机械设计试题[第10套]答案解析
- 格式:doc
- 大小:779.00 KB
- 文档页数:8
南京工业大学机械设计试题(A)卷(闭)2012--2013 学年第1 学期班级学号姓名1.带传动中的最大应力σmax=σ1+σb1+σc。
其中σ1是应力;σb1是应力;σc是应力。
2.一齿轮传动中,小齿轮选用45号钢调质,大齿轮选用45号钢正火。
两齿轮的齿面接触应力。
(a)相等(b)不等3.计算紧螺栓联接的拉伸强度时,考虑到拉伸与扭转的复合作用,应将当量应力σ,增加到原来拉应力的倍。
(a)1.1 (b) 1.3 (c) 1.5 (d) 0.34.普通平键的工作面是上下平面。
()5.蜗杆传动效率较低,其功率损耗主要是。
6.在所学的各种螺纹中,主要用于传动;主要用于联接。
(a)三角形螺纹;(b)矩形螺纹;(c)梯形螺纹;(d)锯齿形螺纹。
7.在所学的各种传动中,两平行轴之间的传动可用齿轮传动。
两相交轴之间的传动可用齿轮传动。
两交错轴之间的传动可用齿轮传动。
8.螺纹联接防松装置的结构型式很多。
按防松原理不同可分为(a)利用的防松装置;(b)用的防松装置。
二、简答题(12分)1,什么是齿廓啮合基本定律?(3分)1,不论轮齿齿廓在任何位置接触,过接触点所作齿廓的公法线均通过节点P。
2, 什么是滚动轴承的基本额定寿命(3分)3,机械设计中,选择材料时,主要应满足的要求.(3分)4,如何选择套筒滚子链的链节数和小链轮齿数奇偶性,为什么?(3分)三.如图所示为一轮系机构已知Z1=19,Z2=38,Z3=19,Z4=57,Z,4 =19,Z5=57。
n1=1450r/min。
且知轮5的m =4mm。
(15分)求:1,系统的传动比i15(4分)2,用箭头标出各轮的转向(3分)3,求轮5的线速度(8分)南京工业大学机械设计基础试题答案(A)2009—2010学年第一学期材料学院07级使用一、填空,选择,是非题1,紧边拉,紧边弯曲,离心2,相等3,b4,F5,啮合功率损失6,b、c、d;a7,圆拄;圆锥;蜗杆.8,摩擦;机械。
习题与参考答案一、单项选择题(从给出的A 、B 、C 、D 中选一个答案)1 带传动是依靠 B 来传递运动和功率的。
A. 带与带轮接触面之间的正压力B. 带与带轮接触面之间的摩擦力C. 带的紧边拉力D. 带的松边拉力2 带张紧的目的是 D 。
A. 减轻带的弹性滑动B. 提高带的寿命C. 改变带的运动方向D. 使带具有一定的初拉力3 与链传动相比较,带传动的优点是 A 。
A. 工作平稳,基本无噪声B. 承载能力大C. 传动效率高D. 使用寿命长4 与平带传动相比较,V 带传动的优点是 D 。
A. 传动效率高B. 带的寿命长C. 带的价格便宜D. 承载能力大5 选取V 带型号,主要取决于 A 。
A. 带传递的功率和小带轮转速B. 带的线速度C. 带的紧边拉力D. 带的松边拉力6 V 带传动中,小带轮直径的选取取决于 C 。
A. 传动比B. 带的线速度C. 带的型号D. 带传递的功率7 中心距一定的带传动,小带轮上包角的大小主要由 D 决定。
A. 小带轮直径B. 大带轮直径C. 两带轮直径之和D. 两带轮直径之差8 两带轮直径一定时,减小中心距将引起 D 。
A. 带的弹性滑动加剧B. 带传动效率降低C. 带工作噪声增大D. 小带轮上的包角减小9 带传动的中心距过大时,会导致 D 。
A. 带的寿命缩短B. 带的弹性滑动加剧C. 带的工作噪声增大D. 带在工作时出现颤动10 若忽略离心力影响时,刚开始打滑前,带传动传递的极限有效拉力Felim 与初拉力F 0之间的关系为 C 。
A. Felim )1/(20-=ααv f v f e e F B. F elim )1/()1(20-+=ααv f v f e e F C. F elim )1/()1(20+-=ααv f v f e e F D. F elim ααv f v f e e F /)1(20+=11 设计V 带传动时,为防止 A ,应限制小带轮的最小直径。
《机械设计基础》典型试题1一.填空1.一平面铰链四杆机构的各杆长度分别为a=350,b=600,c=200,d=700;(1) 当取c 杆为机架时,它为何种具体类型?___________;(2)当取d杆为机架时,则为___________。
2.曲柄摇杆机构中,摇杆为主动件时,___________死点位置。
