机械设计期末考试题Word文档格式.docx
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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,β2=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)为使中间轴Ⅱ的受力合理,试确定齿轮2轮齿旋向。
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Ⅱ的外部轴向力为零,试计算出齿轮3的螺旋角β3的值?
(7分)
5)若主动轴I转向相反,轴Ⅱ的轴向力还是否为零?
图a图b
1)图b布置形式合理(1分)。
理由:
将齿轮布置在远离转矩输入端的位置,
(1)可利用轴的弯曲和扭转变形的综合作用使齿轮的最大载荷降低;
(2)也可使载荷分布不均状况得以改善(答对一个或两个理由都得1分)。
2)如本题答图a、b所示:
a、b两图中齿轮2皆为左旋。
(2分,每画对1个得1分)
3)如本题答图b所示:
(总计6对分力总计3分。
每画对1对分力得0.5分)
4)
齿轮2、3的圆周力分别为:
(1)(2分)
齿轮2、3的轴向力分别为:
(2分)
为使轴II的轴向力为零,应满足如下条件:
(2)(1分)
将
(1)式代入
(2)式中整理得:
(1分)
所以,
6)即使轴I反转,轴II的轴向力仍为零。
2(总15分):
如图所示,一级斜齿圆柱齿轮减速器传动装置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)分别计算图该对轴承的轴向力Fa1、Fa2。
(8分)
2)若该对轴承的寿命为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寿命至少2500小时的工作要求?
1)S1=0.4Fr1=0.4x5500=2200(N),方向向左;
S2=0.4Fr2=0.4x3000=1200(N),方向向右;
根据轴的转向及小齿轮旋向判断出:
小齿轮轴向力A向左。
S1+A=2200+1500=3700(N)>
S2=1200(N)(1分)
所以,Fa2=S1+A=3700N(1分)
Fa1=S1=2200N(1分)
(以上步骤中公式正确、轴向力A方向判断正确,仅计算结果错误,只扣1分。
)
2)
结论:
不满足。
(没有中间步骤和计算公式,只答不满足,“蒙对的”给1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)。
答案:
普通螺栓连接(2分)铰制孔螺栓连接(2分)
2(结构设计题)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)。
1)齿轮是油润滑,轴承是脂润滑;
2)轴承为深沟球轴承。
任意标出8处错误,并在上部改正这8处错误(每处2分)。
错误1:
键槽的长度不能大于与其连接的联轴器轴毂的长度;
错误2:
联轴器没有轴向定位;
错误3:
没有密封;
错误4:
密封处的轴径不能和轴承安装处的轴径相同;
错误5:
轴承端盖作为轴承外圈的定位,其内圈直径不能小于轴承外环内径;
错误6:
套筒作为轴承内圈的定位,其外径不能大于轴承内环外径;
错误7:
螺栓连接处的画法不对,包括螺纹画法和光孔的画法;
错误8:
没有画剖面线;
错误9:
用套筒对齿轮进行轴向定位时,套筒不能同时与轴肩和齿轮接触;
错误10:
两个键槽的位置应在同一直线上,确保两个键槽一次装夹加工出来;
错误11:
轴肩作为轴承内圈的定位,其直径不能大于轴承内环外径;
错误12:
同错误5;
错误13:
错误14:
轴的伸出长度不应超过联轴器,这样无法实现两个半联轴器的连接;
错误15:
联轴器没有实现轴向固定,可采用紧定螺钉或轴端挡圈固定;
错误16:
齿轮是油润滑,轴承是脂润滑,因此应该有两个挡油环。
机械设计试卷4
一、简答题
1、齿轮强度计算中,有哪两种强度计算理论?
分别针对哪些失效?
若齿轮传动为闭式软齿面传动,其设计准则是什么?
2、连接螺纹能满足自锁条件,为什么还要考虑防松?
根据防松原理,防松分哪几类?
3、联轴器和离合器的功用是什么?
二者的区别是什么?
(6分)
4、链传动产生动载荷的原因是什么?
为减小动载荷应如何选取小链轮的齿数和链条节距?
