机械设计考题1

机械设计考题1

一、判断题（每小题1分，共10分）

正确的在括号内填“√”，错误的在括号内填“×”。

1．机械零件的刚度是指机械零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。 （√） 2．当带传动的载荷稳定不变时，其弹性滑动等于零。 （×） 3．齿形系数YFa与模数无关，因此其它条件不变时模数增加齿根弯曲应力不变。 （×） 4．齿轮强度计算中，动载系数KV是考虑工作机和原动机振动而引起的附加对齿轮强度的

影响系数。 （×）

5．在蜗杆传动中，其它条件相同，若增加蜗杆头数，则齿面相对滑动速度增加。 （√）

6．凡具有自锁性螺纹副（即螺纹升角小于当量摩擦角），则不必考虑其防松。 （×） 7．楔键联接可以实现轴上零件单向轴向固定。 （√） 8．按基本额定动载荷通过寿命计算的滚动轴承，在预定使用期限内也可能失效。 （√） 9．非液体摩擦滑动轴承，验算pv值的目的是为了保证轴承有足够的机械强度。 （×） 10．矿山机械和重型机械中，低速、重载、不易对中处常用的联轴器是凸缘联轴器。（×）

二、选择题（每小题2分，共20分）

将正确答案的字母代号填入空格内，只允许填一种字母代号。 1．齿轮表面非扩展性点蚀一般出现在 A 。

A．磨合阶段 B．稳定磨损阶段 C．剧烈磨损阶段

2．闭式硬齿面齿轮传动，直径一定，取较少齿数以增大模数，主要是为了 A 。 A．保持轮齿的弯曲疲劳强度 B．保证齿面接触疲劳强度 C．减少加工切削量，提高生产率 D．其他目的

3．为了减轻摩擦副的表面疲劳磨损，下列措施中 D 是不合理的。 A．降低表面粗糙度 B．增大润滑油粘度 C．提高表面硬度 D．提高相对滑动速度 4．用 C 的方法来提高带传动传递的功率是不合适的。

A．增大初拉力 B．增大中心距 C．增加带轮表面粗糙度 D．增大小带轮直径 5．对温升较高，两轴承距离较大的轴系应采用 A 支承。 A．一端固定一端游动 B．两端固定

C．两轴承都游动 D．两轴承都双向固定 6．在螺栓联接中，采用双螺母，其目的是 D 。

A．提高强度 B．提高刚度 C．降低螺栓所受的拉力 D．以上都不是 7．蜗杆传动中，通常蜗轮轮缘应采用青铜，蜗杆采用钢来制造，这是因为这样配对 B 。 A．强度高 B．减摩耐磨性好 C．加工性能好 D．价格便宜 8． B 不是滚动轴承预紧的目的。

A．增加支承刚度 B．提高旋转精度

C．减小振动和噪声 D．降低摩擦力矩

9．设平键联接原来传递的最大转矩为T，现欲增为1.5T，则应将 A 。 A．平键改为双键 B．轴直径增至1.5倍 C．键宽增至1.5 倍 D．键高增至1.5倍 10．设计液体动压径向滑动轴承时，若宽径比Bd取得较大，则 C 。 A．轴承端泄量大，承载能力低，温升高 B．轴承端泄量大，承载能力低，温升低 C．轴承端泄量小，承载能力高，温升高 D．轴承端泄量小，承载能力高，温升低

三、简答题（每小题4分，共20分）

1．根据流体动压润滑雷诺方程的微分形式，试说明形成流体动压润滑的基本条件。

2．试指出普通螺栓联接、双头螺柱联接和螺钉联接的结构特点，各用在什么场合？ 3．在V带传动中，为什么带的张紧力不能过大或过小？张紧轮一般布置在什么位置？ 4．普通平键联接有哪些失效形式？主要失效形式是什么？如经校核发现强度不够时，应采取哪些措施？

5．一齿轮传动，如何判断大、小齿轮中哪个不易出现齿面点蚀？哪个不易出现齿根弯曲疲劳折断？

四、分析题（13分）

如图所示，V带和二级斜齿圆柱齿轮减速器所组成的传动系统中，mnz3?20，z4?41，??14，齿轮z1为左旋，轴Ⅱ转矩T2?3200N?mm。

??3mm，

1）为使轴Ⅱ的轴承所受轴向力较小，试确定齿轮z4的螺旋角方向。

2）计算齿轮z4的三个分力大小（忽略摩擦力），并在图试卷a图上画出这三个分力的方向。 3）在带轮直径和其它条件不变的情况下，将传动系统按图试卷b图重新布置，试分析可能会出现什么问题？简要说明理由。

五、计算题（共25分）

1．（10分）如图所示，一支架用四个螺栓固定于铅垂的墙上，螺栓为上、下各两个。螺

栓距中心线的距离为200mm，载荷P＝20000N，铅垂向下，离墙壁距离为400mm，为使支架在载荷P作用下不相对滑动，也不产生分离，求受轴向载荷最大的螺栓上所受的总拉力。设：

