《山东科技大学20112012机械设计基础期末试题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《山东科技大学20112012机械设计基础期末试题.docx（12页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、科技大学2011 2012学年第学期班级机械设计（A卷）学号题号一二三四总得分评卷人审核人得分、填空题（每空1分，共20分）1、一般地讲，设计机械零件大致有以下基本要求避免在寿命期失效的要求、结构工艺性要 求、经济性要求、 质量小的要求 和可靠性要求。2、螺纹的公称直径是指螺纹的大径 ，强度计算时用螺纹的 小径,计算螺纹升角时用中径。3、在键联接中，普通平键的工作面是侧面 ，楔键的工作面是上下两面,半圆键的工作面是侧面 。4、带传动工作时带中产生拉应力、弯曲应力 、 离心应力三种应力。最大应力发生在 带的紧边绕上小带轮 #。5、按照承受载荷的不同，轴可分为转轴、 心轴 和 传动轴 三种。自行车
2、前轴属于心轴。6、 制动器在机器中使速度降低以至于停止运转。7、齿轮传动的设计准则通常是齿面接触疲劳强度准则 和齿根弯曲。、选择题（每题1分，共10分）1 .在常用的螺纹联接中，自锁性能最好的是_ A。A 三角形螺纹B 梯形螺纹 C锯齿形螺纹D矩形螺纹2 .对于气缸盖螺栓组联接，若汽缸的气体压力在0 2Mpa之间循环变化，则螺栓中的应力变化规律为 C。A对称循环B脉动循环C非对称循环D非稳定循环3 .温度升高时润滑油的粘度A 。A随之降低B保持不变C随之升高D 不确定4 .两相对滑动的接触表面，依靠吸附膜进行润滑的状态称为A 。A干摩擦 B边界摩擦C混合摩擦D液体摩擦5 .零件表面经淬火、渗碳
3、、喷丸、碾压等处理后，其疲劳强度C。A降低 B不变 C增高 D不能确定6 .两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值_AA相等 B不相等 C是否相等与材料的性质有关7 .在下列轴毂联接中，定心精度最高的是_DA平键联接 B 半圆键联接C楔键联接 D花键联接8 .带传动发生滑动时AA 首先发生在小带轮上B 首先发生在大带轮上C在大、小轮上同时发生9 .链条的磨损主要发生在 B。A 滚子与套筒的接触面上B销轴与套筒的接触面上C滚子与链轮齿的接触面10 .齿轮传动中，将轮齿加工成鼓形齿的目的是_B。A减小动载荷B改善载荷沿齿向分布不均匀C提高传动精度三、简答题（每题5分，共
4、20分）1、影响螺纹联接强度的因素有很多，通常提高螺纹联接强度的措施有哪些？答：a）降低螺栓总拉伸载荷 Fa的变化围。b）改善螺纹牙间的载荷分布。c）减小应力集中。d）避免或减小附加应力2、在机械设备中滑动轴承主要用于哪些地方？答：在某些不能、不便或使用滚动轴承没有优势的场合，即轧钢机、汽轮机、燃机、铁路机车 及车辆、金属切削机床、航空发动机附件、雷达、卫星通讯地面站、天文望远镜以及各种仪表 中3、如果一台机器中的传动机构中有齿轮传动、带传动、链传动，应如何布置？为什么？ 先是带传动，再就是齿轮传动，最后是链传动。因为带传动能起到过载保护的作用，且传动平 稳，无冲击振动，能保证齿轮传动的精度和
5、质量，链传动能承受比较大的载荷，传动多城中产 生动载荷，这样能充分发挥各自的优势，提高传动质量，延长使用寿命。4、蜗轮蜗杆传动中，如何选择蜗杆头数和蜗轮齿数？为什么？蜗杆的头数越少，传动比可以越大，但是效率越低，通常有自锁性。为了提高传动效率，通常是增加蜗杆的头数，但加工困难。因此，综合考虑各种因素，蜗杆的头数通常取1、2、4、6。为了避免用蜗轮滚刀切制蜗轮时产生根切与干涉，理论上应使齿数不小于 17。但当齿数小于26时，啮合区要显著减小， 将影响传动的平稳性。只有当齿数大于28时，则可始终保证有两对以上的齿参与啮合。但是，齿数一般不大于80。这是由于当蜗轮直径不变时，齿数越多，模数越小，将使
