石大遠(yuǎn)程在線考試——《機(jī)械設(shè)計(jì)考試題》

1、.中國石油大學(xué)（北京）遠(yuǎn)程教育學(xué)院期末考試機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)中心：姓名：學(xué)號：關(guān)于課程考試違規(guī)作弊的說明1、提交文件中涉嫌抄襲內(nèi)容（包括抄襲網(wǎng)上、書籍、報刊雜志及其他已有論文）帶有明顯外校標(biāo)記，不符合學(xué)院要求或?qū)W生本人情況，或存在查明出處的內(nèi)容或其他可疑字樣者，判為抄襲，成績?yōu)椤?”。2、兩人或兩人以上答題內(nèi)容或用語有50%Z上相同者判為雷同，成績?yōu)椤?”。3、所提交試卷或材料沒有對老師題目進(jìn)行作答或提交內(nèi)容與該課程要求完全不相干者，認(rèn)定為“白卷”或“錯卷”，成績?yōu)椤?”。一、題型課程設(shè)計(jì)，包含問答題、改錯分析題型及設(shè)計(jì)計(jì)算題，問答題共2題，每題10分，共20分；改錯題1題，共30分；設(shè)計(jì)計(jì)

2、算題1題，共50分。二、題目（1）學(xué)號末尾數(shù)為1、3、5的課程設(shè)計(jì)題目1、對軸瓦材料主要有哪些要求？（10分）2、傳動齒輪設(shè)計(jì)時，如何確定齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)。（10分）3、改錯分析題（30分）指出下圖結(jié)構(gòu)中的錯誤，并用文字說明。（本題至少有6處錯誤，每指出一處錯誤得5分）4、計(jì)算題（50分）試設(shè)計(jì)銃床中的一對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動。已知：傳遞功率P=7.5KW,小齒輪轉(zhuǎn)速n1=1450r/min,傳動比i=2.08,兩班制，每年工作300天，使用壽命5年。提示：材料、精度等級選取，齒數(shù)計(jì)算，齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核，齒根彎曲疲勞校核。無需結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。（2）學(xué)號末尾數(shù)為0、4、6、8的課程設(shè)計(jì)題目1、螺紋連

3、接有哪幾種基本類型？（10分）序號摞紋藏的基本類型翻的盼1聯(lián)旌接普通螺栓聯(lián)接兩被聯(lián)揚(yáng)牛覦較制孔就用渡兩被聯(lián)接件通孔,且兩螺接件艘精確固定相對僚,或承受橫向載荷2雙頭螺柱聯(lián)接1被歸Y琳宜制螭孔材料又麒且需繇糖13螺喇硼搠眨Y厚不宜制踴孔，勃不大且不需經(jīng)糊4緊定螺畸固定兩個零件的相對躅，助或轉(zhuǎn)矩不大時;也用于調(diào)整零件的位置2、簡述一般傳動齒輪的失效形式、設(shè)計(jì)方法和步驟。（10分）1）齒輪折斷；2）齒面疲勞點(diǎn)蝕；3）齒面膠合；4）齒面磨損；5）齒面塑性變形。1.磨損失效的形式與原因（1）從微觀角度劃分從微觀角度，根據(jù)不同的磨損機(jī)理，可將齒輪的磨損劃分為四個基本類型：磨粒磨損、粘著磨損、疲勞磨損和腐蝕

4、磨損。磨粒磨損主要是梨溝和微觀切削作用；粘著磨損與表面分子作用力和摩擦熱密切相關(guān)；疲勞磨損是在循環(huán)應(yīng)力作用下表面疲勞裂紋萌生和擴(kuò)展的結(jié)果；而腐蝕磨損則是由環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)作用產(chǎn)生。在實(shí)際的磨損現(xiàn)象中，通常是幾種形式的磨損同時存在，而且一種磨損發(fā)生后往往誘發(fā)其他形式的磨損。例如，齒輪疲勞磨損的磨屑在嚙合的兩齒面間移動，類似于研磨作用，會引起接觸齒面的磨粒磨損，而磨粒磨損所形成的潔凈表面又可能增大分子的粘附力，從而引起粘著磨損，同時輪齒材料的分子由于氧化作用或與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化，又可導(dǎo)致腐蝕磨損的產(chǎn)生。齒輪的微動磨損就是一種典型的復(fù)合磨損。在微動磨損過程中，可能出現(xiàn)粘著磨損、腐蝕磨損、磨粒磨損和

