1、第 1 页 共 10 页南昌航空大学 2020学年第学期期末考试课程名称： 机械设计 闭卷 A 卷 120 分钟题号 一 二 三 四 五 六 七 合计满分 10 15 10 12 23 24 6 100实得分一、判断题（本大题共分 10 小题，请在表述正确的小题标号后的横线上画 “” ，在表述不正确的小题标号后的横线上画“” ，每小题 1 分，本大题满分 10 分）1. 平键是靠键的上下两工作面与键槽间的摩擦力来传递载荷的。 【】2. 静应力只能由静载荷产生,变应力只能由变载荷产生。 【】3. 零件表面经淬火、渗碳、喷丸、滚子碾压等处理后，其疲劳强度增高。 【】4. 按照承受载荷情况分，自行车
2、前轴属于转动心轴。 【】5. 同步带传动属于摩擦传动。 【】6. 与合金钢相比，碳素钢对应力集中更为敏感，因此用碳素钢制成的轴的表面粗糙度应控制得更为严格。 【】7. 减少螺栓刚度和增加被联接件刚度，有利于提高螺栓联接疲劳强度。 【】8. 由于蜗杆蜗轮传动滑动速度很大，蜗杆常用减摩材料（如铸造青铜）制造。 【】评阅人 得分班级-学号-姓名-重修标记第 2 页 共 10 页9. 设计动压向心滑动轴承时，宽径比 取得较大，端泄量小，承载能力高，温升高。 【Bd】10. 链传动的平均传动比 。 【121i】二、选择题（本题分 15 小题，在每个小题后面给出的四个备选项中只有一项是符合题意的，请把所选
3、项的字母统一填在题后列出的各小题编号后的横线上，每小题 1 分， 满分 15 分， ）11. V 带传动工作时，与带轮轮槽接触的是 。 【 A 】A. 带的两侧面 B. 带的顶面 C. 带的底面 D. 带的侧面与底面 12.链传动与带传动相比，链传动没有弹性滑动和打滑的现象，所以链传动能保持准确的A. 瞬时传动比 B. 平均传动比 C. 链速 D. 从动轮角速度13. 转轴工作时主要承受 。 【 C 】A. 纯扭矩 B. 纯弯矩 C. 扭矩和弯矩 D. 摩擦力矩14. 蜗杆传动的主要失效形式是 。 【 D 】 A. 齿面疲劳点蚀 B. 齿根的弯曲折断 C. 齿面的塑性变形 D. 齿面的胶合和磨
4、损15. 采用合金钢和热处理的办法来提高轴的 ，并无实效。 【 D 】A. 表面硬度 B. 强度 C. 工艺性 刚度16. 角接触球轴承，内径 80mm，宽度系列0，直径系列2，接触角 其代号为 。 【 o15C 】A. 30216C B. 30280AC C. 7216C D. 7216AC 17. 适合做滑动轴承轴承衬的材料是 。 【 B 】A. 优质碳素钢 B. 巴氏合金 C. 铸铁 D. 合金钢18. 在螺栓联接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是 。 【 A 】A. 防松 B. 提高刚度 C. 减小每圈螺纹牙上的受力 D. 提高联接强度19. 带传动正常工作时不能保证准确的传动比
5、，是因为 。 【 D 评阅人 得分第 3 页 共 10 页】A. 带不是完全弹性体 B. 带容易变形和磨损C. 带在带轮上打滑 D. 带的弹性滑动20. 为了减少蜗轮刀具数目，有利于刀具标准化，规定 为标准值。 【 C 】A. 蜗轮齿数 B. 蜗杆头数 C. 蜗杆直径系数 D. 蜗轮分度圆直径21. 设高速轴与低速轴的材料相同，传递的功率也相同；若低速轴的转速是高速轴转速的时，其直径最小值应为高速轴直径最小值的 倍。 【 18B 】A. B. 2 C. 4 D. 8222. 下列联轴器中，不具有直线位移和角位移补偿能力的联轴器是 。 【 A 】A. 凸缘联轴器 B. 齿式联轴器C. 万向联轴器
