河北科技大学机械设计试卷
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《机械设计》课程试题(一)
一、填空题(每空1分共31分)
1、当一零件受脉动循环变应力时,则其平均应力是其最大应力的( 50% )。 2、三角形螺纹的牙型角α=(60),适用于(联接 ),而梯形螺纹
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的牙型角α=( 30),适用于( 传动 )。 3、螺纹连接防松,按其防松原理可分为(摩擦)防松、(机械)防松和(永久)防松。 4、带传动在工作过程中,带内所受的应力有(松紧边拉力产生的拉应力 )、(离心拉应力)和(弯曲应力),最大应力发生在(带绕进小带轮处)。 5、链传动设计时,链条节数应选(偶)数(奇数、偶数)。链轮齿数应选( 奇 )数;速度较高时,链节距应选( 小 )些。 6、根据齿轮设计准则,软齿面闭式齿轮传动一般按(接触强度)设计,按(弯曲强度)校核;硬齿面闭式齿轮传动一般按(弯曲强度)设计,按(接触强度)校核。 7、在变速齿轮传动中,若大、小齿轮材料相同,但硬度不同,则两齿轮工作中产生的齿面接触应力(相同),材料的许用接触应力(不同),工作中产生的齿根弯曲应力(不同),材料的许用弯曲应力(不同)。 8、蜗杆传动的总效率包括( 啮合)效率和(轴承效率η2 )效率。其中啮合效率η=(搅油效率η3),影响蜗杆传动总效率的主要因素是(啮合效率) 9、轴按受载荷的性质不同,分为(转轴)、(心轴)、( 传动轴)。 10、滚动轴承接触角越大,承受(轴向)载荷的能力也越大。 得分
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答案参见我的新浪博客:http://blog.sina.com.cn/s/blog_3fb788630100muda.html
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二、单项选择题(每选项1分,共11分)
1、循环特性r=-1的变应力是( A )应力。
A.对称循环变 B、脉动循环变 C.非对称循环变 D.静 2、在受轴向变载荷作用的紧螺柱连接中,为提高螺栓的疲劳强度,可采取的措施是( B )。
A、增大螺栓刚度Cb,减小被连接件刚度Cm B.减小Cb.增大Cm C.增大Cb和Cm D.减小Cb和Cm
3、在螺栓连接设计中,若被连接件为铸件,则往往在螺栓孔处做沉头座孔.其目的是( A )。
A.避免螺栓受附加弯曲应力作用 B.便于安装 C.为安置防松装置
4、选取V带型号,主要取决于(D )。
A带的线速度B带的紧边拉力C带的有效拉力D带传递的功率和小带轮转速
5、对于标准齿轮传动,影响齿形系数Y的主要几何参数是( C )。 A.齿轮的模数 B.齿轮的压力角 C.齿轮的齿数 D.齿轮的顶隙系数
6、一斜齿圆柱齿轮传动,已知法向模数Mn=4mm,齿数Z1=20,螺旋角
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β=1432’2”,齿宽b1=80,b2=75mm,则该传动的齿宽系数φd等于( D )。
A.0.852 B.O.88 C.0.8 D.0.907
7、同一工作条件,若不改变轴的结构和尺寸,仅将轴的材料由碳钢改为合金钢,可以提高轴的(A )而不能提高轴的( B )。 A.强度 B.刚度
8、当转速较低、同时受径向载荷和轴向载荷,要求便于安装时,宜选用( B )。
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A.深沟球轴承 B.圆锥滚子轴承 C.角接触球轴承 9、滑动轴承计算中限制pv值是考虑限制轴承的( B )。 A.磨损 B.发热 C.胶合 D.塑性变形
10、圆柱螺旋弹簧的弹簧丝直径d=6mm,旋绕比C=5,则它的内径D1等于( B )。
A、30mm, B、24mm, C、36mm, D、40mm 得分
三、计算题(38分)
1、(15分)有一受预紧力F0和轴向工作载荷作用的紧螺栓连接,已知预紧力F0=1000 N,螺栓的刚度Cb与连接件的刚度Cm相等,轴向工作载荷F=1000N,试计算该螺栓所受的总拉力F2=?剩余预紧力F1=?在预紧力F0不变的条件下,若保证被连接件间不出现缝隙,该螺栓的最大轴向工作载荷Fmax为多少?
