机械设计期中考试和答案

杭州师范大学钱江学院2010 —2011学年第二学期期中试卷________ __专业《 机械设计》答案一、单选题（在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将正确答案的序号填入题后的横线上。

每小题2分，共20分。

）1.螺纹联接防松的根本问题在于 C 。

A 、增加螺纹联接的轴向力B 、增加螺纹联接的横向力C 、防止螺纹副的相对转动D 、增加螺纹联接的刚度 2．普通螺栓受横向工作载荷时，主要靠 B 来承担横向载荷。

A 、挤压力B 、摩擦力C 、剪切力3．变应力特性可用σmax 、σmin 、σa 、σm 、r 等五个参数中的任意 B 个来描述。

A ．一个 B ．两个 C ．三个 D ．四个 4. 带传动工作时产生弹性滑动是因为 B 。

A ．带的预紧力不够B ．带的紧边拉力和松边拉力不等C ．带绕过带轮时有离心力D ．带和带轮间的摩擦力不够的弹性滑动 5．在圆柱齿轮传动中，齿轮直径不变而减小模数，对轮齿的弯曲强度是 A A. 下降 B.不变 C.提高 D.不确定 6．在常用的螺纹联接中，自锁性能最好的螺纹是 A 。

A 、三角形螺纹B 、梯形螺纹C 、锯齿形螺纹D 、矩形螺纹 7．链传动中链节数取偶数，链轮齿数取奇数，最好互为质数，其原因是 A 。

A ．磨损均匀 B.具有抗冲击力 C.减少磨损与胶合 D.瞬时传动比为定值 8．带传动主要是依靠 C 来传递运动和功率的。

A ．带与带轮接触面之间的正压力B ．带的紧边拉力C.带与带轮接触面之间的摩擦力 D ．带的初拉力9. 标准平键的承载能力通常取决于 CA 键的抗剪强度 B.键的弯曲强度C.键联接工作表面的挤压强度D.轮毂的挤压强度 10.齿轮的齿面疲劳点蚀首先发生在 A 的部位。

A ．靠近节线的齿根表面上 B.靠近节线的齿顶表面上； C ．在节线上 D.同时在齿根和齿顶表面上。

二、填空题（每空1分，共20分。

）1．滚子链是由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板所组成，其 套筒和内链板 之间外链板与销轴之间分别为过盈配合，而 滚子与套筒 之间、 套筒与销轴 之间分别为间隙配合。

2．螺纹联接防松的实质是 防止螺纹副发生相对转动。

3在设计V 带传动时，V 带的型号是根据 功率 P 和 转速n 选取的。

4．普通平键的工作面是 两侧面 ；楔键的工作面是 上下面 。

5．一对优质钢制直齿圆柱齿轮传动，已知小轮Z 1=20，硬度为220～250HBS ；大轮Z 2=60，硬度为190～220HBS ，则这对齿轮的接触应力关系为21H H σσ=，许用接触应力关系为][][21H H σσ> ，弯曲应力关系为21F F σσ>，许用弯曲应力关系为][][21F F σσ>，齿形系数关系为21Fa Fa Y Y >。

6．带传动中的应力有 拉应力 、 离心应力 和 弯曲应力 。

最大应力发生在 小带轮紧边处 。

7. 链传动中，当链节距P 增大时，优点是 承载能力强缺点是多边形效应 严重。

三、判断题（对的打√，错的打×。

每题1分，共10分） 1．当零件可能出现塑性变形时，应按刚度准则计算。

（× ） 2．疲劳破坏是引起大部分机械零件失效的主要原因。

( √ ) 3．随着工作时间的延长，零件的可靠度总是不变。

( × )4．选用普通平键时，键的截面尺寸b ×h 和键长L 都是根据强度计算确定的。

（× ） 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°。

（×）6. V 带比平带传动能力大，这是因为V 带与带轮工作面上的正压力大，因而摩擦力也大。

（√）7. V 带在工作时受交变力的作用，这是它可能出现疲劳破坏的根本原因。

（√）8. 带的弹性滑动使传动比不准确，传动效率低，磨损加快，因此在设计中应避 免带出现弹性滑动。

（×） 9．带传动的传递功率过大打滑时，松边拉力为零。

（×） 10．链传动中，当两链轮的轴线在同一水平面时，应将松边在上面，紧边布置下面。

（×）三、简答题（共17分）1．按防松的原理不同，螺纹联接的防松方法有哪些？每种防松方法举例说明。

（6分）1）摩擦防松——对顶螺母、弹簧垫圈、自锁螺母2）机械防松——开口销与开槽螺母、止动垫圈、串联钢丝 3）破坏螺纹运动副运动关系防松——冲点、焊铆和胶接。

2.齿轮的失效形式有哪些及设计准则是什么？（7分）失效形式：轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、塑性变形。