(A)不存在(B)曲柄与连杆共线时为(C)摇杆与连杆共线时为3.为保证四杆机构良好的机械性能,___________不应小于最小许用值。
(A)压力角(B)传动角(C)极位夹角4.___________决定了从动杆的运动规律。
(A)凸轮转速(B)凸轮轮廓曲线(C)凸轮形状5.凸轮机构中,凸轮基圆半径愈___________,压力角愈___________ ,机构传动性能愈好。
6.紧键联接与松键连联接的主要区别在于:前者安装后,键与键槽之间就存在有___________。
(A) 压紧力(B) 轴向力(C) 摩擦力7.链“B18X80”的含义是_______________________。
8.螺纹联接是指___________________________。
螺旋传动是指___________________________。
9.螺纹的公称直径是指它的_______,螺纹“M12X1.5”的含义为_______________________。
10.采用螺纹联接时,若被联接件总厚度较大,切材料较软,在需要经常装卸的情况下,宜采用_______________________。
用于薄壁零件联接的螺纹,宜采用_______________________。
(A) 螺栓联接(B) 双头螺栓联接(C) 螺钉联接(D) 三角形细牙螺纹(E) 三角形粗牙螺纹(F) 矩形螺纹11.某调整螺纹,采用双头粗牙螺纹,螺距为3mm,为使螺母相对螺杆沿轴向移动12mm,则螺杆应转_________圈。
12.国标规定,三角带有___________七种类型,代号‘B2240’表示_______________________。
1.某三级减速传动系统,由齿轮传动、链传动和带传动组成,试问该如何选择其前后顺序?什么缘故?答:顺序应选择为带传动、齿轮传动和链传动。
带传动平稳性好,能缓冲吸振,具有过载爱惜能力(过载即打滑),但承载能力较小。
因此宜布置在高速级。
链传动承载力比较大,但因存在多边形效应,其瞬时传动比不稳固,工作中振动、冲击、噪声较大,因此宜布置在低速级。
2. 二级圆柱齿轮减速器,其中一级为直齿轮,另一级为斜齿轮。
试问斜齿轮传动应置于高速级仍是低速级?什么缘故?假设为直齿锥齿轮和圆柱齿轮组成减速器,锥齿轮传动应置于高速级仍是低速级?通常哪一级传动比大?什么缘故?答:在二级圆柱齿轮传动中,斜齿轮传动放在高速级,直齿轮传动放在低速级。
其缘故是:⑴斜齿轮传动工作平稳,在与直齿轮精度品级相同时许诺更高的圆周速度,更适于高速。
⑵将工作平稳的传动放在高速级,对下级的阻碍较小。
如将工作不很平稳的直齿轮传动放在高速级,那么斜齿轮传动也可不能平稳。
⑶斜齿轮传动有轴向力,放在高速级轴向力较小,因为高速级的转矩较小。
由锥齿轮和斜齿轮组成的二级减速器,一样应将锥齿轮传动放在高速级,且锥齿轮的传动比选择比较小。
其要紧缘故是:低速级的转矩较大,齿轮的尺寸和模数较大。
当锥齿轮的锥距R和模数m大时,加工困难,制造本钱提高。
3.齿轮传动常见的失效形式有哪些?简要说明闭式硬齿面、闭式软齿面和开式齿轮传动的设计准那么。
答:齿轮传动常见的失效形式有以下几种:(1)轮齿折断;(2)齿面点蚀;(3)齿面磨损;(4)齿面胶合;(5)塑性变形。
闭式硬齿面的设计以保证齿根弯曲疲劳强度为主;闭式软齿面的设计通常以保证齿面接触疲劳强度为主;开式齿轮传动的设计目前仅以保证齿根弯曲疲劳强度作为设计准那么,并将模数适当放大。
4. 关于软齿面的闭式齿轮传动,其要紧失效形式为 E 。
A.轮齿疲劳折断B.齿面磨损C.齿面疲劳点蚀D.齿面胶合 E. 塑性变形5. 一样开式齿轮传动的要紧失效形式是 B 。
国开期末考试《机械设计基础》机考试题及答案(第10套) (试卷号2414,整套相同,祝同学们取得优异成绩!)一、判断正误题(共11题,共22分)1、悬挂的小球静止不动是因为小球对绳向下的重力和绳对小球向上的拉力相互抵消的缘故。
(×)2、在两个力作用下处于平衡状态的构件称为二力构件。
(√)3、刚体上作用力偶的力偶矩大小与矩心的具体位置无关。
(√)4、机构的极位夹角θ越大,机构的急回特性也越显著。
(√)5、曲柄滑块机构滑块为主动件时,有死点位置。
(√)6、构件的刚度要求,就是构件有足够的抵抗破坏的能力。
(×)7、分度圆是计量齿轮各部分尺寸的基准。
(√)8、斜齿轮不产生根切的最少齿数大于直齿轮。
