中国矿业大学《机械设计》试卷答案卷六套合集.pdf

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1、中国矿业大学 20062007 学年第一学期 机械设计试卷 A 卷 学院 班级 姓名 学号 一选择题（每题 2 分，共 20 分）1.在带、链、齿轮组成的多级传动中，带传动应放在 。高速级 低速级 高速级或低速级均可 2悬置螺母的主要作用是 。作为联接的防松装置 减小螺栓系统的刚度 使螺母中各圈螺纹受力较均匀 防止螺栓受弯曲载荷 3非液体滑动轴承，其润滑状态通常为 。边界润滑 流体润滑 混合润滑 边界润滑或混合润滑 4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rl应有 关系。r=rl；rr1；r S1 A1=S2 Fa=1150N A2=S2=650N 2)e

2、RA36.03200115011 X1=0.4，Y1=1.6 (1 分)可得欲24321154.11sin2tan2tan22323233333321121112aantataFFTTzmTdTFFzzdTdTFF（4 分）（2 分）（2 分）（1 分）（1 分）（2 分）（1 分）（1 分）（1 分）eRA31.0208065022 X2=1，Y2=0 (1 分)3）NAYRXP312011506.132004.011111 NAYRXP20802080122222 中国矿业大学 20062007 学年第一学期 机械设计试卷 B 卷 一选择题（每题 2 分，共 20 分）1 为了保证轴承内圈

3、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 rl应有 关系。r=rl；rr1；rrl 2带传动中，主动轮上的滑动弧是发生在带与带轮的 。绕进段 退离段 全部包围弧段 3.计算轴的当量弯矩公式中22)(TMMe中折算系数，是考虑 T 对 M的：。大小不同 方向不同 类型不同 应力循环特性不同 4带传动设计中，应验算小带轮包角不要过小，这是为了 。提高传动寿命；减小对轴的压力；减小结构尺寸；提高摩擦力保证有一定承载能力 5非液体滑动轴承，其润滑状态通常为：。边界润滑 流体膜润滑 混合润滑 边界润滑或混合润滑 6蜗杆传动热平衡计算的目的是为了控制温升，防止 。蜗杆机械性能下降 润滑

4、油变性或齿面胶合 传动效率下降 蜗轮材料退火 7为提高螺栓在变载荷作用下的疲劳强度，可采取 的措施。增大螺栓刚度 适当减小预紧力 减小螺栓刚度 减小被联接件刚度 8只受预紧力作用的普通螺栓联接，螺栓危险剖面上单元体的应力状态为 （1 分）（1 分）（1 分）。简单拉伸 纯剪切 拉扭组合 拉弯组合 9转轴上载荷和支点位置都已确定后，轴的直径可以根据来 进行计算或校核。抗弯强度；扭转强度；扭转刚度；弯扭合成强度 10对液体动压轴承需要足够的供油量主要是为了 。补充端泄油；提高承载能力；提高轴承效率；减轻磨损 四试用液体动压润滑的一维雷诺方程)(603hhhVdxdp（p油膜压力，液体动力粘度，V动

5、板速度，0,hh，X 如图所示）说明：（1）产生动压油膜的必要条件有哪些？（3 分）（2）画出动板速度 V 的方向以及定性画出入口处、出口处、pmax对应0h处油层速度分布图。（5 分）（3）定性画出平板液体动压油膜压力沿 X 的分布图。（4 分）解：1）收敛的间隙；2）足够的带油速度；3）油的粘度足够大 五如图所示螺栓联接中采用两个 M20 的螺栓，其小径 d117.294mm，螺栓许用拉应力MPa160，被联接件结合面的摩擦系数 f0.20，可靠性系数2.1fK。试X P h0 V 计算联接容许传递的静载荷 Q。(12 分)解：由结合面不滑移得：QKFmzffs0 (4 分)由螺栓强度得：

6、3.14210dF （5 分）其中 m=2,z=2 （1 分）解得NQ19273 （2 分）六某矿车自重 1KN，载重 3KN，矿车的两根同样的车轴各支承在同样的一对车轮上，支承距 a=600mm，轨距 b=900mm，若车轴材料的许用弯曲应力=70N/mm2，试画出车轴的弯矩图并确定车轴危险断面的直径 d。(12 分)解：车轴弯矩图如下图 最大弯矩NmmM1500001000)2231(2600900 (4 分)车轴危险断面的直径mmMd75.27701.01500001.033 (4 分)中国矿业大学 20072008 学年第一学期 机械设计试卷（A）答案卷 一选择题（本题共 10 小题，

