太原理工機械設計試題庫及答案.doc

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一、填空題(每空1分共24分) 1.螺紋的公稱直徑是指螺紋的 徑，螺紋的升角是指螺紋 徑處的升角。螺旋的自鎖條件為 。 2、三角形螺紋的牙型角α＝ ，適用于 ，而梯形螺紋的牙型角α＝ ，適用于 。 3、螺紋聯接防松，按其防松原理可分為 防松、 防松和 防松。 4、選擇普通平鍵時，鍵的截面尺寸(bh)是根據 查標準來確定的,普通平鍵的工作面是 。 5、帶傳動的傳動比不宜過大，若傳動比過大將使 ，從而使帶的有效拉力值減小。6、鏈傳動瞬時傳動比是 ，其平均傳動比是 。 7、在變速齒輪傳動中，若大、小齒輪材料相同，但硬度不同，則兩齒輪工作中產生的齒面接觸應力 ，材料的許用接觸應力 ，工作中產生的齒根彎曲應力 ，材料的許用彎曲應力 。 8、直齒圓柱齒輪作接觸強度計算時取 處的接觸應力為計算依據，其載荷由一對輪齒承擔。 9、對非液體摩擦滑動軸承，為防止軸承過度磨損，應校核 ，為防止軸承溫升過高產生膠合,應校核 。 10、撓性聯抽器按是否具行彈性元件分為 撓性聯軸器和 撓性聯軸器兩大類。 二、單項選擇題(每選項1分,共10分) 1.采用螺紋聯接時,若被聯接件之—厚度較大，且材料較軟，強度較低，需要經常裝拆，則一般宜采用 。 A螺栓聯接； B雙頭螺柱聯接； C螺釘聯接。 2.螺紋副在摩擦系數一定時,螺紋的牙型角越大,則 。 A. 當量摩擦系數越小，自鎖性能越好； B．當量摩擦系數越小，自鎖性能越差； C. 當量摩擦系數越大，自鎖性能越差； D.當量摩擦系數越大，自鎖性能越好； 3、當鍵聯接強度不足時可采用雙鍵。使用兩個平鍵時要求鍵 布置。(1分) A 在同—直線上; B相隔900 ; C．相隔1200； D相隔1800 4、普通平鍵聯接強度校核的內容主要是 。 A.校核鍵側面的擠壓強度;B.校核鍵的剪切強度；C.AB兩者均需校核；D．校核磨損。 5、選取V帶型號，主要取決于 。 A．帶的線速度 B．帶的緊邊拉力 C．帶的有效拉力 D．帶傳遞的功率和小帶輪轉速 6、為了限制鏈傳動的動載荷，在節(jié)距p和小鏈輪齒數z1一定時,．應該限制 。 A．小鏈輪的轉速n1； B.傳動的功率P； C.傳遞的圓周力。 7、圓柱齒輪傳動，當齒輪直徑不變，而減小模數時，可以 。 A．提高輪齒的彎曲強度； B.提高輪齒的接觸強度； C.提高輪齒的靜強度； D．改善傳動的平穩(wěn)性。 8、當轉速較低、同時受徑向載荷和軸向載荷，要求便于安裝時，宜選用 。 A．深溝球軸承 B．圓錐滾子軸承 C．角接觸球軸承 9、溫度升高時，潤滑油的粘度 。 A.隨之升高； B.保持不變； C．隨之降低； D.可能升高也可能降低。 10、圓柱螺旋彈簧的彈簧絲直徑d=6mm,旋繞比C=5,則它的內徑D1等于 。 A、30mm, B、24mm, C、36mm, D、40mm 三、計算題(38分) 1、(15分)圖3-1示螺栓聯接中,采用兩個M20的普通螺栓，其許用拉應力[σ]＝l60N／mm2，聯接件接合面間摩擦系數f＝0.20，防滑系數Ks＝1.2，計算該聯接件允許傳遞的靜載荷F＝?(M20的螺栓d1＝17.294mm)(10分) 圖3-1 2、(13分)如圖3-2所示某電梯傳動裝置中采用蝸桿傳動，電機功率P=10kW，轉速n1＝970r／min，蝸桿傳動參數z1＝2；z2＝60；直徑系數q＝8；總效率η＝0．8，m＝8，右旋蝸桿，試計算：〔14分) (1)電梯上升時，標出電機轉向； (2)標出蝸桿所受各力的方向； (3)計算蝸輪所受各力大小。 圖3-2 3、根據工作條件，決定在某傳動軸上安裝一對角接觸向心球軸承(如圖所示)，已知兩個軸承受到的徑向載荷分別為Fr1＝1650N和Fr2=3500N。外加軸向力Fae＝1020N。 (1)若派生軸向力Fd＝0.7Fr，試計算兩個軸承實際受到的軸向載荷Fa1和Fa2。 Fae 圖3-3 4、 分析題(20分) 1. (10分) 如圖4-1傳動系統(tǒng)，要求軸Ⅱ、Ⅲ上的軸向力抵消一部分，試確定： 1)蝸輪6的轉向； 2)斜齒輪3、4和蝸桿5、蝸輪6的旋向； 3)分別畫出蝸桿5，蝸輪6嚙合點的受力方向。 圖4-1 2、(10分)指出圖4-2中的結構錯誤(在有錯處畫○編號，并分析錯誤原因)，并在軸心線下側畫出其正確結構圖。 答案1、大,中,。2、600、聯接、300、傳動。 3、摩擦、機械、永久4、軸徑d、側面。5、包角α。 6、變量、常數。7、相同、不同、不同、不同。 8、節(jié)點。9、p、pv。10、無彈性元件,有彈性元件。 1、B。2、D。3、D。4、A。5、D。6、A。7、D。8、B。9、C。10、B。 