(√)9、蜗杆传动一般用于传动大功率、大速比的场合。
(×)10、带传动的打滑现象是由于过载引起的。
(√)11、一个平键联接能传递的最大扭矩为T,则安装一对平键能传递的最大扭矩为2T。
(×)二、单项选择题(共10题,共30分)1、两个构件之间以线或点接触形成的运动副,称为(B)。
【A】:低副【B】:高副【C】:移动副【D】:转动副2、下图所示的平面四杆机构中,各杆长度分别为a=25mm,b=90mm,c=75mm,d=100mm、若杆BC就是机构的主动件,CD为机架,机构就是(C)。
【A】:双曲柄机构【B】:曲柄摇杆机构【C】:双摇杆机构【D】:曲柄滑块机构3、当行程数比系数(C)时,曲柄摇杆机构才有急回运动。
【A】:K<1【B】:K=1【C】:K>1【D】:K=04、下列机构中,不属于间歇机构的是(C)。
【A】:棘轮机构【B】:槽轮机构【C】:齿轮机构【D】:不完全齿轮机构5、一对齿轮能正确啮合,则它们的(C)必然相等。
【A】:直径【B】:宽度【C】:模数【D】:齿数6、(D)是标准外啮合斜齿轮传动的正确啮合条件之一。
【A】:两齿轮的端面压力角相等【B】:两齿轮的端面模数相等【C】:两齿轮的螺旋角旋向相同【D】:两齿轮的螺旋角大小相等7、传动比大而且准确的传动是(D)。
南昌航空大学20××—20××学年第×学期期末考试课程名称: 机械设计 闭卷 A 卷 120分钟一、判断题(本大题共分10小题,请在表述正确的小题标号后的横线上画 “√”,在表述不正确的小题标号后的横线上画“×”,每小题1分,本大题满分10分)1. 平键是靠键的上下两工作面与键槽间的摩擦力来传递载荷的。
【×】2. 静应力只能由静载荷产生,变应力只能由变载荷产生。
【×】3. 零件表面经淬火、渗碳、喷丸、滚子碾压等处理后,其疲劳强度增高。
【√】4. 按照承受载荷情况分,自行车前轴属于转动心轴。
【×】5. 同步带传动属于摩擦传动。
【×】6. 与合金钢相比,碳素钢对应力集中更为敏感,因此用碳素钢制成的轴的表面粗糙度应控制得更为严格。
【×】7. 减少螺栓刚度和增加被联接件刚度,有利于提高螺栓联接疲劳强度。
【√】8. 由于蜗杆蜗轮传动滑动速度很大,蜗杆常用减摩材料(如铸造青铜)制造。
【×】9. 设计动压向心滑动轴承时,宽径比B d 取得较大,端泄量小,承载能力高,温升高。
【√】 10.链传动的平均传动比 1221i d d 。
【×】二、选择题(本题分15小题,在每个小题后面给出的四个备选项中只有一项是符合题意的,请把所选项的字母统一填在题后列出的各小题编号后的横线上,每小题1分,满分15分,)11. V 带传动工作时,与带轮轮槽接触的是 。
【 A 】A. 带的两侧面B. 带的顶面C. 带的底面D. 带的侧面与底面 12.链传动与带传动相比,链传动没有弹性滑动和打滑的现象,所以链传动能保持准确的 A. 瞬时传动比 B. 平均传动比 C. 链速 D. 从动轮角速度 13. 转轴工作时主要承受 。
【 C 】A. 纯扭矩B. 纯弯矩C. 扭矩和弯矩D. 摩擦力矩 14. 蜗杆传动的主要失效形式是 。
10-1证明当升角与当量摩擦角符合时,螺纹副具有自锁性。
当时,螺纹副的效率所以具有自锁性的螺纹副用于螺旋传动时,其效率必小于 50%。
10-2解由教材表10-1、表10-2查得,粗牙,螺距,中径螺纹升角,细牙,螺距,中径螺纹升角对于相同公称直径的粗牙螺纹和细牙螺纹中,细牙螺纹的升角较小,更易实现自锁。
10-3解查教材表10-1得粗牙螺距中径小径螺纹升角普通螺纹的牙侧角,螺纹间的摩擦系数当量摩擦角拧紧力矩由公式可得预紧力拉应力查教材表 9-1得 35钢的屈服极限拧紧所产生的拉应力已远远超过了材料的屈服极限,螺栓将损坏。
10-4解(1)升角当量摩擦角工作台稳定上升时的效率:( 2)稳定上升时加于螺杆上的力矩( 3)螺杆的转速螺杆的功率( 4)因,该梯形螺旋副不具有自锁性,欲使工作台在载荷作用下等速下降,需制动装置。
其制动力矩为10-5解查教材表9-1得 Q235的屈服极限,查教材表 10-6得,当控制预紧力时,取安全系数由许用应力查教材表 10-1得的小径由公式得预紧力由题图可知,螺钉个数,取可靠性系数牵曳力10-6解此联接是利用旋转中间零件使两端螺杆受到拉伸 ,故螺杆受到拉扭组合变形。
查教材表 9-1得,拉杆材料Q275的屈服极限,取安全系数,拉杆材料的许用应力所需拉杆最小直径查教材表 10-1,选用螺纹()。
