中國礦業(yè)大學(xué)《機(jī)械設(shè)計》試卷答案卷六套合集.doc

中國礦業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計試卷答案卷六套合集中國礦業(yè)大學(xué)20062007學(xué)年第一學(xué)期機(jī)械設(shè)計試卷A卷學(xué)院 班級 姓名 學(xué)號 一選擇題（每題2分，共20分）1.在帶、鏈、齒輪組成的多級傳動中，帶傳動應(yīng)放在 。高速級 低速級 高速級或低速級均可2懸置螺母的主要作用是 。作為聯(lián)接的防松裝置 減小螺栓系統(tǒng)的剛度 使螺母中各圈螺紋受力較均勻 防止螺栓受彎曲載荷3非液體滑動軸承，其潤滑狀態(tài)通常為 。邊界潤滑 流體潤滑 混合潤滑 邊界潤滑或混合潤滑4為了保證軸承內(nèi)圈與軸肩端面的良好接觸，軸承的圓角半徑r與軸肩處的圓角半徑rl應(yīng)有 關(guān)系。r=rl； r>r1； r<rl 5滾動軸承代號由三段組成，其中分別為： 。前置代號、基本代號和后置代號 精度、類型和尺寸代號類型、直徑系列和內(nèi)徑代號 精度、類型和內(nèi)徑代號6鍵的截面尺寸（b、h）通常是根據(jù) 按標(biāo)準(zhǔn)選擇。軸傳遞扭矩的大小 傳遞功率的大小輪轂的長度 軸的直徑7蝸桿傳動熱平衡計算的目的是為了控制溫升，防止 。蝸桿機(jī)械性能下降 潤滑油變性或齒面膠合 傳動效率下降 蝸輪材料退火8被聯(lián)接件受橫向力作用時，如果采用普通螺栓聯(lián)接，則螺栓可能出現(xiàn)的失效為： 。剪切破壞 擠壓破壞 扭斷 拉、扭斷裂9聯(lián)軸器和離合器的主要作用是 。緩和沖擊和振動 補(bǔ)償兩軸間可能的位移傳遞扭矩 防止機(jī)器發(fā)生過載10為提高螺栓在變載荷作用下的疲勞強(qiáng)度，可采取 的措施。增大螺栓剛度 適當(dāng)減小預(yù)緊力減小螺栓剛度 減小被聯(lián)接件剛度二填空題（每題2分，共20分）1滾動軸承額定壽命是指該型軸承有 10 發(fā)生 點蝕 失效前的總工作轉(zhuǎn)數(shù)。 2帶傳動的設(shè)計準(zhǔn)則是 在不打滑前提下保證帶具有一定的疲勞強(qiáng)度 。 3直齒圓錐齒輪的強(qiáng)度可近似按 齒寬中點處的當(dāng)量齒輪 強(qiáng)度進(jìn)行計算。4閉式軟齒面齒輪傳動一般按 齒面接觸強(qiáng)度 設(shè)計，按 齒根彎曲強(qiáng)度 校核。5在設(shè)計圖紙上注明某鏈條的標(biāo)記為“18A280”，其中“18A”代表 鏈號 ，“80”代表 鏈節(jié)數(shù) 。6. 滾動軸承6207、6307和N307，當(dāng)轉(zhuǎn)速相同且承受相同的徑向力時，壽命最長的是 N307 ，壽命最短的是 6207 。7在一定轉(zhuǎn)速下，要降低滾子鏈傳動不均勻性和動載荷，應(yīng)該 減少 節(jié)距和 增大 齒數(shù)z1。8帶在工作中存在的應(yīng)力有 離心拉應(yīng)力 、 松緊邊拉應(yīng)力 、 彎曲應(yīng)力 。其中變化的應(yīng)力有 松緊邊拉應(yīng)力 、 彎曲應(yīng)力 。9齒輪彎曲強(qiáng)度計算中的齒形系數(shù)與齒輪基本參數(shù)中的 模數(shù) 無關(guān)。10滾動軸承部件兩端單向固定式，適用于溫升較 小 ，軸較 短 處。三指出軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計中的錯誤（至少5處），并在錯誤處標(biāo)出序號，按序號說明錯誤原因。（10分） 處鍵槽太長，且此軸段應(yīng)增加一定位軸肩；處缺少密封件；處套筒厚度設(shè)計不正確，應(yīng)留出拆卸軸承的空間；處箱體缺少內(nèi)壁線；處軸段長度大于了齒輪輪轂長，齒輪無法被正確軸向固定；處軸承未軸向定位。每指出一處錯誤得2分，滿分10分四設(shè)單根V帶不打滑時所能傳遞的最大功率P=7kW，已知主動輪直徑，轉(zhuǎn)速，包角，帶與帶輪間的當(dāng)量摩擦系數(shù)。試求最大有效拉力Fec和緊邊拉力值F1c。（10分）解： 帶速 (2分) 最大有效拉力 （2分） 由 （2分）及 （2分）得緊邊拉力值（2分）五圖示壓力容器頂蓋用8個普通螺栓聯(lián)接。容器內(nèi)壓力p=1N/mm2，D=240mm。壓力容器充氣要求聯(lián)接面的殘余預(yù)緊力大于6000N，試確定螺栓的最小尺寸。（注：=80N/mm2）(12分)解：螺栓組受到的總外載荷 （2分）（3分） 每個螺栓受到的總載荷 （5分）螺栓的最小尺寸（2分）六一對閉式軟齒面直齒輪傳動，其齒數(shù)與模數(shù)有兩種方案：a）m=4mm，z1=20，z2=60；b）m=2mm，z1=40，z2=120，其它參數(shù)都一樣。試問：1）兩種方案的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度是否相同？