上海工程技术大学期末机械设计

（勤奋、求是、创新、奉献）
2015～ 2016学年第二学期考试试卷
主考教师： 张 超
学院 _________________ 班级 __________ 姓名 __________ 学号 ___________
《机械设计B 》课程试卷B 标准答案及评分标准
（本卷考试时间90分钟）
一、选择题（本题共25小题，每小题1分，共25分）
1．普通平键是标准件，其剖面尺寸一般是根据（ B ）按标准选取的。

A ．传递转矩大小
B ．轴的直径
C ．轮毂长度
D ．轴的材料
2．（ B ）轴承能很好地承受较大径向载荷与单向轴向载荷的综合作用。

A ．深沟球轴承
B ．角接触球轴承
C ．推力球轴承
D ．圆柱滚子轴承
3．在转速高、轴向载荷不大的情况下，（ B ）可以代替推力轴承承受轴向载荷。

A ．调心球轴承
B ．深沟球轴承
C ．园锥滚子轴承
D ．圆柱滚子轴承
4．带传动工作时松边带速（ A ）紧边带速。

A ．小于
B ．大于
C ．等于
D ．可能大于、小于或等于
5．采取（ A ）的措施不能有效地改善轴的刚度。

A ．改用其他高强度钢
B ．改变轴的直径
C ．改变轴的支撑位置
D ．改变轴的结构
6．按弯曲扭转合成计算轴的应力时，要引入系数α是考虑（ C ）。

A ．轴上有键槽而削弱轴的强度而引入系数
B ．按第三强度理论合成正应力与切应力时的折合系数
C ．正应力与切应力的循环特性不同的系数
7．在设计V 带传动中，选取小带轮直径1min d d ≥，min d 主要根据（ A ）选取。

A ．带的型号
B ．带的线速度
C ．传动比
D ．高速轴的转速
8．齿面硬度350HBS ≤的闭式钢制齿轮传动中，主要失效形式为（ B ）。

A ．齿面磨损
B ．齿面点蚀
C ．齿面胶合
D ．轮齿折断
9．计算紧螺栓联接的拉伸强度时，考虑到拉伸和扭转的复合作用，应将拉伸载荷增大到原来的（ B ）倍。

A ．
B ．
C ．
D ．
10．螺纹的牙型角为α，升角为ψ，螺纹副当量摩擦角为ρ'，则螺纹副的自锁条件为（ C ）。

A ．ψα≤
B ．αρ'≤
C ． ψρ'≤
D ．ρψ'≤
11．增大轴在剖面过渡处的圆角半径，其优点是（ D ）。

A ．使零件的轴向定位比较可靠
B ．使轴的加工方便
C ．使零件的轴向固定比较可靠
D ．降低应力集中，提高轴的疲劳强度
12．在（ B ）的情况下，滑动轴承润滑油的粘度不应选得较大。

A ．重载
B ．高速
C ．工作温度高
D ．承受变载荷或振动冲击载荷
13．选择V 带的型号是根据（ C ）。

A ．传递功率
B ．转速
C ．计算功率和转速
D ．小带轮直径
14．静联接的平键联接，其主要失效形式是（ C ）。

A ．键拉断
B ．键工作面的磨损
C ．工作面压溃
D ．工作面扭曲
15．受轴向载荷的紧螺栓联接，为保证被联接件不出现缝隙，因此（ B ）。

A ．残余预紧力应小于零
B ．残余预紧力应大于零
C ．残余预紧力应等于零
D ．预紧力应大于零
16．对于温度变化不大的短轴，考虑结构简单，轴承部件的轴向固定方式宜采用（ A ）。

A ．两端固定
B ．两端游动
C ．一端固定一端游动
17．V 带传动中，带在小带轮上的包角1α一般应不小于（ B ）。

A ．90o
B ．120o
C ．150o
D ．170o
18．设计流体动压径向（向心）滑动轴承时，若宽径比B/d 取得较小，则（ D ）。

A ．轴承端泄量小，承载能力高，温升高
B ．轴承端泄量小，承载能力高，温升低
C ．轴承端泄量大，承载能力低，温升高
D ．轴承端泄量大，承载能力低，温升低
19．中速旋转正常润滑密封的滚动轴承的失效形式是（ B ）。

