内蒙古工业大学机械设计期末考试试卷

内蒙古工业大学2010—2011学年第一学期 《机械设计》期末考试试卷(A) 试题

(课程代码：010105040)

学 号： 姓 名： 阅卷教师： 成 绩：

一、填空题（共20分，每小题2分）：

1．非液体摩擦滑动轴承验算比压是为了避免 边界润滑油膜破坏，验算pv值是为了防止 轴承温升过高 。

2．与滚动轴承相比较，下述各点中， A 不能作为滑动轴承的优点。

A 径向尺寸小 B 间隙小，旋转精度高 C 运转平稳，噪声低 D可用于高速情况下 3．矩形螺纹和梯形螺纹主要用于传动，而三角形（普通）螺纹主要用于 联接 。 4．影响链传动运动不均性的主要参数除了节距、转速外，还有 齿数 。 3．答：标准实验条件：1)两链轮安装在水平轴上并共面；2）z1＝19，链长Lp＝100节；3）载荷平稳；4）按推荐方式润滑；5）连续15000h满负荷运转；6）相对伸长量不超过3％ 。

在实际应用中，在功率曲线上查得Po 应乘以修正系数：小齿轮齿数系数Kz，链长系数KL，多排链系数Kp，工作情况系数KA 。

4．答：十字滑块联轴器可以补偿y方向位移。但选用时其工作转速不得大于规定值。因为两轴间有相对位移的情况下工作时，中间盘就会产生很大的离心力，从而增大动载荷及磨损。

5．在轴的设计计算中，轴的最小直径是按 A 初步确定的。 A 扭转强度 B 弯扭合成强度 C 抗弯强度 D 拉伸强度 6．高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式是 A 。 A 齿面胶合 B 齿面疲劳点蚀 C 齿面磨损 D 轮齿疲劳折断

7．一对正确啮合的标准渐开线齿轮作减速传动时，如两轮的材料、热处理及齿面硬度均相同，则齿面的接触应力 C 。 A σ

H1＜σH2

B σH1＞σH2 C σH1=σH2 D σH1＞σH2＞[σH]

8．在蜗杆传动设计中，蜗杆头数z1选多一些，则 D 。

A 有利于蜗杆加工 B 有利于提高蜗杆刚度 C 有利于提高传动的承载能力 D 有利于提高传动效率 9．普通平键联接强度校核的内容主要是 A 。

A 校核键侧面的挤压强度 B 校核键的剪切强度 C A、B二者均需校核 D 校核磨损

10．在载荷具有冲击、振动，且轴的转速较高，刚度较小时，一般选用 C 。

A 刚性固定式联轴器 B 十字滑块联轴器 C 弹性联轴器 D 安全联轴器

二、简要回答题（共24分，每小题6分）

1．齿轮在什么情况下会发生胶合失效，采取哪些措施可以提高齿面抗胶合能力？ 2．公式m?4KT31?R(1?0.5?R)2u2?1?Y?FaY?Saz21? 用于什么齿轮传动的什么强度计算？公式中F各个参数的涵义是什么（各个参数指代什么）？

3．链传动的许用功率曲线是在哪些试验条件下得到的，在实际应用中要进行哪些修正？ 4．何种联轴器可以补偿y方向的位移，使用中有何限制？为什么？

1．答：齿轮在齿面间压力大，润滑效果差，瞬时温度过高时，易发生胶合失效。

采取加强润滑措施，采用抗胶合能力强的润滑油，在润滑油中加入极压添加剂，均可防止或减轻齿面胶合。

2．答：此公式用于锥齿轮齿根弯曲疲劳强度设计。其中K－载荷系数；T1－传递转矩；Z1－小齿轮齿数；u－大、小齿轮齿数比；?R－锥齿轮传动的齿宽系数；YFa?齿形系数；YSa?应力校正系数； [?F]?弯曲疲劳强度许用值。

三、如图所示为一方形盖板用4个螺栓与箱体联接，盖板中心O点的吊环受拉力Q?20000N，

尺寸如图所示，螺栓材料的许用应力????180MPa。设螺栓残余预紧力F1?0.6F，F为螺栓所受的轴向工作载荷。试求螺栓所受的总拉力F2，并计算确定所需螺栓直径？（13分）

