2014-2015機(jī)械設(shè)計(jì)試卷答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1、浙江工業(yè)大學(xué)期終考試命題稿2014/2015學(xué)年第1學(xué)期課程名稱機(jī)械設(shè)計(jì)使用班級(jí)12機(jī)械類各班教師份數(shù)10學(xué)生份數(shù)492命題人應(yīng)富強(qiáng)審核人秦寶榮命題總頁(yè)數(shù) 7頁(yè)每份試卷需用白紙 2 大張命題注意事項(xiàng)：一、命題稿請(qǐng)用A4紙電腦打印，或用教務(wù)處印刷的命題紙，并用黑墨水書(shū)寫(xiě)，保持字跡清晰，頁(yè)碼完整。二、兩份試題必須同等要求，卷面上不要注明A、B字樣，由教務(wù)處抽定A、B卷。三、命題稿必須經(jīng)學(xué)院審核，并在考試前兩周交教務(wù)處。浙江工業(yè)大學(xué)2014 /2015學(xué)年第 一 學(xué)期試卷課程 機(jī)械設(shè)計(jì) 姓名_班級(jí) 學(xué)號(hào)_題序1234567總評(píng)計(jì)分命題：1.一鉻鎳合金鋼制成的零件，在危險(xiǎn)剖面上的最大工作應(yīng)力為280，

2、最小工作應(yīng)力為-80，危險(xiǎn)剖面處的有效應(yīng)力集小系數(shù)1.32，尺寸系數(shù)0.85、表面狀態(tài)系數(shù)0.90，=1，該合金鋼的機(jī)械性能為：900，800，440及800，試：按比例繪制材料試件的極限應(yīng)力簡(jiǎn)化線圖；（7分）按rC情況，求該材料試件對(duì)應(yīng)的極限應(yīng)力幅，極限平均應(yīng)力；并標(biāo)出、的位置。（5分）共 7 頁(yè) 第 1 頁(yè)浙 江 工 業(yè) 大 學(xué) 考 試 命 題 紙2. 在圖示螺栓連接中采用兩個(gè)M20的普通螺栓，螺栓的性能等級(jí)為4.6，安全系數(shù)S=1.5，連接件接合面間摩擦系數(shù)，防滑系數(shù)，M20螺栓的小徑。計(jì)算該連接允許傳遞的靜載荷F；（6分）設(shè)F為20kN，若用兩個(gè)鉸制孔用螺栓連接（設(shè)：連接的擠壓強(qiáng)度足夠

3、，螺栓的性能等級(jí)為4.6，=2.5），計(jì)算所需鉸制孔用螺栓的直徑；（6分）若連接采用兩個(gè)和計(jì)算所得直徑一樣大的普通螺栓，又要傳遞F為20kN的力，怎么辦？請(qǐng)?zhí)岢鼋鉀Q方案。（3分）解：（1）4.6級(jí)螺栓許用拉應(yīng)力 （1分）根據(jù)，可得單根螺栓允許最大軸向拉力： （2分） 則最大允許橫向靜載荷F滿足： （2分）其中：k=2為螺栓個(gè)數(shù)，i=2為摩擦面數(shù)。解得: F=19KN （1分）（2）題意明確擠壓強(qiáng)度足夠，則只需要按剪切強(qiáng)度計(jì)算，螺栓許用剪切強(qiáng)度為： （1分）由圖示可知，單根螺栓的任意一個(gè)剪切面的橫向載荷為F/4，（2分） 則剪切應(yīng)力需滿足： （1分）解得： （1分）則直徑d0最小取9mm （1分

4、）（3）增設(shè)減載結(jié)構(gòu)（如套筒、鍵等）；或選用高性能等級(jí)的螺栓；或增大接觸面之間的摩擦系數(shù)；或增加接觸面數(shù)量；或其他合理可行的措施。 （3分） 共 7 頁(yè) 第 2 頁(yè)浙 江 工 業(yè) 大 學(xué) 考 試 命 題 紙3. 圖示牙嵌離合器在左右兩半分別用鍵與軸、相聯(lián)接，在空載下，通過(guò)操縱可使右半離合器在軸上作軸向移動(dòng)。該軸傳遞的扭矩T4100Nm，軸徑，左半離合器的輪轂長(zhǎng)為110mm，右半離合器的輪轂長(zhǎng)為130mm，工作中有輕微沖擊，離合器及軸均為鋼制。試選擇左、右半離合器鍵的類型和尺寸bhL；（4分）確定左、右半離合器所選鍵的工作長(zhǎng)度 ；（4分）簡(jiǎn)述左、右半離合器所選鍵的主要失效形式。（4分）(1) 左