A ．滚动体破裂
B ．滚动体与滚道产生疲劳点蚀
C ．滚道磨损
D ．滚道压坏
20．对于一对齿轮传动，若保持其传动比、齿数、齿宽不变，改变其模数，则（ D ）。

A ．齿轮的弯曲强度不变，接触强度改变
B ．齿轮的弯曲强度改变，接触强度不变
C ．齿轮的弯曲强度不变，接触强度不变
D ．齿轮的弯曲强度改变，接触强度改变
21．用于轴与轴上零件联接的普通平键，其长度可按（ C ）原则，在国家标准中选取。

A ．大于零件轮毂长度
B ．等于零件轮毂长度
C ．略小于零件轮毂长度
22．如果（ C ）越大，则单根普通V 带额定功率的增量△P 0越大。

A ．小轮包角
B ．带长
C ．传动比
D ．带的初拉力
23．齿轮齿面的点蚀首先出现在（ C ）。

A ．受拉侧的齿根面
B ．受压侧的齿根面
C ．近节线处的齿根面
D ．近节线处的齿顶面
24．开式齿轮传动常见的主要失效形式之一是（ C ）。

A ．塑性变形
B ．齿面胶合
C ．磨粒磨损
D ． 齿面点蚀
25．引入蜗杆直径系数q ，是为了（ B ）。

A ．限制蜗杆滚刀数目及便于刀具标准化
B ．限制蜗轮滚刀数目及便于刀具标准化
C ．限制蜗杆和蜗轮滚刀数目及便于刀具标准化
D ． 便于几何尺寸计算
二、简答题（本题共2小题，每小题5分，共10分）
1.齿轮主要的失效形式有哪几种
答：1）轮齿的断裂（1分）
2）点蚀（1分）
3）胶合（1分）
4）磨损（1分）
5）塑性变形（1分）
2.简述带传动主要失效形式和相应的设计准则。

答：带传动主要失效形式：打滑与疲劳破坏（2分）
设计准则：保证带不打滑的前提下，具有一定的疲劳寿命。

（3分）
三、分析题（本题共2小题，每小题10分，共20分）
1. 图示为蜗杆、齿轮传动装置。

右旋蜗杆I 为主动件，为使轴Ⅱ、Ⅲ上传动件的轴向力有所抵消，试确定：
（1）各轴的转向；
（2）斜齿轮4的旋向；
（3）标出各轮的轴向力方向。

Ⅱ轴↓（1分）Ⅲ轴↑（1分）Ⅳ轴←（1分）4齿轮（左旋）（1分）
1a F ⊗（1分）, 2a F ←（1分）,3a F →（1分）；
4a F ←（1分）, 5a F →（1分）,6a F ↓（1分）
2. 试说明下列各轴承的内径有多大哪个轴承的公差等级最高哪个允许的极限转速最高哪个承受径向载荷能力最大哪个不能承受径向载荷
6208/P2、30208、5308/P6、N2208
答：轴承内径40mm ；（1分）轴承的公差等级最高：6208/P2；（1分）
极限转速最高：6208/P2；（1分）承受径向载荷能力最大：N2208；（1分）
不能承受径向载荷：5308/P6（1分）
四、计算题（本题共4小题，共35分）
1. 某不完全液体润滑径向滑动轴承，已知：轴径直径d =200mm ，轴承宽度B =200mm ，轴颈转速n =300r/min ，轴瓦材料为ZCuSn10P1，[]15p MPa =，[]15/pv MPam s =。

试问它可以承受的最大径向载荷是多少（10分） 解：[]F p p Bd
=≤ []152********F p Bd KN ≤=⨯⨯=（4分） []601000F dn pv pv Bd π=≤⨯g []60100060100015200200191200300
F pv Bd KN dn ππ⨯⨯≤=⨯⨯⨯=⨯⨯（4分）
max 191F KN =(2分)
2．一凸缘联轴器，允许传递的最大扭矩T 为1500000Nmm （静载荷），材料为HT250。

