机械设计.docx

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机械设计

一、选择填空题（每小题2分，共30分）

1.在循环变应力作用下，下面应力中影响疲劳强度的主要因素是。

A.最大应力smaxB.最小应力smin

C.平均应力smD.应力幅sa

2．蜗杆蜗轮传动中，其传动比i的计算错误的是。

A.i＝n1/n2B.i=Z2/Z1C.i=d2/d1

3．一对渐开线圆柱齿轮传动，其大小齿轮的分度圆直径不同，小齿轮1齿面硬度较高，则大小齿轮的齿面接触应力sH1与sH2关系为___________。

A.接触应力sH1＞sH2B.接触应力sH1＝sH2C.接触应力sH1＜sH2

4.在圆锥齿轮和圆柱齿轮的二级传动机构中，通常将圆锥齿轮安排在。

A．高速级B.低速级C.都可以

5．在转速一定的情况下，要减轻链传动的不均匀性和动载荷，应。

A．增大链节距和链轮齿数B增大链节距，减小链轮齿数

C.减小链节距和链轮齿数D.减小链节距，增大链轮齿数

6.齿轮的疲劳点蚀通常首先出现在。

7.为提高轴的刚度，应采取的措施。

A．合金钢代替碳素钢B.用球墨铸铁代替碳素钢

C.提高轴表面质量D.增大轴径

8．蜗杆传动的材料配对为钢制蜗杆和青铜蜗轮，则在动力传动中应该由的强度来决定蜗杆传动的承载能力。

A.蜗杆B.蜗轮C.蜗杆和蜗轮D.蜗杆或蜗轮

9.一组同型号的轴承在同样条件下运转，其可靠度为％时能够达到或超过的寿命称为滚动轴承的基本额定寿命。

10.普通平键工作中，其工作面是，其主要的失效形式是和。

11.中等转速载荷平稳的滚动轴承正常失效形式为。

A.磨损B.胶合C.疲劳点蚀D.永久变形

12．同一V带传动用在减速时（小带轮为主动轮）和用在增速时（大带轮为主动轮）相比较，若主动轮转速不变，则传动所传递的功率较大的是___________。

13．带传动在工作过程中，带内所受的应力有松边应力、紧边应力、和，带的最大应力发生在。

14.在轴的计算中，轴径的初步估算是按照确定的。

A．抗弯强度B.抗扭强度C.轴段的长度D.轴段上零件的孔径

15.下列四种型号的滚动轴承，只能承受径向载荷的是。

二、分析简述题（共28分）

1.设计一对闭式软齿面直齿轮传动，如果其它参数都一样，齿数与模数有两种方案：

（a）m=4mm，z1=20，z2=60；（b）m=2mm，z1=40，z2=120。

试问：

1）两种方案的接触强度是否相同？

弯曲强度是否相同？

2）若两种方案的弯曲强度都能满足，则哪种方案比较好？

为什么？

（8分）

2.试说明两板间能建立液体润滑的必要条件是什么？

判断下面哪种情况有可能建立液体润滑。

（6分）

3.如图所示，各轴均受静载荷的作用，试判断零件上A点的应力是静应力还是变应力，并确定应力循环特性r的大小或范围。

（6分）

（a）（b）（c）

4.带传动的主要失效形式有那些？

带传动工作时为什么会出现弹性滑动的现象？

弹性滑动会引起什么样的后果？

弹性滑动可否避免？

（8分）

三.一轴用同一型号一对角接触球轴承支承。

已知Fr1＝2000N，Fr2＝1000N，

该轴所受轴向载荷FA＝800N（指向轴承1），要求按正装情况：

（1）画出结构示意图，并在图上标出内部轴向力Fs1、Fs2的方向；

（2）计算轴承的轴向载荷Fa1、Fa2的大小。

（取Fs=0.68Fr）（6分）

四．如图所示为圆柱齿轮－蜗杆传动，已知斜齿轮1的转动方向和斜齿轮2的轮齿旋向，求

（1）标出齿轮2所受轴向力Fa2的方向,齿轮1的轮齿旋向；

（2）为使蜗杆轴上的齿轮2与蜗杆3所产生的轴向力相互抵消一部分，试确定并标出蜗杆3轮齿的旋向，并标出蜗轮4的旋向和旋转方向；（3）在蜗杆蜗轮啮合处标出蜗杆所受的轴向力Fa3，圆周力Ft3和径向力Fr3的方向。

