(華南理工大學(xué))機械設(shè)計試題B2010+答案

(華南理工大學(xué))機械設(shè)計試題B2010+答案LtD2010《機械設(shè)計》試卷B第4頁共29頁姓名學(xué)號學(xué)院姓名學(xué)號學(xué)院專業(yè)座位號(密封線內(nèi)不答題)……………………密………………封………線……線………_____________________…華南理工大學(xué)期末考試2010《機械設(shè)計》試卷（B）注意事項：1.考前請將密封線內(nèi)填寫清楚；2.所有答案請直接答在試卷上；3．考試形式：閉卷；4.本試卷共六大題，滿分100分， 考試時間120分鐘。題號一二三四五六總分得分評卷人一、選擇題（每小題1分，共10分）只受預(yù)緊力作用的螺栓連接，在強度計算時，將所受的拉力（預(yù)緊力）乘以1.3，就可按拉伸強度計算，這是由于。A）安全可靠 B）保證足夠的預(yù)緊力C）考慮扭剪應(yīng)力D）防止松脫為了提高蝸桿傳動效率，，在潤滑良好條件下，最有效的是采用哪種方法？。A）單頭蝸桿B）多頭蝸桿C）大直徑系數(shù)蝸桿小于M12的螺栓，原因是。螺紋連接常用的防松方法，按其工作原理，有①防松②防松③防松。漸開線花鍵的定心方式為定心。當齒受載時，齒上的徑向力能起到作用，有利于各齒均勻受載。帶的彈性滑動是由于引起的，它造成的后果是。鏈傳動中“多邊形效應(yīng)”的含義是若鏈輪的齒數(shù)越少，產(chǎn)生的效應(yīng)越?，F(xiàn)有蝸輪已知其參數(shù)：齒數(shù)z2＝48，端面模數(shù)mt2＝3mm，端面壓力角t＝20，螺旋角=927’44”，右旋，今欲配制蝸桿，要求傳動比i=24，則蝸桿參數(shù)應(yīng)為z1=，模數(shù)ma1=mm，壓力角a1=，旋，導(dǎo)程角=一對材料相同，齒面硬度和齒數(shù)不同的齒輪傳動，兩齒輪的齒面接觸應(yīng)力H1與H2等，接觸疲勞許用應(yīng)力[]H1與[]H2等；而兩輪的齒根彎曲應(yīng)力F1與F2等，彎曲疲勞許用力[]F1與[]F2等。在軟齒面齒輪傳動中，常使配對的兩輪齒面有一定硬度差，即令HBS1于HBS2，原因是。滾動軸承軸向固定的典型結(jié)構(gòu)形式有。轉(zhuǎn)速與當量動載荷一定的球軸承，若額定動載荷增加一倍，其壽命為原來壽命的倍。三、判斷題（對的打鉤，錯的打叉，每小題1分，共10分）緊螺栓連接時，螺栓上的扭剪應(yīng)力主要是由橫向力引起的。 （ ）連接螺紋都能滿足自鎖條件。 （ ）防松的根本問題在于防止螺旋副相對轉(zhuǎn)動。 （ ）普通平鍵接聯(lián)的主要失效形式是鍵被剪斷。 （ ）帶傳動限制小帶輪直徑D1min的目的是使帶傳動結(jié)構(gòu)緊湊。 （ ）規(guī)定蝸桿分度回直徑d1和直徑系數(shù)q為標準值，是為了刀具的標準化。 （ ）齒輪彎曲強度計算中的齒形系數(shù)YFa只與齒數(shù)有關(guān)，與模數(shù)無關(guān)。 （ ）齒輪傳動中，輪齒齒面的點蝕損壞通常首先出現(xiàn)在節(jié)線上。 （ ）齒輪傳動的齒寬系數(shù)d，當齒輪于兩支承間非對稱布置時，可選較大值。（ ）設(shè)計軸時，若計算發(fā)現(xiàn)安全系數(shù)S<[S]，說明強度不夠，須提高軸的強度。（ ）四、問答題（每題2.5分，共10分）螺栓的光桿部分做細些，為什么可提高其疲勞強度？試用螺栓的受力-變形圖加以說明。帶傳動中，帶速為什么不宜過低，也不宜過高？一般帶速在什么范圍為宜？試述在齒輪傳動中，提高齒根彎曲強度的措施。滾動軸承為什么要進行壽命計算？計算的條件是什么？