7、每小题 2 分，共 20 分，选错或不选不计分）900 600 M 1.在带传动中，若发生打滑现象，则在 。大带轮上先发生；小带轮上先发生；大小带轮上同时发生 2受倾覆力矩作用的螺栓组联接，每个螺栓所受的工作载荷 。相等；与到倾覆轴的距离成正比；与到倾覆轴的距离成反比 3在液体动压润滑单油楔轴承中，油孔和油沟应开在油膜的_。承载区；非承载区；两者均可）4滚动轴承的直径系列代号是指 。结构相同、内径相同而宽度不同 结构相同、内径相同而外径不同 结构相同、内径相同而宽度与外径不同 5平键与切向键的受力方式为 。挤压、剪切，挤压；挤压、剪切，剪切；挤压、剪切，剪切、挤压 6 蜗杆齿面上受到 Ft1、

8、Fr1与 Fa1的作用力，其中最大的力是 。Ft1 Fr1 Fa1 7在滚子链中，设置滚子的目的在于 。减轻链与轮齿表面的摩擦与磨损 增加承载能力 减小振动与噪音 8联轴器和离合器的共性作用是 。缓和冲击和振动 补偿两轴间可能的位移 传递扭矩 防止机器发生过载 9当普通螺栓受横向力或旋转力矩或倾覆力矩作用时，螺栓上的受力为?。轴向拉力 剪切力 轴向拉力与剪切力 轴向压力与剪切力 10火车车箱的车轮轴是 。转轴；心轴；传动轴 二填空题（本题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分，填错或不填不计分）1滚动轴承的基本额定动载荷是指基本额定寿命为 106转 时所能承受的载荷。2带传动与链传动的本

9、质区别是 前者是摩擦传动后者是啮合传动 。3直齿圆锥齿轮的接触强度与弯曲强度可近似按 齿宽中点的当量直齿圆柱齿轮 强度进行计算。4闭式软齿面齿轮传动一般按 接触 强度设计，按 弯曲 强度校核。5 在设计图纸上注明某链条的标记为“24A260”，其中“24A”代表 链号 ，“60”代表 节数 。Z1 Z2 2Z Z3 方案 2 方案 1 Z1 Z2 2Z Z3 夹具 夹具 零件 1 零件 2 6滚动轴承工作时，滚动体和转动套圈的表面接触应力循环特性为 周期变幅脉动循环。7一对普通齿轮传动（精度 7、8、9 级）轮齿弯曲强度公式是按载荷作用在_ 单齿对啮合高点 推导出来的。8在齿轮的弯曲强度计算中

10、，齿形系数 YFa与齿轮基本参数中的 模数 无关。9对深沟球轴承进行轴向预紧的目的在于 提高承载能力、增加旋转精度 。10螺纹的牙型与用途相关，当用于联接时牙型角较 小；当用于联接时牙型角较 大。11机械零件的磨损过程大致分成_ 跑合磨损 _阶段、_ 稳定磨损 _阶段和_ 剧烈磨损 _阶段。12为保证轴上零件能靠紧定位面，轴肩处的圆角半径应 小于 零件上的倒角或圆角半径。三当计入轴的变形时，试分析方案 1 与方案 2 中，哪一个有利于齿面接触应力的均匀分布；从加工的角度分析，零件 1 与零件 2 中哪一个有利于加工。（6 分）答：方案 2 有利于齿面接触应力的均匀分布，轴的弯曲与扭转变形对齿面

11、接触应力的均匀分布影响较小。（3 分）零件 2 有利于加工，轴向定位尺寸较长。（3 分）四.一个 V 带传动，主动轮 D1250 mm，转速 n11200 r/min、包角 172，带与带轮间的当量摩擦系数为 fv0.333。在即将打滑时测得功率 P15.7kW，求此时紧边拉力 F1和有效拉力 Fe。（10 分）解：VD1n1/(601000)2501200/(601000)15.7 m/s，（2 分）Fe1000P/V100015.7/15.71000 N，（2 分）fv(172/180)0.3330.99965，（2 分）由 F1/F2efv12.717，根据 FeF1F21.717 F2

