机械设计历年试题及答案讲解(DOC 57页).doc
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1、哈工大2004秋季学期机械设计试题答案一、选择填空题每空1分,共25分1、按照摩擦界面的润滑状态,可将摩擦分为 干摩擦 、 边界摩擦 、液体摩擦 和混合摩擦。2、已知某三线螺纹中径为9.5mm,螺距为1mm,则螺纹的导程为 3 mm。3、螺纹连接防松的实质就是防止螺纹副的相对转动。按照防松方法的工作原理可将其分为三类,分别是 摩擦防松 、 机械防松 、和 永久防松 。4、受轴向工作载荷的紧螺栓连接中,螺栓受到的总拉力F0与预紧力F、残余预紧力F和工作拉力F之间的关系为 b 。a、 ; b、 ; c、 。5、导向平键的工作面是 键的两侧面 ,导向平键连接的主要失效形式是 工作面的磨损 。6、V带
2、传动中带工作中最大应力产生在 紧边进入小带轮 处,其值为。7、齿轮传动中选取齿宽系数时,一般采用硬齿面齿轮时齿宽系数 b 采用软齿面齿轮时齿宽系数,齿轮相对于轴承对称布置时的齿宽系数 a 齿轮悬臂布置时的齿宽系数。a、大于; b、小于; c、等于。8、一减速齿轮传动,主动轮1用45号钢调质,从动轮用45号钢正火,则它们齿面接触应力的关系是 b , 齿根弯曲应力的关系是 a 。a、; b、=; c、h0,dp/dx0,压力逐渐增大,出口处hh0,dp/dxeFa/FreXYXY0.410.8710答:内部轴向力方向如图所示 (2分),S1=0.4Fr1=1200N (0.5分) S2=0.4Fr
3、2=1600N (0.5分)因为A+S1S2 故 Fa1=S1=1200N (1分) Fa2=S1+A=3000N (1分)比较两轴承受力,只需校核轴承2。Fa2/Fr2=0.75e (1分)P=XFr2+YFa2=0.41*4000+0.87*3000=4250N (1分) h (2分) 四、结构题(20分)1、 如下图所示,轴承部件采用左端固定右端游动支承结构,指出图中错误并在不改变轴承类型前提下画出正确结构。直接画在中心线下方,轴承可采用简化画法。(6分) 答:轴可向右侧窜动(2分)。 改正错误(4分,其它结构达到相同目的也可)。2、 图连接面受转矩作用,利用四个螺栓完成连接,重新布置螺
4、栓组使其受力更为合理,并在右边画出铰制孔用螺栓连接结构示意图。(6分)评分标准:螺栓位置(2分) 铰制孔用螺栓连接(4分) 3、完成图中轴系部件结构。(8分)评分标准: 键连接结构(3分) 齿轮轴向定位固定(2分) 轴承考虑拆卸的固定(左右各1.5分)哈工大 2006 年 秋 季学期机械设计 试 题一 选择填空题 (每空一分共20分)1在常用的螺纹连接中,自锁性能最好的螺纹是 ,其牙型角= 。2普通平键连接工作时,平键的工作面是 ,平键的剖面尺寸按 从标准中查取。普通平键连接的主要失效形式 。3带传动中,若为主动轮圆周速度,为从动轮圆周速度,为带速,则这些速度之间存在的关系是 。4 V带传动中
5、,V带截面楔角,则V带轮的轮槽角0应 。5在设计V带传动时,V带的型号可根据 和 查选型图确定。6对于一对材料相同的钢制软齿面齿轮传动,为使大小齿轮接近等强度,常用的热处理方法是小齿轮 ,大齿轮 。7根据轴的承载情况,自行车的前轴应称为 轴。中间轴应称为 轴。8代号为6206的滚动轴承,其类型是 ,内径d= mm9温度和压力是影响粘度的主要因素,若温度升高,则 ,若压力升高,则 。10 在下列联轴器中,能补偿两轴的相对位移并可缓冲吸振的是 。A凸缘联轴器 B齿式联轴器 C万向联轴器 D弹性柱销轴器11在蜗杆传动中,对每一模数规定了一个或几个蜗杆分度圆直径的目的是 。12普通平键连接工作时,平键
