机械设计大赛考题及答案.doc
辽宁省机械研究院有限公司第一届机械设计大赛第三环节：个人决赛环节（满分150分）答题时间：180分钟 得分： 一、简答题(共计50分)1、看图填空（10分）根据图形所示，在括号中填入热处理工艺名称A 退火 。B 正火 。C 调质 。D 回火 。E 淬火 。（每空2分）2、简答：何谓失效？机械零件有哪些常见的失效形式？（5分）机械零件在规定条件下不能完成规定的功能称为失效（1分）失效形式每答对2个得1分（8个以上满分）3、简答题：一个完整的液压系统由几部分组成，并简述各部分的功能、作用及包含内容？（10分）一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油。(2分)1、动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。(2分)2、执行元件(如液压缸和液压马达)的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。 （2分）3、控制元件(即各种液压阀)在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同，液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为溢流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。 （2分）4、辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、压力表、油位油温计等。 （1分）5、液压油是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类（1分）4、简算题：计算下图所示机构自由度（每题2分（计算过程1分，结果1分），共10分）F1=3n-(2pl+ph)=3x5-(2x7+0)=1 2分 F2=3n-(2pl+ph)=3x5-(2x7+0)=1 2分F3=3n-(2pl+ph)=3x4-(2x5+1)=1 2分F4=3n-(2pl+ph)=3x5-(2x7+0)=1 2分F5=3n-(2pl+ph)=3x7-(2x10+0)=1 2分5、简答：有两对标准直齿圆柱齿轮，第一对参数为：m=4，=20°,z1=20，z2=40;第二对参数为：m=2，=20°,z1=40，z2=80;其他条件完全一样，问哪对齿轮接触疲劳强度大？哪对齿轮的弯曲疲劳强度大？哪对齿轮更容易发生胶合？为什么？（6分）答：1）两对齿轮的分度圆半径一样大，又不存在变位齿轮，接触疲劳强度一样（2分）2）第二对齿轮的模数小，所以齿厚就比较薄，弯曲疲劳强度就低，因此第一对齿轮弯曲疲劳强度大（2分）3) 第二对齿轮齿高比较低，从而减少了齿顶和齿根处的相对滑动速度，从而也就减小了磨损，较小了胶合的可能。因此第一对齿轮更容易发生胶合。（2分）6、简答：提高轴的强度和刚度各有哪些措施？（4分）轴的强度不足时（2分）（每个0.5分）：合理布置轴上零件以减小轴所受的扭矩；增大轴的直径；改变材料类型；改进轴的结构（增大过渡圆角半径，开卸载槽）以减少应力集中；对轴的表面进行热处理和表面硬化加工处理；提高表面加工品质轴的刚度不足时（2分）：采取增大轴径，改变轴的外形，减小轴的跨距等措施7、填表：滚动轴承的主要失效形式，并说明失效的现象和失效原因？（5分）失效形式现象失效原因点蚀内外圈的滚道及滚动体的表面出现许多点蚀坑过载、装配不当（配合过紧、内外圈不正）和润滑不良磨粒磨损滚道表面、滚动体与保持架接触部位发生磨损，引起内部松动轴承内部有研磨物，润滑不良粘着磨损在滚道及滚动体表面上有粘着痕迹速度太高、润滑不良；不适当的装配；内外圈配合柱面松动断裂内外圈上发生轴向、周向裂纹；保持架开裂配合太紧；装配面不均匀；轴承座畸变；旋转爬行或微动磨损塑性变形滚动体或套圈滚道上出现不均匀的塑性变形凹坑静载荷或冲击载荷过大其他锈蚀、电腐蚀、不正常温升轴承内有湿气或酸液；有电流连续或简短通过；润滑剂太多，内部游隙不当等每个形式1分，最多5分二、应用题：（共100分）1、计算题： 图示为一标准直齿圆柱齿轮机构传动简图。