广东工业大学机械设计期末考试试题及答案

广东工业大学考试试卷 ( A )

课程名称:机械设计基础 考试时间:第21周星期二(05年1月18日) 班 级: 学 号: 姓 名:

题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 得分

评分人

一、填空题（共20分每空1分）

1. 某轴的截面受非对称循环变应力作用，已知其最大应力

max =200 MP a ，最小应力min =100 MP a ，则其平均应力m = 150 MP a ，应力幅a = 50 MP a ，应力

循环特性r= 0.5 。

2. 紧联接螺栓按拉伸强度计算时, 考虑到拉伸和扭转的复合作用, 应将拉伸载荷增大至原来___1.3___倍。

3. 普通平键的截面尺寸b h 是按 轴径 从标准中查取。

4. V 带传动由于有 弹性滑动 的影响，所以不可能有恒定的传动比。

5. 带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动中，传动平稳性最好的 是 蜗杆传动 ，•附加动载荷最大的是 链传动 。

6. 带传动工作时，带中的最大应力发生在 紧边进入小轮 处。

7. 链节数一般应取 偶 数，链轮齿数应取 奇 数。

8. 一对直齿圆柱齿轮传动，其轮齿弯曲疲劳强度，主要取决 于 模数 。

9. 在齿轮弯曲强度计算中，对于标准直齿圆柱齿轮，齿形系数（Y F ）仅决定于 齿数 。

10.高速重载齿轮传动中，当散热条件不良时, 齿轮的主要失效形式

是 胶合 。

11.在蜗杆传动中，失效主要发生在蜗杆和蜗轮中 的蜗轮上 。

_________________________姓 名______________________

学

号______________________班

级

12.蜗杆传动除了作强度计算外，还须作热平衡计算

13.非液体润滑的滑动轴承，其直径增加一倍、宽径比B/d不变，载荷不变，则轴承的平均压强变为原来的 1/4 倍。

14.对于某一个轴承来说，正常的实际使用中，未达到额定寿命而提前发生疲劳点蚀的概率是 10% 。

15.按轴所受的载荷性质的不同，汽车变速箱至后桥的连接轴是传动轴；车床主轴是转轴。

二、简答题（共20分每题4分）

1. 螺栓联接（包括普通螺栓联接和铰制孔用螺栓联接）、双头螺柱联接和螺钉联接各自适用什么场合？

答：

普通螺栓联接：被联接件较薄，以承受轴向载荷为主；

铰制孔用螺栓联接：被联接件较薄，以承受横向载荷为主；

螺钉联接：一被联接件较厚，不需经常拆卸；

双头螺柱联接：一被联接件较厚，可经常拆卸；

2 有一由V带传动、链传动和齿轮传动组成的减速传动装置，试合理确定其传动布置顺序，并简要说明其原因。

答：

布置顺序：V带传动——齿轮传动——链传动。

V带传动在最高速级，过载时保护电机；齿轮传动在中间级过渡；链传动在最低速级，惯性力较小。

3 简述开式齿轮传动的设计准则。

答：

按轮齿弯曲疲劳强度设计，将模数放大20-30%考虑磨损对齿厚的影响。

4. 在什么情况下宜采用蜗杆传动？大功率连续传动为什么很少采用蜗杆传动？

答：

大传动比要求，蜗杆传动效率较低，大功率连续传动功率损失过大。

5. 轴的强度计算公式W 22ca )T (M (ασ+=中，系数α的名称是什么？为什么要引入该系数？

答：

系数α是弯扭循环特性折合系数，考虑弯曲应力和扭转应力的循环特性不

同的影响。

三、分析计算题（共50分）

1. （本题10分）

图示紧螺栓组联接，采用二个M16的普通螺栓（小径d 1=13.84 mm ），联接

所受的横向载荷F =4500 N ，被联接件接合面的摩擦系数f=0.15，联接可靠性系数Ks=1.2，螺栓材料的许用拉应力[σ]=120 MPa ，描述螺栓杆工作前后的受力状况，并校核该联接是否安全。

解:

螺栓杆工作前后均受拉力,

设拉力为F 0

由强度条件:

[]N d F 138803.14120

84.133.1422

10=⨯⨯⨯=⨯≤πσπ

因:

所以,该联接安全

][4

3.1210σπσ≤=d F 5400

45002.1832813380215.020=⨯=>=⨯⨯⨯=⋅⋅⋅F K F z f i S

2．（本题20分）

图中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为右旋齿。试求：

（1）为使蜗轮4按图中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）在图1上画出齿轮1和蜗轮4所受的各分力方向（垂直纸面向外的力画⊙、向内的力画 ） （4）如果轴I 传递的功率是7.5KW ，轴I 的转速n 1为750r/min ，齿轮1的分

度圆直径为40mm ，计算齿轮1的圆周力F t1。

解：（1）、（2）、（3）如图

（4）T 1=9550000P 1/n 1=9550000×7.5/750=95500 N·mm

N d T F t 4775409550022111=⨯==

F t4 F a1 F t1 F r1 F r4 F a4

3. （本题20分）

一对正装角接触球轴承 7208AC 轴承，两轴承所承受的径向载荷分别为

Fr 1 ＝ 2000 N 和 Fr 2＝1600 N ，外加的轴向载荷Fa 为 400 N ，轴的转速 n 为 1500 r/min ，载荷系数 fp ＝ 1.4。已知 Fd ＝ 0.68Fr ，e ＝ 0.68 。当Fa/Fr > e 时，X ＝ 0.41 ，Y ＝ 0.87 ；Fa/Fr <= e 时，X ＝ 1，Y ＝ 0 ；C ＝ 16.94 KN 。求

（1）画图对轴系的载荷进行分析，并标出计算过程中的出现的各力；

（2）轴承1和轴承2的轴向载荷Fa 1和Fa 2；

（3）轴承1和轴承2的当量动载荷P 1和P 2；

（4）求轴承寿命(以小时为寿命单位) 。

答：

（1）

Fd 1 = 0.68Fr 1 = 1360 N

Fd 2 = 0.68Fr 2 = 1088 N

Fd 2 + Fa > Fd 1

左端轴承被压紧，

右端轴承被放松，

（2）

Fa 1 = Fd 2 + Fa = 1488 N

Fa 2 = Fd 2 = 1088 N

（3）

Fa 1/Fr 1 = 0.744>e

X 1 = 0.41 Y 1 = 0.87

Fa 2/Fr 2 = 0.68 = e

X 2 = 1 Y 2=0

（4）

P 1= X 1 Fr 1+ Y 1 Fa 1=2114.56 N

P 2= X 2 Fr 2+ Y 2 Fa 2=1600 N

P 1 > P 2

ε⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛=16P C 6010L n h =57126 h