(4分)2）若兩種方案的彎曲強(qiáng)度都能滿足，則哪種方案比較好？(4分) （2分）解：1） 兩種方案的接觸強(qiáng)度相同。 （2分）因為方案a的齒輪模數(shù)不同于方案b齒輪模數(shù)，所以兩種方案的彎曲強(qiáng)度不相同。（4分） 2）在滿足彎曲強(qiáng)度的前提下，方案b較好。因為方案b齒輪模數(shù)小，齒高小，磨損小，抗膠合能力強(qiáng)，還可節(jié)省加工費用。七圖示傳動中，蝸桿傳動為標(biāo)準(zhǔn)傳動：m=5mm，d1=50mm，z1=4(右旋)，z240；標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪傳動：mn=5mm，z3=20，z4=50，要求使軸II的軸向力相互抵消，不計摩擦，蝸桿主動，試求：1）斜齒輪3、4的螺旋線方向(4分)。2）螺旋角b的大小（4分）。（4分）解：1）斜齒輪3右旋，斜齒輪4左旋； 2）（2分）（2分）八如圖所示一小錐齒輪軸，采用一對圓錐滾子軸承，其界限系數(shù)e=0.35，派生軸向力S=R/(2Y)（式中軸向載荷系數(shù)Y=1.6），已知徑向力R1=3200N，R2=2080N，外部軸向力Fa=500N，試確定：（1） 兩軸承的軸向力A1，A2 （6分）（2） 兩軸承的徑向載荷系數(shù)X1, X2以及軸向載荷系數(shù)Y1,Y2（4分）（3） 兩軸承的當(dāng)量動載荷P1，P2（2分）（注：當(dāng)時，X=0.4,Y=1.6；當(dāng)時，X=1，Y=0。） （1分）解：1）派生軸向力S1=R1/(2Y)3200/（21.6）1000N（1分） S2=R2/(2Y)2080/（21.6）650N（2分） S2 Fa=6505001150> S1（1分）（1分） A1= S2 Fa=1150N A2= S2=650N（1分）2) X1=0.4，Y1=1.6 (1分) （1分）X2=1，Y2=0 (1分)（1分）3）（1分） 中國礦業(yè)大學(xué)20062007學(xué)年第一學(xué)期機(jī)械設(shè)計試卷B卷一選擇題（每題2分，共20分）1 為了保證軸承內(nèi)圈與軸肩端面的良好接觸，軸承的圓角半徑r與軸肩處的圓角半徑rl應(yīng)有 關(guān)系。r=rl； r>r1； r<rl 2帶傳動中，主動輪上的滑動弧是發(fā)生在帶與帶輪的 。繞進(jìn)段 退離段 全部包圍弧段3. 計算軸的當(dāng)量彎矩公式中中折算系數(shù)，是考慮T對M的： 。 大小不同 方向不同 類型不同 應(yīng)力循環(huán)特性不同4帶傳動設(shè)計中，應(yīng)驗算小帶輪包角不要過小，這是為了 。提高傳動壽命； 減小對軸的壓力；減小結(jié)構(gòu)尺寸； 提高摩擦力保證有一定承載能力5非液體滑動軸承，其潤滑狀態(tài)通常為： 。邊界潤滑 流體膜潤滑 混合潤滑 邊界潤滑或混合潤滑6蝸桿傳動熱平衡計算的目的是為了控制溫升，防止 。蝸桿機(jī)械性能下降 潤滑油變性或齒面膠合 傳動效率下降 蝸輪材料退火7為提高螺栓在變載荷作用下的疲勞強(qiáng)度，可采取 的措施。增大螺栓剛度 適當(dāng)減小預(yù)緊力減小螺栓剛度 減小被聯(lián)接件剛度8只受預(yù)緊力作用的普通螺栓聯(lián)接，螺栓危險剖面上單元體的應(yīng)力狀態(tài)為 。簡單拉伸 純剪切 拉扭組合 拉彎組合 9轉(zhuǎn)軸上載荷和支點位置都已確定后，軸的直徑可以根據(jù)來 進(jìn)行計算或校核。抗彎強(qiáng)度； 扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度； 扭轉(zhuǎn)剛度； 彎扭合成強(qiáng)度10對液體動壓軸承需要足夠的供油量主要是為了 。補(bǔ)充端泄油； 提高承載能力； 提高軸承效率； 減輕磨損四試用液體動壓潤滑的一維雷諾方程（油膜壓力，液體動力粘度，V動板速度，X如圖所示）說明：（1） 產(chǎn)生動壓油膜的必要條件有哪些？（3分）（2） 畫出動板速度V的方向以及定性畫出入口處、出口處、pmax對應(yīng)處油層速度分布圖。（5分）（3） 定性畫出平板液體動壓油膜壓力沿X的分布圖。（4分）解：1）收斂的間隙；2）足夠的帶油速度；3）油的粘度足夠大XPh0V五如圖所示螺栓聯(lián)接中采用兩個M20的螺栓，其小徑d117. 294mm，螺栓許用拉應(yīng)力，被聯(lián)接件結(jié)合面的摩擦系數(shù)f0.20，可靠性系數(shù)。試計算聯(lián)接容許傳遞的靜載荷Q。(12分)解：由結(jié)合面不滑移得： (4分) 由螺栓強(qiáng)度得： （5分）其中m=2, z=2 （1分）解得 （2分）六某礦車自重1KN，載重3KN，礦車的兩根同樣的車軸各支承在同樣的一對車輪上，支承距a=600mm，軌距b=900mm，若車軸材料的許用彎曲應(yīng)力=70N/mm2，試畫出車軸的彎矩圖并確定車軸危險斷面的直徑d。