1、山东科技大学012机械设计基础期末试题资料山东科技大学 20112012 学年第 学期机械设计 （A 卷）班级 姓名 学号题号一二三四总得分评卷人审核人得分、填空题（ 每空1分，共 20分）1、一般地讲，设计机械零件大致有以下基本要求避免在寿命期内失效的要求 、结构工艺性要求、 经济性要求 、 质量小的要求 和可靠性要求。2、螺纹的公称直径是指螺纹的 _大径 ，强度计算时用螺纹的 _小径 ，计算螺纹升角时用 _中径 。3、 在键联接中，普通平键的工作面是 _侧面 ，楔键的工作面是 _上下两面 ，半圆键的工作面是 侧面 。4、带传动工作时带中产生 _拉应力 、弯曲应力 、 _离心应力 三 种 应
2、 力 。 最 大 应 力 发 生 在 带 的 紧 边 绕 上 小 带 轮 处。5、按照承受载荷的不同，轴可分为 转轴 、 心轴 和 传动轴 三种。自行车前轴属于 心轴 。6、 制动器 在机器中使速度降低以至于停止运转。7、齿轮传动的设计准则通常是 齿面接触疲劳强度准则 和 齿根弯曲疲劳强度准则 。、选择题 （每题 1 分，共 10分）1在常用的螺纹联接中，自锁性能最好的是 _ A 。A 三角形螺纹 B 梯形螺纹 C 锯齿形螺纹 D 矩形螺纹2 对于气缸盖螺栓组联接，若汽缸内的气体压力在 0 2Mpa 之间循环变化，则螺栓中的应力变化规律为 C 。A 对称循环 B 脉动循环 C 非对称循环 D
3、非稳定循环3 温度升高时润滑油的粘度 A 。A 随之降低 B 保持不变 C 随之升高 D 不确定4 两相对滑动的接触表面，依靠吸附膜进行润滑的状态称为 _A 。A 干摩擦 B 边界摩擦 C 混合摩擦 D 液体摩擦5 零件表面经淬火、渗碳、喷丸、碾压等处理后，其疲劳强度 _C 。A 降低 B 不变 C 增高 D 不能确定6 两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值 _A_ 。A 相等 B 不相等 C 是否相等与材料的性质有关7在下列轴毂联接中，定心精度最高的是 _D 。A 平键联接 B 半圆键联接 C 楔键联接 D 花键联接 8 带传动发生滑动时 A 。A 首先发生在小
4、带轮上 B 首先发生在大带轮上 C 在大、小轮上同时发生 9 链条的磨损主要发生在 _B 。A 滚子与套筒的接触面上 B 销轴与套筒的接触面上 C 滚子与链轮齿的接触面 10齿轮传动中，将轮齿加工成鼓形齿的目的是 _B 。A 减小动载荷 B 改善载荷沿齿向分布不均匀 C 提高传动精度三、简答题 （每题 5 分，共 20分）1、 影响螺纹联接强度的因素有很多，通常提高螺纹联接强度的措施有哪些？ 答： a） 降低螺栓总拉伸载荷 Fa的变化范围。b） 改善螺纹牙间的载荷分布。c） 减小应力集中。d） 避免或减小附加应力2、 在机械设备中滑动轴承主要用于哪些地方？ 答：在某些不能、不便或使用滚动轴承没
5、有优势的场合，即轧钢机、汽轮机、内燃机、铁路机 车及车辆、金属切削机床、航空发动机附件、雷达、卫星通讯地面站、天文望远镜以及各种仪 表中3、 如果一台机器中的传动机构中有齿轮传动、带传动、链传动，应如何布置？为什么？ 先是带传动，再就是齿轮传动，最后是链传动。因为带传动能起到过载保护的作用，且传动平 稳，无冲击振动，能保证齿轮传动的精度和质量，链传动能承受比较大的载荷，传动多城中产 生动载荷，这样能充分发挥各自的优势，提高传动质量，延长使用寿命。4、 蜗轮蜗杆传动中，如何选择蜗杆头数和蜗轮齿数？为什么？ 蜗杆的头数越少，传动比可以越大，但是效率越低，通常有自锁性。为了提高传动效率， ，通常 是
