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1、机械设计期末考试试题及答案机械设计期末考试试题及答案汇总汇总 1 1考试科目：考试科目：机机 械械 设设 计计考试时间：考试时间：120 120 分钟分钟试卷总分试卷总分 100 100 分分题号题号得分得分评卷评卷教师教师得得分分一一二二三三一、简答题（本大题共一、简答题（本大题共 4 4 小题，总计小题，总计 2626 分）分）1 1、齿轮强度计算中，齿轮强度计算中，有哪两种强度计算理论？分别针对哪有哪两种强度计算理论？分别针对哪四四五五总分总分些失效？若齿轮传动为闭式软齿面传动，其设计准则是什么？（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 6 分）分）齿面的接触疲劳强度
2、和齿根的弯曲疲劳强度的计算，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。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，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，其设计准则是按齿面的接触疲劳强度设计，校校核齿根的弯曲疲劳强度。核齿根的弯曲疲劳强度。2 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、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？（分哪几类？（8 8 分）分）因为在冲
3、击、振动、变载以及温度变化大时，螺纹副间和支承面间的摩因为在冲击、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，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，破坏螺纹副关系防松。破坏螺纹副关系防松。3 3、联轴器和离合器的功用是什么？二者的区别是
4、什么？（、联轴器和离合器的功用是什么？二者的区别是什么？（6 6 分）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：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：第第2 2页页（共（共2222页）页）用联轴器联接的两轴在工作中不能分离，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。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 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、链传动产生动载荷的原因是什么？为减小动载荷应
5、如何选取小链轮的齿数和链条节距？（数和链条节距？（6 6 分）分）小链轮的齿数不宜过小和链条节距不宜过大。小链轮的齿数不宜过小和链条节距不宜过大。得得分分二、二、选择题选择题（在每题若干个选项中选出正确的选项填在横线上。（在每题若干个选项中选出正确的选项填在横线上。本大题共本大题共 1212 小题，总计小题，总计 2424 分）分）1 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、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 B。A A螺栓联接螺栓联接B B双头螺柱联接双头螺柱联接C C螺钉联接螺钉联接2 2、滚动轴承中，为防止轴承发生疲劳点蚀，应进行
6、、滚动轴承中，为防止轴承发生疲劳点蚀，应进行A A。A.A.疲劳寿命计算疲劳寿命计算B.B.静强度计算静强度计算C.C.极限转速验算极限转速验算3 3、阿基米德蜗杆的、阿基米德蜗杆的A A参数为标准值。参数为标准值。A.A.轴面轴面B.B.端面端面C.C.法面法面4 4、一对相啮合的圆柱齿轮的、一对相啮合的圆柱齿轮的 Z Z1 1Z Z2 2，b b1 1bb2 2,其齿面接触应力的大小为其齿面接触应力的大小为 A A。A.A.H1H1=H2H2 B.B.H1H1 H2H2C.C.H1H1 H2H25 5、V V 带传动设计中，限制小带轮的最小直径主要是为了带传动设计中，限制小带轮的最小直径主