(12分)解：車軸彎矩圖如下圖 M600900 最大彎矩 (4分) 車軸危險斷面的直徑 (4分)中國礦業(yè)大學(xué)20072008學(xué)年第一學(xué)期機(jī)械設(shè)計試卷（A）答案卷一選擇題（本題共10小題，每小題2分，共20分，選錯或不選不計分）1. 在帶傳動中，若發(fā)生打滑現(xiàn)象，則在 。 大帶輪上先發(fā)生； 小帶輪上先發(fā)生； 大小帶輪上同時發(fā)生2受傾覆力矩作用的螺栓組聯(lián)接，每個螺栓所受的工作載荷 。 相等； 與到傾覆軸的距離成正比； 與到傾覆軸的距離成反比3在液體動壓潤滑單油楔軸承中，油孔和油溝應(yīng)開在油膜的_。承載區(qū)； 非承載區(qū)； 兩者均可）4滾動軸承的直徑系列代號是指 。 結(jié)構(gòu)相同、內(nèi)徑相同而寬度不同 結(jié)構(gòu)相同、內(nèi)徑相同而外徑不同 結(jié)構(gòu)相同、內(nèi)徑相同而寬度與外徑不同5平鍵與切向鍵的受力方式為 。 擠壓、剪切，擠壓； 擠壓、剪切，剪切； 擠壓、剪切，剪切、擠壓6 蝸桿齒面上受到Ft1、Fr1與Fa1的作用力，其中最大的力是 。 Ft1 Fr1 Fa17在滾子鏈中，設(shè)置滾子的目的在于 。 減輕鏈與輪齒表面的摩擦與磨損 增加承載能力 減小振動與噪音8聯(lián)軸器和離合器的共性作用是 。 緩和沖擊和振動 補(bǔ)償兩軸間可能的位移 傳遞扭矩 防止機(jī)器發(fā)生過載9當(dāng)普通螺栓受橫向力或旋轉(zhuǎn)力矩或傾覆力矩作用時，螺栓上的受力為?。 軸向拉力 剪切力 軸向拉力與剪切力 軸向壓力與剪切力10火車車箱的車輪軸是 。 轉(zhuǎn)軸； 心軸； 傳動軸二填空題（本題共10小題，每小題2分，共20分，填錯或不填不計分）1滾動軸承的基本額定動載荷是指基本額定壽命為106轉(zhuǎn)時所能承受的載荷。2帶傳動與鏈傳動的本質(zhì)區(qū)別是 前者是摩擦傳動后者是嚙合傳動 。3直齒圓錐齒輪的接觸強(qiáng)度與彎曲強(qiáng)度可近似按 齒寬中點的當(dāng)量直齒圓柱齒輪強(qiáng)度進(jìn)行計算。4閉式軟齒面齒輪傳動一般按 接觸強(qiáng)度設(shè)計，按彎曲強(qiáng)度校核。5在設(shè)計圖紙上注明某鏈條的標(biāo)記為“24A260”，其中“24A”代表 鏈號 ，“60”代表 節(jié)數(shù) 。6滾動軸承工作時，滾動體和轉(zhuǎn)動套圈的表面接觸應(yīng)力循環(huán)特性為 周期變幅脈動循環(huán)。7一對普通齒輪傳動（精度7、8、9級）輪齒彎曲強(qiáng)度公式是按載荷作用在_單齒對嚙合高點推導(dǎo)出來的。8在齒輪的彎曲強(qiáng)度計算中，齒形系數(shù)YFa與齒輪基本參數(shù)中的 模數(shù) 無關(guān)。9對深溝球軸承進(jìn)行軸向預(yù)緊的目的在于提高承載能力、增加旋轉(zhuǎn)精度 。10螺紋的牙型與用途相關(guān)，當(dāng)用于聯(lián)接時牙型角較小；當(dāng)用于聯(lián)接時牙型角較大。11機(jī)械零件的磨損過程大致分成_ 跑合磨損 _階段、_ 穩(wěn)定磨損 _階段和_ 劇烈磨損 _階段。12為保證軸上零件能靠緊定位面，軸肩處的圓角半徑應(yīng) 小于 零件上的倒角或圓角半徑。三當(dāng)計入軸的變形時，試分析方案1與方案2中，哪一個有利于齒面接觸應(yīng)力的均勻分布；從加工的角度分析，零件1與零件2中哪一個有利于加工。 （6分）Z1Z2Z3方案2方案1Z1Z2Z3夾具夾具零件1零件2答：方案2有利于齒面接觸應(yīng)力的均勻分布，軸的彎曲與扭轉(zhuǎn)變形對齒面接觸應(yīng)力的均勻分布影響較小。 （3分）零件2有利于加工，軸向定位尺寸較長。 （3分）四. 一個V帶傳動，主動輪D1250 mm，轉(zhuǎn)速n11200 r/min、包角172，帶與帶輪間的當(dāng)量摩擦系數(shù)為fv0.333。在即將打滑時測得功率P15.7kW，求此時緊邊拉力F1和有效拉力Fe。（10分）解：VD1n1/(601000)2501200/(601000)15.7 m/s， （2分）Fe1000P/V100015.7/15.71000 N， （2分）fv(172/180)0.3330.99965， （2分）由F1/F2efv12.717，根據(jù)FeF1F21.717 F2，得F2582 N， （2分）于是F12. 717 F22.7175821581 N。 （2分）五. 當(dāng)一個螺栓的預(yù)緊力為20 KN，剛度與被聯(lián)接件剛度的關(guān)系為C1C2/3，聯(lián)接所受工作載荷在40 KN至10 KN之間交替變化時，試計算( 1 ) 螺栓上工作拉力變化的幅值F1與F2；( 2 ) 螺栓中總拉力的最大值與最小值；( 3 ) 若工作載荷為靜載荷，F(xiàn)40 KN，240 N，求螺栓的最小直徑d1。