重庆大学机械设计往年考试卷

（A）增大中心距 （B）保持中心距不变，减少齿数和增大模数 （C）保持齿数和不变，增大模数。 1、受轴向工作载荷的紧螺栓联接中， 拉力。 B 有利于降低螺栓所受的总 9、在下面主动斜齿圆柱轮受力分析图中（Ft 为圆周力，Fa 为轴向力，径向 （A）增加螺栓和被联接件的刚度 （B）减小螺栓或增加被联接件刚度 （C）增加螺栓或减小被联接件刚度 （D）减小螺栓和被联接件的刚度 2、对顶螺母和弹簧垫圈是 A 装置中的两种具体方法。 （C）永久止动防松 （D）其它防松 D 来传递的。 力 Fr 图中未标出， “⊙”表示垂直向外， “⊕”表示垂直向里） ，正确的是 B 。
级 年
封
（A）摩擦防松 （B）机械防松
班 、 业 专
3、 采用铰孔螺栓联接时， 被联接件上的横向载荷主要靠 （A）螺栓杆的拉力 （B）螺栓杆的剪切 （D）螺栓杆的剪切及与被联接件的挤压
（C）接合面的摩擦力
线
教 务 处 制
10、对大批量生产，形状较复杂，且轮缘尺寸 D>500mm 的零件，设计时通 常应选用 B 。 （A）锻造毛坯 （B）铸造毛坯 （C）焊接毛坯
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螺栓的总拉力 F0 相等；而图（B）螺栓组，由于外载荷 F∑力线不通过结合 面形心，故该螺栓组除了承受与图（A）相同且相等的载荷外，还要多承受 一个倾翻力矩 M（其大小等于 e F∑） ，使各棵螺栓的总拉力不相等。 （2）①螺栓的总拉力 F0 和预紧力 F’ 由于在加载之后扳动螺母，故由公式 T=2.4F’求到的 F’为螺栓的总拉力 F0，即螺栓的总拉力： F0=T/2.4=12000/2.4=5000N 又每棵螺栓的工作拉力： F= F∑/4·cos30°=8000 3 /4· 3 /2=3000N 又螺栓拉力增量△F=KcF=1/3·3000=1000N，故螺栓的预紧力： F’=F0-△F=5000-1000=4000N ②支座底板结合面间能产生的最大摩擦力 Ffmax 。 ∵螺栓的剩余预紧力 F”= F0- F=5000-3000=2000N ∴Ffmax =4 F”· fs=4×2000×0.4=3200N 2、如图所示的同轴式直齿园柱齿轮减速器中，设各齿轮的齿宽相等、材料 及热处理相同，无限寿命，轴Ⅰ、轴Ⅱ、轴Ⅲ的扭矩分别为 TⅠ、TⅡ、TⅢ，不 计摩擦，两级齿轮均为标准齿轮传动。 （1）设第一级齿轮传动的模数 m1=3 mm，Z1=30，TⅡ=3 TⅠ，求第一级齿 轮传动的实际中心距 a12’及齿数 Z2（注：理论中心距 a 为两齿轮分度园半径 之和） ； （2） 设第二级齿轮传动的传动比 i=2， 且第二级齿轮传动的模数 m2> m1， 标准模数系列为：3，3.5，4，5，6，8，10，12，14 等，试将你认为最合适 的 m2，Z3，Z4 三种组合填入下表中（假定均 满足强度条件） 组最好，简述理由。
（2）在题图（A）中，在安装完毕并已承受工作载荷 F∑之后，为了检 查螺栓预紧力是否达标，可用力矩扳手试扳螺母。当螺母刚刚被扭动时，若 力矩扳手的读数为 12000N-mm， 假定拧紧力矩 T 和螺栓拉力 F’的关系式为： T=2.4F’，支座底板结合面间的摩擦因数 fs=0.4，试求： ① 螺栓的总拉力 F0 和预紧力 F’； ② 支座底板结合面间能产生的最大摩擦力 Ffmax 。 解： （1）这两个设计方案，图（A）更合理。将两图中的外载荷 F∑向螺栓联 接结合面形心简化后可知，图（A）螺栓组只受轴向拉力和横向剪力，每棵
2007 ~ 2008 学年 第 1 学期
名 姓
密
开课学院： 开课学院： 机械工程学院 考试方式： 考试方式： 题 号 得 分 一
考试日期： 考试日期： 2007-12 考试时间： 考试时间： 六 七 八 九 120 分钟 十 总 分 7、 设渐开线直齿圆柱齿轮的齿距为 P， 基圆齿距为 Pb， 理论啮合线长为 N1N2， 实际啮合线长为 B1B2，则其传动时的重合度ε= D 。 （A）N1N2/P （B）N1N2/Pb （C）B1B2 / P （D）B1B2/Pb
4、带传动不能保证精确的传动比，其原因是 （A）带容易变形和磨损
C
。 （C）带的弹性滑动
（B）带在带轮上打滑
院 学
5、在带传动中，设主动带轮的圆周速度为 V1，从动带轮的圆周速度为 V2， D 。 带速为 V 带，则
11 、在计算齿根处的最大弯曲应力时要引入应力修正系数 Ys 是考虑了 .
