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1、得分 （本大题共 4 小题，总计 26 分）考试科目：机械设计 考试时间：120 分钟 试卷总分 100 分 题号 一 二 三 四 五 总分 得分 评卷 教师 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，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、
2、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）得分 （在每题若干个选项中选出正确的选项填在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
3、动载荷应如何选取小链轮的齿 数和链条节距？（6 分）h讎前谨遠度变化喚=色研不稳宦，2 N 陡上下垂直遠度变化&蠢=卑曲；，“0懂向振前，共振原因便 链产生动载荷.玉 瞬时啮合的相对速度引起冲击、动载直 第 宙于琏黑松弛，起动，反转，突然超载卸裟出现冲主、动载 荷n 小链轮的齿数不宜过小和链条节距不宜过大。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 _
4、 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 乙v Z2,bib2,其齿面接触应力的大小为 A _。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弯曲疲劳强度针对于齿根的疲劳折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能正常工作或发生严轴器和离合器的功用是什么二者的区别是什么分联轴器和离合器的功用是
5、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A.(T H1=H2 B.T H1 T H2 C.T H1 Vi V1 Vi e 得分 （本大题共 2 小题，总计 20 分）S2 Fr1 2Y Fr2 2Y 6000 2 1.5 16500 2 1.5 2000 N 5500 N 1 某轴由一对代号为30212 的圆锥滚子轴承支承，其基本额定动载荷C=97.8 kN。轴承受径向力 Fr1=6000N，Fr2=16500N。轴的转速 n=500 r/min，轴上 有轴向力 FA=3000 N,方向如图。轴承
6、的其它参数见附表。动载荷系数 fd=1，温度系数ft=1。试：（1）说明轴承代号的意义；（2）确定轴承的寿命。（以小时为单位）解：3:轴承类型代号，圆锥滚子轴承;号，2:直径系列代号）；12:内径系列代号，内径为 60mm；公差等级为 0 1）求内部派生轴向力 S1、S2 的大小方向 方向如图所示 S1 FA 5000N S2,1 轴承被“压紧”，2 轴承被“放松”2）求轴承所受的轴向力 Fr X Y X Y 0.40 2Y 1 0 0.4 1.5 四、计算题（14 分）02:尺寸系列代号（0:宽度系列代 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分齿
7、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弯曲疲劳强度针对于齿根的疲劳折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能正常工作或发生严轴器和离合器的功用是什么二者的区别是什么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Fa1 S2 FA 2500N 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
8、动为闭式软齿面传动其设计准则是什么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弯曲疲劳强度针对于齿根的疲劳折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能正常工作或发生严轴器和离合器的功用是什么二者的区别是什么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Li0h i06 C 60n P i06 6
9、0 500 i0-3 97800 i6500 i2562 h Fa2 S2 5500 N,3）轴承的当量动载荷 据：Fai/Fri=2500/6000=0.417e=0.40,得：Xi=0.4,Yi=1.5 Pi=fd(Xi Fri+Yi Fai)=0.4X 6000+1.5X 2500=6150 N 据:Fa2/Fr2=5500/i6500=0.33 ve,得:X2=i,Y2=0 P2=fd(X2 Fr2+丫2 Fa2)=i6500 N P2 Pi,用 P2计算轴承寿命。4）计算轴承寿命 2、一牵曳钩用 2 个 Mi0（di=8.376mm）的普通螺栓固定于机体上，如图所示 已知接合面间摩擦
10、系数 f=0.i5,可靠性系数 Kf=i.2，螺栓材料强度级别为 6.6 级，屈服极限 cs=360MPa,安全系数 S=3。试计算该螺栓组连接允许的最 大牵引力 R max=?（6 分）预紧力为 由公式d、竹3*上 Y n 求出预紧力：F=5083.7N 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弯曲疲劳强度针对于齿根的疲劳折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再满足自
11、锁条件这种情况多次重复就会使联接松动导致机器能正常工作或发生严轴器和离合器的功用是什么二者的区别是什么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fF zm Kf R 最大牵引力与预紧力关系公式为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弯曲疲劳强度针对于齿根的疲劳折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因为在冲击振动变载以及温度变化大