2、(13分)重绞车采用蜗8mm,蜗杆头数d1=80mm,蜗径D=200mm,摩擦系数fV=
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如图3-2所示的手摇起杆传动。巳知模数m=z1=1,蜗杆分度圆直径轮齿数z2=40,卷筒直蜗杆与蜗轮间的当量0.03,轴承和卷简中的
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摩擦损失等于6%,问:
(1)欲使重物W上升1m,手柄应转多少转?并在图上标出手柄的转动方向。
(2)若重物W=5000N,手摇手柄时施加的力F=100N,手柄转臂的长度L应是多少?
3、(10分)某轴系部件采用一对7208AC滚动轴承支承,如图3-3所示。己知作用于轴承上的径向载荷Fr1=1000N,Fr2=2060N,作用于轴上的轴向载荷FA=880 N,轴承内部轴向力Fd与径向载荷Fr的关系为Fd=0.68Fr,试求轴承轴向载荷Fa1和Fa2。
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[解] 7208C轴承的α=15,内部轴向力 Fd=0.4Fr,
Fd1=0.4Fr1=0.4×1000=400N (2分) 方向如解所示向左
Fd2=0.4Fr2=0.4×2060=824N (2分) 方向如图所示向右
Fd2十FA=824十880=1704>Fd1 故轴承1为压紧端,轴承2为放松端。 Fa1=Fd2十FA=1704N (3分)
Fa2=Fd2=824N (3分) 四、分析题(20分)
1.(10分)如图4-1为圆柱齿轮—蜗杆传动。已知斜齿轮1的转动方向和斜齿轮2的轮齿旋向。
(1)在图中啮合处标出齿轮1和齿轮2所受轴向力Fa1和Fa2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,试确定并标出蜗杆3轮齿的螺旋线方向,并指出蜗轮4轮齿的螺旋线方向及其转动方向。
(3)在图中啮合处标出蜗杆和蜗轮所受各分力的方向。
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(1)在图中啮合处齿轮1和齿轮2所受轴向力Fa1和Fa2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、(10分)指出图4-2中的结构错误(在有错处画○编号,并分析错误原因),并在轴心线下侧画出其正确结构图。
①固定轴肩端面与轴承盖的轴向间距太小。 ②轴承盖与轴之间应有间隙。
③轴承内环和套简装不上,也拆不下来。
答案参见我的新浪博客:http://blog.sina.com.cn/s/blog_3fb788630100muda.html
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④轴承安装方向不对。
⑤轴承外圈内与壳体内壁间应有5-8mm间距。 ⑥与轮毂相配的轴段长度应小于轮毂长。 ⑦轴承内圈拆不下来。
每指出1个错误得1分,满分5分;每改正1个错误得1分,满分5分。
答案参见我的新浪博客:http://blog.sina.com.cn/s/blog_3fb788630100muda.html
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《机械设计》课程试题(一)
答案与评分标准
一、填空题(每空1分共31分)
1、50%。2、60、联接、30、传动。3、摩擦、机械、永久。 4、松紧边拉力产生的拉应力、离心拉应力、弯曲应力,带绕进小带轮处。5、偶、奇、小。6、接触强度、弯曲强度、弯曲强度、接触强度。7、相同、不同、不同、不同。8、啮合效率、轴承效率η2、搅油效率η3,啮合效率。9、转轴、心轴、传动轴。10、轴向。 二、单项选择题(每选项1分,共11分) 1、A。2、B。3、A。4、D。5、C。 6、D。7、A、B。8、B。9、B。10、B。 三、计算题(38分) 1.(15分)
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2、(13分)
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[解] (1) i=z2/z1=40