已知轮1、轮2的中心距与轮3、轮4的中心距相等，Z3的模数为5 mm , 轮1的转速n1=1440r / min , 轮2的转速n2 = 480 r/min , 求（1）Z2的齿数；（2）Z1和Z2的模数；（3）Z4的转速。 （10分） Z2的齿数（3分） Z2=1440/480x25=75Z1和Z2的模数 m=5x(21+59)/(75+25)=4（4分）Z4的转速 n=480x59/21=1348.6r/min（3分）2、计算题：如图所示的轮系中，已知各轮齿数为：z1=90，z2=60，z2=30，z3=30，z3=24，z4=18，z5=60，z5=36，z6=32。运动从A，B两轴输入，由构件H输出。已知nA=100r/min,nB=900 r/min,转向如图所示。试求输出轴H的转速nH的大小和方向。（20分）（每步骤2分，步骤分10分，结果各5分）3、改错题：分析图所示齿轮轴系上的错误结构，请在图上标明错误位置，并说明原因(注：重复错误算一个错误)（10分）1、 该轴段长度过长，半联轴器无法轴向定位；2、 该轴段长度过长，轴承装配不方便，应采用阶梯轴3、 轴承透盖与轴之间应为间隙配合，且用油封毡圈密封4、 轴承盖外端面加工面积过大5、 箱体两端面与轴承盖接触处无凸台，使箱体端面加工面积过大6、 箱体两端面与轴承盖间缺少调整垫片，无法调整轴承间隙7、 套筒过高，轴承无法拆卸8、 该轴段长度应短于齿轮轮毂宽度，否则齿轮无法轴向定位9、 键长l=L-10mm10、 轴环过高，轴承无法拆卸11、 该轴段长度过长，无静止件轴承外圈无法与轴承盖接触（每答对1条1分，重复错误处不重复得分，满分10分）4、分析计算题：如图所示，蜗杆主动，蜗杆的输入扭矩为T1=20N.m，模数m=4mm，蜗杆头数z1=2，蜗杆分度圆直径d1=50mm，蜗轮齿数z2=50，传动的效率=0.75，齿型角=20°。(20分)（1）试确定蜗轮的转向（2）试确定蜗杆和蜗轮上作用力的大小和方向。（画图标示）答：（1）由图可知，蜗杆为左旋蜗杆，根据左手定则判定出Fa1的方向，由于Ft2的方向与Fa1相反，因此n2为顺时针转向。（4分）（2）蜗杆和蜗轮上作用力的方向如下图所示，各力的大小为Ft1= Fa2=2T1/d1=2x20000/50=800(N)（2分）Ft2= Fa1=2T2/d2=2T1*i*/(z2*m)= 2x20000x25x0.75/50x4=3750(N)（2分）Fr1=Fr2=Ft2tan=3750xtan20°=1364.9(N)（4分）（图8分）5、作图题：（每题5分，共20分）一）根据组合体的主、俯视图，画出其左视图（虚线不能省略）二）按给出机件的两视图，将主视图改画成全剖视图，并画出A-A半剖视图。三）根据上下图给出的主、俯视图，补画中间半剖的主视图四）根据组合体的主、俯视图，画出其左视图6、尺寸标注题：下图所示为标准齿轮轴，用于减速箱输入端，图纸给出基本尺寸，请根据设计经验，分析各轴段用途，合理地标注下图的尺寸公差，形位公差、表面粗糙度和技术要求。(13分)7、标注下图齿轮减速器中各尺寸合适的公差与配合符号。（见图）（7分）6题标准答案：（13分）尺寸公差：6个，每个0.5分，共3分形位公差：同轴度1分，键槽对称度1分，AB端跳或垂直度1分，共3分表面粗糙度：轴上2分，键槽1分，其余1分，共3分技术要求：每条1分(最多2分)，倒角1分，中心孔1分，共4分7题标准答案：（7分）配合公差：7个，每个1分，共7分