12、时螺纹副间和支承面间的摩擦力可能在瞬间减小或消失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能正常工作或发生严轴器和离合器的功用是什么二者的区别是什么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得分 （本题10 分）最大牵引力为 R=1271N 试分析如图所示轴系结构中的错误，并加以改正。（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 5 处）指出错误之处，并编上号，简述其错误原因（略）改正为：2011 年机械设计试题及答案 五、改错题 计算中有哪两
13、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弯曲疲劳强度针对于齿根的疲劳折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能正常工作或发生严轴器和离合器的功用是什么二者的区别是什么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一、填
14、空题及选择填空题（27 分，每空 1 分）1 当动压润滑条件不具备，且边界膜遭破坏时，就会出现 _、_ 和 _ 同时存在的现象，这种摩擦状态称为 _。2.一公称直径为 d=16mm 的螺纹副，螺纹头数 n=2，螺距 p=4mm,螺 纹中径 d2=D2=14mm,牙侧角 3=15o，螺纹副材料的当量摩擦系数 f=0.080.10,经计算该螺纹副 _ 自锁性要求。a.满足 b.不满足 3._ 导向平键连接的主要失效形式是 ，设计时通过 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。4.作为标准普通 V 带工作面的两侧面夹角为$=40o,相应的 V 带轮 轮槽的两侧面夹角则
15、_。a.大于 40o b.小于 40o c.等于 40c。5 传动带所能传递的最大有效圆周力 Fmax与 _、_、等因素有关，它们的值越大，Fmax就越大。当传递的外载荷超过 时，带在带 轮上发生打滑现象；而且在传动比大于 1 的情况下打滑总是先从小 带轮上开始的，其原因是 _。6.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 _;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在 齿面材料较软、低速重载、频繁起动的传动中。7.下列齿轮参数中，对齿形系数 YF没有影响的是 _。a.齿数 b.变位系数 c.齿顶高系数 d.压力角 e.模数
16、 8.按国家标准 GB/292-93 规定，型号 7212 C/DB 轴承的类型为 _，宽度类型为 _，精 度等级为 _，公称接触角 a=_ a 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弯曲疲劳强度针对于齿根的疲劳折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能正常工作或发生严轴器和离合器的功用是什么二者的区别是什么分联轴器和
17、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9.对于转动的滚动轴承，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 _；对于高速轴承，_ 是其主要失效形式。10.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。二、问答题（24 分,每小题 4 分）1.齿向载荷分布系数 KB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？2.试述齿轮传动的设计准则。3.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
18、型？并分别举例说 明。4.给出滚动轴承的当量静载荷 P0 的定义。5.同滚动轴承相比，液体摩擦滑动轴承有哪些特点？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？三、分析计算题（29 分，第一小题 19 分，第二小题 10 分）1一重物匀速升降装置采用如图 a 所示的电机+圆柱蜗杆传动系统，已知蜗杆传动的模数 m=8mm,蜗杆头数及分度圆直径分别为 Z1=1、d1=80mm,蜗轮齿数 Z2=50,卷筒直径 D=250mm。重物匀速升 降的速度 v=40m/min，最大载重量 W 为 4kN，工况系数 KA按 1.0 计，试分析、计算提升重物时的 下列问题：1）该装置以 40m/min
19、的速度匀速升起重物 1m 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受力方向。（5 分）2）若蜗杆与蜗轮齿面间当量摩擦系数 f =0.18 该机构能否自锁？（2 分）3）若重物 W=4kN，传动装置总的传动效率为 n=0.5 试计算出电机的输出转矩 Tm应是多少？（2 分）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弯曲疲劳强度针对于齿根的疲劳折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因为在冲击振动变载以及温度变化大时
20、螺纹副间和支承面间的摩擦力可能在瞬间减小或消失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能正常工作或发生严轴器和离合器的功用是什么二者的区别是什么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F 至少应大于多少？（接合面的抗弯剖面 0.7,卷筒、联轴器（连接蜗轮轴与卷筒轴）、蜗轮轴上轴承的效率合计为 n=0.8,轴承 7209 C 的基本额定动载荷和基本额定静载荷分别为 C=29800N、Co=23800N,其内部轴向力 S=0.4Fr，径向载荷系数 X 和轴向载荷系数
21、 Y 分别为 0.44 和 1.36，fT=1.0，fp=1.5，试计算轴承 II的寿命 Lh为多少小时？（10 分）图沐重物升降装置传动系统简图 图b眾轮轴的轴承支撑简图 2图 c 所示为一托架，20kN 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，螺栓的相对刚度为 0.3,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，试计算 1）该螺栓组连接的接合面不出现间隙所需的螺栓预紧力 模量 W=12.71X 106mm3）（7 分）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分齿面的接触疲劳强度和齿根的弯曲
