西华大学机械设计试题卷

3
(2) 标出各轴的转向； (3) 判断斜齿轮 1、2 的螺旋线方向，并画在图上；判断并说明蜗轮 4 的螺旋线方向。
Fa1
Fr1
Ft1
Ft2
Fa2 Fr2
Fr3
Fa3
Ft3
Fa4 Ft4
Fr4
右
4
七.（13 分）如图所示，某转轴由一对 7207AC 的滚动轴承支承。已知：轴上的轴向载荷 Fae = 800 N（方 向如图示），轴上的径向载荷 Fre = 3000 N，轴的转速 n = 450 r/min；载荷系数 fP = 1.2。试计算：
故 Fa1 = Fd1 = 816 N， Fa2 = Fd1 + Fae = 1616 N （3）求当量动载荷 3 分
Fa1 = 816 = 0.68 = e ∵ Fr1 1200
∴ X 1 = 1 Y1 = 0
Fa 2
1616 =
= 0.90 > e
∴ Fr2 1800
∴ X 2 = 0.41 Y2 = 0.87
σH = ZEZH
提示：
KFt ⋅ u ±1 bd1 u
ZE =189.8 MPa1/2 , ZH =2.5
a = d1 (1 + u)
∵2
∴
b = b2 =60 mm
又
Ft
=
2T1 d1
d1
2a =
1+u
= 2 ×175 = 70 1+ 4
mm
2分
σ H = [σ H ]2 = 620 MPa 2 分
求派生轴向力（画方向 →、 ←）
2.5 分
Fd1 = 0.68Fr1 = 0.68 ×1200 = 816 N， Fd 2 = 0.68Fr2 = 0.68 ×1800 = 1224 N （2）求轴承上的轴向载荷 3 分
∵ Fd1 + Fae = 816 + 800 = 1616 > Fd 2
∴ 1 轴承被放松，2 轴承被压紧
（a）螺栓联接 （b）螺钉联接 （c）双头螺柱联接 （d）紧定螺钉联接
4. 带传动的失效形式之一是带的______。
（a）松驰
（b）颤动
（c）疲劳破坏
（d）弹性滑动
5. 设计链传动时，为了降低动载荷，一般采用 。
（a）较多的链轮齿数 z 和较小的链节距 p （b）较少的 z 和较小的 p
（c）较多 z 的和较大的 p
1．√ 2．× 3．× 4．× 5．× 6．√ 7．√ 8．√ 9．√ 10．×
二. 判断题（题意正确的在括号内填“√”，不正确的填“×”，每题 1 分，共 10 分）
1. 润滑油的粘度与温度有关，且粘度随温度的升高而降低。
（）
2. 增大齿轮的模数，可以提高齿轮的接触强度。
1
（x）
接触强度与模数无关，模数与弯曲强度有关 接触强度主要和齿面硬度有关
四. （8 分）普通 V 带传动所传递的功率 P = 7.5 kW，带速 v =10 m/s ，工作情况系数 K A =1.2，单根 V 带在该工况下的许用功率[P] = 2.5 kW，现测得带的预紧力 F0 =800 N，试求：
（1）带的根数 Z；
2
（2）带的有效拉力 Fe、紧边拉力 F1、松边拉力 F2 。 四. 本题共 8 分
（1）
Z
=
KAP
[P]
=
1.2 × 7.5 2.5
=
3.6
取Z=4 根
2分
P = Fev
（2）∵
1000 kW
∴
Fe
=
1000P v
=
1000× 7.5 10
=
750
N
2分
F1
=
F0
+
Fe 2
= 800 + 750 = 1175 2
N
2分
F2
=
F0
−
Fe 2
= 800 − 750 2
= 425
N
2分
(2) 被油膜分开的两表面必须有一定的相对滑动速度，其运动方向必须使润滑油由大口流进，小口流出；
(3) 润滑油必须有一定的粘度，供油要充分。 。
4. 代号为 6312 的滚动轴承，其内径 d = 12x5=60 mm，直径系列为 中 系列，轴承类型名称为 深沟
球轴承 ，公差等级为 0 级。