10-7解查教材表 9-1得,螺栓35钢的屈服极限,查教材表 10-6、10-7得螺栓的许用应力查教材表 10-1得,的小径螺栓所能承受的最大预紧力所需的螺栓预紧拉力则施加于杠杆端部作用力的最大值10-8解在横向工作载荷作用下,螺栓杆与孔壁之间无间隙,螺栓杆和被联接件接触表面受到挤压;在联接接合面处螺栓杆则受剪切。
假设螺栓杆与孔壁表面上的压力分布是均匀的,且这种联接的预紧力很小,可不考虑预紧力和螺纹摩擦力矩的影响。
挤压强度验算公式为:其中;为螺栓杆直径。
螺栓杆的剪切强度验算公式其中表示接合面数,本图中接合面数。
第十章齿轮传动一、选择题10—1 在齿轮传动的设计计算中,对下列参数和尺寸应标准化的有__A、G__;应圆整的有D、E__;没有标准化也不应圆整的有B、C、F、H、I、J。
A斜齿轮的法面模数m n B斜齿轮的端面模数m t C直齿轮中心距aD斜齿轮中心距a E齿宽B F齿厚s G分度圆压力角αH螺旋角βI锥距R J齿顶圆直径d a10—2 材料为20Cr钢的硬齿面齿轮,适宜的热处理方法是______B____。
A整体淬火B渗碳淬火C调质D表面淬火10—3 将材料为45钢的齿轮毛坯加工成为6级精度的硬齿面直齿圆柱齿轮,该齿轮制造工艺顺序应是_______A______为宜。
A滚齿、表面淬火、磨齿B滚齿、磨齿、表面淬火C表面淬火、滚齿、磨齿D滚齿、调质、磨齿10—4为了提高齿轮传动的齿面接触强度应__B__。
A分度圆直径不变增大模数B增大分度圆直径C分度圆直径不变增加齿数D减小齿宽10—5为了提高齿轮齿根弯曲强度应___A_____。
A 增大模数B增大分度圆直径C增加齿数 D 减小齿宽10—6一减速齿轮传动,主动轮1和从动轮2的材料、热处理及齿面硬度均相同,则两轮齿根的弯曲应力_A_。
A σF1>σF2B σF1<σF2C σF1=σF210—7一减速齿轮传动,小齿轮1选用45钢调质,大齿轮2选用45钢正火,它们的齿面接触应力__C__。
A σH1>σH2B σH1<σH2C σH1=σH210—8 一对标准圆柱齿轮传动,若大、小齿轮的材料或热处理方法不同,则工作时,两齿轮间的应力关系属于下列第 C 种。
A σH1≠σH2,σF1≠σF2,[σH]1=[σH]2,[σF]1=[σF]2B σH1=σH2,σF1=σF2,[σH]1≠[σH]2,[σF]1≠[σF]2C σH1=σH2,σF1≠σF2,[σH]1≠[σH]2,[σF]1≠[σF]2D σH1≠σH2,σF1=σF2,[σH]1≠[σH]2,[σF]1≠[σF]2(σH、σF、[σH]、[σF]分别为齿轮的接触应力、弯曲应力、许用接触应力、许用弯曲应力)10—9一对正确啮合的标准渐开线齿轮作减速传动时,若两轮的材料、热处理及齿面硬度均相同且寿命系数K N1=K N2,则两轮的弯曲强度为___A_____。
****学院-- 学年第学期期考试试卷课程:机械设计基础出卷人:考试类型:闭卷【】开卷【】适用班级:1.螺纹联接的基本类型有哪些?各有什么特点及各用于什么场合?(8分)2.螺栓组结构设计中应注意什么?(6分)3.普通平键联接的类型有几种,轴端联接一般采用哪一种类型的平键?键的尺寸是如何选出的。
试举一例。
(8分)4.自行车的前轴、中轴、后轴各是心轴还是转轴?(6分)5.试分析参数d d1、 1、v、i、a对V带传动有何影响?如何选取?(10分)6.为了修配一对齿轮查阅了原设计资料,知大小齿轮均使用45钢正火。
试指出设计的不妥之处和轮齿的失效形式,并提出改进的措施。
(6分)7.模数大、弯曲强度也大,那么一对齿轮传动的齿面接触强度必为相等,故弯曲强度也应相同,对吗?(6分)8.有两对直圆柱齿轮传动,其中一对齿轮的m=2mm,z1=50,z2=200,b=75mm,另一对齿轮的m=4mm,z1=25,z2=100,b=75mm,当载荷及其它条件均相同时,试问:1)两对齿轮的接触疲劳强度是否相同?为什么?2)两对齿轮的弯曲疲劳强度是否相同?为什么?(12分)9.制造轴的材料有几种?若轴的刚度不够,是否可采用高强度合金钢提高轴的刚度?为什么?(6分)10.轴承安装形式如图所示。
(12分)1)已知:F s2+F A> F S1或F S2+F A<F S1,求:Ⅰ、Ⅱ轴承上作用的轴向载荷。
2)已知:F S1>F S2;F A<F S1-F S2,求:Ⅰ、Ⅱ轴承上作用的轴向载荷。
