上海大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)(一)試卷A及答案

1、第9頁(yè)（共5頁(yè)）參考答案上海大學(xué)20132014學(xué)年秋季學(xué)期試卷A、單項(xiàng)選擇題（在空格處填上正確選項(xiàng)的字母，每小題1分，共10分）1.為連接承受橫向工作載荷的兩塊薄鋼板，一般采用課程名:機(jī)械設(shè)計(jì)（1）課程09325009學(xué)分：3.0A.螺栓連接B.雙頭螺柱連接C.螺釘連接D.緊定螺釘連接應(yīng)試人聲明:我保證遵守上海大學(xué)學(xué)生手冊(cè)中的上海大學(xué)考場(chǎng)規(guī)則，如有考試違紀(jì)、作弊行為，愿意接受上海大學(xué)學(xué)生考試違紀(jì)、作弊行為界定及處分規(guī)定的紀(jì)律處分。應(yīng)試人應(yīng)試人學(xué)號(hào)應(yīng)試人所在院系題號(hào)一二三四五六七八九得分、是非題（對(duì)的填寫(xiě)，錯(cuò)的填寫(xiě)“X”,每小題1分，共10分）1.機(jī)械零件在靜載荷作用下，則一定為靜強(qiáng)度破壞。(

2、X)2.合金鋼與碳素鋼相比具有較高的強(qiáng)度，因此用合金鋼制造零件不但可以減小尺寸,而且還可以減小斷面變化處過(guò)渡圓角半徑和降低表面粗糙度的要求。(X)3.因帶傳動(dòng)是摩擦傳動(dòng)，所以傳動(dòng)中會(huì)出現(xiàn)彈性滑動(dòng)現(xiàn)象，但只要設(shè)計(jì)合理，可以避免彈性滑動(dòng)的出現(xiàn)。(X)4.在機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中，皮帶傳動(dòng)往往放在高速級(jí)是因?yàn)樗梢詡鬟f較大的轉(zhuǎn)矩。(X)5.滑鍵的主要失效形式不是磨損而是鍵槽側(cè)面的壓潰(X)6.花鍵連接通常用于要求軸與輪轂嚴(yán)格對(duì)中的場(chǎng)合。7.在圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算中，是按節(jié)點(diǎn)嚙合處進(jìn)行接觸強(qiáng)度計(jì)算的。8.齒輪的齒形系數(shù)YFa與齒廓形狀有關(guān)，而與模數(shù)無(wú)關(guān)。9.當(dāng)螺紋公稱直徑、牙型角、螺紋線數(shù)相同時(shí)，細(xì)牙螺紋的自鎖

3、性比粗牙螺紋的自鎖性要好。10.采用加厚螺母是提高螺紋連接強(qiáng)度的一個(gè)有效辦法。(X)注：教師應(yīng)使用計(jì)算機(jī)處理試題的文字、公式、圖表等；學(xué)生應(yīng)使用水筆或圓珠筆答題。2.某齒輪輪轂通過(guò)A型平鍵與軸相連接。已知輪轂長(zhǎng)度L=80mm選用的鍵為：GB/T1096鍵18X11X70,則鍵的有效工作長(zhǎng)度l為A.80mmB.70mm3.4.62mmD.52mmA.平鍵鍵對(duì)軸削弱最小。DB.半圓鍵C.楔鍵D.花鍵在受預(yù)緊力的緊螺栓連接中，螺栓危險(xiǎn)截面的應(yīng)力狀態(tài)為A.純扭剪.彎扭組合D.拉扭組合5.在帶的型號(hào)以及小帶輪的轉(zhuǎn)速已知的情況下，帶所能傳遞功率的增量取決于A.傳動(dòng)比B.小帶輪上的包角C.帶的線速度高速軸的

4、轉(zhuǎn)速6.7.D.小帶輪直徑帶輪的最小直徑dmin取決于B.帶的線速度閉式軟齒面圓柱齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是A.壓潰B.剪斷C.8.小、大齒輪的彎曲應(yīng)力A.F1=F2B.C.高速軸的轉(zhuǎn)速磨損D.F1、F2之間的關(guān)系是F1>F2C.F1<F29.在疲勞曲線上，以循環(huán)基數(shù)N）為界分為兩個(gè)區(qū)：當(dāng)NJ>N）時(shí),A.低周疲勞B.應(yīng)變疲勞C.有限壽命D.傳動(dòng)比點(diǎn)蝕D.不確定區(qū)。DD.無(wú)限壽命10.（T-1代表變應(yīng)力，其腳標(biāo)-1代表A.6a/6m=-1B.o-m/o-a=-1C.mmax/o-min=-1D.o-min/o-nax=-1。三、簡(jiǎn)答題（共4題，合計(jì)32分）3.圖示為V帶傳動(dòng)，小

