机械设计期末考试题A卷答案.doc

1、11、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、 。2H12H12H13、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1F2示为 。121feF6、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

2、时，公式 c 是错误的。a、 ；b、 ；c、 ；d、 。21/i 21/ni12/i12/zi8、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

3、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）10max2ffe与初拉力 、包角 和摩擦系数 有关。 （3 ）maxF01大、 大、 大，则产生的摩擦力大，传递的最大有效圆周力也大。 （2 ）01f2、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）FYFYF齿形系数 反映了轮齿

4、几何形状对齿根弯曲应力 的影响，凡是影响齿廓形状的参F2数如齿数 、变位系数 和分度圆压力角 都影响 。(3)zxFY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)FYF3、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

5、 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=1x1Error!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：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

6、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 p24 22.051 20.752 330 27.727 26.211 3.536 33.402 31.670 442 39.077 37.129 4.548 44.725 42.587 53解：设螺栓受预紧力 F计算螺栓所需预紧力 F

7、（2 分）0fDZfFKT（2 分）701.058f N计算许用应力（2 分）3sMPaS确定螺栓直径 d1（2 分）14.4.508.76Fd m选择螺栓查表选取 M36（d 1=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）42） 根

8、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 = 8

9、00 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）1aF23）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

10、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a3tF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3rF 4tF4r分 ）（小 时小 时 分分1)(058/2)1()260()(10 36hPTLnfC5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)1aF23) 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)3at3r蜗轮 4 所受的圆周力 和径向力 的方向如图

11、所示；（2）4tF4r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min/9601rnkW，齿轮齿数 ， =62，法向模数 mm，分度圆螺旋角3P21z 5.2nm，分度圆柱上的法面压力角 ，试计算：89725. 0（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 842960/9131nPTkN 13.5.cos21dFtkW (1)41.089725.costan/tanrkN (1).t123.taFFa1 Ft4 Fr3 B Ft3 Fr4 Fa3 齿 轮 1 齿 轮 2

12、 蜗 杆 3 蜗 轮 4 电 动 机 A Fa2 n4 6二、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

13、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=K AKVKK

14、，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）06hVdxp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h； b、=； c、e Fa/FreX Y X Y0.41 0.87 1 0答：内部轴向力方向如图所示

15、 （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) 5.240)(613PCnL1、 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

16、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 。 3、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10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

17、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。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 。. . . 得分