11.某电动机与油泵之间用弹性套柱销联轴器联接,功率P=7.5kW,转速n=970r/min,两轴直径均为42mm,试选择联轴器的型号。
(6分)12.带速越高,带的离心力越大,不利于传动,但在多级传动中,常将带传动放在高速级,这是为什么?(6分)13.下图为一输出轴,试指出1~8标注处的错误。
(8分)答案:1.答:螺纹联接的基本类型有螺栓联接,双头螺柱联接,螺钉联接和紧定螺钉联接。
机械设计第十章习题答案10-1试分析图10-47所示的齿轮传动各齿轮所受的力(用受力图表示的里的作用位置及方向)。
解:受力图如下:注:斜齿轮各个受力方向1.径向力指向各自的轴心;2.轴向力的方向按主动轮螺旋线方向和转向,右旋用右手,左旋用左手,四肢弯曲方向与主动轮转向一致,拇指即为主动轮轴向力方向;3.圆周力的方向在主动轮上,与运动方向相反;从动轮上,与运动方向相同。
10-6设计铣床中的一对圆柱齿轮传动,已知1=7.5kW,1=1450r/min,1=26,2=54,寿命=12000h,小齿轮相对其轴承的支撑为不对称布置,并画出大齿轮的机构图。
解:1.选择齿轮类型、精度等级、材料(1)选用直齿圆柱齿轮传动(2)铣床为工作母机,速度不高,故选用6级精度(GB10095-88)(3)材料选择由表10-1选择小齿轮材料为20CrMnTi(渗碳后淬火),60HRC,大齿轮材料为40Cr(调质后表面淬火),53HRC2.按齿面接触强度设计1≥321·+12·((1)确定公式中的各计算值1)试选载荷系数=1.4 2)计算小齿轮传递的力矩1=9.55某106某7.5145011=9.55某106某=49396.55N·mm3)小齿轮作不对称布置,查表10-7,选取=0.94)由表10-5查得材料的弹性影响系数=189.85)确定区域系数=2.56)计算接触疲劳强度用重合度系数1=arco[29.241°2=arco[25.024°==26某tan29.241°tan20°+54某tan20.024°tan20°21tantan′+2tantan′22co2+21co1+2]=arco26co20°26+2某1=]=arco54co20°54+2某1==1.694=7)齿数比u=2143=41.6943=0.877=2.088)计算接触疲劳许用应力由小齿轮20CrMnTi,渗碳后淬火,得1=1300MPa由大齿轮40Cr,调质后淬火,得2=1300MPa9)计算应力循环次数1,21=601j=60某1450某1某12000=1.044某109 2==5.02某10810)确定接触疲劳寿命系数由图10-23,查表得:1=0.95,2=0.9511)计算接触疲劳许用应力取失效概率1%,安全系数S=1[]1=1368.42MPa []2=1368.42MPa得[]=1368.42MPa(2)计算1≥=331lim1=0.95某1300=2lim2=0.95某1300=21·+1·2某1.4某49396.550.8某2.08+12.08某(2.5某189.8某0.87921368.42=28.71mm圆周速度v=m/(3)计算齿宽bb=某1=0.8某28.71=22.97mm(4)计算齿宽和吃高比1160某1000=某28.71某145060某1000=2.18=11=28.7126=1.10齿宽h=2.25=2.48mm因而=9.26(5)计算载荷系数1)使用系数=1.252)动载系数由v=2.18m/,6级精度,取=1.043)齿间载荷分配系数直齿轮及修行齿轮,取=1,=14)齿向载荷分布系数由=0.8,硬齿面,非对称布置,6级精度,b=22,97mm,线性插值得=1.284,由=9.26,=1.284得=1.26载荷系数K==1.25某1.04某1某1.284=1.67(6)按实际载荷系数算得分度圆直径1=1=28.71某=1.4331.6730.45mm(7)计算模数mm==1.17mm3.按齿根弯曲强度设计由弯曲疲劳强度的计算公式m≥321·(1)确定公式各变量的值1)由小齿轮:渗碳淬火钢1=850MPa由大齿轮:调制后表面淬火2=720MPa2)取弯曲疲劳寿命系数1=0.91,2=0.933)计算弯曲许用应力取安全系数S=1.4,由[]=得[]1=MPa11=0.91某8501.4=552.5[]2=MPa4)计算[]22=0.93某7201.4=478.29由图10-17,10-18查取齿形系数得1=2.60,1=1.5950.008218 1.26=1.6380.6932=2.296,2=1.71211[]1=0.007505922[]2=0.008128可见大齿轮的数值大一些,取较大值5)计算载荷系数K==1.25某1.04某1某6)计算弯曲疲劳强度重合度系数由10-5得=0.25+0.75 =0.25+0.751.694=2)试算模数3≥21·=32某1.638某49396.55某0.6390.8某26某0.008128=1.194mm(4.