山东科技大学2011-2012机械设计基础期末试题

山东科技大学2011—2012学年第学期机械设计（A卷）班级姓名学号一、填空题（每空1分，共20分）1、一般地讲，设计机械零件大致有以下基本要求避免在寿命期内失效的要求、结构工艺性要求、经济性要求、质量小的要求和可靠性要求。

2、螺纹的公称直径是指螺纹的__大径_____，强度计算时用螺纹的_小径______，计算螺纹升角时用___中径_____。

3、在键联接中，普通平键的工作面是__侧面______，楔键的工作面是__上下两面_______，半圆键的工作面是_____侧面_____。

4、带传动工作时带中产生___拉应力______、弯曲应力_________、__离心应力________三种应力。

最大应力发生在带的紧边绕上小带轮处。

5、按照承受载荷的不同，轴可分为转轴、心轴和传动轴三种。

自行车前轴属于心轴。

6、制动器在机器中使速度降低以至于停止运转。

7、齿轮传动的设计准则通常是齿面接触疲劳强度准则和齿根弯曲疲劳强度准则。

二、选择题（每题1分，共10分）1．在常用的螺纹联接中，自锁性能最好的是__ A______。

A 三角形螺纹B 梯形螺纹C 锯齿形螺纹D 矩形螺纹2．对于气缸盖螺栓组联接，若汽缸内的气体压力在0 ~ 2Mpa之间循环变化，则螺栓中的应力变化规律为____C______。

A 对称循环B 脉动循环C 非对称循环D 非稳定循环3．温度升高时润滑油的粘度____A______。

A 随之降低B 保持不变C 随之升高D 不确定4．两相对滑动的接触表面，依靠吸附膜进行润滑的状态称为___A____。

A 干摩擦B 边界摩擦C 混合摩擦D 液体摩擦5．零件表面经淬火、渗碳、喷丸、碾压等处理后，其疲劳强度___C_____。

A 降低B 不变C 增高D 不能确定6．两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值__A___。

A 相等B 不相等C 是否相等与材料的性质有关7．在下列轴毂联接中，定心精度最高的是_D_____。

A 平键联接B 半圆键联接C 楔键联接D 花键联接8．带传动发生滑动时____A____。

A 首先发生在小带轮上B 首先发生在大带轮上C 在大、小轮上同时发生9．链条的磨损主要发生在___B____。

A 滚子与套筒的接触面上B 销轴与套筒的接触面上C 滚子与链轮齿的接触面10．齿轮传动中，将轮齿加工成鼓形齿的目的是__B____。

A 减小动载荷B 改善载荷沿齿向分布不均匀C 提高传动精度三、简答题（每题5分，共20分）1、影响螺纹联接强度的因素有很多，通常提高螺纹联接强度的措施有哪些？答：a) 降低螺栓总拉伸载荷F a的变化范围。

b) 改善螺纹牙间的载荷分布。

c) 减小应力集中。

d) 避免或减小附加应力2、在机械设备中滑动轴承主要用于哪些地方？答：在某些不能、不便或使用滚动轴承没有优势的场合，即轧钢机、汽轮机、内燃机、铁路机车及车辆、金属切削机床、航空发动机附件、雷达、卫星通讯地面站、天文望远镜以及各种仪表中3、如果一台机器中的传动机构中有齿轮传动、带传动、链传动，应如何布置？为什么？先是带传动，再就是齿轮传动，最后是链传动。

因为带传动能起到过载保护的作用，且传动平稳，无冲击振动，能保证齿轮传动的精度和质量，链传动能承受比较大的载荷，传动多城中产生动载荷，这样能充分发挥各自的优势，提高传动质量，延长使用寿命。

4、蜗轮蜗杆传动中，如何选择蜗杆头数和蜗轮齿数？为什么？蜗杆的头数越少，传动比可以越大，但是效率越低，通常有自锁性。

为了提高传动效率，，通常是增加蜗杆的头数，但加工困难。

因此，综合考虑各种因素，蜗杆的头数通常取1、2、4、6。

为了避免用蜗轮滚刀切制蜗轮时产生根切与干涉，理论上应使齿数不小于17。

但当齿数小于26时，啮合区要显著减小，将影响传动的平稳性。

只有当齿数大于28时，则可始终保证有两对以上的齿参与啮合。

但是，齿数一般不大于80。

这是由于当蜗轮直径不变时，齿数越多，模数越小，将使轮齿弯曲强度削弱；当模数不变时，齿数越多，尺寸越大，使相啮合的蜗杆支撑间距加长，这将降低蜗杆的弯曲刚度，容易产生挠曲而影响正常啮合。

故蜗杆传动中蜗轮的齿数不宜太少也不宜太大。

四、计算题（50分）1、分析题：如图所示为二级斜齿圆柱齿轮减速器。

已知齿轮1的螺旋方向和轴Ⅲ上的转向，齿轮2的参数m n=3mm,z2 =57, 2 =140;齿轮3的参数m n=5mm,z3 =21。

试求：1、）为使轴Ⅱ所受的轴向力最小，齿轮3应选取的螺旋线方向，并指出齿轮2应选取的螺旋线方向；2、）用图示标出齿轮2、3所受各分力的方向；；3、）若使轴Ⅱ上轴承不受轴向力，则齿轮3的螺旋角β3应取多大值？（15分）1）、齿轮3的螺旋线方向是右旋齿轮2的螺旋线方向是右旋。

