长沙理工大学机械设计期末考试题库及全部答案
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
长沙理工大学机械设计期末考试题库含答案
机械设计试卷 3
一 选择填空题 （每空一分共 20 分）
1 在常用的螺纹连接中，自锁性能最好的螺纹是 普通螺纹 ，其牙型角 60 。
2 普通平键连接工作时，平键的工作面是 侧面，平键的剖面尺寸 b h 按 轴径 从标准中查取。平键连接主要失效形式是 压溃 。
（2 分）
齿轮 2、3 的轴向力分别为：
（1）
Fa3 Ft3 tan 3
Fa2 Ft2 tan 2
（2 分） 为使轴 II 的轴向力为零，应满足如下条件：
Fa3 Fa2 Ft3 tan 3 Ft2 tan 2
（1 分） 将（1）式代入（2）式中整理得：
（2）
sin
3
mn3 z3 mn2 z2
1） S1=0.4Fr1 = 0.4x5500 = 2200(N) ，方向向左； （1 分）
S2=0.4Fr2 = 0.4x3000 = 1200(N) ，方向向右； （1 分）
根据轴的转向及小齿轮旋向判断出：小齿轮轴向力 A 向左。（3 分）
3 带传动中，若1 为主动轮圆周速度，2 为从动轮圆周速度， 为带速，则这 些速度之间存在的关系是 1 2 。
4 V 带传动中，V 带截面楔角 40 ，则 V 带轮的轮槽角φ0 应 < 40 。
5 在设计 V 带传动时，V 带的型号可根据 计算功率 和 小带轮转速 查选型图
确定。
6 对于一对材料相同的钢制软齿面齿轮传动，为使大小齿轮接近等强度，常用
sin
2
3
arcsin(
mn3 z3 mn2 z2
sin
2)
（1 分）
所以，
3
arcsin( 319 2.5 57
s in13)
5.16248
5945。
（1 分）
6） 即使轴 I 反转，轴 II 的轴向力仍为零。（1 分）
2（总 15 分）： 如图所示，一级斜齿圆柱齿轮减速器传动装置的小齿轮为悬臂 布置形式。该齿轮的轴系采用一对角接触球轴承背对背安装的支撑形式。已知： 轴承径向载荷 Fr1、Fr2 方向如图所示，大小分别为：Fr1=5500N、Fr2=3000N， 小齿轮轴向力 A=1500N。轴承内部轴向力按 S=0.4Fr 计算。 1）分别计算图该对轴承的轴向力 Fa1、Fa2。（8 分） 2）若该对轴承的寿命为 8000 小时，现将载荷加大一倍，将转速减小一半，试 计算后确定该对轴承能否满足载荷及转速改变后寿命至少 2500 小时的工作要 求？（7 分）
来自百度文库
10 在 下 列 联 轴 器 中 ， 能 补 偿 两 轴 的 相 对 位 移 以 及 可 缓 冲 吸 振 的 是
D
。
A 凸缘联轴器 B 齿式联轴器 C 万向联轴器 D 弹性柱销轴器
11 在蜗杆传动中，规定蜗杆分度圆直径的目的是 减少蜗轮滚刀的数量，利
于刀具标准化。
12 普通平键连接工作时，平键的工作面是 侧面。
4 简述动载系数 Kv 和齿间载荷分配系数 Kα的含义并各举出两个主要影响因 素。 答：动载系数 Kv 是考虑由于齿轮制造精度、运转速度等轮齿内部因素引起的
附加动载荷影响系数。（1.5 分） 影响 Kv 的主要因素有由基节和齿形误差产生的传动误差、节线速度误差和 轮齿啮合刚度等。 齿间载荷分配系数 Kα是考虑同时啮合的各对轮齿载荷分配不均匀对轮齿应 力的影响系数。（1.5 分） 影响 K 的主要因素有轮齿制造误差，特别是基节偏差、轮齿的啮合刚度、重 合度和跑合情况等。 三 分析计算题 1．如图 a、b 分别为二级标准斜齿圆柱齿轮减速器的两种布置形式。已知齿轮 2 模数 mn2=2.5mm，z2=57，β2=13°；齿轮 3 模数 mn3=3mm，z3=19；齿轮 4 轮齿 旋向为右旋。若主动轴 I 转向如图所示，试： 1）图 a、b 两种布置形式哪种布置合理？并分析为什么？（2 分） 2）为使中间轴Ⅱ的受力合理，试确定齿轮 2 轮齿旋向。（2 分） 3）在你认为齿轮布置合理的图上，画出各齿轮受力方向。（3 分） 4）为使轴Ⅱ的外部轴向力为零，试计算出齿轮 3 的螺旋角β3 的值？（7 分） 5）若主动轴 I 转向相反，轴Ⅱ的轴向力还是否为零？（1 分）