1、螺栓預緊后，接合面所產生的最大摩擦力必須大于或等于橫向載荷，假設各螺栓所需預緊力均為F0 則由平衡條件 可得 (4分) 螺栓危險截面的強度條件為于是得 (4分 (5分) 2、(13分) [解] 1)電機轉向箭頭向上；(1分) 2)蝸桿受各力方向如圖(3分) Fa2 (3分) (3分) Fr2＝Ft2tanα＝9845tan20＝3583N (3分) 3、(14分) [解] Fd1＝0.7Fr1＝0.71650=1155N (2分) 方向向右 Fd2＝0.7Fr2＝0.73500=2450N (2分) 方向向左 Fd1十Fae＝1155十1020＝2175 ＜ Fd2 故軸承1為壓緊端，軸承2為放松端。 Fa1＝Fd2-Fae=2450-1020N =1430 (2分) Fa2＝Fd2＝2450N (2分) (3分) (3分) 四、分析題(26分) 1.(12分)(1) 蝸輪6的轉向為逆時針方向； (2分) (2)齒輪3左旋，齒輪4右旋，蝸桿5右旋，蝸輪6右旋；(4分) (3)蝸桿5嚙合點受力方向如圖(a)；蝸輪6嚙合點受力方向如圖(b)。(6分) 2、(14分)[解] 畫出的正確結構圖如圖。 ①軸的右端面應縮到聯軸器端面內1～2mm，軸端擋圈壓到聯軸器端面上，與軸端面留有間隙； ②聯軸器與透蓋不能接觸，聯軸器應右移； ③聯軸器與軸配合直徑應小一點，形成軸肩定位； ④聯軸器處聯接平鍵與蝸輪處聯接平鍵應在一條線上；鍵與轂孔鍵槽底面間應有間隙； ⑤右軸承內圈左端面只能與套筒端面接觸，與軸肩端面應有間隙，所以套筒內軸頸右端面應左移1～2mm； ⑥與蝸輪輪轂配合軸頸長度應比輪轂長短1～2mm，軸頸右端面縮進去； ⑦左軸承內圈不能被軸環(huán)全擋住，軸環(huán)左部軸徑減小至內圈厚度的2／3左右；⑧透蓋和悶蓋外圓外側應倒角，與箱體間均應有調整墊片。⑨軸的左端伸出軸承內圈過長，應縮短一點。 每指出一處錯誤1分,說明原因1分,指出五個錯誤算滿分10分；畫出正確圖形4分。 一、填空題(每空1分共31分) 1、當一零件受脈動循環(huán)變應力時，則其平均應力是其最大應力的 2、三角形螺紋的牙型角α＝ ，適用于 ，而梯形螺紋的牙型角α＝ ，適用于 。 3、螺紋連接防松，按其防松原理可分為 防松、 防松和 防松。 4、帶傳動在工作過程中，帶內所受的應力有 、和 ，最大應力發(fā)生在 。 5、鏈傳動設計時，鏈條節(jié)數應選 數(奇數、偶數)。鏈輪齒數應選 數；速度較高時，鏈節(jié)距應選 些。 6、根據齒輪設計準則，軟齒面閉式齒輪傳動一般按 設計，按 校核；硬齒面閉式齒輪傳動一般按 設計，按 校核。 7、在變速齒輪傳動中，若大、小齒輪材料相同，但硬度不同，則兩齒輪工作中產生的齒面接觸應力 ，材料的許用接觸應力 ，工作中產生的齒根彎曲應力 ，材料的許用彎曲應力 。 8、蝸桿傳動的總效率包括嚙合效率η、 效率和 效率。其中嚙合效率η1= ，影響蝸桿傳動總效率的主要因素是 效率。 9、軸按受載荷的性質不同，分為 、 、 。 10、滾動軸承接觸角越大，承受 載荷的能力也越大。 二、單項選擇題(每選項1分,共11分) 1、循環(huán)特性r=－1的變應力是 應力。 A．對稱循環(huán)變 B、脈動循環(huán)變 C．非對稱循環(huán)變 D．靜 2、在受軸向變載荷作用的緊螺柱連接中，為提高螺栓的疲勞強度，可采取的措施是( )。 A、增大螺栓剛度Cb，減小被連接件剛度Cm B．減小Cb．增大Cm C．增大Cb和Cm D．減小Cb和Cm 3、在螺栓連接設計中，若被連接件為鑄件，則往往在螺栓孔處做沉頭座孔．其目的是( )。 A．避免螺栓受附加彎曲應力作用 B．便于安裝 C．為安置防松裝置 4、 選取V帶型號，主要取決于 。 A．帶的線速度 B．帶的緊邊拉力 c．帶的有效拉力 D．帶傳遞的功率和小帶輪轉速 5、對于標準齒輪傳動，影響齒形系數Y的主要幾何參數是 。 A．齒輪的模數 B．齒輪的壓力角 C．齒輪的齒數 D．齒輪的頂隙系數 6、一斜齒圓柱齒輪傳動，已知法向模數Mn＝4mm，齒數Z1=20，螺旋角β＝14032’2”，齒寬b1＝80，b2＝75mm，則該傳動的齒寬系數φd等于——。 A．0.852 B．O.88 C．0.8 D．0.907 7、同一工作條件，若不改變軸的結構和尺寸，僅將軸的材料由碳鋼改為合金鋼，可以提高軸的 而不能提高軸的 。 A．強度 B．剛度 8、當轉速較低、同時受徑向載荷和軸向載荷，要求便于安裝時，宜選用 。 A．深溝球軸承 B．圓錐滾子軸承 C．角接觸球軸承 9、滑動軸承計算中限制pv值是考慮限制軸承的 。 A．磨損 B．發(fā)熱 C．膠合 D．塑性變形 10、圓柱螺旋彈簧的彈簧絲直徑d=6mm,旋繞比C=5,則它的內徑D1等于 。 A、30mm, B、24mm, C、36mm, D、40mm 三、計算題(38分) 1、(15分)有一受預緊力F0和軸向工作載荷作用的緊螺栓連接，已知預緊力F0＝1000 N，螺栓的剛度Cb與連接件的剛度Cm相等，軸向工作載荷F=1000N，試計算該螺栓所受的總拉力F2＝?