《机械设计》课程毕业补考考试试卷2011

北京信息科技大学 2010~2011学年第二学期

《机械设计》课程毕业补考考试试卷

授课系别：_机电工程学院_ 适用班级：_ _ 考试形式：闭卷_

班级： 姓名： 学号：

题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 总分 题分 10 10 10 10 10 10 10 10 20 100 得分 1．（本小题10分）某轴由对称布置的两个不完全液体润滑径向滑动轴承支承。轴的转速n=120r/min，轴承宽度B=90mm，装轴承处轴颈直径d=100mm，轴瓦材料为ZcuSn10P1([p]=15MPa，[v]=10m/s，[pv]=15 MPa·m/s)，试计算每个轴承所允许承受的最大径向载荷。

2.（本小题10分）如图所示，两根梁用8个4.6级普通螺栓与两块钢盖板相联接，梁受到的拉力F=28kN，摩擦因数f=0.2，控制预紧力，试确定所需螺栓的直径。

解：已知螺栓数目z=8，接合面数i=2，取防滑系数Ks=1.2，则螺栓所需预紧力F0为

查主教材中的表5-8，得σS=240MPa，查表5-10，取安全系数S=1.3，则[σ]=σS/S =240MPa/1.3=184.6MPa，所需螺栓的直径

F0≥

取整后得螺栓尺寸d=10mm，螺纹为M10。 解中有两处错误，请指出错处并说明原因。 3.（本小题10分）某蜗轮与轴用A型普通平键连接。已知轴径d＝40mm，转矩T＝522000N·mm，轻微冲击。初定键的尺寸为b=12mm，h＝8mm，L＝100mm。轴、键和蜗轮的材料分别为45号钢，35号钢和灰铸铁，试校核键连接的强度。若强度不够，请提出两种改进措施。

平键连接的许用应力（MPa） 载荷性质 连接中较弱 连接方式 零件的材料 静载荷 轻微冲击 冲击 钢 120～150 100～120 60～90 ???p 静连接（普通平键）铸铁 70～80 50～60 30～45 4.（本小题10分）图示螺栓联接结构，当轴向工作载荷F=5000N加在下端后，在结合面A处（指该环形面）仍要求保持一定残余预紧力，残余预紧力大小F1=1.4F，d1≥

设螺栓材料的拉伸许用应力为=200MPa，试列出螺栓的强 度计算公式，并求出要求的螺栓危险截面直径。

1

5．(本小题10分) 已知一普通V带传动所传递的功率P?10 kW，带速v = 10 m/s，现测得张紧力F0=1125N。试求带的有效拉力Fe，紧边拉力F1和松边拉力F2。

6. (本小题10分) 图所示为直齿锥齿轮–斜齿圆柱齿轮减速器，齿轮1主动，转向如图示。试求：

（1）画出各轴的转向； （2）为使轴Ⅱ所受轴向力最小，标出齿轮3、4的螺旋线方向；

（3）画出轴Ⅱ上齿轮2、3所受各力的方向； 7．(本小题10分) 已知6208型轴承C＝22800N，C0＝15800N，根据所受载荷和载荷系数计算的当量载荷为3520N，工作转速n=350r/min，希望轴承使用寿命大于12000h，试确定6208型轴承是不是满足寿命要求？

8．(本小题10分)图所示的轴系零部件结构中有10处的错误，说明是什么错误，说对一处得1分。

9． (本题6小题，选做4题，每小题5分，共20分)简答题 1）螺纹联接的基本类型有哪些？ 2）带传动的设计准则是什么？ 3）机械零件主要有哪些失效形式？ 4）常见的齿轮传动失效有哪些形式？

5）轴承装置设计中，常用的轴承配置方法有哪三种？

6）采用两个平键(双键联接)时，通常在轴的圆周上相隔180°位置布置；采用两个楔键时，常相隔90°～120°；而采用两个半圆键时，则布置在轴的同一母线上；这是为什么?

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北京信息科技大学 2010~2011学年第二学期

《机械设计》课程毕业补考考试试卷答案

授课系别：_机电工程学院_ 适用班级：_ _ 考试形式：闭卷_

班级： 姓名： 学号：

题号 1 2 3 题分 10 10 10 分数 4 10 5 10 6 10 7 10 8 10 9 20 总分 100 1．（本小题10分）某轴由对称布置的两个不完全液体润滑径向滑动轴承支承。轴的转速n=120r/min，轴承宽度B=90mm，装轴承处轴颈直径d=100mm，轴瓦材料为ZcuSn10P1([p]=15MPa，[v]=10m/s，[pv]=15 MPa·m/s)，试计算每个轴承所允许承受的最大径向载荷。

解：V??dn60?1000???100?12060?1000?o.628m/s??V?

P??p? Bd?p??p?Bd?15?90?100?13500N?135KN

p?pV?V??pV?

