山東科技大學2011-2012機械設計基礎期末試題

1、山東科技大學20112012學年第 學期機械設計 （A卷）班級 姓名 學號 題號一二三四總得分評卷人審核人得分一、填空題（每空1分，共20分）1、一般地講，設計機械零件大致有以下基本要求避免在壽命期內失效的要求 、結構工藝性要求、 經濟性要求 、 質量小的要求 和可靠性要求。2、螺紋的公稱直徑是指螺紋的_大徑_，強度計算時用螺紋的_小徑_，計算螺紋升角時用_中徑_。3、 在鍵聯(lián)接中，普通平鍵的工作面是_側面_，楔鍵的工作面是_上下兩面_，半圓鍵的工作面是_側面_。4、帶傳動工作時帶中產生_拉應力 _、彎曲應力_、_離心應力_三種應力。最大應力發(fā)生在 帶的緊邊繞上小帶輪處 。5、按照承受載荷的不

2、同，軸可分為 轉軸 、 心軸 和 傳動軸 三種。自行車前軸屬于 心軸 。6、 制動器 在機器中使速度降低以至于停止運轉。7、齒輪傳動的設計準則通常是 齒面接觸疲勞強度準則 和 齒根彎曲疲勞強度準則 。二、選擇題（每題1分，共10分）1在常用的螺紋聯(lián)接中，自鎖性能最好的是_A_。A 三角形螺紋 B 梯形螺紋 C 鋸齒形螺紋 D 矩形螺紋2 對于氣缸蓋螺栓組聯(lián)接，若汽缸內的氣體壓力在0 2Mpa之間循環(huán)變化，則螺栓中的應力變化規(guī)律為_C_。A 對稱循環(huán) B 脈動循環(huán) C 非對稱循環(huán) D 非穩(wěn)定循環(huán)3 溫度升高時潤滑油的粘度_A_。A 隨之降低 B 保持不變 C 隨之升高 D 不確定4 兩相對滑動的

3、接觸表面，依靠吸附膜進行潤滑的狀態(tài)稱為_A_。A 干摩擦 B 邊界摩擦 C 混合摩擦 D 液體摩擦5 零件表面經淬火、滲碳、噴丸、碾壓等處理后，其疲勞強度_C_。A 降低 B 不變 C 增高 D 不能確定6 兩零件的材料和幾何尺寸都不相同，以曲面接觸受載時，兩者的接觸應力值_A_。A 相等 B 不相等 C 是否相等與材料的性質有關7在下列軸轂聯(lián)接中，定心精度最高的是_D_。 A 平鍵聯(lián)接 B 半圓鍵聯(lián)接 C 楔鍵聯(lián)接 D 花鍵聯(lián)接8 帶傳動發(fā)生滑動時_A_。A 首先發(fā)生在小帶輪上 B 首先發(fā)生在大帶輪上 C 在大、小輪上同時發(fā)生9 鏈條的磨損主要發(fā)生在_B_。A 滾子與套筒的接觸面上 B 銷軸

4、與套筒的接觸面上 C 滾子與鏈輪齒的接觸面10齒輪傳動中，將輪齒加工成鼓形齒的目的是_B_。A 減小動載荷 B 改善載荷沿齒向分布不均勻 C 提高傳動精度三、簡答題（每題5分，共20分）1、 影響螺紋聯(lián)接強度的因素有很多，通常提高螺紋聯(lián)接強度的措施有哪些？答：a)降低螺栓總拉伸載荷Fa的變化范圍。b)改善螺紋牙間的載荷分布。c)減小應力集中。d)避免或減小附加應力2、 在機械設備中滑動軸承主要用于哪些地方？答：在某些不能、不便或使用滾動軸承沒有優(yōu)勢的場合，即軋鋼機、汽輪機、內燃機、鐵路機車及車輛、金屬切削機床、航空發(fā)動機附件、雷達、衛(wèi)星通訊地面站、天文望遠鏡以及各種儀表中3、 如果一臺機器中的

