机械设计试卷机械类专业

山东科技大学《机械设计》试题答案1．是非判断题（你认为命题正确的，请在答题纸上写好题号后面打√，否则画×；每题2分，共10分）（1）细牙普通螺纹，牙细不耐磨，容易滑扣，所以自锁性能不如粗牙普通螺纹。（×）（2）直齿圆柱齿轮传动中节圆与分度圆永远相等。（×）（3）齿轮的载荷变化较大、齿宽系数较大，齿轮在轴上相对于轴承为非对称布置时，其载荷系数应取大些。（√）（4）对于受轴向变载荷的紧螺栓连接,在限定螺栓总拉力的条件下,提高螺栓疲劳强度的有效措施为同时增加螺栓和被连接件的刚度。(×)（5）滚动轴承的基本额定动载荷是指在此载荷作用下轴承工作106转时，轴承的90%不发生疲劳点蚀。（√）2．单项选择题（每小题2分，共2分，多选不得分）（1）静联接的平键联接，其主要失效形式是B。A、工作面扭曲；B、键工作面压溃；C、工作面磨损；D、键拉断。（2）带传动中，选择V带的型号是根据C。A、小带轮直径；B、转速；C、计算功率和小带轮转速；D、传递功率。（3）带、齿轮与链组成传动系统，其传动链接顺序应当____A__．Ａ、带→齿轮→链传动→输出Ｂ、链→齿轮→带传动→输出Ｃ、齿轮→带→链传动→输出(4)开式齿轮传动的主要失效形式是C。A、轮齿疲劳折断；B、齿面点蚀；C、齿面磨损；D、齿面胶合;E、齿面塑性变形。(5)链传动中，限制大链轮齿数不超过120是为了防止A发生。A、跳齿或脱链；B、疲劳破坏；C、磨损；D、胶合。（6）标准齿轮的齿形系数YFa的大小主要取决于D。A、齿轮的模数；B、齿轮的精度；C、齿轮的宽度；D、齿轮的齿数、。（7）齿宽系数d在A情况下可取较大值.A、齿轮在轴上为悬臂布置；B、齿轮在轴上非对称布置于两支承之间；C、齿轮对称布置于刚性轴的两支承之间。（8）验算滑动轴承最小油膜厚度hmin的目的是A。A、确定轴承是否能获得完全的液体摩擦；B、控制轴承的耗油；C、计算轴承内部的摩擦阻力；D、量控制轴承的发热量。（9）按基本额定动负荷选定的滚动轴承，在预定的使用期限内其破坏率最大为B。A、1%；B、10%、；C、5%；D、50%；(10)某45钢的轴刚度不足，可采取C措施来提高其刚度。A、用40Cr钢代替；B、淬火；C、增大轴的尺寸；D、提高材料的抗腐蚀性能。3.简答题（每小题6，共30）（1）公称尺寸相同的粗牙螺纹和细牙螺纹的螺杆和螺纹牙的强度是否相同?各适用于什么场合?（2）链传动设计中，选择节距p、小链轮齿数z1和链速v对传动各有何影响?（3）根据液体动压润滑的一维雷诺方程式:xp=6hhV0()/h3指出形成能够承受外载荷的液体动压油膜的基本条件。（4）在设计V带传动时，为什么要限制其最小中心距和最大传动比？（5）联轴器与离合器的工作原理有何相同点与不同点？答案（1）不相同。粗牙螺纹的螺纹联接强度比较高,而和细牙螺纹的螺杆联接强度比较高。粗牙螺纹用于一般常用的联接,没有特殊要求；细牙螺纹用于要求联接的可靠性能比较高或要求自锁的场合,用于受变载荷、冲击、振动载荷的联接,还可以由于一些薄壁、微调机构。（2）链传动中，节距p越大，链的尺寸、重量和承载能力就越大；但节距p越大，多边形效应越明显，产生的冲击、振动和噪声越大。小链轮齿数Z1影响传动的平稳性和使用寿命；小链轮齿数Z1越少，运动速度的不均匀性和动载荷越大；小链轮齿数Z1过多，大链轮齿数Z2也随之增大，轮廓尺寸和重量增加，易产生跳齿和脱链。链速v影响传动的平稳性和使用寿命；链速v越高，多边形效应越明显，相应动载荷也越大。（3）①两相对滑动表面具有收敛的楔形间隙；②相对滑动速度足够大(即v»0)，并且使液体由大口带入小口；③流体（润滑油）必须有一定的粘度(即),且供油要充分.（4）中心距ɑ小，则包角减小，传动能力降低；同时，中心距ɑ小，带的长度就短，在带速一定时，带的应力变化加快，使带的疲劳强度降低。中心距过大，将引起严重抖动。