济南某大学机械设计考试试题.pdf

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1、2 0 1 2 年机械设计试题及答案考试科目：机 械 设 计 考 试 时 间:考0分钟 试 卷 总 分100分题号 二四五总分得分评卷教师得 一、简答题（本大题共4小题，总计26分）分1、齿轮强度计算中，有哪两种强度计算理论？分别针对哪些失效？若齿订轮传动为闭式软齿面传动，其设计准则是什么？（6分）齿面的接触疲劳强度和齿根的弯曲疲劳强度的计算，齿面的接触疲劳强度针对于齿面的疲劳点蚀失效和齿根的弯曲疲劳强度针对于齿根的疲劳折断。齿轮传动为闭式软齿面传动，其设计准则是按齿面的接触疲劳强度设计，校线 核齿根的弯曲疲劳强度。2、连接螺纹能满足自锁条件，为什么还要考虑防松？根据防松原理，防松分哪几类？（

2、8分）因为在冲击、振动、变载以及温度变化大时，螺纹副间和支承面间的摩擦力可能在瞬间减小或消失，不再满足自锁条件。这种情况多次重复，就会使联接松动，导致机器不能正常工作或发生严重事故。因此，在设计螺纹联接时，必须考虑防松。根据防松原理，防松类型分为摩擦防松，机械防松，第1页（共3 2页）破坏螺纹副关系防松。3、联轴器和离合器的功用是什么？二者的区别是什么？（6分）联轴器和离合器的功用是联接两轴使之一同回转并传递转矩。二者区别是：用联轴器联接的两轴在工作中不能分离，只有在停机后拆卸零件才能分离两轴，而用离合器可以在机器运转过程中随时分离或接合两轴。4、链传动产生动载荷的原因是什么？为减小动载荷应如

3、何选取小链轮的齿数和链条节距？（6分）1、建前进速度变化不稳定.22、熊上下垂直速度变化a黑=cos内横向振动，共振原因使遂产生动载荷.3、瞬时啮合的相对速度弓I起冲击、动载荷.4、由于旗条松弛，起动，制动，反转，突然超载置载出现冲击、动载荷.小链轮的齿数不宜过小和链条节距不宜过大。得 二、选择题（在每题若干个选项中选出正确的选项填在横分线上。本大题共12小题，总计24分）1、当两个被联接件之一太厚，不易制成通孔且需要经常拆卸时，往往采用B oA.螺栓联接 B.双头螺柱联接 C.螺钉联接2、滚动轴承中，为防止轴承发生疲劳点蚀，应进行 A oA.疲劳寿命计算 B.静强度计算 C.极限转速验算3、

4、阿基米德蜗杆的 A 参数为标准值。A.轴面 B.端面 C.法面4、一对相啮合的圆柱齿轮的Z1VZ2,也用淇齿面接触应力的大小为AA.o Hl_ 0 H 2 B.0 Hl H 2 C.0 HlVlVKV1Vl=VlA.B.C.D.dp,率=6小h-h。h3形成动力润滑的必要条件：1）相对运动的两表面间必须形成楔形间隙；2）被油膜分开的两表面须有一定的相对滑动速度，其方向应保证润滑油由大口进，从小口出；3）润滑油须有一定的粘度，供油要充分。B 能够形成流体动压润滑油膜3、如图所示为带传动简图。轮 1为主动轮。试问：（1）带传动的主要失效形式有哪些？带传动工作时为什么出现弹性滑动现象？能否避免弹性滑

5、动？（2）带传动工作时，带处于图中哪一点应力最大？最大应力。皿=?分）(5带传动的主要失效形式有打滑和疲劳断裂。弹性滑动是由拉力差引起的，（只bm ax=CT,+ee（2YXYXY0.40100.41.502：尺寸系列代号（0：宽度系列代号，2：直径系列代号）；12：内径系列代号，内径为60mm；公差等级为0级。1）求内部派生轴向力SI、S2的大小方向SiFr _ 60002T-2x1.5=2000 N?=黑=55。N方向如图所示。5+入=5000%e=0.4 0,得：=0.4,匕=1.5装Pi=/d Frl+Yx Fa l）=0.4X6000+1.5X2500=6150 N0：据：居2/居2

6、 =5500/16500=0.33 V e,得：X2=,/2=0修=4（M 及+丫2居2）=16500 NP2Pl，用 尸2计算轴承寿命。:4）计算轴承寿命线4。方106/9780060 x500 X116500=12562h2、一牵曳钩用2 个 M10（M=8.376mm）的普通螺栓固定于机体上，如图所示。已知接合面间摩擦系数）=0.15,可靠性系数K R.2,螺栓材料强度级别为6.6级，屈服极限仆=360MPa,安全系数S=3。试计算该螺栓组连接允许的最大牵引力Rmax=?（6 分）预紧力为由 公 式 公 用 孚求出预紧力：/=5083.7N最大牵引力与预紧力关系公式为 JFzm KfR最

