机械设计期末习题.docx
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机械设计期末习题.docx
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机械设计期末习题
师大学校区机械设计期末复习
一、选择题
1.为了保证轴承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2关系。
①r=rl;②r>r1;③r 2.带传动中,主动轮上的滑动弧是发生在带与带轮的2。 ①绕进段②退离段③全部包围弧段 3.对顶螺母和弹簧垫圈是2。 ①用机械方法的防松装置②靠轴向压紧摩擦的防松装置 靠径向压紧摩擦的防松装置 4.带传动设计中,应验算小带轮包角不要过小,这是为了4。 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。 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2。 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3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3。 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4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。 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 11.与公称直径、牙型角、螺纹头数相同的粗牙螺纹相比较,细牙螺纹能比粗牙螺纹3。 ①自锁性好,强度高;②自锁性差,强度低; 自锁性好,强度低;④自锁性差,强度高 12.当进行螺栓组的结构设计时,一般各个联接螺栓材料、直径和长度应1。 ①相同;②不同;③视具体情况决定 13.受旋转力矩的配合螺栓组,每个螺栓所受的载荷是2。 ①相等的;②与螺栓到几何中心距离成正比;③与螺栓到几何中心距离成反比;④以上答案都不对 14.疲劳磨损是由于接触应力反复作用引起金属微粒脱落的现象,一般也叫3。 胶合;②磨料磨损; 点蚀;④腐蚀 15.常用的联接螺纹牙型都是三角形,主要是由于三角形螺纹的3。 ①强度好,寿命长;②效率高; 当量摩擦系数大,自锁性能好 16.带传动中,从动轮上发生弹性滑动时,则2。 ①带的速度小于带轮的圆周速度;②带的速度大于带轮的圆周速度;③带的速度等于带轮的圆周速度 17.在带、链,齿轮组成的多级减速传动中,带传动应放在1。 ①高速级;②低速级;③高速级或低速级均可 18.在带传动中,若发生打滑现象,则在2。 ①大带轮上先发生;②小带轮上先发生;③大小带轮上同时发生 19.图示V带与轮槽相对位置中正确的结构是c。 20.带传动中带轮最常用的材料是3。 ①Q235;②45钢;③HTl50;④ZGS0;⑤塑料 21.带传动中,若空载且不计摩擦损耗时,主动轮的圆周速度3从动轮的圆周速度。 ①小于;②大于;③等于 22.为实现平稳和噪声小的传动可选用的链条是2。 ①套筒滚于链;②齿形链;③圆环链;④上三种都可以 23.制造链传动链轮的材料常用3。 ①铜合金;②铸铁;③淬火回火的中炭钢;④不做处理的低炭钢 24.自行车的从动链轮齿数和直径为18和73mm,主动轮的为48和194mm,其平均传动比为2。 ①48/18;②18/48;③73/194;④194/73 25.在套筒滚子链设计中,在满足承载能力要求的前题下,节距选得2越好,小链轮齿数选得1越好。 ①越大;②越小 26.当保持齿轮传动的传动比、中心距和齿宽不变,增大两轮的齿数则3增加。 ①接触强度;②弯曲强度;③重合度 27.将轮齿做成鼓形齿是为了减小1。 ①齿上载荷不均匀;②动载荷;③齿对间载荷分配不均 28.蜗杆传动变位前后,蜗轮的节圆直径1。 ①不变;②改变;③不一定改变 29.实际的轴多做成阶梯形,这主要是为了3。 ①减轻轴的重量;②便于热处理;③便于装配 30.为保证轴上零件能靠紧定位面,轴肩处的圆角半径应1零件上的倒角或圆角半径。 ①小于;②大于;③等于 31.非液体摩擦滑动轴承的主要失效形式是1 。 ①磨损;②轴瓦裂纹;③点蚀 32.链条的基本参数是4。 ①销轴直径;②销轴长度;③链板厚度;④节距 二.填空题(共20分,每小题2分) 1.在带、链和齿轮组成的多级传动中,带传动宜布置在高速级。 2.需成对使用的滚动轴承类型有角接触球轴承、圆锥滚子轴承。 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静力拉断,故应按静强度条件进行计算。 