5、傳動機構中有齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動，應如何布置？為什么？先是帶傳動，再就是齒輪傳動，最后是鏈傳動。因為帶傳動能起到過載保護的作用，且傳動平穩(wěn)，無沖擊振動，能保證齒輪傳動的精度和質量，鏈傳動能承受比較大的載荷，傳動多城中產生動載荷，這樣能充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，提高傳動質量，延長使用壽命。 4、 蝸輪蝸桿傳動中，如何選擇蝸桿頭數(shù)和蝸輪齒數(shù)？為什么？蝸桿的頭數(shù)越少，傳動比可以越大，但是效率越低，通常有自鎖性。為了提高傳動效率，通常是增加蝸桿的頭數(shù)，但加工困難。因此，綜合考慮各種因素，蝸桿的頭數(shù)通常取1、2、4、6。為了避免用蝸輪滾刀切制蝸輪時產生根切與干涉，理論上應使齒數(shù)不小于17。但當齒數(shù)小于26

6、時，嚙合區(qū)要顯著減小，將影響傳動的平穩(wěn)性。只有當齒數(shù)大于28時，則可始終保證有兩對以上的齒參與嚙合。但是，齒數(shù)一般不大于80。這是由于當蝸輪直徑不變時，齒數(shù)越多，模數(shù)越小，將使輪齒彎曲強度削弱；當模數(shù)不變時，齒數(shù)越多，尺寸越大，使相嚙合的蝸桿支撐間距加長，這將降低蝸桿的彎曲剛度，容易產生撓曲而影響正常嚙合。故蝸桿傳動中蝸輪的齒數(shù)不宜太少也不宜太大。四、計算題（50分）1、分析題：如圖所示為二級斜齒圓柱齒輪減速器。已知齒輪1的螺旋方向和軸上的轉向，齒輪2的參數(shù)mn=3mm,z2 =57,b2 =140;齒輪3的參數(shù)mn=5mm,z3 =21。試求： 1、）為使軸所受的軸向力最小，齒輪3應選取的螺

7、旋線方向，并指出齒輪2應選取的螺旋線方向；2、）用圖示標出齒輪2、3所受各分力的方向；3、）若使軸上軸承不受軸向力，則齒輪3的螺旋角b3應取多大值？（15分） 1）、齒輪3的螺旋線方向是右旋 齒輪2的螺旋線方向是右旋。2）、受力如圖所示3）、若使軸2軸承不受軸向力，則 而 所以： 略去摩擦損失，由轉矩平衡條件得 所以： 得： 2、如圖所示，一厚度d=12mm的鋼板用4個螺栓固連在厚度d1=30mm的鑄鐵支架上，螺栓材料為Q235，s=95MPa， t=96MPa，結合面摩擦系數(shù)f=0.15，可靠性系數(shù)Kf=1.2，載荷FS=12000N，尺寸l=400mm，a=100mm。試確定采用鉸制孔用螺

8、栓（假定按剪切強度設計即可符合要求）聯(lián)接時的螺栓直徑；若采用普通螺栓聯(lián)接，試計算螺紋小徑應滿足的條件。（15分）1）FS載荷等效到聯(lián)接形心處為 FS =12000N T=12000*400=4800000N.mm 2)在FS作用下每個螺栓上所承受的橫向載荷F1 3)在T作用下每個螺栓上所承受的橫向載荷F2 4) 每個螺栓上所承受的總橫向載荷F5）若是鉸制孔用螺栓，根據(jù) 得出： 若是普通螺栓，根據(jù)得出： 計算螺栓的小徑3、如圖所示軸系結構，請找出不合理之處并加以改正。（10分）（1）兩個軸承端蓋外圓外側應倒角； （2）兩個軸承端蓋與箱體接觸面應有調整墊片； （3）箱體上與端蓋的接觸面之外的外表面

9、應低一些； （4）軸端太長，可與軸承左端平齊或略長； （5）該段軸徑太大，不應超出軸承內圈； （6）齒輪和軸之間的鍵太長； （7）與齒輪配合的軸徑長度應比齒輪寬度小； （8）該軸套太厚，不應超出軸承內圈； （9）透蓋與軸之間應有間隙，應有密封氈圈； （10）聯(lián)軸器與透蓋不能直接接觸； （11）聯(lián)軸器與軸間應有軸肩定位，與其配合段軸徑應減少； （12）聯(lián)軸器與軸間的鍵聯(lián)接應與其他鍵在一條線上； （13）軸右端面不應超出聯(lián)軸器端面，應縮進去12mm； （14）聯(lián)軸器上外圓及左端面內外圓均有倒角；4、一雙排滾子鏈傳動，已知鏈節(jié)距p=25.4mm，單排鏈傳遞的額定功率p0=16KW，小鏈輪齒數(shù)z1=1