7、大牵引力为火=1271N得 五、改 错 题（本题10分）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，并编上号，简述其错误原因（略）。改正为：20 n年机械设计试题及答案一、填空题及选择填空题（27分，每 空 1 分）1.当动压润滑条件不具备，且边界膜遭破坏时，就会配现、和 同时存在的现象，这 种 摩 擦 状 态 称 为。2.一公称直径为d=16mm的螺纹副，螺纹头数n=2,螺距p=4mm,螺纹中径d2=D2=14mm,牙侧角0=15。,螺纹副材料的当量摩擦系数=0.080.10,经计算该螺纹副 自锁性要求。a

8、.满 足 b.不满足3.导 向 平 键 连 接 的 主 要 失 效 形 式 是，设计时通过限制 来进行耐磨性计算；半圆键的缺点是,所以主要适用于轴端。4.作为标准普通V 带工作面的两侧面夹角为（p=40。，相应的V 带轮轮槽的两侧面夹角则。a.大于40。b.小于40。c.等于40。5.传动带所能传递的最大有效圆周力Fmax与、等因素有关，它们的值越大，Fmax就越大。当传递的外载荷超过 时，带在带轮上发生打滑现象；而且在传动比大于1 的情况下打滑总是先从小带轮上开始的，其原因是。6.齿轮传动的五种主要失效形式中，最严重、必须避免的失效形式是;软 齿 面 闭 式 齿 轮 传 动 最 主 要 的

9、失 效 形 式 是;高 速 重 载 齿 轮 传 动 易 发 生;轮齿的塑性变形常发生在齿面材料较软、低速重载、频繁起动的传动中。7.下列齿轮参数中，对齿形系数YF没有影响的是。a.齿数 b.变位系数 c.齿 顶 高 系 数 d.压力角 e.模数8.按国家标准GB/292-93规定，型号7212 C/DB轴承的类型为,宽 度 类 型 为,精度等级为，公称接触角a=。9.对于转动的滚动轴承，其主要失效形式是；对于不转动、低速或摆动的轴承，主要失效形式是;对于高速轴承，_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 是其主要失效形式01 0.滑动轴承一般由轴颈、轴瓦、轴承座三

10、者组成，其失效形式主要是,主要发生在 匕二、问答题（2 4 分,每小题4分）1 .齿向载荷分布系数K p 的物理意义是什么？改善齿向载荷分布不均匀状况的措施有哪些？2 .试述齿轮传动的设计准则。3 .按在支撑轴上零件传递运动和动力时受到的载荷类型的不同，轴分为那几种类型？并分别举例说明。4 .给出滚动轴承的当量静载荷P 0 的定义。5 .同滚动轴承相比，液体摩擦滑动轴承有哪些特点？6 .在一些基本假设条件下，流体形成动压的必要条件是什么？三、分析计算题（2 9 分，第一小题1 9 分，第二小题1 0 分）1.一重物匀速升降装置采用如图a 所示的电机+圆柱蜗杆传动系统，已知蜗杆传动的模数m=8

11、m m,蜗杆头数及分度圆直径分别为zi=l、di=8 0 m m,蜗轮齿数Z 2=5 0,卷筒直径D=2 5 0 m m。重物匀速升降的速度v=4 0 m/m i n,最大载重量W 为 4 k N,工况系数KA按 1.0 计，试分析、计算提升重物时的下列问题：1）该装置以4 0 m/m i n 的速度匀速升起重物1 m 时，蜗杆应转多少转？并在图中标明蜗杆的转向、蜗轮轮齿旋向、节点位置处蜗杆及蜗轮的受力方向。（5分）2）若蜗杆与蜗轮齿面间当量摩擦系数=0.1 8,该机构能否自锁？（2分）3）若重物W=4 k N,传动装置总的传动效率为r|=0.5,试计算出电机的输出转矩T m 应是多少？（2分

12、）4）若蜗轮轴采用如图b所示的两个角接触轴承7 2 0 9 c支撑形式，L=1 0 0 m m,蜗杆传动效率m=0.7,卷筒、联轴器（连接蜗轮轴与卷筒轴）、蜗轮轴上轴承的效率合计为=0.8,轴承7 2 0 9 C的基本额定动载荷和基本额定静载荷分别为C=2 9 8 0 0 N、Co=2 3 8 0 0 N,其内部轴向力S=0.4 F r，径向载荷系数X 和轴向载荷系数Y分别为0.4 4 和 1.3 6,廿 1.0,fP=1.5,试计算轴承H的寿命%为多少小时？（1 0 分）图a重物升降装置传动系统简图图b.蜗轮轴的轴承支撑简图2.图 c 所示为一托架，2 0 k N 的载荷作用在托架宽度方向的

13、对称线上，用四个螺栓将托架连接在一钢制横梁上，螺栓的相对刚度为0.3,螺栓组连接采用普通螺栓连接形式，假设被连接件都不会被压溃、也不滑移，试计算:1）该螺栓组连接的接合面不出现间隙所需的螺栓预紧力F 至少应大于多少？（接合面的抗弯剖面模量 W=1 2.7 1 xl()6 m m 3)(7 分)2）若受力最大螺栓处接合面间的残余预紧力F 要保证6 9 5 6 N,计算该螺栓所需预紧力P、所受的总拉力F。（3分）%=600s-r00寸UZ7=300-1 2 0 k No f3-图C.托 架（图中尺寸单位：mm）四、结 构 题（2 0 分）1 .试说明实现轴上零件轴向固定的五种方法，并分别画出相应于