1）支架底与墙之间的摩擦因数f?0.15。 2）取可靠系数K?1.2。

3）在轴向工作拉力F作用下，螺栓应保持 的剩余预紧力F?0.4F。

4）相对刚度系数Kc?C1(C1?C2)?0.3。

2．（15分）如图所示斜齿轮轴采用一对7207AC轴承支承，已知斜齿轮的圆周力

FT?3500N，径向力FR?1200N，轴向力FA?900N，轴的转速n?1450r/min，轴

''承的载荷系数fd?1.2，温度系数ft?1， 额定动载荷Cr?29000N。试计算该对 轴承的寿命（用小时计）。

六、结构题（12分）

如图所示为减速器的部分结构，指出图中结构错误及不合理之处，并说明理由。

三．简答题（简要答案） 1．答：从雷诺方程

dpdx?6?v(h?h0)h0dpdx不难看出：当?0时，若外界不提供压力油，则

间隙内（油）压力不会发生改变，也就不可能产生具有承载能力的压力油膜。因此，要想建立液体动压润滑，就必须使现。

（1）h?h0。即必须形成楔形间隙（保证在h0有一侧为h?h0，另一侧h?h0）。

dpdx?0条件成立。这只有在同时满足下面三个条件时才能实

（2）??0，即必须保证间隙内充满具有一定粘度的流体。

（3）v?0，两表面之间必须具有一定的相对滑动速度，且相对速度的方向要保证流体从大截面流进，小截面流出，即保证在h?h0的一侧

dpdx?0。

2．答：普通螺栓联接在被联接件上制出通孔，螺栓一端配有螺母。

双头螺柱联接在被联接之一制出通孔，另一（较厚件）件上制出螺纹孔（盲孔），螺柱一端配有螺母。

螺钉联接适用于被联接件可以开通孔，另一（较厚件）上制出螺纹孔（盲孔），不需螺母。

螺栓联接适用于被连接件可以开通孔的场合。双头螺柱联接和螺钉联接适用于被联接件之一较厚，不宜制作通孔的场合。双头螺柱联接与螺钉联接相比，前者适用于经常拆卸的场合，而后者适用于不需要经常拆卸的场合。

3．答：初拉力过大容易使带过早产生脱层、断裂等现象，使用寿命减小；初张力过小，则承载能力减小，易产生打滑。

张紧轮一般应布置在松边、内侧、靠近大带轮处。

4．答：普通平键联接可能的失效形式是工作面压溃或键被剪断。按标准选用的普通平键其主要失效形式是工作面压溃。

单键联接强度不够时，可采用双键相隔180布置。在允许的情况下也可适当增大轴颈，以选择截面尺寸较大的键，或适当增大轮毂的长度以增大键的长度。

5．答：大、小齿轮的齿面接触疲劳强度条件分别为?H2???H2?和?H1???H1?，由于大、小齿轮齿面接触应力?H1??H2，故许用接触应力??H1?、?疲劳强度较高，不宜出现齿面点蚀。

大、小齿轮的齿根弯曲疲劳强度条件分别为?F2???F2?和?F1???F1?，由于大、小齿轮齿根弯曲应力?F2??F1YF2YS2YF1YS1H2?中数值较大者，齿面接触

， 故在大、小齿轮的

[?F2]YF2YS2、

[?F1]YF1YS1中，数值较

大者，齿根弯曲疲劳强度较高，不易出现齿根弯曲疲劳折断。 四．分析题

1）为图中轴Ⅱ的轴承所受轴向力较小，齿轮z4的螺旋角方向为左旋。 2）齿轮z4三个分力方向如图所示，各分力大小分别为 切向力 Ft4?2T1d3?2T2cos?mnz3?2?3200?cos143?20???103N

径向力 Fr4?Ft4tan?ncos??103?tan20cos14??38.8N

轴向力 Fa4?Ft4tan??103?tan14?35.8N

?

3）假设传动功率无损失，按图b布置使带的速度降低，所需圆周力加大，会导致带打滑。 五．1．解：

（1）将载荷向结合面形心简化，则可得到翻转力矩M和横向载荷P。其中 M?P?400?20000?400?8?10N.m

（2）由结合面不滑移条件 zfF1?KP可得所需螺栓预紧力为 F1?（3）螺栓工作拉力为 F?Mzl?8?1066''KPzf?1.2?200004?0.15?4?10N

44?200?10N

4（4）结合面不分离所需预紧力 F?0.4F?0.4?10（5）结合面不分离所需预紧力

F2?F0?KCF?F?F?KCF?4?10?10（6）同时满足结合面不滑移且不分离条件的预紧力 F?max(F1,F2)?4?10N （7）上方两个螺栓所受拉力较大。其总拉力为 F0?F?KCF?4?10'4'\34\4?4?10N

3?0.3?104?1.1?10N

4'''4?0.3?104?4.3?10N

42．解：（1）计算滚动轴承上的径向载荷Fr1、Fr2

1）水平面支反力 F1x?FT?40100?3500?40100?1.4?10N

333 Fx2?FT?Fx1?3500?1.4?10?2.1?10N 2）垂直面支反力

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