附：螺栓GB196－81有关数据 M10 d1＝8.376mm M12 d1＝10.106mm M16 d1＝13.835mm

解：此螺栓的受力是属于既受预紧力F1作用，又受轴向工作载荷F作用的情况。由已知条件可求 F2?F1?F?0.6F?F?1.6F （3分）

而轴向工作载荷F： F?Q4?200004?5000N F2?1.6F?1.6?5000?8000N (4分)

d?1.3F24?1.3?80001?4??[?]???180?8.557mm （4分）

由GB196－81可得，选M12的螺栓（d1?10.106?8.557mm） （2分）

机械设计试卷2005 第 1 页 共 2 页

出螺栓的总拉力： 四、如图所示为两级斜齿圆柱齿轮减速器，各轮齿数、主动齿轮1的转向示于图中。已知齿轮3的模数m??n?2.5mm，压力角?n?20，螺旋角??15，忽略摩擦损失。 试求：（15分） (1) 空载时，用手拨动传动系统检查齿轮啮合情况，应拨动哪根轴? 为什么？

(2) 设齿轮1的螺旋线方向为右旋，若希望齿轮2与齿轮3各自所受的轴向力方向相反，则齿轮2、3、4应具有的螺旋线方向(在图中画出)？

(3) 齿轮3所受的三个分力Ft、Fr、Fa的大小和方向？（须计算具体的数值，并画图示出方向）。

解： （ 1 ）应用手拨动联结电机的小齿轮轴。因忽略摩

擦， 各轴传递功率相同，而此轴转速最高，转矩最小，拨动省力。 （4分） （ 2）各个齿轮旋向和所受轴向力方向见图 （5分） （3）齿轮3所受的力方向见图。 忽略摩擦，则各轴传递功率相等。齿轮3转速 n3?n2?z1zn201?40?930＝465r/min 2 Ⅱ轴上转矩为： T556P2?9. ?10?(9.55?106?1.1/465) n ?22591.4N?mm Ft3?2T2/d2?[2?22591.4/(2.5?20)]?903.7N Fr3?Ft3tg?n?903.7tg200?329N Fa3?Fttg??903.7tg150?242N （6分） 五、下图所示的轴系结构有多处错误，请指出错误位置，并说明其错误原因。（12分） (注：图中倒角和圆角忽略不计)

解：（1）齿轮键槽应开通，否则无法安装；

（2）套环结构不对，轴承外圈轴向无法定位； （3）轴承端盖缺少调整垫圈； （4）缺少密封；

（5）键槽离轴端太近；

（6）圆锥滚子轴承不宜用轴用弹性挡圈轴向定位；

（7）此处不能用轴肩，应用轴套，否则轴承无法安装；

（8）轴端用圆螺母缺少止动垫圈，键槽开的不对。 （每指出一处错误得1.5分）

六、某设备中的一转轴，两端用30207E型轴承支承。轴的工作转速n＝1450 转／分，常温下工作，

载荷系数fP?1.5，轴所受轴向载荷FA?3000N；轴承径向载荷R1?3000N，

R2?6000N，预期寿命L?h?1500小时。试校核该轴承是否满足寿命要求？（16分）

附：30207E型轴承的有关参数如下： Cr＝51500N，e?0.37 派生力S?R3.2 当A/R＜e时，X?1， Y?0 当A/R＞e时，X?0.4，Y?1.6

解：（1）求S： SR11?3.2?30003.2?938N ； SR260002?3.2?3.2?1875N （3分） （2）求A

??A1?S1?938N?A?S?F?1875?3000?4875N

? A1?4875N

12A

??A2?S2?1875N?A?S－F?938－3000?－2062 ? A2?1875N （5分）

21AN

（3）求Pr

A1R?48753000?1.625?e?0.37 1 Pr1?fP(XR1?YA1)?1.5(0.4?3000?1.6?4875)?13500N

A2R?1875?0.3125?e?0.37 26000Pr2?fPR2?1.5?6000?9000N （5分）

（4）求Lh

106?10/3 L??h1?60n?C?rft??997h?P ? 不符合要求 r1??106?51500?1??60?1450??13500??6?10/3 L?h2?10?60n?C?rft??3852h?P ?符合要求

r2??106?51500?1??60?1450??9000?? （3分）

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