东莞理工机械设计试卷样式_期中考试_12机械-参考答案

东莞理工学院（本科）试卷（期中考试）参考答案

2014 --2015学年第二 学期

《机械设计》

一、是非题（共12分，每小题2分，对者在括号内打“√”，错者打“×”1、(×) 零件只要受静载荷，则都产生静应力。

2、(×) 若普通V 带传动装置工作时有300r/min 和600r/min 两种转速，若传递的功率不变，则

该带传动应按600r/min 进行设计。

3、(√) 旧自行车上链条容易脱落的主要原因是链条铰链磨损后链节距增大。

4、(√) 按防松原理分类，弹簧垫圈属于摩擦防松。

5、(×) 普通平键的主要失效形式是键被剪断。

6、(×) 设计直齿圆柱齿轮传动中，当小齿轮的分度圆直径不变，而减小模数时，可以提高齿根

弯曲疲劳强度。

二、选择填空题（共12分，每空21、普通平键的剖面尺寸通常是根据 B 从标准中选取。

A. 传递的转矩；

B. 轴的直径.；

C. 轮毂的长度。 2、V 带轮的最小直径min d 取决于 A 。

A. 带的截面型号；

B. 带轮的结构尺寸；

C. 主动轮转速。

3、设3个零件甲、乙、丙承受的最大应力值是相同的，但应力循环特性分别为+1、0、-1，则其中

最易发生疲劳失效的零件是 C 。 A. 零件甲； B. 零件乙； C. 零件丙。 4、为提高螺栓连接的疲劳强度，应 A 。

A. 减小螺栓刚度，增大被连接件刚度；

B. 同时减小螺栓与被连接件刚度；

C. 增大螺栓刚度。

5、在一定转速下，要减小链传动的运动不均匀性和动载荷，设计时应 C 。 A. 增大链节距和小链轮齿数； B. 增大链节距和减少小链轮齿数； C. 减小链节距和增大小链轮齿数。

6、一对渐开线标准圆柱齿轮减速传动中，若小齿轮1和大齿轮2的材料和热处理方法不同，则工作

时，两齿轮间的应力关系属于下列第 B 种。

A. 21212121][][ ,][][ , ,F F H H F F H H σσσσσσσσ==≠≠；

B. 21212121][][ ,][][ , ,F F H H F F H H σσσσσσσσ≠≠≠=；

C. 21212121][][ ,][][ , ,F F H H F F H H σσσσσσσσ≠≠=≠。

三、填空题（共10分，每空11、带传动不能保证准确的传动比，其原因是 存在弹性滑动 。

2、普通平键的工作面是键的 两侧 面；楔键的工作面是键的 上、下表 面。

3、链传动设计时，链节数应优先取 偶 数，主要是为了避免采用 过渡链节 ，防止受到附加弯

矩的作用而降低其承载能力。

4、有一减速装置由带传动、斜齿圆柱齿轮传动和直齿圆柱齿轮传动组成，其减速传动先后顺序应按

以下布置方案较为合理： 带 传动→ 斜齿圆柱齿轮 传动→ 直齿圆柱齿轮 传动。

5、圆柱齿轮传动设计时，齿宽系数1/d b d =φ，当齿宽b 越宽，其承载能力越 大 ，但使齿向 载荷分布不均 现象越严重。

四、简答题（共10分，每小题5

1、试分析说明滚子链传动瞬时传动比不稳定的原因？在何特殊条件下可使瞬时传动比恒定不变？ 答：

1）滚子链传动瞬时传动比不稳定的原因是：链与链轮啮合传动时，呈多边形运动，造成运动不均匀现象，即多边形效应，是链传动的一种固有特性，不可避免。

2）当两链轮齿数相同，且两链轮传动中心距为链节距的整数倍数时，瞬时传动比恒等于1.

2、如图1所示为两档变速渐开线标准直齿圆柱齿轮传动。两双联齿轮1、3用导向平键与轴连接，可分别与齿轮2、4啮合。两对齿轮的材料、热处理方法的选择均相同，模数m 、齿宽b 亦相等，齿数41z z =，1323z z z ==。若输入转矩1T 的大小不变，试问： 1）当阻力矩2T 增大时，应该用哪一对齿轮传动？为什么？ 2）设计时，应该按哪一对齿轮进行强度计算？为什么？

3）工作时，若齿轮1、2的齿面接触应力12H σ，而齿轮3、4的齿面接触应力H34σ，那么，12H σ与

H34σ之比等于多少？

（齿面接触应力计算公式为⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛+=u u bd F K Z Z Z t H E 121H H εσ

答：

1）当阻力矩2T 增大时，应该使用齿轮1、2。 因为123z z =，当输入转矩为1T 时，若忽略功率损耗，可输出13T 的转矩，来抵消阻力矩2T 。

2）设计时，应该按齿轮1、2进行强度计算。因为，当输入转矩为1T 时，齿轮1、2轮齿所受圆周力111/2d T F t =，而齿轮3、4轮齿所受圆周力313/2d T F t =，31t t F F >，故齿轮1、2轮齿上

的应力较大。

3）齿面接触应力计算公式为⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛+=u u bd F K Z Z Z t H E 121H H ε

σ，假设两对齿轮的载荷系数H K 相同，那么在上述计算式中，两对齿轮不同的是：轮齿所受圆周力t F 不同，故：

3/2/21

3

13

311

131

H34H12

===

==z z d d d T d T F F t t σσ

图1

1T 2

T 1

z 2

z 3

z 4

z

五、分析计算作图题（共56

1、（12分）某机械零件的机械性能为：屈服极限,850MPa S =σ疲劳极限,5001MPa =-σ ,8000MPa =σ 综合影响系数,2=σK 零件工作的最大应力,300max MPa =σ最小应力,50min MPa -=σ 加载方式为C r =（常数）

。试求： 1）按比例绘制该零件的等寿命疲劳曲线，要求标出各典型点的坐标值；

2）在零件的等寿命疲劳曲线图中，标出该零件的工作应力点M ，判断该零件将可能发生何种破坏； 3）若设计安全系数5.1=S ，试验算该零件是否能安全工作？ （说明：绘图时，要求标出比例尺。）

解：1）选取m σ轴和a σ轴比例尺，并绘制该零件的等寿命疲劳曲线，如下图所示。

现将上图中各典型点坐标说明如下。

A 点的坐标：⎪⎪⎭

⎫

⎝

⎛σσK 1-,0，即()250,

0 D 点的坐标：⎪

⎪⎭

⎫ ⎝

⎛σσσK

2,20

0，即

()

200,400 C 点的坐标：

()0,s

σ，即()0,850。

2）工作应力点M 的坐标计算

1252

503002min max m =-=+=σσσ（MPa ）

1752

)

50(3002

min

max a =--=

-=

σσσ（MPa ）

工作应力点M 的坐标为（125，175）。

由加载方式为 r =常数可知，OM 延长线与AG 相交，故可判断该零件可能发生疲劳破坏。 3）材料常数25.080080050022001=-⨯=-=-σσσϕσ

该零件的计算安全系数：

5.131.1125

25.017525001=<≈⨯+⨯=+=

-S K S m a ca σϕσσσσ

该零件不能安全工作。

a

σm

σO