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是按照什么强度条件建立的轴的计算公式，该公式有什么用处？公式中的系 数 C 与哪些因素有关？ 答：根据轴所承受载荷情况的不同，轴可以分为心轴、转轴和传动轴三类。 该公式是按照轴的扭转强度建立的计算公式，计算出的直径可作为转轴受扭 段的最小直径，也可作为传动轴的最后设计。系数 C 与轴的材料和轴所承受 载荷有关。 3、现有四个标准齿轮，轮 1：m1=4mm，Z1=25；轮 2：m2=4mm，Z2=50； 轮 3：m3=3mm，Z3=60；轮 4：m4=2.5mm，Z4=40，其余参数相同。试问：1） 哪两个齿轮的渐开线形状相同？2）哪两个齿轮能正确啮合？3）哪两个齿轮 能用一把滚刀加工？这两个齿轮能否改用同一把铣刀加工？ 答：轮 1、轮 4 的基圆直径相等，故它们的渐开线形状相同；轮 1、轮 2 的 模数和压力角相等，故它们能正确确啮合，并且能用同一把滚刀加工，但不 能用同一把铣刀加工。 4、何为滚动轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷？对于向心轴承和推力 轴承，基本额定动载荷各是什么载荷？ 答： 滚动轴承的基本额定寿命是指对于一组滚动轴承或一批近于相同的轴承 在相同的条件下运转， 10%的轴承发生点蚀破坏而 90%的轴承不发生点蚀破坏 6 前的转数（以 10 转为单位）或工作小时数，用 L10 表示。所谓滚动轴承的基 本额定动载荷是指轴承的基本额定寿命为 106 转时， 轴承所能承受的载荷值， 用字母 C 表示。对于向心轴承，它是一个大小和方向恒定的径向载荷，称为 径向基本额定动载荷，用 Cr 表示；对于推力轴承是一个恒定的中心轴向载 荷，称为轴向基本额定动载荷，用 Ca 表示。 1、题图（A）和（B）是功能完全相同（承受垂直向下的载荷 F∑）的两 个普通螺栓联接设计方案。设图中倾角α=30°，F∑=8000 3 N，螺栓的相 对刚度系数 KC=1/3。两方案支座底板和螺栓个数相同（4 个） 。 （1）这两个设计方案，你认为哪个更合理，为什么？
D .的影响。 （A）压应力 12、下列轴承中， 承受轴向载荷。 （B）剪应力 C （C）应力集中 （D）前三者共同 D 只能
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6、渐开线直齿圆柱齿轮传动的正确啮合条 件是 两齿轮的模数和压力角相 等，即 m1=m2=m,α1=α2=α ；连续传动的条件是 实际啮合线的长度大等 于齿轮基节，即 B1B2≥Pb ,或重合度大等于 1，即εα≥1。 。 7、齿轮模数 m 的单位是 mm ，其定义式为 m=P/π ，是表 示齿轮轮齿大小和强度的一个参数；而蜗杆的直径系数 q，则是表示蜗杆. 刚度大小或分度圆直径大小 的一个参数，限制蜗杆分度圆直径 d1 的 目的是 为了减少蜗轮滚刀数目便于刀具标准化 。 8、将 V 带传动、滚子链传动、齿轮传动和普通圆柱蜗杆传动相比较，承载 齿轮传动 ；单级传动比最大的是 普通圆柱蜗杆传 能力最大的是 动 ；传递运动最不准确的是 V 带传动 ；冲击、振动最 。 大的是 滚子链传动 M 2 + (αT ) 2 0.1d 3
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机械设计