二、选择题
1、当两个被联接件之一太厚,不易制成通孔且需要经常拆卸时,往往采用。
A.螺栓联接B.双头螺柱联接C.螺钉联接
2、滚动轴承中,为防止轴承发生疲劳点蚀,应进行。
A.疲劳寿命计算B.静强度计算C.极限转速验算
3、阿基米德蜗杆的参数为标准值。
A.轴面B.端面C.法面
4、一对相啮合的圆柱齿轮的Z1<Z2,b1>
b2,其齿面接触应力的大小为。
A.σH1=σH2B.σH1>
σH2C.σH1<
σH2
5、V带传动设计中,限制小带轮的最小直径主要是为了_______。
A.使结构紧凑B.限制弯曲应力
C.限制小带轮上的包角D.保证带和带轮接触面间有足够摩擦力
6、在齿轮抗弯强度的设计公式m≥
中,应代入___。
A.
B.
C.
与
中大者D.
中小者
7、链传动中,链节数常选偶数,是为了使链传动。
A.工作平稳B.避免过渡链节C.链条与链轮磨损均匀
8、滑动轴承中,含油轴承是采用材料制成的。
A.硬木B.粉末冶金C.塑料
9、承受预紧力F′的紧螺栓联接在受轴向工作拉力F时,剩余预紧力为F″,其螺栓所受的总拉力Fo为__。
A.Fo=F十F′B.Fo=F十F″C.Fo=F′十F″
10、当键联接强度不足时可采用双键。
使用两个平键时要求键布置。
A.在同一条直线上 B.相隔90°
C.相隔120°
D.相隔180°
11、下列零件的失效中,不属于强度问题。
A.螺栓断裂 B.齿轮的齿面上发生疲劳点蚀
C.蜗杆轴产生过大的弯曲变形D.滚动轴承套圈的滚道上被压出深的凹坑
12、带传动发生打滑总是_______。
A.在小轮上先开始B.在大轮上先开始
C.在两轮上同时开始D.不定在哪轮先开始
三、分析题
1.如图所示,1、2是一对蜗杆蜗轮传动,3、4是一对斜齿轮传动。
已知1为原动件,4为输出件,各轮转向如图所示。
为了使中间轴上蜗轮2和斜齿轮3的轴向力互相抵消一部分,
⑴试确定1、2、3、4各轮的旋向;
⑵在图上标出2和3所受各力的方向。
3、如图所示为带传动简图。
轮1为主动轮。
试问:
(1)带传动的主要失效形式有哪些?
带传动工作时为什么出现弹性滑动现象?
能否避免弹性滑动?
(2)带传动工作时,带处于图中哪一点应力最大?
最大应力max=?
(5分)
四、计算题
1、某轴由一对代号为30212的圆锥滚子轴承支承,其基本额定动载荷C=97.8kN。
轴承受径向力Fr1=6000N,Fr2=16500N。
轴的转速n=500r/min,轴上有轴向力FA=3000N,方向如图。
轴承的其它参数见附表。
动载荷系数fd=1,温度系数ft=1。
试:
(1)说明轴承代号的意义;
(2)确定轴承的寿命。
(以小时为单位)
S
Fa/Fr≤e
Fa/Fr>e
e
X
Y
0.40
1
0.4
1.5
2、一牵曳钩用2个M10(d1=8.376mm)的普通螺栓固定于机体上,如图所示。
已知接合面间摩擦系数f=0.15,可靠性系数Kf=1.2,螺栓材料强度级别为6.6级,屈服极限σs=360MPa,安全系数S=3。
试计算该螺栓组连接允许的最大牵引力Rmax=?