7、要是为了_B_B_。A A使结构紧凑使结构紧凑 B B限制弯曲应力限制弯曲应力C C限制小带轮上的包角限制小带轮上的包角D D保证带和带轮接触面间有足够摩擦力保证带和带轮接触面间有足够摩擦力6 6、在齿轮抗弯强度的设计公式、在齿轮抗弯强度的设计公式 m mA A.YFa1YSa12KT1YFaYSa中，应代入中，应代入_ _C C_。2dz1FF1B B.YFa2YSa2F2C C.YFa1YSa1F1与与YFa2YSa2F2中大者中大者 D D.YFa1YSa1F1与与YFa2YSa2F2中小者中小者7 7、链传动中，链节数常选偶数，是为了使链传动、链传动中，链节数常选偶数，是为了使链传动B
8、 B。A A工作平稳工作平稳B B避免过渡链节避免过渡链节C C链条与链轮磨损均匀链条与链轮磨损均匀8 8、滑动轴承中，含油轴承是采用、滑动轴承中，含油轴承是采用 B B 材料制成的。材料制成的。A A硬木硬木B B粉末冶金粉末冶金C C塑料塑料9 9、承受预紧力、承受预紧力 FF的紧螺栓联接在受轴向工作拉力的紧螺栓联接在受轴向工作拉力 F F 时，剩余预紧力为时，剩余预紧力为 FF，其螺栓所受的总拉力其螺栓所受的总拉力 FoFo 为为_B B。A AFoFoF F 十十 FFB BFoFoF F 十十 FFC CFoFoFF十十 FF1010、当键联接强度不足时可采用双键。当键联接强度不足时
9、可采用双键。使用两个平键时要求键使用两个平键时要求键D D布置。布置。A A在同一条直线上在同一条直线上B B相隔相隔 9090C C相隔相隔 120120D D相隔相隔 1801801111、下列零件的失效中，、下列零件的失效中，C C 不属于强度问题。不属于强度问题。A A螺栓断裂螺栓断裂B B齿轮的齿面上发生疲劳点蚀齿轮的齿面上发生疲劳点蚀C C蜗杆轴产生过大的弯曲变形蜗杆轴产生过大的弯曲变形D D滚动轴承套圈的滚道上被压出深滚动轴承套圈的滚道上被压出深的凹坑的凹坑1212、带传动发生打滑总是、带传动发生打滑总是_A_A_。A A在小轮上先开始在小轮上先开始 B B在大轮上先开始在大轮上
10、先开始C C在两轮上同时开始在两轮上同时开始 D D不定在哪轮先开始不定在哪轮先开始三、分析题（本大题共三、分析题（本大题共 3 3 小题，总计小题，总计 2020 分）分）1.1.如图所示，如图所示，1 1、2 2 是一对蜗杆蜗轮传动，是一对蜗杆蜗轮传动，3 3、4 4 是一对斜齿轮是一对斜齿轮传动。已知传动。已知 1 1 为原动件，为原动件，4 4 为输出件，各轮转向如图所示。为为输出件，各轮转向如图所示。为了使中间轴上蜗轮了使中间轴上蜗轮 2 2 和斜齿轮和斜齿轮 3 3 的轴向力互相抵消一部分，的轴向力互相抵消一部分，试确定试确定 1 1、2 2、3 3、4 4 各轮的旋向；各轮的旋向
11、；在图上标出在图上标出 2 2 和和 3 3 所受各力的方向。所受各力的方向。（1010 分）分）得得分分1 1、2 2、3 3 轮左旋，轮左旋，4 4 轮右旋轮右旋2 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、写出一维雷诺方程的表达式，说明油膜承载的必要条件，并指出图示四种种 情情 况况，哪哪 一一 种种 能能 够够 形形 成成 流流 体体 动动 压压 润润 滑滑 油油 膜膜？（5 5 分）分）A AB BC CD D形成动力润滑的必要条件：形成动力润滑的必要条件：1 1）相对运动的两表面间必须形成楔形间隙；）相对运动的两表面间必须形成楔形间隙；2 2）被油膜分开的
12、两表面须有一定的相对滑动速度，其方向应保证润滑油由）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；大口进，从小口出；3 3）润滑油须有一定的粘度，供油要充分。）润滑油须有一定的粘度，供油要充分。B B 能够形成流体动压润滑油膜能够形成流体动压润滑油膜3 3、如图所示为带传动简图。轮、如图所示为带传动简图。轮 1 1 为主动轮。试问：为主动轮。试问：（1 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）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？象？能否避免弹性滑动？（2 2）带传动工作时，带传动工作时，带