12、，得 F2582 N，（2 分）于是 F12.717 F22.7175821581 N。（2 分）五.当一个螺栓的预紧力为 20 KN，刚度与被联接件刚度的关系为 C1C2/3，联接所受工作载荷在 40 KN 至 10 KN 之间交替变化时，试计算(1)螺栓上工作拉力变化的幅值 F1与 F2；(2)螺栓中总拉力的最大值与最小值；(3)若工作载荷为静载荷，F40 KN，240 N，求螺栓的最小直径 d1。(12 分)解：(1)已知 C1C2/3，F1040KN，F1F C1/(C1+C2)，于是得 F1F C1/(C1+C2)10(1/3)/(1/3+1)2.5 KN，（2 分）F2F C1/(

13、C1+C2)40(1/3)/(1/3+1)10 KN，（2 分）螺栓上的拉力变化的幅值为 2.5 KN 至 10 KN。(2)已知 F020 KN，FF0+F，得 F120+2.522.5 KN，（2 分）F220+1030 KN。（2 分）(3)384.14240300003.143.1421Fd mm （4 分）六在直齿圆柱齿轮传动的设计中，接触应力 H由下式计算 (8 分)1(2H211HEHubduKTZZZ(1)该式计算的接触应力 H位于齿面的哪个位置 节点 ；(2 分)(2)节点区域系数 ZH是 节点处齿廓形状 对接触应力的影响；(2 分)(3)载荷系数 K KAKVKK 。(4

14、分)七在下图所示的传动系统中，1、3 为蜗杆，2、4 为蜗轮，2、3 为斜齿圆柱齿轮，4、5 为直齿圆锥齿轮。已知蜗杆1 为主动件，要求输出齿轮5 的回转方向如图所示。(1)若轴 I、II、III 上所受轴向力能抵消一部分，确定各个齿轮的螺旋线方向；(4分)(2)在图上画出各轴的回转方向与轴向受力 (4 分)题 7 图 答案图 2 3 1 2 1 5 4 4 3 力 转向 2 3 1 2 5 4 4 3 n5 题 8 图 轴承 2 轴承 1 FA 左端盖 右端盖 机架 机架 n R2 R1 FA S2 S1 A2 A1 轴向力示意图 八.图示的轴由两个角接触球轴承支承，轴承承受的径向载荷为 R

15、11000 N，R2 2000 N，轴向载荷 FA900 N，方向向右，载荷系数 fP1.35。轴承的接触角 25，判断系数 e0.68。当 A/Re 时，x1，y0；当 A/Re 时，x0.41，y0.87。派生轴向力 S0.7R。(1)计算轴承 1 上的当量载荷 P1。(6 分)(2)计算轴承2 上的当量载荷P2。(6 分)解：1)由派生轴向力 S0.7R 得 S10.7R10.71000700 N，S20.7R20.720001400 N。2)S2FA14009002300 N，大于轴承 1 上产生的 S1(700 N)，为此，轴承1 上的轴向力A12300 N；轴承2 上的轴向力A2S

16、21400 N。轴承1 上的x1，y1：A1/R12300/10002.3e，x10.41，y10.87；轴承2 上的x2，y2：A2/R21400/20000.7e，x20.41，y20.87。(1)轴承 1 上的当量载荷 P1 P1fP(x1R1y1A1)1.35(0.4110000.872300)3255 N(2)轴承 2 上的当量载荷 P2 P2fP(x2R2y2A2)1.35(0.4120000.871400)2751 N 五、改错题 （本题 10 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，

17、并编上号，简述其错误原因（略）。改正为：中国矿业大学 20072008 学年第一学期 机械设计试卷（B）答案卷 一选择题（本题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分，选错或不选不计分）1.某 V 带传动，当带的线速度增加 1 倍，则带内的离心应力增加了 。1 倍；2 倍；3 倍；4 倍 2为了提高受轴向变载荷螺栓的疲劳强度，应 。增加联接件刚度；降低联接件刚度；增加螺栓刚度 3与矩形螺纹相比，三角螺纹的自锁性能相对 ，机械效率相对 。差 高；好 低；好 高 4各种滚动轴承的滚动体与内外圈之间的接触状态为 。都是点接触 都是线接触 既有点接触也有线接触 5平键与楔键的受力方式为 。挤压、剪