在中心距一定条件下，传动比大，小带轮包角减小，传动能力下降。（5）联轴器和离合器主要是用来联接两回转轴以传递运动和转矩的机械装置。不同之处在于，联轴器联接的两轴必须在停转并经过拆卸才能使它们分离；而离合器则可使两轴在工作时随时接合与分离。4．分析题（10分）如题4图斜齿圆柱齿轮与蜗杆传动组成的两级传动，Ⅰ轴为输入轴，蜗杆螺旋线为右旋，转向nⅡ如图所示。要求：（1）确定Ⅰ、Ⅲ轴的转动方向；（2）若要使Ⅱ轴上所受轴向力互相抵消一部分，试决定齿轮1、2及蜗轮螺旋线方向；（3）在图中用箭头画出Ⅱ轴上齿轮2与蜗杆3所受各力（Ft、Fr、Fa）的方向。5．计算题（每题10分，共20分）（1）一牵曳钩用2个M10（d1=8.376mm）的普通螺栓固定于机体上，如题5（1）图所示。已知接合面间的摩擦系数f=0.15，螺栓材料为Q235钢(σS=24OMPa、S=1.35)，试求螺栓组联接允许的最大牵引力R。（2）如5（2）图所示轴上面对面安装有一对7308AC轴承，已知：轴的转速n＝750r/min，FR1＝5500N，FR2＝3000N。轴上的外部轴向载荷Fa=3500N，常温下工作，载荷有轻微冲击（fP=1.2）。试计算轴承的寿命（注：7308AC轴承的基本额定动载荷Cr=38.5kN，内部轴向力FS=0.7R，轴向载荷影响系数e=0.68，当FA/FR≤e时X=1，Y=0；FA/FR＞e时X=0.41，Y=0.87）。6．指出6图中结构错误和不合理之处，并作简明注释。如：错误!未找到引用源。、缺少调整垫片，已知齿轮用油润滑，轴承用脂润滑。（10分）ⅠFt3Fa3Fr3Ⅲ4nⅢnⅠ1Ft2Fr2Fa2nⅡ2Ⅱ3题4图解12nⅡⅡⅠ4Ⅲ题-4图题5-（1）图FR1FR2Fa题5－（2）图错误!未找到引用源。题6图6．计算题（20分）（1）①求预紧力F′：由σS=240MPa，S=1.35，则许用拉应力：[σ]=σS/S=240/1.35MPa=178MPa，根据螺栓强度条件：1.3F′/（πd21/4）≤[σ]MPa得：F′=[σ]πd21/（4×1.3）=178×π×8.3762/5.2N=7535N②求牵引力R：由联接接合面静力平衡条件得：R=F′fzm/Kf=7535×0.15×2×1/1.2N=1883.8N（取Kf=1.2）（2）①求两轴承的内部轴向力FS：FS1=0.7FR1=0.7×5500N=3850NFS2=0.7FR2=0.7×3000N=2100N②求两轴承的总轴向力FA：∵FS1+Fa=3850+3500N=7350N＞FS2=2100N∴FA1（松）=FS1=3850NFA2（紧）=FS1+Fa=7350N③求两轴承的当量动载荷P：∵FA1/FR1=3850/5500=0.7＞e=0.68，∴X1=0.41，Y1=0.87P1=fP（FR1X1+Y1FA1）=1.2×（0.41×5500+0.87×3850）N=6725.4N∵FA2/FR2=7350/3000=2.45＞e=0.68，∴X2=0.41，Y2=0.87P2=fP（X2FR2+Y2FA2）=1.2×（0.41×3000+0.87×7350）N=9149.4N④求轴承的寿命：因P2＞P1，只须计算2轴承的寿命Lh2。362624.914938500175060106010PCfnLrthh=1655.739h6．．错误!未找到引用源。、缺少调整垫片。②轴承盖的透孔要大些，不能与转轴接触；③该轴段不应选用轴套定位，应该设计轴肩；④套筒外径较大，要低于轴承内圈外径；⑤该段轴头太长，不能保证定位；⑥轴端挡圈不能与轴端接触，要确保轴端挡圈挡住锥齿轮；⑦套杯右面的孔径太小，左轴承外圈无法拆卸；⑧套杯外圈中间部分直径可小些，减少精加工面；⑨套杯内圈中间部分直径可大些，减少精加工面。FS1FS2题6－（2）解图FR1FR2Fa错误!未找到引用源。②⑨⑦⑥⑤④③⑧题6图解