2004年机械设计试卷及答案

第页1一、填空（每空1分，共20分）1．当所受轴向载荷通过（螺栓组形心）时，螺栓组中各螺栓承受的（轴向工作拉力）相等。2．从结构上看，带轮由（轮毂）、轮辐和（轮缘）三部分组成。3．在直齿圆柱齿轮传动的接触疲劳强度计算中，以（节点）为计算点，把一对轮齿的啮合简化为两个（圆柱体）相接触的模型。4．键是标准件，主要分为平键、半圆键、楔键和切向键等。5．请写出两种螺纹联接中常用的防松方法：（双螺母）和（防松垫圈）。6．疲劳曲线是在（应力比）一定时，表示疲劳极限γN与（循环次数）之间关系的曲线。7．滚动轴承一般是由外圈、内圈、滚动体和保持架组成。按照承受载荷的方向或公称接触角的不同，滚动轴承可分为向心轴承和推力轴承。8．理论上为（点）接触或（线）接触的零件，在载荷作用下，接触处局部产生的应力称为接触应力。9．开式齿轮传动的主要失效形式是：（齿面的磨粒磨损）和（断齿），固通常只进行弯曲强度计算。一般情况下，闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是点蚀。10．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）。11．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）。12．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。13．传动水平布置时，最好（紧边）边在上，（松边）在下。14．轴承6308、2308N、72308，其中承受径向载荷最大的是N2308；承受轴向载荷最大的是72308。15．中轮齿的齿面点蚀，通常首先发生在节线附近靠近齿根处。16．动压润滑条件不具备，且边界膜遭破坏时，就会出现流体摩擦、边界摩擦和干摩擦同时存在的现象，这种摩擦状态称为混合摩擦。17．导向平键连接的主要失效形式是工作面的磨损，设计时通过限制工作面间的压强来进行耐磨性计算；半圆键的缺点是键槽对轴强度削弱较大，所以主要适用于轴端。18.按国家标准GB/292-93规定，型号7212C/DB轴承的类型为角接触球轴承，宽度类型为窄系列，精度等级为P0，公称接触角α=15º。19.稳定磨损阶段长短代表了零件使用寿命的长短20.螺栓螺柱螺钉性能等级中小数点前的数字代表材料的抗拉强度极限的1/100,小数点后的数字代表材料的屈服极限与抗拉极限之比的10倍二、选择题1．下列磨损中，不属于磨损基本类型的是（3）；只在齿轮、滚动轴承等高副零件上经常出现的是（2）。（1）粘着磨损；（2）表面疲劳磨损；（3）磨合磨损；（4）磨粒磨损。2．对于直齿圆柱齿轮传动，其齿根弯曲疲劳强度主要取决于（4）；其表面接触疲劳强度主要取决于（1）。（1）中心距和齿宽；（2）中心距和模数；（3）中心距和齿数；（4）模数和齿宽。3．性高且对轴的削弱又不大的键联接是（1）联接。（1）普通平键；（2）半圆键；（3）楔键；（4）切向键。4．轮传动中，轮齿的齿面疲劳点蚀，通常首先发生在【D】A．齿顶部分B.靠近节线的齿顶部分第页2C．齿根部分D.靠近节线的齿根部分5．传动中，弹性滑动【D】A．在张紧力足够时可以避免B．在传递功率较小时可以避免C．在小带轮包角足够大时可以避免D．是不可避免的6．设计V带传动时，选择小带轮基准直径d1≥dmin，其主要目的是为了【B】A．使传动的包角不致于过小B．使带的弯曲应力不致于过大C．增大带轮间的摩擦力D．便于带轮的制造7．在下列四种型号的滚动轴承中，只能承受轴向载荷的是【B】A．6208B.N2208C.3208D.52088．代号为1318的滚动轴承，内径尺寸d为【A】A.90mmB.40mmC.19mmD.8mm9．下列哪种螺纹主要用于联接？【D】A.矩形螺纹B.梯形螺纹C.锯齿形螺纹D.三角形螺纹10．蜗杆传动中,轮齿承载能力的计算主要是针对__B_来进行的.A)蜗杆齿面接触强度和蜗轮齿根抗弯强度B)蜗轮齿面接触强度和齿根抗弯强度C)蜗杆齿面接触强度和齿根抗弯强度D)蜗轮齿面接触强度和蜗杆齿根抗弯强度11．若一对滚动轴承的基本额定寿命为537000转，则该轴承所受的当量动载荷A基本额定动载荷。A)大于B)等于C)小于三、简答题（每小题5分，共20分）1．指出正常磨损过程通常经历哪几个磨损阶段？答：主要经历三个阶段：磨合磨损阶段；稳定磨损阶段；剧烈磨损阶段。2．简述齿向载荷分布系数K和齿间载荷分配系数K分别考虑的是什么因素对齿轮所受载荷的影响？答：系数K考虑的是载荷沿齿向分布不均匀性对齿轮轮齿所受载荷的影响；系数K考虑的是载荷在同时啮合的齿对之间分配不均对齿轮轮齿所受载荷的影响。3．试分析张紧力F0对带传动正反两方面的影响。答：张紧力F0越大，则带传动的承载能力就越大，但同时带中所受的拉应力也越大，从而降低带的寿命；张紧力越小，虽可减小带中的拉应力，提高带的寿命，但带传动的承载能力会降低。4、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。5．简述轮齿的失效形式主要有哪五种？轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性变6．简述带传动中，打滑、弹性滑动的含义。若带所需传递的圆周力超过带与轮面间的极限摩擦力总和时，带与带轮将发生显著的相对滑动，这种现象称为打滑。