精选-宁波大学机械设计期末试卷及答案

学号 姓名

装

订

线

一、填空题（共20分，每小题2分）：

1．非液体摩擦滑动轴承验算比压是为了避免 边界润滑油膜破坏，验算pv 值是为了防止 轴承温

升过高 。

2．与滚动轴承相比较，下述各点中， A 不能作为滑动轴承的优点。

A 径向尺寸小

B 间隙小，旋转精度高

C 运转平稳，噪声低

D 可用于高速情况下 3．矩形螺纹和梯形螺纹主要用于传动，而三角形（普通）螺纹主要用于 联接 。 4．影响链传动运动不均性的主要参数除了节距、转速外，还有 齿数 。 5．在轴的设计计算中，轴的最小直径是按 A 初步确定的。 A 扭转强度 B 弯扭合成强度 C 抗弯强度 D 拉伸强度 6．高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式是 A 。 A 齿面胶合 B 齿面疲劳点蚀 C 齿面磨损 D 轮齿疲劳折断

7．一对正确啮合的标准渐开线齿轮作减速传动时，如两轮的材料、热处理及齿面硬度均相同，则齿面的接触应力 C 。

A σH1＜σH2

B σH1＞σH2

C σH1=σH2

D σH1＞σH2＞[σH ] 8．在蜗杆传动设计中，蜗杆头数z 1选多一些，则 D 。

A 有利于蜗杆加工

B 有利于提高蜗杆刚度

C 有利于提高传动的承载能力

D 有利于提高传动效率 9．普通平键联接强度校核的内容主要是 A 。

A 校核键侧面的挤压强度

B 校核键的剪切强度

C A 、B 二者均需校核

D 校核磨损

10．在载荷具有冲击、振动，且轴的转速较高，刚度较小时，一般选用 C 。

A 刚性固定式联轴器

B 十字滑块联轴器

C 弹性联轴器

D 安全联轴器

二、简要回答题（共24分，每小题6分）

1．齿轮在什么情况下会发生胶合失效，采取哪些措施可以提高齿面抗胶合能力？ 2．公式[]

3

F Sa Fa 22

1

2R R 1

Y

Y 1u z )5.01(KT 4m σ⋅+Φ-Φ≥ 用于什么齿轮传动的什么强度计算？公式中各个参数的涵义是什么（各个参数指代什么）？

3．链传动的许用功率曲线是在哪些试验条件下得到的，在实际应用中要进行哪些修正？ 4．何种联轴器可以补偿y 方向的位移，使用中有何限制？为什么？

1．答：齿轮在齿面间压力大，润滑效果差，瞬时温度过高时，易发生胶合失效。

采取加强润滑措施，采用抗胶合能力强的润滑油，在润滑油中加入极压添加剂，均可防止或减轻齿面胶合。

2．答：此公式用于锥齿轮齿根弯曲疲劳强度设计。其中K －载荷系数；T 1－传递转矩；Z 1－小齿轮齿数；u －大、小齿轮齿数比；－R Φ锥齿轮传动的齿宽系数；-Fa Y 齿形系数；-Sa Y 应力校正系数； -][F σ弯曲疲劳强度许用值。

3．答：标准实验条件：1)两链轮安装在水平轴上并共面；2）z 1＝19，链长100L p ＝节；3）载荷平稳；4）按推荐方式润滑；5）连续15000h 满负荷运转；6）相对伸长量不超过3％ 。 在实际应用中，在功率曲线上查得P o 应乘以修正系数：小齿轮齿数系数z K ，链长系数L K ，多排链系数p K ，工作情况系数A K 。

4．答：十字滑块联轴器可以补偿y 方向位移。但选用时其工作转速不得大于规定值。因为两轴间有相对位移的情况下工作时，中间盘就会产生很大的离心力，从而增大动载荷及磨损。

三、如图所示为一方形盖板用4个螺栓与箱体联接，盖板中心O 点的吊环受拉力N 20000=Q ，

尺寸如图所示，螺栓材料的许用应力[]MPa 180=σ。设螺栓残余预紧力F F 6.01=，F 为螺栓所受的轴向工作载荷。试求螺栓所受的总拉力2F ，并计算确定所需螺栓直径？（13分）

解：此螺栓的受力是属于既受预紧力1F 作用，又受轴向工作载荷F 作用的情况。由已知条件可求出螺栓的总拉力： F F F F F F 6.16.012=+=+= （3分）

