哈工大机械设计0204.docx
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哈工大机械设计0204
一、填空题〔每空1分，计20分〕
1、从防松工作原理来看，用弹簧垫圈属于防松；用止动垫圈与圆螺母配用属于防松措施。
2、平键的工作面为面，工作时靠来传递转矩。
3、在下列各种联轴器中，能补偿两轴间轴线偏移、但不能吸振缓冲的是；既能补偿两轴间轴线偏移、又能吸振缓冲的是；适用于转矩小、转速高、频繁正反转的是；
可实现两轴轴线角位移最大的是。
（a、套筒联轴器；b、凸缘联轴器；c、万向联轴器；d、十字滑块联轴器；e、齿轮联轴器；f、弹性套柱销联轴器；g、尼龙柱销联轴器；h、轮胎联轴器。
）
4、设计圆柱螺旋弹簧时，其弹簧直径d按条件确定，其工作圈数n按条件确定。
5、蜗杆轮齿的螺旋线方向与蜗轮轮齿的螺旋线方向。
蜗杆的角应等于蜗轮的螺旋角。
6、在传动比不变的条件下，V带传动的中心距增大，则小轮的包角。
因而带传动的承载能力。
7、在工作中只受弯矩不受扭矩的轴叫做轴，只受扭矩不受弯矩的轴叫做轴，同时受弯矩和扭矩的轴叫做轴。
自行车前轮轴属于轴。
8、非液体摩擦滑动轴承是工作在摩擦状态，验算Pv值为了限制。
二、问答题〔30分〕
1、有一卷筒支座，采用普通螺栓组联接在混凝土基座上，如图所示。
卷筒上作用一平行于螺栓组联接接合面、垂直向下的载荷Q。
请回答∶
1）简述该螺栓组联接的设计主要过程与内容〔要求：
简明扼要、不必写出计算公式〕；〔5分〕
2）该卷筒的支撑轴属于哪类轴？
〔2分〕
3）图中所示的两种卷筒支撑方案，哪一个更合理？
为什么？
〔3分〕
2、简述选择蜗杆头数z1和蜗轮的齿数z2应考虑那些因素？
〔4分〕
3、齿轮传动设计中，影响齿向载荷分布系数的主要因素有哪些？
〔4分〕
4、什么是带传动的滑动率？
滑动率如何计算？
〔4分〕
5、试写出一维雷诺方程，并说明形成液体动压润滑的必要条件。
（8分）
三、分析计算题〔35分〕
1、有一单个紧螺栓联接，已知预紧力F＇＝7500N，轴向工作载荷F＝6000N，螺栓刚度Cb＝200N/μm，被联接件刚度Cm＝800N/μm，要求：
1）计算螺栓所受的总拉力F0和残余预紧力F＇＇；〔4分〕
2）为使接合面不出现缝隙，轴向工作载荷最大值Fmax是多少？
〔2分〕
3）若要使F0减小，又不增加螺栓个数，有哪些具体措施？
〔2分〕
〔要求：
1〕、2）要有详细的计算步骤〕
2、已知V带传动所传递的功率P=7.5kW，带速v=10m/s，现测得张紧力F0=1125N，试求紧边拉力F1和松边拉力F2。
各等于多少？
（5分）
3、如图所示为某手动简单起重设备，按图示方向转动蜗杆，提升重物G，试求：
1）蜗杆与蜗轮轮齿的螺旋线方向；（2分）
2）在图上标出啮合点处各力的方向；（6分）
3）若蜗杆自锁，反转手柄使重物下降，求蜗轮上作用力方向的变化。
（2分）
4、一对圆锥滚子3206轴承，安装形式如图。
已知轴承I、II所受径向载荷为Fr1=970N，Fr2=840N，A为作用于轴上的轴向力，A=237N，载荷系数fp=1.1，温度系数fT=1.0，轴承内部轴向力S的计算式为，Y=1.7，e=0.36，试计算轴承I、II的当量动载荷P1和P2。
如果已知轴的转速n=1200r/min轴承的预期寿命为，问该轴承能否满足要求？
（12分）
所需参数如下表。
基本额定动载荷C（N）
3206
X
Y
X
Y
24800
0.4
1.7
1
0
四、结构题（15分）
1、在下面两个视图上，画出平键联接结构图。
（5分）
2、指出下列结构的错误（在有错误处画×，简要说明原因，并在另一侧画出其正确结构图。
找出5处即可，同类错误算一处，多找只算前5个答案）。
（10分）
一、填空题〔每空1分，计25分〕
1、一减速齿轮传动，主动轮1用45号钢调质，从动轮用45号钢正火，则它们齿面接触应力的关系是。
a、；b、；c、。
2、带传动中紧边拉力为，松边拉力为，则其传递的有效圆周力为。
a、；b、；c、；d、。
