河南科技大学 1999 级机械设计期终考试试卷答案(2002.7.5) 适用专业 ： 机电 991-4 、轴承 991-2 、机制 991-2 、机设 991-2 、汽车 991-2 、机自 991-3 班级 ____________ 姓名 ____________ 成绩 ____________ 注意：所有答案一律写在此试卷上! 得分 评卷人 一、单项选择题（ 20分，每题只有一个正确答案，请将正确答案的标号填在空格处） 1. 当螺栓联接的被联接件是铸件时，应在安装螺栓处加工凸台或沉孔，其目的是 _ B 。 A、易拧紧 B、避免偏心载荷 C、外观好 D、增大接触面积，提高承载能力 2、当温度升高时，润滑油的粘度 _ B 。 A、随之升高 B、随之降低 C、升高或降低视润滑油的性质而定 D、保持不变 3、键的长度一般根据 _ B 来选择。 A、传递转矩的大小 B、轮毂的长度 C、轴的长度 D、轴的转速 4、带传动工作时产生弹性滑动是因为 _ B 。 A、带的预紧力不够 B、带的弹性和拉力差 C、带绕过带轮时有离心力 D、带和带轮间摩擦力不够 5、链传动张紧的主要目的是 __C_ 。 A、同带传动一样 B、提高链传动的工作能力 C、避免松边垂度过大而引起啮合不良和链条振动 D、增大包角 6、斜齿圆柱齿轮的齿形系数 YFa 与 __D_ 有关。 A、齿轮制造精度 B、法面模数 C、齿轮齿数 D、齿轮齿数及分度圆柱螺旋角 7、动压润滑的径向滑动轴承的相对间隙是根据_D 选择。 A、载荷和轴颈直径 B、润滑油粘度和轴的转速 C、载荷和润滑油粘度 D、载荷和轴颈的圆周速度 8、设计动压润滑径向滑动轴承，验算最小油膜厚度 hmin 的目的是 A 。 A、确定轴承是否能获得液体摩擦 B、控制轴承的压强 C、控制轴承的发热量 D、计算轴承内部的摩擦阻力 9、内燃机曲轴中部的轴承应采用__C_ 。 A、圆锥滚子轴承 B、深沟球轴承 C、剖分式滑动轴承 D、整体式滑动轴承 10、某零件用合金钢制造，该材料的力学性能为： σ-1 = 410MPa, ψσ = 0.25,综合影响系数 Kσ（或(Kσ)D）=1.47, 则该零件受脉动循环变应力时（ KN=1），其极限应力为__C_ MPa。 A、223 B、328 C、551 D、656 第一页 【下一页】 【返回】 河南科技大学 1999 级机械设计期终考试试卷答案 (2002.7.5) 得分 评卷人 二、多项选择题（10分 每题有一个以上正确答案，请将正确答案填在空格处，多选、少选均不给分） 1、当采用受剪螺栓（铰制孔螺栓）联接承受横向载荷时，螺栓杆受到_ C 、_E 作用。 A、弯曲 B、扭转 C、挤压 D、拉伸 E、剪切 2、在主动轮转速不变的前提下，提高 V 带传动所传递的功率，可采取 _ B 、 C 、 F 的措施。 A、减小初拉力 B、增大小带轮的直径 C、增加带的根数 D、增大传动比 E、增加带轮表面粗糙度 F、用截面积较大的带 3、减小齿向载荷分布系数 Kβ的措施有 _ A 、 D 、 F 。 A、采用鼓形齿 B、增大齿宽 C、轮齿修缘 D、提高支承刚度 E、齿轮悬臂布置 F、提高制造、安装精度 4、齿轮传动中，提高齿面接触疲劳强度可采取的措施有 _ C 、 D 、 E 。 A、减小齿宽 B、增大齿根圆角半径 C、增大中心距 D、增大轮齿表面硬度 E、降低轮齿表面的粗糙度 5、提高液体动压润滑径向滑动轴承的承载能力，可采取的措施有 _A 、 D 、 E 。 