五、計算題（每小題10分，共40分）如圖有一蝸桿-斜齒輪傳動裝置。蝸桿由電機帶動，已知蝸桿螺旋線方向及轉(zhuǎn)向如圖所示，試確定各輪的轉(zhuǎn)向及受力方向，斜齒輪的螺旋線方向，務(wù)必使II軸上的軸向力能盡量抵消。題五1圖

螺栓組連接的兩種方案如圖所示，已知：外載荷R,L=300mm,a=60mm。求螺栓組在二個方案中受力最大螺栓的剪力各為多少？（剪力以R的倍數(shù)表示，可用計算法或作圖法求）分析哪個方案較好，為什么？題五2圖

標準漸開線直齒圓輪傳動如圖所示，校核軸II上的鍵連接的強度。已知：動力由I軸輸入，III軸輸出，輸入功率P＝2.5kW，n1=1450r/min；齒輪2的模數(shù)m=3mm，z1=40，z2=60，z3=40，寬度B=50mm，齒輪、軸與鍵的材料均為45鋼，與齒輪配合處軸徑dI＝40mm；所用圓頭平鍵的鍵長為45mm，鍵寬b＝12mm，鍵高h＝8mm。設(shè)鍵連接的許用擠壓應(yīng)力為125MPa，鍵的許用剪切應(yīng)力為120MPa。提示：建議先通過力分析或計算確定軸II的轉(zhuǎn)矩TII，再來判別鍵連接強度。題五3圖

下圖所示的軸上裝有兩相同的圓錐滾子軸承30207E，軸承上所受到的徑向力R1=3000N，R2=1500N，作用在軸上的外載荷Fal=150N，F(xiàn)a2=450N，試計算軸承的當量動負荷，并判斷哪個軸承的壽命較短些。注：（1）徑向載荷系數(shù)X=0.4，軸向載荷系數(shù)Y=1.6；（2）內(nèi)部軸向力S=R/Y。題五4圖