5、邊為C型平鍵，規(guī)格是(鍵長(zhǎng)應(yīng)小于110mm，其他長(zhǎng)度也行) -2右邊為A型平鍵，規(guī)格是(鍵長(zhǎng)應(yīng)小于190mm，其他長(zhǎng)度也行) 2(2) 左邊鍵的工作長(zhǎng)度 -2若鍵位于輪轂的中間，則右邊鍵的實(shí)際長(zhǎng)度為130-(190-180)/2 = 125mm，此時(shí)右鍵相當(dāng)于C型鍵，其工作長(zhǎng)度 -2(3)左鍵屬于靜聯(lián)接，其主要失效形式為工作面被壓潰。 -2分右鍵屬于動(dòng)聯(lián)接，其主要失效形式為工作面的過(guò)度磨損。 -2分評(píng)分說(shuō)明：鍵也可選用其他類型和規(guī)格，只要前后呼應(yīng)，言之有理即可。 共 7 頁(yè) 第 3 頁(yè)浙 江 工 業(yè) 大 學(xué) 考 試 命 題 紙4.下圖是帶傳動(dòng)簡(jiǎn)圖，輪1為主動(dòng)輪，試問(wèn)：帶傳動(dòng)的主要失效形式有哪些

6、？為什么會(huì)出現(xiàn)彈性滑動(dòng)？是否可以避免？（6分）帶傳動(dòng)過(guò)程中哪一點(diǎn)應(yīng)力最大，最大應(yīng)力值為多少？（4分）若將該帶傳動(dòng)換成鏈傳動(dòng)，則需要考慮的主要問(wèn)題是什么？為什么？（4分）(1)帶傳動(dòng)的主要失效形式為打滑和疲勞破壞。 -2帶的緊邊和松邊拉力不等，所以帶傳動(dòng)會(huì)出現(xiàn)彈性滑動(dòng)。 -2彈性滑動(dòng)是帶傳動(dòng)的固有屬性，不可避免。-2(2) 最大應(yīng)力位于點(diǎn) -2 -2(3) 主要考慮的問(wèn)題：線速度的大小、速度波動(dòng)的大小、緩沖與吸振、過(guò)載保護(hù)。以上四點(diǎn)答出任意一點(diǎn)并說(shuō)明理由得4分 共 7 頁(yè) 第 4 頁(yè)浙 江 工 業(yè) 大 學(xué) 考 試 命 題 紙5. 如圖（a）所示的二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器，已知：電動(dòng)機(jī)功率P=3kW

7、，轉(zhuǎn)速n=970r/min；高速級(jí)mn1=2mm，z1=25，z2=53，；低速級(jí)mn2=3mm，z3=22，z4=50。試求：（1）為使軸II上的軸承所承受的軸向力較小，在圖上確定齒輪3、4的螺旋線方向；（4分）（2）繪出齒輪3、4在嚙合點(diǎn)處所受各分力的方向；（6分）（3）3取多大值才能使軸II上所受軸向力相互抵消？（4分）（4）如（b）圖示，設(shè)要求蝸桿軸的軸向力為最小時(shí)，確定蝸輪輪齒螺旋線方向及蝸輪的回轉(zhuǎn)方向。（3分）（a） （b）5.(1)齒輪3 左旋,4右旋. 各2分(2)每力1分(3) 若要求軸II上齒輪2、3的軸向力能相互抵消，則必須滿足下式：Fa2=Fa3，即 1分由軸II的力矩

8、平衡，得，則 1分得 1分即當(dāng)時(shí)，軸II上所受的軸向力相互抵消。 1分(4) 左旋 ,順時(shí)針 3分 共 7 頁(yè) 第 5 頁(yè)6.圖示斜齒輪軸系，兩端正裝兩個(gè)圓錐滾子軸承30206（查手冊(cè)得：C=24.8kN， e=0.36，Y=1.7）；齒輪分度圓直徑d=45mm，F(xiàn)te=3000N，F(xiàn)re=1200N， Fae=900N；n=385rpm，中等沖擊=1.5。試計(jì)算兩滾動(dòng)軸承的壽命；（10分）若上述兩支承采用不完全流體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承，則應(yīng)進(jìn)行哪幾項(xiàng)驗(yàn)算？（6分）該斜齒輪軸系中軸既受彎矩又受扭矩，稱為什么軸？該軸還將向左或向右與其他零件聯(lián)接，若軸材料的A0=103或=45MPa，則軸的最小直徑可取多

9、大？（4分）1.計(jì)算徑向力Fr1、Fr2 水平平面 Rt1= Rt2=1500N垂直平面由于Fre產(chǎn)生的支反力：Rr1= Rr2 = 600N由于Fae產(chǎn)生的支座反力：Ra1= Ra2 = 202.5N垂直平面支反力之合力： RVI=397.5N， RV2=802.5 N（1分）（1分）2.計(jì)算軸向力Fa1、Fa2（2分）Fae + Fd1 =1356NFd2 =500N軸承1放松：軸向力 Fa1= Fd1 =456N （1分） 軸承2壓緊：軸向力 Fa2 = Fa1 + Fd1 =1356N（1分）3. 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P1=fPFr1=1.5*1552=2328N （1分）P2=fP (X Fr2 +Y Fa2 ) =1.5 (0.4* 1701+1.7* 1356)=4478N（1分）4.計(jì)算壽命（1分）（1分）驗(yàn)算平均壓力 p p，以保證強(qiáng)度要求。（2分）驗(yàn)算摩擦發(fā)熱pvpv，fpv是摩擦功耗，限制pv即間接限制摩擦發(fā)熱。（2分）驗(yàn)算滑動(dòng)速度vv ，p，pv的驗(yàn)算都是平均值?？紤]到軸瓦不同心，受載時(shí)軸線彎曲及載荷變化等的因素，局部的