联轴器用四个M16普通螺栓联接，螺栓安装直径φ=150mm ，d 1＝，螺栓的材料为35钢，其[σ]＝120Mpa,被联接件间的摩擦系数f=，为保证该联接，取可靠性系数C=。

试校核该联接的强度。

（6分）
解：1) 转矩T 所引起的载荷F,
则2D zF
T =,式中z=4, D=150mm, T=1500000Nmm, 各值代入上式， 得：N 5000150
415000002zD T 2F =⨯⨯==（1分） 2) 作用在螺栓上的载荷为F a ，则： F mf CF a =，公式中C=,m=1,f=,所以N 5005
.115.05000C Ff F a =⨯==（2分） 3) 校核螺栓强度： []MPa 120MPa 33.4835.1314.35003.14d F 3.142
21a
==⨯⨯⨯=⨯=σπσφ（2分） 4) 强度校核后该螺栓不适用（1分）。

3. 一轴由一对7211AC 的轴承支承，常温下，载荷平稳工作情况下，已知F r1=3300N, F r2=1000N, F A =900N, 如图所示。

(30r C KN =，s F =， e=当 a r F e F >，X=,Y=，当 a r
F e F ≤，X=1,Y=0)
预期寿命5000h L h '=，n=3000r/min 。

（1）试求两轴承的当量动载荷P 。

(2)试问轴承寿命是否满足（9分）
解：（1）计算内部轴向力
110.680.6833002244s r F F N ==⨯=（1分） 220.680.681000680s r F F N ==⨯=（1分）
（2）计算轴承1.，2的轴向载荷
由于21A s s F F F +< 1为放松端 112244a s F F N ==（1分）
2 为压紧端2122449001344a s A F F F N =-=-=（1分）
(3) 计算轴承1，2的当量动载荷1P ，2P
1122440.683300a r F e F ===，11X =，10Y =111113300r a P X F Y F N =+=（1分）
221344 1.341000
a r F e F ==>，20.41X =，20.87Y =222221579r a P X F Y F N =+=（1分） （4）计算轴承寿命h L
3661101013000040906060300013300t r h h p f C L h L n f P ε
⎛⎫⨯⎛⎫'===< ⎪ ⎪ ⎪⨯⨯⎝⎭⎝⎭（2分） （5）结论
寿命不够（1分）
4．已知单级闭式直齿圆柱齿轮传动中，1720/min n r =，4m mm =，125Z =,273Z =,1 2.73Fa Y =, 1 1.58Sa Y =，2 2.26Fa Y =,2 1.8Sa Y =，[]1510H MPa σ=，[]2330H MPa σ=，[]1138F MPa σ=，[]2100F MPa σ=,185b mm =，280b mm =，188E Z =，载荷系数K=，试计算该单级齿轮传动能传递的最大功率。

（10分）(仅按接触疲劳强度计算)
可供选择的公式[][]1212,Fa Sa H E H H F F KTY Y Z Z MPa MPa bm Z σσσσ⎛⎫=≤=≤ ⎪ ⎪⎝⎭ 解：（1）根据接触疲劳强度计算最大转矩
[]()2
211321H E H ubd T Z Z u K σ⎛⎫≤ ⎪+⎝⎭(3分)
其中[][]2330H H MPa σσ==，（1分）2173 2.9225Z u Z ===,
11100d mz mm ==，b ＝80mm （1分）
[]()()2
22231133330 2.9280100 6.3710188 2.5212 2.921 1.5H E H ubd T N mm Z Z u K σ⎛⎫⨯⨯⎛⎫≤==⨯ ⎪ ⎪⨯⎝⎭+⨯+⨯⎝⎭g （2分） (2)计算传递最大功率
由69.5510P T n
=⨯（1分）（49.6410T N mm =⨯g ） 得3666.37107200.489.55109.5510
Tn P KW ⨯⨯===⨯⨯（2分） 五、指错题（答对一个得一分，共10分）。