2012-2013-2《机械设计》A试卷参考答案

（勤奋、求是、创新、奉献）

2012～2013学年第二学期考试试卷

主考教师：杭鲁滨

学院___________ 班级__________ 姓名__________ 学号_________

《机械设计A》课程试卷A卷参考答案

（本卷考试时间120分钟）

一、选择题（本题共25小题，每小题1分，共25分）

σ=270MPa，疲劳曲线方程的幂指数m= 9，应力循环基数N0 =5×106次，当实际1. 45钢的对称疲劳极限

1-

应力循环次数N =104次时，有限寿命疲劳极限为__A______MPa。

A．539 B．135

C．175 D．417

2、工作时承受弯矩并传递转矩的轴称为 B 。

A.转动心轴；

B.转轴；

C.传动轴；

D.固定心轴

3、齿轮的轮齿由单侧工作改为双侧工作时，其 B 将降低30% 。

A.σHlim；

B.σFE；

C.σH；

D.σF

4、标准渐开线齿轮齿形系数Y Fa的大小 B 。

A.与模数有关而与齿数无关；

B.与齿数有关而与模数无关；

C.与模数和齿数都有关

5、在常用的螺纹中，用于连接的是 A 。

A.普通螺纹；

B.梯形螺纹；

C.锯齿形螺纹；

D.矩形螺纹

6、为计算方便，常以 B 啮合为代表来进行圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算。

A.小齿轮单齿对啮合的最低点；

B.节点；

C.小齿轮单齿对啮合的最高点

7、在圆柱齿轮传动中，常使小齿轮齿宽B1略大于大齿轮齿宽B2，其目的是 C 。

A.提高小齿轮的单位载荷；

B.提高小齿轮齿根弯曲强度；

C.补偿安装误差以保证全齿宽的接触;