13、处于图中哪一点应力最大？最大应力带处于图中哪一点应力最大？最大应力 maxmax？（5 5分）分）带传动的主要失效形式有打滑和疲劳断裂。带传动的主要失效形式有打滑和疲劳断裂。弹性滑动是由拉力差引起的，弹性滑动是由拉力差引起的，（只只max1cb1要传递圆周力，必然会产生弹性滑动）要传递圆周力，必然会产生弹性滑动）。弹性滑动是正常的工作现象，不可。弹性滑动是正常的工作现象，不可避免。避免。图中图中 A A 点应力最大，点应力最大，第第6 6页页（共（共2222页）页）据：据：F Fa2a2/F Fr2r2=5500/16500=0.33=5500/16500=0.33 e e，得：得：X X2
14、2=1=1，Y Y2 2=0=0P P2 2=f fd d（X X2 2 F Fr2r2+Y Y2 2F Fa2a2）=16500 N=16500 NP P2 2P P1 1，用，用P P2 2计算轴承寿命。计算轴承寿命。4 4）计算轴承寿命）计算轴承寿命L10h106C 10697800 60nP605001650010 312562 h12562 h2 2、一牵曳钩用、一牵曳钩用 2 2 个个 M10(M10(d d1 1=)=)的普通螺栓固定于机体上，如图所示。已知接的普通螺栓固定于机体上，如图所示。已知接合面间摩擦系数合面间摩擦系数f f，可靠性系数，可靠性系数K Kf f，螺栓材料强
15、度级别为级，屈服极限，螺栓材料强度级别为级，屈服极限s s=360MPa=360MPa，安全系数，安全系数S S=3=3。试计算该螺栓组连接允许的最大牵引力试计算该螺栓组连接允许的最大牵引力 R Rmaxmax=?=?（6 6 分）分）许用应力许用应力:360/3=120MPa360/3=120MPa预紧力为预紧力为由公式由公式d 4*1.3*F 求出预紧力：求出预紧力：F F 最大牵引力与预紧力关系公式为最大牵引力与预紧力关系公式为fFzm KfR最大牵引力为最大牵引力为 R R=1271N=1271N得得分分五、改错题五、改错题（本题（本题 1010 分）分）试分析如图所示轴系结构中的错误
16、，并加以改正。试分析如图所示轴系结构中的错误，并加以改正。（指出错误（指出错误之处，并编上号，简述其错误原因，并改正之。）（至少改正之处，并编上号，简述其错误原因，并改正之。）（至少改正 5 5 处）处）指出错误之处，并编上号，简述其错误原因（略）指出错误之处，并编上号，简述其错误原因（略）。第第7 7页页（共（共2222页）页）改正为：改正为：20112011 年机械设计试题及答案年机械设计试题及答案一、填空题及选择填空题（一、填空题及选择填空题（2727 分，每空分，每空 1 1 分）分）1 1当动压润滑条件不具备，且边界膜遭破坏时，就当动压润滑条件不具备，且边界膜遭破坏时，就会出现、会出
17、现、和同时存在的现象，这种摩擦状态称为。和同时存在的现象，这种摩擦状态称为。2.2.一公称直径为一公称直径为 d=16mmd=16mm 的螺纹副，螺纹头数的螺纹副，螺纹头数 n=2,n=2,螺距螺距 p=4mm,p=4mm,螺螺纹中径纹中径d d2 2=D=D2 2=14mm,=14mm,牙侧角牙侧角=15=15,螺纹副材料的当螺纹副材料的当量摩擦系数量摩擦系数f f =0.080.10,=0.080.10,经计算该螺纹副自锁性要求。经计算该螺纹副自锁性要求。a.a.满足满足 b.b.不满足不满足3.3.导向平键连接的主要失效形式是，设计时通过导向平键连接的主要失效形式是，设计时通过限制来进行
18、耐磨性计算；半圆键的缺点限制来进行耐磨性计算；半圆键的缺点是，所以主要适用于轴端。是，所以主要适用于轴端。4.4.作为标准普通作为标准普通 V V 带工作面的两侧面夹角为带工作面的两侧面夹角为 =40=40，相应的相应的 V V 带轮带轮轮槽的两侧面夹角则。轮槽的两侧面夹角则。a.a.大于大于 4040b.b.小于小于 4040c.c.等于等于 4040。5.5.传动带所能传递的最大有效圆周力传动带所能传递的最大有效圆周力 F Fmaxmax与、与、等因素有关，它们的值越大，等因素有关，它们的值越大，F Fmaxmax就越大。就越大。当传递的外载荷超过时，带在带当传递的外载荷超过时，带在带轮上