18、切，挤压；挤压、剪切，剪切；挤压、剪切，剪切、挤压 6普通蜗杆传动设计时，以2H2E212)/(10zZKTdm作为设计式的原因在于 。减少加工蜗轮的刀具数量；减少加工蜗杆的刀具数量；与加工无关 7在设计滚子链传动时，链轮齿数最好取 ，链条节数最好取 。奇数 奇数；奇数 偶数；偶数 偶数 8联轴器的主要作用在于 。缓和冲击和振动；两轴间存在各种误差时，正常传递转矩；防止机器发生过载；两轴间无各种误差时，才能传递转矩 9当配合螺栓受横向力或旋转力矩作用时，螺栓上的主要受力为 。轴向拉力；剪切力；挤压力与剪切力；轴向拉力与剪切力 10十字滑块联轴器是 机构在联轴器上的应用。曲柄摇块机构；双转块机构

19、；双滑块机构 二填空题（本题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分，填错或不填不计分）1滚动轴承内圈与轴颈的配合比外圈与座孔的配合要 紧 。2在一般情况下，链传动的瞬时传动比 不等于常数 。3在对直齿圆锥齿轮传动进行结构设计时，其中的一个零件称为套杯，套杯的主要作用为 调节一对直齿圆锥齿轮的锥顶到重合 。4闭式硬齿面齿轮传动一般按 弯曲 强度设计，按 接触 强度校核。5在承载能力方面，链条“24A160”比“28A160”小 。6设计滑动轴承的主要目标是 减少摩擦与磨损、提高位置精度与工作寿命。7在斜齿轮的接触强度计算中，渐开线在法面节点上的曲率半径 1、2分别为 n1V1sin5.0d

20、 n2V2sin5.0d 。8在齿轮的接触强度计算中，系数 Z考虑 重合度 对接触应力的影响。9圆锥滚子轴承应 成对 使用。10在螺栓联接上紧时，阻碍螺母上紧的力矩为 螺纹力矩与结合面力矩 。三当齿轮的尺寸比较大，工作温度差达 100C 以上，试分析图(a)与图(b)所设计的齿题 3 图(a)(b)2000 200 2000 200 轮中，哪一个有利于保持齿轮的几何精度？若齿轮的宽度 B400 mm，传递的转矩T2107 Nmm，A 型普通平键的截面尺寸 bh4525，键联接的许用挤压应力 100 N/mm2，求轮毂处的宽度 L （10 分）答：图(b)有利于保持齿轮的几何精度。（5 分）32

21、01005.122000000002044dhTlmm 轮毂处的宽度 Llb32045365 mm。（5 分）四.V 带传动所传递功率为 10 kW，带速 V10 m/s，小带轮上的包角 1135，带与带轮间的当量摩擦系数 fV0.5。（1）求有效拉力 Fe；（2）若测得带松边的拉力 F2400 N，问此时是否发生打滑？（10 分）解：（1）由 Fe1000P/V，得 Fe1000 N，（4 分）fV0.5(135/180)1.178。（2）由 F1/F2efv1e1.1783.248，根据 FeF1F22.248 F2，得 F2Fe/2.2481000/2.248445 N400 N，F2的

22、最大值 445 N 大于工作时的拉力 400 N，不产生打滑。（6 分）五.当螺栓的预紧力 F010 KN，螺栓的刚度与被联接件刚度的关系为 CbCm/4，联接所受工作载荷在 25 KN 至 5 KN 之间交替变化时，试计算(1)螺栓上工作拉力变化的幅值 F1与 F2；(2)螺栓中总拉力的最大值与最小值；。(12 分)解：(1)已知 CbCm/4，F525 KN，F1F Cb/(Cb+Cm)，于是得 F1F Cb/(Cb+Cm)5(1/4)/(1/4+1)5 KN （3 分）F2F Cb/(Cb+Cm)40(1/4)/(1/4+1)8 KN （3 分）螺栓上的拉力变化的幅值为 5 KN 至 8