6、 D. 弹性柱销联轴器23. 零件受对称循环变应力作用时，对塑性材料应取 为材料的极限应力。 【 C 】A. B. C. D. BS1024. 以下几种措施中，可用于减少齿轮传动的附加动载荷的是 。 【 D 】A. 齿轮的轮齿做成鼓形齿 B. 增加齿轮圆周速度 C. 改变原动机类型 D. 齿顶修缘 22. 链传动中，链节数通常取偶数，链轮齿数取奇数，最好互为质数，其原因是 。 【 A 】A. 链条与链轮轮齿磨损均匀 B. 工作平稳 C. 避免采用过渡链节 D. 具有抗冲击力三、填空题（本大题分为 10 小题，请把正确的答案统一填写在题后的空白横线上，每空 1 分，本大 题满分 10 分。 ）2
7、6. 中小功率闭式硬齿面钢制齿轮的主要失效形式是 点蚀 。27. 普通平键的宽和高 是根据轴的 轴径 确定的。hb28. 比较适合于用做轴承衬的材料是 巴氏合金 。评阅人 得分第 4 页 共 10 页29. 控制适当预紧力是保证带传动正常工作的重要条件，预紧力不足，则易发生带的 跳动和打滑 。30. 带传动的准则是 保证不打滑的条件下带具有足够的疲劳寿命 。31. 当温度升高时，润滑油的粘度随之 降低 。32. 为了便于装配轴上零件并去掉毛剌，通常，轴端应加工出 倒角 。 33. 在不完全液体润滑滑动轴承中，限制 pv 值的主要目的是限制 温升 。34. 对闭式蜗杆传动进行热平衡计算的主要目的
8、是 温度过高而引起的齿面胶合 。35. 采用表面强化如压、喷丸、碳氮共渗、氮化、渗氮、高频或火焰表面淬火等方法，可显著提高轴的 疲劳强度 。四、简答题（本大题分为 4 小题，每小题 3 分， 满分 12 分）36. 用链传动、齿轮传动、 V 带传动等装置组成多级传动时，按怎样顺序排列才合理？为什么？答：配置顺序是：带传动 齿轮传动 链传动。这是因为 V 带传动具有缓冲吸振作用，且靠摩擦传递，一般置于高速级；链传动不平稳，速度高时传动出现较大的振动冲击，一般应置于低速级。而齿轮传动一般置于中间级。37. 分别说明三角螺纹、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，主要用于连接。梯
9、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；在螺旋传动中应用最普遍。38. 轴的设计主要包括哪些内容？答：（1）材料选择；（2）进行轴的结构设计；（3）进行轴的强度验算。 （4）必要时还要进行刚度计算和振动稳定性计算。39. 简述联轴器选择的步骤。答：首先，根据使用要求选择联轴器的类型，其次，根据转矩和轴径的大小确定具体型号，必要时对关键元件进行强度计算。评阅人 得分第 5 页 共 10 页五、分析解答题（本大题分 4 小题，满分 22 分）40. （4 分）题 40 图所示两级圆柱齿轮减速器的可能两种布置方案中，哪一种方案更合理？为什么? 41. （5 分）试分析题题
10、 42 图所示四种摩擦副，哪些不能形成油膜压力，为什么？（v 为相对运动速度，油有一定的粘度。 ）1h2hvF（a）12hvF(b)12hvF12(c)12h0vF(d)题 41 图答：只有图（c）符合形成动压油膜条件，因此它有可能形成油腻压力。其他各图都不具备形成动压油膜条件。其中图 a 没有产生楔形间隙；图 b 中两表面相对运动方向不能使油从大口流入、小口流出；图 d 中运动板的速度过低。42 （8 分）题图 2 所示斜齿圆柱齿轮传动 蜗杆传动组成的传动装置。动力由 I 轴输入，蜗轮 4 为右旋。试解答下列问题：（1）为使蜗轮 4 按图示 n4 方向转动，确定斜齿轮 1 的转动方向；（2）
11、为使中间轴所受的轴向力能抵消一部分，确定斜齿轮 1 和斜齿轮 2 的轮齿旋向；（3）画出齿轮 1 和蜗轮 4 所受圆周力 Ft1、F t4 和轴向力 Fa1、F a4 的方向（垂直纸面向外的力画 、向内的力画 ）评阅人 得分答:方案二更为合理。原因之一：输入和输出的轴段长，原动机和工作机的振动和冲击对齿轮传动影响小。原因之二：轴的扭转剪应力分布减弱了弯曲正应力的分布不均。方案一 方案二题 40 图第 6 页 共 10 页In41234I II I I2aFInIn aF4tF3t 3a4aF1t题 42 图43. （6 分）题 43 图所示的两个带传动结构（中心距、预预紧力、带的材料、带轮材料