14、各种轴向固定方法的结构图；画出模锻轮坯、腹板式大齿轮在转轴的轴端实现轴向固定与周向固定的结构图（要求齿轮也要画出来）。（1 2 分）2 .图 d和 图 e为凸缘联轴器的两个半联轴器的将两根轴连接起来的两种形式的部分结构，请将未画图d图e3.现有成品一级标准圆柱齿轮减速器一台，输入轴与小齿轮采用普通平键连接，轴与小齿轮轮毂配合段轴颈直径d=40mm,该轴段长度1=58m m,键槽长L=50mm,小齿轮轮毂键槽深ti=3.3mm。为得到比现有减速器更大的减速比，现在需要重新设计、更换该减速器的齿轮。已知重新设计得到的齿轮模数m=3.0mm,小齿轮齿顶圆直径dai=69mm,齿根圆直径dn=55.5

15、mm,齿宽b|=60m m,如果采用该小齿轮，试根据上述数据进行分析：该减速器的输入轴是否具有可以继续使用的可能性？（3分）2010年机械设计试题及答案一、选择题：本 题 共10个小题，每小题2分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。把所选项前的字母填在题后的括号内。1.在一般工作条件下，齿面硬度”8W 350的闭式齿轮传动，通常的主要失效形式为【】A.轮 齿 疲 劳 折 断 B.齿 面 疲 劳 点 蚀 C.齿面胶合 D.齿面塑性变形2.带传动在工作时产生弹性滑动，是由于【】A.包 角。太小 B.初拉力F。太 小 C.紧边与松边拉力不等D.传动过载3.在下列四种型号的

16、滚动轴承中，只能承受径向载荷的是【】A.6208 B.N208 C.3208 D.52084.下列四种螺纹中，自锁性能最好的是【】A.粗牙普通螺纹 B.细牙普通螺纹 C.梯形螺纹 D.锯齿形螺纹5.在润滑良好的条件下，为提高蜗杆传动的啮合效率，可采用的方法为【】A.减小齿面滑动速度 B.减少蜗杆头数Z|C.增加蜗杆头数Z|D.增大蜗杆直径系数6.在圆柱形螺旋拉伸（压缩）弹簧中，弹簧指数C 是指【】A.弹簧外径与簧丝直径之比值 B.弹簧内径与簧丝直径之比值C.弹簧自由高度与簧丝直径之比值D.弹簧中径与簧丝直径之比值7.普通平键接联采用两个键时，一般两键间的布置角度为【】A.90 B.120 C,

17、1350 D.18O08.V 带在减速传动过程中，带的最大应力发生在【】A.V 带离开大带轮处B.V 带绕上大带轮处C.V 带离开小带轮处 D.V 带绕上小带轮处9.对于普通螺栓联接，在拧紧螺母时，螺栓所受的载荷是【】A.拉力 B.扭矩 C.压力 D.拉力和扭矩10.滚子链传动中，链节数应尽量避免采用奇数，这主要是因为采用过渡链节后【】A.制造困难 B.要使用较长的销轴C.不便于装配 D.链板要产生附加的弯曲应力二、填空题：本大题共10个小题，每 空1分，共20分。把答案填在题中横线上。1.轴如按受载性质区分，主要受 的轴为心轴，主要受 的轴为传动轴。2.代 号 62203的滚动轴承，为 轴承

18、，其内径为 mm。3.在一般机械中的圆柱齿轮传动，往往使小齿轮齿宽E 大齿轮齿宽b2；在计算齿轮强度时,工作齿宽b应取 o4.普 通 平 键 联 接 的 工 作 面 是 键 的:楔 键 联 接 的 工 作 面 是 键 的。5.为了便于互换及适应大量生产，轴承内圈孔与轴的配合采用 制，轴承外圈与轴承座孔的配合采用 制。6.不 随 时 间 变 化 的 应 力 称 为,随 时 间 变 化 的 应 力 称 为,具有周期性的变应力称为 O7.按照平面图形的形状，螺纹分为、和 等。8.按照工作条件，齿轮传动可分为 和 两种。9.齿轮传动设计时，软齿面闭式传动通常先按 设计公式确定传动尺寸，然后验算轮齿弯曲

19、强度。10.直径较小的钢制齿轮，当齿根圆直径与轴径接近时，可以将齿轮和轴做成一体，称为 o三、简答题：本大题共6 个小题，每 题 5 分，共 30分。把答案填在题中横线上。1.简述螺纹联接的基本类型主要有哪四种？2.提高螺栓联接强度的措施有哪些？3.闭式蜗杆传动的功率损耗主要包括哪三部分？4.简述带传动的优点？5.链传动的主要失效形式有哪些？6.滚动轴承的基本类型有哪些？四、计算题：本大题只有一个小题，满 分 14分下图表示两平板用2个M 20的普通螺栓联接，承受横向载荷F=6000N,若取接合面间的摩擦系数/=0.2,可靠性系数Ks=1.2,螺栓材料的的许用应力。=120N/m m 螺栓的小