5. 设 计 液 体 动 压 向 心 滑 动 轴 承 时 ， 若 宽 径 比 B/d 取 得 较 大 ， 则 轴 承 端 泄 量 小 ； 承 载 能 力
∴ 满足齿面接触疲劳强度的条件式可写为
σH = ZEZH
2KT1(u + 1) bd12u
≤
[σ H
]
2分
故
T1
≤
⎛ ⎜⎜⎝
[σ
ZE
H
Z
]
H
2
⎞ ⎟⎟ ⎠
⋅ bd12 2K
u ⋅ u +1
=
⎛
620
2
⎞
⎜
⎟
⎝189.8× 2.5 ⎠
⋅
60 × 702 2 ×1.3
⋅
4 4 +1
= 154445.4
N·mm 2 分
又
T1
=
9.55 ×106
P n1
N·mm
P = T1 ⋅ n1 = 154445.4 × 960 = 15.53
∴
9.55 × 106
9.55 × 106
kW 2 分
六. （12 分）图(a)表示某提升机构，1、2 为斜齿圆柱齿轮，3 为右旋蜗杆，4 为蜗轮，它和钢丝卷筒固 联在一起，要求Ⅱ轴上的轴向力能互相抵消一部分。试在图上画出： (1) 提升重物时，斜齿轮 1、2 和蜗杆 3、蜗轮 4 各啮合点处所受各分力的方向（画在图(b)上）；
（d）较少的 z 和较大的 p
6. 两相对滑动的接触表面，依靠吸附的油膜进行润滑的摩擦状态称为______。
（a）液体摩擦 （b）干摩擦
（c）混合摩擦 （d）边界摩擦
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 。
（a）σH1 >σH2 （b）σH1 <σH2 （c）σH1 =σH2 （d）不确定
（）
8. 机械零件设计计算中最基本的设计准则是强度准则。
（）
9. 单头蜗杆传动蜗杆头数少、效率低、发热多。
（）
蜗杆头数越多，传动效率越高，但加工会更加困难
10. 承受横向载荷作用的螺栓联接中，螺栓一定是受剪切作用的。
（x）
三. 填空题（每空 1 分，共 23 分）
1. 常用螺纹按牙型分为 三角形、矩形、梯形、锯齿形 。
（1）轴承Ⅰ、Ⅱ所受的径向载荷 Fr1、Fr2；轴承上的派生轴向力 Fd1、Fd2，并在图上画出其方向； （2）轴承Ⅰ、Ⅱ所受的轴向载荷 Fa1 、Fa 2 ； （3）轴承Ⅰ、Ⅱ的当量动载荷 P1 、P2 ； （4）Ⅰ、Ⅱ轴承中哪一个轴承的寿命较短？为多少小时？
附表：
轴承型号 派生轴向力
e
Fa / Fr ≤ e
2. 有一普通圆柱蜗杆传动，已知蜗杆头数 z1 = 4，蜗杆直径系数 q = 9，蜗轮齿数 z2 = 41，模数 m =10mm， 则蜗杆分度圆直径 d1 = 90 mm，蜗轮分度圆直径 d2 = 410 mm，传动比 i = 41/4=10.25 。
3. 形成液体动压润滑的必要条件是：
(1) 相对运动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙；
课程名称： 课程代码：
西华大学课程考试（考查）试题卷
机械设计
考试时间： 110 分钟
8200570
试卷总分： 100 分Байду номын сангаас
题号 得分
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
总分
评卷教师
一. 单项选择题（每小题 1.5 分，共 12 分） 1．（d） 2．（b） 3．（b） 4．（c） 5．（a） 6．（d） 7．（c） 8．（d）
3. 平键联接可以同时实现轴与轮毂的周向及轴向固定。
（x ）
4. 牙嵌离合器一般用于转矩不大的任意速度下两轴的接合处。
（x）
5. 为提高轴的刚度，把轴的材料由 45 钢改为合金钢是一简便、有效的方法。 （ x ）
6. 对非液体摩擦的滑动轴承，验算 pv ≤ [pv]是为了防止轴承过热。
（）