五、改错题
试分析如图所示轴系结构中的错误,并加以改正。
(指出错误之处,并编上号,简述其错误原因,并改正之。
)(至少改正5处)
机械设计试卷1
一.选择题
1.为了保证轴承内圈与轴肩端面的良好接触,轴承的圆角半径r与轴肩处的圆角半径rl应有关系。
①r=rl;
②r>
r1;
③r<
rl
2.带传动中,主动轮上的滑动弧是发生在带与带轮的。
①绕进段②退离段③全部包围弧段
3.计算轴的当量弯矩公式中
中折算系数
,是考虑T对M的:
①大小不同②方向不同③类型不同④应力循环特性不同
4.带传动设计中,应验算小带轮包角不要过小,这是为了。
①提高传动寿命;
②减小对轴的压力;
③减小结构尺寸;
④提高摩擦力保证有一定承载能力
5.非液体滑动轴承,其润滑状态通常为:
①边界润滑②流体膜润滑③混合润滑④边界润滑或混合润滑
6.蜗杆传动热平衡计算的目的是为了控制温升,防止。
①蜗杆机械性能下降②润滑油变性或齿面胶合
③传动效率下降④蜗轮材料退火
7.为提高螺栓在变载荷作用下的疲劳强度,可采取的措施。
①增大螺栓刚度②适当减小预紧力③减小螺栓刚度④减小被联接件刚度
8.只受预紧力作用的普通螺栓联接,螺栓危险剖面上单元体的应力状态为。
①简单拉伸②纯剪切③拉扭组合④拉弯组合
9.转轴上载荷和支点位置都已确定后,轴的直径可以根据来进行计算或校核。
①抗弯强度;
②扭转强度;
③扭转刚度;
④弯扭合成强度
10.对液体动压轴承需要足够的供油量主要是为了。
①补充端泄油;
②提高承载能力;
③提高轴承效率;
④减轻磨损
二.填空题
1.在带、链和齿轮组成的多级传动中,带传动宜布置在级。
2.需成对使用的滚动轴承类型有。
3.对于链速v<
0.6m/s的低速链传动,因其主要失效形式是链条的,故应按强度条件进行计算。
4.当被联接件之一很厚、且该联接需经常拆卸时,应采用联接;
当用螺纹联接件联接轴和轴上零件时,常采用联接。
5.如需在同一轴段内安装一对平键时,应将它们布置在位置。
6.计算载荷Fca、名义载荷F和载荷系数K的关系式,强度计算时应该
用载荷。
7.实际的轴多做成阶梯形,这主要是为了。
8.滚动轴承额定寿命是指该型轴承有%发生失效前的总工作转数。
9.联轴器只有在机器时才能结合和断开两轴的联接;
在机器运行中要进行轴的分离和接合,需要采用。
10.闭式齿轮传动的主要失效形式是、、、
三.1如图所示二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器,
、
轴分别为输入和输出轴。
已知1轮的转向和螺旋线旋向,欲使
轴上两轮的轴向力抵消一部分,要求:
1)画出2、3、4轮螺旋线旋向;
2)画出2、3轮的圆周力、轴向力和径向力的方向及2轮的转向。
2如图所示螺栓联接中采用两个M20的螺栓,其小径d1=17.294mm,螺栓许用拉应力
,被联接件结合面的摩擦系数f=0.20,可靠性系数
试计算联接容许传递的静载荷Q。
3.某矿车自重1吨,载重3吨,矿车的两根同样的车轴各支承在同样的一对车轮上,支承距a=600mm,轨距b=900mm,若车轴材料的许用弯曲应力[σ]=70N/mm2,试画出车轴的弯矩图并确定车轴危险断面的直径d。
4.一工程机械中的传动装置,根据工作条件决定采用一对圆锥滚子轴承,并暂定轴承型号为30308,已知轴承载荷R1=2400N,R2=5000N,轴上的轴向载荷Fa=800N,轴转速n=500r/min,运转中取载荷系数fp=1.5,预期寿命L’h=12000小时,试求:
(1)两轴承的轴向力A1,A2(4分)
(2)两轴承的径向载荷系数x1,x2以及轴向载荷系数y1,y2(4分)
(3)两轴承的当量动载荷P1,P2(4分)
(4)该轴承是否满足寿命要求?
