机械设计2010-A答案

贵州大学2009-2010学年第二学期考试试卷A

机械设计参考答案及评分标准

注意事项：

1. 请考生按要求在试卷装订线内填写姓名、学号和年级专业。

2. 请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写答案。

3. 不要在试卷上乱写乱画，不要在装订线内填写无关的内容。

4. 满分100分，考试时间为120分钟。

一、填空题（每空1分，共20分）

1、圆柱齿轮设计时，齿宽系数Φd=b/d1，当b愈宽，承载能力也愈高，选择Φd的原则是：两齿轮均为硬齿面时，Φd值取偏中偏下限值；对称布置比悬臂布置取偏小值。

2、一对标准渐开线圆柱齿轮要正确啮合，它们必须模数和压力角相等。

3、斜齿圆柱齿轮的齿数Z与模数m n不变，若增大螺旋角β，则分度圆直径 d 增大。

4、阿基米德蜗杆和蜗轮在中间平面内相当于齿轮与齿条相啮合。因此蜗杆的轴（面）向模数应与蜗轮的端面模数相等。

5、深沟球轴承主要承受径向载荷，也能承受一定的轴向载荷。

6、带传动工作时，若主动轮的圆周速度为V1，从动轮的圆周速度为V2，带的线速度为V，则它们的关系为V1> V，V2< V。

7、相同系列和尺寸球轴承与滚子轴承相比较，滚子轴承的承载能力高，

球轴承的极限转速高。

8、滚动轴承外圈与轴承座的配合应为基轴制，滚动轴承内圈与轴的配

合为 基孔 制。

9、一对圆柱齿轮两齿轮的齿宽为b 1，b 2（b 1＞b 2），设计时应取 b2 来计算。

、带传动由于存在 弹性滑动 的影响，其传动比不恒定。

二、单项选择题（共20分,每题1分）

1、角接触轴承承受轴向载荷的能力，随着接触角α的增大而 。 （A ）

A 、增大

B 、减少

C 、不变

D 、增大或减少随轴承型号而定。

2、平键的剖面尺寸b ×h 通常是根据 从标准中选取。 （D ）

A 、传递的转矩

B 、传递的功率

C 、轮毂的长度

D 、轴的直径

3、 是只能承受轴向载荷的轴承。 （B ）

A 、圆锥滚子轴承

B 、推力球轴承

C 、滚针轴承

D 、圆柱滚子轴承

4、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，应将拉伸载荷

增加到原来的 倍。 （B ）

A 、1.1

B 、1.3

C 、1.25

D 、0.3

5、带传动是靠 来传递运动和功率的。 （A ）

A 、带与带轮接触面之间的摩擦力

B 、带与带轮接触面之间的正压力

C 、带的紧边拉力

D 、带的松边拉力

6、预紧力为F 0的单个螺栓联接，受到轴向工作载荷F 作用后，残余预紧力为F 1，

则螺栓受到的总拉力F 2 F 0+F 。 （C ）

A 、大于

B 、等于

C 、小于

D 、大于或等于

7、对于联接螺纹，主要要求联接可靠，自锁性能好，故常用 。 （A ）

A 、升角小，单线三角形螺纹

B 、升角大，双线三角型螺纹

C 、升角小，单线梯形螺纹

D 、升角大，双线矩形螺纹

8、链传动中，为避免出现过渡链节，链节数应取为 。 （A ）

A 、偶数

B 、奇数

C 、质数

D 、合数

9、与齿轮传动相比较， 不能作为蜗杆传动的优点。 （D ）

A 、传动平稳，噪声小

B 、传动比可以较大

C、可产生自锁

D、传动效率高

10、对于蜗杆传动的受力分析，下面公式有错。（A）

A、F t1=－F t2

B、Fr1=－Fr2

C、F t2=－Fa1

D、F t1=－Fa2

11、齿轮传动中齿面的非扩展性点蚀一般出现在。（A）

A、跑合阶段

B、稳定性磨损阶段

C、剧烈磨损阶段

D、齿面磨粒磨损阶段

12、某一齿轮箱中一对45号钢调质齿轮，经常发生齿面点蚀，修配更换时，可用

代替。（D）A、40Cr调质B、适当增大模数m C、改用铸钢ZG45

D、仍可用45号钢改为齿面高频淬火

13、当摩擦系数与初拉力一定时，则带传动在打滑前所能传递的最大有效拉力随

增大而增大。（B ）A、带轮的宽度B、小带轮上的包角

C、大带轮上包角

D、带的线速度

14、大链轮的齿数不能取得过大的原因是。（D ）

A、齿数越大，链条的磨损就越大

B、齿数越大，链传动的动载荷与冲击就越大

C、齿数越大，链传动的噪声就越大

D、齿数越大，链条磨损后，越容易发生“脱链现象”