2）、受力如图所示 3）、若使轴2轴承不受轴向力， 则 32a a F F =而 333222tan ,tan ββt a t a F F F F == 所以：3322tan tan ββt t F F = 略去摩擦损失，由转矩平衡条件得223322d F d F t t = 所以：22223332232323tan cos /cos /tan tan tan ββββββz m z m d d F F n n t t ===得： 1485.014sin 573215sin sin 222333=⨯⨯==οββz m z m n n '''0334238=β2、如图所示，一厚度δ=12mm 的钢板用4个螺栓固连在厚度δ1=30mm 的铸铁支架上，螺栓材料为Q235，[σ]=95MPa ， [τ]=96MPa ，结合面摩擦系数f =0.15，可靠性系数K f =1.2，载荷F ∑=12000N ，尺寸l =400mm ，a =100mm 。

试确定采用铰制孔用螺栓（假定按剪切强度设计即可符合要求）联接时的螺栓直径；若采用普通螺栓联接，试计算螺纹小径应满足的条件。

（15分）1）F ∑载荷等效到联接形心处为F ∑ =12000N T=12000*400=4800000N.mm 2)在F ∑作用下每个螺栓上所承受的横向载荷F 1N NZ F F 30004120001===∑3)在T 作用下每个螺栓上所承受的横向载荷F 2N N Z F 28.4858210040004800R T 2=⨯⨯==4) 每个螺栓上所承受的总横向载荷F5）若是铰制孔用螺栓，根据[]τπτ≤=204d F得出：[]mm Fd 98.119665.10816440=⨯⨯=≥πτπ若是普通螺栓，根据R s F K i fZF ≥0得出：NCOS F F F 65.10816452F F 0212221=++=N fZiKF F 3.216331415.065.108162.10=⨯⨯⨯=≥计算螺栓的小径[]mm mm F d 41.34953.216333.143.1401=⨯⨯=⨯⨯≥σ3、如图所示轴系结构，请找出不合理之处并加以改正。

（10分）（1）两个轴承端盖外圆外侧应倒角；（2）两个轴承端盖与箱体接触面应有调整垫片； （3）箱体上与端盖的接触面之外的外表面应低一些； （4）轴端太长，可与轴承左端平齐或略长； （5）该段轴径太大，不应超出轴承内圈； （6）齿轮和轴之间的键太长；（7）与齿轮配合的轴径长度应比齿轮宽度小； （8）该轴套太厚，不应超出轴承内圈；（9）透盖与轴之间应有间隙，应有密封毡圈； （10）联轴器与透盖不能直接接触；（11）联轴器与轴间应有轴肩定位，与其配合段轴径应减少； （12）联轴器与轴间的键联接应与其他键在一条线上； （13）轴右端面不应超出联轴器端面，应缩进去1～2mm ； （14）联轴器上外圆及左端面内外圆均有倒角；4、一双排滚子链传动，已知链节距p=25.4mm ，单排链传递的额定功率p 0=16KW ，小链轮齿数z 1=19，大链轮齿数z 2=65，中心距约为800mm ，小链轮转速n 1=400r/min ，载荷平稳。

小链轮齿数系数K Z =1.11，链长系数K L =1.02，双排链系数K P =1.7，工作情况系数K A =1.0。

试计算： （1）该链传动能传递的最大功率； （2）链条的长度。

（10分） （1）由Pca=K A ⨯P ，P 0=Pca/K L K P K Z 可得：P=P 0K L K P K Z /K A =16⨯1.02⨯1.7⨯1.11/1.0=30.8KW（2）106)2(2221221=-+++=ap z z z z p a L p πmmp L L p 4.2692==山东科技大学2011—2012学年第学期机械设计（B卷）一、填空题（每空1分，共20分）1.承受横向外载荷时普通螺栓联接的失效形式为___塑性变形或断裂______________________，铰制孔用螺栓可能失效形式为贴合面被压溃_______和螺栓杆被剪断_________。

2.当采用两个楔键传递周向载荷时，应使两键布置在沿周向相隔900~1200 _______的位置，在强度校核只按_1.5_____个键计算。

3.链传动中，当节距P增大时，优点是__传递的功率随之增大________________________，缺点是________传动的动载荷加大_______________________________。

4.链传动中一般是主动链轮匀速转动，链条变速移动，链轮变速转动，从而产生振动和噪声。

5.在70000C(α=150),70000AC(α=250),70000B(α=400)三种轴承中，承受轴向载荷能力最小者为____70000C(α=150) _ ____，最大者为___70000B(α=400) ___ ____，6.国标规定，滚动轴承公差等级的内径和外径的公差带均为单向制，而且统一采用上偏差为 0 ，下偏差为负值的分布。

7.根据承受载荷的不同，轴可分为转轴、心轴和传动轴三种。

8.滑动轴承按承受载荷的方向不同，可以分为径向滑动轴承和止推滑动轴承。

二、选择题（每题1分，共10分）1. 齿轮的齿面点蚀经常发生在（ b ）。

A、齿根B、节线附近C、齿顶D、整个齿面2. 设计键联接时，键的截面尺寸通常根据（ c ）按标准选取。

A、所传递转矩的大小B、所传递功率的大小C、轴的直径D、轮毂长度3. 大尺寸蜗轮通常采用组合式结构，是为了（ b ）。

A 、制造工艺简单B 、节约有色金属C 、装拆方便4. （ a ）既可以承受径向载荷，又可以承受轴向载荷。

A 、圆锥滚子轴承B 、圆柱滚子轴承C 、推力圆柱滚子轴承5. 在直齿圆柱齿轮传动的弯曲强度计算中，若齿形系数和许用应力均不同，则应以（ c ）为计算依据。