设计准则：1）闭式软齿面齿轮传动：按齿面接触疲劳强度设计，校核齿根弯曲疲劳强度。

2）闭式硬齿面齿轮传动：按齿根弯曲疲劳强度设计，校核齿面接触疲劳强度。

3）高速大功率闭式齿轮传动：按齿面胶合能力设计。

4）开式及半开式齿轮传动：只按齿根弯曲疲劳强度设计，并通过增大模数、降低许用应力来考虑磨损的影响。

3、螺栓、双头螺柱、螺钉及紧定螺钉在应用上有什么不同？（4分）答：螺栓应用于被联接件开有通孔；（1分）双头螺柱应用于被联接件之一未开有通孔，且经常装拆；（1分） 螺钉应用于被联接之一未开通孔，不常拆卸；（1分） 紧定螺钉传力不大的、固定位置的场合。

（1分）KW n d F v F P d ec ec ec 97.4150016039611=⨯⨯⨯=⨯==ππN F FF ec 39621=-=Nee F Ff 156135421261.2485.002=+⨯=+=⨯αN F F F 55215635422201=-⨯=-=四、计算题（共33分）1. 如图所示，液压油缸盖螺栓组选用6个M16螺栓，若已知其危险截面直径d c =14mm ，螺栓材料许用拉应力[σ]=110MPa ，油缸的直径D=150mm ，油缸压力P=2MPa ，F 0=11000N ，C b /(C b +C m )=0.8，进行下面计算： （1）求螺栓的工作载荷与总拉力以及被联接件的剩余预紧力。

（2）校核螺栓的强度是否足够。

（8分）。

2.单根V 带传动的初拉力N 354F 0=，主动轮（小轮）的基准直径mm d d 1601=，转速min /15001r n =，小带轮包角0150=α，V 带与带轮间摩擦系数485.0=f ，求：（1）V 带即将打滑时的紧边、松边的拉力F 1、F 2；（2）V 带能传递的最大圆周力ec F 和最大功率ec P ； （9分）解：（1）已知N 354F 0=，rad 61.21500==α，485.0=f ，由欧拉公式αf e F F =21/；0212F F F =+ 得：N Z D P F 49.58906/15042/422=⨯⨯==ππ解（1）轴向工作载荷 (5分) 螺栓所受的总拉力 N F C C C F F mb b 39.1571249.58908.01100002=⨯+=++=残余预紧力 F 1 = F 2- F = 9822N （2）校核螺栓强度 （3分）MPa d F c ca 69.13214439.15723.143.1222=⨯⨯==ππσMPa MPa ca 110][69.132=>=σσ强度不够 （2分）； （2分）；（2分） （2分）；∏∏∏∏==⨯=βββsin 22333333z m T tgd T tg F F n t a 195.012sin 483275sin sin 213=︒⋅⨯⨯==∏∏I n n z m z m ββ︒==∏24.11195.0arcsin βN d T F F t t 2129.46410856.62241121=⨯⨯===N tg tg d T tg Ft Fa F I a6.452124.6410856.622411112=︒⨯⨯==⨯==ββN tg tg F Fr F I n t r 79212cos 203.2129cos 112=︒︒⨯=⨯==βα3.如下图为二级斜齿圆柱齿轮减速机，Ⅰ轴为主动轴，高速级齿轮1Z =21, 2Z =48,,3mm m nI = ︒=12I β；低速级齿轮273=Z ，544=Z ，mm m n 5= ；输入功率p=10kw ，转速min /14501r n =。

试求：①为使中间轴上的支承所受轴向力较小，齿轮2、3的旋向应相同还是相反？②1、2齿轮啮合点处的圆周力、径向力和轴向力的大小和方向。

③低速级齿轮的螺旋角 β为多少时，中间轴上两齿轮的轴向力可抵消？ (16分)（2分）（2分）（2（2分）（3） 32a a F F = （2分）因为： T 2 = T 3（2分）所以：（2分）解：（1）齿轮2、3的旋向应相同。

（2分）（2）mmN n P T ⋅⨯=⨯⨯=⨯=466110856.61450101055.91055.9mm Z m d I n 4.64213cos 111=⨯==βIn I t z m T tg d T tg F Fa βββsin 2221222122==⨯=F t2。