23、 KN （2 分）题 7 图 1 2 4 3 2 3 n1 1 2 4 3 2 3 n1 F21a F12a F32a F23a F43a 右旋蜗杆 右旋蜗轮 n4 n2 n3(2)已知 F010 KN，FF0+F，得 F110+515 KN （2 分）F210+818 KN （2 分）六在直齿圆柱齿轮传动的设计中，齿根弯曲应力 F由下式计算 (8 分)2FSaEa11FYYYmbdKT(1)该式计算的齿根弯曲应力 F位于哪个位置上 齿根 30切线的位置；(2 分)(2)齿形系数 YFa是考虑 齿根几何形状 对齿根弯曲应力的影响；(2 分)(2)应力修正系数 YFa是考虑 齿根过渡曲线的应力集

24、中及其他应力 对齿根弯曲应力的影响。(4 分)七下图所示为斜齿轮、圆锥齿轮、蜗杆传动机构，试回答下列问题：(1)合理确定斜齿轮1、2 和蜗杆3、蜗轮4 的螺旋方向；(2 分)(2)画出斜齿轮2、锥齿轮 3 及蜗轮4 的受力情况；(4 分)(3)标出各个齿轮的回转方向。(2 分)八.图示的轴由两个圆锥滚子轴承支承，轴承承受的径向载荷为 R11500 N，R2 2500 N，轴向载荷 FA1250 N，方向向右，载荷系数 fP1.25。派生轴向力 SR/(2y)，y1.6，判断系数 e0.37。当 A/Re 时，PxRyA1R0A；A/Re 时，PxRyA0.4R1.6A。(1)计算轴承 1 上的

25、当量载荷 P1。(6 分)(2)计算轴承2 上的当量载荷P2。(6 分)题 8 图 轴承 2 轴承 1 FA 左端盖 右端盖 机架 机架 n R2 R1 FA S2 S1 A2 A1 轴向力示意图 解：1)由派生轴向力 SR/(2y)得 S1R1/(2y)1500/(21.6)469 N，S2R2/(2y)2500/(21.6)781 N。2)S2FA78112502031 N，大于轴承 1 产生的 S1(469 N)，为此，轴承1 上的轴向力A1S2FA2031 N；轴承2 上的轴向力A2S2781 N。轴承1 上的x1，y1：A1/R12031/15001.354e，x10.4，y11.6

26、；轴承2 上的x2，y2：A2/R2781/25000.3124e，x21，y20。(3)轴承 1 上的当量载荷 P1 P1fP(x1R1y1A1)1.25(0.415001.62031)4812 N(4)轴承 2 上的当量载荷 P2 P2fP(x2R2y2A2)1.25(125000781)3125 N 中国矿业大学 20082009 学年第一学期 机械设计试卷（A）答案卷 1 填空（每小题 2 分，填对了得 2 分，填错或不填不得分，共 20 分）1平键的失效型式为 侧面被压溃，中部被剪断 。2V 型带传动的摩擦系数比平皮带传动的 大 。3 链传动相对于 V 型带传动的工作线速度是低还是高

27、 低 。4 在螺栓联接中，欲提高螺栓的疲劳寿命，则螺栓的相对刚度应当 小 。5在普通螺栓联接中，螺栓危险截面上的应力状态为 。（简单拉伸；纯剪切；拉弯组合；弯扭组合；拉扭组合）6 在机械设计中，普遍采用阶梯轴的主要优点为 。（减轻轴的重量；便于热处理；便于零件的装配与定位；抗弯能力强）。7 球轴承比滚子轴承的承载能力 低 ；球轴承比滚子轴承的抗冲击能力 差 。8 离合器在工作原理上分为 机械 离合；电磁 离合。9圆柱形螺旋拉压弹簧应力最大的位置在 内侧 。10在轴肩处设计出圆角，目的在于 减少应力集中 。2 填空与选择填空（每小题 2 分，填对了得 2 分，填错或不填不得分，共 20 分）1细

28、牙螺纹比粗牙螺纹的自锁性能 好 。2 滚动轴承的额定动载荷是指 在90可靠度与106转下所能承受的载荷 。3设计滚子链传动时，链条节数最好取为 偶数 。4已知一链传动，链号为 24A(节距 p38.10 mm)，小链轮齿数 z119，转速 n1380 r/min。试计算链条的平均速度 V 4.585 m/s 、瞬时最大速度 Vmax 4.605 m/s 。5在液体动压滑动轴承中，液体的粘度相对增加，则其承载能力相对 提高 。6非液体摩擦滑动轴承的主要失效形式是 。(磨损；轴瓦裂纹；)点蚀 7 带传动中由于存在弹性滑动，所以，实际传动比比理论传动比 大 。8十字滑块联轴器是 双转块 机构，其允许