4.当被联接件之一很厚、且该联接需经常拆卸时,应采用双头螺柱联接;当用螺纹联接件联接轴和轴上零件时,常采用紧定螺钉联接。 5.如需在同一轴段安装一对平键时,应将它们布置在1800位置。 6.计算载荷Fca、名义载荷F和载荷系数K的关系式Fca=KF,强度计算时应该用计算载荷载荷。 7.实际的轴多做成阶梯形,这主要是为了轴上零件定位及装拆方便。 8.滚动轴承额定寿命是指该型轴承有10%发生点蚀失效前的总工作转数。 9.联轴器只有在机器停机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,需要采用离合器。 10.闭式齿轮传动的主要失效形式是轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、 塑性变形。 11.磨损过程大致分成跑合阶段、正常磨损阶段和剧烈磨损阶段。 12.三种常用螺纹联接的基本类型是: 、和。 13.螺纹的螺旋升角愈小或当量摩擦角愈大,螺纹的自锁性能愈好、效率愈低。 14.螺纹防松装置按原理可分为、、。 15.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。 16.带在工作中存在的应力有、和,其中变化的应力有、。 17.带的弹性滑动是由于弹性体受载而引起的,它是不可逼免的。 18.带传动的主要失效形式是和。 19.带传动设计准则是: 在保证传动的条件下,带具有一定的。 20.在轴肩处设计出圆角,目的在于。 21.细牙螺纹比粗牙螺纹的自锁性能 。 22.设计滚子链传动时,链条节数最好取为 。 23.球轴承比滚子轴承的承载能力低;球轴承比滚子轴承的抗冲击能力差。 24.工作中只受弯矩不受扭矩的轴叫作轴;只受扭矩不受弯矩的轴叫作轴;同时受弯矩和扭矩和轴叫作轴。 三.简答题 1.根据题意判断下列结构设计的优劣 2.链的标记为24A-1×98GB1243.1-88;其含义是什么? 答: 表示A系列链号,24A表示节距为38.10mm,单排,98节的滚子链 。 3.V带传动设计时,带的根数为什么不能取得过多? 过多有什么不好? 答: 带的根数过多,带的载荷分布不均,引起带的横向振动。 4.简述当链速一定时,链轮齿数z的多少和链节距p的大小对链传动的动载荷有何影响? 答: p越大,动载荷越大;z越大,动载荷越小。 反之亦然 5.轴的结构设计时,为了固定受到有较大轴向力的斜齿圆柱齿轮,可以采用: ①轴肩;②套筒;③弹簧档圈;④螺钉锁紧档圈;⑤平键;⑥轴环;⑦圆螺母等结构。 (试删去不正确的) 6.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。 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。 7.试分析紧力F0对带传动正反两方面的影响。 答: 紧力F0越大,则带传动的承载能力就越大,但同时带中所受的拉应力也越大,从而降低带的寿命;紧力越小,虽可减小带中的拉应力,提高带的寿命,但带传动的承载能力会降低。 8.什么是摩擦型带传动中的弹性滑动现象? 可否避免? 它对带传动有何影响? 答: 由带的弹性变形而引起带与带轮之间的相对滑动现象称为弹性滑动(2分)。 弹性滑动是带传动中不可避免的现象(2分)。 它会引起以下后果: ①从动轮的圆周速度总是落后于主动轮的圆周速度,并随载荷变化而变化,导致此传动的传动比不准确。 ②损失一部分能量,降低了传动效率,会使带的温度升高,并引起传动带磨损。 (2分) 三.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;(3分) 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。 (7分) 解: 如图所示 四.一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 (2)两轴承的径向载荷系数x1,x2以及轴向载荷系数y1,y2 (3)两轴承的当量动载荷P1,P2 (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;当 时,x=1,y=0) 解: S1=R1/(2Y)=2400/(2×1.7)=705.8N(0.5分) S2=R2/(2Y)=5000/(2×1.7)=1470.6N(0.5分) 因FA+S2=800+1470.6=2270.6>S1(1分) 所以A1=Fa+S2=2270.6N(1分) A2=S2=1470.6N(1分) 取ft=1,fp=1.5 A1/R1=2270.6/2400=0.94>e(1分) X1=0.4Y1=1.7(1分) A2/R2=1470.6/5000=0.094 X2=1Y2=0(1分) (2分) (2分) 取P=P2 (2分) 满足寿命要求 五.