（表示垂直纸面向里，⊙表示垂直纸面向外）（12分）

五．有一储气罐，罐盖用12个M20的普通螺栓（小径，）均布联接。

安装时每个螺栓的预紧力F￠=18000N，气罐内径D=400mm，气压p=1MPa，螺栓采用45钢，许用拉应力〔σ〕＝160Mpa，螺栓的相对刚度，试求

（1）单个螺栓的总拉力F0

（2）试校核螺栓强度（取计算直径dc=d1）。

（12分）

六、一深沟球轴承6214所受径向载荷Fr＝3600N，轴向载荷Fa＝1300N，转速n＝2900

r∕min，载荷平稳，其基本额定动载荷C＝60800N，若预期寿命L’h＝8000小时，试校核该轴承的寿命。

（已知判断系数e＝0.22，当Fa∕Fr≤e时，X＝1，Y＝0；当Fa∕Fre时，X＝0.56，Y＝1.99）（12分）

一、选择填空题（每小题2分，共30分）

1.D2.C3.B4.A5.D6.节线附近靠近齿根的表面7.D8.B9.90%10.键的侧面压溃磨损11.C12.增速传动13.离心应力弯曲应力紧边进入小轮处14.B15.B

二、分析简述题（28分）

1.

答：

1）两种方案的接触强度相同，弯曲强度不同，a方案弯曲强度较高。

（4分）

2）b方案较好。

在满足弯曲疲劳强度的基础上将模数取得小些，齿数增多使重合度增加，改善了传动平稳性和载荷分配情况。

m小，滑动速度小，降低了磨损和胶合的可能性，减小毛坯外径，减轻重量而且也减少了切削量。

（4分）

2.必要条件：

（1）足够的供油量

（2）润滑油要有一定粘度（3）两板间要有相当的滑动速度（4）两板间形成收敛形间隙；（4分）C种情况有可能建立液体润滑。

（2分）

3.（a）图为静应力r＝1（2分）（b）图为对称循环变应力r＝-1（2分）（c）图为非对称循环变应力－1r＋1（2分）

4.带传动的主要失效形式是打滑和带的疲劳破坏。

带传动工作时由于紧边和松边有拉力差，带绕在带轮部分的伸长量会随着拉力的变化而变化，带和带轮之间产生相对滑动，这就是弹性滑动现象。

（4分）弹性滑动会使从动轮圆周速度低于主动轮，瞬时传动比不恒定，降低传动效率引起带的磨损和温升。

由于带是弹性体，所以弹性滑动是不可避免的。

（4分）

三.