图a
图b
1）图 b 布置形式合理（1 分）。理由：将齿轮布置在远离转矩输入端的位置，
（1）可利用轴的弯曲和扭转变形的综合作用使齿轮的最大载荷降低；（2）
也可使载荷分布不均状况得以改善（答对一个或两个理由都得 1 分）。
2）如本题答图 a、b 所示：a、b 两图中齿轮 2 皆为左旋。(2 分，每画对 1 个
的热处理方法是小齿轮 调质 ，大齿轮 正火 。
7 根据轴的承载情况，自行车的前轴承受弯矩作用应称为 心 轴。中间轴应
称为 转 轴。
8 代号为 6206 的滚动轴承，其类型是 深沟球轴承，内径 d= 30 mm。
9 温度和压力是影响粘度的主要因素，若温度升高，则 粘度降低（或减
少） ，
若压力升高，则 粘度增加（或变大）。
二 简答题(共 5 题，每题 6 分)
1 简述齿轮传动的失效形式和开式齿轮传动的设计准则
答：失效形式包括：
轮齿折断（1 分）、齿面疲劳点蚀（1 分）、齿面磨损（1 分）、齿面胶合（1
分）、轮齿塑性变形（1 分）。
开式齿轮传动的设计准则：按齿根弯曲疲劳强度进行设计，然后考虑磨损
的影响将模数适当加大。（1 分）
2 以框图形式说明转轴的设计过程。
已知 条件
选择 轴的 材料
初算 轴径
结构 设计
计算 弯矩
校核 计算
修改直径
转轴设计程序框图
完善 设计
3 简述蜗杆传动的正确啮合条件。 答：中间平面上，蜗杆轴向模数与蜗轮端面模数相等，均为标准值（2 分）； 蜗杆轴面压力角与蜗轮端面压力角相等，且为标准值（2 分）；蜗杆与蜗轮 轮齿的螺旋线方向相同并且蜗杆分度圆柱上的导程角等与蜗轮分度圆柱上 的螺旋角。（2 分）
得 1 分)
3）如本题答图 b 所示：（总计 6 对分力总计 3 分。每画对 1 对分力得 0.5 分）
4） 齿轮 2、3 的圆周力分别为：
Ft 3
2TII d3
2TII mn3z3 / cos 3
2 cos 3TII mn3 z3
Ft 2
2TII d2
2TII mn2 z2 / cos 2
2 cos 2TII mn2 z2
机械设计试卷 3
一 选择填空题 （每空一分共 20 分）
1 在常用的螺纹连接中，自锁性能最好的螺纹是 普通螺纹 ，其牙型角 60 。
2 普通平键连接工作时，平键的工作面是 侧面，平键的剖面尺寸 b h 按 轴径 从标准中查取。平键连接主要失效形式是 压溃 。
（2 分）
齿轮 2、3 的轴向力分别为：
（1）
Fa3 Ft3 tan 3
Fa2 Ft2 tan 2
（2 分） 为使轴 II 的轴向力为零，应满足如下条件：
Fa3 Fa2 Ft3 tan 3 Ft2 tan 2
（1 分） 将（1）式代入（2）式中整理得：
（2）
sin
3
mn3 z3 mn2 z2
1） S1=0.4Fr1 = 0.4x5500 = 2200(N) ，方向向左； （1 分）
S2=0.4Fr2 = 0.4x3000 = 1200(N) ，方向向右； （1 分）
根据轴的转向及小齿轮旋向判断出：小齿轮轴向力 A 向左。（3 分）
3 带传动中，若1 为主动轮圆周速度，2 为从动轮圆周速度， 为带速，则这 些速度之间存在的关系是 1 2 。
4 V 带传动中，V 带截面楔角 40 ，则 V 带轮的轮槽角φ0 应 < 40 。
5 在设计 V 带传动时，V 带的型号可根据 计算功率 和 小带轮转速 查选型图
确定。
6 对于一对材料相同的钢制软齿面齿轮传动，为使大小齿轮接近等强度，常用
sin
2
3
arcsin(
mn3 z3 mn2 z2
sin
2)
（1 分）
所以，
3
arcsin( 319 2.5 57
s in13)
5.16248
5945。
（1 分）
6） 即使轴 I 反转，轴 II 的轴向力仍为零。（1 分）