20、径di=17.294mm。试五、结构改错题：请用圆圈标出错误的位置，满 分 16分2009 疥 1一大学豉卷科目 机械设计 班 级（01）姓名 学号 得分:-注：试卷无答题空间，请考生将答案写在答题纸上-一、单项选择题（共 10分，每小题2 分）1、当两个被联接件都不太厚时，宜采用 o双头螺柱联接 螺栓联接 螺钉联接 紧定螺钉联接2、一个普通平键联接如不能满足强度条件要求时，可在轴上安装一对平键，使他们沿圆周相隔 o 90 120 150 1803、不能列入过盈联接的优点。结构简单 工作可靠 装配很方便 能传递很大的转矩和轴向力4、对于要求有综合位移，外廓尺寸紧凑，传递转矩较大，起动频繁，经常

21、正反转的重型机械常用联轴器。齿式 刚性凸缘 轮胎 滑块5、轴承合金是用来制造 o单层轴瓦 双层或多层轴瓦 含油轴承轴瓦非金属轴瓦二、填空题（共 10分，每小题2 分）1、在轴的结构设计时，轴的最小直径是按 初步估算的。2、链传动人工润滑时，润滑油应加在3、当两轴线 时，可采用蜗杆传动。4、灰铸铁齿轮常用于 的场合。5、V带传动中，若小带轮为主动轮，则带的最大应力发生在带 处。三、改错题（共 10分，每小题2 分）1、心轴是既承受弯矩又承受扭矩的轴。2、选择滑动轴承的润滑油时，转速高、压力大和温度高适应选择粘度高的润滑油。3、斜齿圆柱齿轮进行齿根弯曲疲劳强度计算时，齿形系数Y-“应按齿轮的齿数和

22、模数两参数查表计算。4、采用变位蜗杆传动时，通常要对蜗杆和蜗轮同时变位。5、普通平键的截面尺寸应按轴的直径和轮毅长度山标准中选定。四、计算题（共 40分，每小题10分）1、某合金钢制成的零件，其材料性能为：bs=800MPa,o ,=450MPa,%=0.3。已知工作应力为crmax=280MPa,（Tmin=-80M Pa,应力比r=常数，零件弯曲疲劳极限的综合影响系数K=1.6 2,若许用安全系数取S=1.3,并按无限寿命考虑，试用解析法或者用图解法校核该零件是否安全（任选一种方法校核）。2、如图所示为一螺栓联接的力一变形图。若保证残余预紧力R的大小等于其预紧力F。的一半.试求该联接所能承

23、受的最大工作载荷和螺栓所受的总拉力。3、设单根V 带所能允许传递的功率P,=4.2kw,主动带轮dd|=160mm,转速n i=1450r/min,包角a=140,带与带轮间的当量摩擦系数fv=0.2o求此单根V 带传递的有效拉力F。和紧边拉力F.4、根据工作条件决定在轴上的两端选用a=2 5,的两个角接触球轴承，如图所示。已知轴颈直径d=35mm,工作中有中等冲击取0=1.5,转速n=1800r/min,已知两轴承的径向载荷已知两轴承的径向载荷 Fr,=3000N,Fr2=1500N,轴向载荷 Fae=870N,作用方向如图，载荷系数 X=0.41,Y=0.87,Fd=0.68Fr,C=29

24、000N,试确定其工作寿命。五、分析题（共20分，每小题10分）1、欲设计一对标准直齿圆柱齿轮传动，现有两种方案，I 方案一对齿轮的参数为：模 数 m=4mm,齿数Zi=20,Z2=40,a=2 0,齿宽b=80mm,H方案一对齿轮参数为：模 数 m=2m m,齿数Zi=40,Z2=80,a=2 0,齿 宽 b=80mmo试分析这两种方案对齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度、抗胶合能力和成本等方面的影响。2、试标出各图中未注明的蜗杆或蜗轮的转动方向及螺旋线方向。六、简答题（10分）链传动在工作时引起动载荷的主要原因是什么？能否避免？如何减少动载荷？20n年机械设计试题及答案一、填空题及选择填空

25、题（2 7分，每空1分）1.当动压润滑条件不具备，且边界膜遭破坏时，就会出现流体摩擦、边界摩擦和干摩擦同时存在的现象,这种摩擦状态称为混合摩擦。2.一公称直径为用1 6 m m的螺纹副，螺纹头数=2,螺距p=4 m m,螺纹中径1 2=O 2=1 4 m m,牙侧角夕=1 5。,螺纹副材料的当量摩擦系数/=0.0 8 0.1 0,经计算该螺纹副a自锁性要求。a.满 足b.不满足3.导向平键连接的主要失效形式是一 工 作 面 的 磨 损，设计时通过限制 工作面间的压强 来进行耐磨性计算:半圆键的缺点是键槽对轴强度削弱较大，所以主要适用于轴端。4.作为标准普通V带工作面的两侧面夹角为9=4 0。，

