《机械设计》期末试题和答案.docx

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《机械设计》期末试题和答案

《机械设计》期末试题和答案

诚信应考,考试作弊将带来严重后果！

华南理工大学广州汽车学院

2008—2009学年第二学期期末考试

《机械设计》试卷A卷

注意事项：

1.考前请将密封线内填写清楚；

2.所有答案请直接答在试卷上；

3．考试形式：

闭卷；

4.本试卷共六大题，满分100分，考试时间120分钟。

题号

一

二

三

四

五

六

总分

得分

评卷人

一、单项选择题（共30分，每小题2分）

1、选择V带的型号是根据。

A．传递功率B．转速

C.计算功率和转速D．小带轮直径

2、链条的节数宜采用。

A．奇数B．偶数

C．5的倍数D．3的倍数

3、在键联接的设计中，键的长度主要根据来选定。

A．传递转矩的大小B．安装和使用条件

C.轴的直径尺寸D．轮毂的长度

4、对于普通螺栓联接，在拧紧螺母时，螺栓所受的载荷是。

A．压力B．扭矩

C．拉力D．拉力和扭矩

5、齿面硬度HB≤350HBS的闭式钢制齿轮传动中，主要失效形式为。

A．齿面磨损B．齿面点蚀

C．齿面胶合D.轮齿折断

6、在下列四种型号的滚动轴承中，____________必须成对使用。

二、是非判断题（共10分，每小题2分）（你认为正确的，在括号内画“√”你认为错误的，在括号内画“×”号）

1、弹性滑动和打滑都是带和带轮之间有相对滑动，因此弹性滑动和打滑都是带传动的失效形式。

（）

2、在平键联接中，平键的两侧面是工作面。

（）

3、润滑油的粘度与温度有关，且粘度随温度的升高而增大。

（）

4、在蜗杆传动中，由于蜗轮工作次数较少，因此采用强度较低的有色金属材料。

（）

5、液体摩擦滑动轴承的油沟应开在承载区内，以便润滑油进入轴承时，立即起到润滑作用。

（）

三、问答题（每小题5分，共20分）

1、有一由V带传动、链传动和齿轮传动组成的减速传动装置，试合理确定其传动布置顺序，并说明其原因。

2、当设计链传动时，选择齿数和节距时应考虑哪些问题？

3、在非液体摩擦滑动轴承的设计计算中，为什么要限制轴承的压强和值？

4、闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？

四、计算题（2小题，共20分）

1、如下图示，一钢制液压油缸，已知油压p=1.6N/mm2，D=160mm，采用8个

螺栓进行联接。

根据密封性要求，对于压力容器可取残余预紧力=1.8，为

螺栓的轴向工作载荷。

另外，螺栓材料的屈服强度为σs=306，安全系数可取3。

试计算其缸盖联接螺栓的最小小径d1。

（本题10分）

2．一对角接触球轴承反安装（宽边相对安装）。

已知：

径向力FrI=6750N，FrII=5700N，外部轴向力FA=3000N，方向如图所示，试求两轴承的当量动载荷PI、PII，并判断哪个轴承寿命短些。

注：

内部轴向力Fs=0.7Fr，e=0.68，当＞e时，X=0.41，Y=0.87，当≤e，X=1，Y=0，。

（本题10分）

五、受力分析题（本题10分）

图为斜齿圆柱齿轮—蜗杆传动，齿轮1由电机驱动。

已知蜗轮的轮齿旋向为左旋，其转动方向如图所示。

试确定

（1）蜗杆3的旋向和转动方向。

（4分）

（2）为使中间轴所受的轴向力最小，求斜齿轮1和斜齿轮2的螺旋方向。

（2分）

（3）分别画出齿轮2和蜗杆3在啮合点的圆周力、轴向力、和向心力的方向。

（4分）

六、结构改错题（本题10分）

下图为斜齿轮、轴、轴承组合结构图。

齿轮用油润滑，轴承用脂润滑，指出该设计的错误。

要求：

1．在图中用序号标注设计错误处；

2．在图下方的空白处标注序号，按序号列出错误，并提出修改建议；

3．不必在图中直接改正。

《机械设计》A卷答案

一、单项选择题（共30分，每小题2分）

CBDDBDACABABBBC

二、是非判断题（共10分，每小题2分）×√×××

三、问答题（每小题5分，共20分）

1.有一由V带传动、链传动和齿轮传动组成的减速传动装置，试合理确定其传动布置顺序，并说明其原因。

答：

（1）传动顺序为：

带传动（高速级）—齿轮传动（中间级）—链传动（低速级）2分

（2）说明原因：

在多级传动中应将带传动设置在高速级，这是因为当带传动功率一定时，提高带速，可以降低带传动的有效拉力，相应的减少带的根数或者V带的横截面积，总体上减少带传动的尺寸；将链传动设置在低速级，这是因为链速影响传动平稳性和寿命。