8、下列传动方式中，具有过载保护作用的是 B 传动。

A.齿轮；

B.V带；

C.蜗杆；

9、常用螺纹用于传动, 其效率最高的是 D 。

A.普通螺纹；

B.梯形螺纹；

C.锯齿形螺纹；

D.矩形螺纹

10、传动比 i =1时，单根普通V 带的功率增量△P 0 B 零。 A.大于； B.等于； C.小于

11、V 带传动中，带轮的最小基准直径取决于 A 。 A.带型； B.带速； C.传动比

12、受轴向拉伸变载荷的紧螺栓连接中，螺栓拉应力的变化规律为 B 。 A. σm =C ； B. σmin =C ； C. r =C

13、紧螺栓连接中，被连接结合面间采用硬垫片的目的是为了增大 C 。 A.螺栓的刚度； B.螺栓的相对刚度； C.被连接件的刚度

14、平键的剖面尺寸b ×h 应按 A 从标准中查得。

A.轴径；

B.轴的材料；

C.键的长度；

D.毂孔的长度

15、已知某A 型普通平键的尺寸为b ×h ×L =10×8×90，则其工作长度l = C mm 。 A.90； B.82； C.80

16、对锡青铜蜗轮进行齿面接触疲劳强度计算的目的，在于避免其在规定使用期内发生 A 。 A.齿面点蚀； B.齿面胶合； C.轮齿折断；

17、 计算蜗杆传动的传动比i 时，采用公式i ＝ C 是错误的。 A.12/n n ； B.12/z z ； C.21/d d

18、蜗杆传动较为理想的材料组合是 B 。 A.钢和铸铁； B.钢和青铜； C.青铜和青铜

19、在蜗杆传动中，引入蜗杆直径系数q 的目的是为了 C 。 A.便于蜗杆尺寸参数的计算； B.便于蜗杆传动中心距的标准化；

C.减少蜗轮滚刀数目以便于滚刀的标准化；

20、不完全液体润滑滑动轴承，验算pv ≤ [ pv ]是为了防止轴承 B 。 A.过度磨损； B.过热产生胶合； C.产生塑性变形

21、为使零件能紧靠轴肩而得到准确可靠的定位，轴肩处的过渡圆角半径r 必须 C 与之相配的零件毂孔端部的圆角半径R 。

A.大于；

B.等于；

C.小于

22、对转轴进行结构设计前，通常按 C 强度条件，先估算出轴的最小直径。 A.弯扭合成； B.弯曲； C.扭转

23、一支点双向固定、另一端支点游动的支承结构中，游动端上的滚动轴承可采用 C 类轴承。 A. 3； B.5； C.6

24、下列轴承中允许极限转速最高的是 D 。

A.7307/P4；

B.6307/P4；

C.7207/P2；

D.6207/P2

25、在设计不完全液体润滑滑动轴承时，应对轴承的 C 进行验算。

A. p、v和B/d；

B. p、pv和B/d；

C. p、pv和v

二、分析及简答题（本题共4小题，共25分）

1.如图所示，圆柱齿轮—蜗杆传动中，已知斜齿轮1的转动方向和斜齿轮2的轮齿旋向。(10分)

(1)在图中啮合处标出齿轮1和齿轮2所受轴向力F a1和F a2的方向。

(2)为使蜗杆轴上的齿轮2与蜗杆3所产生的轴向力相互抵消一部分，试确定蜗杆3的螺旋线方向，

标出蜗轮4的转动方向并说明螺旋线方向。

(3)在图中啮合处标出蜗杆和蜗轮所受各分力的方向。

答 (1)在图中啮合处齿轮1和齿轮2所受轴向力F a1和F a2的方向如图(2分)。

(2)蜗杆3轮齿的螺旋线方向，蜗轮4轮齿的螺旋线方向及其转动方向如图(2分)。

(3)蜗杆和蜗轮所受各分力的方向。(6分)

2. 简述流体形成稳定动压油膜的必要条件。(3分)

答：

1) 流体必须流经收敛间隙，而且间隙倾角越大则产生的油膜压力越大；

2) 流体必须有足够的速度；

3) 流体必须是粘性流体。

3. 带传动工作时，带上所受应力有哪几种？请画出带受力的应力图，并指出最大应力在何处？(6分)

4.滑动轴承在汽车行业或汽车中是否应用? 试举例说明。（5分）

三、计算题（本题共4小题，共40分）

1.一普通V 带传动传递功率为P = 7.5 kW ，带速v = 10 m/s ，紧边拉力是松边拉力的两倍，即F 1=2F 2，试求紧边拉力、松边拉力和有效拉力。(10分) 解：e 1000

F v

P =

(2 分) e 100010007.5750N 10

P F v ?=== (2 分)

e F =12F F -

122F F = (2 分)

2F =e F =750N (2 分)

所以 1F =22F =2?750=1500N (2 分)

2.某零件在单向稳定循环变应力作用下工作。已知工作时：σmax =150MPa 、σa =50Mpa ，应力变化规律为r =C(常数)；零件的疲劳极限综合影响系数K σ＝2，零件材料的有关性能参数为σ-1=300MPa ，σ0=400MPa ， σS =500MPa ，要求：

(1) 绘制该零件的极限应力线图，注明各特征点的代号和坐标值(σμ=25Mpa/每小格)； (2) 用图解法求计算安全系数S ca ；

(3) 如设计安全系数S =2.5，该零件是否满足强度的要求，如强度不够发生何种破坏。(10分) σ

σm (MPa)

解：

(1) 定出三个极限应力点：A(0，σ-1/K σ)、D(σ0/2，σ0/2K σ)、C(σS ，0)，即A(0，150)、D(200，100)、C(500，0) (2×3＝6分)

工作应力点M(σm ，σa )，σm =σmax -σa =150-50=100MPa 即M(100，50) (1分) (2) M '为M 点的极限应力点，σ'max =σ'me +σ'ae =195+100=295MPa (1分) S ca ＝

me ae

m a ''σσσ+σ+＝195100 1.9710050

+=+ (1分)

(3) S ca ＝1.97 2.5S <=，该零件不满足强度要求，发生的破坏为疲劳破坏。 (1分)

