机械设计期末考试题A卷答案

11、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b。a、2H1H；b、2H1H；c、2H1H。3、对于硬齿面闭式齿轮传动，其齿面接触承载能力较高，故通常先按齿根弯曲疲劳强度进行设计，然后校核齿面接触疲劳强度。4、蜗杆的c模数为标准模数，蜗轮的b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，1F与2F的关系可用著名的欧拉公式表示为121feFF。6、在蜗杆传动中，当需要自锁时，应使当量摩擦角b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c是错误的。a、21/i；b、21/nni；c、12/ddi；d、12/zzi。8、蜗杆传动的失效通常是发生在蜗轮轮齿上。9、设计圆柱螺旋弹簧时，其弹簧直径d按强度条件确定，其工作圈数n按刚度条件确定。10、弹簧指数C＝D2/d，C值越大，刚度越小。11、楔键联接靠摩擦力传递转矩，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的滚动轴承类型为角接触球轴承轴承，其内径为50mm，宽度系列为窄、系列，直径系列为轻系列，C代表公称接触角15º，其精度为P0级。13、下列各种联轴器中，能减缓振动和冲击的是f；可实现两轴线角位移最大的是c；常用于两轴线对中性不好、低速情况下的是d和e。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）110max11112ffeeFFmaxF与初拉力0F、包角1和摩擦系数f有关。（3’）0F大、1大、f大，则产生的摩擦力大，传递的最大有效圆周力也大。（2’）2、试说明齿形系数FY与齿轮的哪些参数有关，FY对齿根弯曲应力F有何影响？（5分）齿形系数FY反映了轮齿几何形状对齿根弯曲应力F的影响，凡是影响齿廓形状的参数如齿数z、变位系数x和分度圆压力角都影响FY。(3’)2如果齿数z增大、变位系数x和分度圆压力角增大，均可以使齿根增厚，齿形系数FY减小，F减小。(2’)3、为提高轮齿的抗折断能力，可采取哪些措施？（5分）可适当增大齿根圆角半径以减小应力集中；（1’）合理提高齿轮的制造精度和安装精度；(1’)正确选择材料和热处理方式；(2’)以及对齿根部位进行喷丸、輾压等强化处理。(1’)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？答：防松的实质是防止螺纹副间的相对转动。（2分）防松的方法有摩擦防松、机械防松、永久防松。（3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）答：轴承工作温度在100ºC以下，基本额定寿命L=1x106r时，轴承所能承受的最大载荷，称为基本额定动负荷。(2分)对于向心轴承，其方向为径向载荷；（1分）对于推力轴承，其方向为轴向载荷；（1分）对于角接触轴承，其方向为载荷的径向分量。（1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）答：（1）验算压强：滑动轴承压强p≤许用压强[p]；（2分）验算pv值：pv≤[pv];（2分）验算轴径圆周速度v：v≤[v]。（1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p2422.05120.75233027.72726.2113.53633.40231.67044239.07737.1294.54844.72542.58753解：设螺栓受预紧力F①计算螺栓所需预紧力F’'02fDZfFKT（2分）7'0221.2105000080.12500fKTFNZfD（2分）②计算许用应力3001003sMPaS（2分）③确定螺栓直径d1'141.341.35000028.768100Fdmm（2分）④选择螺栓查表选取M36（d1=31.670mm28.768mm）（2分）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。1）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)（1分）图b)所示对称布置宜采用：图1)；√图2)。（1分）42）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）解：S1=0.4Fr1=0.4x4000=1600(N)，方向向左；（1分）S2=0.4Fr2=0.4x2000=800(N)，方向向右；（1分）S2+A=800+2000=2800(N)S1=1600(N)（1分）所以，Fa1=S2+A=2800N（1分）Fa2=S2=800N3）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）标准答案：结论：此轴承能够满足寿命至少1000小时要求。3、在图示传动系统中，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1aF和2aF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3aF、圆周力3tF和径向力3rF的方向，在节点B处画出蜗轮4所受的圆周力4tF和径向力4rF的方向，在图中画分）（小时小时分分1)(1000)(12508/500028/2)1()260())2((10')2()60()(103636hPThPThLnPfCfLnPfCfL5出蜗轮4的转动方向。