19、发生打滑现象；而且在传动比大于轮上发生打滑现象；而且在传动比大于1 1 的情况下的情况下打滑总是先从小打滑总是先从小带轮上开始的，其原因是。带轮上开始的，其原因是。6.6.齿轮传动的五种主要失效形式中，齿轮传动的五种主要失效形式中，最严重、最严重、必须避必须避免的失效形式免的失效形式是；软齿面闭式齿轮传动最主要的失效形式是；是；软齿面闭式齿轮传动最主要的失效形式是；高速重载齿轮传动易发生；轮齿的塑性变形常发生高速重载齿轮传动易发生；轮齿的塑性变形常发生在在齿面材料较软、低速重载、频繁起动的传动中。齿面材料较软、低速重载、频繁起动的传动中。7.7.下列齿轮参数中，对齿形系数下列齿轮参数中，对齿形
20、系数 Y YF F没有影响的是。没有影响的是。a.a.齿数齿数b.b.变位系数变位系数c.c.齿顶高系数齿顶高系数d.d.压压力角力角e.e.模数模数8.8.按国家标准按国家标准 GB/292-93GB/292-93 规定，型号规定，型号 72127212 C/DBC/DB 轴轴承的类型为，宽度类型为，精度等级为，公称接承的类型为，宽度类型为，精度等级为，公称接触角触角=。9.9.对于转动的滚动轴承对于转动的滚动轴承,其主要失效形式是；对于不其主要失效形式是；对于不转动、低速或摆动的轴承，主要失效形式是；对转动、低速或摆动的轴承，主要失效形式是；对于高速轴承，于高速轴承，是其主要失效形式。是其
21、主要失效形式。10.10.滑动轴承一般由轴颈、轴瓦、轴承座三者组成，滑动轴承一般由轴颈、轴瓦、轴承座三者组成，其失效形式主要是，主要发生在上。其失效形式主要是，主要发生在上。二、问答题（二、问答题（2424 分分,每小题每小题 4 4 分）分）1.1.齿向载荷分布系数齿向载荷分布系数 K K 的物理意义是什么？改善齿的物理意义是什么？改善齿向载荷分布不均匀状况的措施有哪些？向载荷分布不均匀状况的措施有哪些？2.2.试述齿轮传动的设计准则。试述齿轮传动的设计准则。3.3.按在支撑轴上零件传递运动和动力时受到的载荷按在支撑轴上零件传递运动和动力时受到的载荷类型的不同，轴分为那几种类型？并分别举例说
22、明。类型的不同，轴分为那几种类型？并分别举例说明。4 4给出滚动轴承的当量静载荷给出滚动轴承的当量静载荷 P0P0 的定义。的定义。5 5 同滚动轴承相比，同滚动轴承相比，液体摩擦滑动轴承有哪些特点？液体摩擦滑动轴承有哪些特点？6 6在一些基本假设条件下，流体形成动压的必要条在一些基本假设条件下，流体形成动压的必要条件是什么？件是什么？三、分析计算题三、分析计算题（2929 分分,第一小题第一小题 1919 分，第二小题分，第二小题1010分）分）1 1一重物匀速升降装置采用如图一重物匀速升降装置采用如图 a a 所示的电机所示的电机+圆柱圆柱蜗杆传动系统，已知蜗杆传动的模数蜗杆传动系统，已知
23、蜗杆传动的模数 m=8mmm=8mm，蜗，蜗杆头数及分度圆直径分别为杆头数及分度圆直径分别为 z z1 1=1=1、d d1 1=80mm=80mm，蜗轮蜗轮齿数齿数 z z2 2=50=50，卷筒直径卷筒直径 D=250mmD=250mm。重物匀速升降的重物匀速升降的速度速度 v=40m/minv=40m/min，最大载重量，最大载重量 WW 为为 4kN4kN，工况系，工况系数数 K KA A按计，按计，试分析、试分析、计算提升重物时的下列问题：计算提升重物时的下列问题：1 1）该装置以该装置以 40m/min40m/min 的速度匀速升起重物的速度匀速升起重物 1m1m 时，时，蜗杆应转
24、多少转？并在图中标明蜗杆的转向、蜗杆应转多少转？并在图中标明蜗杆的转向、蜗蜗轮轮齿旋向、节点位置处蜗杆及蜗轮的受力方轮轮齿旋向、节点位置处蜗杆及蜗轮的受力方向。向。（5 5 分）分）2 2）若蜗杆与蜗轮齿面间当量摩擦系数，该机构能）若蜗杆与蜗轮齿面间当量摩擦系数，该机构能否自锁？（否自锁？（2 2 分）分）3 3）若重物）若重物 W=4kNW=4kN，传动装置总的传动效率为，传动装置总的传动效率为，试计算出电机的输出转矩试计算出电机的输出转矩 T Tmm应是多少？应是多少？（2 2 分）分）4 4）若蜗轮轴采用如图）若蜗轮轴采用如图 b b 所示的两个角接触轴承所示的两个角接触轴承7209C7
25、209C 支撑形式支撑形式,L L=100mm100mm，蜗杆传动效率，蜗杆传动效率 1 1=，卷筒、卷筒、联轴器联轴器(连接蜗轮轴与卷筒轴连接蜗轮轴与卷筒轴)、蜗轮蜗轮轴上轴承的效率合计为轴上轴承的效率合计为 2 2=，轴承，轴承7209 C7209 C 的基的基本本 额额 定定 动动 载载 荷荷 和和 基基 本本 额额 定定 静静 载载 荷荷 分分 别别 为为C C=29800N29800N、C C0 0=23800N23800N,其内部轴向力其内部轴向力r r，径向，径向载荷系数载荷系数 X X 和轴向载荷系数和轴向载荷系数 Y Y 分别为分别为 0.440.44 和和1.361.36，