…………2分这种由于材料的弹性变形而产生的滑动称为弹性滑动。…………2分打滑应当避免，弹性滑动不可避免。…………1分7．试说明滚动轴承代号6308的含义。6─深沟球轴承…………1分3─中系列…………1分第页308─内径d=40mm…………1分公差等级为0级…………1分游隙组为0组…………1分8．常用的螺纹紧固件有哪些？常用的螺纹紧固件品种很多，包括螺栓、双头螺柱、螺钉、紧定螺钉、螺母、垫圈等。9．图示一V带传动，小带轮为主动轮，转向为顺时针。A、C和B、D分别是V带绕入点和绕出点。试问：1)在哪个点上带速大于带轮圆周速度？2)在哪个点上带速等于带轮圆周速度？3)在哪个点上带速小于带轮圆周速度？（4分)解：1）D点上带速大于带轮圆周速度（1分）2）A、C点上带速等于带轮圆周速度（2分）3）B点上带速小于带轮圆周速度（1分）2．联接螺纹既满足v的自锁条件，为什么还要加防松装置？试举出两种常用防松原理的防松装置。（4分)螺纹联接的自锁作用只有在静载荷下才是可靠的，在振动和变载荷下，会产生自动松脱的现象，因此需采用防松装置。（2分）例：（1）摩擦防松，用弹簧垫圈。2）机械防松，用开口销与六角开槽螺母。10.按照轴所受载荷类型的不同，轴分为那几种类型？并分别举例说明。评分标准：以下3点各点1分，举例正确合计1分。（1）仅受弯矩M的轴——心轴，只起支撑零件作用，如自行车前轴。（2）仅受转矩T的轴——传动轴，只传递运动和转矩不起支撑作用，如汽车后轮传动轴。（3）既受弯矩又受转矩的轴——转轴，既起支撑又起传运动和转矩作用，如减速器的输出轴11.普通孔与绞制孔的区别：普通孔：通孔加工精度要求低，结构简单，拆装方便，不受连接件限制，应用广泛铰制孔：孔和螺栓杆采用基孔制过渡配合（H7/m6、H7/n6），能精确固定被连接件的相对位置，能承受横向载荷，孔的加工精度要求高四、（17分）图示为由圆锥齿轮和斜齿圆柱齿轮组成的传动系统。已知：Ⅰ轴为输入轴，转向如图所示，输出轴功率PⅢ＝5KW，转速nⅢ＝157rpm，各轮齿数为：z1=25，z2=60，z3=22，z4=84，设效率为100％。（1）在图中标出各轮转向，并计算各轴的转矩。（2）为使2、3两轮的轴向力方向相反，确定并在图中标出3、4两轮的螺旋方向。（3）在图中标出2、3两轮在啮合点处所受各分力(tF、Fr、Fx)的方向。解：（1）各轴转向如图所示。――――3分16.922258460314214zzzzi――1分82.322843434zzi―――――1分12.143815716.914ⅢⅠ＝nin(rpm)ABCD第页474.59915782.314＝ⅢⅡnin（rpm）2.3312.1438595509550ⅠⅠⅠnPT（Nm）6.7974.599595509550ⅡⅡⅡnPT(Nm)1.304157595509550ⅢⅢⅢnPT(Nm)（2）3轮左旋，4轮右旋。（3）2、3两轮的各分力方向如图所示。五、受力分析题（12）在图示传动系统中，1、5为蜗杆，2、6为蜗轮，3、4为斜齿圆柱齿轮，7、8为直齿锥齿轮。已知蜗杆1为主动，锥齿轮8转动方向如图。为使各中间轴上齿轮的轴向力能互相抵消一部分。试问：(1)标出蜗杆1的转动方向；(2)标出斜齿圆柱齿轮3、4和蜗轮2、6的螺旋线方向；(3)画出1、4、6、7轮的各分力图。(1)标出蜗杆1的转动方向(1分)(2)标出斜齿圆柱齿轮3、4和蜗轮2、6的螺旋线方向；（每个0.5分，共2分）(3)画出1、4、6、7轮的各分力图。1、6每个力1分，共6分；4、7每个力0.5分，共3分六、用文字说明轴系结构的错误所在。（答对5个为10分,答错一个倒扣1分)Ft1Fa1Fr1Fa4Ft4Fr4Fa7Fr7Ft7Ft6Fa6Fr6第页51）轴肩过高，无法拆卸轴承2）套筒顶不住齿轮（过定位），应使轮毂的长度稍大于轴段长3）键过长，套筒无法装入4）套筒过高，右侧轴承拆卸困难5）缺少调整垫片，无法调整轴承游隙6）箱体端面加工面与非加工面没有分开7）精加工面过长且装拆轴承不便8）静止件与转动件接触（轴与端盖）9）联轴器空未打通10）缺少密封件七、计算题（14分)如图所示为一对角接触球轴承在两个支点上的组合设计。已知：12500rFN，21250rFN，作用在圆锥齿轮4上的轴向力NFa5004，作用在斜齿轮3上的轴向力NFa10053，试确定危险轴承的寿命为多少小时。（轴承基本额定动载荷NC31900，min1000rn，1tf，2.1pf，4.0e，派生轴向力0.4drFF，当arFeF，1x，0y；arFeF，4.0x，6.1y)解：1）画出派生轴向力12,ddFF方向如图分22）11220.40.425001000,0.40.41250500drdrFFFF，分23）423110002005adadFFFF，第页64231adadFFFF所以轴承2被压紧，轴承1被放松。1231410001505aaadaFFFFF，分24）11111111122222222210000.4,1,0,1.2125003000250015051.204,0.4,1.6,12501.2(0.412501.61505)3489.6apraraprarFXYPfXFYFFFXYPfXFYFF4分5）36610103190012731.92606010003489.6hCLhnP（4分）