（8分）答：1）右旋。（1’）2）齿轮1、齿轮2在节点A所受的轴向力1aF和2aF的方向如图所示。(2’)3)右旋；（1’）画出螺旋线方向(1’)蜗杆3所受的三个分力3aF、3tF和3rF的方向如图所示；(3’)蜗轮4所受的圆周力4tF和径向力4rF的方向如图所示；（2’）蜗轮4的转动方向如图所示。(1’)4、一对标准斜齿圆柱齿轮传动如图所示，已知：输入轴转速min/9601rn，输入功率3PkW，齿轮齿数211z，2z=62，法向模数5.2nmmm，分度圆螺旋角849725.8，分度圆柱上的法面压力角20n，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。（本题4分）解：输入轴上的转矩84.2960/2960103311nPTN.m123.1215.2cos84.292211dTFtkN414.0849725.8cos20tan123.1cos/tanntrFFkW(1’)175.0849725.8tan123.1tantaFFkN(1’)Fa1Ft4Fr3·•BFt3Fr4Fa3××ⅠⅡ齿轮1齿轮2蜗杆3蜗轮4电动机·AFa2n46二、问答题〔每题6分、计30分〕1、分别说明普通螺纹、梯形螺纹的特点和应用场合。答：普通螺纹自锁性能好，强度高（2分），主要用于连接（1分）。梯形螺纹效率比矩形螺纹略低，但牙根强度较高，易于对中，磨损后可以补偿（2分）；在螺旋传动中应用最普遍。（1分）2、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。答：硬齿面闭式齿轮传动的主要失效形式是齿根弯曲疲劳折断(1分)；其设计准则是按齿根弯曲疲劳强度进行设计，然后校核齿面接触疲劳强度(2分)。闭式蜗杆传动的主要失效形式是齿面胶合、点蚀和磨损（1分）；其设计准则是按齿面接触疲劳强度条件计算蜗杆传动的承载能力，在选择许用应力时适当考虑胶合和磨损的影响，同时应进行热平衡计算（2分）。3、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？答：由带的弹性变形而引起带与带轮之间的相对滑动现象称为弹性滑动(2分)。弹性滑动是带传动中不可避免的现象（2分）。它会引起以下后果：①从动轮的圆周速度总是落后于主动轮的圆周速度，并随载荷变化而变化，导致此传动的传动比不准确。②损失一部分能量，降低了传动效率，会使带的温度升高，并引起传动带磨损。（2分）4、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哪些方面的影响。答：动载系数（1分）Kυ考虑由于齿轮制造精度、运转速度等轮齿内部因素引起的附加动载荷影响系数（2分）齿向载荷分布系数（1分）Kβ考虑沿齿宽方向载荷分布不均匀对轮齿应力的影响系数（2分）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。答：一维流体动压基本方程：306hhhVdxdp（3分）形成流体动压力的必要条件是：①流体必须流经收敛形间隙，入口处hh0，dp/dx0，压力逐渐增大，出口处hh0，dp/dx0，压力逐渐减小；（1分）②流体必须有足够的速度，V≠0；（1分）③流体必须是粘性流体，η≠0。（1分）一、选择填空题〔每空1分，共25分〕71、按照摩擦界面的润滑状态，可将摩擦分为干摩擦、边界摩擦、液体摩擦和混合摩擦。2、已知某三线螺纹中径为9.5mm，螺距为1mm，则螺纹的导程为3mm。3、螺纹连接防松的实质就是防止螺纹副的相对转动。按照防松方法的工作原理可将其分为三类，分别是摩擦防松、机械防松、和永久防松。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b。a、FFF0；b、FCCCFFmBB0；c、FFF0。5、导向平键的工作面是键的两侧面，导向平键连接的主要失效形式是工作面的磨损。6、V带传动中带工作中最大应力产生在紧边进入小带轮处，其值为cb11max。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b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a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1Hb2H,齿根弯曲应力的关系是1Fa2F。a、；b、=；c、。9、按国家标准GB/292-1993规定，代号为32208的滚动轴承类型为圆锥滚子轴承，其内径为40mm，其精度为P0级。10、下列各种联轴器中，属于弹性联轴器的是d；属于可移式刚性联轴器的是a；属于固定式刚性联轴器的是b和c。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联轴器需要在停车后才能实现轴与轴的结合或分离，而离合器可使工作中的轴随时实现结合或分离。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8回答下列问题(共16