设重物上升1m,手柄应转x转,则 (5分)
手柄的转动方向ω示于图中(3分) (2)
(总效率2分,L3分) 3、(10分)
[解] 7208C轴承的α=15,内部轴向力 Fd=0.4Fr,
Fd1=0.4Fr1=0.4×1000=400N (2分) 方向如解所示向左
Fd2=0.4Fr2=0.4×2060=824N (2分)
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方向如图所示向右
Fd2十FA=824十880=1704>Fd1 故轴承1为压紧端,轴承2为放松端。 Fa1=Fd2十FA=1704N (3分)
Fa2=Fd2=824N (3分)
四、分析题(20分) 1.(10分)
(1)在图中啮合处齿轮1和齿轮2所受轴向力Fa1和Fa2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(6分)
2、(10分)[解] 画出的正确结构图如图。
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和蜗轮所受各分力的方向。
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①固定轴肩端面与轴承盖的轴向间距太小。 ②轴承盖与轴之间应有间隙。
③轴承内环和套简装不上,也拆不下来。 ④轴承安装方向不对。
⑤轴承外圈内与壳体内壁间应有5-8mm间距。 ⑥与轮毂相配的轴段长度应小于轮毂长。 ⑦轴承内圈拆不下来。
每指出1个错误得1分,满分5分;每改正1个错误得1分,满分5分。
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《机械设计》课程试题(二)
一、填空题(25分)[每空1分]
1、 滚动轴承轴系一端固定一端游动的固定方式常用在 或 情况下。
2、dn值大的滚动轴承应采用 润滑,而dn值小的滚动轴承可采用 润滑。
3、滑动轴承保证液体动压润滑的条件
有 。
4、混合摩擦(非液体摩擦)滑动轴承计算应校
核 、 、 值。
5、列举两种刚性联轴器的名称,并说明是否具有补偿轴向。径向或角向位移的能
力: , 。 6、轴按所受载荷性质分类,只承受弯矩的称 轴;只承受扭矩称 轴;承受弯矩和扭矩称 轴。
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7、直齿圆锥齿轮的当量齿数Zv= ;标准模数和压力角在 ;受力分析和强度计算用 直径。 8、带传动的主要失效形式为 和 。 9、带工作是截面上产生的应力
有 , , 。
10、在齿轮传动中,大小齿轮的接触应力是 等的,大小齿轮的弯曲应力是 等的。 二、选择题(11分)[每空1分]
1、滚动轴承内圈与轴配合的正确标注应为 。 A .Ф30H7/k6 B. Ф30H7 C .Ф30k6
2、下列滚动轴承密封装置,其中 是属于接触式密封,而 是属于非接触式密封。
A.毡圈密封 B.甩油环 C.密封环 D.缝隙密封 3、在 情况下,滑动轴承润滑油的粘度不应选得较高。
A.重载 B.高速 C.工作温度 D.高承受变载或冲击振动载荷
4、两相对滑动的接触表面,依靠吸附油膜进行润滑的摩擦状态称 。
A.液体摩擦 B.半液体摩擦 C.混合摩擦 D.边界摩擦 5、半圆键联接当采用双键时两键应 布置。
A.在周向相隔90o B.在周向相隔120o C.在周向相隔180o D.在轴向沿同一直线
6、为了提高受轴向变载荷螺栓联接的疲劳强度,应 。 A.增加螺栓刚度。 B.降低螺栓刚度。 C.降低被联接件刚度。
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7、弹簧A的刚度为K1,弹簧B的刚度为K2,两弹簧并联的刚度
为 。 A. K1 B. K2 C. K1+K2 D. K1K
2/(K1+K2) 8、强度等级为6.8级的螺栓材料σs= MPa。
A. 600 B. 800 C. 680 D. 480 9、链轮中心距已定,合理确定链传动的链长时,应取 。 A. 任意值 B. 等于链节长度的偶数倍 C.等于链节长度的奇数倍
10、带传动的两带轮直径不相等,一般情况下,应使哪个轮曹楔角较大 ?