计算滚动轴承的相关参数2008-2009机械设计试卷A答案 在图所示的结构设计简图中,已知轴的转速n=1470r/min,角接触轴承1上的径向载荷R1=800N,角接触轴承2上的径向载荷R2=1900N,轴向载荷Fa=1200N,两个轴承的额定动载荷Cr均为Cr=38600N,e=0.68,S=0.7R,A/R≤e,x=1,y=0;A/R>e,x=0.41,y=0.87,ft=1.1,fp=1.2,求受载最大的轴承的工作寿命Lh。 解: S1=0.7×800=560N S2=0.7×1900=1330N (2分) 由于S1+Fa=560+1200=1760N>S2,所以A2=1760N, A1=S1=560N 由于A1/R1=560/800=0.7>e,所以,x=0.41,y=0.87; P1=fp(x1R1+y1A1)=1.2(0.41×800+0.87×560)=978N (2分) A2/R2=1760/1900=0.926>e,所以,x=0.41,y=0.87; P2=fp(x2R2+y2A2)=1.2(0.41×1900+0.87×1760)=2772N (2分) (4分) 六.分析滚动轴承的布置与特点 下图为圆锥齿轮轴的支承结构, (1)简述零件1、2的主要作用; (2)螺栓组3是否承受圆锥齿轮上的轴向作用力Fa;(3)套筒4的主要作用是什么? (1) 零件1的主要作用是对两个轴承进行定位并传递圆锥齿轮的轴向力;零件2的主要作用是调节圆锥齿轮的中心位置,实现两个圆锥齿轮的正确啮合。 (4分) (2) 螺栓组3承受圆锥齿轮上的轴向作用力Fa。 (2分) (3) 轴承A的滚子承受圆锥齿轮上的轴向力Fa。 (2分) (4) 套筒4的主要作用是承受圆锥齿轮上的轴向力Fa并实现轴承的定位。 (2分) 七.V带传动传递的功劳P=7.5kW,带速v=10m/s,紧边拉力是松边拉力的两倍,即F1=2F2,试求紧边拉力F1、有效拉力Fe和初拉力F0。 例5-1已知: V带传递的实际功率P=7.5kW,带速v=10m/s,紧边拉力是松边拉力的两倍,试求有效圆周力Fe、紧边拉力F1和初拉力F0。 解题注意要点: 这是正常工作条件下的受力计算,不能应用欧拉公式; 解: 根据: 得到: N 联立: 解得: N, N N 例5-2设V带所能传递的最大功率P=5kW,已知主动轮直径 =140mm,转速n1=1460r/min,包角 ,带与带轮间的当量摩擦系数 ,试求最大有效圆周力 和紧边拉力 。 解题注意要点: 1.此题是在最大载荷条件下的受力计算,可以应用欧拉公式; 2.题目数据没有q,故忽略离心拉力qv2。 解: 带速: 10.702m/s 小带轮包角: 弧度 有效圆周力: N 联立: 解得: N, N 八.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。 至少改正5处。 ) 答: ①端盖连接处没有垫片;②轴肩高度高于滚动轴承圈的高度;③键槽长度太长;④齿轮轮毂的长度应大于轴段长度;⑤轴太长;⑥联轴器键槽不能封闭,且应和③键槽位于轴的同一母线上;⑦轴端轴向定位方式错误。 其他补充 4.3改正图中结构错误。 (5分) 4.4指出图所示轴系结构设计中的错误,并在错误处标出序号,按序号说明错误原因。 (注: 齿轮用稀油润滑,轴承用油脂润滑)(5分) 3、根据工作条件,决定在某传动轴上安装一对角接触向心球轴承(如图所示),已知两个轴承受到的径向载荷分别为Fr1=1650N和Fr2=3500N。 外加轴向力Fae=1020N。 (1)若派生轴向力Fd=0.7Fr,试计算两个轴承实际受到的轴向载荷Fa1和Fa2。 3、(14分) [解]Fd1=0.7Fr1=0.7×1650=1155N(2分) 方向向右 Fd2=0.7Fr2=0.7×3500=2450N(2分) 方向向左 Fd1十Fae=1155十1020=2175<Fd2 故轴承1为压紧端,轴承2为放松端。 Fa1=Fd2-Fae=2450-1020N=1430(2分) Fa2=Fd2=2450N(2分) (3分) (3分) 4、分析题(20分) 1.(10分)如图4-1传动系统,要求轴Ⅱ、Ⅲ上的轴向力抵消一部分,试确定: 1)蜗轮6的转向; 2)斜齿轮3、4和蜗杆5、蜗轮6的旋向; 3)分别画出蜗杆5,蜗轮6啮合点的受力方向。 1.(12分) (1)蜗轮6的转向为逆时针方向; (2分) (2)齿轮3左旋,齿轮4右旋,蜗杆5右旋,蜗轮6右旋;(4分) (3)蜗杆5啮合点受力方向如图(a);蜗轮6啮合点受力方向如图(b)。 (6分) 1、一机械传动装置,采用一对角接触球轴承,暂定轴承型号7307AC。 已知轴承载荷R1=1200N,R2=2050N,FA=880N,转速n=5000r/min,运转中受中等冲击,预期寿命Lh=2000h,试问所选轴承型号是否恰当? (注: 70000AC型轴承的部轴向力为0.7R;对70000AC型轴承,e=0.68;当A/R>e时,X=0.41、Y=0.87;当A/Re时,X=1、Y=0;fT=1;fF=1.5;7307AC轴承的径向额定动载荷C=32800N。 )(14分) 解: (1)先计算轴承1、2的轴向力A1、A2: 两个70000AC型轴承的部轴向力为 因为 所以 , (2)计算轴承1、2的当量动载荷: 70000AC型轴承e=0.68,而 所以X1=0.41、Y1=0.87;X2=0.41、Y2=0.87。 故径向当量动载荷为 (3)计算所需的径向额定动载荷C 因两端选择同样尺寸的轴承,而P2>P1,故应以轴承2的径向当量动载荷P2为计算依据。 因为C2<C,故所选7307AC轴承合适。 2、某两端固定轴采用一对深沟球轴承(6208),已知轴上的轴向外载荷Fa=720N,径向外载荷Fr=2400N(对称布置),n=1440r/min,fF=1.2,fT=1。 额定动载荷C=29500N,额定静载荷C0=18000N,求该对轴承的寿命。 求 (1)两轴承的轴向力A1、A2(4分) (2)两轴承的当量动载荷P1、P2,并指出哪个是危险轴承? (6分) (3)计算轴承的寿命。 (4分) Fr A/C0 e A/R>e x y 0.025 0.22 0.56 2.0 0.04 0.24 1.8 0.07 0.27 1.6 题四——图3 解: R1=R2=1200N (1)A1=Fa,A2=0。 (2)A/C0=0.04,e=0.24,A1/R1=0.6>eX1=0.56,Y1=1.8,X2=1,Y2=0 P=xR+yA;P1=1968N,P2=1200NP1>P2轴承1危险 (3) h 1、图示为由圆锥齿轮和斜齿圆柱齿轮组成的传动系统。 已知: Ⅰ轴为输入轴,转向如图所示。 (1)在下图中标出各轮转向。 (2分) (2)为使2、3两轮的轴向力方向相反,确定并在图中标出3、4两轮的螺旋线方向。 (3)在图中分别标出2、3两轮在啮合点处所受圆周力 、轴向力 和径向力 的方向。 (4分) (1)各轴转向如图所示。 (2)3轮左旋,4轮右旋。 (3)2、3两轮的各分力方向下图所示。 Fa3 Fr3Ft3 Ft2 Fr2 Fa2 10、解释下列滚动轴承代号: 6203/P6,7307B,所表示的滚动轴承的径尺寸、精度等级。 S Fa/Fr≤e Fa/Fr>e e 2.一根轴用两个角接触球轴承,如图所示。 轴端作用有轴向力 ,径向力 。 试分别求出两轴承所受的径向载荷 、 和轴向载荷 、 ,取轴承部轴向力 。 (12分) 解: 1)求支反力: 2)求部轴向力: 3)求 所以1轴承“放松”,2轴承“压紧”, 4)故有 轴承2轴承1 R2R1 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。 (10分) 1、2、3轮左旋,4轮右旋 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)(14分) X Y X Y 0.40 1 0 0.4 1.5 解: 3: 轴承类型代号,圆锥滚子轴承;02: 尺寸系列代号(0: 宽度系列代号,2: 直径系列代号);12: 径系列代号,径为60mm;公差等级为0级。 1)求部派生轴向力S1、S2的大小方向 N N 方向如图所示。 ,1轴承被“压紧”,2轴承被“放松”。 2)求轴承所受的轴向力 N N, 3)轴承的当量动载荷 据: Fa1/Fr1=2500/6000=0.417>e=0.40,得: X1=0.4,Y1=1.5 P1=fd(X1Fr1+Y1Fa1)=0.4×6000+1.5×2500=6150N 据: Fa2/Fr2=5500/16500=0.33<e,得: X2=1,Y2=0 P2=fd(X2Fr2+Y2Fa2)=16500N P2>P1,用P2计算轴承寿命。 4)计算轴承寿命 12562h 6.试指出下图中的6处错误。 答: ①键槽太长;②无油毡,缺少密封装置;③轴段太长;④齿轮轮毂的长度应大于轴段长度;⑤轴承没有轴向定位;⑥端盖与箱体之间缺乏垫片。 9.试指出下图中的7处主要错误。 答: ①联轴器左端应是通孔;②联轴器右端无法轴向定位;③端盖和轴之间应保留间隙且需密封;④轴段太长;⑤齿轮轮毂的长度应大于轴段长度;⑥轴承左端无法轴向定位;⑦无调整垫片。
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