5、疲勞磨損等多種磨損形式。隨著工況條件的變化，不同形式磨損的主次不同。（2）從宏觀角度劃分從宏觀角度，根據(jù)不同的磨損損傷現(xiàn)象，齒輪的磨損主要包括：齒面磨損、擦傷、點(diǎn)蝕、裂紋、剝落和膠合。齒面磨損主要是由接觸的兩齒面的相對滑動引起的齒面耗損現(xiàn)象；擦傷是由于梨溝作用而在摩擦齒面上產(chǎn)生沿摩擦方向的溝痕和磨粒的現(xiàn)象；點(diǎn)蝕是在接觸應(yīng)力的反復(fù)作用下，由于金屬疲勞破壞而形成齒面凹坑的現(xiàn)象；剝落是齒面由于變形強(qiáng)化而變脆，在載荷作用下產(chǎn)生微觀裂紋隨后脫落的現(xiàn)象；裂紋主要是由于交變應(yīng)力的反復(fù)作用或局部應(yīng)力過高而造成的材料局部破裂的現(xiàn)象。膠合是當(dāng)粘著效應(yīng)使表面粘結(jié)點(diǎn)具有較高的連接強(qiáng)度時，剪切破壞發(fā)生在層內(nèi)一定深度，而

6、導(dǎo)致兩齒面咬死的嚴(yán)重磨損的現(xiàn)象。由于齒輪工作工程中，多種影響因素共同作用，因而也可能同時存在幾種的磨損損傷現(xiàn)象。2 .設(shè)計(jì)時防止磨損失效的措施：影響齒輪磨損性能的因素眾多，為了避免或減少齒輪使用過程中的磨損損傷，在設(shè)計(jì)和使用的過程中應(yīng)注意從1）材料性能，2）硬度，3）表面粗糙度，4）潤滑，5）載荷與速度，6）散熱，7）變位設(shè)計(jì)，8）轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)等方面考慮。3 .其他失效形式：1）由于彎曲強(qiáng)度不夠而輪齒從齒根折斷。設(shè)計(jì)時可最大齒根圓半徑；最大軸的剛度使接觸線上載荷均勻；采用熱處理使輪芯具有足夠韌性；對齒根進(jìn)行表面的噴丸、滾壓強(qiáng)化處理。2）齒面塑性變形。設(shè)計(jì)時應(yīng)提高齒面硬度，采用高粘度或加有極壓

7、添加劑的潤1滑油3、改錯分析題（30分）指出下圖齒輪軸承結(jié)構(gòu)中的錯誤，并用文字說明。例如：處未加調(diào)整墊片4、計(jì)算題（50分）試設(shè)計(jì)一帶式運(yùn)輸機(jī)的減速器高速級齒輪傳動。已知：此減速器為二級標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動，功率P1=5KW,小齒輪轉(zhuǎn)速n1=960r/min,小齒輪齒數(shù)z1=24,齒數(shù)比u=4.8。該機(jī)器每日2班工作，工作壽命15年（每年300個工作日）。帶式運(yùn)輸機(jī)工作平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向不變。提示：材料、精度等級選取，齒數(shù)計(jì)算，齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核，齒根彎曲疲勞校核。無需結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。（1）選擇材料與熱處理方式。所設(shè)計(jì)的齒輪傳動屬于閉式傳動，通常采用軟齒面的鋼制齒輪，查閱下表，選用價格便宜便于制造的材料；