(12分)解：(1) 已知C1C2/3，F(xiàn)1040KN，F(xiàn)1F C1/(C1+C2)，于是得F1F C1/(C1+C2)10(1/3)/( 1/3+1)2.5 KN，（2分）F2F C1/(C1+C2)40(1/3)/( 1/3+1)10 KN，（2分）螺栓上的拉力變化的幅值為2.5 KN至10 KN。(2) 已知F020 KN，F(xiàn)F0+F，得F120+2.522.5 KN，（2分）F220+1030 KN。（2分）(3) mm （4分）六在直齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計中，接觸應(yīng)力H由下式計算(8分)(1) 該式計算的接觸應(yīng)力H位于齒面的哪個位置節(jié)點；(2分)(2) 節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH是節(jié)點處齒廓形狀對接觸應(yīng)力的影響； (2分)(3) 載荷系數(shù)KKAKVKK 。 (4分)七在下圖所示的傳動系統(tǒng)中，1、3 為蝸桿，2、4為蝸輪，2、3為斜齒圓柱齒輪，4、5為直齒圓錐齒輪。已知蝸桿1為主動件，要求輸出齒輪5的回轉(zhuǎn)方向如圖所示。(1) 若軸I、II、III上所受軸向力能抵消一部分，確定各個齒輪的螺旋線方向；(4分) (2) 在圖上畫出各軸的回轉(zhuǎn)方向與軸向受力 (4分)題7圖答案圖231215443力轉(zhuǎn)向23125443n5 八. 圖示的軸由兩個角接觸球軸承支承，軸承承受的徑向載荷為R11000 N，R2 2000 N，軸向載荷FA900 N，方向向右，載荷系數(shù)fP1.35。軸承的接觸角25，判斷系數(shù)e0.68。當(dāng)A/Re時，x1，y0；當(dāng)A/Re時，x0.41，y0.87。派生軸向力S0.7R。(1) 計算軸承1上的當(dāng)量載荷P1。(6分)題8圖軸承2軸承1FA左端蓋右端蓋機(jī)架機(jī)架nR2R1FAS2S1A2A1軸向力示意圖(2) 計算軸承2上的當(dāng)量載荷P2。(6分)解：1) 由派生軸向力S0.7R得S10.7R10.71000700 N，S20.7R20.720001400 N。2) S2FA14009002300 N，大于軸承1上產(chǎn)生的S1(700 N)，為此，軸承1上的軸向力A12300 N；軸承2上的軸向力A2S21400 N。軸承1上的x1，y1：A1/R12300/10002.3e，x10.41，y10.87；軸承2上的x2，y2：A2/R21400/20000.7e，x20.41，y20.87。(1) 軸承1上的當(dāng)量載荷P1P1fP(x1R1y1A1)1.35(0.4110000.872300)3255 N(2) 軸承2上的當(dāng)量載荷P2P2fP(x2R2y2A2)1.35(0.4120000.871400)2751 N五、改錯題 （本題10分）試分析如圖所示軸系結(jié)構(gòu)中的錯誤，并加以改正。（指出錯誤之處，并編上號，簡述其錯誤原因，并改正之。）（至少改正5處）指出錯誤之處，并編上號，簡述其錯誤原因（略）。改正為：中國礦業(yè)大學(xué)20072008學(xué)年第一學(xué)期機(jī)械設(shè)計試卷（B）答案卷一選擇題（本題共10小題，每小題2分，共20分，選錯或不選不計分）1. 某V帶傳動，當(dāng)帶的線速度增加1倍，則帶內(nèi)的離心應(yīng)力增加了 。1倍；2倍；3倍；4倍2為了提高受軸向變載荷螺栓的疲勞強(qiáng)度，應(yīng) 。增加聯(lián)接件剛度；降低聯(lián)接件剛度；增加螺栓剛度3與矩形螺紋相比，三角螺紋的自鎖性能相對 ，機(jī)械效率相對 。差高； 好低； 好高4各種滾動軸承的滾動體與內(nèi)外圈之間的接觸狀態(tài)為 。都是點接觸 都是線接觸既有點接觸也有線接觸5平鍵與楔鍵的受力方式為 。 擠壓、剪切，擠壓； 擠壓、剪切，剪切； 擠壓、剪切，剪切、擠壓6普通蝸桿傳動設(shè)計時，以作為設(shè)計式的原因在于 。 減少加工蝸輪的刀具數(shù)量； 減少加工蝸桿的刀具數(shù)量；與加工無關(guān)7在設(shè)計滾子鏈傳動時，鏈輪齒數(shù)最好取，鏈條節(jié)數(shù)最好取 。奇數(shù) 奇數(shù)；奇數(shù) 偶數(shù)； 偶數(shù) 偶數(shù)8聯(lián)軸器的主要作用在于 。 緩和沖擊和振動； 兩軸間存在各種誤差時，正常傳遞轉(zhuǎn)矩； 防止機(jī)器發(fā)生過載； 兩軸間無各種誤差時，才能傳遞轉(zhuǎn)矩9當(dāng)配合螺栓受橫向力或旋轉(zhuǎn)力矩作用時，螺栓上的主要受力為。 軸向拉力； 剪切力； 擠壓力與剪切力； 軸向拉力與剪切力10十字滑塊聯(lián)軸器是 機(jī)構(gòu)在聯(lián)軸器上的應(yīng)用。 