A、提高轴径的转速 B、增大轴承孔表面的粗糙度 C、增大相对间隙 D、适当增大宽径比 E、提高润滑油粘度 得分 评卷人 三、填空题（ 12分） １、带传动的设计准则是 (保证不打滑的前提下使带传动具有一定的疲劳寿命)。 ２、减速带传动的打滑首先发生在 (小轮上)。 3、一般参数闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是(接触疲劳磨损（点蚀）)，开式齿轮传动的失效形式是(磨粒磨损)。 4、蜗杆蜗轮传动中强度计算的对象是(蜗轮)，其原因是：(材料原因：蜗轮为青铜或铸铁强度低、 结构原因：蜗轮轮齿为轮齿)。 5、设计不完全（混合）液体润滑径向滑动轴承，常采用条件性计算，这些条件是(p≤[p]、v≤[v]、pv≤[pv])。 6、套筒滚子链传动中，当主动链轮的直径和转速不变的条件下，对16A和32A的链条，均能满足强度要求， 那么选用(16A)较合理，理由是(节距愈小、动载荷愈小、链速不均匀性愈小)。 第二页 【上一页】 【下一页】
河南科技大学 1999 级机械设计期终考试试卷答案 (2002.7.5) 得分 评卷人 四、 （８分）某轴受弯曲稳定变应力作用， σ max =250MPa, σmin =-50MPa,已知轴的材料为合金钢， 该材料的σ-1＝450MPa,σ0=700MPa,σs=800MPa,综合影响系数Kσ（或 (Kσ)D） =2.0,KN=1,试求： 1、绘制该零件的简化疲劳极限应力图，并标出工作应力点 A的位置； 2、用图解法计算此轴的安全系数。 解： ∴工作应力M（100，150） 作出零件的极限应力图A‵D‵GC‵、零件工作应力点M，得到极限应力点M′。 ' 图解法得：Sσ=OM/OM=1.33 解析法得：Sσ=kNσ-1/(Kσσa+Ψσσm)=1.37 得分 评卷人 五、（ 12分） 有一支座，用四个受拉螺栓（普通螺栓）固定在水泥地基上，如图所示。已知： F=3500N,L=200mm, D=220mm,若接合面摩擦系数f=0.35,螺栓许用应力[σ]=120MPa,防滑系数Ks (或可靠性系数 Kf)=1.2,螺栓相对刚度cb/(cb+cm)（或 c1/(c1+c2)）=0.3. 1、按底板不滑移条件确定预紧力 F0（ 或 F）; 2、求螺栓危险剖面直径 d1 ; 3、试说明螺栓布置是否合理？若不合理，应如何改进？ 解：1.将F力向螺栓组形心D简化得： F=3500N,M=F*L=700000Nmm,zmfF0=KSF, ∴F0=KSF/(zmf)=3000N 2.由M引起的工作载荷设为F ∴F=M/(2*D/2)=3182N, ∴F2=F0+[cb/(cb+cm)]*F=3955N ' 3. 螺栓的布置不够合理，可将四个螺栓的位置转动45度，由M引起的工作载荷F较小为： 第三页 【上一页】 【下一页】
河南科技大学 1999 级机械设计期终考试试卷答案 (2002.7.5) 得分 评卷人 六、（ 10分） 如图所示传动系统，已知电机转动方向。 1、说明为什么带传动布置在高速级，而链传动布置在低速级？ 2、说明为什么斜齿圆柱齿轮 3、4的齿宽不相等？ 3、使轴向力抵消一部分，在图中标出斜齿轮 3、4螺旋线方向； 4、在图中标出所有齿轮轴向力的方向。 解：1.带为摩擦传动。适宜在高速下工作，且具有过载保护作用，可以缓冲吸振。