剩余預緊力F1＝?在預緊力F0不變的條件下，若保證被連接件間不出現縫隙，該螺栓的最大軸向工作載荷Fmax為多少? 2、(13分)如圖3-2所示的手搖起重絞車采用蝸桿傳動。巳知模數m＝8mm，蝸桿頭數z1＝1，蝸桿分度圓直徑d1＝80mm，蝸輪齒數z2＝40，卷筒直徑D＝200mm，蝸桿與蝸輪間的當量摩擦系數fV＝0.03，軸承和卷簡中的摩擦損失等于6％，問： (1)欲使重物W上升1m,手柄應轉多少轉?并在圖上標出手柄的轉動方向。 圖3-2 (2)若重物W＝5000N，手搖手柄時施加的力F＝100N，手柄轉臂的長度L應是多少? 3、(10分)某軸系部件采用一對7208AC滾動軸承支承，如圖3-3所示。己知作用于軸承上的徑向載荷Fr1＝1000N，Fr2＝2060N，作用于軸上的軸向載荷FA=880 N，軸承內部軸向力Fd與徑向載荷Fr的關系為Fd＝0.68Fr,試求軸承軸向載荷Fa1和Fa2。 圖3-3 四、分析題(20分) 1.(10分)如圖4-1為圓柱齒輪—蝸桿傳動。已知斜齒輪1的轉動方向和斜齒輪2的輪齒旋向。 (1)在圖中嚙合處標出齒輪1和齒輪2所受軸向力Fa1和Fa2的方向。 (2)為使蝸桿軸上的齒輪2與蝸桿3所產生的軸向力相互抵消一部分，試確定并標出蝸桿3輪齒的螺旋線方向，并指出蝸輪4輪齒的螺旋線方向及其轉動方向。 (3)在圖中嚙合處標出蝸桿和蝸輪所受各分力的方向。 圖4-1 2、(10分)指出圖4-2中的結構錯誤(在有錯處畫○編號，并分析錯誤原因)，并在軸心線下側畫出其正確結構圖。 圖4-2 答案 一、填空題(每空1分共31分) 1、50%。2、600、聯接、300、傳動。3、摩擦、機械、永久。 4、松緊邊拉力產生的拉應力、離心拉應力、彎曲應力。5、偶、奇、小。6、接觸強度、彎曲強度、彎曲強度、接觸強度。7、相同、不同、不同、不同。8、軸承效率η2、攪油效率η3、嚙合效率。9、轉軸、心軸、傳動軸。10、軸向。 二、單項選擇題(每選項1分,共11分) 1、A。2、B。3、A。4、D。5、C。6、D。7、A、B。8、B。9、B。10、B。 三、計算題(38分)1.(15分) (5分) (5分) F1=F0 (5分) F2=F0 F0 F1=F2 F1 F1=F20 2、(13分) [解] (1) i=z2/z1＝40 設重物上升1m，手柄應轉x轉，則 (5分) 手柄的轉動方向ω示于圖中(3分) (2) 總效率2分,L3分) 3、(10分)[解] 7208C軸承的α＝150，內部軸向力Fd＝0.4Fr, Fd1＝0．4Fr1＝0.41000=400N (2分) 方向如解所示向左 Fd2＝0.4Fr2＝0.42060=824N (2分) 方向如圖所示向右 Fd2十FA＝824十880＝1704＞Fd1 故軸承1為壓緊端，軸承2為放松端。 Fa1＝Fd2十FA=1704N (3分) Fa2＝Fd2＝824N (3分) 四、分析題(20分) 1.(11分) (1)在圖中嚙合處齒輪1和齒輪2所受軸向力Fa1和Fa2的方向如圖(2分)。 (2)蝸桿3輪齒的螺旋線方向，蝸輪4輪齒的螺旋線方向及其轉動方向如圖(2分)。 (3)蝸桿和蝸輪所受各分力的方向。(6分) 2、(10分)[解] 畫出的正確結構圖如圖。 ①固定軸肩端面與軸承蓋的軸向間距太小。 ②軸承蓋與軸之間應有間隙。 ③軸承內環(huán)和套簡裝不上，也拆不下來。 ④軸承安裝方向不對。 ⑤軸承外圈內與殼體內壁間應有5-8mm間距。 ⑥與輪轂相配的軸段長度應小于輪轂長。 ⑦軸承內圈拆不下來。 每指出1個錯誤得1分,滿分5分；每改正1個錯誤得1分,滿分5分。 3.如下圖所示為二級蝸桿傳動，已知蝸桿3的螺旋線方向為右旋，蝸輪4的轉向如圖所示，軸I為輸入軸，試求： （1）軸I和軸Ⅱ的轉向 （2）全部的蝸輪、蝸桿的螺旋線方向 （3）蝸輪2和蝸桿3所受各分力的方向 （注：要求蝸輪2與蝸桿3的軸向力方向相反） 4.下圖為斜齒輪、軸、軸承組合結構圖。齒輪用油潤滑，軸承用油脂潤滑，請指出該軸系結構設計中的錯誤。要求： 1． 在圖中用序號標注設計錯誤處； 2． 在圖下方的空白處標注序號，按序號列出錯誤，并提出修改建議； 3． 不必在圖中直接改正。 題八圖 答： （1）聯軸器的鍵1應采用C型鍵聯接，同時，鍵的布置應與齒輪軸段處的鍵在同一母線上； （2）軸承端蓋與軸之間應有間隙并設計密封件； （3）左邊軸承軸段與軸承端蓋軸段之間應設計一個階梯，不應為同一直徑軸，以便于軸承安裝； （4）左軸承端蓋與軸承座間應有墊片； （5）左端軸承內圈厚度應略高于軸環(huán)厚度； （6）齒輪寬度應略短于相應軸段長度1-2mm； （7）齒輪軸上的鍵長應短于軸段長度； （8）右端軸承內圈厚度應略高于軸環(huán)厚度； （9）、右軸承端蓋與軸承座間應有墊片； 5. 