29、径向位移的能力相对 较大 。9离合器相对于联轴器的工作特点为 可以在动态实现轴的结合与分离 。10圆柱螺旋拉伸弹簧的旋绕比 C 相对减小，则其刚度 增大 。3 关于螺栓与平键设计计算（总分 15 分）在题 3 图所示的关于轴的部分结构设计中，已知轴的转速 n520 r/min，轴上的转矩 T600 Nm，轴的右端与凸缘联轴器相联接，联轴器采用 6 个 M8 的配合螺栓联接，其直径 d09 mm，许用剪应力50 N/mm2。(1)求配合螺栓上的剪应力；判断该种联接的安全性。（5 分）(2)若采用 4 个 M8 的普通螺栓联接，d16.647 mm，kf1.25，f0.16，螺栓的许用应力615

30、N/mm2，求(1)每一个螺栓上应施加的预紧力 F0；(2)螺纹危险截面上的当量应力 e；(3)判断该种联接的安全性。（2226 分）69 n T 55 50 100 75 15 FR A 5 题 3 图(3)采用一个 A 型普通平键联接半联轴节，平键的横截面尺寸 bh149(mm2)，求键上的挤压应力 p。（4 分）答案 3-1：每一个配合螺栓上的剪力 FT/(Zr)600 Nm(60.050m)2 000 N，每一个配合螺栓的剪应力 F/(92/4)2000/(92/4)31.438 N/mm2，安全。(5 分)3-2-1：每一个螺栓上应施加的预紧力 F0 F0kfT/(6rf)1.256

31、00(60.0500.16)15 625 N (2 分)3-2-2：螺纹危险截面上的当量应力 e e41.3F0/(d12)41.315625/(6.6472)585 N/mm2。(2 分)3-2-3：安全性判断 S/e615/5851.05，安全。(2 分)3-3：p4T/(dhl)4600000/509(7514)87.4 N/mm2。(4 分)4 计算 V 带传动的相关参数（332210 分）已知一带传动的传动比 i2.2，小带轮上带与轮的包角 1158，传递的功率为 P7.5 kw，带的工作速度 V15 m/s，紧边拉力 F1是松边拉力 F2的 2.2 倍。求(1)有效拉力 Fe；(2

32、)紧边拉力 F1；(3)预紧力 F0。(4)带与带轮之间的摩擦系数 fV1。（注：ln2=0.693147）答案 4：4-1：1158158/1802.7576 Fe1000P/V10007.5/15500 N (3 分)4-2：由于 F1F21.2F2Fe，所以，F2Fe/1.2500/1.2416.667 N，F12.2 F2916.667 N (3 分)4-3：F00.5(F1F2)0.5(916.667416.667)666.667 N (2 分)4-4：F1F2efV112.2F2 e2.7576 fV2.2 fVln2.2/2.75760.2859 (2 分)5 计算滚动轴承的相关

33、参数 （共 10 分）在图 5 所示的结构设计简图中，已知轴的转速 n1470 r/min，角接触轴承 1 上的径向载荷 R1800 N，角接触轴承 2 上的径向载荷 R21900 N，轴向载荷 Fa1200 N，两个轴承的额定动载荷 Cr均为 Cr38600 N，e0.68，S0.7R，A/Re，x1,y0；A/Re，x0.41，y0.87，ft1.1，fp1.2，求受载最大的轴承的工作寿命 Lh。答案 5：S10.7800560 N S20.719001330 N (2 分)由于 S1Fa5601200 1760 NS2，所以 A21760 N，A1S1560 N 由于 A1/R1560/

34、8000.7e，所以，x0.41，y0.87；P1fp(x1R1y1A1)1.2(0.418000.87560)978 N (2 分)A2/R21760/19000.926e，所以，x0.41，y0.87；P2fp(x2R2y2A2)1.2(0.4119000.871760)2772 N (2 分)h40746)2772386001.1(14706010)(601036t6hPCfnL (4 分)6 下图所示为斜齿轮、圆锥齿轮、蜗杆传动机构，试回答下列问题：（共 15 分）(1)合理确定斜齿轮1、2 和蜗杆3、蜗轮4 的螺旋方向以减小轴向力；(4 分)(2)画出斜齿轮2、锥齿轮 3 及蜗轮4

