2010机械设计B卷答案

大连大学2010/2011学年第一学期考试卷（B 卷答案）
考试科目： 机械设计 （共 6 页）
密
封
线
因为转轴工作中同时承受弯矩和扭矩，若要计算其所受弯矩，必须已知其结构和力的作用点，因此，设计中通常按其所受扭矩估算其轴的基本直径，通过降低许用切应力的方法，近似考虑弯矩的影响；然后进行轴的结构设计，最后进行轴的强度校核计算。

（2分）
5、在非液体摩擦滑动轴承的计算中，为什么要限制轴承的压强p和pv值？（4分）
答：
压强p过大不仅可能使轴瓦产生塑料变形破坏边界膜，而且一旦出现干摩擦状态则加速磨损。

故要限制压强p。

（2分）
pv值大表明摩擦功大，温升大，边界膜易破坏。

故要限制pv值。

（2分）
三、分析题（共24分，每小题8分）
1、如图所示齿轮――蜗杆传动，要求：
1）为使Ⅱ轴上齿轮2和蜗杆3的轴向力相抵，请标出蜗杆3的旋向；
2）绘出啮合点所受各力的方向。

解：
1）蜗杆3的旋向为右旋(2分)
2）详见右图示 (6分)
2、一对闭式软齿面直齿轮传动，其齿数与模数有两种方案：a）m=4mm，z1=20，z2=60；b）m=2mm，
.
.
F r1
F a2
F a1
F r2
F t1
F t2
F a3
F t4
F r4
F r3
F t3
F a4
z 1=40，z 2=120，其它参数都一样。

试问：
1）两种方案的接触强度和弯曲强度是否相同？为什么？
2）若两种方案的弯曲强度都能满足，则哪种方案比较好？为什么？
解：1）两种方案的接触强度相同，弯曲强度不同，a 方案弯曲强度较高。

（2分）
在相同条件下影响齿轮弯曲疲劳强度的主要因素是模数，模数愈大，齿轮的弯曲疲劳强度愈高；影响齿轮齿面接触疲劳强度的主要因素是齿轮直径。

（2分）
2）b 方案较好。

（2分）
在满足弯曲疲劳强度的基础上将模数取得小些，齿数增多使重合度增加，改善了传动平稳性和载荷分配情况。

m 小，滑动速度小，降低了磨损和胶合的可能性，同时也节省材料。

（2分）
3、图1所示为带传动简图。

轮1为主动轮。

试问：
（1）带传动的主要失效形式有哪些？带传动工作时为什么出现弹性滑动现象？能否避免弹性滑动？
（2）带传动工作时，带处于图中哪一点应力最大？最大应力
max
＝？
解：(1)主要失效形式是打滑和带的疲劳破坏。

（2分）
带传动工作时，紧边与松边有拉力差，带绕在带轮上从紧边到松边其弹性变形逐渐减少，带也随之收缩，与带轮之间产生相对滑动。

（2分）
这种滑动是不可避免的。

（2分）
（2）紧边开始绕上小带轮处应力最大。

最大应力max
=
1
+
b1
+
c。

（2分）
四、计算题（共 33分）
1、 (11分)图为气缸体与气缸盖采用8个普通螺栓均布连接结构。

已知：气缸内压力p = 1 MPa ，气缸体直径D=200 mm ，螺栓材料的许用拉伸应力[]σ＝100 MPa ，为保证连接的气密性，剩余预紧力Q P ′为工作载荷F 的1.8倍，螺栓的相对刚度
3.0F
L L
=+C C C .
1）求加在每个螺栓上的总拉力F 0及预紧力F ′。

2）计算所需螺栓的螺纹小径 1d 的值（保留两位小数）。

查图8-11，选A 型带，小带轮直径80-100mm （2分）
3、（12分）如图所示，有一轴由一对30208轴承支承。

已知：已知轴的转速为n ＝2500r/min,轴承Ⅰ、Ⅱ上的径向载荷分别为：F rⅠ=1000N ，F rⅡ=1500N ，轴上的轴向载荷F A =800N ，水平向右。

且轴承派生轴向力S 与其径向载荷F r 的关系为S=F r /(2Y)，Y=1.6，e=0.37。

要求： 1）指出该对轴承的内径尺寸； 2）判断该对轴承是正装还是反装；
3）判断该对轴承中哪一个为松端轴承，哪一个为紧端轴承； 4）取f p =1.6，计算轴承当量动载荷P 1和P 2；
5）轴承预期计算寿命L h =30000小时，验算轴承寿命是否满足预期要求； 6）当可靠度为0.97时，求危险轴承的实际寿命。

（轴承参数：基本额定动载荷C ＝61KN ）
解：1）内径d=40mm (1分) 2）正装 (1分) 3）F rⅠ和F rⅡ产生的内部轴向力1S 、2S 分别为：
111000
312.522 1.6
r F S N Y ===⨯ 1121500
468.7522 1.6
r F S N Y =
==⨯ 因为121112.5A S F S +=>
所以分离体有向右运动的趋势，轴承I 放松，轴承II 压紧。

(2分) 4）11312.5a F S N == N S F F I A aII 5.1112=+= F a1/F r1=312.5/1000=0.312<0.37 查表X=1,Y=0
P 1=f P *F r1=1.6*1000=1600N (2分) F aII /F rII =1112.5/1500=0.74 查表X=0.40,Y=1.6
P II =fp*(XF rII +YF aII )=1.6*(0.40*1500+1.6*1112.5)=3808N (2分) (5)因为P II >P I ，所以验算轴承II
h h P C
n L II n 300006844460106>=⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=
所以满足预期寿命 (2分)
(6)查表得a1=0.44
L 5=a1*L 10=0.44*68444=30115h (2分)
五、结构改错题 （共15分）
指出图中结构中的错误，并用编号在相应位置标出，在图下方的空白位置写出错误原因，并在下方画出正确结构或用文字说明如何改正。

（注：同类错误算一个，指出及改对5个错误既得满分） 答：
①处缺少轴承游隙调整垫片，应根据轴承工作要求加适当厚度的调整垫片。

②处应加一非定位轴肩，以方便轴承装配；
③套筒的高度要小于轴承内圈的高度，以方便轴承的拆卸； ④轴承应面对面或背对背安装； ⑤唇形密封圈无法安装；
⑥轴上的零件沿轴向不能可靠定位，前段轴应伸入2～3mm ； ⑦轴上零件右端应与轴肩靠紧，以实现轴向定位； ⑧键与轴毂之间应留有间隙； ⑨键槽应该加工在同一母线上。

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F A
Ⅰ
Ⅱ
F r Ⅰ F r Ⅱ
S 1
S 2。