22、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弯曲疲劳强度针对于齿根的疲劳折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能正常工作或发生严轴器和离合器的功用是什么二者的区别是什么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的总拉力 Fo。（3 分）1 1 J 图G托架调中尺寸单 四、结构题（20 分）1 试说明实现轴上零件轴向固定
23、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；画出 模锻轮坯、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）（12 分）2图 d 和图 e 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 出的其余部分补全，成为完整的结构。（5 分）3.现有成品一级标准圆柱齿轮减速器一台，输入轴与小齿轮采用普通平键连接，轴与小齿轮轮毂配300 20kN 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弯曲疲劳强度针对于齿根的
24、疲劳折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能正常工作或发生严轴器和离合器的功用是什么二者的区别是什么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合段轴颈直径 d=40mm,该轴段长度 l=58mm，键槽长 L=50mm,小齿轮轮毂键槽深 ti=3.3mm。为得 到比现有减速器更大的减速比，现在需要重新设计、更换该减速器的齿轮。已知重
25、新设计得到的齿 轮模数 m=3.0mm,小齿轮齿顶圆直径 dai=69mm,齿根圆直径 dfi=55.5mm，齿宽 bi=60mm，如果采 用该小齿轮，试根据上述数据进行分析：该减速器的输入轴是否具有可以继续使用的可能性？（3 分）一、填空题及选择填空题（27 分，每空 1 分）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、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。2.一公称直径为 d=16mm 的螺纹副，螺纹头数 n=2,螺距 p=4mm,螺 纹中径d2=D2=14mm,牙侧角3=15q 螺纹副材料的当量摩擦系数 f=0.080.10,经计算该螺纹副 a
26、自锁性要求。a.满足 b.不满足 3.导向平键连接的主要失效形式是 工作面的磨损.设计时诵过 限制 工作面间的压强 来进行耐磨性计算：半圆键的缺点 是一 键槽对轴强度削弱较大，所以主要适用于轴端。4.作为标准普通 V 带工作面的两侧面夹角为 忙 40q 相应的 V 带轮 轮槽的两侧面夹角则 b。a.大于 40o b.小于 40o c.等于 40Q 5.传动带所能传递的最大有效圆周力 Fmax与初拉力 Fo、带在小带轮 上的包角a、带与带轮间的摩擦系数 f 等因素有关，它们的值越大，Fmax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 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
27、动为闭式软齿面传动其设计准则是什么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弯曲疲劳强度针对于齿根的疲劳折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能正常工作或发生严轴器和离合器的功用是什么二者的区别是什么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，带在带轮上发生打滑现象；而且在传动比大于
28、 1 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 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）。6.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 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。7.下列齿轮参数中，对齿形系数 YF没有影响的是 e。a.齿数 b.变位系数 c.齿顶高系数 d.压力角 e.模数 8.按国家标准 GB/292-93 规定，型号 7212 C/DB 轴承的类型为 角接触球轴 承，宽度类型为窄系列，精度
29、等级为P0,公称接触角a=15 0。9.对于转动的滚动轴承，其主要失效形式是 疲劳点蚀,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,对于高速轴承，发热以至胶合是其主要失效形式。10.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 一胶 合和磨损，主要发生在 轴瓦 上。二、问答题（24 分,每小题 4 分）1.齿向载荷分布系数 KB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？KB的物理意义一一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 分）措施：（答出以下 7 点中 3点以下者 1 分，答出 3 点以上者 2 分）1）齿轮的制造和安装精度
30、T 2）轴、轴承及机体的刚度T 3）齿轮在轴上的布置合理选择 4）轮齿的宽度 设计时合理选择 5）采用软齿面一一通过跑合使载荷均匀 6）硬齿面齿轮 将齿端修薄、或做成鼓形齿 7）齿轮要布置在远离转矩输入端的位置。2.试述齿轮传动的设计准则 评分标准：以下 4 点各点 1分 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弯曲疲劳强度针对于齿根的疲劳折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