2（总 15 分）： 如图所示，一级斜齿圆柱齿轮减速器传动装置的小齿轮为悬臂 布置形式。该齿轮的轴系采用一对角接触球轴承背对背安装的支撑形式。已知： 轴承径向载荷 Fr1、Fr2 方向如图所示，大小分别为：Fr1=5500N、Fr2=3000N， 小齿轮轴向力 A=1500N。轴承内部轴向力按 S=0.4Fr 计算。 1）分别计算图该对轴承的轴向力 Fa1、Fa2。（8 分） 2）若该对轴承的寿命为 8000 小时，现将载荷加大一倍，将转速减小一半，试 计算后确定该对轴承能否满足载荷及转速改变后寿命至少 2500 小时的工作要 求？（7 分）
来自百度文库
10 在 下 列 联 轴 器 中 ， 能 补 偿 两 轴 的 相 对 位 移 以 及 可 缓 冲 吸 振 的 是
D
。
A 凸缘联轴器 B 齿式联轴器 C 万向联轴器 D 弹性柱销轴器
11 在蜗杆传动中，规定蜗杆分度圆直径的目的是 减少蜗轮滚刀的数量，利
于刀具标准化。
12 普通平键连接工作时，平键的工作面是 侧面。
4 简述动载系数 Kv 和齿间载荷分配系数 Kα的含义并各举出两个主要影响因 素。 答：动载系数 Kv 是考虑由于齿轮制造精度、运转速度等轮齿内部因素引起的
附加动载荷影响系数。（1.5 分） 影响 Kv 的主要因素有由基节和齿形误差产生的传动误差、节线速度误差和 轮齿啮合刚度等。 齿间载荷分配系数 Kα是考虑同时啮合的各对轮齿载荷分配不均匀对轮齿应 力的影响系数。（1.5 分） 影响 K 的主要因素有轮齿制造误差，特别是基节偏差、轮齿的啮合刚度、重 合度和跑合情况等。 三 分析计算题 1．如图 a、b 分别为二级标准斜齿圆柱齿轮减速器的两种布置形式。已知齿轮 2 模数 mn2=2.5mm，z2=57，β2=13°；齿轮 3 模数 mn3=3mm，z3=19；齿轮 4 轮齿 旋向为右旋。若主动轴 I 转向如图所示，试： 1）图 a、b 两种布置形式哪种布置合理？并分析为什么？（2 分） 2）为使中间轴Ⅱ的受力合理，试确定齿轮 2 轮齿旋向。（2 分） 3）在你认为齿轮布置合理的图上，画出各齿轮受力方向。（3 分） 4）为使轴Ⅱ的外部轴向力为零，试计算出齿轮 3 的螺旋角β3 的值？（7 分） 5）若主动轴 I 转向相反，轴Ⅱ的轴向力还是否为零？（1 分）
图a
图b
1）图 b 布置形式合理（1 分）。理由：将齿轮布置在远离转矩输入端的位置，
（1）可利用轴的弯曲和扭转变形的综合作用使齿轮的最大载荷降低；（2）
也可使载荷分布不均状况得以改善（答对一个或两个理由都得 1 分）。
2）如本题答图 a、b 所示：a、b 两图中齿轮 2 皆为左旋。(2 分，每画对 1 个
的热处理方法是小齿轮 调质 ，大齿轮 正火 。
7 根据轴的承载情况，自行车的前轴承受弯矩作用应称为 心 轴。中间轴应
称为 转 轴。
8 代号为 6206 的滚动轴承，其类型是 深沟球轴承，内径 d= 30 mm。
9 温度和压力是影响粘度的主要因素，若温度升高，则 粘度降低（或减
少） ，
若压力升高，则 粘度增加（或变大）。
二 简答题(共 5 题，每题 6 分)
1 简述齿轮传动的失效形式和开式齿轮传动的设计准则
答：失效形式包括：
轮齿折断（1 分）、齿面疲劳点蚀（1 分）、齿面磨损（1 分）、齿面胶合（1
分）、轮齿塑性变形（1 分）。
开式齿轮传动的设计准则：按齿根弯曲疲劳强度进行设计，然后考虑磨损
的影响将模数适当加大。（1 分）
2 以框图形式说明转轴的设计过程。
已知 条件
选择 轴的 材料
初算 轴径
结构 设计
计算 弯矩
校核 计算
修改直径
转轴设计程序框图
完善 设计
3 简述蜗杆传动的正确啮合条件。 答：中间平面上，蜗杆轴向模数与蜗轮端面模数相等，均为标准值（2 分）； 蜗杆轴面压力角与蜗轮端面压力角相等，且为标准值（2 分）；蜗杆与蜗轮 轮齿的螺旋线方向相同并且蜗杆分度圆柱上的导程角等与蜗轮分度圆柱上 的螺旋角。（2 分）
得 1 分)
3）如本题答图 b 所示：（总计 6 对分力总计 3 分。每画对 1 对分力得 0.5 分）
4） 齿轮 2、3 的圆周力分别为：
Ft 3
2TII d3
2TII mn3z3 / cos 3
2 cos 3TII mn3 z3
Ft 2
2TII d2
2TII mn2 z2 / cos 2
2 cos 2TII mn2 z2