7. 自行车链条磨损后，首先从大链轮产生脱链。
五.（10 分）一对闭式软齿面标准直齿圆柱齿轮传动，已知中心距 a = 175mm，齿数比 u = 4，齿宽 b1=65mm， b2 = 60mm，小齿轮为主动，其转速 n1= 960 rpm，大、小齿轮均为钢制，两齿轮的许用接触应力分别 为 [σH] 1 = 650 Mpa,，[σH] 2 = 620 Mpa，载荷系数 K=1.3。试按接触疲劳强度计算该对齿轮所能传递的 最大名义功率 P kW。
Lh 2
=
106 60n
⎜⎜⎛ ⎝
C P2
ε
⎞ ⎟⎟ ⎠
=
106
⎛ ⎜
29000
3
⎞ ⎟
= 53047.2
60 × 450 ⎝ 2572.70 ⎠
h
5
八.（12 分）评分参考：8×1.5 = 12 （答对 8 处即得满分） ① 右支点轴承没有轴向定位及固定措施，故整根轴在机器中的位置不确定； ② 套筒左端的外径尺寸超过了轴承内圈的定位高度，无法安装拆卸器勾爪，不便轴承拆卸； ③ 轴与齿轮的配合长度应略短于齿轮轮毂长度，以使定位、固定准确可靠； ④ 轴伸处的键槽长度尺寸过大，已超过了安装端盖的位置，键无法装入； ⑤ 左端轴承装到位前所经过的轴段直径应略小，以便于其装拆，且保证其配合性质； ⑥ 外伸轴上安装的传动零件无轴向定位措施； ⑦ 左端轴承端盖中部的孔与外伸轴之间有很大的相对运动速度，其间应留有间隙； ⑧ 左端轴承端盖中部的孔与外伸轴之间应考虑密封装置，以防润滑剂向外流失及外界灰尘、杂质的侵
故∴ P1 = (f P X1Fr1 + Y1Fa1 ) = 1.2 ×1200 = 1440 N P2 = f P (X 2 Fr2 + Y2 Fa2 ) = 1.2(0.41×1800 + 0.87 ×1616) = 2572.70 N
（4）求轴承寿命 3 分
∵ P2 > P1 ∴ 2 轴承的寿命较低
高
；温升 高
。
6. 弹簧旋绕比（或称弹簧指数）C = D/d ，C 值愈小，则弹簧刚度 大 ，卷制则愈 难
。
7. 图示为起重机卷筒的两种结构方案，试根据Ⅱ轴的受力情况判断轴的类型。其中：(a) 方案中的Ⅱ轴
为 心轴 轴；(b) 方案中的Ⅱ轴为 转轴、 轴。相应的强度计算方法：(a) 方案按 、弯曲
强度条件计算；(b)方案按 弯扭合成 强度条件计算。
Fa / Fr > e
基本额定动载荷 C
Fd
（N）
7207AC
0.68 Fr
Ⅰ
XY 0.68
10
Fre Fae
X
Y
0.41 0.87
Ⅱ
29000
3l
2l
七. （本题共 13 分）
（1）求轴承上的径向载荷 1.5 分
Fr1
=
2 5
× Fre
=
2 × 3000 5
= 1200
N
3
3
Fr2 = 5 × Fre = 5 × 3000 = 1800 N
入； ⑨ 左右两个轴承端盖下无调整垫片； ⑩ 轴承座孔附近的机体上可开设油沟，使轴承得到较为可靠的油润滑。
6
45钢正火硬度为220 HBS。 45钢都要调质到290HBS。
8. 下列四种叙述中______是正确的。 （a）变应力只能由变载荷产生 （b）静载荷不能产生变应力 （c）变应力是由静载荷产生 （d）变应力是由变载荷产生，也可能由静载荷产生
二. 判断题（题意正确的在括号内填“√”，不正确的填“×”，每题 1 分，共 10 分）
一. 单项选择题（每小题 1.5 分，共 12 分）
1. 平键的剖面尺寸通常是根据 从标准中选取。
（a）传递的转矩
（b）传递的功率
（c）轮毂的长度
（d）轴的直径
2. 滑动螺旋传动，其失效形式多为______。
（a）螺纹牙弯断 （b）螺纹磨损 （c）螺纹牙剪切 （d）螺纹副咬死
3. 当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装时，往往采用 。