31、小或消失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能正常工作或发生严轴器和离合器的功用是什么二者的区别是什么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（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，然后校核齿根弯 曲疲劳强度。（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，然后校核齿面接触 疲劳强度。（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。（4）开式齿轮传动：目前多是按齿根弯曲疲劳强度进行设计，并考虑磨损的影响将 模数
32、适当增大（加大 1015%）。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。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。4给出滚动轴承的当量静载荷 P0 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。（4 分）5同滚
33、动轴承相比，液体摩擦滑动轴承有哪些特点？评分标准：以下 6 点中，答出 12点 2 分，答出 34点分 3 分，答出 56点 4 分 1）在高速重载下能正常工作，寿命长；2）精度高；滚动轴承工作一段时间后，旋转精度J 3）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；4）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）滑动轴承的径向尺寸比滚动轴承的小。6）起动摩擦阻力较大。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弯曲疲劳强度针对于
34、齿根的疲劳折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能正常工作或发生严轴器和离合器的功用是什么二者的区别是什么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？评分标准：答出 1 点 2 分，答出 2 点 3分，答出 3 点 4 分 1）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
35、力越大。2）流体必须有足够的速度；3）流体必须是粘性流体。三、分析计算题（29 分,第一小题 19 分，第二小题 10 分）1.一重物匀速升降装置采用如图 a 所示的电机+圆柱蜗杆传动系统，已知蜗 杆传动的模数 m=8mm，蜗杆头数及分度圆直径分别为 乙=1、di=80mm，蜗轮齿数 乙=50,卷筒直径 D=250mm。重物匀速升降的速度 v=40m/min，最大载重量 W 为 4kN，工况系数 KA按 1.0 计，试分析、计算提升重物时 的下列问题：1）该装置以 40m/min 的速度匀速升起重物 1m 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受力
36、方向。（5 分）2）若蜗杆与蜗轮齿面间当量摩擦系数 f =0.1,该机构能否自锁？（2 分）3）若重物 W=4kN，传动装置总的传动效率为 n=0.5，试计算出电机的输 出转矩 Tm应是多少？（2 分）4）若蜗轮轴采用如图 b 所示的两个角接触轴承 7209 C 支撑形式,L=100mm，蜗杆传动效率n=0.7,卷筒、联轴器（连接蜗轮轴与卷筒 轴）、蜗轮轴上轴承的效率合计为 n=0.8,轴承 7209 C 的基本额定动 载荷和基本额定静载荷分别为 C=29800N、C0=23800N,其内部轴向 力S=0.4Fr，径向载荷系数 X 和轴向载荷系数 Y 分别为 0.44 和 1.36,fT=1.
37、0,fP=1.5，试计算轴承 II的寿命 Lh为多少小时？（10 分）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弯曲疲劳强度针对于齿根的疲劳折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能正常工作或发生严轴器和离合器的功用是什么二者的区别是什么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
38、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图乩重物升降装置传动系统简图 图b.X h I】L L 1）蜗杆转：1*50/（3.14*D）=50/（3.14*0.25）=63.69（转）蜗轮转速：40/（3.14*0.25）=50.96r/mi n 蜗杆转向（1 分）、蜗轮轮齿旋向（1分）、蜗轮蜗杆受力分析方向如图所示（2 分）2）写出公式得 1 分，结论正确得 1 分。tan z-)m/d 1 1 8/80 0.1 tan f 0.18 tan tan 结论：该机构满足自锁性条件。3）写出公式得 1.5 分，结论正确得 0.5 分 W 4kN T卷筒 TW W
39、 D/2 4000 250/2 500000Nmm TW 1 m -i 5 5 105 4 2 104 Nmm 0.5 50 4）公式、步骤都正确得 9 分（其中：轴承寿命计算公式占 5 分），计算结果正确 得 1 分。A n 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弯曲疲劳强度针对于齿根的疲劳折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再满足自锁条件这种情况多次重复就会使联
40、接松动导致机器能正常工作或发生严轴器和离合器的功用是什么二者的区别是什么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T1=-=切 厂 2為 Ff=-d2 m xlCpN 20 矽=4kN q 炉 D/2-4000 x 250/2-500000 豁 sg 心 f=#=2x0.17857 2=0 钳 43 x2 N 巧=/?2=0.44643 xlOW Pr tancx tan a=3.125 x tan20 xlO 5 1.13741 Fr=7!+=V3.1252+1.13741
