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机械设计试题总结+答案.doc
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机械设计期末考试题+答案
一、填空题〔每空 1 分,计 25 分〕
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、
2H1H
��
�
;b、
2H1H
��
�
;c、
2H1H
��
�
。
2、带传动中紧边拉力为
1
F
,松边拉力为
2
F
,则其传递的有效圆周力
F
为 c 。
a、
21
FF �
;b、
2/)(
21
FF �
;c、
21
FF �
;d、
2/)(
21
FF �
。
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,
1
F
与
2
F
的关系可用著名的欧拉公式表
示为
1
21
�
f
eFF �
。
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、
21
/
��
�i
;b、
21
/ nni �
;c、
12
/ ddi �
;d、
12
/ zzi �
。
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= D
2
/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
15º,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 F
max
的主要因素。(5 分)
1
1
0max
1
1
1
1
2
�
�
f
f
e
e
FF
�
�
�
max
F
与初拉力
0
F
、包角
1
�
和摩擦系数
f
有关。(3’)
1
0
F
大、
1
�
大、
f
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
F
Y
与齿轮的哪些参数有关,
F
Y
对齿根弯曲应力
F
�
有何影响?(5 分)
齿形系数
F
Y
反映了轮齿几何形状对齿根弯曲应力
F
�
的影响,凡是影响齿廓形状的参数
如齿数
z
、变位系数
x
和分度圆压力角
�
都影响
F
Y
。(3’)
如果齿数
z
增大、变位系数
x
和分度圆压力角
�
增大,均可以使齿根增厚,齿形系数
F
Y
减小,
F
�
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 100ºC 以下,基本额定寿命 L=1x1
6
0
r 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:pv≤[pv]; (2 分)
验算轴径圆周速度 v:v≤[v]。(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=10
7
Nmm,螺栓分布直径 D
0
=500mm,卷筒与齿轮
接合面间摩擦系数 f=0.12,可靠性系数 K
f
=1.2,螺栓材料的屈服极限
σ
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 d
2
小径 d
1
螺距 p
24
22.051
20.752
3
30
27.727
26.211
3.5
36
33.402
31.670
4
42
39.077
37.129
4.5
48
44.725
42.587
5
2
解:设螺栓受预紧力
F
�
①计算螺栓所需预紧力 F’
'
0
2
f
D
ZfF K T× =
(2 分)
7
'
0
2
2 1.2 10
50000
8 0.12 500
f
K T
F N
ZfD
´ ´
= = =
´ ´
(2 分)
②计算许用应力
[ ]
300
100
3
s
MPa
S
s
s
= = =
(2 分)
③确定螺栓直径 d
1
[ ]
'
1
4 1.3 4 1.3 50000
28.768
100
F
d mm
p s p
´ ´ ´
³ = =
´
(2 分)
④选择螺栓
查表选取 M36(d
1
=31.670mm>28.768mm)(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)
3
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:
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
1a
F
和
2a
F
的方向。(2 分)
3)为使在Ⅱ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
3a
F
、圆周力
3t
F
和径
向力
3r
F
的方向,在节点 B 处画出蜗轮 4 所受的圆周力
4t
F
和径向力
4r
F
的方向,在图中画
分)(小时
小时
分
分
1)(1000
)(1250
8/50002
8/2
)1()260())2((10'
)2()60()(10
36
36
�
�
��
�
�
�
h
PTh
PTh
L
nPfCfL
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