力F′残余预紧力F、〞0 和工作拉力F之间的关系为 b 。 C,,,F,F，Fa、 ; b、 ; c、 。 ,F,F，FB00,FFF,，0CC，Bm 5、导向平键的工作面是 键的两侧面 ，导向平键连接的主要失效形式是 工作面的磨损 。 6、V带传动中带工作中最大应力产生在 紧边进入小带轮 处， ,,,，,，,其值为。 max1b1c 7、齿轮传动中选取齿宽系数时，一般采用硬齿面齿轮时齿宽系数 b 采用软齿面齿轮时齿宽系数，齿轮相对于轴承对称布置时的齿宽系数 a 齿轮悬臂布置时的齿宽系数。 a、大于; b、小于; c、等于。 8、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 , 齿根弯曲应力的关系是 a 。 ,,,,F1F2H1H2 a、>; b、=; c、<。 9、按国家标准GB/292-1993规定，代号为32208的滚动轴承类型为 圆锥滚子 轴承，其内径为 40 mm，其精度为 P0 级。 10、下列各种联轴器中，属于弹性联轴器的是 d ;属于可移式刚性联轴器的是 a ;属于固定式刚性联轴器的是 b 和 c 。 a. 万向联轴器;b. 凸缘联轴器;c套筒联轴器;d弹性柱销联轴器。 11、联轴器和离合器都是用来实现轴与轴之间的连接，传递运动和动力。但联轴器与离合器的主要区别在于 联轴器需要在停车后才能实现轴与轴的结合或分离，而离合器可使工作中的轴随时实现结合或分离 。 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) 、 齿轮传动中的载荷系数K为四个系数的乘积，K=KKKK，分别说明K和K的名4AVβαVβ 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υ 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(2β 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。 h,hdp0答:一维流体动压基本方程: (3分) ,6,,V3dxh 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h>h0，dp/dx>0，压力逐渐增大，出口处he Fa/Fr?e X Y X Y 0.41 0.87 1 0 答:内部轴向力方向如图所示 (2分)， S=0.4F=1200N (0.5分) 1r1 S=0.4F=1600N (0.5分) 2r2 因为A+S>S 故 F=S=1200N (1分) 12a11 F=S+A=3000N (1分) a21 比较两轴承受力，只需校核轴承2。 F/F=0.75>e (1分) a2r2 P=XF+YFr2a2 =0.41*4000+0.87*3000=4250N (1分) 6103C h (2分) L,(),5240.5Pn60 四、结构题(20分) 1、 如下图所示，轴承部件采用左端固定右端游动支承结构，指出图中错误并在不改变轴 承类型前提下画出正确结构。直接画在中心线下方，轴承可采用简化画法。(6分) 答:轴可向右侧窜动(2分)。 改正错误(4分，其它结构达到相同目的也可)。 2、 图连接面受转矩作用，利用四个螺栓完成连接，重新布置螺栓组使其受力更为合理， 并在右边画出铰制孔用螺栓连接结构示意图。(6分) 评分标准:螺栓位置(2分) 铰制孔用螺栓连接(4分) 3、完成图中轴系部件结构。(8分) 评分标准: 键连接结构(3分) 齿轮轴向定位固定(2分) 轴承考虑拆卸的固定(左右各1.5分)