2005年机械设计试题答案 (2)

2005年机械设计试题答案
一、是非题(9小题, 每小题1分, 共9分。

正确的在（）中写“T ”，错误的在（ ）中写“F ”)
1.某转轴采用40钢（σS MPa =335）,经校核其扭转刚度不够，可改选高强度合金结构钢40Cr ()σS MPa =785，以提高刚度。

(F )
2. 用普通平键时，键的截面尺寸b ×h 和键长L 都是根据强度计算确定的。

(F )
3. 强度计算主要有三种方法：扭转强度条件计算，按弯扭合成进行强度条件验算，按疲劳强度条件进行校核。

对于每一根轴都必须经过这三种方法依次计算过,才能保证安全可靠。

(F )
4．变应力是由变载荷产生，也可能由静载荷产生。

（T ）
5. V 带横截面中两工作面之间的夹角为40°，所以带轮槽角也是40°。

(F )
6. 同一减速器中，如果忽略效率不计，在工作过程中，则每个轴所传递的转矩是相等的。

（F )
7. 紧的普通螺栓联接，其螺栓危险截面承受的只是拉应力。

（F ）
8. 螺纹的螺旋升角愈小，螺纹的自锁性能愈好。

（T ）
9. 计算蜗杆传动的啮合效率时，蜗杆和蜗轮齿面间的当量摩擦系数可根据两者的相对滑动速度选取。

(T )
二、填空题〔每空1分，共12分〕
1.从防松工作原理来看，弹簧垫圈属于 摩擦 防松；止动垫圈与园螺母配用属于 机械 防松措施。

2.已知某三线螺纹中径为9.5mm ，螺距为1mm ，则螺纹的导程为 3 mm 。

3.按国家标准GB/292-93规定，代号为7210C 的滚动轴承类型为 角接触球轴承 轴承，其内径为 50 mm ，直径系列为 轻 系列，C 代表 公称接触角15º，其精度为 P0 级。

4.平键的工作面为 两侧 面，工作时靠 轴槽、键及毂槽的侧面受挤压 来传递转矩。

5.V 带传动中带工作中最大应力产生在 紧边进入小带轮 处，其值为c b11max σσσσ++=。

三、问答题〔每题6分、计24分〕
1.分别说明普通螺纹、梯形螺纹的特点和应用场合。

（6分）
答：普通螺纹自锁性能好，强度高（2分），主要用于连接（1分）。

梯形螺纹效率比矩形螺纹略低，但牙根强度较高，易于对中，磨损后可以补偿（2分）；在螺旋传动中应用最普遍。

（1分）
2.齿轮传动的主要失效形式有哪些？闭式和开式传动的失效形式有哪些不同？ （6分）
答 ：轮齿的主要失效形式有五种：轮齿折断、和疲劳点蚀、磨损、胶合和塑性变形，轮齿折断有疲劳折断和过载折断两种形式（3分）。

若设计正确、润滑条件良好，软齿面闭式齿轮传动的主要失效形式是疲劳点蚀（1分）。

硬齿面闭式齿轮传动是弯曲疲劳折断（1分）。

开式齿轮传动是磨损（1分）。

3.什么是摩擦型带传动中的弹性滑动现象？可否避免？它对带传动有何影响？（6分）
答：由带的弹性变形而引起带与带轮之间的相对滑动现象称为弹性滑动(2分)。

弹性滑动是带传动中不可避免的现象（2分）。

它会引起以下后果：①从动轮的圆周速度总是落后于主动轮的圆周速度，并随载荷变化而变化，导致此传动的传动比不准确。

②损失一部分能量，降低了传动效率，会使带的温度升高，并引起传动带磨损。

（2分）
4. 图1所示两级圆柱齿轮减速器的可能两种布置方案中，哪一种方案更合理？为什么? （6分）
答:方案二更为合理（3分）。

原因之一是输入和输出的轴段长，原动机和工作机的
振动和冲击对齿轮传动影响小（1分）。

原因之二是轴的扭转剪应力分布减弱了弯曲正应
力的分布不均（2分）。

四、选择题：把正确的选项代号填入（）中 (本题分5小题, 每小题2分, 共10分)
1.一减速齿轮传动，主动轮1用45号钢调质，从动轮用45号钢正火，则它们齿面
接触应力的关系是 B 。