10、9，大鏈輪齒數(shù)z2=65，中心距約為800mm，小鏈輪轉速n1=400r/min，載荷平穩(wěn)。小鏈輪齒數(shù)系數(shù)KZ=1.11，鏈長系數(shù)KL=1.02，雙排鏈系數(shù)KP=1.7，工作情況系數(shù)KA=1.0。試計算： （1）該鏈傳動能傳遞的最大功率； （2）鏈條的長度。（10分）（1）由Pca=KA´P，P0=Pca/KLKPKZ可得： P=P0KLKPKZ/KA=16´1.02´1.7´1.11/1.0=30.8KW （2）山東科技大學20112012學年第 學期機械設計 （B卷）題號一二三四總得分評卷人審核人得分一、填空題（每空1分，共20分）1. 承受橫向外載

11、荷時普通螺栓聯(lián)接的失效形式為_塑性變形或斷裂_，鉸制孔用螺栓可能失效形式為貼合面被壓潰_和螺栓桿被剪斷_。2. 當采用兩個楔鍵傳遞周向載荷時，應使兩鍵布置在沿周向相隔9001200 _的位置，在強度校核只按_1.5_個鍵計算。3. 鏈傳動中，當節(jié)距P增大時，優(yōu)點是_傳遞的功率隨之增大_，缺點是_傳動的動載荷加大_。4. 鏈傳動中一般是主動鏈輪 勻 速轉動，鏈條 變速 移動，鏈輪 變速 轉動，從而產生振動和噪聲。5. 在70000C(=150),70000AC(=250),70000B(=400)三種軸承中，承受軸向載荷能力最小者為_70000C(=150) _ _，最大者為_70000B(=4

12、00) _ _，6. 國標規(guī)定，滾動軸承公差等級的內徑和外徑的公差帶均為 單向 制，而且統(tǒng)一采用上偏差為 0 ，下偏差為 負值 的分布。7. 根據(jù)承受載荷的不同，軸可分為 轉軸 、 心軸 和 傳動軸 三種。8. 滑動軸承按承受載荷的方向不同，可以分為 徑向滑動軸承 和 止推滑動軸承 。二、選擇題（每題1分，共10分）1. 齒輪的齒面點蝕經常發(fā)生在（ b ）。A、齒根 B、節(jié)線附近 C、齒頂 D、整個齒面2. 設計鍵聯(lián)接時，鍵的截面尺寸通常根據(jù)（ c ）按標準選取。A、所傳遞轉矩的大小 B、所傳遞功率的大小 C、軸的直徑 D、輪轂長度3. 大尺寸蝸輪通常采用組合式結構，是為了（ b ）。A、制造

13、工藝簡單 B、節(jié)約有色金屬 C、裝拆方便4. （ a ）既可以承受徑向載荷，又可以承受軸向載荷。A、圓錐滾子軸承 B、圓柱滾子軸承 C、推力圓柱滾子軸承5. 在直齒圓柱齒輪傳動的彎曲強度計算中，若齒形系數(shù)和許用應力均不同，則應以（ c ）為計算依據(jù)。A、較小者 B、較大者 C、較小者 D、較大者6. 在帶傳動設計中，限制小帶輪的最小基準直徑是為了避免（ c ）。A、傳動結構太大 B、帶輪強度不夠 C、帶的彎曲應力過大7. 一般鏈條的鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)，為了使磨損均勻，鏈輪齒數(shù)應當（c ）。A、 采用偶數(shù) B、選較多值 C、采用奇數(shù) D、選較少值8. 聯(lián)軸器分為剛性聯(lián)軸器和彈性聯(lián)軸器，下面（ c ）屬

14、于剛性聯(lián)軸器。A、萬向聯(lián)軸器 B、彈性柱銷聯(lián)軸器 C、凸緣聯(lián)軸器 D、齒式聯(lián)軸器9.設計鍵聯(lián)接的主要內容有：按軸的直徑查取鍵的剖面尺寸，按使用要求選擇鍵的類型，按輪轂長度確定鍵的長度，作必要的校核。一般的設計順序為 c 。A B C D 10. 計算蝸桿傳動的傳動比時，不能采用下面（ c ）公式。A、 B、 C、三、簡答題（每題5分，共25分）1、在圖4兩對蝸桿傳動中，在圖中分別標出a圖蝸輪的轉向及b圖蝸桿的螺旋方向。2、簡述齒輪傳動的設計準則。答：開式和半開式齒輪傳動，由于其失效形式主要是輪齒的折斷和齒面磨損，所以一般以齒跟彎曲疲勞強度設計，以齒面接觸疲勞強度校核。 閉式軟齒面齒輪傳動，其主