12、）完全相同，带轮 1 与带轮 4 的直径相同、带轮 2 与带轮 3 的直径相同， 。试问两个传动31n中：（1）哪个可以传递更大的圆周力？为什么？（2）哪个可以传递更大的功率？为什么？答：（1）圆周力一样大。因为两传动装置的预紧力摩擦系数及小带轮包角均相等。（2）装置（b）传递的功率更大。因为在两者具有同等最大圆周力的情况下， （b）的带速更高，故功率更大。n3n11234( a )( b )题 43 图六、计算题（本大题分为 3 小题，满分 24 分）44.（8 分）轴上装有两个 30307 轴承，受载情况如题 44 图所示。已知：轴上外加径向载荷为 ，外加轴向载载荷 。轴承的车转速 ，动载
13、系30 NreF50 NaeF10 rminn数 ，温度系数 ，判定系数 ，额定动载 ，内部（派生）轴1pf1tf.32398CN向力按 进行计算。当 时， ， ，当 时，2drYar.4X.YarFe评阅人 得分第 7 页 共 10 页， 。试计算轴承 2 的当量动载荷 。1X0Y2P解：（1）计算轴承径向载荷12NrF0（2）计算轴承轴向载荷 156.3 drY227F120.NdaedF30 NreF50 NaeF40 m20 2r 1r1题 44 图216.3NadaeF5（3）计算当量动载2.6arFe220.4,.9XY235PafXYF45. （8 分）如题图 45 所示，已知一
14、个托架的边板用 4 个饺制孔用螺栓（标号分别为1、2、3、4）与相邻的机架相联接。托架受到一个与边板螺栓组的垂直对称轴线相平行的大小为 P 的载荷作用。试求出此螺栓组中各螺栓所受工作剪力的大小。解：各螺栓由横向载荷 P 所引起的剪切力的方向如图 1 所示，其大小均为： 4AF各螺栓由转矩 引起的剪切力的方向Tl如图 1 所示，大小均为： 2Bl螺栓 1、3 所受总的剪切力为：2354ABFFP螺栓 2 所受总的剪切力为：23ABlllPFBFAFAFAFAFBFBFB题 45 图螺栓 4 所受总的剪切力为 4ABPF46. （8 分）钢制标准齿轮传动，已知载荷系数 ， ，齿宽1.5K70 rm
15、inn， ， （主动） ，75mb3 1z25第 8 页 共 10 页， ， ， ， ， ，12.7FaY1.6Sa160 MPaH1450 PaF215z2.FaY， ， ， ，8S2 H2 F.Hz， ，综合考虑齿面接触强度和齿根弯曲强度，试决定此对齿E=19. MPaZ1uZ轮能传递的最大功率。 （提示： ； 12=HEuHKTZbd）12FFaSFKTYbmZ解： ， ，1357 mdz215zu15.09uZ将接触强度计算式改写成 2HEubdTK因 ，按上式计算 时， 应代入 的值，则根据接触强度计算的12H12H转矩为 2112275602.89.1.51 NmEHubdTKZ将
16、弯曲强度计算式改写成 211FaSbZTKY因 ，按弯曲强度式计算 时，1 245040.61.2.7.8F FaS aSY1T应代入 ，故根据弯曲强度计算出转矩为FaS2FaSY221175340561.3 Nm.FaSbmZTK第 9 页 共 10 页小齿轮能够传递的极限转矩是 max187.53 NT故 maxax750426W14.73 k30nPT 七、结构改错题（本大题只有 1 个小题，满分 6 分）47. 按示列方式指出下题 47 图示轴系结构错误并说明原因，所指出的错误不少于 8 处。1234 567 8 9 1 0 1 11 21 3题 47 图解：1-缺少调整垫片2-缺轴端挡圈3-键无法装入轮毂键槽4-所有键槽应布置在同一母线上5-应留间隙6-此处不应有键7-应为齿轮留出压紧空间8-键太长9-齿轮轴向未定位10-轴承方向装反11-轴端伸得太长12-轴不应与轴承盖接触评阅人 得分第 10 页 共 10 页13-缺少调整垫片