A. 大轮 B. 小轮 C. 主动论 D. 从动轮 三、计算题(34分)
1、(14分)图示为手动铰车中所采用的蜗杆传动。已知m=8mm,d1=80mm ,z1=1,i=40,卷筒的直径D=250mm,试计算:(1)欲使重物上升1m,应转动蜗杆的转数;(2)设蜗杆和蜗轮间的当量摩擦系数为0.18,检验该蜗杆传动是否满足自锁条件;(3)设重物重Q=5kN,通过手柄转臂施加的力F=100N,手柄转臂的长度l的最小值 (不计轴承效率) 。
2、(10分)一普通V带传动传递功率为P = 7.5 kW,带速??= 10 m/s,紧边拉力是松边拉力的两倍,即F1=2F2,试求紧边拉力、松边拉力和有效拉力。
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3、(10分)图示为一刚性凸
缘联轴器,材料为Q215钢,传递的最大转矩为1400 N.m(静载荷)。已知轴的材料为45钢,工作时有轻微冲击。试根据图示和表为该联轴器选择平键,确定键的尺寸,并校核其强度()。
四、分析题(30分)[每题10分]
1、在图示轴的结构图中存在多处错误,请指出错误点,说明出错原因,并加以改正。
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2、立式搅拌机由电动机远距离传动如图,连续工作,搅拌机转速n = 30 r/min,电动机转速nd = 1440 r/min,功率P = 5.5 kW。试设计传动方案,画出传动简图,分配各级传动比。各种传动的单级传动比常用值见下表。(10分)
各种传动的单级传动比常用值
传动类型 平带传动 传动比 ≤5 传动类型 圆柱齿轮传动 V带传动 ≤6 圆锥齿轮传动 链传动 ≤6 蜗杆传动 8~40 ≤3 传动比 ≤5 答案参见我的新浪博客:http://blog.sina.com.cn/s/blog_3fb788630100muda.html
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《机械设计》课程试题(二)
答案与评分标准
一、填空题(25分)[每空1分]
1、跨距较大 或 工作温度较高 。 2、 油 , 润滑脂 。
3、 ①.相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙;②.被油膜分开的两表面必须有足够的相对滑动速度,其运动方向必须使润滑油大口进小口出; 3润滑油必须有一定的粘度供油要充分 。 4、 P 、 V 、 PV 。
5、①套筒式联轴器(无补偿能力)、②凸缘式联轴器(无补偿能力)。 6、 心 轴; 传动 轴;转 轴。
7、 z/cosδ ; 齿轮大端 ; 平均分度圆 。 8、 打滑 和 疲劳破坏 。
9、拉应力 , 弯曲应力 ,离心应力 。 10、相 等的, 不 等的。 二、选择题(11分)[每空1分]
1、 C 。2、 AC, BD 3、 B4、 D 5、 D 6、 B 7、 C 8、 D 9、 B 10、 B 三、计算题(34分) 1、解:
(1)重物上升1m时,卷筒转动圈数:N2=1000/πD=1000÷(250x3.14)=1.27
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蜗杆转动圈数为:N1=i N2=40x1.27=50.96(圈) (4分)
(2)蜗杆直径系数q=d1/m=80÷8=10 导程角:γ=arctan=arctan=7.125 当量摩擦角:v=arctanfv= arctan=10.204
:因为: γ〈v
所以 蜗杆传动满足自锁条件 (4分) (3)蜗杆传动的啮合效率:
: 则: 2、 解:
(2 分)
(2 分)
(6分)
o
o
=
(2 分) ==750N (2 分)
所以
=2x750=1500N (2 分)
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3、解:由轴径φ55查下表,选取键b=16,h=10,键长L=90 键的工作长度l=L-b=90-16=74mm
键与联轴器的接触长度k=0.5h=0.5x10=5mm 由
〉[]=100
可见联接挤压强度不够,考虑到相差较大,所以应采用双键,相隔180布置 ,双键的工作长度l=1.5x74=111mm
见的标记为:键16x90
四、分析题(30分)[每题10分]