如圖所示蝸桿蝸輪--級斜齒圓柱齒輪傳動，Ⅰ軸為輸入軸，已知蝸桿1的轉向和蝸輪2的輪齒旋向如圖所示。 （1）在圖中標出齒輪2、4的轉向 （3分） （2）為使中間軸Ⅱ所受的軸向力可抵消一部分，試確定斜齒輪3、4的輪齒旋向 （3分） （3）在圖中標出齒輪2、3所受的圓周力、和軸向力、的方向。（4分） （1）齒輪2、4的如圖所示。（2） 3輪右旋，4輪左旋。 （3） 2、3兩輪的各分力方向下圖所示。 Fa2 ⊙Ft2 Ft3 Fa3 6.下圖為斜齒輪、軸、軸承組合結構圖。齒輪用油潤滑，軸承用脂潤滑，編寫序號列出圖中的各設計錯誤，并指出設計錯誤的原因。（注：不必改正） 示例：①軸承端蓋與箱體間無墊片, 無法調整軸承游隙 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ① 2 軸肩高過內圈高度 3 齒輪輪轂的長度要長過與其配合的軸段的長度1－2mm 4 兩端的軸承要加擋油環(huán) 5 套筒高度高過右邊軸承內圈的高度 6 軸承端蓋與軸要留有間歇 7 軸承端蓋與軸間要有密封圈 8 聯軸器沒有定位軸肩 9 聯軸器與端蓋之間應間隙 10 鍵槽位置不對，軸上鍵槽應在同一母線上。 11 聯軸器上鍵槽應為通 12 軸應短1－2mm 一、選擇題（每小題1分，共15分，請將答案填入下表中） 1、平鍵聯接中的平鍵截面尺寸bh是按 C 選定的。 A. 轉矩 B. 功率 C. 軸徑 D. 材料 2、帶傳動在工作時產生彈性滑動，是由于 C 。 A. 包角α1太小 B. 初拉力F0太小 C. 緊邊與松邊拉力不等 D. 傳動過載 3、在一定轉速下、要減輕滾子鏈傳動的不均勻性和動載荷，應該 D 。 A. 增大節(jié)距P和增加齒數Z1 B. 增大節(jié)距P和減小齒數Z1 C. 減小節(jié)距P和減小齒數Z1 D. 減小節(jié)距P和增加齒數Z1 4、在下列四種型號的滾動軸承中，只能承受徑向載荷的是 B 。 A. 6208 B. N208 C. 30208 D. 51208 5、在下列四種類型的聯軸器中，能補償兩軸的相對位移以及可以緩和沖擊、吸收振動的是 D 。 A. 凸緣聯軸器 B. 齒式聯軸器 C. 萬向聯軸器 D. 彈性套柱銷聯軸器 6、帶傳動張緊的目的是 D 。 A. 減輕帶的彈性滑動 B. 提高帶的壽命 C. 改變帶的運動方向 D. 使帶具有一定的初拉力 7、僅受預緊力Fˊ作用的緊螺栓聯接，其螺栓的計算應力σca=，將拉應力增30%的原因是考慮 C 。 A. 安裝時可能產生的偏心載荷 B. 載荷可能有波動 C. 拉伸和扭轉的復合作用 D. 螺栓材料的機械性能不穩(wěn)定 8、在一般工作條件下，齒面硬度HBS≤350的閉式鋼制齒輪傳動，通常的主要失效形式為 B 。 A. 輪齒疲勞折斷 B. 齒面疲勞點蝕 C. 齒面膠合 D. 齒面塑性變形 9、一對相嚙合的圓柱齒輪的Z2>Z1，b1>b2，其接觸應力的大小關系是 C 。 A. σH1<σH2 B. σH1 >σH2 C. σH1=σH2 D. 可能相等，也可能不等 10、斜齒圓柱齒輪的法面模數mn與端面模數mt的關系式，應該是 C 。 A. mn=mtsinβ B. mn=mt/cosβ C. mn=mtcosβ D. mn=mtcosα 11、齒輪傳動中，輪齒的齒面疲勞點蝕通常首先發(fā)生在 D 。 A. 齒頂部分 B. 靠近節(jié)線的齒頂部分 C. 齒根部分 D. 靠近節(jié)線的齒根部分 12、 在下列四種型號的滾動軸承中， ② 必須成對使用。 ①. 深溝球軸承 ②. 圓錐滾子軸承 ③. 推力球軸承 ④. 圓柱滾子軸承 13、聯接螺紋主要要求__③____。 ①效率高 ②平穩(wěn)性好 ③自鎖性好 ④加工方便 14、帶傳動的主要失效形式是____④__。 ①彈性滑動 ②沖擊載荷下傳動帶拉斷 ③磨損 ④打滑和疲勞破壞 15、一般參數的閉式硬齒面齒輪傳動最經常出現的失效形式是___①___。 ①輪齒折斷 ②齒面疲勞點蝕 ③齒面膠合 ④齒面磨損 16、 某廠運輸帶由轉速1440r/min 的電動機通過三套減速裝置來驅動, 其中a.雙級直齒圓柱齒輪減速器; b.滾子鏈傳動; c.V帶傳動。 這三套減速裝置的排列次序宜采用___③_____。 ① 電動機→a→b→c→運輸帶 ② 電動機→b→a→c→運輸帶 ③ 電動機→c→a→b→運輸帶 ④ 電動機→b→c→a→運輸帶　 17、選擇平鍵的剖面尺寸（bh）是根據____①______。 ① 軸的直徑 ?、趥鬟f的扭矩 　③軸的轉速 　 ④輪轂長度 18、斜齒圓柱齒輪傳動，螺旋角取得越大，則傳動的平穩(wěn)性____②______。 ①越低 　　 ?、谠礁摺　　　　、蹧]有影響 19、在軸的結構設計中，軸的最小直徑是按___①_____ 來初步確定的。 ①扭轉強度 ②彎曲強度 ③軸段的長度 ④軸段上零件的孔徑 20、直軸按其載荷性質可分為三種，只承受彎矩，而不承受轉矩的稱___心___軸；既承受彎矩又承受轉矩的稱___轉_____軸。 二、填空題 1、帶傳動中, 若主動輪圓周速度為Ｖ1,從動輪圓周速度為Ｖ2 , 帶的線速度為Ｖ, 則三者關系是：_Ｖ1__ ＞ Ｖ ＞ __Ｖ2__ 。 2、蝸桿傳動除了作強度計算外，還須作 熱平衡計算，其根本目的在于防止膠合。 3、齒輪傳動時,兩輪輪齒的 齒面接觸 應力相等，而兩輪輪齒的_齒根彎曲__應力不相等。 4、在設計V帶傳動時，V帶的型號是根據 小帶輪轉速n1 和 計算功率Pc 選取的。 5、鏈傳動中的節(jié)距越大，鏈條中各零件尺寸 越大 ，鏈傳動的運動不均勻性 越大 。 三、簡答題（每小題5分，共10分） 1、有一由V帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動組成的減速傳動裝置，試合理確定其傳動布置順序，并說明其原因。 答：V帶傳動→齒輪傳動→鏈傳動。 V帶傳動在高速級可使有效拉力小，并且可以緩沖吸振。鏈傳動在低速級傳動的不均勻性和動載荷小。 四、分析題（每小題10分，共20分） 1、下圖所示蝸輪蝸桿—斜齒圓柱齒輪傳動組成的傳動裝置，蝸桿為主動件，若蝸桿1的轉動方向如圖中n1所示，蝸桿齒的螺旋線方向為右旋。 試分析： （1）為使中間軸I所受的軸向力能抵消一部分，確定蝸輪2、斜齒輪3和斜齒輪4的輪齒旋向； （2）在圖中畫出蝸輪2的圓周力Ft2、徑向力Fr2和軸向力Fa2以及斜齒輪3的圓周力Ft3、徑向力Fr3和軸向力Fa3。 五、計算題（共30分） 1、計算下圖所示兩個機構的自由度，若有復合鉸鏈、局部自由度和虛約束應指出。（8分） 五、計算題 1、一機械傳動裝置，采用一對角接觸球軸承，暫定軸承型號為7307AC。已知軸承載荷R1=1200 N，R2=2050 N，FA=880 N，轉速n=5000 r/min，運轉中受中等沖擊，預期壽命Lh=2000 h，試問所選軸承型號是否恰當？（注：70000AC型軸承的內部軸向力為0.7R；對70000AC型軸承，e=0.68；當A/R> e時，X=0.41、Y=0.87；當A/Re時，X=1、Y=0；fT=1；fF=1.5；7307AC軸承的徑向額定動載荷 C=32800 N。）（14分） 解：（1）先計算軸承1、2的軸向力A1、A2： 兩個70000AC型軸承的內部軸向力為 因為 所以 ， （2）計算軸承1、2的當量動載荷： 70000AC型軸承e=0.68，而 所以X1=0.41、Y1=0.87；X2=0.41、Y2=0.87。故徑向當量動載荷為 （3）計算所需的徑向額定動載荷C 因兩端選擇同樣尺寸的軸承，而P2＞P1，故應以軸承2的徑向當量動載荷P2為計算依據。 因為 C2＜C，故所選7307AC軸承合適。 2、某兩端固定軸采用一對深溝球軸承(6208)，已知軸上的軸向外載荷Fa＝720Ｎ，徑向外載荷Fr=2400N(對稱布置)，ｎ＝1440r/min，fF＝1.2，fT＝1。額定動載荷C＝29500Ｎ，額定靜載荷C0＝18000Ｎ，求該對軸承的壽命。 求 (1)兩軸承的軸向力A1、A2 (4分) (2)兩軸承的當量動載荷P1、P2，并指出哪個是危險軸承? (6分) (3)計算軸承的壽命。(4分) Fr A/C0 e A/R>e x y 0.025 0.22 0.56 2.0 0.04 0.24 1.8 0.07 0.27 1.6 題四——圖3 解： R1=R2=1200N （1）A1= Fa，A2=0。 （2）A/C0=0.04， e=0.24, A1/R1=0.6>e X1=0.56，Y1=1.8 , X2=1, Y2=0 P=xR+yA； P1=1968 N， P2=1200N P1＞ P2 軸承1危險 （3） h 六、改錯題（10分） 下圖所示為一齒輪軸部件圖，請在有結構錯誤的地方用序號標出，并逐條寫出錯誤的內容，不必改正。 一、選擇題（共30分、每小題2分） 1、鏈傳動作用在軸和軸承上的載荷比帶傳動要小，這主要是因為（ C ）。 　A、鏈傳動只用來傳遞較小功率 B、鏈速較高，在傳遞相同功率時圓周力小 　C、鏈傳動是嚙合傳動，無需大的張緊力 D、鏈的質量大，離心力大 2、直齒圓柱齒輪傳動，當齒輪直徑不變，而減小模數增加齒數時，則（ C ）。 A、提高了輪齒的彎曲強度 B、提高了齒面的接觸強度 C、降低了輪齒的彎曲強度 D、降低了齒面的接觸強度 3、受中等沖擊載荷、支承剛度較差、速度較高的兩軸之間宜選用（ A）。 A．彈性柱銷聯軸器 B．凸緣聯軸器 C. 十字滑塊聯軸器 D．萬向聯軸器 4、帶傳動工作時，設小帶輪為主動輪，則帶的最大應力發(fā)生在帶（C ）。 A．進入大帶輪處 B．離開大帶輪處 C. 進入小帶輪處 D．離開小帶輪處 5、有一減速器傳動裝置由帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動組成，其安排順序以方案（ A ）為好。 