41、2 xlO3=41.059326 xlO3=3.32556 xlO3W 轴孝啲径向支反加=巧心心$=0心643 x Sn-0.843684 xlO5 W 兀”=+=0.93297 xlON F”S、-0.48654 xlON 只需计算紬驹的寿命即可。P=XR“+卩码”=(0 44x0 843684+1 36 xO 93297)xlO3=1 64 xl05N L.=旦(竺/=1Q(1 X29800=581333 Q)60M/FP 60 x50.96 1.5x1.64 xlO3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分齿面的接触疲劳强度和齿根的弯曲疲劳强
42、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弯曲疲劳强度针对于齿根的疲劳折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能正常工作或发生严轴器和离合器的功用是什么二者的区别是什么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 显然，轴线右侧两个螺栓所受轴向工作载荷最大，均为:F F1 F2 11593.41(N)（3）根据接合面间不出现间
43、隙条件确定螺栓所需的预紧力 F:（4 分）预紧力 F 的大小应保证接合面在轴线右侧不能出现间隙，即：右侧辺界=/靑-4F _ 4F1 _4W_ F T 220 x(600-200)880C0 22000 2.图 c 所示为一托架，20kN 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，螺栓的相对刚度为 0.3,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：1）该螺栓组连接的接合面不出现间隙所需的螺栓预紧力 F 至少应大于多 少？（接合面的抗弯剖面模量 W=12.7ixi06mm3）（7 分）2）若受力最大螺栓处接合面间的残余预紧力 F要保证 6
44、956N,计算该 螺栓所需预紧力 F、所受的总拉力 Fo。（3 分）fflc托架間巾尺寸尬必mm）（1）、螺栓组联接受力分析：将托架受力 情况分 解成下图所示的受轴向载荷 Q和受倾覆力矩 M的两 种基本螺栓组连接情况分别考虑。（2 分）心更书向或荷長螺性莊黎更忻矍门瓮的删.桂徐（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:（1 分）Q使每个螺栓所受的轴向载荷均等，为 Fi Q 20000 5000（N）倾覆力矩 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:F2 Ml 0 2275 6593.41(N)4 227.5 计算中有哪两种强度计算理论分别针对哪
45、些失效若齿轮传动为闭式软齿面传动其设计准则是什么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弯曲疲劳强度针对于齿根的疲劳折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能正常工作或发生严轴器和离合器的功用是什么二者的区别是什么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4F 220 x00-200)
46、SSOOO F 22000(Mpa)c.+cm JQ (1-0.3)x20000 220 x(600-200)0.476(Afl)6x10s 辺叱打-如2 2 600 F”妬恻边界二r-b 池-b 沁：莎亦-CU59-0476=加 5岭口）.-.（0,159 0.476）x 22000=0.635 x 22000=13970（J7）结论：为歸证接合面不出现间隙.螺栓的预紧力刃至少应大于 13?70&2）若 F=6956N,贝 U:（3 分）F=FM+（I-鱼）F=6Q56+0.7x11 5Q3.41=1 5071.43（AZ）刍+帀 瑪=F+FM=11593.41-k6955=18548.41
47、（17）四、结构题（20 分）1 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；画出模锻轮坯、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）。（12 分）评分标准：轴向固定：五种方法每种方法各 0.5 分，每画对一种结构 1 分；齿轮（2.5 分）在轴端实现周向固定（普通平键）（1 分）和轴向固定（轴肩和轴端挡板）（1 分）4.5 分 A 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弯曲疲劳强度针对于
48、齿根的疲劳折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能正常工作或发生严轴器和离合器的功用是什么二者的区别是什么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2.图 d 和图 e 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，请将未画出的其余部分补全，成为完整的结构。（5 分）3.现有成品一级标准圆柱齿轮减速器一台，输
49、入轴与小齿轮采用普通平键 连接，轴与小齿轮轮毂配合段轴颈直径 d=40mm，该轴段长度 l=58mm，键槽长 L=50mm,小齿轮轮毂键槽深 ti=3.3mm。为得到比现有减速器更大 的减速比，现在需要重新设计、更换齿轮。已知重新设计得到的齿轮模数 m=3.0mm,小齿轮齿顶圆直径 dai=69mm,齿根圆直径 dfi=55.5mm，齿宽 bi=60mm，如果采用该小齿轮，试根据上述数据进行分析：该减速器的输 入轴是否具有可以继续使用的可能性？(3 分)标准答案：该小齿轮能否做成齿轮与轴分开决定了这根输入轴能否继续被使用的首要条件:dfi d 55.5 40 e-b 3.3 7.75 3.3
50、4.45(mm)2.5m 2.5 3 7.5(mm)2 2 结论：按着这根轴设计小齿轮轮毂结构必须做成齿轮与轴为一体的轴齿轮形式，因此，如果采用该 小齿轮，原输入轴不能继续被使用，必须重新设计输入轴。一、选择题：本题共 10个小题，每小题 2分，共 20分，在每小题给出的 四个选项中，只有一项是符合题目要求的。把所选项前的字母填在题后的括号 内。1.在一般工作条件下，齿面硬度 HB 350 的闭式齿轮传动，通常的主要失效形式为【】A 轮齿疲劳折断 B.齿面疲劳点蚀 C 齿面胶合 D.齿面塑性变形 2带传动在工作时产生弹性滑动，是由于 【】A.包角a太小 B.初拉力 Fo太小 C.紧边与松边拉力