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（A）V1= V 带=V2 （B）V1>V 带=V2 （C）V1=V 带>V2 （D）V1>V 带>V2 6、为了减轻链传动运动的不均匀性则应 （A）增大 p 和 z1 （B）减小 p 和 z1 C 。 （C）减小 p 和增大 z1
2、如果螺栓的强度级别为 4.6，则螺栓材料的屈服极限σs 为 240 Mpa； 而螺母的强度 级别 为 8 ，则表示螺母 材料 的 抗 拉强度 σ b 等 于 800 Mpa。 3、普通平键的截面尺寸（键宽 b 和键高 h）按 轴的直径 在标准中选 定；键的长度 L 可根据 轮毂 长度确定，并且还应附合标准 规定的 长度系列 。 4、在带传动中，紧边拉力 F1 和松边拉力 F2 的比值（即 F1/F2）当空载时约为 1 ；当正常工作时为 1～efα ；当载荷使带传动要打滑但还没有打 滑时为
三、 简答题（ 简答题（6 分/1～3 题每题， 题每题，4 题 7 分，共 25 分）
1、为什么皮带传动通常用在高速级，但在设计时又要对它的线速度加以限 制？ 答：由公式 P=FV 知，增加带速 V，在圆周力 F 不变的情况下，可提高带传 动传递的功率 P，即有利于提高带传动的承载能力；在 P 不变的情况下，可 减小圆周力 F， 有利于减少 V 带的根数或采用较小型号的 V 带， 进而减小带 传动的结构尺寸。因此带通常用在高速级。但过高的带速，带的离心力将显 著增大，一方面减小了带与带轮间接触压力，从而降低了传动的工作能力； 另一方面，这将使带的离心应力过大，从而降低带的疲劳寿命。因此在设计 时又要对它的线速度加以限制。带速一般在 5～25m/s 为宜，在 20～25m/s 范围最有利。
需要成对使用，反向安装。
Байду номын сангаас
（A）深沟球轴承 （C）角接触球轴承
（B）圆柱滚子轴承 （D）推力球轴承 A ； 旋向关系是
13 、蜗杆导程角γ和蜗轮螺旋角β的大小关系是 D 。 （A）γ=β （D）同向 （B）γ=900-β （E）反向
（C）γ=900+β
二、 填空题（ 填空题（1 分/每孔， 每孔，共 30 分）
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解： （1）由 TⅡ=3 TⅠ知，第一级齿轮传动的传动比 i1=3 ∴ Z2=3Z1=3×30=90 a12’= a12=1/2·m1(Z1+Z2)= 1/2·3×(30+90)=180 (mm) (2)由 a34’= a12’条件试凑，可得如表中所示的结果。 (3) 上述三组齿轮传动的接触应力相等，但弯曲应力不相等，其中Ⅲ组 最小，Ⅰ组最大。选用Ⅰ组最好。由于三组齿轮传动均满足强度条件，故选 用模数小齿数多的齿轮传动较为合理， 这一方面可增大齿轮传动的重合度以 提高传动的平稳性；二可减小齿面间的相对滑动及磨损，以提高齿面抗胶合 能力；三可减少金属切削量，节省加工费用。 3、某传动装置的一根齿轮轴， 两 端 反装两 个 角接触球轴承， 轴上齿轮所受载荷、 左右 支点 与齿轮 间 的距 离 如下图所示。 如图中齿轮所承受的圆周力 Ft =2200 N，径向力 Fr=900 N，轴 向力 Fa=400 N，轴承内部的派 生轴向力 S 由公式 S=0.4 FR 计 算， 试 计算确 定 左 、 右 两轴承 的径向载荷 FRA、FRB 和轴向载荷 FAA、FAB。 解：①求两轴承受到的径向载荷 FRA 和 FRB 将原图空间力系分解为 V 面和 H 面两个平面力系，如图 a）和 b）所示。 在 V 面中： FrAV=