8、小齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為260HBW,大齒輪材料也為45鋼，正火處理，硬度為215HBW,硬45HBW較合適。屈服點(diǎn)(Tas/MPa硬度(HBW或HRC)常用齒輪材料及其力學(xué)性能熱處理方法抗拉強(qiáng)度(Tb/MP類別材料牌號35正火500270150180HBW調(diào)質(zhì)550294190230HBW優(yōu)質(zhì)碳素鋼正火588294169217HBW45調(diào)質(zhì)647373229286HBW表面淬火4050HRC50正火628373180220HBW40Cr調(diào)質(zhì)700500240258HBW表面淬火4855HRC調(diào)質(zhì)217269HBW35SiMn750450合金結(jié)構(gòu)鋼表面淬火4555HRC40MnB調(diào)

9、質(zhì)735490241286HBW表面淬火4555HRC20Cr滲碳淬火6373925662HRC20CrMnTi后回火10798345662HRC38CrMoAlA滲氮980834850HV.ZC45鑄鋼正火ZG55HT300灰鑄鐵HT350580320156217HBW650350169 229HBW300185278HBW350202304HBW球墨鑄 鐵QT600-3QT700-2非金屬夾布膠木600370700420100190 270HBW225 305HBW25 35HBW(2)選擇精度等級。運(yùn)輸機(jī)是一般機(jī)械，速度不高，故選擇8級精度(3)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。本傳動為閉式傳動，

10、軟齒面，因此主要失效形式為疲勞點(diǎn)蝕，應(yīng)根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，1)載荷因數(shù)K。圓周速度不大，精度不高，齒輪關(guān)于軸承對稱布置，按表取K=1.22)轉(zhuǎn)矩T1T1=9.55Xl06P/n1=9.55X106X5/1440Nmm=33159.7N-mm3)接觸疲勞許用應(yīng)力crH,查得：(rH1lim1=610MPa,CrH1lim2=500MPa;接觸疲勞壽命系數(shù)ZN:按一年300工作日，單班每天8h計(jì)算，由公式N=60njth得N1=60X1440X10X300X8=2.07X109N2=N1/i=2.07X109/4.6=4.5X108查曲線1,得ZN1=1(N1N0,N0=109)ZN2=1.

11、034)計(jì)算小齒輪分度圓直徑d1取d1=45mm。5)計(jì)算圓周速度v因vN0,N0=3X106）,YN2=1（N2N0,No=3X106）。彎曲疲勞的最小安全系數(shù)SFmin：按一般可靠性要求，取SFmin=1（3）學(xué)號末尾數(shù)為2、7、9或字母的課程設(shè)計(jì)題目1、齒輪傳動的特點(diǎn)及使用范圍有哪些？（10分）2、箱體，機(jī)構(gòu)架設(shè)計(jì)的一般要求有哪些？（10分）3、改錯分析題（30分）下圖為一齒輪減速器部分裝配圖，試指出結(jié)構(gòu)不合理及錯誤所在（不考慮圓角和鑄造斜度以及不計(jì)重復(fù)錯誤），并用文字說明原因。例如：精加工面過長且拆裝軸承不便。（本題至少10處錯誤，每指出一處錯誤得3分）4、計(jì)算題（50分）試設(shè)計(jì)一單級直齒圓柱齒輪減速器中的齒輪傳動。已知，用電機(jī)驅(qū)動，傳遞功率10KW,小齒輪轉(zhuǎn)速n=1000r/min,傳動比i=4,單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)。使用壽命10年。提示：材料、精度等級選取，齒數(shù)計(jì)算，齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核，齒根彎曲疲勞校核。無需結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。三、要求1、問答題寫出要點(diǎn)即可，字?jǐn)?shù)不超多200字。2、改錯題指出錯誤原因，并用文字表述。2、工程設(shè)計(jì)題要從材料、精度等級選取，齒數(shù)計(jì)算，齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核，齒根彎曲疲勞校核等幾方面設(shè)計(jì)，要求設(shè)計(jì)思路清晰，公式正確，計(jì)算參數(shù)完整。結(jié)