26、相应的V带轮轮槽的两侧面夹角则 b。a.大于40。b.小于40。c.等于40。5.传动带所能传递的最大有效圆周力九四与初拉力居、带在小带轮上的包角如、带与带轮间的摩擦系数/1等因素有关,它们的值越大，K1a x就越大。当传递的外载荷超过最大有效圆周力下的承载能力时，带在带轮上发生打滑现象；而且在传动比大于1的情况下，打滑总是先从小带轮上开始的，其原因是带在小带轮上的包角小于大带轮上的包角（曲带在大带轮上的包角大于小带轮上的包角）。6.齿轮传动的五种主要失效形式中，最严重、必须避免的失效形式是轮齿折断;软齿面闭式齿轮传动最主要的失效形式是齿面疲劳点蚀；高速重载齿轮传动易发生热胶合;轮齿的塑性变形

27、常发生在齿面材料较软、低速重载、频繁起动的传动中。7.下列齿轮参数中，对齿形系数手没有影响的是 e。a.齿数 b.变位系数 c.齿顶高系数d.压力角 e.模数8.按国家标准G B/2 92-93规定，型号72 12 C/D B轴承的类型为角接触球轴承，宽度类型为窄系列，精度等级为P0,公称接触角a =15 o9.对于转动的滚动轴承.其主要失效形式是 疲 劳 点 蚀，对于不转动、低速或摆动的轴承，主要失效形式是一 局 部 塑 性 变 形，对于高速轴承，发热以至胶合是其主要失效形式。10.滑动轴承一般由轴颈、轴瓦、轴承座三者组成，其失效形式主要是一 股合 和 磨 损，主 要发生在轴 瓦 上。二、问

28、答题（24分,每小题4 分）1.齿向载荷分布系数 的物理意义是什么？改善齿向载荷分布不均匀状况的措施有哪些？。的物理意义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）措施：（答出以下7点中3点以下者1分，答出3点以上者2分）1）齿轮的制造和安装精度t2）轴、轴承及机体的刚度t3）齿轮在轴上的布置合理选择4）轮齿的宽度设计时合理选择5）采用软齿面通过跑介使载荷均匀6）硬齿面齿轮将齿端修薄、或做成鼓形齿7）齿轮要布置在远离转矩输入端的位置。2.试述齿轮传动的设计准则评分标准：以下4点各点1分（1）软齿面闭式齿轮传动：通常先按齿面接触疲劳强度进行设计，然后校核齿根弯曲疲劳强度。（2）硬齿

29、面式齿轮传动：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。（3）高速重载齿轮传动，还可能出现齿面胶合，故需校核齿面胶合强度。（4）开式齿轮传动：目前多是按齿根弯曲疲劳强度进行设计，并考虑磨损的影响将模数适当增大（加大1015%）。3.按照轴所受载荷类型的不同，轴分为那几种类型？并分别举例说明。评分标准：以下3点各点1分，举例正确合计1分。（1）仅受弯矩M的轴-心轴，只起支撑零件作用，如自行车前轴。（2）仅受转矩T的轴传动轴，只传递运动和转矩不起支撑作用，如汽车后轮传动轴。（3）既受弯矩乂受转矩的轴转轴，既起支撑又起传运动和转矩作用，如减速器的输出轴。4.给出滚动轴承的当量静载荷

30、P0的定义。当量静载荷是一个假想载荷，其作用方向与基本额定静负荷相同，而在当量静载荷作用下，轴承的受载最大滚动体与滚道接触处的塑性变形总量与实际载荷作用下的塑性变形总量相同。（4 分）5.同滚动轴承相比，液体摩擦滑动轴承有哪些特点？评分标准：以下6 点中，答出2点2 分，答出3 4点分3 分，答出5 6 点4 分1）在高速重载下能正常工作，寿命长；2）精度高；滚动轴承工作一段时间后，旋转精度I3）滑动轴承可以做成剖分式的一 能满足特殊结构需要。如曲轴上的轴承；4）液体摩擦轴承具有很好的缓冲和阻尼作用，可以吸收震动，缓和冲击。5）滑动轴承的径向尺寸比滚动轴承的小。6）起动摩擦阻力较大。6.在一些

31、基本假设条件下，流体形成动压的必要条件是什么？评分标准：答出1 点 2 分，答出2点 3 分，答出3点4 分1）流体必须流经收敛间隙,而且间隙倾角越大则产生的油膜压力越大。2）流体必须有足够的速度；3）流体必须是粘性流体。三、分析计算题（29分，第一小题19分，第二小题10分）1.一重物匀速升降装置采用如图a 所示的电机+圆柱蜗杆传动系统，已知蜗杆 传 动 的 模 数=8m m,蜗杆头数及分度圆直径分别为Zi=l、i=80mm,蜗轮齿数0=5 0,卷筒直径Z）=250mm。重物匀速升降的速度v=40m/min,最大载重量为4k N,工况系数厘A按 L0计，试分析、计算提升重物时的下列问题：1）