链传动具有多边形效应， 用在低速传动中，链速不均匀性小动载荷小。 2.小齿伦比大齿轮宽些，目的在于有安装误差时可以保证全齿宽啮合，同时可以节省材料。 得分 评卷人 七、（ 10分） 图示的轴用 30307轴承支承，根据受力分析， 已求出径向载荷 Fr1 =2000N, Fr2 =4000N, 斜齿轮的轴向力 FA1 =1000N,锥齿轮的轴向力 FA2 =700N,取载荷系数 fp =1.1,试计算说明哪个轴承的寿命较短？ Fa/Fr≤e X 1 Y 0 X 0.4 Fa/Fr＞e Y 1.9 派生（内部）轴向力 Fd（Fs） Fr/(2Y) ,(Y=1.9) e 0.31 cr 71.7KN 解： Fd1=Fr1/(2Y)=526, Fd2=Fr2/(2Y)=1052 ∵ FA1+Fd2=2052N>FA2+Fd1=1226N ∴轴承1压紧，轴承2放松， ∴Fa1=FA1+Fd2-FA2=1352N Fa2=Fd2=1052N ∵Fa1/Fr1=0.676>e ∴ P1=fp*(XFr1+YFa1)=3706N ∵Fa2/Fr2=0.263河南科技大学 1999 级机械设计期终考试试卷答案 (2002.7.5) 得分 评卷人 八、（ 8分） 按图示例 ① 所示，指出图中轴系结构的其它错误。 （注：找出 8 处错误即可，不考虑轴承的润滑方式，倒角和圆角忽略不计） 解答：②轴端缺少轴端挡圈定位带轮；③该键应和右边的键设计在轴的同一条母线上；④该处缺少定位带轮的轴肩； ⑤轴承盖和轴之间应留间隙；⑥缺少密封圈；⑦此轴段应有一轴肩便于轴承安装；⑧该轴承安装反了； ⑨键太长，不能进入套筒内；⑩轴头长度应短于轮毂长度；⑾套筒太高不利于轴承拆卸； ⑿缺少轴肩定位右轴承；⒀轴承盖应定位右轴承外圈；⒁箱体的加工面和非加工面应区分开来。 九、（１０分） 有一对闭式钢制齿轮传动，已知 T1 =120×10 Nmm,弹性系数 ZE=1.8(MPa)得分 评卷人 K=1.2; 齿轮编号 齿数 1 2 Z1 =20 4 Z2 =40 b2 =85 YFa2 =2.4 Ysa2 =1.67 [ σH2 ]=550 模数 齿宽 (mm) （mm） b =85 齿形系数 YFa1 =2.8 应力修正系数 Ysa1 =1.55 许用接触应力 2（N/mm） [ σH1 ]=550 3(1/2)，载荷系数许用弯曲应力 2（N/mm） [ σF1 ]=420 [ σF2 ]=380 1、试分析该对齿轮传动，哪个齿轮的接触疲劳强度较低？哪个齿轮的弯曲疲劳强度较低？为什么？ 2、预测当出现失效时，将是齿面疲劳点蚀还是齿根疲劳折断？为什么？ 提示： 解： 1.∵σH1=σH2=σH ∴[σH1]/σH>[σH2]/σH , ∴大轮2的接触强度低； [σF1]/(YF1YSa1)=420/(2.8*1.55)=96.77>[σF2]/(YF2YSa2)=380/(2.4*1.67)=94.87 ∴大轮2的弯曲强度低。 2.∵ ∴接触强度满足； ∵σF1=[(2*1.2*120000)/(80*4*85)] *2.8*1.55=48.8<[σF1] ∵ σF2= [(2*1.2*120000)/(80*4*85)] *2.4*1.67=45.09<[σF2] ∴弯曲强度满足； ∵[σH2]/σH=450/435.9=1.03<[σF2]/σF2<[σF1]/σF1 ∴当发生失效时首先将是接触疲劳点蚀。 第五页 【上一页】 【返回】