6、轮齿弯曲强度削弱；当模数不变时，齿数越多，尺寸越大，使相啮合的蜗杆支撑间距 加长，这将降低蜗杆的弯曲刚度，容易产生挠曲而影响正常啮合。故蜗杆传动中蜗轮的齿数不 宜太少也不宜太大。四、计算题（50分）1、分析题：如图所示为二级斜齿圆柱齿轮减速器。已知齿轮1的螺旋方向和轴出上的转向，齿轮2 的参数 mn=3mm,z2 =57, 2 =140；齿轮 3 的参数 mn=5mm,z3 =21。试求：1、）为使轴n所受的轴向力最小，齿轮3应选取的螺旋线方向，并指出齿轮2应选取的螺旋线方向；2、）用图示标出齿轮 2、3所受各分力的方向；3、）若使轴H上轴承不受轴向力，则齿轮3的螺旋角3应取多大值？ （ 15
7、分）1）、齿轮3的螺旋线方向是右旋齿轮2的螺旋线方向是右旋。2）、受力如图所示3）、若使轴2轴承不受轴向力，则 Fa2Fa3|a 2a3而Fa2 Ft2tan 2,Fa3 Ft3tan 3所以：Ft2 tan 2Ft3 tan 3，一， d2略去摩擦损失，由转矩平衡条件得 Ft 2 2一Ft2d3所以：tan 3tan 2tan 2F t3d2mn3Z3/COS 3 , tan 2mn2z2 / cos 2得:sin 3mn3 Z3.sinmn2Z25 21 sin14 0,1485570_8032 342、如图所示，一厚度 =12mm的钢板用4个螺栓固连在厚度 1=30mm的铸铁支架上，螺栓
8、材 料为Q235, =95MPa, =96MPa,结合面摩擦系数 f=0.15,可靠性系数 Kf=1.2,载荷F =12000N,尺寸l=400mm, a=100mm。试确定采用镀制孔用螺栓（假定按剪切强度设计即 可符合要求）联接时的螺栓直径；若采用普通螺栓联接，试计算螺纹小径应满足的条件。（15分）1)F载荷等效到联接形心处为F =12000NT=12000*400=4800000N.mm2）在F作用下每个螺栓上所承受的横向载荷FiFi12000N3000N3）在T作用下每个螺栓上所承受的横向载荷F2F2TZR4800000N4 100 . 28485.28N4）每个螺栓上所承受的总横向载荷
9、 FFF12 F； 2F1 F2COS 450 10816.65N5）若是镀制孔用螺栓，根据 一匚 得出:d04 10816.6596/211.98mm若是普通螺栓，根据 fZF°i KsFr得出:F0KFfZi1.2 10816.650.15 4 121633.3N计算螺栓的小径d1. 4 1.3 F04 1.3 21633.3 mm9534.41mm3、如图所示轴系结构，请找出不合理之处并加以改正。（10 分）(1)两个轴承端盖外圆外侧应倒角；(2)两个轴承端盖与箱体接触面应有调整垫片；(3)箱体上与端盖的接触面之外的外表面应低一些；(4)轴端太长，可与轴承左端平齐或略长；(5)
10、该段轴径太大，不应超出轴承圈；(6)齿轮和轴之间的键太长；(7)与齿轮配合的轴径长度应比齿轮宽度小；(8)该轴套太厚，不应超出轴承圈；(9)透盖与轴之间应有间隙，应有密封毡圈；(10)联轴器与透盖不能直接接触；(11)联轴器与轴间应有轴肩定位，与其配合段轴径应减少；(12)联轴器与轴间的键联接应与其他键在一条线上；(13)轴右端面不应超出联轴器端面，应缩进去12mm；(14)联轴器上外圆及左端面外圆均有倒角；4、一双排滚子链传动，已知链节距 p=25.4mm,单排链传递的额定功率 po=16KW,小链轮齿 数z1=19,大链轮齿数z2=65,中心距约为800mm，小链轮转速 m=400r/mi
11、n,载荷平稳。小链轮齿数系数 Kz=1.11,链长系数Kl=1.02,双排链系数 Kp=1.7,工作情况系数 Ka=1.0。试计算: (1)该链传动能传递的最大功率；(2)链条的长度。(10分)(1)由 Pca=KA P, Po=Pch/KlKpKz可得：P=PoKlKpKz/Ka=16 1.02 1.7 1.11/1.0=30.8KW（2）2a r（j）2B 106 p p 22 aL Lnp 2692.4 mm p科技大学2011 2012学年第 学期机械设计（B卷）题号一二三四总得分评卷人审核人得分、填空题（每空1分，共20分）1 .承受横向外载荷时普通螺栓联接的失效形式为塑性变形或断裂