(注:
30308轴承:
额定动载荷C=90800N,额定静载荷C0r=108000N,e=0.35,y=1.7。
当
时,x=0.4,y=1.7;
时,x=1,y=0)
机械设计试卷2
一、填空题〔每空1分,计25分〕
1、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。
a、
b、
c、
2、带传动中紧边拉力为
,松边拉力为
,则其传递的有效圆周力
为。
d、
3、对于硬齿面闭式齿轮传动,其齿面接触承载能力较高,故通常先按强度进行设计,然后校核强度。
4、蜗杆的模数为标准模数,蜗轮的压力角为标准压力角。
a、法面;
b、端面;
c、轴面。
5、带在带轮上即将打滑而尚未打滑的临界状态时,
的关系可用著名的欧拉公式表示为。
6、在蜗杆传动中,当需要自锁时,应使当量摩擦角蜗杆导程角。
a、小于;
b、大于;
c、等于。
7、计算蜗杆传动的传动比时,公式是错误的。
8、蜗杆传动的失效通常是发生在上。
9、设计圆柱螺旋弹簧时,其弹簧直径d按条件确定,其工作圈数n
按条件确定。
10、弹簧指数C=,C值越大,刚度越。
11、楔键联接靠传递转矩,用于对中性要求不高的联接。
12、按国家标准GB/292-93规定,代号为7210C的滚动轴承类型为,其内径为mm,宽度系列为系列,直径系列为系列,C代表,其精度为级。
13、下列各种联轴器中,能减缓振动和冲击的是;
可实现两轴线角位移最大的是;
常用于两轴线对中性不好、低速情况下的是和。
a.套筒联轴器;
b.凸缘联轴器;
c.万向联轴器;
d.十字滑块联轴器;
e.齿轮联轴器;
f.弹性柱销联轴器。
二、问答题
1、试分析影响带传动所能传递最大有效圆周力Fmax的主要因素。
(5分)
2、试说明齿形系数
与齿轮的哪些参数有关,
对齿根弯曲应力
有何影响?
3、为提高轮齿的抗折断能力,可采取哪些措施?
4、螺纹联接防松的实质是什么?
按工作原理分,防松的方法有哪几类?
5、什么是滚动轴承的基本额定动负荷?
其方向是如何确定的?
6、简述非液体摩擦径向滑动轴承校核计算的主要内容?
三、分析计算题
1、如图示,卷筒与齿轮用普通螺栓联接在一起(螺栓个数Z=8),轴不旋转,卷筒与齿轮在轴上旋转,已知卷筒所受旋转力矩T=107Nmm,螺栓分布直径D0=500mm,卷筒与齿轮接合面间摩擦系数f=0.12,可靠性系数Kf=1.2,螺栓材料的屈服极限σS=300Mpa,安全系数S=3。
试设计该螺栓组的螺栓直径。
(10分)
普通螺纹基本尺寸表(第一系列)
公称直径d
中径d2
小径d1
螺距p
24
22.051
20.752
3
30
27.727
26.211
3.5
36
33.402
31.670
4
42
39.077
37.129
4.5
48
44.725
42.587
5
2、如图所示,a)、b)分别为斜齿圆柱齿轮的悬臂布置和对称布置的支承形式。
图1)、2)分别为一对角接触球轴承背对背、面对面安装支承形式。
1)请合理选择斜齿轮不同布置形式下,一对角接触球轴承的支承形式,你认为正确的,在“□”中打“√”:
图a)所示悬臂布置宜采用:
□图1);
□图2)
图b)所示对称布置宜采用:
□图2)。
2)根据1)中的选择结果计算图a)所示情况下,轴承的轴向力Fa1、Fa2。
轴承径向载荷Fr1、Fr2、齿轮的轴向力A方向如图所示,大小分别为:
Fr1=4000N、Fr2=2000N,A=2000N。
轴承内部轴向力S=0.4Fr。
(4分)
3)若该对轴承的寿命为5000小时,现将当量动载荷加大一倍,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寿命至少1000小时的工作要求?