1、1.无垫片;2无间隙、无密封3键太长4无定位轴肩5无轴肩 6套筒高于内圈高度7轴和轮毂一样长,起不到定位作用; 8无定位;9无垫片10采用反装。
指出1处(0.5分)改正1处(0.5分) 2、(10分)
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总传动比:i=n/nD=1440/30=48 (2分)
方案:电动机 带传动(i=3) 蜗杆传动(i=16) (4
分)
画出方案图(4分) 3、传动力分析
如图所示为一蜗杆-圆柱斜齿轮-直齿圆锥齿轮三级传动。已知蜗杆为主动,且按图示方向转动。试在图中绘出: (1)各轮传向。(2.5分)
(2)使II、III轴轴承所受轴向力较小时的斜齿轮轮齿的旋向。(2分)
(3)各啮合点处所受诸分力、、的方向。(5.5分)
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《机械设计》课程试题(三)
一、填空题(每空1分共24分)
1.螺纹的公称直径是指螺纹的 径,螺纹的升角是指螺纹 径处的升角。螺旋的自锁条件为 。 2、三角形螺纹的牙型角α= ,适用于 ,而梯形螺纹的牙型角α= ,适用于 。
3、螺纹联接防松,按其防松原理可分为 防松、 防松和 防松。
4、选择普通平键时,键的截面尺寸(b×h)是根据 查标准来确定的,普通平键的工作面是 。
5、带传动的传动比不宜过大,若传动比过大将使 ,从而使带的有效拉力值减小。6、链传动瞬时传动比是 ,其平均传动比是 。
7、在变速齿轮传动中,若大、小齿轮材料相同,但硬度不同,则两齿轮工作中产生的齿面接触应力 ,材料的许用接触应
力 ,工作中产生的齿根弯曲应力 ,材料的许用弯曲应力 。
8、直齿圆柱齿轮作接触强度计算时取 处的接触应力为计算依据,其载荷由一对轮齿承担。
9、对非液体摩擦滑动轴承,为防止轴承过度磨损,应校核 ,为防止轴承温升过高产生胶合,应校核 。
10、挠性联抽器按是否具行弹性元件分为 挠性联轴器和 挠性联轴器两大类。 二、单项选择题(每选项1分,共10分)
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1.采用螺纹联接时,若被联接件之—厚度较大,且材料较软,强度较低,需要经常装拆,则一般宜采用 。
A螺栓联接; B双头螺柱联接; C螺钉联接。 2.螺纹副在摩擦系数一定时,螺纹的牙型角越大,则 。 A. 当量摩擦系数越小,自锁性能越好; B.当量摩擦系数越小,自锁性能越差; C. 当量摩擦系数越大,自锁性能越差; D.当量摩擦系数越大,自锁性能越好;
3、当键联接强度不足时可采用双键。使用两个平键时要求键 布置。(1分)
A 在同—直线上; B相隔90 ; C.相隔120; D相隔180 4、普通平键联接强度校核的内容主要是 。
A.校核键侧面的挤压强度;B.校核键的剪切强度;C.AB两者均需校核;D.校核磨损。
5、选取V带型号,主要取决于 。
A.带的线速度 B.带的紧边拉力 C.带的有效拉力 D.带传递的功率和小带轮转速
6、为了限制链传动的动载荷,在节距p和小链轮齿数z1一定时,.应该限制 。
A.小链轮的转速n1; B.传动的功率P; C.传递的圆周力。 7、圆柱齿轮传动,当齿轮直径不变,而减小模数时,可以 。 A.提高轮齿的弯曲强度; B.提高轮齿的接触强度; C.提高轮齿的静强度; D.改善传动的平稳性。
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8、当转速较低、同时受径向载荷和轴向载荷,要求便于安装时,宜选用 。
A.深沟球轴承 B.圆锥滚子轴承 C.角接触球轴承 9、温度升高时,润滑油的粘度 。
A.随之升高; B.保持不变;C.随之降低; D.可能升高也可能降低。
10、圆柱螺旋弹簧的弹簧丝直径d=6mm,旋绕比C=5,则它的内径D1
等于 。
A、30mm, B、24mm, C、36mm, D、40mm
三、计算题(38分)1、(15分)图3-1示螺栓联接中,采用两个M20的普
2
通螺栓,其许用拉应力[σ]=l60N/mm,联接件接合面间摩擦系数f=0.20,防滑系数Ks=1.2,计算该联接件允许传递的静载荷F=?(M20的螺栓d1=17.294mm)(10分)
图3-1