15、若一传动装置由齿轮传动、带传动和链传动组成，则三种传动方式由高速到低速的排列顺序次序为。（A ）

A、带—齿轮—链

B、链—齿轮—带

C、齿轮—链—带

16、在螺栓联接设计中，若被联接件为铸件，则有时在螺栓孔处制成沉头座或凸台，其目的是。（ D ）A、为避免螺栓受拉力过大B、便于安装

C、为安置防松装置

D、避免螺栓受附加弯曲应力作用

17、设计带传动的基本准则是保证带在一定工作期限内。（D）

A、不发生打滑

B、不发生疲劳断裂

C 、既不发生磨损又不发生打滑

D 、既不发生疲劳断裂也不发生打滑

18、齿轮轮齿按接触疲劳强度计算时， 是针对 。 （ B ）

A 、轮齿折断

B 、齿面点蚀

C 、齿面胶合

D 、 塑性变形

19、在轴的计算应力公式W T M ca 22)(ασ+=

中，系数α是考虑T 与M 产生的应力的 而引进的参数。 （ A ）

A 、循环特性不同

B 、方向不同

C 、大小不同 20、两带轮直径一定时，减小中心距将引起 。 （

D ）

A 、带的弹性滑动

B 、带传动效率降低

C 、带的工作噪音增大

D 、小带轮上的包角减小

三、简要回答分析题：（24分）

1、轴按承受载荷的情况可分哪三类？试分析自行车的前轴、中轴的受载情况，说明它们各属于哪类轴？（6分）

解：轴按承载能力分为：心轴，转轴，传动轴；（3分）

自行车的前轴是心轴：只受弯矩； （1.5分）

中轴是转轴：既受弯矩又受扭矩。（1.5分）

2、图示为受轴向工作载荷的紧螺栓联接的力与变形图。要求：

1）在图中标出联接预紧后而未受工作载荷时螺栓变形λb 和被联接变形λm ，预紧力F 0，受工作载荷作用时的工作载荷F ，残余预紧力F 1，螺栓总拉力F 2 。（6分）

2）螺栓联接的刚度系数

m b b C C C +=0.8，F 0=2400N ， F=4000N ，求 F 2=? (4分) 解：1）如图：各1 分

2）F 2= F 0+m b b

C C C +×F （2分）

= 2400+0.8×4000 （1分） =5600N （1分）

3、如图示为手动简单起重设备，按如图方向转动蜗杆，提升重物G 。试求：

（1）蜗杆与蜗轮螺旋线方向；（2分）

（2）在图上标出啮合点所受三分力的方向；（6分）

解：（1）标于图上：右旋

（2）n 1，n 2，Ft 1，Ft 2，Fa 1，Fa 2各1分

四、计算题：（36分）

1、三个板用两个普通螺栓联接，已知F R =2800N ，防滑系数K s =1.2，接合面的摩擦系数f=0.1，螺栓许用拉应力[σ]=100Mpa ，求d 1。 （10分）

解：①螺栓所需预紧力为:)(84002

21.028002.10N i Z f F K F R s =???=???≥ (5分) ②螺栓计算直径: )(79.11100

84003.14][3.1401mm F d =???=?≥πσπ (4分) ③螺栓所需dc 为11.79 mm 。 （1分）

2、如图示一两级斜齿圆柱齿轮减速器，已知齿轮1的螺旋线方和Ⅲ轴的转向，齿轮2的参数m n =3mm ，Z 2=57，β2=14°，齿轮3的参数m n =5mm ，Z 3=21，试求： （14分）

1、为使Ⅱ轴所受轴向力最小，齿轮3轮齿应选取的螺旋线方向，并在（b ）图上标出齿2和3轮齿的螺旋线方向。（4分）

2、在（b ）图上标出齿轮2和3所受各分力的方向。（4分）

3、欲使Ⅱ轴的轴承不受轴向力，则齿轮3的螺旋角β3应取多大值（忽略摩擦损失）？（6分）

解：若使轴Ⅱ轴承不受轴向力，则|Fa 2|=|Fa 3|

而 222βtg Ft Fa =，333βtg Ft Fa =

所以 3322ββtg Ft tg Ft =

略去摩擦损失，由转矩平衡条件得：

所以： 22

223332232323cos /cos /ββββββtg z m z m tg d d tg Ft Ft tg n n ===

14855.014sin 57

3215sin sin 2223

33=??=== ββz m z m n n 432383'''= β

2

23322d Ft d Ft =

3、根据工作条件决定在轴的两端用背靠背地安装两个角接触轴承，设作用在轴上的轴向载荷F A =1000N ，轴承所受的径向载荷F r1=1200N ，F r2=2400N ，选那个轴承进行寿命计算。（提示：Fd=0.68F r ；e=0.68；F a /F r ≤e 、X=1、Y=0；F a /F r ＞e 、X=0.41、Y=0.87 。） （12分）

1)在图上标出两轴承的派生轴向力的方向 ； （1分）

2）计算两轴承的轴向力：

N F r d F

816120068.068.011=?=?= N F r d F

1632240068.068.022=?=?= （2分） N F N F F d A d 81626321000163212=>=+=+

∴ 轴承1为紧端，轴承2为松端 （2分）

故：N F F N F F F d a A d a 16322632100016322221===+=+=（2分）

3）计算两轴承的当量动载荷：

1轴承 2轴承

轴承的e=0.68

e Fr Fa >==1925.212002632

11

e Fr Fa ≤==68.02400

163222 ∴X 1=0.41 Y 1=0.87 ∴X 2=1 Y 2=0

P 1= X 1Fr 1+ Y 1Fa 1 P 2= X 2Fr 2+ Y 1Fr 2

=0.41×1200+ 0.87×2632 =1×1200+ 0×2632 =2781.84N (2分) =1200N （2分）

4）∵P 1 ＞P 2 ∴寿命计算取1轴承。 （1分）