3、在图示传动系统中,1和2均为斜齿圆柱齿轮,3为蜗杆,4为蜗轮。
已知齿轮1轮齿螺旋线方向为左旋,其转向如图所示,试回答下列问题:
1)齿轮2的轮齿螺旋线方向是旋。
2)在图中画出齿轮1、齿轮2在节点A所受的轴向力
和
的方向。
3)为使在Ⅱ轴上的齿轮2与蜗杆3的轴向力相互抵消一部分,蜗杆3的螺旋线方向应该
是旋,并在图中画出蜗杆的旋向;
在节点B处画出蜗杆3所受的轴向力
、圆周力
和径向力
的方向,在节点B处画出蜗轮4所受的圆周力
的方向,在图中画出蜗轮4的转动方向。
4、一对标准斜齿圆柱齿轮传动如图所示,已知:
输入轴转速
,输入功率
kW,齿轮齿数
,
=62,法向模数
mm,分度圆螺旋角
,分度圆柱上的法面压力角
,试计算:
(1)输入轴I上的转矩;
(2)大斜齿圆柱齿轮上三个分力的大小。
四题
四、结构题(10分)
1、如图所示,已知圆锥滚子轴承安装在零件1的轴承座孔内。
由于结构限制,设计时不能改变零件1的尺寸。
采用何种方法以便于轴承外圈拆卸?
并在右侧图上画出零件1的结构。
2、写出实现上零件轴向固定的四种方法,并画出相应的结构图。
机械设计试卷5
一、填空
2.刚度是指机械零件在载荷作用下抵抗()的能力。
零件材料的弹性模量越小,其刚度就越()。
3.润滑油的()性越好,则其产生边界膜的能力就越强;
()越大,则其内摩擦阻力就越大。
4.为改善润滑油在某些方面的性能,在润滑油中加入的各种具有独特性能的化学合成物即为()。
5.正是由于()现象,使带传动的传动比不准确。
带传动的主要失效形式为()和()。
6.蜗杆传动的主要缺点是齿面间的()很大,因此导致传动的()较低、温升较高。
7.链传动水平布置时,最好()边在上,()在下。
8.设计中,应根据被联接轴的转速、()和()选择联轴器的型号。
9.径向滑动轴承的半径间隙与轴颈半径之比称为();
而()与()之比称为偏心率
10.对于普通平键,考虑到载荷分布的不均匀性,双键联接的强度按()个键计算。
二、判断题
1.十字滑块联轴器中的所有元件都是刚性元件,因此属于刚性联轴器。
()
2.两摩擦表面的粗糙度值越小,则越容易实现液体动力润滑。
()
3.在计算转轴的强度时,安全系数法比当量弯矩法更精确。
4.相啮合的蜗杆和蜗轮的螺旋角必须大小相等,旋向相反。
5.闭式齿轮传动皆须首先按齿面接触强度进行设计计算,确定传动的几何尺寸,然后校核齿根弯曲疲劳强度。
6.由于链传动不需要张紧力,故作用在轴上的载荷较小。
7.正是由于过载时产生“弹性滑动”,故带传动对传动系统具有保护作用。
8.楔键只能用于单向传动,双向传动时,必须采用两个楔键。
9.性能等级为6.6级的螺栓,其屈服点
=600MPa。
10.机械零件的计算分为设计计算和校核计算,两种计算的目的都是为了防止机械零件在正常使用期限内发生失效。
三、简答题
1.简述为什么开式齿轮传动一般不会出现点蚀现象?
2.对于滚动轴承的轴系固定方式,请解释什么叫“两端固定支承”?
3.简述形成稳定动压油膜的条件?
4.解释名词:
滚动轴承的寿命;
滚动轴承的基本额定动载荷。
四、(15分)某轴用一对同型号角接触球轴承支承,受力情况如图所示。
内部轴向力
=0.68
,e=0.68。
≤e时,X=1,Y=0;
>e时,X=0.41,Y=0.87。
问哪个轴承的寿命低?
五、(15分)如图所示的螺栓组联接,已知外载荷F=5KN,各有关几何尺寸如图所示。
试计算受力最大螺栓所受的横向工作载荷Fsmax。
五题四题
六、设计一个标准直齿圆柱齿轮传动,传动比i=3.2,允许传动比有不超过±
5%的误差。
通过强度计算已确定中心距a=320mm,模数m≥3mm,取齿宽系数
=1。
试确定下列几何尺寸:
m、z1、z2、d1、d2、b1、b2。
(模数系列:
3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、7、8、…)
机械设计试
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