26、f fT T，f fP P，试计算轴承，试计算轴承 II II 的寿命的寿命 L Lh h为多少为多少小时？（小时？（1010 分）分）2 2图图 c c 所示为一托架，所示为一托架，20kN20kN 的载荷作用在托架宽度的载荷作用在托架宽度方向的对称线上，方向的对称线上，用四个螺栓将托架连接在一钢制横用四个螺栓将托架连接在一钢制横梁上，螺栓的相对刚度为，螺栓组连接采用普通螺栓梁上，螺栓的相对刚度为，螺栓组连接采用普通螺栓连接形式，假设被连接件都不会被压溃、也不滑移，连接形式，假设被连接件都不会被压溃、也不滑移，试计算试计算:1)1)该螺栓组连接的接合面不出现间隙所需的螺栓该螺栓组连接的接合面
27、不出现间隙所需的螺栓预紧力预紧力 FF至少应大于多少？（接合面的抗弯剖面至少应大于多少？（接合面的抗弯剖面模量模量 W=12.71W=12.7110106 6mmmm3 3）（7 7 分）分）2 2）若受力最大螺栓处接合面间的残余预紧力）若受力最大螺栓处接合面间的残余预紧力 F F 要要保证保证 6956N6956N，计算该螺栓所需预紧力，计算该螺栓所需预紧力 F F、所受的、所受的总拉力总拉力 F F0 0。（3 3 分）分）四、结构题（四、结构题（2020 分）分）1 1试说明实现轴上零件轴向固定的五种方法，并分试说明实现轴上零件轴向固定的五种方法，并分别画出相应于各种轴向固定方法的结构图
28、；别画出相应于各种轴向固定方法的结构图；画出模画出模锻轮坯、锻轮坯、腹板式大齿轮在转轴的轴端实现轴向固定腹板式大齿轮在转轴的轴端实现轴向固定与周向固定的结构图（要求齿轮也要画出来）与周向固定的结构图（要求齿轮也要画出来）。（1212分）分）2 2图图 d d 和图和图 e e 为凸缘联轴器的两个半联轴器的将两为凸缘联轴器的两个半联轴器的将两根轴连接起来的两种形式的部分结构，请将未画出的根轴连接起来的两种形式的部分结构，请将未画出的其余部分补全，成为完整的结构。其余部分补全，成为完整的结构。（5 5 分）分）3.3.现有成品一级标准圆柱齿轮减速器一台，现有成品一级标准圆柱齿轮减速器一台，输入轴与
29、输入轴与小齿轮采用普通平键连接，小齿轮采用普通平键连接，轴与小齿轮轮毂配合段轴与小齿轮轮毂配合段轴颈直径轴颈直径 d=40mmd=40mm，该轴段长度，该轴段长度 l=58mml=58mm，键槽长，键槽长L=50mm,L=50mm,小齿轮轮毂键槽深小齿轮轮毂键槽深 t t1 1。为得到比现有减速为得到比现有减速器更大的减速比，现在需要重新设计、更换该减速器更大的减速比，现在需要重新设计、更换该减速器器 的的 齿齿 轮轮。已已 知知 重重 新新 设设 计计 得得 到到 的的 齿齿 轮轮 模模 数数m=3.0mm,m=3.0mm,小齿轮齿顶圆直径小齿轮齿顶圆直径 d da1a1=69mm,=69m
30、m,齿根圆齿根圆直径直径 d df1f1，齿宽，齿宽 b b1 1=60mm=60mm，如果采用该小齿轮，试，如果采用该小齿轮，试根据上述数据进行分析：根据上述数据进行分析：该减速器的输入轴是否具该减速器的输入轴是否具有可以继续使用的可能性？（有可以继续使用的可能性？（3 3 分）分）一、填空题及选择填空题（一、填空题及选择填空题（2727 分，每空分，每空 1 1 分）分）1 1当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、当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。边界摩擦和干摩擦同时存在的现象，这种摩擦状
31、态称为混合摩擦。2.2.一公称直径为一公称直径为 d d=16mm=16mm 的螺纹副，螺纹头数的螺纹副，螺纹头数 n n=2,=2,螺距螺距 p p=4mm,=4mm,螺螺纹中径纹中径 d d2 2=D D2 2=14mm,=14mm,牙侧角牙侧角 =15=15,螺纹副材料的当量摩擦系数螺纹副材料的当量摩擦系数f f=0.080.10,=0.080.10,经计算该螺纹副经计算该螺纹副a a自锁性要求。自锁性要求。a.a.满足满足b.b.不满足不满足3.3.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