结果分析和选择对比两种计算方法,可以看出齿根弯曲疲劳强度m≥1.194mm及按齿面接触算得的模数m≥1.17,故可取m≥1.194mm,将模数标准化圆整,取m=2mm5.几何尺寸计算(1)分度圆直径1=m1=2某26=52mm2=m2=2某54=108mm(2)计算中心距a=1+22=80mm(3)计算齿宽b=某1=0.8某52=41.6mm取1=50mm,2=45mm6.机构图略10-7某齿轮减速器采用斜齿圆柱齿轮传动,已知1=750r/min,两齿轮齿数为1=24,2=108,β=9°22′,=6mm,b=160mm,8级精度,小齿轮材料为38SiMnMo(调质),大齿轮材料为45钢(调质),寿命20年(设每年300工作日),每日两班制,小齿轮相对其轴的支撑为对称布置,试计算该齿轮传动所能传递的功率。
南昌航空大学20××—20××学年第×学期期末考试课程名称: 机械设计 闭卷 A 卷 120分钟一、判断题(本大题共分10小题,请在表述正确的小题标号后的横线上画 “√”,在表述不正确的小题标号后的横线上画“×”,每小题1分,本大题满分10分)1. 平键是靠键的上下两工作面与键槽间的摩擦力来传递载荷的。
【×】2. 静应力只能由静载荷产生,变应力只能由变载荷产生。
【×】3. 零件表面经淬火、渗碳、喷丸、滚子碾压等处理后,其疲劳强度增高。
【√】4. 按照承受载荷情况分,自行车前轴属于转动心轴。
【×】5. 同步带传动属于摩擦传动。
【×】 6. 与合金钢相比,碳素钢对应力集中更为敏感,因此用碳素钢制成的轴的表面粗糙度应控制得更为严格。
【×】 7. 减少螺栓刚度和增加被联接件刚度,有利于提高螺栓联接疲劳强度。
【√】 8. 由于蜗杆蜗轮传动滑动速度很大,蜗杆常用减摩材料(如铸造青铜)制造。
【×】 9. 设计动压向心滑动轴承时,宽径比B d 取得较大,端泄量小,承载能力高,温升高。
【√】 10. 链传动的平均传动比 1221i d d 。
【×】二、选择题(本题分15小题,在每个小题后面给出的四个备选项中只有一项是符合题意的,请把所选项的字母统一填在题后列出的各小题编号后的横线上,每小题1分,满分15分,)11. V 带传动工作时,与带轮轮槽接触的是 。
【 A 】A. 带的两侧面B. 带的顶面C. 带的底面D. 带的侧面与底面12.链传动与带传动相比,链传动没有弹性滑动和打滑的现象,所以链传动能保持准确的 A. 瞬时传动比 B. 平均传动比 C. 链速 D. 从动轮角速度 13. 转轴工作时主要承受 。
【 C 】A. 纯扭矩B. 纯弯矩C. 扭矩和弯矩D. 摩擦力矩14. 蜗杆传动的主要失效形式是 。
【 D 】A. 齿面疲劳点蚀B. 齿根的弯曲折断C. 齿面的塑性变形D. 齿面的胶合和磨损 15. 采用合金钢和热处理的办法来提高轴的 ,并无实效。
【 D 】A. 表面硬度B. 强度C. 工艺性 刚度 16. 角接触球轴承,内径80mm ,宽度系列0,直径系列2,接触角o15=α其代号为 。
【 C 】A. 30216CB. 30280ACC. 7216CD. 7216AC17. 适合做滑动轴承轴承衬的材料是 。
【 B 】A. 优质碳素钢B. 巴氏合金C. 铸铁D. 合金钢18. 在螺栓联接中,有时在一个螺栓上采用双螺母,其目的是 。
【 A 】A. 防松B. 提高刚度C. 减小每圈螺纹牙上的受力D. 提高联接强度 19. 带传动正常工作时不能保证准确的传动比,是因为 。
【 D 】A. 带不是完全弹性体B. 带容易变形和磨损C. 带在带轮上打滑D. 带的弹性滑动20. 为了减少蜗轮刀具数目,有利于刀具标准化,规定 为标准值。
【 C 】A. 蜗轮齿数B. 蜗杆头数C. 蜗杆直径系数D. 蜗轮分度圆直径21. 设高速轴与低速轴的材料相同,传递的功率也相同;若低速轴的转速是高速轴转速的18时,其直径最小值应为高速轴直径最小值的 倍。