32、该装置以40m/min的速度匀速升起重物1m时，蜗杆应转多少转？并在图中标明蜗杆的转向、蜗轮轮齿旋向、节点位置处蜗杆及蜗轮的受力方向。（5 分）2）若蜗杆与蜗轮齿面间当量摩擦系数/，=0.18,该机构能否自锁？（2 分）3）若重物=4kN,传动装置总的传动效率为=0.5,试计算出电机的输出转矩T m 应是多少？（2 分）4）若蜗轮轴采用如图b 所示的两个角接触轴承7209 C 支撑形式，=100mm,蜗杆传动效率力=0.7,卷筒、联轴器（连接蜗轮轴与卷筒轴）、蜗轮轴上轴承的效率合计为力=0.8,轴承7209 C 的基本额定动载荷和基本额定静载荷分别为。=29800N、Co=23800N,其内部

33、轴向力 S=0.4R,径向载荷系数X 和轴向载荷系数F分别为0.44和 1.3 6,/尸1.0,亦=1.5,试计算轴承II的寿命人为多少小时？（1 0 分）图a.重物升降装置传动系统简图 图b.蜗轮轴的轴承支撑简图1）蜗杆转：1 *50/（3.14*D）=50/（3.14*0.25）=63.69（转）（1 分）蜗轮转速:40/（3.14*0.25）=50.96r/min蜗杆转向（1分）、蜗轮轮齿旋向（1分）、蜗轮蜗杆受力分析方向如图所示（2分）。2）写出公式得1分，结论正确得1分。tan/=z、m/d1-1x8/80=0.1tan p-f -0.18tan/tan p1.Y0 翳8口-=0必6

34、43 x lO 片=入？=0.44643 xlO3Fr2 心 tan a=%tan a=3.125 x tan20 0 xlO 5=1.13741X!Q3NFK=也;+彳 =73.125 2+1.13741 2 xlO3=.059326 xlO3=3.32556 xlO3X匹轴 承汨 酌rg径r向 士支 反力&=电 4/2 一-片=-0-.4-4-6-4-3-x-4-0-0-/2-3-.-3-2-5-5-6-x-l-O-O-=1,21635 xlOi n 3N_-2L2 X100轴承的径向支反力R=q-凡=(332556-1.21635)xlO3=2.10921 xlO3 AT况=0.4尺=0

35、,4x1.21635 xlO5=0.48654 xlO3?7S”=0.4&=0.4x2.10921 xlO 3=0.843684 xlO3!Sj+死=(0.48654+0.44643)xlO3=0.93297 x l03N S =0.843684 xlO3!巩”=司+此=0.93297 xlO3=况=0.48654 x ltP N只 需 计 算 轴 颜 的 寿 命 即 可。Pf,=X尺j+F兄”=(0.44 xO.843684+1.36 x 0.93297)xlO 5=1.64 MK PNA=空(3,=-S O O ,=知3注*60M/FP 60 x50.96 1.5 x l.6 4 x l0

36、32.图c所示为一托架，20kN的载荷作用在托架宽度方向的对称线上，用四个螺栓将托架连接在一钢制横梁上，螺栓的相对刚度为0.3,螺栓组连接采用普通螺栓连接形式，假设被连接件都不会被压溃，试计算：1）该螺栓组连接的接合面不出现间隙所需的螺栓预紧力尸至少应大于多少？（接合面的抗弯剖面模量W=12.71xl（）6mm3）（7 分）2）若受力最大螺栓处接合面间的残余预紧力F r要保证69 5 6 N,计算该螺栓所需预紧力F、所 受 的 总 拉 力/（3 分）,0二300b 17OZZ31）（1 ）、螺栓组联接受力分析：将托架受力 情况分解成下图所示的受轴向载荷Q 和受倾覆力矩M的两种基本螺栓组连接情况

37、分别考虑。（2 分）（2）计算受力最大螺栓的工作载荷F：（1 分）Q使每个螺栓所受的轴向载荷均等，为R =?=5 0 0 0（N）倾覆力矩M使左侧两个螺栓工作拉力减小；使右侧两个螺栓工作拉力增加，其值为:必 罕=6 5 9 3.4 1(N)士/2 4 x2 2 7.5 2Z=1显然，轴线右侧两个螺栓所受轴向工作载荷最大，均为:F=Fl+F2=1 1 5 9 3.4 1（A T）（3）根据接合面间不出现间隙条件确定螺栓所需的预紧力：（4 分）预紧力F 的大小应保证接合面在轴线右侧不能出现间隙，即：0衣&侧边界=仃4,-b p Q ap M 0AF AF 4 xF F、-=-=-=-1 )A 2