6、增加蜗杆的头数，但加工困难。因此，综合考虑各种因素，蜗杆的头数通常取 1、 2、 4、6。为了避免用蜗轮滚刀切制蜗轮时产生根切与干涉， 理论上应使齿数不小于 17。但当齿数小于 26 时，啮合区要显著减小， 将影响传动的平稳性。只有当齿数大于 28 时，则可始终保证有两对以 上的齿参与啮合。但是，齿数一般不大于 80。这是由于当蜗轮直径不变时，齿数越多，模数越小，将使轮齿弯曲强度削弱；当模数不变时，齿数越多，尺寸越大，使相啮合的蜗杆支撑间距 加长，这将降低蜗杆的弯曲刚度，容易产生挠曲而影响正常啮合。故蜗杆传动中蜗轮的齿数不 宜太少也不宜太大。四、计算题 （ 50 分）1、分析题：如图所示为二级
7、斜齿圆柱齿轮减速器。已知齿轮 1 的螺旋方向和轴上的转向，齿轮2 的参数 mn=3mm,z2 =57, 2 =140; 齿轮 3 的参数 mn=5mm,z3 =21。试求：1、）为使轴所受的轴向力最小，齿轮 3 应选取的螺旋线方向，并指出齿轮 2 应选取的螺旋线方向；2、）用图示标出齿轮 2、3 所受各分力的方向； ；3 8032342、如图所示，一厚度 =12mm 的钢板用 4 个螺栓固连在厚度 1=30mm 的铸铁支架上，螺栓材 料为 Q235， =95MPa， =96MPa，结合面摩擦系数 f=0.15，可靠性系数 Kf=1.2，载荷 F =12000N，尺寸 l=400mm， a=10
8、0mm。试确定采用铰制孔用螺栓（假定按剪切强度设计即 可符合要求）联接时的螺栓直径；若采用普通螺栓联接，试计算螺纹小径应满足的条件。 （15 分）1） F 载荷等效到联接形心处为F =12000N T=12000*400=4800000N.mm2）在 F 作用下每个螺栓上所承受的横向载荷 F1F1 F 12000N 3000N1 Z 43）在 T 作用下每个螺栓上所承受的横向载荷 F24） 每个螺栓上所承受的总横向载荷 FF F12 F22 2F1F2COS450 10816 .65 N11.98mm若是普通螺栓，根据 fZF0i K sFR得出：F0KFfZi1.2 10816.650.15
9、 4 121633.3N计算螺栓的小径d14 1.3 F04 1.3 21633.3mm 34.41mm953、如图所示轴系结构，请找出不合理之处并加以改正。 （ 10 分）（ 1）两个轴承端盖外圆外侧应倒角；（2）两个轴承端盖与箱体接触面应有调整垫片；（3）箱体上与端盖的接触面之外的外表面应低一些；（4）轴端太长，可与轴承左端平齐或略长；（5）该段轴径太大，不应超出轴承内圈；（6）齿轮和轴之间的键太长；（7）与齿轮配合的轴径长度应比齿轮宽度小；（8）该轴套太厚，不应超出轴承内圈；（9）透盖与轴之间应有间隙，应有密封毡圈；（10）联轴器与透盖不能直接接触；（11）联轴器与轴间应有轴肩定位，与其
10、配合段轴径应减少；（12）联轴器与轴间的键联接应与其他键在一条线上；（ 13）轴右端面不应超出联轴器端面，应缩进去 1 2mm；（14）联轴器上外圆及左端面内外圆均有倒角；4、一双排滚子链传动，已知链节距 p=25.4mm，单排链传递的额定功率 p0=16KW ，小链轮齿数 z1=19，大链轮齿数 z2=65，中心距约为 800mm ，小链轮转速 n1=400r/min，载荷平稳。小链 轮齿数系数 KZ=1.11，链长系数 KL=1.02，双排链系数 KP=1.7，工作情况系数 KA=1.0。试计算： （1）该链传动能传递的最大功率； （ 2）链条的长度 。（10 分）（1）由 Pca=KA
11、P，P0=Pca/KLKPKZ 可得：P=P0KLKPKZ/KA=16 1.02 1.7 1.11/1.0=30.8KW2)Lp 2a z1 z2 (z2 z1 )2 p 106 p 2 2 aL Lp p 2692.4mm山东科技大学 20112012 学年第 学期机械设计 （B 卷）题号一二三四总得分评卷人审核人得分、填空题（ 每空1分，共 20分）承 受 横 向 外 载 荷 时 普 通 螺 栓 联 接 的 失 效 形 式 为 _ 塑 性 变 形 或 断 裂 ，铰制孔用螺栓可能失效形式为贴合面被压溃 和螺栓杆 被剪断 。1.当采用两个楔键传递周向载荷时，应使两键布置在沿周向相隔 90012
12、00 的位置，在强度校核只按 _1.5 个键计算。2.链传动中，当节距 P 增大时，优点是 _传递的功率随之增大 ，缺点是 传动的动载荷加大 。3.链传动中一般是主动链轮 匀 速转动，链条 变速 移动，链轮 变速 转动， 从而产生振动和噪声。4.在 70000C（=150）,70000AC（=250）,70000B（ =400）三种轴承中， 承受轴向载荷能力最小 者为 70000C（=150） ，最大者为 _70000B（ =400） _ ，5.国标规定，滚动轴承公差等级的内径和外径的公差带均为 单向 制，而且统一采用 上偏差为 0 ，下偏差为 负值 的分布。6.根据承受载荷的不同，轴可分为
13、转轴 、 心轴 和 传动轴 三种。7.滑动轴承按承受载荷的方向不同，可以分为 径向滑动轴承 和 止推滑 动轴承 。二、选择题（ 每题 1 分，共 10分）1.齿轮的齿面点蚀经常发生在（ b ）。A、齿根 B 、节线附近 C 、齿顶 D 、整个齿面2.设计键联接时，键的截面尺寸通常根据（ c ）按标准选取。A、所传递转矩的大小 B 、所传递功率的大小C 、轴的直径 D 、轮毂长度A、制造工艺简单 B 、节约有色金属 C 、装拆方便4. （ a ）既可以承受径向载荷，又可以承受轴向载荷。A、圆锥滚子轴承 B 、圆柱滚子轴承 C 、推力圆柱滚子轴承计算依据。A、传动结构太大 B 、带轮强度不够 C
14、、带的弯曲应力过大A、 采用偶数 B 、选较多值 C 、采用奇数 D 、选较少值2、简述齿轮传动的设计准则。答：开式和半开式齿轮传动，由于其失效形式主要是轮齿的折断和齿面磨损，所以一般以齿跟弯 曲疲劳强度设计，以齿面接触疲劳强度校核。闭式软齿面齿轮传动， 其主要失效形式是齿面点蚀， 所以以齿面接触疲劳强度设计， 以齿跟 弯曲疲劳强度校核。闭式硬齿面齿轮传动， 虽然其主要失效形式仍然是齿面点蚀， 由于其硬度较大， 所以以齿跟 弯曲疲劳强度设计，以齿面接触疲劳强度校核3、在带传动中，什么是打滑？什么是弹性滑动？二者有何不同？ 带传动过程中，带与带轮之间的急速相对滑动，叫打滑。打滑是失效，必须避免。
15、带传动工作时，紧边与松边存在拉力差，带绕在带轮上从紧边到松边其弹性变形逐渐减小， 带也随之收缩，与带轮之间产生相对滑动，叫弹性滑动。这种滑动是不可避免的。4、在蜗轮蜗杆传动中如何选择蜗杆头数和蜗轮齿数？为什么？蜗杆头数选取 1 时可以获得较大的传动比且加工容易，但效率较低，头数越多，效率越高但加工 越难，因此蜗杆的头数一般取 1、2、4、6。为了避免用蜗轮滚刀切制蜗轮时产生根切与干涉， 理论上应使齿数不小于 17。但当齿数小于 26 时，啮合区要显著减小，将影响传动的平稳性。 只有当齿数大于 28 时，则可始终保证有两对以上的齿参与啮合。但是，齿数一般不大于 80。这是由于当蜗轮直径不变时，齿
16、数越多，模数越小，将使轮齿弯曲强度削弱；当模数不变时， 齿数越多，尺寸越大，使相啮合的蜗杆支撑间距加长，这将降低蜗杆的弯曲刚度，容易产生 挠曲而影响正常啮合。故蜗杆传动中蜗轮的齿数不宜太少也不宜太大。5、两级齿轮传动中， 若一级为斜齿， 另一级为直齿， 试问斜齿圆柱齿轮应置于高速级还是低速级？ 为什么？若为直齿锥齿轮和圆柱齿轮所组成的两级传动，锥齿轮应置于高速级还是低速级？ 为什么？1）在两级圆柱齿轮传动中，斜齿轮应置于高速级，主要因为高速级的转速高，用斜齿圆柱齿轮传 动平稳，在精度等级相同时，允许传动的圆周速度较高；在忽略摩擦阻力影响时，高速级小 齿轮的转矩是低速级小齿轮转矩的 1/i（ i
17、 是高速级传动比） ，其轴向力较小。2）由锥齿轮和圆柱齿轮组成的两级齿轮传动中，锥齿 0 轮一般应置于高速级，主要因为传递功率一定时，低速级的转矩大，则齿轮的尺寸和模数也大，而锥齿轮的锥距 R 和模数 m 大时， 则加工困难，或者加工成本大为提高四、计算题 （共 45分）1、如图所示为五铧犁上的安全联接器，用两个普通螺栓联接（ d1=10.106mm ）。已知钢板间摩擦系数 f = 0.15，防滑系数 Ks =1.2，螺栓许用应力 =160Mpa，试求拧紧螺栓后所能承受的最大牵引力 F。（10 分）2、如图所示，安装有两个斜齿圆柱齿轮的转轴由一对代号为 7210AC 的轴承支承。已知两齿轮上的
18、轴向力分别为 Fx1 3000N ， Fx2 5000N ，方向如图。轴承所受径向载荷 Fr1 8600N ， Fr2 12500N 。试确定哪个轴承更有可能先毁坏？ （15 分）e=0.68F = eFrFa/Fr eFa/FreX=0.41,Y=0.87X=1,Y=010解：如图所示：FA FX1 FX2 3000 50002000N说明：该轴所受轴向力 2000N, 方向向左。 左端轴承为 1，右端轴承为 2。F1 eFr1 0.68 8600 5848N F2 eFr2 0.68 12500 8500NF2 FA 8500 2000 1050N 5848N F1 所以：轴有向左运动的趋
19、势，轴承 1被压紧，轴承 2 被放松。Fa2 F2 8500N Fa1 F2 FA 8500 2000 10500NP1 XFr1 YFa1 0.41 8600 0.87 10500 12661NP2 XFr2 YFa2 1 12500 0 8500 12500N可见：轴承 1更有可能先毁坏，应该以轴承 1 为准选择轴承3、图示为面对面安装角接触球轴承支承，试指出图中的结构错误（在错误处写出序号，按序号 简要说明错误之内容； 不考虑轴承的润滑方式以及图中的倒角和圆角， 不必在图上改正） 。（10 分）1）两个轴承端盖外圆外侧应倒角；（2）两个轴承端盖与箱体接触面应有调整垫片；113）左侧箱体上与端盖的接触面之外的外表面应低一些；4）左侧轴承外圈外侧应定位；5）齿轮齿顶圆两侧应倒角；6）透盖与轴之间应有间隙，应有密封毡圈；7）联轴器与轴间应有轴肩定位，与其配合段轴径应减少；8）联轴器与轴间应由键联接，且与其他键在一条线上；9）轴右端面不应超出联轴器端面，应缩进去 12mm ；10）联轴器上外圆及左端面内外圆均有倒角 4、如图所示机构中，转动手柄，提升重物。要求轴上轴承所受轴向力较小，（1）确定斜齿轮 2 的螺旋线方向；（2）画出斜齿轮 2和蜗杆 3 的受力图。 （10分）12