32、；半圆键的缺点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。是键槽对轴强度削弱较大，所以主要适用于轴端。4.4.作为标准普通作为标准普通 V V 带工作面的两侧面夹角为带工作面的两侧面夹角为 =40=40，相应的，相应的 V V 带轮带轮轮槽的两侧面夹角则轮槽的两侧面夹角则b b。a.a.大于大于 4040b.b.小于小于 4040c.c.等于等于 4040。5.5.传动带所能传递的最大有效圆周力传动带所能传递的最大有效圆周力 F Fmaxmax与初拉力与初拉力 F F0 0、带在小带轮、带在小带轮上的包角上的包角 1 1、带与带轮间的摩擦系数、带
33、与带轮间的摩擦系数 f f 等因素有关，它们的值越大，等因素有关，它们的值越大，F Fmaxmax就越大。当传递的外载荷超过最大有效圆周力下的承载能力就越大。当传递的外载荷超过最大有效圆周力下的承载能力时，带在带轮上发生打滑现象；而且在传动比大于时，带在带轮上发生打滑现象；而且在传动比大于 1 1 的情况下，打的情况下，打滑总是先从小带轮上开始的，其原因是带在小带轮上的包角小于滑总是先从小带轮上开始的，其原因是带在小带轮上的包角小于大带轮上的包角（或大带轮上的包角（或带在大带轮上的包角大于小带轮上的包角带在大带轮上的包角大于小带轮上的包角）。6.6.齿轮传动的五种主要失效形式中，最严重、必须避
34、免的失效形式齿轮传动的五种主要失效形式中，最严重、必须避免的失效形式是轮齿折断；软齿面闭式齿轮传动最主要的失效形式是齿面疲劳点是轮齿折断；软齿面闭式齿轮传动最主要的失效形式是齿面疲劳点蚀；高速重载齿轮传动易发生热胶合；轮齿的塑性变形常发生在蚀；高速重载齿轮传动易发生热胶合；轮齿的塑性变形常发生在齿面材料较软、低速重载、频繁起动的传动中。齿面材料较软、低速重载、频繁起动的传动中。7.7.下列齿轮参数中，对齿形系数下列齿轮参数中，对齿形系数 Y YF F没有影响的是没有影响的是e e。a.a.齿数齿数b.b.变位系数变位系数c.c.齿顶高系数齿顶高系数d.d.压力角压力角e.e.模数模数8.8.按
35、国家标准按国家标准 GB/292-93GB/292-93 规定，型号规定，型号 72127212 C/DBC/DB 轴承的类型为角接触球轴轴承的类型为角接触球轴承，宽度类型为窄系列，精度等级为承，宽度类型为窄系列，精度等级为P0P0，公称接触角，公称接触角=1515。9.9.对于转动的滚动轴承对于转动的滚动轴承,其主要失效形式是疲劳点蚀其主要失效形式是疲劳点蚀,对于不转动、低速或对于不转动、低速或摆动的轴承，主要失效形式是局部塑性变形摆动的轴承，主要失效形式是局部塑性变形,对于高速轴承，发热以至对于高速轴承，发热以至胶合是其主要失效形式。胶合是其主要失效形式。10.10.滑动轴承一般由轴颈、轴
36、瓦、轴承座三者组成，其失效形式主要是胶合滑动轴承一般由轴颈、轴瓦、轴承座三者组成，其失效形式主要是胶合和磨损，主要发生在轴瓦上。和磨损，主要发生在轴瓦上。二、问答题（二、问答题（2424 分分,每小题每小题 4 4 分）分）1.1.齿向载荷分布系数齿向载荷分布系数 K K 的物理意义是什么？改善齿向载荷分布不均匀状况的物理意义是什么？改善齿向载荷分布不均匀状况的措施有哪些？的措施有哪些？K K的物理意义考虑沿齿宽方向载荷分布不均匀对轮齿应力的影响系数。的物理意义考虑沿齿宽方向载荷分布不均匀对轮齿应力的影响系数。(2(2 分分)措施：措施：（答出以下（答出以下 7 7 点中点中 3 3 点以下者
37、点以下者 1 1 分，答出分，答出 3 3 点以上者点以上者 2 2 分）分）1)1)齿轮的制造和安装精度齿轮的制造和安装精度2)2)轴、轴承及机体的刚度轴、轴承及机体的刚度3)3)齿轮在轴上的布置合理选择齿轮在轴上的布置合理选择4)4)轮齿的宽度设计时合理选择轮齿的宽度设计时合理选择5)5)采用软齿面通过跑合使载荷均匀采用软齿面通过跑合使载荷均匀6)6)硬齿面齿轮将齿端修薄、或做成鼓形齿硬齿面齿轮将齿端修薄、或做成鼓形齿7)7)齿轮要布置在远离转矩输入端的位置。齿轮要布置在远离转矩输入端的位置。2.2.试述齿轮传动的设计准则试述齿轮传动的设计准则评分标准：以下评分标准：以下 4 4 点各点点
38、各点 1 1 分分（1 1）软齿面闭式齿轮传动：通常先按齿面接触疲劳强度进行设计，然后校核齿根）软齿面闭式齿轮传动：通常先按齿面接触疲劳强度进行设计，然后校核齿根弯曲疲劳强度。弯曲疲劳强度。（2 2）硬齿面式齿轮传动：通常先按齿根弯曲疲劳强度进行设计，然后校核齿面接）硬齿面式齿轮传动：通常先按齿根弯曲疲劳强度进行设计，然后校核齿面接触疲劳强度。触疲劳强度。（3 3）高速重载齿轮传动，还可能出现齿面胶合，故需校核齿面胶合强度。）高速重载齿轮传动，还可能出现齿面胶合，故需校核齿面胶合强度。（4 4）开式齿轮传动：目前多是按齿根弯曲疲劳强度进行设计，并考虑磨损的影响）开式齿轮传动：目前多是按齿根弯曲