（1）

21（3分）

（2）Fs2=0.68Fr2=680N,Fs1=0.68Fr1=1360N

Fs2+FA=680+800=1480N大于Fs1

故Fa1=Fs2+FA=680+800=1480N（压紧端）,Fa2=Fs2=680N（放松端）（3分）

四．

（1）标出齿轮2所受轴向力Fa2的方向,齿轮1的轮齿旋向；（2分）

（2）标出蜗杆3轮齿的旋向，并标出蜗轮4的旋向和旋转方向；（4分）（3）在蜗杆蜗轮啮合处标出蜗杆所受的轴向力Fa3，圆周力Ft3和径向力Fr3的方向。

（6分）

五．（共12分）

解：

气罐盖所受总推力

每个螺栓的工作载荷（4分）

每个螺栓总拉力（4分）

按强度条件，螺栓小径

所选螺栓小径17.294mm大于16.522mm,满足强度条件要求。

（4分）

六、（共12分）

解：

（1）求X、Y的值

Fa/Fr＝1300/3600＝0.36＞e

故X＝0.56，Y=1.99（4分）

求当量动载荷P

P=XFr＋YFa＝0.56×3600＋1.99×1300＝4603N（4分）

求该滚动轴承的寿命

13247小时＞8000小时

该轴承满足要求。

（4分）

一、选择题（每小题2分，共30分）

1．能缓冲减振，并能起到过载安全保护作用的传动是。

A.带传动B.齿轮传动C.链传动

2．链传动张紧的目的是。

A.避免垂度过大B.提高链的寿命C.改变链的运动方向D.调节链的初拉力

3．对受轴向变载荷的紧螺栓联接，在限定螺栓总拉力的情况下，提高螺栓疲劳强度的有效措施是。

A．增大被联接件的刚度B.减小被联接件的刚度C.增大螺栓的刚度

4．在滚动轴承的组合设计中，对于温度变化较大的轴，宜采用的固定方式。

5..对于齿面硬度HB<350的闭式软齿面齿轮传动，设计时一般。

A.先按齿面接触疲劳强度计算B.先按弯曲疲劳强度计算

C.先按磨损条件计算D.先按胶合条件计算

6.齿轮的疲劳点蚀通常首先出现在。

A.齿顶附近B.节线上C.节线靠近齿根处D.齿根上

7.在多级传动中，通常会把带传动布置在（高速级，低速级），把链传动布置在（高速级，低速级）。

8.普通平键工作中，其工作面是，其主要的失效形式是和。

9.在静强度条件下，塑性材料的极限应力是，脆性材料的极限应力是。

10.蜗杆传动的总效率包括效率，油阻损失时的效率和效率，其中起最主要作用的是效率。

11．轴的强度计算方法有三种。

12．滑动轴承计算中限制pv值是考虑限制轴承的。

13.代号为6220的滚动轴承，其中6表示该轴承为，20表示该轴承的内径为mm。

14.就单个轴承而言能达到或超过其基本额定寿命的概率为。

A.10%B.60%C.80%D.90%

15．如图所示，当转轴所受力大小方向不变时，其外圆表面上n点的弯曲应力属于。

A.对称循环变应力B.非对称循环变应力

C.脉动循环变应力D.非稳定循环变应力

二、分析简述题（每小题6分，共24分）

1.带传动中心距a和初拉力F0的大小对带传动会有什么样的影响？

2．软齿面的齿轮传动，小齿轮的齿面硬度会比大齿轮齿面硬度高，为什么？

3.对闭式蜗杆传动为何要进行热平衡的计算？

4.在由直齿轮和锥齿轮组成的两级传动中，试问锥齿轮应置于高速级还是低速级？

为什么？

三、某零件的工作应力变化如图所示，求最大应力，最小应力，平均应力，应力幅，循环特性r。

（6分）

四、如图所示的锥齿－斜齿轮传动，轴Ⅰ为输入轴,欲使轴Ⅱ上的两轮的轴向力相反，试判断

（1）齿轮3和齿轮4的旋向

（2）齿轮3的圆周力Ft,轴向力Fa以及径向力Fr的方向。

（12分）

五、图示一铸铁吊架用两只普通螺栓固定在梁上。

吊架承受的载荷FQ＝10000N，螺栓材料为Q235，，安装时不控制预紧力，取安全系数，取剩余预紧力为工作拉力的0.4倍，求

（1）计算螺栓的总拉力F0

（2）确定螺栓所需最小直径d1。

（12分）

六、一工程机械传动装置中的轴，其支撑采用7208AC的角接触球轴承，如图所示，已知Fr1=1000N,Fr2=2060N,作用于轴上的轴间载荷FA=880N，基本额定动载荷Ｃr=35200N,转速ｎ＝5000r/min,中等冲击，预期寿命2000h,所选轴承是否恰当？

（取Fs=0.68Fr,判断系数ｅ＝0.68，Fa/Fre时，X=0.41,Y=0.87,Fa/Fr≤e时，X=1,Y=0，载荷系数fd取1.5）（16分）

一、选择题（每小题2分，共30分）

1.A2.A3.A4.一端双向固定，一端游动5.A6.C7.高速级低速级8.键侧面压溃磨损9.σs,σb10.啮合效率轴承效率啮合效率11.许用切应力计算许用弯曲应力计算安全系数校核计算12.温升13.深沟球轴承10014.D15.A

二、分析简述题（每小题6分，共24分）

1.中心距a小，带传动的结构紧凑，但是如果a太小带速一定的情况下，单位时间绕过带轮的次数增加，降低带的寿命，增加带的磨损。

（3分）F0过小，带易出现打滑，传动能力不能充分发挥，F0过大，带的寿命会降低，轴和轴承承受的压力加大。

（3分）

2．1）小齿轮的齿根弯曲强度较大齿轮弱（3分）2）无论是增速传动还是减速传动，小齿轮单位时间内的应力循环次数较大齿轮多，所以提高小齿轮齿面硬度有利于使大小齿轮接近等强度。

（3分）

3.由于蜗杆和蜗轮间相对滑动速度较大，传动效率较低，工作时产生的损耗较多，会产生较多热量，若散热条件不好，易造成润滑油温度过高导致使用寿命低，严重时会产生胶合，故要进行热平衡计算。

（6分）

4.在直齿和锥齿轮组成的两级传动中，锥齿轮通常放在高速级。

（3分）高速级转矩较小，齿轮的尺寸也小，如果尺寸太大，锥齿轮的加工困难。

（3分）

三．（本题共6分）

1.（1分）

2.（1分）

3.（1分）

4.（1分）

5.（2分）

四、齿轮3和齿轮4的旋向各3分，齿轮3的圆周力Ft,轴向力Fa以及径向力Fr的方向。

各2分，共12分

五、（12分）

许用拉应力（2分）

2个螺栓，z＝2，每个螺栓的工作载荷（2分）

剩余预紧力F2＝0.4F=0.4′5000=2000N（2分）

故得螺钉中总拉力（2分）

按强度条件，螺栓小径（4分）

六、解：

（１）计算轴承１，２的

轴向力Fa1和Fa2

计算附加轴向力

轴承１为压紧端，轴承２为放松端，有

（6分）

（２）计算轴承的当量动载荷Ｐ

因Fa1/Fr1=2280/1000=2.28大于e

Fa2/Fr2=1440/2060=0.68=e

X1=0.41,Y1=0.87,X2=1,Y2=0,两轴承的当量动载荷为

（6分）

３）计算当量载荷下所需的基本额定动载荷Ｃｒ‘

载荷为中等冲击，取ｆｐ＝1.5,工作温度正常取ｆｔ＝１

因　Ｃr　　　Ｃr1，故所选轴承满足要求（4分）