2、(13分)如图3-2所示某电梯传动装置中采用蜗杆传动,电机功率P=10kW,转速n1=970r/min,蜗杆传动参数z1=2;z2=60;直径系数q=8;总效率η=0.8,m=8,右旋蜗杆,试计算:〔14分) (1)电梯上升时,标出电机转向; (2)标出蜗杆所受各力的方向; (3)计算蜗轮所受各力大小。
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3、根据工作条件,决定在某传动轴上安装一对角接触向心球轴承(如图所示),已知两个轴承受到的径向载荷分别为Fr1=1650N和Fr2=3500N。外加轴向力Fae=1020N。 (1)若派生轴向力Fd=0.7Fr,试计算两个轴承实际受到的轴向载荷Fa1和Fa2。
四、分析题(20分)
1.(10分) 如图4-1传动系统,要求轴Ⅱ、Ⅲ上的轴向力抵消一部分,试确定:
1)蜗轮6的转向;
2)斜齿轮3、4和蜗杆5、蜗轮6的旋向; 3)分力方向。
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别画出蜗杆5,蜗轮6啮合点的受
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2、(10分)指出图4-2中的结构错误(在有错处画○编号,并分析错误原因),并在轴心线下侧画出其正确结构图。
图4-2
《机械设计》课程试题(三)
答案与评分标准
一、填空题(每空1分共24分)
1、大,中,
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。
0
2、60、联接、30、传动。 3、摩擦、机械、永久。 4、轴径d、侧面。 5、包角α。
答案参见我的新浪博客:http://blog.sina.com.cn/s/blog_3fb788630100muda.html
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6、变量、常数。
7、相同、不同、不同、不同。 8、节点。 9、p、pv。
10、无弹性元件,有弹性元件。 二、单项选择题(每选项1分,共10分)
1、B。2、D。3、D。4、A。5、D。6、A。7、D。8、B。9、C。10、B。
三、计算题(40分) 1.(13分)
螺栓预紧后,接合面所产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷,假设各螺栓所需预紧力均为F0 则由平衡条件
可得
(4分)
螺栓危险截面的强度条件为
于是得 (4分)
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(5分)
2、(13分) [解]
(1)电机转向箭头向上; (1分)
(2)蜗杆受各力方向如图 (3分)
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(3分)
(3分)
Fr2=Ft2·tanα=9845tan20°=3583N (3分)
3、(14分) [解]
Fd1=0.7Fr1=0.7×1650=1155N (2分) 方向向右
3500=2450N (2分)
方向向左
Fd1十Fae=1155十1020=2175 < Fd2 故轴承1为压紧端,轴承2为放松端。 Fa1=Fd2-Fae=2450-1020N =1430 (2分)
Fa2=Fd2=2450N (2分)
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Fd2=
0.7Fr2=0.7×
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(3分) (3分) 四、分析题(26分)
1.(12分)(1) 蜗轮6的转向为逆时针方向; (2分)
(2)齿轮3左旋,齿轮4右旋,蜗杆5右旋,蜗轮6右旋;(4分) (3)蜗杆5啮合点受力方向如图(a);蜗轮6啮合点受力方向如图(b)。(6分)
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2、(14分)[解] 画出的正确结构图如图。
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。
每指出一处错误1分,说明原因1分,指出五个错误算满分10分;画出正确图形4分。
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