六、作圖與改錯題（共10分）按要求完成下列三圖：A.普通V帶與帶輪輪槽的安裝；B.平鍵連接；C.鉸制孔用螺栓（配合螺栓）連接。(A) (B) (C)題六1圖改錯題圖所示為下置式蝸桿減速器中蝸輪與軸及軸承的組合結(jié)構(gòu)。蝸輪用油潤滑，軸承用脂潤滑。試指出該圖中的錯誤，并簡述改正方法。題六2圖參考答案選擇題1. C 2. B 3. D 4. D 5. B 6. E 7. A 8. C 9. C 10. A填空題直徑過小的螺栓在擰緊時因為預(yù)緊力的作用可能會被擰斷摩擦；機械；沖點齒形；自動定心帶的彈性變形；從動輪的圓周速度低于主動輪；降低了傳動效率；引起帶的磨損；使帶溫度升高由于鏈繞在鏈輪上形成正多邊形而導(dǎo)致的運動不均勻性；顯著2；3、20°；右；9°27′44″相；不；不；不大；小齒輪齒根較薄，彎曲強度較低，且受載次數(shù)較多雙支點單向固定，單支點雙向固定8判斷題1. × 2. √ 3. √ 4. × 5. × 6. √ 7. √ 8. √ 9. × 10. √問答題1.螺栓的光桿部分做細些，可以使螺栓的剛度減小，即減小。設(shè)工作載荷F不變，由，應(yīng)力副，可知的減小，使應(yīng)力副減小，所以可以提高其疲勞強度工作載荷F不變的前提下，剛度小的螺栓對應(yīng)的明顯小于剛度大的螺栓，即疲勞強度較高。 2. 若帶速過低，則圓周力就很大，容易打滑。若帶速太高，又會因離心力太大而降低帶與帶輪間的正壓力，從而降低摩擦力和傳動的工作能力。此外，隨著離心力的增大，離心拉應(yīng)力也增大，使帶的疲勞強度有所降低。所以帶速要適宜，一般應(yīng)在5~25m/s的范圍內(nèi)，最適宜的速度為10~20m/s。 3. 增大齒寬；增大模數(shù)；增大分度圓直徑；用斜齒代替直齒；用正變位齒輪代替標準齒輪；采用機械強度高的材料；改軟齒面為硬齒面，提高齒輪材料的硬度。 4. 滾動軸承在運轉(zhuǎn)時可能出現(xiàn)各種類型的失效形式，套圈和滾動體表面的疲勞點蝕是滾動軸承的一種最基本和常見的失效形式。軸承發(fā)生點蝕破壞后，在運轉(zhuǎn)時通常會出現(xiàn)較強的振動、噪聲和發(fā)熱現(xiàn)象。 計算的條件是，定義具有90％可靠度的軸承壽命為軸承的額定壽命。計算題分析題蝸桿主動，右旋，故用右手確定蝸桿受軸向力Fa1的方向，在左圖中指入紙面。蝸桿所受圓周力Ft1與其轉(zhuǎn)向相反，故在左圖中指向右；蝸輪所受軸向力Fa2為Ft1的反作用力,在左圖中指向左。蝸輪所受圓周力Ft2為Fa1的反作用力，在左圖中指出紙面。齒輪3圓周力Ft3與其轉(zhuǎn)向相反，在左圖中指出紙面。Fa3抵消Fa2，指向右，從而有齒輪3右旋；齒輪4圓周力Ft4為Ft3的反作用力，在左圖中指入紙面。Fa4為Fa3的反作用力，指向左。齒輪4與齒輪3旋向相反，為左旋。所有Fr指向各自輪圓心。Ft4Ft3Fa3Fa4Fr2Ft2Ft1Fa2Fr1Fr1Fa1Ft1Fa1Ft4Ft3Fa3Fa4Fr2Ft2Ft1Fa2Fr1Fr1Fa1Ft1Fa1（1）①載荷簡化將載荷R向螺栓組連接的結(jié)合面形心O簡化，得一剪力FR=R和一旋轉(zhuǎn)力矩T=R·L=300R。②確定各個螺栓所受的剪力在剪力FR的作用下，各個螺栓所受的剪力FS1大小相同，F(xiàn)S1=R，與FR同向。A.對于方案a（左圖），在旋轉(zhuǎn)力矩T的作用下，由于1、3螺栓中心至形心的距離相等，所以它們所受的剪力大小FS2也相同，但方向垂直于各螺栓與形心O的連線。螺栓2未受T作用、導(dǎo)致附加剪力。FS2=(T/a)/2=300R/(60×2)=2.5R 螺栓3的剪力FS1與FS2同向，所受剪力最大，即Fsmaxa=FS1+FS2=R+2.5R=3.5R B.對于方案b（右圖），在旋轉(zhuǎn)力矩T的作用下，由于4、5、6螺栓中心至形心的距離相等，所以它們所受的剪力大小FS2也相同，但方向垂直于各螺栓與形心O的連線。FS2=(T/a)/3=300R/(60×3)=1.67R螺栓5的剪力FS1與FS2同向，所受剪力最大，即Fsmaxb=FS1+FS2=R+1.67R=2.67R（2）兩種布置方案比較，F(xiàn)smaxb<Fsmaxa，因此b方案較為合理。由于齒輪2為惰輪,因此軸II不受力，所以鍵連接強度滿足。解：S2S1S2S1受力分析如上圖示因為937.5+450>150+468.75，即，所以左端軸承放松。