机械设计试卷(A)--参考答案

陕西理工学院

2007年考试试题（A卷）

考试科目名称：机械设计（参考答案） 考试科目代码：830

注意：所有的答题内容必须答在答题纸上，凡答在试题或草稿纸上的一律无效！

一、选择题：把正确的选项代号填入（ ）中（本大题10小题，每小题2分，共20分）

1、开式齿轮传动的主要失效形式是（ D ）。

A.点蚀 B.胶合 C.齿面塑性变形 D.齿面磨损

2、平键联接传动时，键的工作面（承载面）是（ C ）。

A.顶面 B. 底面 C.两侧面 D.四面

3、蜗杆传动的传动比不能按（ D ）公式计算。

A.21i B.

21nni C.

12zzi D.

21ddi

4、下列联轴器中适用于两轴间有相对位移，有冲击载荷，启动频繁场合的是（ B ）。

A. 凸缘联轴器 B.弹性套柱销联轴器C.十字滑块联轴器 D.齿式联轴器

5、对支点跨距（L>400mm）较大、工作温度较高（温度高于70度）的斜齿轮轴系应采用（ D ）的支承方式。

A. 两端固定 B.任意一种 C.两端游动 D.一端固定、一端游动

6、一对齿轮传动中，若Z1＜Z2，则其齿面接触应力为（ C ）。

A.σH1 ＞σH2 B.σH1 ＜σH2 C. σH1 ＝σH2 D. σH1 ≥σH2

7、被联接件受横向载荷作用时，如采用普通螺栓联接，则螺栓受到的是（ A ）。

A．拉应力 B．剪应力 C．拉应力和剪应力 D．拉应力或剪应力

8、为了提高受变载荷螺栓的疲劳强度，可（ B ）。

A．增加联接件的刚度 B．降低联接件的刚度

C．降低被联接件的刚度 D．上述三种均可

第 1 页 共 7 页 9、带传动的打滑总是发生在（ A

）。

A．小带轮上 B．大带轮上 C．大、小带轮上 D．不一定

10、如果齿轮的模数、转速和传递的功率不变，增加齿轮的直径，则齿轮的接触疲劳强度将（ B ）。

A．不变 B．增加 C．减小 D．不能确定

二、正误判断题：正确的在（ ）中写“√”，错误的在（ ）中写“×”。 （本大题10小题，每小题2分，共20分）

1、选用普通平键时，键的截面尺寸bh和键长L都是根据强度计算确定的。

（ × ）

2、若将圆柱螺旋弹簧的工作圈数减少，弹簧的刚度也减小。 （× ）

3、渐开线花键联接采用齿形定心。 （√ ）

4、在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动的效率越低，自锁性越好。（√ ）

5、弹性滑动和打滑都是带传动的失效形式，都是可以避免的。 （× ）

6、一般的螺纹联接都采用三角螺纹，而三角螺纹都具有自锁性，因而不必考虑联接的放松问题。 （× ）

7、为了提高链传动的均匀性，高速重载时，宜选用小节距多排链传动。（√ ）

8、推力球轴承可以承受较大的径向载荷。 （× ）

9、当零件的尺寸由刚度条件决定时，为了提高零件的刚度，应选用高强度合金钢制造。 （× ）

10、润滑油的粘度与温度和压力有关，且粘度随温度的升高而增大。

（× ）

三、填空题：把答案写在题中空格里（本大题10小题，每小题2分，共20分）

1、带工作时截面上产生的应力有 拉应力 、弯曲应力、 离心应力 。

2、滚动轴承外圈与机座孔的配合采用基轴制，内圈与轴的配合采用 制。

3、6205轴承的类型是 深沟球 轴承，轴承内经为 25 mm。

4、常见螺纹联接防松的措施有 摩擦 防松、机械 防松和破坏防松。

5、当轴单方向连续工作时，楔键的工作面是键的 上、下两 表面。

第 2 页 共 7 页 6、V带传动正常工作时传动比不准确，主要是由于带传动中存在 弹性滑动 。

7、轴按所受载荷性质分类，只承受弯矩的为心轴，只承受扭矩的为 转

轴，承受弯矩和扭矩的为 传动 轴。

8、非液体滑动轴承计算中，校核PV值的目的是 限制轴承的温升过高 。

9、标准齿轮的齿形系数YF只与 齿数 有关，而与 模数 无关。

10、在滚子链传动中，为了减小动载荷，应采用___较小_____链节距，_较多_的小链轮齿数。

四、简答题：简要回答以下问题（本大题共5小题，共30分）

1、（本小题9分）一机械系统有如下三种传动方案，排列顺序分别为：

a)电动机→链传动→单级圆柱齿轮减速器→带传动→工作机

b)电动机→带传动→链传动→单级圆柱齿轮减速器→工作机

c) 电动机→带传动→单级圆柱齿轮减速器→链传动→工作机

试分析三方案中哪一方案最合理，并简单说明理由。

答：链传动中由于存在多边形效应，所以不宜布置在传动系统的高速级；带传动则由于依靠摩擦力传动，承载能力有限，一般应布置在传动系统的高速级，所以，方案C）较为合理。（结论和两个理由个3分）