A．帶傳動 齒輪傳動 鏈傳動 B．鏈傳動 齒輪傳動 帶傳動 C．帶傳動 鏈傳動 齒輪傳動 D．鏈傳動 帶傳動 齒輪傳動 6．螺紋聯接防松的根本問題在于（ C ）。 A、增加螺紋聯接的軸向力 B、增加螺紋聯接的橫向力 C、防止螺紋副的相對轉動 D、增加螺紋聯接的剛度 7．為聯接承受橫向工作載荷的兩塊薄鋼板，一般采用的螺紋聯接類型應是（A ）。 A．螺栓聯接 B. 雙頭螺柱聯接 C．螺釘聯接 D. 緊定螺釘聯接 8．齒面硬度HB≤350HBS的閉式鋼制齒輪傳動中，主要失效形式為（ B ）。 A．齒面磨損 B．齒面點蝕 C．齒面膠合 D. 輪齒折斷 9.不完全液體潤滑滑動軸承，驗算是為了防止軸承（ B ）。 A. 過度磨損 B. 過熱產生膠合 C. 產生塑性變形 D. 發(fā)生疲勞點蝕 10、對于溫度變化不大的短軸，考慮結構簡單，軸承部件的軸向固定方式宜采用（ A ）。 A．兩端固定 B．兩端游動 C．一端固定一端游動 D．A，B，C均可以 11、在蝸桿傳動設計中，除規(guī)定模數標準化外，還規(guī)定蝸桿直徑d1取標準，其目的是（ B ）。 A．限制加工蝸桿的刀具數量 B．限制加工蝸輪的刀具數量并便于刀具的標準化 C．為了裝配方便 D．為了提高加工精度 12、工作時承受彎矩并傳遞轉矩的軸稱為（ B ）。 　　 A、轉動心軸 B、轉軸 　　 C、傳動軸 D、固定心軸 13、普通平鍵的主要失效是（ A ）。 A．工作面被壓潰或鍵被剪斷 B．工作面產生膠合破壞 C. 工作面產生過度磨損 D．鍵被彎曲折斷 14、帶傳動產生彈性滑動的原因是由于（ D ）。 　　A、帶不是絕對撓性體 B、帶與帶輪間的摩擦系數偏低 　　C、帶繞過帶輪時產生離心力 D、帶的緊邊與松邊拉力不等 15、非液體摩擦滑動軸承正常工作時，其工作面的摩擦狀態(tài)是（ C ）。 　　 A、完全液體摩擦狀態(tài) B、干摩擦狀態(tài) 　　 C、邊界摩擦或混合摩擦狀態(tài) D、不確定 二、標準件（4題共12分，每小題3分） 1、請按GB/T 5781-2000標準標注出：公稱直徑為16mm、長60mm全螺紋六角頭螺栓；并按GB/T 41-2000的標準標注出與該螺栓配合使用的不經表面處理的普通粗牙六角螺母。 螺栓 M16 60 GB/T 5781-2000 螺母M16 GB/T 41-2000 2、請按GB/T 1096-2003標準標注出：寬為18 mm、高為11 mm、長為100 mm圓頭普通平鍵；按GB/T 119-2000標準標注出：直徑為10 mm，長為100 mm，直徑允差為d4，材料為35號鋼，熱處理硬度為HRC28～38，不經表面處理的圓柱銷。 鍵 18100 GB/T 1096-2003 銷 10100 GB/T 119-2000 3、根據下面所給出的軸承代號，指出下面軸承相應的類型、尺寸系列、內徑、公差等級和游隙組別。 （1）6308/C3 （2）7214B （3）30213/P4 6308/ C3—表示內徑為40mm，03尺寸系列的深溝球軸承，0級公差，3組游隙。 7214B—表示內徑為70mm，02尺寸系列的角接觸球軸承，接觸角為40，0級公差，0組游隙。 30213/ P4—表示內徑為65mm，02尺寸系列的圓錐滾子軸承，4級公差，0組游隙。 4、根據下面所給出帶、滾子鏈編號，指出這些零件的公稱尺寸。 （1）帶：A 1000 GB/T 11544-1997 （2）鏈：08A—1—88 GB/T1243—2006（注：此鏈的節(jié)距為0.5英寸） （1）A 1000 GB/T 11544-1997：基準長度為1000 mm的A型普通V帶。 （2）08A—1—88 GB/T1243—2006：A系列、節(jié)距12.7mm、單排、88節(jié)的滾子鏈 三、問答題（4題共20分，每小題5分） 1、簡述靜強度設計和疲勞強度設計的不同之處。 2、當設計鏈傳動時，選擇齒數和節(jié)距時應考慮哪些問題？ 3、閉式蝸桿傳動為什么要進行熱平衡計算？ 4、在具有穩(wěn)定輸入、輸出功率的機器上，轉軸以定速轉動，當不考慮外來沖擊和載荷波動等作用時，請分別將內部受的是穩(wěn)態(tài)應力或交變應力的零件的編號寫入下面相應的分類中。 A．機箱箱體的地腳螺栓；B．裝有齒輪的旋轉軸；C．軸上的齒輪；D．軸上的蝸桿；E．軸上的滾動軸承；F．軸上的平鍵；G．聯軸器上的螺栓；H．軸上的銷；I．聯軸器；J．離合器；K．輸出端的滾子鏈；L．輸入端的V帶． （1）受穩(wěn)態(tài)應力的零件是：A、F、G、H、I、J （2）受交變應力的零件是：B、C、D、E、K、L、 （3）利用摩擦工作的零件有：A、E、J、G、L 四、分析題（8分） 1、圖示為由圓錐齒輪和斜齒圓柱齒輪組成的傳動系統(tǒng)。