长沙理工大学机械设计期末考试题库及全部答案概要

长沙理工大学机械设计期末考试题库含答案机械设计试卷3一选择填空题（每空一分共20分）1在常用的螺纹连接中，自锁性能最好的螺纹是普通螺纹，其牙型角60。2普通平键连接工作时，平键的工作面是侧面，平键的剖面尺寸bh按轴径从标准中查取。平键连接主要失效形式是压溃。3带传动中，若1为主动轮圆周速度，2为从动轮圆周速度，为带速，则这些速度之间存在的关系是12。4V带传动中，V带截面楔角40，则V带轮的轮槽角φ0应40。5在设计V带传动时，V带的型号可根据计算功率和小带轮转速查选型图确定。6对于一对材料相同的钢制软齿面齿轮传动，为使大小齿轮接近等强度，常用的热处理方法是小齿轮调质，大齿轮正火。7根据轴的承载情况，自行车的前轴承受弯矩作用应称为心轴。中间轴应称为转轴。8代号为6206的滚动轴承，其类型是深沟球轴承，内径d=30mm。9温度和压力是影响粘度的主要因素，若温度升高，则粘度降低（或减少），若压力升高，则粘度增加（或变大）。10在下列联轴器中，能补偿两轴的相对位移以及可缓冲吸振的是D。A凸缘联轴器B齿式联轴器C万向联轴器D弹性柱销轴器11在蜗杆传动中，规定蜗杆分度圆直径的目的是减少蜗轮滚刀的数量，利于刀具标准化。12普通平键连接工作时，平键的工作面是侧面。二简答题(共5题，每题6分)1简述齿轮传动的失效形式和开式齿轮传动的设计准则答：失效形式包括：轮齿折断（1分）、齿面疲劳点蚀（1分）、齿面磨损（1分）、齿面胶合（1分）、轮齿塑性变形（1分）。开式齿轮传动的设计准则：按齿根弯曲疲劳强度进行设计，然后考虑磨损的影响将模数适当加大。（1分）2以框图形式说明转轴的设计过程。3简述蜗杆传动的正确啮合条件。答：中间平面上，蜗杆轴向模数与蜗轮端面模数相等，均为标准值（2分）；蜗杆轴面压力角与蜗轮端面压力角相等，且为标准值（2分）；蜗杆与蜗轮轮齿的螺旋线方向相同并且蜗杆分度圆柱上的导程角等与蜗轮分度圆柱上的螺旋角。（2分）4简述动载系数Kv和齿间载荷分配系数Kα的含义并各举出两个主要影响因素。答：动载系数Kv是考虑由于齿轮制造精度、运转速度等轮齿内部因素引起的附加动载荷影响系数。（1.5分）影响Kv的主要因素有由基节和齿形误差产生的传动误差、节线速度误差和轮齿啮合刚度等。齿间载荷分配系数Kα是考虑同时啮合的各对轮齿载荷分配不均匀对轮齿应力的影响系数。（1.5分）影响K的主要因素有轮齿制造误差，特别是基节偏差、轮齿的啮合刚度、重合度和跑合情况等。三分析计算题1．如图a、b分别为二级标准斜齿圆柱齿轮减速器的两种布置形式。已知齿轮2模数mn2=2.5mm，z2=57，β2=13°；齿轮3模数mn3=3mm，z3=19；齿轮4轮齿旋向为右旋。若主动轴I转向如图所示，试：1）图a、b两种布置形式哪种布置合理？并分析为什么？（2分）2）为使中间轴Ⅱ的受力合理，试确定齿轮2轮齿旋向。（2分）3）在你认为齿轮布置合理的图上，画出各齿轮受力方向。（3分）4）为使轴Ⅱ的外部轴向力为零，试计算出齿轮3的螺旋角β3的值？（7分）5）若主动轴I转向相反，轴Ⅱ的轴向力还是否为零？（1分）已知条件选择轴的材料初算轴径结构设计计算弯矩校核计算完善设计修改直径转轴设计程序框图已知条件选择轴的材料初算轴径结构设计计算弯矩校核计算完善设计修改直径转轴设计程序框图图a图b1）图b布置形式合理（1分）。理由：将齿轮布置在远离转矩输入端的位置，（1）可利用轴的弯曲和扭转变形的综合作用使齿轮的最大载荷降低；（2）也可使载荷分布不均状况得以改善（答对一个或两个理由都得1分）。2）如本题答图a、b所示：a、b两图中齿轮2皆为左旋。(2分，每画对1个得1分)3）如本题答图b所示：（总计6对分力总计3分。