12、 ,较制孔用螺栓可能失效形式为贴合面被压溃 和螺栓杆 被剪断。2 .当采用两个楔键传递周向载荷时，应使两键布置在沿周向相隔9001200 的位置，在强度校核只按 1个键计算。3 .链传动中，当节距 P增大时，优点是 传涕的功率随之增大 , 缺点是 传动的动载荷加大。4 .链传动中一般是主动链轮 总_速转动，链条 变速 移动,链轮 变速 转动, 从而产生振动和噪声。5 .在70000c（a =15°）,70000AC（ a =25°）,70000B（ a =40°）三种轴承中，承受轴向载荷能力最小 者为 70000c（ a =150） ,最大者为70000B（ a
13、=400） 6 .国标规定，滚动轴承公差等级的径和外径的公差带均为单向 制,而且统一采用上偏差为 0,下偏差为 负值的分布。7 . 根据承受载荷的不同，轴可分为转轴 、心、车由/口传云力车由三种。8 .滑动轴承按承受载荷的方向不同，可以分为径向滑动轴承 和 I卜推滑动轴承 。二、选择题（每题1分，共10分）1 .齿轮的齿面点蚀经常发生在（ b ）。A齿根 B 、节线附近 C、齿顶 D、整个齿面2 .设计键联接时，键的截面尺寸通常根据（ c ）按标准选取。A、所传递转矩的大小B 、所传递功率的大小C、轴的直径D 、轮毂长度3 .大尺寸蜗轮通常采用组合式结构，是为了（ b ）。A、制造工艺简单B
14、、节约有色金属 C、装拆方便4 .（ a ）既可以承受径向载荷，又可以承受轴向载荷。A、圆锥滚子轴承 B、圆柱滚子轴承 C、推力圆柱滚子轴承则应以（c ）为5 .在直齿圆柱齿轮传动的弯曲强度计算中，若齿形系数和许用应力均不同， 计算依据。、一较大者Yf）°A、f较小者 B 、Yf较大者C、一匚较小者DYf6 .在带传动设计中，限制小带轮的最小基准直径是为了避免（ cA、传动结构太大 B、带轮强度不够 C、带的弯曲应力过大7 . 一般链条的链节数为偶数，为了使磨损均匀，链轮齿数应当（ cA、采用偶数 B、选较多值 C、采用奇数D、选较少值8 .联轴器分为刚性联轴器和弹性联轴器，下面（
15、c ）属于刚性联轴器。A、万向联轴器日弹性柱销联轴器 C、凸缘联轴器 D、齿式联轴器9 .设计键联接的主要容有：按轴的直径查取键的剖面尺寸，按使用要求选择键的类型，按 轮毂长度确定键的长度，作必要的校核。一般的设计顺序为c。ABCD10 .计算蜗杆传动的传动比时，不能采用下面（ c ）公式。“ .n1. z2, d2A、| B 、I C I n2Zid1三、简答题（每题5分，共25分）1、在图4两对蜗杆传动中，在图中分别标出a图蜗轮的转向及b图蜗杆的螺旋方向。2、简述齿轮传动的设计准则。答：开式和半开式齿轮传动，由于其失效形式主要是轮齿的折断和齿面磨损，所以一般以齿跟弯曲疲劳强度设计，以齿面接
16、触疲劳强度校核。闭式软齿面齿轮传动， 其主要失效形式是齿面点蚀，所以以齿面接触疲劳强度设计，以齿跟弯曲疲劳强度校核。闭式硬齿面齿轮传动， 虽然其主要失效形式仍然是齿面点蚀，由于其硬度较大， 所以以齿跟弯曲疲劳强度设计，以齿面接触疲劳强度校核3、在带传动中，什么是打滑？什么是弹性滑动？二者有何不同？带传动过程中，带与带轮之间的急速相对滑动，叫打滑。打滑是失效，必须避免。带传动工作时，紧边与松边存在拉力差，带绕在带轮上从紧边到松边其弹性变形逐渐减小, 带也随之收缩，与带轮之间产生相对滑动，叫弹性滑动。这种滑动是不可避免的。4、在蜗轮蜗杆传动中如何选择蜗杆头数和蜗轮齿数？为什么？蜗杆头数选取1时可以