已知：Ⅰ軸為輸入軸，轉向如圖所示。 （1）在下圖中標出各輪轉向。（2分） （2）為使2、3兩輪的軸向力方向相反，確定并在圖中標出3、4兩輪的螺旋線方向。（3）在圖中分別標出2、3兩輪在嚙合點處所受圓周力、軸向力和徑向力的方向。（4分） （1）各軸轉向如圖所示。 （2） 3輪左旋，4輪右旋。 （3） 2、3兩輪的各分力方向下圖所示。 Fa3 Fr3 Ft3 Ft2 Fr2 Fa2 五、計算題（2題共20分，每小題10分） 1、一壓力容器蓋螺栓組連接如圖所示，已知容器內徑D=250mm，內裝具有一定壓強的液體，沿凸緣圓周均勻分布12個M16（＝13.835mm）的普通螺栓，螺栓材料的許用拉應力，螺栓的相對剛度，按緊密性要求，剩余預緊力=1.83，為螺栓的軸向工作載荷。試計算：該螺栓組連接允許容器內的液體最大壓強及每個螺栓連接所需的預緊力。 1、計算每個螺栓允許的最大總拉力： 1、 計算容器內液體最大壓強 3、 2、下圖所示為一對角接觸球軸承支承的軸系，軸承正安裝（面對面），已知兩個軸承的徑向載荷分別為=2000N，= 4000N，軸上作用的軸向外加載荷 =1000N,軸承內部附加軸向力的計算為=0.7，當軸承的軸向載荷與徑向載荷之比＞e時，X= 0.41，Y= 0.87，當≤e，X=1，Y= 0，e = 0.68，載荷系數fp = 1.0，試計算：（1）兩個軸承的軸向載荷FA1、FA2；2）兩個軸承的當量動載荷P1、P2。 解：（1） 軸承1為壓緊端，軸承2為放松端…………………………………1分 …………………………………….2分 (2) 六、結構題（10分） 下圖為斜齒輪、軸、軸承組合結構圖。齒輪用油潤滑，軸承用脂潤滑，指出該結構設計的錯誤。要求： 1.在圖中用序號標注設計錯誤處；2.按序號列出錯誤，并用文字提出改正建議； 3.不必在圖中改正。 1左、右兩邊軸承端蓋均無調整墊片2左邊軸承內圈固定錯誤，軸肩高過內圈高度3鍵過長4齒輪輪轂的長度要長過與其配合的軸段的長度1－2mm5套筒高度高過右邊軸承內圈的高度6右邊軸承端蓋與軸要留有間歇7右邊軸承端蓋與軸間要有密封圈8和右端軸承相配合的軸端作成階梯軸，便于裝拆9兩端的軸承要設有擋油環(huán)10聯軸器沒有周向定位。 一、填空（每空1分，共20分） 1．在疲勞曲線上，以循環(huán)基數N0為界分為兩個區(qū)：當N≥N0時，為（ ）區(qū)；當N＜N0時，為（ ）區(qū)。 2．剛度是指機械零件在載荷作用下抵抗（ ）的能力。零件材料的彈性模量越小，其剛度就越（ ）。 3．潤滑油的（ ）性越好，則其產生邊界膜的能力就越強；（ ）越大，則其內摩擦阻力就越大。 4．為改善潤滑油在某些方面的性能，在潤滑油中加入的各種具有獨特性能的化學合成物即為（ ）。 5．正是由于（ ）現象，使帶傳動的傳動比不準確。帶傳動的主要失效形式為（ ）和（ ）。 6．蝸桿傳動的主要缺點是齒面間的（ ）很大，因此導致傳動的（ ）較低、溫升較高。 7．鏈傳動水平布置時，最好（ ）邊在上，（ ）在下。 8．設計中，應根據被聯接軸的轉速、（ ）和（ ）選擇聯軸器的型號。 9．徑向滑動軸承的半徑間隙與軸頸半徑之比稱為（ ）；而（ ）與（ ）之比稱為偏心率。 10．對于普通平鍵，考慮到載荷分布的不均勻性，雙鍵聯接的強度按（ ）個鍵計算。 二、判斷題（每小題1分，共10分）（正確的劃“√”，錯誤的劃“”） 1．十字滑塊聯軸器中的所有元件都是剛性元件，因此屬于剛性聯軸器。 （ ） 2．兩摩擦表面的粗糙度值越小，則越容易實現液體動力潤滑。（ ） 3．在計算轉軸的強度時，安全系數法比當量彎矩法更精確。 （ ） 4．相嚙合的蝸桿和蝸輪的螺旋角必須大小相等，旋向相反。 （ ） 5．閉式齒輪傳動皆須首先按齒面接觸強度進行設計計算，確定傳動的幾何尺寸，然后校核齒根彎曲疲勞強度。 （ ） 6．由于鏈傳動不需要張緊力，故作用在軸上的載荷較小。 （ ） 7．正是由于過載時產生“彈性滑動”，故帶傳動對傳動系統(tǒng)具有保護作用。 （ ） 8．楔鍵只能用于單向傳動，雙向傳動時，必須采用兩個楔鍵。 （ ） 9．性能等級為6.6級的螺栓，其屈服點＝600MPa。 （ ） 10．機械零件的計算分為設計計算和校核計算，兩種計算的目的都是為了防止機械零件在正常使用期限內發(fā)生失效。 （ ） 三、簡答題（每小題5分，共20分） 1．簡述為什么開式齒輪傳動一般不會出現點蝕現象？ 2．對于滾動軸承的軸系固定方式，請解釋什么叫“兩端固定支承”？ 3．簡述形成穩(wěn)定動壓油膜的條件？ 四、（15分）某軸用一對同型號角接觸球軸承支承，受力情況如圖所示。已知：內部軸向力＝0.68，e＝0.68。當≤e時，X＝1，Y＝0；當＞e時，X＝0.41，Y＝0.87。問哪個軸承的壽命低？ 五、（15分）如圖所示的螺栓組聯接，已知外載荷F＝5KN，各有關幾何尺寸如圖所示。