15、要失效形式是齒面點蝕，所以以齒面接觸疲勞強度設計，以齒跟彎曲疲勞強度校核。 閉式硬齒面齒輪傳動，雖然其主要失效形式仍然是齒面點蝕，由于其硬度較大，所以以齒跟彎曲疲勞強度設計，以齒面接觸疲勞強度校核3、在帶傳動中，什么是打滑？什么是彈性滑動？二者有何不同？帶傳動過程中，帶與帶輪之間的急速相對滑動，叫打滑。打滑是失效，必須避免。帶傳動工作時，緊邊與松邊存在拉力差，帶繞在帶輪上從緊邊到松邊其彈性變形逐漸減小，帶也隨之收縮，與帶輪之間產生相對滑動，叫彈性滑動。這種滑動是不可避免的。4、在蝸輪蝸桿傳動中如何選擇蝸桿頭數(shù)和蝸輪齒數(shù)？為什么？蝸桿頭數(shù)選取1時可以獲得較大的傳動比且加工容易，但效率較低，頭數(shù)越

16、多，效率越高但加工越難，因此蝸桿的頭數(shù)一般取1、2、4、6。為了避免用蝸輪滾刀切制蝸輪時產生根切與干涉，理論上應使齒數(shù)不小于17。但當齒數(shù)小于26時，嚙合區(qū)要顯著減小，將影響傳動的平穩(wěn)性。只有當齒數(shù)大于28時，則可始終保證有兩對以上的齒參與嚙合。但是，齒數(shù)一般不大于80。這是由于當蝸輪直徑不變時，齒數(shù)越多，模數(shù)越小，將使輪齒彎曲強度削弱；當模數(shù)不變時，齒數(shù)越多，尺寸越大，使相嚙合的蝸桿支撐間距加長，這將降低蝸桿的彎曲剛度，容易產生撓曲而影響正常嚙合。故蝸桿傳動中蝸輪的齒數(shù)不宜太少也不宜太大。5、兩級齒輪傳動中，若一級為斜齒，另一級為直齒，試問斜齒圓柱齒輪應置于高速級還是低速級？為什么？若為直齒

17、錐齒輪和圓柱齒輪所組成的兩級傳動，錐齒輪應置于高速級還是低速級？為什么？1）在兩級圓柱齒輪傳動中，斜齒輪應置于高速級，主要因為高速級的轉速高，用斜齒圓柱齒輪傳動平穩(wěn)，在精度等級相同時，允許傳動的圓周速度較高；在忽略摩擦阻力影響時，高速級小齒輪的轉矩是低速級小齒輪轉矩的1/i（i是高速級傳動比），其軸向力較小。 2)由錐齒輪和圓柱齒輪組成的兩級齒輪傳動中，錐齒0輪一般應置于高速級，主要因為傳遞功率一定時，低速級的轉矩大，則齒輪的尺寸和模數(shù)也大，而錐齒輪的錐距R和模數(shù)m大時，則加工困難，或者加工成本大為提高四、計算題（共45分）1、如圖所示為五鏵犁上的安全聯(lián)接器，用兩個普通螺栓聯(lián)接（d1=10.1

18、06mm）。已知鋼板間摩擦系數(shù)f = 0.15，防滑系數(shù)Ks =1.2，螺栓許用應力=160Mpa，試求擰緊螺栓后所能承受的最大牽引力F。（10分）解：根據(jù)可得 再根據(jù)可得2、如圖所示，安裝有兩個斜齒圓柱齒輪的轉軸由一對代號為7210AC的軸承支承。已知兩齒輪上的軸向力分別為，方向如圖。軸承所受徑向載荷，。試確定哪個軸承更有可能先毀壞？ （15分） e=0.68F= eFrFa/FreFa/FreX=0.41,Y=0.87X=1,Y=0解：如圖所示： 說明：該軸所受軸向力2000N,方向向左。左端軸承為1，右端軸承為2。 所以：軸有向左運動的趨勢，軸承1被壓緊，軸承2被放松。 可見：軸承1更有可能先毀壞，應該以軸承1為準選擇軸承3、圖示為面對面安裝角接觸球軸承支承，試指出圖中的結構錯誤（在錯誤處寫出序號，按序號簡要說明錯誤之內容；不考慮軸承的潤滑方式以及圖中的倒角和圓角，不必在圖上改正）。（10分）1）兩個軸承端蓋外圓外側應倒角；