【 B 】 A. 12 B. 2 C. 4 D. 822. 下列联轴器中,不具有直线位移和角位移补偿能力的联轴器是 。
【 A 】A. 凸缘联轴器B. 齿式联轴器C. 万向联轴器D. 弹性柱销联轴器23. 零件受对称循环变应力作用时,对塑性材料应取 为材料的极限应力。
【 C 】 A. B σ B. S σ C. 1σ- D. 0σ24. 以下几种措施中,可用于减少齿轮传动的附加动载荷的是 。
【 D 】A. 齿轮的轮齿做成鼓形齿B. 增加齿轮圆周速度C. 改变原动机类型D. 齿顶修缘 22. 链传动中,链节数通常取偶数,链轮齿数取奇数,最好互为质数,其原因是 。
【 A 】 A. 链条与链轮轮齿磨损均匀 B. 工作平稳C. 避免采用过渡链节D. 具有抗冲击力三、填空题(本大题分为10小题,请把正确的答案统一填写在题后的空白横线上,每空1分,本大题满分10分。
)26. 中小功率闭式硬齿面钢制齿轮的主要失效形式是点蚀。
b⨯是根据轴的轴径确定的。
27. 普通平键的宽和高()h28. 比较适合于用做轴承衬的材料是巴氏合金。
29. 控制适当预紧力是保证带传动正常工作的重要条件,预紧力不足,则易发生带的跳动和打滑。
30. 带传动的准则是保证不打滑的条件下带具有足够的疲劳寿命。
31. 当温度升高时,润滑油的粘度随之降低。
32. 为了便于装配轴上零件并去掉毛剌,通常,轴端应加工出倒角。
33. 在不完全液体润滑滑动轴承中,限制pv值的主要目的是限制温升。
34. 对闭式蜗杆传动进行热平衡计算的主要目的是温度过高而引起的齿面胶合。
35. 采用表面强化如压、喷丸、碳氮共渗、氮化、渗氮、高频或火焰表面淬火等方法,可显著提高轴的疲劳强度。
四、简答题(本大题分为4小题,每小题3分,满分12分)36. 用链传动、齿轮传动、V带传动等装置组成多级传动时,按怎样顺序排列才合理?为什么?答:配置顺序是:带传动→齿轮传动→链传动。
这是因为V带传动具有缓冲吸振作用,且靠摩擦传递,一般置于高速级;链传动不平稳,速度高时传动出现较大的振动冲击,一般应置于低速级。
而齿轮传动一般置于中间级。
37. 分别说明三角螺纹、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,主要用于连接。
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;在螺旋传动中应用最普遍。
38. 轴的设计主要包括哪些内容?答:(1)材料选择;(2)进行轴的结构设计;(3)进行轴的强度验算。
(4)必要时还要进行刚度计算和振动稳定性计算。
39. 简述联轴器选择的步骤。
答:首先,根据使用要求选择联轴器的类型,其次,根据转矩和轴径的大小确定具体型号,必要时对关键元件进行强度计算。
五、分析解答题(本大题分4小题,满分22分)40. (4分)题40图所示两级圆柱齿轮减速器的可能两种布置方案中,哪一种方案更合理?为什么?41. (5分)试分析题题42图所示四种摩擦副,哪些不能形成油膜压力,为什么?(v 为相对运动速度,油有一定的粘度。
)212(a )21(b)21(c)21(d)题41图答:只有图(c )符合形成动压油膜条件,因此它有可能形成油腻压力。
其他各图都不具备形成动压油膜条件。
其中图a 没有产生楔形间隙;图b 中两表面相对运动方向不能使油从大口流入、小口流出;图d 中运动板的速度过低。
42 (8分)题图2所示斜齿圆柱齿轮传动——蜗杆传动组成的传动装置。
动力由I 轴输入,蜗轮4为右旋。
试解答下列问题:(1)为使蜗轮4按图示n 4方向转动,确定斜齿轮1的转动方向;(2)为使中间轴Ⅱ所受的轴向力能抵消一部分,确定斜齿轮1和斜齿轮2的轮齿旋向; (3)画出齿轮1和蜗轮4所受圆周力F t 1、F t 4和轴向力F a 1、F a 4的方向(垂直纸面向外的力画、答:方案二更为合理。
原因之一:输入和输出的轴段长,原动机和工作机的振动和冲击对齿轮传动影响小。
原因之二:轴的扭转剪应力分布减弱了弯曲正应力的分布不均。
方案一 方案二题40图向内的力画⊗)I⊗1a题42图43. (6分)题43图所示的两个带传动结构(中心距、预预紧力、带的材料、带轮材料)完全相同,带轮1与带轮4的直径相同、带轮2与带轮3的直径相同,31n n =。
试问两个传动中:(1)哪个可以传递更大的圆周力?为什么? (2)哪个可以传递更大的功率?为什么? 答:(1)圆周力一样大。