試計算受力最大螺栓所受的橫向工作載荷Fsmax。 六、（20分）設計一個標準直齒圓柱齒輪傳動，傳動比i＝3.2，允許傳動比有不超過5％的誤差。通過強度計算已確定中心距a＝320mm，模數m≥3mm，取齒寬系數＝1。試確定下列幾何尺寸：m、z1、z2、d1、d2、b1、b2。 （模數系列：3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、7、8、…） 一、填空（每空1分，共20分） 1．在疲勞曲線上，以循環(huán)基數N0為界分為兩個區(qū)：當N≥N0時，為（ 無限壽命區(qū) ）區(qū)；當N＜N0時，為（ 有限壽命區(qū) ）區(qū)。 2．剛度是指機械零件在載荷作用下抵抗（ 彈性變形 ）的能力。零件材料的彈性模量越小，其剛度就越（ 小 ）。 3．潤滑油的（ 油 ）性越好，則其產生邊界膜的能力就越強；（ 粘度 ）越大，則其內摩擦阻力就越大。 4．為改善潤滑油在某些方面的性能，在潤滑油中加入的各種具有獨特性能的化學合成物即為（ 添加劑 ）。 5．正是由于（ 彈性滑動 ）現象，使帶傳動的傳動比不準確。帶傳動的主要失效形式為（ 打滑 ）和（ 帶的疲勞破壞 ）。 6．蝸桿傳動的主要缺點是齒面間的（ 相對滑動速度 ）很大，因此導致傳動的（ 效率 ）較低、溫升較高。 7．鏈傳動水平布置時，最好（ 緊邊 ）邊在上，（ 松邊 ）在下。 8．設計中，應根據被聯接軸的轉速、（ 轉矩 ）和（ 直徑 ）選擇聯軸器的型號。 9．徑向滑動軸承的半徑間隙與軸頸半徑之比稱為（ 相對間隙 ）；而（ 偏心距 ）與（ 半徑間隙 ）之比稱為偏心率。 10．對于普通平鍵，考慮到載荷分布的不均勻性，雙鍵聯接的強度按（ 1.5 ）個鍵計算。 二、判斷題（每小題1分，共10分）（正確的劃“√”，錯誤的劃“”） 1．十字滑塊聯軸器中的所有元件都是剛性元件，因此屬于剛性聯軸器。 （ ） 2．兩摩擦表面的粗糙度值越小，則越容易實現液體動力潤滑。 （ √ ） 3．在計算轉軸的強度時，安全系數法比當量彎矩法更精確。 （ √ ） 4．相嚙合的蝸桿和蝸輪的螺旋角必須大小相等，旋向相反。 （ ） 5．閉式齒輪傳動皆須首先按齒面接觸強度進行設計計算，確定傳動的幾何尺寸，然后校核齒根彎曲疲勞強度。 （ ） 6．由于鏈傳動不需要張緊力，故作用在軸上的載荷較小。 （ √ ） 7．正是由于過載時產生“彈性滑動”，故帶傳動對傳動系統(tǒng)具有保護作用。 （ ） 8．楔鍵只能用于單向傳動，雙向傳動時，必須采用兩個楔鍵。 （ ） 9．性能等級為6.6級的螺栓，其屈服點＝600MPa。 （ ） 10．機械零件的計算分為設計計算和校核計算，兩種計算的目的都是為了防止機械零件在正常使用期限內發(fā)生失效。 （ √ ） 三、簡答題（每小題5分，共20分） 1． 簡述為什么開式齒輪傳動一般不會出現點蝕現象？ 答：因為在開式齒輪傳動中，磨粒磨損的速度比產生點蝕的速度還快，在點蝕形成之前，齒面的材料已經被磨掉，故而一般不會出現點蝕現象。 2． 對于滾動軸承的軸系固定方式，請解釋什么叫“兩端固定支承”？ 答：兩端固定支承即為軸上的兩個軸承中，一個軸承的固定限制軸向一個方向的串動，另一個軸承的固定限制軸向另一個方向的串動，兩個軸承的固定共同限制軸的雙向串動。 3． 簡述形成穩(wěn)定動壓油膜的條件？ 答：1）兩摩擦表面之間必須能夠形成收斂的楔形間隙； 2）兩摩擦表面之間必須有充足的、具有一定粘度的潤滑油； 3）兩摩擦表面之間必須有足夠的相對運動速度。 四、解：（1）＝（N） ―――――――――1.5分 ＝（N） ―――――――――1.5分 （2）（N）＜（N） 故 （N） ――――――――――――――――3分 （N）＞（N） 故 （N） ―――――――――――――3分 ，則X＝1，Y=0。 則 ＝4000（N） ――――――――――――――――――3分 ＞e，則 X＝0.41，Y＝0.87。 則 （N） ――――――――――――――― ――3分 由于 ＞ ，故軸承1的壽命短。 F T 五、解：（1）將F向螺栓組形心平移，同時得轉矩T。 T=500F＝5105500＝2.5106（N） ―――― ―――4分 在F作用下，各螺栓所受橫向力為 Fs1＝（N） ―――3分 在T作用下，各螺栓所受橫向力也相等，為 ＝（N） ――――――4分 顯然，1、2兩螺栓所受的橫向力最大，為 （N） ―――――――4分 六、解：（1）由 得 取 m =5（mm）（應為標準值） ―――――――2分 則 ＝128 （1） ―――2分 （2） ―――2分 聯立 （1）、（2）解得 ， 取 ， ――――――4分 （mm） ―――――――2分 （mm） ―――――――2分 （mm） ――――――――――2分 取 （mm）， （mm） ――4分 注：本題主要考察：m是否為標準值？是否滿足？各參數和尺寸取值圓整是否合理？