5、輪1為主動(dòng)輪，大輪2為從動(dòng)輪。請(qǐng)畫(huà)出這種情況下V帶的工作應(yīng)力分布情1.彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)K的含義是什么？它對(duì)零件的疲勞強(qiáng)度和靜強(qiáng)度各有何影況示意圖，并標(biāo)出最大應(yīng)力點(diǎn)的位置，寫(xiě)出帶的最大應(yīng)力max的表達(dá)式。（8分）響？（6分）答：在對(duì)稱循環(huán)時(shí)，綜合影響系數(shù)是試件與零件的對(duì)稱循環(huán)彎曲疲勞極限的比值；在不對(duì)稱循環(huán)時(shí)，綜合影響系數(shù)是試件與零件的極限應(yīng)力幅的比值。（2分）綜合影響系數(shù)使零件的疲勞極限小于材料試件的疲勞極限，而對(duì)靜強(qiáng)度則無(wú)影響。（4分）答：最大應(yīng)力發(fā)生在帶的緊邊開(kāi)始繞上小帶輪處，max 1bl c。（2分）2.潤(rùn)滑良好的閉式齒輪傳動(dòng)，通常輪齒的疲勞折斷發(fā)生在什么部位？為什么？為提高

6、齒輪的抗疲勞折斷能力可采取哪些措施？（8分）答：輪齒的疲勞折斷通常發(fā)生在齒根危險(xiǎn)截面處。因?yàn)檩嘄X受載后齒根處產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力較大,且受齒根過(guò)渡部分的形狀突變及加工刀痕等引起的應(yīng)力集中作用。（3分）提高輪齒的抗疲勞折斷能力的措施有：1）采用正變位齒輪，增大齒根彎曲強(qiáng)度；2）用增大齒根過(guò)渡圓角半徑及消除加工刀痕的方法來(lái)減小齒根的應(yīng)力集中；3）增大軸及支承的剛性使輪齒接觸線上受載較為均勻；4）采用合適的熱處理方法使齒芯具有足夠的韌性；5）采用噴丸、滾壓等工藝措施對(duì)齒根表層進(jìn)行強(qiáng)化處理。（5分）V帶的工作應(yīng)力分布情況如圖所示。（6分）4.緊螺栓連接所受的軸向變載荷在05間變化，當(dāng)預(yù)緊力F0一定時(shí)，如果減

7、少螺栓剛度Cb或增大被連接件剛度Cm,則對(duì)螺栓連接的疲勞強(qiáng)度和連接的緊密性有何影響？試分別作圖分析說(shuō)明之。（10分）答：當(dāng)螺栓所受白軸向載荷在0F之間變化時(shí)，則螺栓總拉力在FoF2間變動(dòng)，如圖所示。在保持預(yù)緊力Fo不變的條件下，若減小螺栓剛度Cb或增大被連接件剛度Cm,都可以減小應(yīng)力幅a,從而提高螺栓連接的疲勞強(qiáng)度。但由于殘余預(yù)緊力Fi減小，會(huì)降低連接的緊密性。（4分）四、計(jì)算題（共4題，合計(jì)48分）1.已知某機(jī)械零件的彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)K1.79,所受的最大工作應(yīng)力為max199MPa，最小工作應(yīng)力為min119MPa;制成該零件的材料的機(jī)械性能為s359MPa,（3分）增大被聯(lián)接件