A.2H 1H σσ>
B.2H 1H σσ=
C.2H 1H σσ<
2.带传动中紧边拉力为1F ，松边拉力为2F ，则其传递的有效圆周力F 为 C 。

A.21F F +
B.2/)(21F F -
C.21F F -
D.2/)(21F F +
3.用普通螺栓来联接的凸缘联轴器，在传递扭矩时 D 。

A.螺栓的横截面受剪切
B.螺栓与螺栓孔接触面受挤压
C.螺栓同时受剪切与挤压
D.螺栓受拉伸与扭转
4.一对斜齿圆柱齿轮传动中， A 的计算值不应圆整。

A. 分度圆直径
B. 齿轮宽度
C. 传动中心距a
D. 齿数z
5.蜗杆传动的传动比范围通常为D 。

A. i 12<1
B. i 12<1或i 12>1
C. i 12＝1～8
D. i 12=8～
80
方案一 方案二 图1
五、分析计算题（共25分）
1.已知V 带传动所传递的功率P=7.5kW ，带速v =10m/s ，现测得张紧力F 0=1125N ，试求紧边拉力F 1和松边拉力F 2各等于多少？（5分）
答：（1）有效圆周力1000750P F V =
=N 〔2分〕 （2）121202F F F F F F -=+=
∴F 1=1500N F 2=750N 〔3分〕
2.如图2所示为一正装30212圆锥滚子轴承，轴向外载荷F A =500N ，径向载荷F r1=6000N ，F r2=1000N ，，试分别求两轴承的轴向力F a1、F a2。

（派生的轴向力F d ＝0.28F r ） （10分）
图 2
解 如图2所示
F d1＝0.28F r1＝0.28×6000=1680N ，方向向右 〔2分〕
F d2＝0.28F r2＝0.28×1000=280N,方向向左 〔2分〕
外部轴向力F A =500N 方向向左
图2
因F A + F d2=500+280=780N< F d1=1680N ，轴有向右窜动的趋势,故轴承2被压紧,轴承1被放松。

〔2分〕
轴承 1放松 F a1= F d1=1680N 〔2分〕
轴承 2压紧 F a2= F d1-F A =1680-500=1180N 〔2分〕
2.有一滑动轴承，其轴颈直径d=100mm ，B/d=1.4，[p]＝8MPa ，[V]=3 m/s ，[pV]=15MPa.m/s ，转速n=500r/min ，问此轴承允许最大工作载荷为多少？（10分）
解：B d ==⨯=14
14100140 mm .. []F dB p ==⨯⨯=1001408112000 N 〔2分〕
V dn =⨯=⨯⨯⨯=ππ/().601000100500601000262m /s 〔2分〕
[]pV p ==⨯15262. 所以p =
=152625725 MPa ..〔2分〕
由此得F =⨯⨯=5725
10014080150.N 〔2分〕 所以，允许最大工作载荷为80150N 〔2分〕。

六、结构题（20分）
1.指出图3中的结构错误，并在轴线下侧画出其正确结构图。

（14分）
图3
解 错误位置及正确结构图如图3所示。

其错误主要是：
（1）伸出轴端（左端）的轴肩端面与轴承盖外侧之间的距离太短。

（2）轴承端盖与轴之间应留有间隙。

（3）左端轴承内圈和套筒装不上，也拆不下来。

（4）左圆锥滚子轴承应反装。

（5）轴承外圈与轴承座孔内壁间应有间距。

（6）与轮毂相配的轴段长度应小于轮毂长度。

（7
图3
评分标准：指出错误（7分），画出正确的下半部（7分）。

2.图4连接面受转矩作用，利用四个螺栓完成连接，重新布置螺栓组使其受力更为合理，并在右边画出铰制孔用螺栓连接结构示意图。

（6分）
图4
评分标准：螺栓位置（2分），铰制孔用螺栓连接（4分）。

七．Additional Question(10 Marks)
Find the equivalent dynamic load that a 30215 tapered roller bearing can carry at 1000r/min if the required rating life 10000 hours.The bearing is subjected to light shock and using an application factor of 1.0.
Answer: ε
⎪⎭
⎫ ⎝⎛=P C 60n 10L 6h 11.74100001010006080/L 1060n C/P 103631h 6=⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛= kN。