39、疲劳强度进行设计，并考虑磨损的影响将模数适当增大（加大将模数适当增大（加大 1015%1015%）。3.3.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。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：以下评分标准：以下 3 3 点各点点各点 1 1 分，举例正确合计分，举例正确合计 1 1 分。分。（1 1）仅受弯矩）仅受弯矩 M M 的轴心轴，只起支撑零件作用，如自行车前轴。的轴心轴，只起支撑零件作用，如自行车前轴。（2 2）仅受转矩）仅受转矩T T 的轴传动轴，只传递运动和转矩不起支撑作用，如汽车后轮传的轴传动轴，只传递运动和转矩不起支撑作用，如汽车后
40、轮传动轴。动轴。（3 3）既受弯矩又受转矩的轴转轴，）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，如减速器既起支撑又起传运动和转矩作用，如减速器的输出轴。的输出轴。4 4给出滚动轴承的当量静载荷给出滚动轴承的当量静载荷 P0P0 的定义。的定义。当量静载荷是一个假想载荷，其作用方向与基本额定静负荷相同，而在当量静当量静载荷是一个假想载荷，其作用方向与基本额定静负荷相同，而在当量静载荷作用下，轴承的受载最大滚动体与滚道接触处的塑性变形总量与实际载荷载荷作用下，轴承的受载最大滚动体与滚道接触处的塑性变形总量与实际载荷作用下的塑性变形总量相同。作用下的塑性变形总量相同。（4 4 分）分）
41、5 5同滚动轴承相比，液体摩擦滑动轴承有哪些特点？同滚动轴承相比，液体摩擦滑动轴承有哪些特点？评分标准：以下评分标准：以下 6 6 点中，答出点中，答出 1212 点点 2 2 分，答出分，答出 3434 点分点分 3 3 分，答出分，答出 5656 点点 4 4 分分1)1)在高速重载下能正常工作，寿命长；在高速重载下能正常工作，寿命长；2)2)精度高；滚动轴承工作一段时间后，旋转精度精度高；滚动轴承工作一段时间后，旋转精度3)3)滑动轴承可以做成剖分式的滑动轴承可以做成剖分式的 能满足特殊结构需要。如曲轴上的轴承；能满足特殊结构需要。如曲轴上的轴承；4)4)液体摩擦轴承具有很好的缓冲和阻尼
42、作用，可以吸收震动，缓和冲击。液体摩擦轴承具有很好的缓冲和阻尼作用，可以吸收震动，缓和冲击。5)5)滑动轴承的径向尺寸比滚动轴承的小。滑动轴承的径向尺寸比滚动轴承的小。6)6)起动摩擦阻力较大。起动摩擦阻力较大。6 6在一些基本假设条件下，流体形成动压的必要条件是什么？在一些基本假设条件下，流体形成动压的必要条件是什么？评分标准：答出评分标准：答出 1 1 点点 2 2 分，答出分，答出 2 2 点点 3 3 分，答出分，答出 3 3 点点 4 4 分分1)1)流体必须流经收敛间隙流体必须流经收敛间隙,而且间隙倾角越大则产生的油膜压力越大。而且间隙倾角越大则产生的油膜压力越大。2)2)流体必须
43、有足够的速度；流体必须有足够的速度；3)3)流体必须是粘性流体。流体必须是粘性流体。三、分析计算题（三、分析计算题（2929 分分,第一小题第一小题 1919 分，第二小题分，第二小题 1010 分）分）1 1一重物匀速升降装置采用如图一重物匀速升降装置采用如图 a a 所示的电机所示的电机+圆柱蜗杆传动系统，圆柱蜗杆传动系统，已知蜗已知蜗杆传动的模数杆传动的模数 m m=8mm=8mm，蜗杆头数及分度圆直径分别为，蜗杆头数及分度圆直径分别为 z z1 1=1=1、d d1 1=80mm=80mm，蜗轮齿数蜗轮齿数 z z2 2=50=50，卷筒直径，卷筒直径 D D=250mm=250mm。
44、重物匀速升降的速度。重物匀速升降的速度 v v=40m/min=40m/min，最大载重量最大载重量 WW 为为 4kN4kN，工况系数，工况系数K KA A按计，试分析、计算提升重物时的下按计，试分析、计算提升重物时的下列问题：列问题：1 1）该装置以）该装置以 40m/min40m/min 的速度匀速升起重物的速度匀速升起重物 1m1m 时，蜗杆应转多少转？时，蜗杆应转多少转？并在图中标明蜗杆的转向、蜗轮轮齿旋向、节点位置处蜗杆及蜗轮的并在图中标明蜗杆的转向、蜗轮轮齿旋向、节点位置处蜗杆及蜗轮的受力方向。受力方向。（5 5 分）分）2 2）若蜗杆与蜗轮齿面间当量摩擦系数）若蜗杆与蜗轮齿面间