曲柄搖塊機(jī)構(gòu)； 雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)； 雙滑塊機(jī)構(gòu)二填空題（本題共10小題，每小題2分，共20分，填錯或不填不計分）1滾動軸承內(nèi)圈與軸頸的配合比外圈與座孔的配合要緊。2在一般情況下，鏈傳動的瞬時傳動比 不等于常數(shù) 。3在對直齒圓錐齒輪傳動進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，其中的一個零件稱為套杯，套杯的主要作用為 調(diào)節(jié)一對直齒圓錐齒輪的錐頂?shù)街睾稀?閉式硬齒面齒輪傳動一般按 彎曲強(qiáng)度設(shè)計，按接觸強(qiáng)度校核。5在承載能力方面，鏈條“24A160”比“28A160” 小 。6設(shè)計滑動軸承的主要目標(biāo)是減少摩擦與磨損、提高位置精度與工作壽命。7在斜齒輪的接觸強(qiáng)度計算中，漸開線在法面節(jié)點上的曲率半徑1、2分別為。8在齒輪的接觸強(qiáng)度計算中，系數(shù)Z考慮 重合度 對接觸應(yīng)力的影響。9圓錐滾子軸承應(yīng)成對 使用。10在螺栓聯(lián)接上緊時，阻礙螺母上緊的力矩為螺紋力矩與結(jié)合面力矩。三當(dāng)齒輪的尺寸比較大，工作溫度差達(dá)100C以上，試分析圖(a)與圖(b)所設(shè)計的齒輪中，哪一個有利于保持齒輪的幾何精度？若齒輪的寬度B400 mm，傳遞的轉(zhuǎn)矩T2107 Nmm，A型普通平鍵的截面尺寸bh4525，鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力100 N/mm2，求輪轂處的寬度L （10分）答：圖(b)有利于保持齒輪的幾何精度。 （5分）mm題3圖(a)(b)20002002000200輪轂處的寬度Llb32045365 mm。 （5分）四. V帶傳動所傳遞功率為10 kW，帶速V10 m/s，小帶輪上的包角1135，帶與帶輪間的當(dāng)量摩擦系數(shù)fV0.5。（1）求有效拉力Fe；（2）若測得帶松邊的拉力F2400 N，問此時是否發(fā)生打滑？（10分）解：（1）由Fe1000P/V，得Fe1000 N，（4分）fV0.5 (135/180)1.178。（2）由F1/F2efv1e1.1783.248，根據(jù)FeF1F22.248 F2，得F2Fe/ 2.2481000/ 2.248445 N400 N，F(xiàn)2的最大值445 N大于工作時的拉力400 N，不產(chǎn)生打滑。（6分）五. 當(dāng)螺栓的預(yù)緊力F010 KN，螺栓的剛度與被聯(lián)接件剛度的關(guān)系為CbCm/4，聯(lián)接所受工作載荷在25 KN至5 KN之間交替變化時，試計算( 1 ) 螺栓上工作拉力變化的幅值F1與F2；( 2 ) 螺栓中總拉力的最大值與最小值；。(12分)解：(1) 已知CbCm/4，F(xiàn)525 KN，F(xiàn)1F Cb/(Cb+Cm)，于是得F1F Cb/(Cb+Cm)5(1/4)/( 1/4+1)5 KN （3分）F2F Cb/(Cb+Cm)40(1/4)/( 1/4+1)8 KN（3分）螺栓上的拉力變化的幅值為5 KN至8 KN （2分）(2) 已知F010 KN，F(xiàn)F0+F，得F110+515 KN（2分）F210+818 KN（2分）六在直齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計中，齒根彎曲應(yīng)力F由下式計算(8分)(1) 該式計算的齒根彎曲應(yīng)力F位于哪個位置上 齒根30切線的位置 ；(2分)(2) 齒形系數(shù)YFa是考慮齒根幾何形狀對齒根彎曲應(yīng)力的影響；(2分)(2) 應(yīng)力修正系數(shù)YFa是考慮齒根過渡曲線的應(yīng)力集中及其他應(yīng)力對齒根彎曲應(yīng)力的影響。 (4分)七下圖所示為斜齒輪、圓錐齒輪、蝸桿傳動機(jī)構(gòu)，試回答下列問題：(1) 合理確定斜齒輪1、2和蝸桿3、蝸輪4的螺旋方向；(2分)(2) 畫出斜齒輪2、錐齒輪3及蝸輪4的受力情況；(4分)(3) 標(biāo)出各個齒輪的回轉(zhuǎn)方向。(2分) 題7圖124323n1124323n1F21aF12aF32aF23aF43a右旋蝸桿右旋蝸輪n4n2n3八. 圖示的軸由兩個圓錐滾子軸承支承，軸承承受的徑向載荷為R11500 N，R2 2500 N，軸向載荷FA1250 N，方向向右，載荷系數(shù)fP1.25。派生軸向力SR/(2y)，y1.6，判斷系數(shù)e0.37。當(dāng)A/Re時，PxRyA1R0A；A/Re時，PxRyA0.4R1.6A。(1) 計算軸承1上的當(dāng)量載荷P1。(6分)(2) 計算軸承2上的當(dāng)量載荷P2。