Bd?p??pV?Bd/V?15?90?100/0.628?215kN

??135kN ?Pmax?min?135,215?p?2.如图所示，两根梁用8个4.6级普通螺栓与两块钢盖板相联接，梁受到的拉力F=28kN，摩擦因数f=0.2，

控制预紧力，试确定所需螺栓的直径。

解：已知螺栓数目z=8，接合面数i=2，取防滑系数Ks=1.2，则螺栓所需预紧力F0为 F0≥

查主教材中的表5-8，得σS=240MPa，查表5-10，取安全系数S=1.3，则[σ]=σS/S

=240MPa/1.3=184.6MPa，所需螺栓的直径

d1≥

取整后得螺栓尺寸d=10mm，螺纹为M10。

注：解中有两处错误，请指出错处并说明原因。 答：1公式中螺栓数z=8错误，应当取z=4

2螺纹由d1＜9.7mm圆整为d=10mm错误，应当根据小径d1>9.7mm,由螺纹标准中查取螺纹大径d

3.某蜗轮与轴用A型普通平键连接。已知轴径d＝40mm，转矩T＝522000N·mm，轻微冲击。初定键的尺寸为b=12mm，h＝8mm，L＝100mm。轴、键和蜗轮的材料分别为45号钢，35号钢和灰铸铁，试校核键连接的强度。若强度不够，请提出两种改进措施。

平键连接的许用应力（MPa）

连接方式 静连接（普通平键） 连接中较弱 零件的材料 钢 铸铁 载荷性质 静载荷 120~150 70~80 轻微冲击 100~120 50~60 冲击 60~90 30~45 ???p 解题要点:依题意知该连接为静连接，将连接中机械性能较弱的材料灰铸铁的许用挤压应力作为???p。

3

因载荷性质为轻微冲击，查表知[σ]p=50～60MPa。连接工作面上的挤压应力为

4T4T4?522000?p???MPa?74.148MPa?[?]p?50~60MPa

dhldh(L?b)40?8?(100?12)故该键连接强度不足。

改进措施，可用下列两种之一：（1）采用双键；（2）增加轮毂宽度，加长键的长度。

4.（本小题10分）图示螺栓联接结构，当轴向工作载荷F=5000N加在下端后，在结合面A处（指该环形面）仍要求保持一定残余预紧力，残余预紧力大小F1=1.4F，设螺栓材料的拉伸许用应力为

=200MPa，试列出螺栓的强度计算公式，并求出要求的螺栓危险截面直径。

N （2分） 解：F0?F?F???F?1.4F?2.4F?2.4?5000?12000 ??1.3F0???? （4分） ?d1241.3?4F01.3?4?12000?9.97mm????????式中：d1—— 螺纹小径

d1≥ (4分)

5．(本小题10分) 已知一普通V带传动所传递的功率P?10 kW，带速v = 10 m/s，现测得张紧力

?????F0?1 125 N。试求带的有效拉力Fe，紧边拉力F1和松边拉力F2。

解：带传动的有效拉力Fe=1000P/v=1000N

Fe= F1–F2 F0= F1 + F2 F1=1112.5N F2=112.5N

6. (本小题10分) 图所示为直齿锥齿轮–斜齿圆柱齿轮减速器，齿轮1主动，转向如图示。试求： （1）画出各轴的转向；

（2）为使轴Ⅱ所受轴向力最小，标出齿轮3、4的螺旋线方向； （3）画出轴Ⅱ上齿轮2、3所受各力的方向；

解题要点：（1）轴Ⅱ、Ⅲ的转向已示于图中；

（2）齿轮3、4的螺旋线方向已示于题图解中，即z3为右螺旋，z4为左螺旋；

4

（3）齿轮2、3所受各力 Ft2、Fr2、Fa2及Ft3、Fr3、Fa3已示于图解图中；

7．(本小题10分) 已知6208型轴承 C＝22800N，Co＝15800N，根据所受载荷和载荷系数计算的当量载荷为3520N，工作转速n=350r/min，希望轴承使用寿命大于12000h，试确定6208型轴承是不是满足寿命要求？

解： 轴承寿命

106?C?106?22800? Lh?h ??????12940?1200060n?P?60?350?3520? 所以选用6208型轴承满足使用寿命要求。

8．(本小题10分)图所示的轴系零部件结构中有10处的错误，说明是什么错误，说对一处得1分。 答：

1,5）缺调整垫片；2）轮毂挖槽太宽（此处轮毂不太宽，不必挖槽）；3）轴段长度过长，出现过定位，齿轮定位不可靠；4）轴套太高，不便于装拆；6）轴和轴承盖之间有间隙；7）联轴器与端盖应不接触，轴应有定位台肩；8）挡板与轴端应有间隙；9）平键顶部与轮槽间应有间隙； 10）一个轴上的两个键槽应在同一轴线上。

9． (本题6小题，选做4题，每小题5分，共20分)简答题

1）螺纹联接的基本类型有哪些？

答：螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接。其它还有地脚螺栓联接、吊环螺钉联接和T型槽螺栓联接等。

2）带传动的设计准则是什么？

答：在保证带传动不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。

3）机械零件主要有哪些失效形式？

答：机械零件的主要失效形式有：整体折断、过大的残余变形、零件的表面破坏、破坏正常工作条件引起的失效等。

4）常见的齿轮传动失效有哪些形式？

答：齿轮的常见失效为：轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、塑性变形等。

5）轴承装置设计中，常用的轴承配置方法有哪三种？

答：1）双支点单向固定；2）一支点双向固定，另一端支点游动；3）两端游动支承。 6）采用两个平键(双键联接)时，通常在轴的圆周上相隔180°位置布置；采用两个楔键时，常相隔90°～120°；而采用两个半圆键时，则布置在轴的同一母线上；这是为什么?

答：答：两平键相隔180。布置，对轴的削弱均匀，并且两键的挤压力对轴平衡，对轴不产生附加弯矩，受力状态好。

两楔键相隔90-120度布置，若夹角过小，则对轴的局部削弱过大，若夹角过大，则两个楔键的总承载能力下降。当夹角为180度时，两楔键的承载能力大体上只相当于一个楔键的承载能力。因此，两个楔键的

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?3夹角既不能过大也不能过小。

半圆键在轴上的键槽较深，对轴的削弱较大，不宜将两个半圆键布置在轴的同一横截面上，故可将两个半圆键布置在轴的同一母线上，通常半圆键只用于传递载荷不大的场合，一般不采用两个半圆键。

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