8、的剛度（3分）1298MPa,材料常數(shù)0.19,試：（13分）1）繪制該零件的極限應(yīng)力線圖；2）分別求r=C和mC時(shí)，該零件的計(jì)算安全系數(shù)Sca。解：1）繪制零件極限應(yīng)力線圖（見(jiàn)下圖）：由公式210得：0_2-12298500.84Mpa（2分）0110.19A點(diǎn)的坐標(biāo)為（0,），計(jì)算得出:（250.42,139.9）;C點(diǎn)的坐標(biāo)為（s（0,166.48）;D點(diǎn)的坐標(biāo)為（0），得出:C（359,0）。根據(jù)A、D、2）求其計(jì)算安全系數(shù):設(shè)圖中該零件的工作應(yīng)力點(diǎn)為M（a,m）,則M點(diǎn)的坐標(biāo)值計(jì)算如下:maxmina2maxmin19911940MPa2199119159MPa022K0-），計(jì)算得

9、出：D（3分）（2分）（2分）當(dāng)r=C:因圖上過(guò)M點(diǎn)的射線OM與直線CG相交，故僅需計(jì)算其靜強(qiáng)度。其計(jì)算安全系數(shù)為:359159401.804(2分)HZ3皿Z4當(dāng)mC時(shí)：過(guò)M所作垂線與AG線相交，所以按疲勞強(qiáng)度計(jì)算，其安全系數(shù)為:1(K)m298(1.790.19)159Sca=1m=K(ma)1.79(15940)1.55(2分)2.已知帶傳動(dòng)的理論傳動(dòng)比為4.5,若滑動(dòng)率為2%則實(shí)際傳動(dòng)比是多少？（3分）解:n11dd2n21dd114.54.5910.023.如圖為由圓錐和斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)組成的兩級(jí)傳動(dòng)裝置，已知傳遞功率P=16KW小錐齒輪轉(zhuǎn)速m=1600r/min,仆轉(zhuǎn)向如圖所示，錐

10、齒輪齒數(shù)Zi=21,Z2=52,模數(shù)m=3mm齒寬系數(shù)？r=0.3;斜齒圓柱齒輪齒數(shù)Z3=22,Z4=91,法面模數(shù)m=4mm。試：（19分）1）要使II軸上軸承所受軸向力為零，則斜齒圓柱齒輪螺旋角為多少？2）在圖上標(biāo)出斜齒輪螺旋角的旋向；3）在圖上標(biāo)出II軸上兩個(gè)齒輪的圓周力、徑向力和軸向力的方向；4）計(jì)算II軸上兩個(gè)齒輪的圓周力、徑向力和軸向力的大小。解：1）II式中:計(jì)算斜齒齒輪螺旋角（6分）軸的軸向合力為0,即Fa2Fa3a3Fa2Fa3dsd1cotFr1Ft1tancosFt3tan2ThtanmnZ3/cosmZ13Z21Z12Ti(10.50.3)sin0.224,2）標(biāo)出斜齒

11、齒輪螺旋角3）6個(gè)力的方向見(jiàn)下圖d32Ti1(10.5R)d2Tlz2sin023乙,TiiT1Z2/乙215221tan6363mm2.476120°cos2212.944°旋向見(jiàn)下圖（2分）(3分)4）計(jì)算上述6個(gè)力的大?。?分）TiTii229.55106P/n19.55106T1Z2/Z19550052/21Ft12Ti16/1600-tancos112Ti52sin4222195500N.mm236476N.mm955003566.760N(10.5R)d1(10.50.3)63Fr2Fa1Ft1tansin13566.760tan20osin22。486.352

12、N2T2T-Ft3IIIIcos2236476cos12.944o/4/225237.887Nd3mnZ3F3Ft3tann/cos5237.887tan20o/cos12.944o1956.120NrnFa3Fa2Ft3tan5237.887tan12.944o1203.870N解：由解圖可見(jiàn)，將力P移至螺栓組形心，則整個(gè)螺栓組所受的力為P和T=PL,而P使每個(gè)螺栓受力為Fp,T使每個(gè)螺栓受力為Ft。Fp12004300N（1分）T_PL120050030002Na2a22；2a2250422由解圖中每一螺栓的力矢量圖可得，螺栓FiF2,FP2F-r2FpFtcos135所需預(yù)緊力:F01.24459.820.1521,2的受力最大。（2分）23002一2（3000.2）23003000;-2217839.28N4459.82N（3分）（24.如圖所示，用四個(gè)普通螺栓將一懸臂梁固定在立墻上的兩塊夾板間。已知載荷P=1200N圖中尺寸a=50mmL=500mm鋼板間摩擦系數(shù)f=0.1