(6分)題8圖軸承2軸承1FA左端蓋右端蓋機(jī)架機(jī)架nR2R1FAS2S1A2A1軸向力示意圖解：1) 由派生軸向力SR/(2y)得S1R1/(2y)1500/(21.6)469 N，S2R2/(2y)2500/(21.6)781 N。2) S2FA78112502031 N，大于軸承1產(chǎn)生的S1(469 N)，為此，軸承1上的軸向力A1S2FA2031 N；軸承2上的軸向力A2S2781 N。軸承1上的x1，y1：A1/R12031/15001.354e，x10.4，y11.6；軸承2上的x2，y2：A2/R2781/25000.3124e，x21，y20。(3) 軸承1上的當(dāng)量載荷P1P1fP(x1R1y1A1)1.25(0.415001.62031)4812 N(4) 軸承2上的當(dāng)量載荷P2P2fP(x2R2y2A2)1.25(125000781)3125 N中國礦業(yè)大學(xué)20082009學(xué)年第一學(xué)期機(jī)械設(shè)計試卷（A）答案卷1 填空（每小題2分，填對了得2分，填錯或不填不得分，共20分）1平鍵的失效型式為側(cè)面被壓潰，中部被剪斷 。2V型帶傳動的摩擦系數(shù)比平皮帶傳動的大 。3鏈傳動相對于V型帶傳動的工作線速度是低還是高 低 。4在螺栓聯(lián)接中，欲提高螺栓的疲勞壽命，則螺栓的相對剛度應(yīng)當(dāng)小 。5在普通螺栓聯(lián)接中，螺栓危險截面上的應(yīng)力狀態(tài)為 。 （簡單拉伸；純剪切；拉彎組合；彎扭組合；拉扭組合）6在機(jī)械設(shè)計中，普遍采用階梯軸的主要優(yōu)點為 。（ 減輕軸的重量； 便于熱處理； 便于零件的裝配與定位； 抗彎能力強(qiáng)）。7球軸承比滾子軸承的承載能力 低 ；球軸承比滾子軸承的抗沖擊能力 差 。8離合器在工作原理上分為 機(jī)械離合；電磁離合。9圓柱形螺旋拉壓彈簧應(yīng)力最大的位置在內(nèi)側(cè) 。10在軸肩處設(shè)計出圓角，目的在于 減少應(yīng)力集中 。2填空與選擇填空（每小題2分，填對了得2分，填錯或不填不得分，共20分）1細(xì)牙螺紋比粗牙螺紋的自鎖性能 好 。2滾動軸承的額定動載荷是指在90可靠度與106轉(zhuǎn)下所能承受的載荷。3設(shè)計滾子鏈傳動時，鏈條節(jié)數(shù)最好取為偶數(shù) 。4已知一鏈傳動，鏈號為24A(節(jié)距p38.10 mm)，小鏈輪齒數(shù)z119，轉(zhuǎn)速n1380 r/min。試計算鏈條的平均速度V4.585 m/s、瞬時最大速度Vmax 4.605 m/s 。5在液體動壓滑動軸承中，液體的粘度相對增加，則其承載能力相對提高 。6非液體摩擦滑動軸承的主要失效形式是 。( 磨損； 軸瓦裂紋；) 點蝕7帶傳動中由于存在彈性滑動，所以，實際傳動比比理論傳動比大 。8十字滑塊聯(lián)軸器是雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)，其允許徑向位移的能力相對 較大。9離合器相對于聯(lián)軸器的工作特點為 可以在動態(tài)實現(xiàn)軸的結(jié)合與分離。10圓柱螺旋拉伸彈簧的旋繞比C相對減小，則其剛度增大 。3關(guān)于螺栓與平鍵設(shè)計計算（總分15分）69nT55501007515FRA5題3圖在題3圖所示的關(guān)于軸的部分結(jié)構(gòu)設(shè)計中，已知軸的轉(zhuǎn)速n520 r/min，軸上的轉(zhuǎn)矩T600 Nm，軸的右端與凸緣聯(lián)軸器相聯(lián)接，聯(lián)軸器采用6個M8的配合螺栓聯(lián)接，其直徑d09 mm，許用剪應(yīng)力50 N/mm2。(1)求配合螺栓上的剪應(yīng)力；判斷該種聯(lián)接的安全性。 （5分）(2)若采用4個M8的普通螺栓聯(lián)接，d16.647 mm，kf1.25，f0.16，螺栓的許用應(yīng)力615 N/mm2，求 (1) 每一個螺栓上應(yīng)施加的預(yù)緊力F0；(2) 螺紋危險截面上的當(dāng)量應(yīng)力e；(3) 判斷該種聯(lián)接的安全性。 （2226分）(3)采用一個A型普通平鍵聯(lián)接半聯(lián)軸節(jié)，平鍵的橫截面尺寸bh149 (mm2)，求鍵上的擠壓應(yīng)力p。（4分）答案3-1：每一個配合螺栓上的剪力FT/(Zr)600 Nm(60.050m)2 000 N，每一個配合螺栓的剪應(yīng)力F/(92/4)2000/(92/4)31.438 N/mm2， ，安全。(5分)3-2-1：每一個螺栓上應(yīng)施加的預(yù)緊力F0F0kfT/(6rf)1.25600(60.0500.16 )15 625 N (2分)3-2-2：螺紋危險截面上的當(dāng)量應(yīng)力ee41.3F0/(d12)41.315625/(6.6472)585 N/mm2。 (2分) 3-2-3：安全性判斷S/ e615/5851.05，安全。 (2分)3-3：p4T/(dhl)4600000/ 509(7514)87.4 N/mm2。 (4分)4計算V帶傳動的相關(guān)參數(shù)（332210分）已知一帶傳動的傳動比i2.2，小帶輪上帶與輪的包角1158，傳遞的功率為P7.5 kw，帶的工作速度V15 m/s，緊邊拉力F1是松邊拉力F2的2.2倍。求 (1) 有效拉力Fe；(2) 緊邊拉力F1； (3) 預(yù)緊力F0。 (4) 帶與帶輪之間的摩擦系數(shù)fV1 。 （注： ln2=0.693147）答案4：4-1：1158158/1802.7576Fe1000P/V10007.5/15500 N (3分)4-2：由于F1F21.2F2Fe，所以，F(xiàn)2Fe/1.2500/1.2416.667 N，F(xiàn)12.2 F2916.667 N (3分)4-3：F00.5(F1F2)0.5(916.667416.667)666.667 N (2分)4-4：F1F2efV112.2F2 e2.7576 fV2.2 fVln2.2/2.75760.2859 (2分)5計算滾動軸承的相關(guān)參數(shù)（共10分）題5圖FaS1S2R1R2軸承1軸承2軸承1軸承2Fa左端蓋右端蓋機(jī)架機(jī)架nO1O2在圖5所示的結(jié)構(gòu)設(shè)計簡圖中，已知軸的轉(zhuǎn)速n1470 r/min，角接觸軸承1上的徑向載荷R1800 N，角接觸軸承2上的徑向載荷R21900 N，軸向載荷Fa1200 N，兩個軸承的額定動載荷Cr均為Cr38600 N，e0.68，S0.7R，A/Re，x1,y0；A/Re，x0.41，y0.87，ft1.1，fp1.2，求受載最大的軸承的工作壽命Lh。答案5：S10.7800560 NS20.719001330 N (2分)由于 S1Fa5601200 1760 NS2，所以A21760 N，A1S1560 N由于 A1/ R1560/8000.7e，所以，x0.41，y0.87；P1fp (x1R1y1A1)1.2(0.418000.87560)978 N (2分)A2/ R21760/19000.926e，所以，x0.41，y0.87；P2fp (x2R2y2A2)1.2(0.4119000.871760)2772 N (2分) (4分)6下圖所示為斜齒輪、圓錐齒輪、蝸桿傳動機(jī)構(gòu)，試回答下列問題：（共15分）(1) 合理確定斜齒輪1、2和蝸桿3、蝸輪4的螺旋方向以減小軸向力；(4分)(2) 畫出斜齒輪2、錐齒輪3及蝸輪4的軸向受力情況；標(biāo)注出F21a、F12a、F32a、F23a、F43a、F34a。 (6分)(3) 若i123.6、i232.2，已知T1、已初步設(shè)計出d1/dm20.7，求1的大小。 (5分)答案6：(1) 、(2)：由斜齒輪1的轉(zhuǎn)向確定斜齒輪2的轉(zhuǎn)向，由圓錐齒輪2的軸向受力向左知斜齒輪2的軸向受力應(yīng)向右，為此得齒輪1為左旋、齒輪2為右旋。由圓錐齒輪3的軸向受力向下知蝸桿3的軸向受力向上，由蝸桿3的轉(zhuǎn)向與軸向受力方向知蝸桿3為右旋，由嚙合原理知蝸輪4為右旋。(3) F12aFt1tan1(2T1/d1)tan1，T2T1 i12，2arctan(1/ i23)24.444F32a(2T2/dm2 )tansin2(2T1 i12/dm2 )tansin2，(2T1/d1)tan1(2T1 i12/dm2 )tansin2題6圖124323n1124323n1F21aF12aF32aF23aF43a右旋蝸桿右旋蝸輪右旋左旋1arctan(d1i12/dm2 )tansin2arctan(0.73.6tan20sin24.444)20.784。中國礦業(yè)大學(xué)20082009學(xué)年第一學(xué)期機(jī)械設(shè)計試卷（B）答案卷學(xué)院 班級 姓名 班級序號 題號一二三四五六七總分滿分20201015101510得分批改1 填空（每小題2分，填對了得2分，填錯或不填不得分，共20分）1半圓鍵的工作面為側(cè)面 。2V型帶槽的楔角40，V型帶傳動的當(dāng)量摩擦系數(shù)fV f/sin20 。3鏈傳動的平均傳動比in1/n2，i與齒數(shù)Z1、Z2的關(guān)系為in1/n2Z2/Z1 。4在螺栓聯(lián)接中，若螺栓的相對剛度大，則其疲勞壽命下降 。5在普通螺栓聯(lián)接中，被聯(lián)接件受橫向力的作用，螺栓危險截面上的應(yīng)力狀態(tài)為 。（ 彎扭組合； 拉扭組； 拉彎組合； 純剪切合； 簡單拉伸）6光軸比階梯軸的加工工藝性 好；階梯軸比光軸的定位性 好。7滾子軸承比球軸承的承載能力 高 ；滾子軸承比球軸承的抗沖擊能力 強(qiáng) 。8聯(lián)軸器在工作原理上分為 機(jī)械式； 液力式與電磁式 。9圓柱形螺旋拉壓彈簧內(nèi)側(cè)的應(yīng)力比外側(cè)的應(yīng)力高 。10受橫向力作用的轉(zhuǎn)軸，軸的正應(yīng)力狀態(tài)為 對稱循環(huán) 。