每画对1对分力得0.5分）4）齿轮2、3的圆周力分别为：222222233333333cos2cos/222cos2cos/22zmTzmTdTFzmTzmTdTFnIInIIIItnIInIIIIt（1）（2分）齿轮2、3的轴向力分别为：222333tantantataFFFF（2分）为使轴II的轴向力为零，应满足如下条件：223323tantanttaaFFFF（2）（1分）将（1）式代入（2）式中整理得：)sinarcsin(sinsin222333222333zmzmzmzmnnnn（1分）所以，。549516248.5)13sin575.2193arcsin(3（1分）6）即使轴I反转，轴II的轴向力仍为零。（1分）2（总15分）：如图所示，一级斜齿圆柱齿轮减速器传动装置的小齿轮为悬臂布置形式。该齿轮的轴系采用一对角接触球轴承背对背安装的支撑形式。已知：轴承径向载荷Fr1、Fr2方向如图所示，大小分别为：Fr1=5500N、Fr2=3000N，小齿轮轴向力A=1500N。轴承内部轴向力按S=0.4Fr计算。1）分别计算图该对轴承的轴向力Fa1、Fa2。（8分）2）若该对轴承的寿命为8000小时，现将载荷加大一倍，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2500小时的工作要求？（7分）1）S1=0.4Fr1=0.4x5500=2200(N)，方向向左；（1分）S2=0.4Fr2=0.4x3000=1200(N)，方向向右；（1分）根据轴的转向及小齿轮旋向判断出：小齿轮轴向力A向左。（3分）S1+A=2200+1500=3700(N)S2=1200(N)（1分）所以，Fa2=S1+A=3700N（1分）Fa1=S1=2200N(1分)（以上步骤中公式正确、轴向力A方向判断正确，仅计算结果错误，只扣1分。）2）分）（小时小时分分1)(2500)(20008/800028/2)3()260())2((10')3()60()(103636hPThPThLnPfCfLnPfCfL结论：不满足。（没有中间步骤和计算公式，只答不满足，“蒙对的”给1分）四结构题1下图分别用六角头M16的普通螺栓、六角头M16的铰制孔螺栓连接两块厚度为20mm的钢板，采用弹簧垫圈，补画出其余结构线条，并注明那个是普通螺栓连接，那个是铰制孔螺栓连接（4分）。答案：普通螺栓连接（2分）铰制孔螺栓连接（2分）2(结构设计题)指出齿轮轴系结构图中的错误（指出并改正8处即可），说明错误原因，并在中心线上方画出正确结构（16分）。已知：1）齿轮是油润滑，轴承是脂润滑；2）轴承为深沟球轴承。答案：任意标出8处错误，并在上部改正这8处错误（每处2分）。错误1：键槽的长度不能大于与其连接的联轴器轴毂的长度；错误2：联轴器没有轴向定位；错误3：没有密封；错误4：密封处的轴径不能和轴承安装处的轴径相同；错误5：轴承端盖作为轴承外圈的定位，其内圈直径不能小于轴承外环内径；错误6：套筒作为轴承内圈的定位，其外径不能大于轴承内环外径；错误7：螺栓连接处的画法不对，包括螺纹画法和光孔的画法；错误8：没有画剖面线；错误9：用套筒对齿轮进行轴向定位时，套筒不能同时与轴肩和齿轮接触；错误10：两个键槽的位置应在同一直线上，确保两个键槽一次装夹加工出来；错误11：轴肩作为轴承内圈的定位，其直径不能大于轴承内环外径；错误12：同错误5；错误13：没有画剖面线；错误14：轴的伸出长度不应超过联轴器，这样无法实现两个半联轴器的连接；错误15：联轴器没有实现轴向固定，可采用紧定螺钉或轴端挡圈固定；错误16：齿轮是油润滑，轴承是脂润滑，因此应该有两个挡油环。对应于机械设计四考试科目：机械设计考试时间：120分钟试卷总分100分一、简答题（本大题共4小题，总计26分）1、齿轮强度计算中，有哪两种强度计算理论？分别针对哪些失效？若齿轮传动为闭式软齿面传动，其设计准则是什么？（6分）齿面的接触疲劳强度和齿根的弯曲疲劳强度的计算，齿面的接触疲劳强度针对于齿面的疲劳点蚀失效和齿根的弯曲疲劳强度针对于齿根的疲劳折断。