东北林业大学机械设计基础试题及答案

东北林业大学

2009－2010学年第一学期考试试题

考试科目： 机 械 设 计 考试时间： 120分钟 试卷总分 100分

一、 简答题 （本大题共4小题，总计26分）

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？ （6分）

齿面的接触疲劳强度和齿根的弯曲疲劳强度的计算，齿面的接触疲劳强度针对于齿面的疲劳点蚀失效和齿根的弯曲疲劳强度针对于齿根的疲劳折断。

齿轮传动为闭式软齿面传动，其设计准则是按齿面的接触疲劳强度设计，校核齿根的弯曲疲劳强度。

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？（8分）

因为在冲击、振动、变载以及温度变化大时，螺纹副间和支承面间的摩擦力可能在瞬间减小或消失，不再满足自锁条件。这种情况多次重复，就会使联接松动，导致机器不能正常工作或发生严重事故。因此，在设计螺纹联接时，必须考虑防松。根据防松原理，防松类型分为摩擦防松，机械防松，破坏螺纹副关系防松。 3、联轴器和离合器的功用是什么？二者的区别是什么？（6分）

联轴器和离合器的功用是联接两轴使之一同回转并传递转矩。二者区别是：用联轴器联接的两轴在工作中不能分离，只有在停机后拆卸零件才能分离两轴，而用离合器可以在机器运转过程中随时分离或接合两轴。

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？（6分）

小链轮的齿数不宜过小和链条节距不宜过大。

二、选择题 （在每题若干个选项中选出正确的选项填在横线上。 本大题共12小题，总计24分）

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 B 。 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 。 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 A 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Z 1＜Z 2 ， b 1>b 2,其齿面接触应力的大小为 A 。 A . σH1=σH2 B . σH1>σH2 C . 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____B ___。 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_ C __。 A .

[]11

1

Fa Sa F Y Y σ B .

[]22

2

Fa Sa F Y Y σ C .

[]11

1

Fa Sa F Y Y σ与

[]22

2

Fa Sa F Y Y σ中大者

D .

[]11

1

Fa Sa F Y Y σ与

[]22

2

Fa Sa F Y Y σ中小者

7、链传动中，链节数常选偶数，是为了使链传动 B 。

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 B 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__ B 。

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 D 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， C 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____。 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

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2009－2010学年第一学期考试试题

三、分析题 （本大题共3小题，总计20分）

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

2、写出一维雷诺方程的表达式，说明油膜承载的必要条件，并指出图示四种情况，哪一种能够形成流体动压润滑油膜？ （

5分）

A ．

B ．

C ．

D ．

形成动力润滑的必要条件：

1）相对运动的两表面间必须形成楔形间隙；

2）被油膜分开的两表面须有一定的相对滑动速度，其方向应保证润滑油由大口进，从小口出；

3）润滑油须有一定的粘度，供油要充分。 B 能够形成流体动压润滑油膜

3

06h h h x p -=??ηυ

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σmax ＝？ （5分）

带传动的主要失效形式有打滑和疲劳断裂。弹性滑动是由拉力差引起的，（只要传递圆周力，必然会产生弹性滑动）。弹性滑动是正常的工作现象，不可避免。

图中A 点应力最大，

四、计算题 （本大题共2小题，总计20分）

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 = 97.8 kN 。轴承受径向力Fr1= 6000N ，Fr2 =16500N 。轴的转速 n =500 r/min ，轴上有轴向力F A = 3000 N ，方向如图。轴承的其它参数见附表。动载荷系数 f d = 1，温度系数f t = 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）

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：内径系列代号，内径为60mm ；公差等级为0级。

1）求内部派生轴向力S 1、S 2的大小方向

20005.126000211=?==

Y F S r N 55005

.1216500222=?==Y F S r N

方向如图所示。

215000S N F S A <=+，1轴承被“压紧”，2轴承被“放松”。

1

1max b c σσσσ++=

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2009－2010学年第一学期考试试题

2）求轴承所受的轴向力

=-=A a F S F 21 2500N 5500 22==S F a N ，

3）轴承的当量动载荷

据：F a1/ F r1= 2500/6000 = 0.417＞e = 0.40，得：X 1 = 0.4，Y 1 =1.5 P 1 = f d （X 1 F r1 + Y 1 F a1）= 0.4×6000 + 1.5×2500 = 6150 N 据：F a2/ F r2 = 5500/16500 = 0.33 ＜e ，得：X 2 = 1，Y 2 = 0 P 2 = f d （X 2 F r2 + Y 2 F a2） = 16500 N

P 2＞P 1，用 P 2 计算轴承寿命。

4）计算轴承寿命

=??

? ????=??? ??=3

106610165009780050060106010εP C n L h

12562 h

2、一牵曳钩用2个M10(d 1=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 K f =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R max =?

（6分）

许用应力:360/3=120MPa 预紧力为

由公式d ≥

求出预紧力：F ′=5083.7N

最大牵引力与预紧力关系公式为 R K zm F f f ≥' 最大牵引力为R =1271N

五、改错题 （本题10分）

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）

改正为：