38、2 0 x(6 0 0 -2 0 0)8 8 0 0 0 2 2 0 0 0AF 4F 4xF F 、-=-=-=-(Mpa)A 220 x(600-200)88000 22000(1)QCB+Cm _(1-0.3)x20000A-220 x(600-200)M 6xl06 3、b.M =-o-o-=0.47 Qi/fpci）p W 220乂（60短-20炉）2-X，12 600b用 他 边 界=%F bpQ-0.159-0.476=0.05QMpa）0/.F（0.159 4-0,476）x 22000=0.635x22000=13970（）结论：为保证接合面不出现间隙，螺栓的预紧力尸至少应大

39、于13970加。2）若尸=6956N,则:（3 分）产,=Fr,+（1-一 一）F=6956+0.7x11593.41=15071.43（JV）CB 4-CQ线=尸 +可=11593.41+6955=18548.41（77）四、结 构 题（20分）1.试说明实现轴上零件轴向固定的五种方法，并分别画出相应于各种轴向固定方法的结构图；画出模锻轮坯、腹板式大齿轮在转轴的轴端实现轴向固定与周向固定的结构图（要求齿轮也要画出来）。（12分）评分标准：轴向固定：五种方法每种方法各0.5分，每画对一种结构1分；齿轮（2.5分）在轴端实现周向固定（普通平键）（1分）和轴向固定（轴肩和轴端挡板）（1分）4.5分

40、。模锻轮坯腹板式大齿轮在轴端的固定2.图 d 和图e 为凸缘联轴器的两个半联轴器的将两根轴连接起来的两种形式的部分结构，请将未画出的其余部分补全，成为完整的结构。（5 分）3.现有成品一级标准圆柱齿轮减速器一台，输入轴与小齿轮采用普通平键连接，轴与小齿轮轮毂配合段轴颈直径d=40mm,该轴段长度/=58mm,键槽长L=50mm,小齿轮轮毂键槽深4=3.3mm。为得到比现有减速器更大的减速比，现在需要重新设计、更换齿轮。已知重新设计得到的齿轮模数/n=3.0mm,小齿轮齿顶圆直径 7ai=69mm,齿根圆直径n=55.5mm,齿宽仇=60mm,如果采用该小齿轮，试根据上述数据进行分析：该减速器的

41、输入轴是否具有可以继续使用的可能性？（3 分）标准答案：该小齿轮能否做成齿轮与轴分开决定了这根输入轴能否继续被使用的首要条件：e=df,-d 4=55%5-40-3.3=7.75-3.3=4.45（?。25m=2.5x3=7.5（掰加）结论：按着这根轴设计小齿轮轮毂结构必须做成齿轮与轴为一体的轴齿轮形式，因此，如果采用该小齿轮，原输入轴不能继续被使用，必须重新设计输入轴。2010年机械设计试题及答案选择题:1-5：B CB D C6-1 0：D B D D D三、填空题：1 弯矩，转矩 2 深沟球轴承，1 7 3 大于，大齿轮齿宽b 2 4两侧面，上下面5 基孔，基轴 6静应力，变应力，循 环

42、 变 应 力 7三角形螺纹，梯形螺纹，锯齿形螺纹8 开式传动，闭式传动 9 齿面接触强度 1 0 齿轮轴四、简答题：1.螺栓联接、螺钉联接、双头螺柱联接、紧定螺钉联接。2.降低螺栓总拉伸载荷的变化范围；改善螺纹牙间的载荷分布；减小应力集中；避免或减小附加应力。3.闭式蜗杆传动的功率损耗包括三部分：轮齿啮合的功率损耗，轴承中摩擦损耗和搅动箱体内润滑油的油阻损耗。4.适于中心矩较大的场合；.1 分带具有良好的扰性，可缓和冲击、吸收振动；.1 分过载时带与带轮间会出现打滑，打滑虽使传动失效，当可防止损坏其他零件；.2分结构简单、成本低廉.1 分5.链板疲劳破坏；.1 分滚子套筒的冲击疲劳破坏；.1

43、分销轴与套筒的胶合；.1 分链条较链磨损；.1 分过载拉断。.1 分6.调心球轴承、调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力球轴承、深沟球轴承、角接触球轴承、推力圆柱滚子轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承等。.0.5 分五、结构改错题：共八处错误2009疥南大学豉卷科 目 机 械 设 计 班 级（01）姓名 学号 得分:-注：试卷无答题空间，请考生将答案写在答题纸上-一、单项选择题（共 10分，每小题2 分）1、当两个被联接件都不太厚时，宜采用 。双头螺柱联接 螺栓联接 螺钉联接2、一个普通平键联接如不能满足强度条件要求时,o 90 120 1503、不能列入过盈联接的优点。结构简单 工作可靠 装配很方便紧

44、定螺钉联接可在轴上安装一对平键，使他们沿圆周相隔180能传递很大的转矩和轴向力4、对于要求有综合位移，外廓尺寸紧凑，传递转矩较大，起动频繁，经常正反转的重型机械常用联轴器。齿式 刚性凸缘 轮胎 滑块5、轴承合金是用来制造。单层轴瓦 双层或多层轴瓦 含油轴承轴瓦非金属轴瓦二、填空题（共 10分，每小题2 分）1、在轴的结构设计时，轴的最小直径是按 扭矩 初步估算的。2、链传动人工润滑时，润滑油应加在 链条松边内、外链板间隙中。3、当 两 轴 线 空 间 交 错 时,可采用蜗杆传动。4、灰铸铁齿轮常用于 工作平稳、速度较低、功率不大 的场合。5、V 带传动中，若小带轮为主动轮，则带的最大应力发生在