2、（本小题8分）齿轮传动常见的失效形式有哪些？闭式软齿齿轮面传动的设计准则是什么？

答：常见的失效形式有：轮齿折断，点蚀，磨损，齿面胶合，塑性变形。（4分）

闭式软齿面齿轮传动应按齿面接触疲劳强度设计，按齿根弯曲疲劳强度校核；（2分）

闭式硬齿面齿轮传动应按齿根弯曲疲劳强度设计，按齿面接触疲劳强度校核；（2分）

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3、（本小题8分）螺纹联接有四种基本类型：螺栓联接、螺钉联接、双头螺柱联接和紧定螺钉联接，试说明螺钉联接适用于什么场合？当两个被联接件中有一个很厚，一个较薄且需经常拆卸时，应优先选用什么类型的螺纹联接？

答：螺钉联接适用于被联接件之一太厚，不宜制成通孔，受力不大，或不需要经常拆装的场合。当被联接件中有一个很厚，且需经常拆卸时，应采用双头螺柱联接，因为拆卸这种联接时，不用拆下螺柱。（两问各4分）

4、（本小题5分）试述形成流体动力润滑（即形成动压油膜）的必要条件？

答：形成流体动力润滑的条件是：

①相对滑动的两表面必须形成收敛的楔形间隙；（2分）

②被油膜分开的两表面必须有足够的相对滑动速度；（2分）

③润滑油必须有一定的粘度，供油要充分；（1分）

五、综合分析与计算题: ( 本大题共6小题，共50分)

1、（本小题10分）V带传动传递功率P=8kW，带速V=20m/s，已知紧边拉力是松边拉力的2倍，即F1=2F2。试求：

①带传动的有效拉力Fe；

②带传动的预紧力F0；

③带传动的紧边拉力F1；

④带传动的松边拉力F2。

解：① Fe=1000p/v=400(N) （2分）

② 2F0=F1+F2=3F2, Fe =F1-F2=F2=400(N) （4分）

F0=(3/2)×400=600(N)

③ F1=2F2=800(N) （2分）

④ F2=400(N) （2分）

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2、（本小题15分）图示为一多级传动装置，1为右旋蜗杆，2为蜗轮，3、4为锥齿轮，5、6为斜齿轮。蜗杆的转动方向如图所示。为使作用在I轴以及II轴上的轴向力抵消一部分，试问：

①确定蜗轮2，齿轮5、6的螺旋方向，并在图上画出。

②画出各轮所受的圆周力、轴向力。

③画出2、3、4、5、6各轮的转向。

答：①蜗轮的螺旋方向为右旋；确定锥齿轮3、4的轴向力如图所示，根据题目要求，定出蜗轮2、齿轮5、6的轴向力方向；由左、右手定则判定蜗轮2的转动方向，从而确定出轴II、III转动方向，齿轮5、6的旋向如图所示。

②各齿轮所受的圆周力方向由右手定则确定；如上图所示。

③各轮转向如上图所示。

（以上三问各5分）

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Ft4 nⅠ nⅡ nⅢ Fa6 Fa5

Fa2

Fa3

Fa4 Ft1 Ft6

Ft3 ⊕

⊙ ⊕

⊕ Ft2 ⊙ Ft5

3、（本小题15分）图示为一齿轮轴系的滚动轴承装置，已知作用在轴上的径向载荷 FR=700N,轴向载荷FA =1200N。试求两轴承所受的轴向载荷

(提示：轴承派生轴向力 Fd＝Fr/2Y, Y=1.6 )

答：1、求两轴承的径向载荷：FrⅠ=FrⅡ=0.5FR=350（N）

2、两轴的内部轴向力：FdⅠ=F dⅡ=Fr1/2y=350/2×1.6=109.375(N)

3、画出内部轴向力Fd方向：

4、FA+FdⅡ>FdⅠ，轴承Ⅰ被压紧，其轴向力Fa1=FA+F dⅡ=1200+109.375=1309.375（N）

轴承II被放松:FdⅡ=109.375（N）

4、（本小题10分）图示某机构上的拉杆端部采用普通螺纹联接。已知拉杆所受最大载荷F＝16kN，载荷很少变动。螺钉和拉杆材料为Q235钢，其屈服极限SMPa240，试确定拉杆螺纹危险截面的最小直径（安全系数可取S=1.6)。

第 6 页 共 7 页 FdⅠ FdⅡ 解：该联接为一松螺纹联接，其危险截面上的拉应力为：

][421dF (4分) asKMPs150(2分)

则：)(86.3615010001604][41mmFd (4分)

六、结构题（本题10分，找到五个不同错误得满分）

指出下图中齿轮轴系的结构设计错误，并简要说明错误原因。

1、①处轴肩过高，轴承拆卸不方便；

2、②处应有键联接，以传递扭矩；

3、③处轴肩应缩在齿轮的孔内，以便可靠固定的固定齿轮；

4、④处齿轮缺少固定，轴承缺定位，应加套筒；

5、⑤处缺少密封装置,且轴承端盖上孔应大一些;

6、⑥处的联轴器应有定位轴肩；

7、⑦处轴承应对称安装；(每个正确答案2分)

第 7 页 共 7 页 ①

② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