机械设计基础试题三及答案.docx

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机械设计基础试题三及答案

机械设计基础试题三及答案

一、选择题（本题共27分，每小题3分，将正确答案的序号填在括号内）

1、在螺纹联接中最常用的螺纹牙型是（）。

（A）锯齿形螺纹（B）矩形螺纹

（C）三角形螺纹（D）梯形螺纹

2、代号为3310的单列圆锥滚子轴承的内径为（）。

（A）10mm（B）100mm（C）50mm

（D）310mm（E）155mm

3、在普通三角胶带传动中，从动轮的圆周速度

低于主动轮的圆周速度

，其降低量常用滑差率（或称滑动率）

表示，

值随所传递的载荷的增加而（）。

（A）减小（B）增大（C）不变

4、有一对传递动力的渐开线闭式直齿圆柱齿轮传动，现设计主、从动轮均为软齿面钢制齿轮，精度等级取为7级。

如欲在中心距和传动比不变的条件下提高其接触强度，在下列各措施中，最有效的是（）。

（A）增大模数（相应减少齿数）（B）提高主、从动轮的齿面硬度

（C）提高加工精度的等级（D）增大齿根圆角半径

5、在下列参数中，影响渐开线圆柱齿轮齿形系数的参数为（）。

（A）齿数（B）模数（C）齿宽系数

6、普通螺栓联接所受的预紧力为

，在受工作载荷（工作拉力）F时，剩余预紧力（残余预紧力）为

，则螺栓受的总拉力

为（）。

（A）

（B）

（C）

（D）

7、若计算表明，材料为45钢经调质处理的轴处于危险的共振区，应当采取的措施为（）。

（A）采用其他钢材（B）采取表面硬化处理

（C）改变表面粗糙度（D）改变轴的直径

8、在外载荷不变的条件下，两工作表面间为完全流体动力润滑（流体动压润滑），其间的最小油膜厚度随相对滑动速度的增加而（）。

（A）变薄（B）增厚（C）不变

9、有一斜齿轮轴的力学模型图如下图所示，按作用在斜齿轮上的轴向力F做作的弯矩图的形状为（）。

一、简要回答下列各问题（本大题共22分）

1、写出两种蜗轮齿圈的常用材料牌号（只写出名称的要扣一半的分）。

（4分）

2、试列出校核非液体摩擦（或称混合摩擦润滑）径向滑动轴承工作能力的计算式。

设载荷平稳，d—轴承直径（mm），B—轴承宽度（mm），

—径向载荷（N），n—轴的转速（r/min）。

（6分）

3、机械零件在变应力条件下工作时，应力状况用循环特性r表示（r定义为r=

）。

在外载荷不变的情况下，试判断下列各题的r值（r可写为r=+1，r=-1，r=0，0

（8分）

（A）只受弯矩的转动心轴，外径处的弯曲应力，r为。

（B）受轴向力时，推力滚动轴承紧圈滚道上一点的接触应力，r为。

（C）普通带传动（见下图）在传递动力的运转过程中，主动轮等速转动，带外表面a点处的总应力，r为。

（D）如下图所示，直齿圆锥齿轮传动，，齿轮1为主动轮，单向转动，动力由齿轮3输出。

在传力过程中，齿轮2工作齿面上的接触应力，r为。

4、在联轴器中，有固定式刚性联轴器，可移式（又称补偿式）刚性联轴器，弹性（又称弹性可移式）联轴器之分，试判断下列各联轴器（见下图）属于上三类中哪一类？

（4分）

三、（本题10分）

如下图所示，两个同型号的单列圆锥滚子轴承支承的轴，轴的转速为n=1430r/min，根据外载荷情况，已算出轴承1、2的径向支反力为

=5000N，

=4000N。

轴上两零件所受的轴向力如图示。

试计算轴承1、2的当量动载荷

、

。

注：

①已从手册上查出该轴承的X=0.4，Y=2.1，e=0.29，C=64800N，

=61200N。

②轴承内部轴向力的计算式为：

S=

（有的教材用S=

，式中R即

，这是因目前各教材所用的符号不同）。

③载荷系数

和温度系数

均取为1。

四、（本题13分）

二级渐开线圆柱齿轮减速器由电动机经联轴器驱动，如下图所示。