链速越高，多边形效应越明显，相应动载荷就越大，链传动就越不平稳，产生的冲击、振动和噪音越大。

3分

2.当设计链传动时，选择齿数和节距时应考虑哪些问题？

答：

（1）链传动中，节距P越大，链的尺寸、重量和承载能力就越大，但是链节距p越大，链的多边形效应就会越明显，产生的冲击、振动和噪音越大。

2.5分

（2）小链轮齿数影响链传动的平稳性和使用寿命。

小链轮齿数越少，运动速度的不均匀性和载荷就越大；小链轮齿数过大，轮廓尺寸和重量增加，易产生跳齿和脱链。

2.5分

另外，链速影响传动平稳性和寿命。

链速越高，多边形效应越明显，相应动载荷就越大。

3.在非液体摩擦滑动轴承的设计计算中，为什么要限制轴承的压强和值？

答：

（1）限制轴承压强p，以保证润滑油不被过大的压力所挤出，从而间接保证润滑油膜存在，轴瓦不致产生过度磨损；2.5分

（2）限制pv值，就是限制轴承的温升，以保证轴承在正常温度下工作。

因为轴承摩擦发热功率损耗与压强p、轴颈圆周速度v的乘积成正比，其值越高，温度也就越高，会破坏金属表面的润滑油膜。

2.5分

4.闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？

答：

蜗杆传动中，由于蜗杆与蜗轮啮合时的相对滑动速度较大，传动效率低，所以工作时摩擦发热较严重。

在闭式传动中，由于散热条件不好，产生的热量不能及时散发出去，将因油温不断升高而使润滑油稀释，从而增大摩擦损失，甚至发生胶合。

因此，必须根据单位时间内的发热量等于同时间内的散热量的条件进行热平衡计算，以保证油温稳定地处于规定的范围内。

四、计算题（2小题，共20分）

1.解：

4021N

残余预紧力,单个普通螺栓受到的总拉力=11258.8N

该螺栓危险截面的应力=306/3=102，

根据该公式，得出联接螺栓的最小小径d1满足：

计算出d1≥13.517mm

5．一对角接触球轴承反安装（宽边相对安装）。

已知：

径向力FrI=6750N，FrII=5700N，外部轴向力FA=3000N，方向如图所示，试求两轴承的当量动载荷PI、PII，并判断哪个轴承寿命短些。

注：

内部轴向力Fs=0.7Fr，e=0.68，X=0.41、Y=0.87。

（本题10分）

题五5图

解：

（1）先计算轴承1、2的轴向力FaI、FaII（参见图18-6b）

因为

所以

N

而

（2）计算轴承1、2的当量动载荷

故径向当量动载荷为

因为，PI

解毕。

五、受力分析题（本题10分）

图为斜齿圆柱齿轮—蜗杆传动，齿轮1由电机驱动。

已知蜗轮的轮齿旋向为左旋，其转动方向如图所示。

试确定

（1）蜗杆3的旋向和转动方向。

（4分）

（2）为使中间轴所受的轴向力最小，求斜齿轮1和斜齿轮2的螺旋方向。

（2分）

（3）分别画出齿轮2和蜗杆3在啮合点的圆周力、轴向力、和向心力的方向。

（4分）

解：

（1）左旋，转动方向如图所示

（2）斜齿轮1为右旋，齿轮2为左旋

（3）

（4）

Fa3

Ft3

Fr3Fr2

Ft2

Fa2

六、结构改错题（本题10分）

下图为斜齿轮、轴、轴承组合结构图。

齿轮用油润滑，轴承用脂润滑，指出该设计的错误。

要求：

4．在图中用序号标注设计错误处；

5．在图下方的空白处标注序号，按序号列出错误，并提出修改建议；

6．不必在图中直接改正。

题六图

解：

左起（每错1分，得10分为止）

1．未画机箱；增画

2．轴肩高于轴承内圈；降低轴肩

3．无挡油环；加挡油环

4．两键未开在同一轴线上；两键同轴线

5．齿轮与轴段同宽；轴段减小

6．套筒高于轴承内圈；降低套筒高度

7．长轴段未加工阶梯；设计阶梯轴

8．轴承端盖直接与轴接触；留出间隙

9．未设置密封；设计密封

10．联轴器与轴承端盖直接接触；设计阶梯，分离联轴器与轴承端盖

11．联轴器未用阶梯轴进行轴向定位；设计阶梯

12．端部挡圈未压紧。

压紧