上海工程技术大学期末 机械设计B(A)

（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A 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．被联接件之一很厚，但不需要经常拆装的场合，常用（ C ）联接。

A 、螺栓
B 、双头螺柱
C 、螺钉
D 、紧定螺钉 2．与齿轮传动相比，（ D ）不是蜗杆传动的优点。

A ．传动平稳，噪声小
B ．传动比可以很大
C ．可以自锁
D ．传动效率高 3．机械零件由于某些原因不能（ C ）时称为失效。

A ．工作
B ．连续工作
C ．正常工作
D ．负载工作
4．预紧力为0F 的单个紧螺栓联接，受到轴向工作载荷E F 之后，螺栓受到的总载荷a F （ C ）0E F F 。

A ．大于 B ．等于 C ．小于
5．紧联接螺栓按拉伸强度计算时，应将拉伸载荷增大到原来的1.3倍，这是考虑到（ B ）的影响。

A ．螺纹中应力集中 B ．扭应力的影响 C ．载荷变化与冲击 D ．安全因素 6．蜗杆传动中将蜗杆分度圆直径1d 定为标准值是为了（ D ）。

A ．使中心距也标准化
B ．为了避免蜗杆刚度过小
C ．为了提高加工效率
D ．为了减少蜗轮滚刀的数目，便于刀具标准化 7．圆柱齿轮传动中，当齿轮直径不变，而减少齿轮的模数时，可以（ C ）。

A ．提高齿轮的弯曲强度 B ．提高齿面的接触强度 C ．改善齿轮传动的平稳性 D ．减少齿轮的塑性变形 8．对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般（ D ）。

A ．按接触强度设计齿轮尺寸，再验算弯曲强度
B ．只需按接触强度设计
C ．按弯曲强度设计齿轮尺寸，再验算接触强度
D ．只需按弯曲强度设计 9．在减速蜗杆传动中，用（ D ）来计算传动比i 是错误的。

A ．1
2
i ωω= B ．2
1
z i z =
C ．1
2
n i n =
D ．2
1
d i d =
10．带传动主要依靠（ C ）来传递运动和功率的。

A ．带的松边拉力
B ．带的紧边拉力
C ．带与带轮接触面之间的摩擦力
D ．带的张紧轮
11．带传动工作时，设小带轮主动，则带内拉应力的最大值应发生在带（ C ）。

A ．进入大带轮处 B ．离开大带轮处 C ．进入小带轮处 D ．离开小带轮处 12．工作时既传递扭矩又承受弯矩的轴，称为（ B ）。

A ．心轴 B ．转轴 C ．传动轴 D ．柔性轴 13．计算滑动轴承的pv 值的目的是（ D ）。

A ．验算轴承是否获得液体摩擦
B ．计算轴承内部的摩擦力
C ．计算轴承的耗油量
D ．限制轴承的温升
14．按基本额定动载荷选定的滚动轴承，在预定使用期限内其破坏率最大为（ C ）。

A ．1％ B ．5％ C ．10％ D ．50％
15．对于硬度小于350HBS 的闭式齿轮传动，当采用同牌号的钢材制造时，一般采用的热处理方法是（ C ）。

A ．小齿轮淬火，大齿轮调质
B ．小齿轮淬火，大齿轮正火
C ．小齿轮调质，大齿轮正火
D ．小齿轮正火，大齿轮调质 16．只能承受轴向载荷的滚动轴承的类型代号为（ C ）。

A ．“1”型 B ．“3”型 C ．“5”型 D ．“7”型 17．斜齿圆柱齿轮螺旋角β的一般取值范围为（ B ）。

A ．2~10β= B ．8~20β= C ．15~30β= D ．20~40β=
18．当键联接强度不足时可采用双键，使用2个平键时要求键（ D ）布置。

A ．在同一直线上 B ．相隔90 C ．相隔120 D ．相隔180
19．在下列4种轴承中，（ B ）必须成对使用。

A ．深沟球轴承
B ．圆锥滚子轴承
C ．推力球轴承
D ．圆柱滚子轴承
20．一对圆柱齿轮传动设计中，通常把小齿轮的宽度取得比大齿轮大一些，这主要是为了（ C ）。

A ．使传动平稳 B ．提高传动效率
C ．补偿安装误差，保证接触线长度
D ．保证接触线长度并提高小齿轮弯曲强度
21．维持（ A ）油膜不遭破坏，是不完全液体摩擦滑动轴承的设计依据。

A．边界B．动压C．静压
22．V带传动中，带轮的最小基准直径取决于（ A ）。

A．带型B．带速；C．传动比D．小轮包角α 1
23．为计算方便，常以（ A ）啮合为代表来进行圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算。

A．节点B．小齿轮单齿对啮合的最低点C．小齿轮单齿对啮合的最高点24．带传动工作时，带中的（ B ）应力作用于带的全长上，且处处相等。

A．拉B．离心力产生的拉C．弯曲
25．传动比i =1时，单根普通V带的功率增量△P0（ B ）为零。

A．大于B．等于C．小于
二、简答题（本题共2小题，每小题5分，共10分）
1. 按弯扭合成强度条件对轴进行强度计算时，当量弯距Mca计算公式
系数α起什么作用？写出其在不同情况时的具体数值。