2填空與選擇填空（每小題2分，填對了得2分，填錯或不填不得分，共20分）1在螺栓組聯(lián)接中，為了提高螺栓的疲勞強(qiáng)度，螺栓數(shù)量宜選多；螺栓直徑宜選小。2滾動軸承的額定壽命是指90可靠度與額定載荷作用下所能達(dá)到的壽命 。3在滾子鏈設(shè)計時，鏈條節(jié)數(shù)取奇數(shù)的缺點為需要使用過度鏈節(jié) 。4當(dāng)一個鍵的強(qiáng)度不夠時，可以采用兩個鍵聯(lián)接。這時，二個鍵需要間隔一定的角度：若是平鍵則為 180 度；若是切向鍵則為 120度。5對于液體動壓軸承，其它條件不變，載荷越大，則相對偏心距越小 。6在設(shè)計動壓液體摩擦滑動軸承時，如其它條件不變，若選擇潤滑油粘度相對高的潤滑油，則承載能力將相對 提高。7在點盤式制動器設(shè)計中，制動盤離轉(zhuǎn)軸的中心距離應(yīng)盡量大 ，以增加制動力矩。8單萬向聯(lián)軸節(jié)允許角向位移的能力相對較大；傳動比的性質(zhì)為周期性變化 。9多盤摩擦離合器的結(jié)合與分離可以采用的動力方式為機(jī)械式；電磁式 。10圓柱螺旋拉伸彈簧的旋繞比C相對增大，則其剛度相對減少 。題3圖題4圖題5圖題6圖1101004-11nT45426018R2FA旋轉(zhuǎn)50聯(lián)軸節(jié)O23在題3圖所示的設(shè)計中，已知軸上的扭矩T325 Nm，右側(cè)鍵聯(lián)接處的軸徑為42 mm，鍵的長度為60 mm，鍵的截面尺寸bh128 mm2。求鍵上的擠壓應(yīng)力p。（10分）解3：p4T/(dhl)4325000/ 428(6012)80.6N/mm24在題4圖所示的設(shè)計中，已知軸上的扭矩T325 Nm，圖示左半聯(lián)軸節(jié)與右半聯(lián)軸節(jié)采用4個配合螺栓聯(lián)接，配合聯(lián)接處的螺栓直徑為d011 mm。求 (1) 配合螺栓上的剪切應(yīng)力。（5分）(2)若采用4個M10的普通螺栓聯(lián)接，d18.376 mm，kf1.15，f0.18，螺栓的許用應(yīng)力266 N/mm2，求 (2-1) 每一個螺栓上應(yīng)施加的預(yù)緊力F0；(2-2) 螺紋危險截面上的當(dāng)量應(yīng)力e；(2-3) 判斷該種聯(lián)接的安全性。（53210分）解4-1 21000T/1104(112/4)2325000/(1104112/4)15.5 N/mm2 (5分)4-2-1：每一個螺栓上應(yīng)施加的預(yù)緊力F0F0kfT/(4rf)1.15325(40.0550.18 )9 438 N (5分)4-2-2：螺紋危險截面上的當(dāng)量應(yīng)力ee41.3F0/(d12)41.39438/(8.3762)222.7 N/mm2。 (3分) 4-2-3：安全性判斷S/ e266/222.71.19，安全。 (2分)5在題5圖所示的設(shè)計中，軸的轉(zhuǎn)速n2800 r/min，軸的左端安裝角接觸球軸承1、右端安裝角接觸球軸承2，屬于正安裝，兩個軸承的額定動載荷C59.5 kN，額定靜載荷C0r39.8 kN，界限系數(shù)e0.55，S0.5R，當(dāng)A/Re時，x1，y0；當(dāng)A/Re時，x0.44，y1.02。已知軸承1上的徑向力R12250 N，軸承2上的徑向力R22600 N，軸向力Fa1050 N，溫度系數(shù)ft1.00，載荷系數(shù)fp1.25，求軸承2的壽命。 （10分）解5：S10.5 R10.522501125 N S20.5R20.526001300 NFa1050 NS1S2R12250 NR22600 N由于 S1Fa11251050 2175 NS2，所以A22175 N，A1S11125 NA2/ R22175/26000.836e，x20.44，y21.02，P2fp (x2R2y2A2)1.25(0.4426001.022175)4203 N6一個V帶傳動，主動輪D1315 mm，轉(zhuǎn)速n11470 r/min、包角1168，帶與帶輪間當(dāng)量摩擦系數(shù)為fv0.341。在即將打滑時測得功率為16.7 kW，求此時緊邊拉力F1和有效拉力Fe；若中心距a4.8D1，求傳動比i12（忽略彈性滑動的影響）。 （15分）解6：1168168/1802.932 (2分) (3分)， (5分)1180(D2D1)/a(180/) 180(i12D1D1)/( 4.8D1)(180/) 168i1214.8 (180168)/1802 (5分)題7圖124323124323左旋蝸桿左旋蝸輪F12aF21aF32aF23aF43an1F34a7在題7圖中，齒輪12為斜齒輪，23為圓錐齒輪，34為蝸輪蝸桿，按照盡量減小軸向力的要求，(1) 試判斷斜齒輪12、蝸輪蝸桿34的螺旋方向，以及各輪的轉(zhuǎn)向（螺旋方向用文字說明，轉(zhuǎn)向可在圖上畫出）；(2) 標(biāo)注出F21a、F12a、F