35、的轴向受力情况；标注出F21a、F12a、F32a、F23a、F43a、F34a。(6 分)(3)若i123.6、i232.2，已知T1、已初步设计出d1/dm20.7，求1的大小。(5 分)答案 6：(1)、(2)：由斜齿轮 1 的转向确定斜齿轮 2 的转向，由圆锥齿轮 2的轴向受力向左知斜齿轮2 的轴向受力应向右，为此得齿轮 1 为左旋、齿轮2 为右旋。由圆锥齿轮题 5 图 Fa S1 S2 R1 R2 轴承 1 轴承 2 轴承 1 轴承 2 Fa 左端盖 右端机架 机架 n O1 O2 题 6 图 1 2 4 3 2 3 n1 1 2 4 3 2 3 n1 F21a F12a F32a

36、F23a F43a 右旋蜗杆 右旋蜗轮 右旋 左旋 3 的轴向受力向下知蜗杆 3的轴向受力向上，由蜗杆 3的转向与轴向受力方向知蜗杆 3为右旋，由啮合原理知蜗轮4 为右旋。(3)F12aFt1tan1(2T1/d1)tan1，T2T1 i12，2arctan(1/i23)24.444 F32a(2T2/dm2)tansin2(2T1 i12/dm2)tansin2，(2T1/d1)tan1(2T1 i12/dm2)tansin2 1arctan(d1i12/dm2)tansin2arctan(0.73.6tan20sin24.444)20.784。中国矿业大学 20082009 学年第一学期

37、机械设计试卷（B）答案卷 学院 班级 姓名 班级序号 题号 一 二 三 四 五 六 七 总分 满分 20 20 10 15 10 15 10 得分 批改 1 填空（每小题 2 分，填对了得 2 分，填错或不填不得分，共 20 分）1半圆键的工作面为 侧面 。2V 型带槽的楔角 40，V 型带传动的当量摩擦系数 fV f/sin20 。3 链传动的平均传动比 in1/n2，i 与齿数 Z1、Z2的关系为 in1/n2Z2/Z1 。4在螺栓联接中，若螺栓的相对刚度大，则其疲劳寿命 下降 。5 在普通螺栓联接中，被联接件受横向力的作用，螺栓危险截面上的应力状态为 。（弯扭组合；拉扭组；拉弯组合；纯剪

38、切合；简单拉伸）6光轴比阶梯轴的加工工艺性 好 ；阶梯轴比光轴的定位性 好。7滚子轴承比球轴承的承载能力 高 ；滚子轴承比球轴承的抗冲击能力 强。8联轴器在工作原理上分为 机械式 ；液力式 与 电磁式 。9圆柱形螺旋拉压弹簧内侧的应力比外侧的应力 高 。题 3 图 题 4 图 题 5 图 题 6 图 110 100 4-11 n T 45 42 60 18 R2 FA 旋转 50 联轴节 O2 10受横向力作用的转轴，轴的正应力状态为 对称循环 。2 填空与选择填空（每小题 2 分，填对了得 2 分，填错或不填不得分，共 20 分）1 在螺栓组联接中，为了提高螺栓的疲劳强度，螺栓数量宜选 多；

39、螺栓直径宜选 小。2滚动轴承的额定寿命是指 90可靠度与额定载荷作用下所能达到的寿命 。3在滚子链设计时，链条节数取奇数的缺点为 需要使用过度链节 。4当一个键的强度不够时，可以采用两个键联接。这时，二个键需要间隔一定的角度：若是平键则为 180 度；若是切向键则为 120 度。5对于液体动压轴承，其它条件不变，载荷越大，则相对偏心距越 小 。6在设计动压液体摩擦滑动轴承时，如其它条件不变，若选择润滑油粘度相对高的润滑油，则承载能力将相对 提高 。7在点盘式制动器设计中，制动盘离转轴的中心距离应尽量 大，以增加制动力矩。8单万向联轴节允许角向位移的能力相对 较大；传动比的性质为 周期性变化 。