45、带的紧边开始绕上小带轮处。三、改错题（共 10分，每小题2 分）6、心轴是既承受弯矩又承受扭矩的轴。转轴是既承受弯矩又承受扭矩的轴。7、选择滑动轴承的润滑油时，转速高、压力大和温度高适应选择粘度高的润滑油。转速低、压力大和温度高适应选择粘度高的润滑油8、斜齿圆柱齿轮进行齿根弯曲疲劳强度计算时，齿形系数应按齿轮的齿数和模数两参数查表计算。齿形系数丫必应按齿轮的齿数和螺旋角两参数9、采用变位蜗杆传动时，通常要对蜗杆和蜗轮同时变位。只对蜗轮变位10、普通平键的截面尺寸应按轴的直径和轮毅长度由标准中选定。按轴的直径由标准中选定四、计算题（共 40分，每小题10分）2、某合金钢制成的零件，其材料性能为：

46、bs=800MPa,O 产 450M Pa,尢=0.3。已知工作应力为CT,rax=280MPa,crmin=-80M Pa,应力比r=常数，零件弯曲疲劳极限的综合影响系数长。=1.62,若许用安全系数取S=1.3,并按无限寿命考虑，试用解析法或者用图解法校核该零件是否安全（任 选 种方法校核）。1）解析法校核零件的安全系数：照若%00 MPa2 分 b a-Mn 280+80 _2 2MPa2 分疲劳强度下的安全系数：450K q 0 +q 1.62x180+0.3x100=1.4S=L33 分静强度下的安全系数：Sg=bs/bm ax=800/280=2.86S=1.3 2 分该零件是安全

47、的。1 分2）图解法校核零件：略3、如图所示为一螺栓联接的力一变形图。若保证残余预紧力F1的大小等于其预紧力F。的一半。试求该联接所能承受的最大工作载荷和螺栓所受的总拉力。F|=F2 F2=FI+F F2=F0+CbF/(Cb+Cm)=2F1+F/2 每个公式 2 分，共 6 分Fi+F=2F|+F/2.,.F=2Fi=F0 F2=3F/2=3Fo/2=3F,两个结果共 4 分3、设单根V 带所能允许传递的功率Pi=4.2kw,主动带轮ddi=160mm,转速ni=1450r/min,包角a=140,带与带轮间的当量摩擦系数fv=0.2求此单根V 带传递的有效拉力Fe和紧边拉力F”4 分/0.

48、2x-j tF,=F2efv F2e 180=1.63用FF?=Fe2分、2分F=.63Fe/0.63=1.63 x 345.7/0.63=894.4 N2分4、根据工作条件决定在轴上的两端选用a =2 5,的两个角接触球轴承，如图所示。已知轴颈直径d=3 5 m m,工作中有中等冲击取$=1.5,转速n=1 8 0 0 r/m i n,已知两轴承的径向载荷已知两轴承的径向载荷 Fr l=3 0 0 0 N,Fr 2=1 5 0 0 N,轴向载荷 Fa c=8 7 0 N,作用方向如图，载荷系数 X=0.41,Y=0.8 7,Fd=0.6 8 Fr,C=2 9 0 0 0 N,试确定其工作寿命

49、。两轴承的派生轴向力：Fd l=0.6 8 Fr,=0.6 8 x 3 0 0 0=2 0 40 N （1 分）Fd 2=0.6 8 Fr 2=0.6 8 x l 5 0 0=1 0 2 0 N （1 分）F d 2+F a e=1 0 2 0+9 0 0=1 9 2 0 N 2 0 40 N 轴承 1 被放松，轴承 2 被压紧。（1 分）轴 承 1 的轴向力：Fa l=Fd l=2 0 40 N （1 分）轴承 2 的轴向力：Fa 2=Fa,Fa e=2 0 40 9 0 0=1 1 40 N （1 分）轴承 1 所受的当量动载荷：P i=f p（X Fr l+Y Fa l）=1.5 X （

50、0.41 X 3 0 0 0+0.8 7 X 2 0 40）=45 0 7.2 N（1 分）轴承 2 所受的当量动载荷：P2=f p（X Fr 2+Y Fa 2）=1.5 X （0.41 X 1 5 0 0+0.8 7 X 1 1 40）=2 41 0.2 N（1 分）1（）6 29000 户60 x1800 4507.2=2466h轴 承 1 先坏（3分）106,29000、3-（-）60 x1800 2410.2=16129 h五、分析题（共 20分，每小题10分）2、欲设计对标准直齿圆柱齿轮传动，现有两种方案，I 方案一对齿轮的参数为：模 数 m=4m m,齿数乙=2 0,Z2=40,a