3、对于硬齿面闭式齿轮传动，其齿面接触承载能力较高，故通常先按强度进行设计，然后校核强度。
4、蜗杆的模数为标准模数，蜗轮的压力角为标准压力角。
a、法面；b、端面；c、轴面。
5、带在带轮上即将打滑而尚未打滑的临界状态时，与的关系可用著名的欧拉公式表示为。
6、在蜗杆传动中，当需要自锁时，应使当量摩擦角蜗杆导程角。
a、小于；b、大于；c、等于。
7、计算蜗杆传动的传动比时，公式是错误的。
a、；b、；c、；d、。
8、蜗杆传动的失效通常是发生在上。
9、设计圆柱螺旋弹簧时，其弹簧直径d按条件确定，其工作圈数n
按条件确定。
10、弹簧指数C＝，C值越大，刚度越。
11、楔键联接靠传递转矩，用于对中性要求不高的联接。
12、按国家标准GB/292-93规定，代号为7210C的滚动轴承类型为，其内径为mm，宽度系列为系列，直径系列为系列，C代表，其精度为级。
13、下列各种联轴器中，能减缓振动和冲击的是；可实现两轴线角位移最大的是；常用于两轴线对中性不好、低速情况下的是和。
a.套筒联轴器；b.凸缘联轴器；c.万向联轴器；d.十字滑块联轴器；e.齿轮联轴器；f.弹性柱销联轴器。
）
二、问答题〔每题5分、计30分〕
1、试分析影响带传动所能传递最大有效圆周力Fmax的主要因素。
（5分）
2、试说明齿形系数与齿轮的哪些参数有关，对齿根弯曲应力有何影响？
（5分）
3、为提高轮齿的抗折断能力，可采取哪些措施？
（5分）
4、螺纹联接防松的实质是什么？
按工作原理分，防松的方法有哪几类？
（5分）
5、什么是滚动轴承的基本额定动负荷？
其方向是如何确定的？
（5分）
6、简述非液体摩擦径向滑动轴承校核计算的主要内容？
（5分）
三、分析计算题
1、如图示，卷筒与齿轮用普通螺栓联接在一起（螺栓个数Z=8），轴不旋转，卷筒与齿轮在轴上旋转，已知卷筒所受旋转力矩T=107Nmm，螺栓分布直径D0=500mm，卷筒与齿轮接合面间摩擦系数f=0.12，可靠性系数Kf=1.2，螺栓材料的屈服极限σS=300Mpa，安全系数S=3。
试设计该螺栓组的螺栓直径。
（10分）
普通螺纹基本尺寸表（第一系列）
公称直径d
中径d2
小径d1
螺距p
24
22.051
20.752
3
30
27.727
26.211
3.5
36
33.402
31.670
4
42
39.077
37.129
4.5
48
44.725
2、如图所示，a）、b）分别为斜齿圆柱齿轮的悬臂布置和对称布置的支承形式。
图1）、2）分别为一对角接触球轴承背对背、面对面安装支承形式。
请合理选择斜齿轮不同布置形式下，一对角接触球轴承的支承形式，你认为正确的，在“□”中打“√”：
图a）所示悬臂布置宜采用：
□图1）；□图2）
图b）所示对称布置宜采用：
□图1）；□图2）。
（2分）
根据1）中的选择结果计算图a）所示情况下，轴承的轴向力Fa1、Fa2。
已知：
轴承径向载荷Fr1、Fr2、齿轮的轴向力A方向如图所示，大小分别为：
Fr1=4000N、Fr2=2000N，A=2000N。
轴承内部轴向力S=0.4Fr。
（4分）
若该对轴承的寿命为5000小时，现将当量动载荷加大一倍，将转速减小一半，试计算后确定该对轴承能否满足载荷及转速改变后寿命至少1000小时的工作要求？
（4分）
3、在图示传动系统中，1和2均为斜齿圆柱齿轮，3为蜗杆，4为蜗轮。
已知齿轮1轮齿螺旋线方向为左旋，其转向如图所示，试回答下列问题：
1）齿轮2的轮齿螺旋线方向是旋。
（1分）
2）在图中画出齿轮1、齿轮2在节点A所受的轴向力和的方向。
（2分）
3）为使在Ⅱ轴上的齿轮2与蜗杆3的轴向力相互抵消一部分，蜗杆3的螺旋线方向应该
是旋，并在图中画出蜗杆的旋向；在节点B处画出蜗杆3所受的轴向力、圆周力和径向力的方向，在节点B处画出蜗轮4所受的圆周力和径向力的方向，在图中画出蜗轮4的转动方向。
（8分）
4、一对标准斜齿圆柱齿轮传动如图所示，已知：
输入轴转速，输入功率kW，齿轮齿数，=62，法向模数mm，分度圆螺旋角，分度圆柱上的法面压力角，试计算：
（1）输入轴I上的转矩；
（2）大斜齿圆柱齿轮上三个分力的大小。
（4分）
