武汉科技大学2011年机械设计考试

武汉科技大学2011年机械设计考试

一、填空（每空1分，共20分）

1．在疲劳曲线上，以循环基数N0为界分为两个区：当N≥N0时，为（ 无限寿命区 ）区；当N＜N0时，为（ 有限寿命区 ）区。

2．刚度是指机械零件在载荷作用下抵抗（ 弹性变形 ）的能力。零件材料的弹性模量越小，其刚度就越（ 小 ）。

3．润滑油的（ 油 ）性越好，则其产生边界膜的能力就越强；（ 粘度 ）越大，则其内摩擦阻力就越大。

4．为改善润滑油在某些方面的性能，在润滑油中加入的各种具有独特性能的化学合成物即为（ 添加剂 ）。

5．正是由于（ 弹性滑动 ）现象，使带传动的传动比不准确。带传动的主要失效形式为（ 打滑 ）和（ 带的疲劳破坏 ）。

6．蜗杆传动的主要缺点是齿面间的（ 相对滑动速度 ）很大，因此导致传动的（ 效率 ）较低、温升较高。

7．链传动水平布置时，最好（ 紧边 ）边在上，（ 松边 ）在下。

8．设计中，应根据被联接轴的转速、（ 转矩 ）和（ 直径 ）选择联轴器的型号。 9．径向滑动轴承的半径间隙与轴颈半径之比称为（ 相对间隙 ）；而（ 偏心距 ）与（ 半径间隙 ）之比称为偏心率?。

10．对于普通平键，考虑到载荷分布的不均匀性，双键联接的强度按（ 1.5 ）个键计算。 二、判断题（每小题1分，共10分）（正确的划“√”，错误的划“×”）

1．十字滑块联轴器中的所有元件都是刚性元件，因此属于刚性联轴器。 （ × ） 2．两摩擦表面的粗糙度值越小，则越容易实现液体动力润滑。 （ √ ） 3．在计算转轴的强度时，安全系数法比当量弯矩法更精确。 （ √ ） 4．相啮合的蜗杆和蜗轮的螺旋角必须大小相等，旋向相反。 （ × ） 5．闭式齿轮传动皆须首先按齿面接触强度进行设计计算，确定传动的几何尺寸，然后校核齿根弯曲疲劳强度。 （ × ）

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6．由于链传动不需要张紧力，故作用在轴上的载荷较小。 （ √ ） 7．正是由于过载时产生“弹性滑动”，故带传动对传动系统具有保护作用。 （ × ） 8．楔键只能用于单向传动，双向传动时，必须采用两个楔键。 （ × ） 9．性能等级为6.6级的螺栓，其屈服点?s＝600MPa。 （ × ） 10．机械零件的计算分为设计计算和校核计算，两种计算的目的都是为了防止机械零件在正常使用期限内发生失效。 （ √ ） 三、简答题（每小题5分，共20分）

1． 简述为什么开式齿轮传动一般不会出现点蚀现象？

答：因为在开式齿轮传动中，磨粒磨损的速度比产生点蚀的速度还快，在点蚀形成之前，

齿面的材料已经被磨掉，故而一般不会出现点蚀现象。

2． 对于滚动轴承的轴系固定方式，请解释什么叫“两端固定支承”？

答：两端固定支承即为轴上的两个轴承中，一个轴承的固定限制轴向一个方向的串动，另

一个轴承的固定限制轴向另一个方向的串动，两个轴承的固定共同限制轴的双向串动。 3． 简述形成稳定动压油膜的条件？

答：1）两摩擦表面之间必须能够形成收敛的楔形间隙；

2）两摩擦表面之间必须有充足的、具有一定粘度的润滑油； 3）两摩擦表面之间必须有足够的相对运动速度。

4． 解释名词； 滚动轴承的寿命； 滚动轴承的基本额定动载荷。

答：1）滚动轴承的寿命即滚动轴承中内、外圈滚道以及滚动体，任一元件出现疲劳点蚀

之前，两套圈之间的相对运转总转数。也可用恒定转速下的运转小时数表示； 2）基本额定动载荷即基本额定寿命为106转时，轴承所能承受的最大载荷。 四、（15分）某轴用一对同型号角接触球轴承支承，受力情况如图所示。已知：内部轴向力FS＝0.68FR，e＝0.68。当

FAFR≤e时，X＝1，Y＝0；当

FAFR＞e时，X＝0.41，Y＝0.87。

1Fx=900N第 2 页 2FR1=4000NFR2=2500N问哪个轴承的寿命低？

五、（15分）如图所示的螺栓组联接，已知外载荷F＝5KN，各有关几何尺寸如图所示。试计算受力最大螺栓所受的横向工作载荷Fsmax。

六、（20分）设计一个标准直齿圆柱齿轮传动，传动比i＝3.2，允许传动比有不超过±5％的误差。通过强度计算已确定中心距a＝320mm，模数m≥3mm，取齿宽系数?确定下列几何尺寸：m、z1、z2、d1、d2、b1、b2。

（模数系列：3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、7、8、?）

《机械设计》试题A标准答案

四、解：（1）Fs1?0.68FR1＝0.68?4000?2720（N） ―――――――――1.5分

Fs2d＝1。试

?0.68FR2＝0.68?2500?1700（N） ―――――――――1.5分

（2）Fs2?Fx?1700?900?2600（N）＜Fs1?2720（N）

故 FA1?Fs1?2720（N） ――――――――――――――――3分 Fs1?Fx?2720?900?1820（N）＞Fs2?1700（N）

故 FA2?Fs1?Fx?1820（N） ―――――――――――――3分

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FA1FR1?27204000?0.68?e，则X＝1，Y=0。

则 FP1?fP(X1FR1?Y1FA1)?fP?(1?4000?0?2720)＝4000fP（N） ――――――――――――――――――3分 FA2FR2?18202500?0.728＞e，则 X＝0.41，Y＝0.87。

则 FP2?fP(X2FR2?Y2FA2)?fP?(0.41?2500?0.87?1820)

?3500f（N） ――――――――――――――― ――3分

由于 FP1＞FP2 ，故轴承1的寿命短。

五、解：（1）将F向螺栓组形心平移，同时得转矩T。

500FF 160T 160T=500×F＝5×105×500＝2.5×106（N） ―――― ―――4分

在F作用下，各螺栓所受横向力为 Fs1＝

Fz?5?1043?1250（N） ―――3分

在T作用下，各螺栓所受横向力也相等，为

Fs2?rT4r2?T4r?4?2.5?108026＝5524.3（N） ――――――4分

2?80 显然，1、2两螺栓所受的横向力最大，为

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Fsmax? ?Fs1?Fs2?2Fs1Fs2cos?

1250?5524.3?2?1250?5524.3?cos135

22?22 ?6469（N） ―――――――4分

六、解：（1）由 a?12m(z1?z2)得 z1?z2?2am?2?320m

取 m =5（mm）（应为标准值） ―――――――2分

则 z1?z2?2?3205＝128 （1） ―――2分

z2?iz1?3.2z1 （2） ―――2分 联立 （1）、（2）解得 z1?30.47， z2?97.53

取 z1?30， z2?98 ――――――4分 d1?mz1?5?30?150（mm） ―――――――2分 d2?mz2?5?98?490（mm） ―――――――2分 b??dd1?1?150（mm） ――――――――――2分 取 b2?b?150（mm）， b1?b2?10?150?10?160（mm） ――4分 注：本题主要考察：m是否为标准值？是否满足a?和尺寸取值圆整是否合理？

12(d1?d2)?12m(z1?z2)？各参数

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