齿轮传动为闭式软齿面传动，其设计准则是按齿面的接触疲劳强度设计，校核齿根的弯曲疲劳强度。2、连接螺纹能满足自锁条件，为什么还要考虑防松？根据防松原理，防松分哪几类？（8分）因为在冲击、振动、变载以及温度变化大时，螺纹副间和支承面间的摩擦力可能在瞬间减小或消失，不再满足自锁条件。这种情况多次重复，就会使联接松动，导致机器不能正常工作或发生严重事故。因此，在设计螺纹联接时，必须考虑防松。根据防松原理，防松类型分为摩擦防松，机械防松，破坏螺纹副关系得分防松。3、联轴器和离合器的功用是什么？二者的区别是什么？（6分）联轴器和离合器的功用是联接两轴使之一同回转并传递转矩。二者区别是：用联轴器联接的两轴在工作中不能分离，只有在停机后拆卸零件才能分离两轴，而用离合器可以在机器运转过程中随时分离或接合两轴。4、链传动产生动载荷的原因是什么？为减小动载荷应如何选取小链轮的齿数和链条节距？（6分）小链轮的齿数不宜过小和链条节距不宜过大。二、选择题（在每题若干个选项中选出正确的选项填在横线上。本大题共12小题，总计24分）1、当两个被联接件之一太厚，不易制成通孔且需要经常拆卸时，往往采用B。A．螺栓联接B．双头螺柱联接C．螺钉联接2、滚动轴承中，为防止轴承发生疲劳点蚀，应进行A。A.疲劳寿命计算B.静强度计算C.极限转速验算3、阿基米德蜗杆的A参数为标准值。A.轴面B.端面C.法面4、一对相啮合的圆柱齿轮的Z1＜Z2，b1b2,其齿面接触应力的大小为A。A.σH1=σH2B.σH1σH2C.σH1σH25、V带传动设计中，限制小带轮的最小直径主要是为了____B___。A．使结构紧凑B．限制弯曲应力C．限制小带轮上的包角D．保证带和带轮接触面间有足够摩擦力6、在齿轮抗弯强度的设计公式m≥1212FaSadFKTYYz中，应代入_C__。A.111FaSaFYYB.222FaSaFYYC.111FaSaFYY与222FaSaFYY中大者得分D.111FaSaFYY与222FaSaFYY中小者7、链传动中，链节数常选偶数，是为了使链传动B。A．工作平稳B．避免过渡链节C．链条与链轮磨损均匀8、滑动轴承中，含油轴承是采用B材料制成的。A．硬木B．粉末冶金C．塑料9、承受预紧力F′的紧螺栓联接在受轴向工作拉力F时，剩余预紧力为F″，其螺栓所受的总拉力Fo为__B。A．Fo＝F十F′B．Fo＝F十F″C．Fo＝F′十F″10、当键联接强度不足时可采用双键。使用两个平键时要求键D布置。A．在同一条直线上B．相隔90°C．相隔120°D．相隔180°11、下列零件的失效中，C不属于强度问题。A．螺栓断裂B．齿轮的齿面上发生疲劳点蚀C．蜗杆轴产生过大的弯曲变形D．滚动轴承套圈的滚道上被压出深的凹坑12、带传动发生打滑总是___A____。A．在小轮上先开始B．在大轮上先开始C．在两轮上同时开始D．不定在哪轮先开始三、分析题（本大题共3小题，总计20分）1.如图所示，1、2是一对蜗杆蜗轮传动，3、4是一对斜齿轮传动。已知1为原动件，4为输出件，各轮转向如图所示。为了使中间轴上蜗轮2和斜齿轮3的轴向力互相抵消一部分，⑴试确定1、2、3、4各轮的旋向；⑵在图上标出2和3所受各力的方向。（10分）1、2、3轮左旋，4轮右旋得分装订线班级：学号：姓名：2、写出一维雷诺方程的表达式，说明油膜承载的必要条件，并指出图示四种情况，哪一种能够形成流体动压润滑油膜？（5分）A．B．C．D．形成动力润滑的必要条件：1）相对运动的两表面间必须形成楔形间隙；2）被油膜分开的两表面须有一定的相对滑动速度，其方向应保证润滑油由大口进，从小口出；3）润滑油须有一定的粘度，供油要充分。B能够形成流体动压润滑油膜3、如图所示为带传动简图。轮1为主动轮。试问：（1）带传动的主要失效形式有哪些？带传动工作时为什么出现弹性滑动现象？能否避免弹性滑动？（2）带传动工作时，带处于图中哪一点应力最大？最大应力max＝？（5分）带传动的主要失