40、9多盘摩擦离合器的结合与分离可以采用的动力方式为 机械式 ；电磁式 。10圆柱螺旋拉伸弹簧的旋绕比 C 相对增大，则其刚度 相对减少 。3 在题 3 图所示的设计中，已知轴上的扭矩 T325 Nm，右侧键联接处的轴径为 42 mm，键的长度为 60 mm，键的截面尺寸 bh128 mm2。求键上的挤压应力 p。（10 分）解 3：p4T/(dhl)4325000/428(6012)80.6 N/mm2 4 在题 4 图所示的设计中，已知轴上的扭矩 T325 Nm，图示左半联轴节与右半联轴节采用 4 个配合螺栓联接，配合联接处的螺栓直径为 d011 mm。求(1)配合螺栓上的剪切应力。（5分）(

41、2)若采用 4 个 M10 的普通螺栓联接，d18.376 mm，kf1.15，f0.18，螺栓的许用应力266 N/mm2，求(2-1)每一个螺栓上应施加的预紧力 F0；(2-2)螺纹危险截面上的当量应力 e；(2-3)判断该种联接的安全性。（53210 分）解 4-1 21000T/1104(112/4)2325000/(1104112/4)15.5 N/mm2 (5 分)4-2-1：每一个螺栓上应施加的预紧力 F0 F0kfT/(4rf)1.15325(40.0550.18)9 438 N (5 分)4-2-2：螺纹危险截面上的当量应力 e e41.3F0/(d12)41.39438/(

42、8.3762)222.7 N/mm2。(3 分)4-2-3：安全性判断 S/e266/222.71.19，安全。(2 分)5 在题 5 图所示的设计中，轴的转速 n2800 r/min，轴的左端安装角接触球轴承 1、右端安装角接触球轴承 2，属于正安装，两个轴承的额定动载荷 C59.5 kN，额定静载荷 C0r39.8 kN，界限系数 e0.55，S0.5R，当 A/Re 时，x1，y0；当 A/Re 时，x0.44，y1.02。已知轴承 1 上的径向力 R12250 N，轴承 2 上的径向力 R22600 N，轴向力 Fa1050 N，温度系数 ft1.00，载荷系数 fp1.25，求轴承

43、2 的寿命。（10 分）解 5：S10.5 R10.522501125 N S20.5R20.526001300 N 由于 S1Fa11251050 2175 NS2，所以 A22175 N，A1S11125 N A2/R22175/26000.836e，x20.44，y21.02，P2fp(x2R2y2A2)1.25(0.4426001.022175)4203 N h16887)4203595000.1(28006010)(601036t6hPCfnL Fa1050 N S1 S2 R12250 N R22600 N 题 7 图 1 2 4 3 2 3 1 2 4 3 2 3 左旋蜗杆 左旋

44、蜗轮 F12a F21a F32a F23a F43a n1 F34a 6 一个 V 带传动，主动轮 D1315 mm，转速 n11470 r/min、包角 1168，带与带轮间当量摩擦系数为 fv0.341。在即将打滑时测得功率为 16.7 kW，求此时紧边拉力F1和有效拉力 Fe；若中心距 a4.8D1，求传动比 i12（忽略弹性滑动的影响）。（15分）解 6：1168168/1802.932 s/m245.241000601470153100060111nDV (2 分)N8.688245.247.16100010001eVPF (3 分)e1V1121e/FFFFFf，e1V121)1

45、/e-(1FFFFf N1089)71777.2/11/(8.688)e/11/(8.688)e/11/(932.2341.01Ve1fFF (5分)1180(D2D1)/a(180/)180(i12D1D1)/(4.8D1)(180/)168 i1214.8(180168)/1802 (5 分)7 在题7 图中，齿轮12 为斜齿轮，23 为圆锥齿轮，34 为蜗轮蜗杆，按照尽量减小轴向力的要求，(1)试判断斜齿轮 12、蜗轮蜗杆 34 的螺旋方向，以及各轮的转向（螺旋方向用文字说明，转向可在图上画出）；(2)标注出 F21a、F12a、F32a、F23a、F43a、F34a。（共10分）答案 7：由斜齿轮 1 的转向确定斜齿轮2 的转向，由圆锥齿轮2的轴向受力向左知斜齿轮2 的轴向受力应向右，为此得齿轮 1 为左旋、齿轮2 为右旋。由圆锥齿轮3 的轴向受力向下知蜗杆3的轴向受力向上，由蜗杆3的转向与轴向受力方向知蜗杆3为左旋，由啮合原理知蜗轮4 为左旋。确定转向正确得4 分，确定受力方向正确得6 分