因为两传动装置的预紧力摩擦系数及小带轮包角均相等。
(2)装置(b )传递的功率更大。
因为在两者具有同等最大圆周力的情况下,(b )的带速更高,故功率更大。
题43图六、计算题(本大题分为3小题,满分24分)44.(8分)轴上装有两个30307轴承,受载情况如题44图所示。
已知:轴上外加径向载荷为3000 N re F =,外加轴向载载荷500 N ae F =。
轴承的车转速1000 r min n =,动载系数1p f =,温度系数1t f =,判定系数0.32e =,额定动载39800C N =,内部(派生)轴向力按2d r F F Y =进行计算。
当a r F F e >时,0.4X =,9.1=Y ,当a r F F e e >≤时,1X =,0Y =。
试计算轴承2的当量动载荷2P 。
解:(1)计算轴承径向载荷12000 N r F = 21000 N r F =(2)计算轴承轴向载荷()112526.3 N d r F F Y == )222277 N d r F F Y ==121026.3 N d ae d F F F +=>500 Nae =题44图∴211026.3 N a d ae F F F =+=11526.3 N a d F F ==(3)计算当量动载22 1.026a r F F e => 220.4, 1.9X Y ∴==()222222350 N P r a P f X F Y F =+=45. (8分)如题图45所示,已知一个托架的边板用4个饺制孔用螺栓(标号分别为1、2、3、4)与相邻的机架相联接。
托架受到一个与边板螺栓组的垂直对称轴线相平行的大小为P 的载荷作用。
试求出此螺栓组中各螺栓所受工作剪力的大小。
解:各螺栓由横向载荷P 所引起的剪切力的方向如图1所示,其大小均为:4A PF =各螺栓由转矩T Pl =引起的剪切力的方向如图1所示,大小均为:22B T PF l ==螺栓1、3所受总的剪切力为:13F F === 螺栓2所受总的剪切力为:234A B F F F P =+=题45图螺栓4所受总的剪切力为44A B P F F F =-=46. (8分)钢制标准齿轮传动,已知载荷系数 1.5K =,1750 r min n =,齿宽75 mm b =,3 mm m =,1z (主动)25=,1 2.7Fa Y =,1 1.6Sa Y =,[]1660 MPa H σ=,[]1450 MPa F σ=,2125z =,2 2.2Fa Y =,2 1.8Sa Y =,[]2600 MPa H σ=,[]2400 MPa F σ=, 2.5H z =,E Zu Z =综合考虑齿面接触强度和齿根弯曲强度,试决定此对齿轮能传递的最大功率。
(提示:]=H E H HZ Z Z σσ; []1212F Fa Sa F KT Y Y bm Z σσ=≤) 解:1132575 mm d mz ==⨯=,21125525z u z ===, 1.095u Z === 将接触强度计算式改写成 []()221122H E H u bd T K Z Z Z σ≤因[][]12H H σσ>,按上式计算1T 时,[]H σ应代入[]2H σ的值,则根据接触强度计算的转矩为[]()()221212222275756002 1.5189.8 2.5 1.095187527.2 NmmH E H u bd T K Z Z Z σ≤⨯⨯=⨯⨯⨯⨯=将弯曲强度计算式改写成 []2112F Fa Sabm Z T KY Y σ≤因[][]121122450400104.16101.012.7 1.6 2.2 1.8F F Fa Sa Fa Sa Y Y Y Y σσ==>==⨯⨯,按弯曲强度式计算1T 时,[]FFa Sa Y Y σ应代入[]222F Fa Sa Y Y σ,故根据弯曲强度计算出转矩为[]221212275325400568181.3 Nmm 22 1.5 2.2 1.8F Fa Sa bm Z T KY Y σ⨯⨯⨯≤==⨯⨯⨯ 小齿轮能够传递的极限转矩是max 187.53 Nm T ≈ 故max max 750187.5314728.6 W 14.73 kW 3030nP T ππ⨯=⋅=⨯=≈七、结构改错题(本大题只有1个小题,满分6分)47. 按示列方式指出下题47图示轴系结构错误并说明原因,所指出的错误不少于8处。