6、的工作面是 。二 简答题(共5题,每题6分)1 简述齿轮传动的失效形式和开式齿轮传动的设计准则2 以框图形式说明转轴的设计过程。3简述蜗杆传动的正确啮合条件。4 简述动载系数Kv和齿间载荷分配系数K的含义并各举出两个主要影响因素。5写出一维的雷诺方程并根据该方程简述形成流体动压润滑的必要条件。三 分析计算题1如图a、b分别为二级标准斜齿圆柱齿轮减速器的两种布置形式。已知齿轮2模数mn2=2.5mm,z2=57,2=13;齿轮3模数mn3=3mm,z3=19;齿轮4轮齿旋向为右旋。若主动轴I转向如图所示,试:1) 图a、b两种布置形式哪种布置合理?并分析为什么?(2分)2) 为使中间轴的受力合理
7、,试确定齿轮2轮齿旋向。(2分)3) 在你认为齿轮布置合理的图上,画出各齿轮受力方向。(3分)4) 为使轴的外部轴向力为零,试计算出齿轮3的螺旋角3的值?(7分)5) 若主动轴I转向相反,轴的外部轴向力还是否为零?(1分)(本题合计15分) 图a 图b2(总15分): 如图所示,一级斜齿圆柱齿轮减速器的小齿轮为悬臂布置形式。该齿轮的轴系采用一对角接触球轴承背对背安装的支撑形式。已知:轴承径向载荷Fr1、Fr2方向如图所示,大小分别为:Fr1=5500N、Fr2=3000N,小齿轮轴向力A=1500N。轴承内部轴向力按S=0.4Fr计算。1)分别计算该对轴承的轴向力Fa1、Fa2。(8分)2)若
8、该对轴承的基本额定寿命为8000小时,现将载荷加大一倍,将转速减小一半,试计算后确定该对轴承能否满足载荷及转速改变后基本额定寿命至少2500小时的工作要求?(7分)四 结构题1 下图分别用六角头M16的普通螺栓、六角头M16的铰制孔螺栓连接两块厚度为20mm的钢板,采用弹簧垫圈,补画出其余结构线条,并注明那个是普通螺栓连接,那个是铰制孔螺栓连接(4分)。2 指出齿轮轴系结构图中的错误(指出并改正8处即可),说明错误原因,并在中心线上方画出正确结构(16分)。已知:1)齿轮是油润滑,轴承是脂润滑;2)轴承为深沟球轴承。哈工大 2007 年 秋 季学期机械设计 试 题一、 填空题,(每空1分,共2
9、6分)1、设计连轴器时,先根据工作条件和要求选择合适的类型,然后按 轴的直径 、 转速 和 计算转矩 从标准中选择所需要的型号和尺寸。2、非液体摩擦滑动轴承处于 混合 摩擦状态,在非液体摩擦径向滑动轴承的设计计算时,验算pv值的目的主要是为了限制 轴承温度(或摩擦功耗) ,维持边界膜不被破坏。3、螺纹公称直径是 螺纹大径 ,强度计算时应用的螺纹直径参数是 螺纹小径 。4、在带传动的失效形式中, 打滑 是由于过载引起的。5、齿轮传动的失效形式有齿面磨损、 轮齿折断 、 齿面胶合 、 ( 齿面点蚀 和 轮齿塑性变形 。6、齿轮传动的载荷系数主要由使用系数,动载系数,齿向载荷分布系数 和 齿间载荷分
10、配系数 组成。其中主要与齿轮相对于轴承安装位置有关的系数是( 齿向载荷分布 系数。7、一对相互啮合圆柱齿轮,两齿轮的齿面接触应力关系是H1 H2,许用接触应力的关系 H1 H2,两齿轮的齿根弯曲应力F1 F2。(填 =、)8、螺纹连接中,按其工作原理不同,螺纹防松方法有 摩擦防松 、 _ 机械防松 和永久性防松等。9、 代号为7309 C/P4的滚动轴承,其类型名称为 角接触球轴承 ,内径为 45 mm,接触角为 15 ,精度等级是 P4 。10、平键连接的主要失效形式是 工作面的压溃 和 键的剪断 。二、 简答题(共24分)1 带传动过程中,带受到的应力分为几种?写出名称。以如图所示的减速传
11、动为例,画出带传动时,带中的应力变化图,并指出最大应力的位置,写出最大应力表达式。画图时适当照顾比例。(6分)答:带传动受3种应力,分别是紧边和松边的拉应力和,弯曲应力,离心应力(3分)。最大应力发生在紧边,带刚绕上小带轮的入口处(1分)。最大应力表达式, (1分)。2 闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算?提高散热能力的常用措施主要有哪些?(6分)答:因为蜗杆传动效率低,发热大,在闭式蜗杆传动中,如果产生的热量不能及时散逸,就会使油温升高,润滑油粘度下降,润滑条件恶化,导致齿面磨损加剧,甚至发生胶合,所以,需要进行热平衡计算。(得2分)。常用的提高散热能力的措施主要有1)合理地设计箱体的结构,