45、当量摩擦系数 f f，该机构能否自锁？（，该机构能否自锁？（2 2 分）分）3 3）若重物）若重物 WW=4kN=4kN，传动装置总的传动效率为，传动装置总的传动效率为 ，试计算出电机的输，试计算出电机的输出转矩出转矩 T Tmm应是多少？（应是多少？（2 2 分）分）4 4）若蜗轮轴采用如图）若蜗轮轴采用如图b b 所示的两个角接触轴承所示的两个角接触轴承7209C7209C 支撑形式支撑形式,L L=100mm100mm，蜗杆传动效率蜗杆传动效率 1 1=，卷筒、卷筒、联轴器联轴器(连接蜗轮轴与卷筒轴连接蜗轮轴与卷筒轴)、蜗轮轴上轴承的效率合计为蜗轮轴上轴承的效率合计为 2 2=，轴承，轴
46、承 72097209 C C 的基本额定动载荷和的基本额定动载荷和基本额定静载荷分别为基本额定静载荷分别为 C C=29800N29800N、C C0 0=23800N23800N,其内部轴向力其内部轴向力 SFSFr r，径向载荷系数径向载荷系数 X X 和轴向载荷系数和轴向载荷系数 Y Y 分别为分别为 0.440.44 和和 1.361.36，f fT T，f fP P，试，试计算轴承计算轴承 II II 的寿命的寿命 L Lh h为多少小时？（为多少小时？（1010 分）分）1 1）蜗杆转：）蜗杆转：1*50/(3.14*D)=50/(3.14*0.25)=63.69(1*50/(3.
47、14*D)=50/(3.14*0.25)=63.69(转转)（1 1 分）分）蜗轮转速：蜗轮转速：40/40/（）（）蜗杆转向蜗杆转向(1(1 分分)、蜗轮轮齿旋向、蜗轮轮齿旋向(1(1 分分)、蜗轮蜗杆受力分析方向如图所示、蜗轮蜗杆受力分析方向如图所示（2 2 分）分）。2 2）写出公式得）写出公式得 1 1 分，结论正确得分，结论正确得 1 1 分。分。tan z1m/d118/80 0.1tan f 0.18tan tan结论：该机构满足自锁性条件。结论：该机构满足自锁性条件。3 3）写出公式得分，结论正确得分。）写出公式得分，结论正确得分。W 4kNT卷筒TWW D/2 4000 25
48、0/2 500000NmmTW5105Tm 2104Nmmi0.5504 4）公式、步骤都正确得）公式、步骤都正确得 9 9 分（其中：轴承寿命计算公式占分（其中：轴承寿命计算公式占 5 5 分）分），计算结，计算结果正确得果正确得 1 1 分。分。2 2图图c c 所示为一托架，所示为一托架，20kN20kN 的载荷作用在托架宽度方向的对称线上，用四的载荷作用在托架宽度方向的对称线上，用四个螺栓将托架连接在一钢制横梁上，个螺栓将托架连接在一钢制横梁上，螺栓的相对刚度为，螺栓的相对刚度为，螺栓组连接采用螺栓组连接采用普通螺栓连接形式，假设被连接件都不会被压溃，试计算普通螺栓连接形式，假设被连接
49、件都不会被压溃，试计算:1)1)该螺栓组连接的接合面不出现间隙所需的螺栓预紧力该螺栓组连接的接合面不出现间隙所需的螺栓预紧力FF至少应大于至少应大于多少？（接合面的抗弯剖面模量多少？（接合面的抗弯剖面模量 W=12.71W=12.7110106 6mmmm3 3）（7 7 分）分）2 2）若受力最大螺栓处接合面间的残余预紧力）若受力最大螺栓处接合面间的残余预紧力 FF 要保证要保证 6956N6956N，计算该，计算该螺栓所需预紧力螺栓所需预紧力 F F、所受的总拉力、所受的总拉力 F F0 0。（3 3 分）分）1 1）（1 1）、螺栓组联接受力分析：螺栓组联接受力分析：将托架受力将托架受力
50、情况分解成下图所示的受轴向载荷情况分解成下图所示的受轴向载荷 Q Q 和受倾和受倾覆力矩覆力矩 M M 的两种基本螺栓组连接情况分别考虑。的两种基本螺栓组连接情况分别考虑。（2 2 分）分）（2 2）计算受力最大螺栓的工作载荷）计算受力最大螺栓的工作载荷 F F：（1 1 分）分）Q200005000(N)Z4倾覆力矩倾覆力矩 M M 使左侧两个螺栓工作拉力减小；使右侧两个螺栓工作拉力增加，其值为：使左侧两个螺栓工作拉力减小；使右侧两个螺栓工作拉力增加，其值为：Q Q 使每个螺栓所受的轴向载荷均等，为使每个螺栓所受的轴向载荷均等，为F1Mlmax6106227.54227.52F2li2i14