而轴向工作载荷F ： N 50004

200004===Q F N 800050006.16.12=⨯==F F (4分)

mm 557.8180

8000

3.14][3.142

1=⨯⨯⨯=

⨯⨯≥

πσπF d （4分）

由GB196－81可得，选M12的螺栓（mm d 557.8106.101>=） （2分）

附：螺栓GB196－81有关数据 M10 1d ＝8.376mm M12 1d ＝10.106mm

M16 1d ＝13.835mm

宁波大学 / 学年第 学期考试卷（样题2）

课号： 091A07A 课名： 机械设计 阅卷教师 成绩

四、如图所示为两级斜齿圆柱齿轮减速器，各轮齿数、主动齿轮1的转向示于图中。已知齿轮3

的模数m m 5.2n =m ，压力角ο

20n =α，螺旋角ο

15=β，忽略摩擦损失。 试求：（15分）

(1) 空载时，用手拨动传动系统检查齿轮啮合情况，应拨动哪根轴? 为什么？

(2) 设齿轮1的螺旋线方向为右旋，若希望齿轮2与齿轮3各自所受的轴向力方向相反，则齿轮2、3、4应具有的螺旋线方向(在图中画出)？ (3) 齿轮3所受的三个分力t F 、r F 、a F 的大小和方向？（须计算具体的数值，并画图示出方向）。

五、下图所示的轴系结构有多处错误，请指出错误位置，并说明其错误原因。（12分） (注：图中倒角和圆角忽略不计)

六、某设备中的一转轴，两端用30207E 型轴承支承。轴的工作转速n ＝1450 转／分，常温下工作，

载荷系数5.1P =f ，轴所受轴向载荷N 3000A =F ；轴承径向载荷N 30001=R ，

N 60002=R ，预期寿命1500h

='L 小时。试校核该轴承是否满足寿命要求？（16分）

解：（1）求S ： N 9382.330002.311===R S ； N 18752

.36000

2.322===R S （3分） （2）求A ⎩⎨⎧=+=+===N

487530001875N

9382111A F S A S A

∴ N 48751

=A

⎩⎨

⎧=====N 20623000938N

187512

22－－－A F S A S A ∴ N 18752

=A

（5分）

（3）求Pr

37.0625.13000

4875

11=>==e R A N 13500)48756.130004.0(5.1)(111=⨯+⨯=+=YA XR f P P r

37.03125.06000

187522=<==e R A N 900060005.122=⨯==R f P P r （5分）

（4）求h L

h 997135001515001450601060103

/1061

6

1

=⎪

⎭⎫

⎝⎛⨯⨯=⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛=ε

r t

r h P f C n L ∴ 不符合要求

h 385290001515001450601060103

/106262=⎪

⎭⎫

⎝⎛⨯⨯=⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛=

ε

r t

r h P f C n L ∴符合要求

（3分）

学号 姓名

装

订

线

附：30207E 型轴承的有关参数如下： Cr ＝51500N ，37.0=e 派生力2

.3R S =

当A /R ＜e 时，1=X ， 0=Y

当A /R ＞e 时，4.0=X ，6.1=Y 解：（1）应用手拨动联结电机的小齿轮轴。因忽略摩

擦，各轴传递功率相同，而此轴转速最高，转矩最小，拨动省力。 （4分）

（2）各个齿轮旋向和所受轴向力方向见图 （5分） （3）齿轮3所受的力方向见图。

忽略摩擦，则各轴传递功率相等。齿轮3转速

min /r 46593040

20

12123＝⨯==

=n z z n n Ⅱ轴上转矩为：

mm

N 4.22591)

465/1.11055.9(1055.9T 66

2⋅=⨯⨯=⨯=n

P

N 7.903)]205.2/(4.225912[/2223=⨯⨯==d T F t

N 329207.9030n 33===tg tg F F t r α

N 242157.90303===tg tg F F t

a β （6分）

解：（1）齿轮键槽应开通，否则无法安装；

（2）套环结构不对，轴承外圈轴向无法定位； （3）轴承端盖缺少调整垫圈； （4）缺少密封；

（5）键槽离轴端太近；

（6）圆锥滚子轴承不宜用轴用弹性挡圈轴向定位；

（7）此处不能用轴肩，应用轴套，否则轴承无法安装；

（8）轴端用圆螺母缺少止动垫圈，键槽开的不对。 （每指出一处错误得1.5分）