17、获得较大的传动比且加工容易，但效率较低，头数越多，效率越高但加工越难，因此蜗杆白头数一般取 1、2、4、6。为了避免用蜗轮滚刀切制蜗轮时产生根切与干涉，理论上应使齿数不小于 17。但当齿数小于 26时，啮合区要显著减小，将影响传动的平稳性。只有当齿数大于28时，则可始终保证有两对以上的齿参与啮合。但是，齿数一般不大于80。这是由于当蜗轮直径不变时，齿数越多，模数越小，将使轮齿弯曲强度削弱；当模数不变时，齿数越多，尺寸越大，使相啮合的蜗杆支撑间距加长，这将降低蜗杆的弯曲刚度，容易产生挠曲而影响正常啮合。故蜗杆传动中蜗轮的齿数不宜太少也不宜太大。5、两级齿轮传动中，若一级为斜齿，另一级为直齿，试问
18、斜齿圆柱齿轮应置于高速级还是低速级？为什么？若为直齿锥齿轮和圆柱齿轮所组成的两级传动，锥齿轮应置于高速级还是低速级？为什么？1）在两级圆柱齿轮传动中，斜齿轮应置于高速级，主要因为高速级的转速高，用斜齿圆柱齿轮传 动平稳，在精度等级相同时，允许传动的圆周速度较高；在忽略摩擦阻力影响时，高速级小 齿轮的转矩是低速级小齿轮转矩的1/i （i是高速级传动比），其轴向力较小。2）由锥齿轮和圆柱齿轮组成的两级齿轮传动中，锥齿0轮一般应置于高速级，主要因为传递功矩大，则齿轮的尺轮的锥距R和模数或者加工成本大的安全联接器，用 （d1=10.106mm）。0.15,防滑系数Ks =160M pa,试求率一定时，
19、低速级的转寸和模数也大，而锥齿m大时，则加工困难，为提高四、计算题（共45分）1、如图所示为五锌犁上 两个普通螺栓联接 已知钢板间摩擦系数f =1.2 ,螺栓许用应力拧紧螺栓后所能承受的最大牵引力F。（10分）解：根据1.3F。d；.22di16010.106可得 F09867.45 N4 1.34 1.3再根据fF0ZiKsF可得FfF°ZiK0.15 986745 2 21.24933.7N2、如图所示，安装有两个斜齿圆柱齿轮的转轴由一对代号为7210AC的轴承支承。已知两齿轮上的轴向力分别为Fx1 3000N , Fx2 5000N ,方向如图。轴承所受径向载荷FM 8600N
20、 ,F.2 12500N 。试确定哪个轴承更有可能先毁坏？（ 15分）e=0.68F' = eFrFa/Fr>eFa/Fr< eX=0.41,Y=0.87X=1,Y=0解：如图所示:Fa Fx1 Fx2 3000 50002000N说明：该轴所受轴向力 2000N,方向向左。左端轴承为1,右端轴承为2。FieFr1 0.68 8600 5848NF2eF.2 0.68 12500 8500NF2 Fa 8500 2000 1050N 5848NFi所以：轴有向左运动的趋势，轴承Fa2 F28500N1被压紧，轴承2被放松。 ' - .Fa1 F2 Fa 8500 2
21、000 10500NFa1Fr11050086001.220.68 eP1XFr1 YFa10.41 8600 0.87 10500 12661Na2r28500125000.68 e。(10 分)P2 XFr2 YFa2 1 12500 0 8500 12500 N可见：轴承1更有可能先毁坏，应该以轴承1为准选择轴承3、图示为面对面安装角接触球轴承支承，试指出图中的结构错误(在错误处写出序号，按序号 简要说明错误之容；不考虑轴承的润滑方式以及图中的倒角和圆角，不必在图上改正)1)两个轴承端盖外圆外侧应倒角；(2)两个轴承端盖与箱体接触面应有调整垫片；(3)左侧箱体上与端盖的接触面之外的外表面应低一些；(4)左侧轴承外圈外侧应定位；(5)齿轮齿顶圆两侧应倒角；(6)透盖与轴之间应有间隙，应有密封毡圈；(7)联轴器与轴间应有轴肩定位，与其配合段轴径应减少；(8)联轴器与轴间应由键联接，且与其他键在一条线上；(9)轴右端面不应超出联轴器端面，应缩进去12mm；(10)联轴器上外圆及左端面外圆均有倒角4、如图所示机构中，转动手柄，提升重物。要求n轴上轴承所受轴向力较小,(1)确定斜齿轮2的螺旋线方向；(2)画出斜齿轮2和蜗杆3的受力图。(10分)解: