2014-2015机械设计试卷A+(答案Y)

1中国矿业大学2014~2015学年第一学期《机械设计》试卷A卷答案考试时间：100分钟考试方式：闭卷学院班级姓名学号题号一二三四五六七八总分满分2020101010101010100得分评阅人一．选择题（每小题2分，共20分）1．变应力特性可用σmax,σmin,σm,σa,r等五个参数中的任意__2___来描述。(1)一个(2)两个(3)三个(4)四个2．零件的表面经淬火，渗氮，喷丸，滚子碾压等处理后，其疲劳强度__1_____。(1)增高(2)降低(3)不变(4)增高或降低视处理方法而定3．当压力加大时，润滑油的粘度___1____。(1)随之加大(2)随之降低(3)保持不变(4)升高或降低视润滑油性质而定4．有一气缸盖螺栓联接，若气缸内气体压力在0～2Mpa之间循环变化，则螺栓中的应力变化规律为__3____。(1)对称循环变应力(2)脉动循环变应力(3)非对称循环变应力(4)非稳定循环变应力5.能够构成紧键联结的两种键是____4__。(1)楔键和半圆键(2)平键和切向键(3)半圆键和切向键(4)楔键和切向键26.带传动设计中，选取小带轮基准直径的依据是___1___。(1)带的型号(2)带的速度(3)主动轮转速(4)传动比7．链传动中，限制链轮最少齿数的目的之一是为了___1___。(1)减少传动的运动不均匀性和动载荷(2)防止链节磨损后脱链(3)使小链轮轮齿受力均匀(4)防止润滑不良时轮齿加速磨损8．滑动轴承中，含油轴承是采用2材料制成的。(1)硬木(2)粉末冶金(3)塑料(4)橡胶9.滚动轴承的额定寿命是指__4___。(1)在额定动载荷作用下，轴承所能达到的寿命(2)在额定工况和额定动载荷作用下，轴承所能达到的寿命(3)在额定工况及额定动载荷作用下，90%轴承所能达到的寿命(4)同一批轴承进行试验中，90%轴承所能达到的寿命10．圆柱形螺旋拉伸弹簧可按曲梁受_4___进行强度计算。(1)拉伸(2)压缩(3)弯曲(4)扭转二．填空题（每空1分，共20分）1．混合摩擦（非液体摩擦）滑动轴承计算应校核P、PV和V值。2.当被联接件之一很厚、且该联接需经常拆卸时，应采用双头螺柱联接；当用螺纹联接件联接轴和轴上零件时，常采用紧定螺钉联接。3.矩形花键采用内径定心，渐开线花键采用齿形定心。4.滚子链传动中，链节数应尽量避免采用奇数，这主要是因为采用过渡链节后链板要产生附加的弯曲应力。5.在一般机械中的圆柱齿轮传动，往往使小齿轮齿宽b1大于大齿轮齿宽b2；在计算齿轮强度时，工作齿宽b应取b2。6.在齿轮传动中，大小齿轮的接触应力是相等的，大小齿轮的弯曲应力3是不等的。7.对闭式蜗杆传动进行热平衡计算，其主要目的是为了_防止润滑油温度过高而使润滑条件恶化__。8.计算轴截面的当量弯矩公式22)(TMMca中引入系数α的原因是考虑扭转应力和弯曲应力的循环特性不一致。9.为了便于互换及适应大量生产，轴承内圈孔与轴的配合采用基孔制，轴承外圈与轴承座孔的配合采用基轴制。10.液体动压轴承，其它条件不变，载荷越大相对偏心距越大；转速越高相对偏心距越小。11．齿轮联轴器对两轴的综合偏移具有补偿能力，所以常用于安装精度要求不高和重型机械中。三．简答题（共10分）。1）机器由哪三个基本部分组成？简述各部分的作用（5分）。答：（1）原动机部分：驱动整部机器完成预定功能的动力源（2）传动部分：把原动机的运动形式、运动及动力参数转变为执行部分所需的运动形式、运动及运动参数（3）执行部分：完成机器预定功能的组成部分。2）简述形成动压油膜的必要条件。（5分）答：（1）相对滑动的两表面必须形成一个收敛楔形间隙（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由大口流进，小口流出；（3）润滑油必须有一定的粘度，供油要充分。4四．（10分）如图示，卷筒与齿轮用普通螺栓联接在一起（螺栓个数Z=8），轴不旋转，卷筒与齿轮在轴上旋转，已知卷筒所受旋转力矩T=107Nmm，螺栓分布直径D0=500mm，卷筒与齿轮接合面间摩擦系数f=0.12，可靠性系数Kf=1.2，螺栓材料的屈服极限σS=300Mpa，安全系数S=3。试确定该螺栓组的螺栓直径。普通螺纹基本尺寸表（第一系列）公称直径d中径d2小径d1螺距p2422.05120.75233027.72726.2113.53633.40231.67044239.07737.1294.54844.72542.5875解：设螺栓受预紧力F①计算螺栓所需预紧力F’'02fDZfFKT（2分）7'0221.2105000080.12500fKTFNZfD（2分）②计算许用应力3001003sMPaS（2分）③确定螺栓直径d1'141.341.35000028.768100Fdmm（2分）④选择螺栓查表选取M36（d1=31.670mm28.768mm）（2分）5五．（10分）某带传动，主动轮所能传递的最大扭矩为T1=70000N.m，已知D1=200mm，初拉力F0=800N，求紧边拉力F1、松边拉力F2。如将该带传动改在P=12kW，n1=1450r/min的情况下工作，问能否正常工作？解：(1)求有效圆周力112270000700200eTFND(3分)(2)求紧边拉力10700800115022eFFFN（2分）(3)求松边拉力2070080045022eFFFN（2分）(4)在P=12kW，n1=1450r/min的情况下,产生的阻力矩331295501095501079000.70000.1450PTNmmNmmn所以带不能正常工作。（3分）六．（10分）图示传动系统中，件1和2均为斜齿圆柱齿轮，件3为蜗杆，件4为蜗轮。已知齿轮1轮齿螺旋线方向为左旋，其转向如图所示，使在Ⅱ轴上的齿轮2与蜗杆3的轴向力相互抵消一部分，试回答下列问题：1）确定齿轮2和蜗杆3的轮齿螺旋线方向。（2分）2）在图中画出齿轮1、齿轮2在节点A所受的轴向力1aF和2aF的方向。（4分）3）画出蜗杆3所受的轴向力3aF、圆周力3tF和径向力3rF的方向；（3分）4）确定蜗轮4的转动方向。（1分）6七．（10分）如图所示轴系部件，指出图中设计的结构错误（至少5处），并在错误处标出序号，按序号简要说明错误原因。题七图①处：轴肩高度设计不合适，不利于轴承拆卸；可减少此轴段长度；②处：两处键槽应位于同一母线位置；轮毂处键槽应通向两端面。③处：与轮毂配合轴段长度应短于轮毂长；④处：轴段直径设计不正确，齿轮无法装拆；⑤处：缺少砂轮越程槽；⑥处：不利于轴承拆卸，应增加一轴段与轴承配合；轴承未固定；⑦处：齿轮没有定位；与轮毂配合轴段长度应短于轮毂长；Fa1Ft4Fr3·•BFt3Fr4Fa3××ⅠⅡ齿轮1齿轮2蜗杆3蜗轮4电动机·AFa2n4○1②③⑦⑤⑥○1○1④7八．（10分）如图所示为一对角接触球轴承（寿命指数ε=3）面对面安装支承形式，已知轴承径向载荷Fr1、Fr2、齿轮的轴向力A方向如图所示，大小分别为：Fr1=4000N、Fr2=2000N，A=2000N。轴承内部轴向力S=0.4Fr。1）试求轴承的轴向力Fa1、Fa2；（6分）2）若该对轴承的寿命为5000小时，现将当量动载荷加大一倍，将转速减小一半，试计算后确定该对轴承能否满足载荷及转速改变后寿命至少1000小时的工作要求？（4分）解：1）S1=0.4Fr1=0.4x4000=1600(N)，方向向右；（1分）S2=0.4Fr2=0.4x2000=800(N)，方向向左；（1分）S1+A=1600+2000=3600(N)S2=800(N)（2分）所以，Fa2=S1+A=3600N（2分）Fa1=S1=1600N2）结论：此轴承能够满足寿命至少1000小时要求。分）（小时小时分分1)(1000)(12508/500028/2)1()260())2((10')2()60()(103636hPThPThLnPfCfLnPfCfL