3．某轴上装有两个30307轴承，基本额定动载荷C=39800N ，轴上的外加径向载荷Fr=3000N,外加轴向载荷F A =500N ，方向如图所示，轴承转速n=1000r/min 。已知温度系数f t =1，载荷系数f p =1，并且当Fa/Fr>e ，X= X=0.4，Y=1.9；Fa/Fr ≤e， X=1,Y=0。（其中，F d =Fr/2Y ，Y 为Fa/Fr>e 时的取值，e=0.38）(10分)

求：① 两个轴承的当量动载荷P1,P2； ② 危险轴承的寿命。

A(0,150)

C(500,0) 300 200 100

解：1） 派生轴向力Fd2与Fd1的方向如下图。(1分

)

2300100r r F F = ，∴2r

d F F Y

=

=1000N ，12r r r F F F =-=300-1000=2000N (2分) 2r d F F Y =

，∴112000526.322 1.9r d F F Y =

==?N ，221000

263.222 1.9

r d F F Y ===?N (2分) 12526.3500d ae d F F F +=+>，∴11526.3a d F F ==N ，21526.35001026.3a d ae F F F =+=+=N (2分)

11526.30.262000

a r F e F ==<，∴11111120000526.32000r a P X F Y F =?+?=?+?=N (1分)

221026.3

1.031000

a r F e F ==>，∴222220.41000 1.91026.32349.97r a P X F Y F =?+?=?+?=N (1分) 2）危险轴承的寿命：

106631010139800()()206010.96060100012349.97

t h p f C L n f P ε??==≈????(2分)

4.校核某开式直齿圆柱齿轮传动的强度。已知P 1=15kW ，输入转速n 1=1000r/min ，双向转动，m =3mm ，z 1=24，B 1=72mm ，z 2=79，B 2=65mm ，Z E

Y Fa1=2.65，Y Sa1=1.58，Y Fa2=2.27，Y Sa2=1.76，K H ＝1.3，K F ＝1.4，齿轮单向转动的许用应力：[σF1] =300 MPa ，[σF2] =270MPa ，[σH1] =660，[σH2] =560 MPa 。(10分) 附公式：[]1

F Fa Sa F F 12K T Y Y bd m

σσ=≤

[]H H 2.5Z σσ=≤

解：因为是开式传动，只需校核齿轮的弯曲强度 1) 计算T 1、d 1

6

651115

9.55109.5510 1.4310N mm 1000

P T n =?=??=?? (1分) d 1=mz 1=3?24=72mm (1分)

65mm b = (1分) 2) 校核弯曲疲劳强度

双向转动[][]F1F10.70.7300210MPa σσ'==?= (1分)

[]51Fa1Sa1

F1F1122 1.4 1.4310 2.65 1.5811965723

KTY Y bd m σσ?????'=

==

[]51Fa2Sa2

F2

F2122 1.4 1.4310 2.27 1.76113MPa 65723

KTY Y bd m σσ?????'===

该对齿轮满足强度要求。 (1分)

四、结构分析题（共10分）

下图为某齿轮减速器装配示意图中的一个局部，试指出其中结构错误所在并用文字作简要说明(标出并说明十处或十处以上错误者满分，不说明错误不给分)。

①轴的右端面应缩到联轴器端面内1～2mm，轴端挡圈压到联轴器端面上，与轴端面留有间隙；

②联轴器与透盖不能接触，联轴器应右移；

③联轴器与轴配合直径应小一点，形成轴肩定位；

④联轴器处联接平键与蜗轮处联接平键应在一条线上；键与毂孔键槽底面间应有间隙；

⑤右轴承内圈左端面只能与套筒端面接触，与轴肩端面应有间隙，所以套筒内轴颈右端面应左移1～2mm；

⑥与蜗轮轮毂配合轴颈长度应比轮毂长短1～2mm，轴颈右端面缩进去；

⑦左轴承内圈不能被轴环全挡住，轴环左部轴径减小至内圈厚度的2／3左右；

⑧透盖和闷盖外圆外侧应倒角，与箱体间均应有调整垫片。

⑨轴的左端伸出轴承内圈过长，应缩短一点。