12、铸出或焊上散热片,以增大散热面积;2)在蜗杆上安装风扇,进形人工通风,以提高散热系数;3)在箱体油池中装设蛇形冷却水管,直接降低油温;4)采用压力喷油循环润滑。(得4分)。3 什么是轴承的基本额定动负荷?基本额定动负荷的方向是如何规定的?(6分)答:轴承的基本额定动负荷:滚动轴承标准中规定,轴承工作温度在100以下,基本额定寿命L1106r时,轴承所能承受的最大载荷成为轴承的基本额定动负荷.(3分)轴承的基本额定动负荷的方向,对于向心轴承为径向载荷(1分),对于推力轴承为中心轴向载荷(1分),对于角接触向心轴承为载荷的径向分量(1分)。4 简述闭式齿轮传动的设计准则。(6分) 答:1)对于软齿
13、面闭式齿轮传动,通常先按齿面接触疲劳强度进行设计(2分),然后校核齿根弯曲疲劳强度(1分)。2)对于硬齿面闭式齿轮传动,通常先按齿根弯曲疲劳强度进行设计(2分),然后校核齿面接触疲劳强度(1分)。三、分析计算题(共34分)有一电动绞车,采用如图2所示的传动方案,齿轮1和2为闭式直齿圆柱齿轮传动,蜗杆3和蜗轮4为开式传动。已知齿轮1、齿轮2和蜗杆3的材料均为40Cr钢,且它们均为表面淬火处理,表面硬度为4555HRC,蜗轮材料为铸造锡磷青铜。采用4个联轴器将6根轴连接,把运动和动力传递到卷筒,实现提升重力W的目的。解答下列各问题。图21、试分析I、II和VI轴各受什么载荷作用,注明各轴的类别(不
14、计各轴的自重)。分析III轴A-A截面和B-B截面上各作用有哪几种应力?这些应力的变化性质如何?(卷筒轴双向转动受力)。(10分)答:I轴只受扭矩,是传动轴(2分);II和VI轴不仅受转矩,还受弯矩,是转轴(2分);III轴A-A截面上只作用弯曲应力,弯曲应力为对称循环变应力(2分);B-B截面上不仅作用弯曲应力,还作用有扭剪应力,其中弯曲应力为对称循环的变应力,扭剪应力为对称循环的变应力(4分)。2、受力分析问题。(共8分)(1)蜗杆轮齿的螺旋线方向如图2所示,试确定蜗轮轮齿的螺旋线方向,并标在图上。在图中标出使重力W上升时电机的转向,并画出蜗轮轮齿在啮合点D处各分力Fr,Fa,Ft的方向。
15、可在两个视图上分别用箭头表示。(5分)答: 蜗轮为右旋。 (1分)电机转向为如图向上。 (1分)如图所示:3个力各1分,共3分,(2)如果采用如图3所示传动方案,当重力W上升时,为了使II轴受力合理,怎样设计齿轮1和齿轮2的轮齿螺旋线方向?并在图中啮合点C处标出齿轮2的轴向力的方向。(3分)答:齿轮1为左旋。(1分);齿轮2应为右旋。(1分);轴向力方向向左。(1分) 3、若凸缘联轴器的两个半联轴器凸缘间用6个M16的普通螺栓连接,已知预紧力 F=800N,结合面间的摩擦系数f =0.15,可靠性系数Kf=1.2,卷筒直径为 D=250mm,螺栓中心所在圆周的直径为D0=300mm。按此预紧力
16、大小,计算该螺栓组连接所能允许提起的最大重力Wmax。(7分)答:对于只承受预紧力的紧螺栓连接,依靠预紧力在结合面间产生的摩擦力对形心的力矩之和来平衡外力矩,预紧力满足 (2分) (1分) (2分) (1分)该螺栓组所能允许提起的最大重力为720N (1分)4、若轴采用一对7000型轴承固定方式,如图4所示。已知轴承1、2的径向支反力为Fr14000N,Fr25000N。轴上两零件所受的轴向力A1=900N,A2=400N(方向如图所示)。轴承上的内部轴向力S与径向载荷Fr之间的关系式为S=0.4 Fr。试计算轴承1、2所受的轴向载荷Fa1、Fa2。(9分)答:1)求轴承1和2的内部轴向力大小
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