四、结构题（10分）
如图所示，已知圆锥滚子轴承安装在零件1的轴承座孔内。
由于结构限制，设计时不能改变零件1的尺寸。
试问：
采用何种方法以便于轴承外圈拆卸？
并在右侧图上画出零件1的结构。
（2分）
2、写出实现轴上零件轴向固定的四种方法，并画出相应的结构图。
（8分）
一、选择填空题〔每空1分，计25分〕
1、按照摩擦界面的润滑状态，可将摩擦分为、、和混合摩擦。
2、已知某三线螺纹中径为9.5mm，螺距为1mm，则螺纹的导程为mm。
3、螺纹连接防松的实质就是。
按照防松方法的工作原理可将
其分为三类，分别是、、和。
4、受轴向工作载荷的紧螺栓连接中，螺栓受到的总拉力F0与预紧力F′、残余预紧力F〞
和工作拉力F之间的关系为。
a、；b、；c、。
5、导向平键的工作面是，导向平键连接的主要失效形式是。
6、V带传动中带工作中最大应力产生在处，
其值为。
7、齿轮传动中选取齿宽系数时，一般采用硬齿面齿轮时齿宽系数采用软齿面齿轮时
齿宽系数，齿轮相对于轴承对称布置时的齿宽系数齿轮悬臂布置时的齿宽系数。
a、大于；b、小于；c、等于。
8、一减速齿轮传动，主动轮1用45号钢调质，从动轮用45号钢正火，则它们齿面接触应
力的关系是,齿根弯曲应力的关系是。
a、>；b、=；c、<。
9、按国家标准GB/292-1993规定，代号为32208的滚动轴承类型为轴承，其内
径为mm，其精度为级。
10、下列各种联轴器中，属于弹性联轴器的是；属于可移式刚性联轴器的是；
属于固定式刚性联轴器的是和。
a.万向联轴器；b.凸缘联轴器；c套筒联轴器；d弹性柱销联轴器。
11、联轴器和离合器都是用来实现轴与轴之间的连接，传递运动和动力。
但联轴器与离合
器的主要区别在于。
二、问答题〔每题6分、计30分〕
分别说明普通螺纹、梯形螺纹的特点和应用场合。
分别说明硬齿面闭式齿轮传动和闭式蜗杆传动的主要失效形式与设计准则。
什么是摩擦型带传动中的弹性滑动现象？
可否避免？
它对带传动有何影响？
齿轮传动中的载荷系数K为四个系数的乘积，K=KAKVKβKα，分别说明KV和Kβ的名称及引入该系数是为了考虑了哪些方面的影响。
5、写出一维流体动压基本方程（雷诺方程）并利用该方程说明形成流体动压润滑的必要条件。
三、分析计算题（共25分）
1、在图示电动绞车系统中，件1和2均为斜齿圆柱齿轮，件3为蜗杆，件4为蜗轮。
已知蜗轮蜗杆均为右旋，并且设计时Ⅱ轴上的齿轮2与蜗杆3的轴向力能够相互抵消一部分，试回答下列问题（共16分）：
①齿轮1的轮齿螺旋线方向是旋。
（2分）
②在图中用箭头表示出重物上升时齿轮1和齿轮2的转动方向以及齿轮2在节点A所受的轴向力的方向。
（4分）
③重物上升时，在节点B处画出蜗杆3所受的轴向力、圆周力和径向力的方向，在节点B处画出蜗轮4所受的圆周力的方向。
（4分）
④若起重量W=50000N，蜗杆头数z3=2，蜗杆分度圆直径d3=100mm，蜗轮齿数z4=60，模数m=5，卷筒直径D=300mm，传动效率η=0.75。
试求节点B处Fa3和Fa4的大小。
（6分）
2、如图所示，某轴由一对7209AC轴承支承，轴承采用面对面安装形式。
已知两轴承径向载荷分别为Fr1=3000N，Fr2=4000N，轴上作用有轴向外载荷A=1800N。
载荷平稳，在室温下工作，转速n=1000r/min。
该轴承额定动载荷C=29800N，内部轴向力S=0.4Fr，e=0.68，当量动载荷系数如下表所示。
试计算此对轴承的使用寿命。
（9分）
Fa/Fr>e
Fa/Fr≤e
X
Y
X
Y
0.41
0.87
1
0
四、结构题（20分）
如下图所示，轴承部件采用左端固定右端游动支承结构，指出图中错误并在不改变轴承类型前提下画出正确结构。
直接画在中心线下方，轴承可采用简化画法。
（6分）
2如图连接面受转矩作用，利用四个螺栓完成连接，重新布置螺栓组使其受力更为合理，并在右边画出铰制孔用螺栓连接结构示意图。
（6分）
3、完成图中轴系部件结构。
（8分）
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