已知：

电动机输出功率P=3kW，转速n=970r/min；高速级为标准斜齿轮传动，

=2mm，

=25，

=53，

=

；低速级为标准斜齿轮传动，

=3mm，

=20，

=45，中心距a=100mm（计算时不考虑摩擦损失）。

试求：

1使Ⅱ轴上的轴承受的轴向力较小，齿轮3、4的齿的螺旋线方向

2齿轮3的分度圆螺旋角

值。

3作用在齿轮3上各分力的方向（在图上表示出来）。

并计算各分力（圆周力、径向力，轴向力）的值。

五、（本题12分）

一蜗杆传动的手动起重装置如下图所示。

已知：

起重量Q=5000N，卷筒的计算直径D=180mm，作用于手柄上的圆周力F=100N。

起重时手柄顺时针转动如下图，转速n=20r/min，手柄臂长L=200mm，蜗杆为阿基米德蜗杆，蜗杆头数Z1=1，模数m=5mm，蜗杆直径系数（又称蜗杆特性系数）q=10，总传动效率=0.4.试求：

（1）蜗杆和蜗轮的螺旋线方向；

（2）应有的蜗轮齿数Z2；

（3）蜗杆传动的中心距a。

六、（本题12分）

指出下图锥齿轮减速器中锥齿轮轴系结构的错误。

错误处依次以①，②，③，…标出，要说明错误造成的原因。

图中所示锥齿轮为主动轮，动力由与之联接的联轴器输入，从动锥齿轮和箱体的其余部分没有画出。

锥齿轮传动用箱体内的油润滑（滚动轴承用脂润滑）。

七、（本题4分）

标准渐开线直齿圆柱齿轮传动如下图所示，校核轴Ⅱ上的键联接的强度。

已知：

动力由Ⅰ轴输入，Ⅲ轴输出，输入功率P=2.5kW，

=1450r/min；，齿轮2的模数m=3mm，

=40，宽度B=50mm，齿轮、轴与键的材料均为45钢，与齿轮配合处轴颈

=40mm；所用圆头平键的键长为45mm，键宽b=12mm，键高h=8mm。

设取键联接的许用挤压应力为125MPa，键的许用切应力为120MPa。

试题三答案

一、1、C2、C3、B4、B5、A6、B7、D8、B9、E

二、

1、铸造锡青铜ZCuSn10P1；铸造铝铁青铜ZCuAl10Fe3。

2、P=

≤[P]

=

·

≤[

]

v=

[v]

3、（A）-1（B）0（C）0<

<1（D）0

4、（a）固定式刚性联轴器（b）可移式（补偿式）刚性联轴器

（c）弹性联轴器（d）可移式（补偿式）刚性联轴器

三、

=

=

=1190N方向向左；

=

=

=952N方向向右；

=900-300=600N方向向右；

轴承1：

+

=952+600=1552N>

=

+

=1552N

=

=0.31>e=0.29

=

（X

+Y

）=1

（0.4

5000+2.1

1552）=5259N

轴承2：

=952N

=0.238

=

=4000N

四、

⑴齿轮3应为左旋；齿轮4应为右旋。

⑵

=

（

）

=

=arc

=arc

⑶

=

=

=970

=457.55r/min

=95.5

P/

=95.5

=62616N

=

五、

⑴蜗杆和蜗轮的螺旋线方向均为右旋。

⑵

应取

取

满足要求

⑶a

六、

①平键与透盖干涉了，应左移：

②轴伸出端盖应有台阶，用于输入联轴器轴向定位；

③透盖与轴间应有间隙，应有毡圈密封；

④透盖与套杯间，套杯与箱体间应有调整垫片；

⑤箱体端面非接合面应低一些，不加工，圆角过渡；

⑥箱体孔的中间一段直径加大些，减少精加工面；

⑦套杯内孔中间一段直径加大些，减少精加工面；

⑧右轴承右边应有甩油环，不使润滑油进入轴承；

⑨右轴承右边轴径应小于轴承内径，以使轴承能装到轴上，为此，齿轮应与轴作成两体，轴成台阶轴，用平键联接；

⑩轴承滚子中心应有中心线。

另外，此图两轴承为正装（面对面），齿轮悬臂较长，若改为反装（背对背），将使齿轮悬臂长减小。

七、

=95.5

轴Ⅱ上的强度足够。