答：α考虑弯曲应力与扭转应力的循环特性不同。

（2分）
α＝0.3转矩不变。

（1分）
α＝0.6转矩脉动变化。

（1分）
α＝1对称循环变应力。

（1分）
2.简述动压油膜形成的必要条件。

答：（1）两表面之间必须要有锲角。

（2分）
（2）两表面间必须要有润滑液。

（2分）
（3）两表面必须要有相对运动速度，且从大口端流向小口端。

（1分）
三、分析题（本题共2小题，每小题10分，共20分）
1．在图示传动系统中，1为蜗杆，2为蜗轮，3和4为斜圆柱齿轮，5和6为直齿锥齿轮。

若蜗杆主动，要求输出齿轮6的回转方向如图所示。

试确定：
1)若要使Ⅱ、Ⅲ轴上所受轴向力互相抵消一部分，蜗轮及斜齿轮4的螺旋线方向及的Ⅰ、Ⅱ轴的回转方向（在图中标出）；
2)Ⅱ轴上各轮啮合点受力方向（Ft 、Fr 、Fa 在图中画出）。

（1）蜗轮：右旋（1分）斜齿轮4：左旋（1分）Ⅰ轴：逆时针。

（1分）Ⅱ轴：↑（1分）（2）2a F →（1分）； 2t F ⊗（1分）；2r F ↓（1分）；3a F ←（1分）； 3
t F （1分）；3r F ↓（1分）
2.在图中画出带工作时的应力分布图（注明各应力名称），并指出应力最大值和最大应力发生位置。

（1）c σ离心应力（1分）1σ紧边拉应力（1分）2σ松边拉应力（1分）1b σ小带轮弯曲应力（1分）
2b σ大带轮弯曲应力（1分）
（2）max 11c b σσσσ=++（2分）
（3）应力最大发生在紧边绕上小带轮处（3分） 输出轴Ⅳ
Ⅱ
四、计算题（本题共4小题，共35分）
1. V 带传动传递的功率P=7.5kW ，平均带速v=10m/s ，紧边拉力是松边拉力的两倍（F 1=2F 2）。

试求紧边拉力F 1 和F 2，有效圆周力F 和初拉力F 0。

（10分） 解：（1）计算有效圆周力F 100010007.5
75010
P F N v ⨯=
==(2分) （2）计算1F ，2F 1212
7502F F F N
F F -==⎧⎨
=⎩ 得11500F N =，（3分）2750F N =（3分）
（3）计算 0F ()0121
11252
F F F N =
+=（2分）
2．图示单个普通螺栓联接，该联接承受横向载荷F Σ=5000N,可靠性系数C =1.2，接合面间的摩擦系数
f =0.12，试求：螺栓所需的最小预紧力0F 。

（6分） 解：0CF
F mf
≥
(2分) 0CF F mf ≥
1.25000
2500020.12
N ⨯==⨯ （2分）
结论：螺栓所需的最小预紧力
0F 为25000N 。

（2分）
3．有一开式直齿圆柱齿轮传动装置，双向转动，已知：13P KW =，1955/min n r =，2m mm =，
125z =，2100z =，125b mm =，220b mm =，1 2.73Fa Y =，1 1.58Sa Y =，2 2.2Fa Y =，2 1.8Sa Y =，
1220FE MPa σ=，2160FE MPa σ=，lim1650H MPa σ=，lim2600H MPa σ=，1F H S S ==，1K =,188E Z =。

可供选择的公式[][]1121
2,Fa Sa
H E H H F F KTY Y Z Z MPa MPa u bm Z σσσσ⎛⎫=≤=≤ ⎪ ⎪⎝⎭
试回答：此对齿轮的强度是否满足？（9分）
解：因为是开式，所以验算齿根弯曲疲劳强度
[]110.72200.7
1541
FE F F
MPa S σσ⨯⨯=
=
=（1分）
[]220.71600.7
1121
FE F F
MPa S σσ⨯⨯=
=
=（1分）
6
64
111
3
9.55109.5510310955
P
T N mm n =⨯
=⨯⨯=⨯
（2分）
[]411
11122
1221310 2.73 1.5812920225
Fa Sa F F KTY Y MPa bm Z σσ⨯⨯⨯⨯⨯===<⨯⨯（2分） []2221
211 2.2 1.8
1291192.73 1.58
Fa Sa F F F Fa Sa Y Y MPa Y Y σσσ⨯==⨯=>⨯(2分)
结论：此对强度不足。

（1分）
4．某轴系用一对反装的30207轴承支承，已知轴上的轴向外载荷250A F N =，方向如图所示，两轴承的径向载荷为1512r F N =，21696r F N =，内部轴向力为1160s F N =,2530s F N =，轴承的基本额定动载荷54200r C N =，载荷系数 1.2p f =，温度系数 1.0t f =，转速1500/min n r =，判别系数0.37e =
（当
a
r
F e F ≤时，1X =，0Y =，当a
r
F e F >时，0.4X =， 1.6Y =）
，轴承使用寿命要求不低于10000
1s F ←,2s F →（1分）
解：（1）计算轴承1，2的轴向载荷1a F ，2a F
由于12A s s F F F +< ，1为压紧端，12530250280a s A F F F N =-=-=（2分） 2为放松端 22530a s F F N ==（2分） （2）计算轴承1，2的当量动载荷1P ，2P
1
1
280
0.55512
a r F e F ==>，10.4X =，1 1.6Y =11111652r a P X F Y F =+=（1分）
2
2
530
0.311696
a r F e F ==<，21X =，20Y =222221696r a P X F Y F =+=（1分）
（3）计算轴承的寿命
10
6
63
210101542006267071000060601500 1.21696t r h p f C L h h n f P ε
⎛⎫⨯⎛⎫
===> ⎪ ⎪ ⎪⨯⨯⎝⎭
⎝⎭（2分）
（4）结论轴承合用（1分）
五、指错题（答对一个得一分，共10分）
指出图中齿轮轴系上的错误结构，滚动轴承采用脂润滑。