09机械设计试卷及参

浙江工业大学2009 /2010学年

第 一 学期试卷

课程  机械设计               姓名___________________________

班级                          学号___________________________

题序	一	二（1）	二（2）	二（3）	三（1）	三（2）	三（3）	四	总评
计分

命题：

一、填空题（每空1分，共26分）

1.机械零件一般可以分为    通用零件       和       专用零件      两大类。

2.材料疲劳曲线是表达    疲劳极限     与  应力循环次数   的相对关系。

3.零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限将随之　降低(减小)　　。

4.普通螺纹的公称直径指的是螺纹的    大径            ，计算螺纹的摩擦力矩时使用的是螺纹的    中径   ，计算螺纹危险截面时使用的是螺纹的     小径     。

5.采用双键联接时，两个平键应布置在  沿圆周方向相隔180º的位置  ，两个半圆键应布置在   轴的同一条母线上   。

6.带传动的主要失效形式是    打滑和疲劳破坏   ,设计准则是                     

     在保证带传动不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命      。

7.在链传动中，链轮的转速越    高          、节距越    大              、齿数越             少(小)      ，则传动的动载荷越大。

8.在齿轮传动中，若一对齿轮采用软齿面，则小齿轮的材料硬度要比大齿轮的材料硬度高

　  30～50   HBS。

9. 普通圆柱蜗杆传动中，右旋蜗杆与  右  旋蜗轮才能正确啮合，蜗杆的  轴面 模数和压力角应分别等于蜗轮 端面  模数和压力角，且均等于标准值。

10.不完全液体润滑滑动轴承设计中，校核pv值的目的是轴承的   温升（过热）     。

11.向心推力轴承的滚动体与外圈滚道接触点(线)处的法线N-N与半径方向的夹角α叫做轴承的  接触角     ，其值越大，轴承承受轴向载荷的能力   越大      。

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12.代号30208的滚动轴承，其内径为     40    mm，轴承公差等级为   P0   。

13．影响润滑油粘度的主要因素有    温度  和    压力   。

二、分析简答题（第1题5分，第2题15分，第3题8分，共28分）

1．图示为某同学设计的带式输送机传动方案，试分析该方案是否合理？说明理由。

答：（1）链传动不应该放在高速级，因为在链传动参数相同的情况下，转速越高，产生的动载荷越大。（2分）

（2）带传动不该放在低速级，因为在传递功率相同的情况下，转速越低，转矩越大，带的工作拉力也越大，所需的预紧力和对轴的压轴力也越大。（3分）

2.试对下图所示的传动系统作以下分析：

（1）要求圆锥齿轮3与斜齿轮2的轴向力方向相反，圆锥齿轮4与蜗杆5的轴向力方向相反，试确定齿轮2及蜗杆5轮齿的螺旋方向（在图中标出，并用文字说明）； 

（2）在图中分别标出齿轮1、3及蜗杆5啮合点上的作用力的方向； 

（3）判断蜗轮的转动方向（在图上用箭头表示）。

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（1）齿轮2、蜗杆5应为右旋；（4分）

   （2）齿轮1、3及蜗杆5啮合点上的作用力的方向如图所示；（9分）

   （3）蜗轮的转动方向为顺时针，如图所示。（2分）

3.回答下列问题：

①由双速电动机与V带传动组成传动装置，通过改变电动机转速，输出轴可以得到300r/min和600r/min两种转速。若输出轴功率不变，带传动应按哪种转速设计？为什么？

②为什么连续运行的闭式蜗杆传动要进行热平衡计算？可采取哪些措施改善散热条件？

答：①若输出轴功率不变，带传动应按300r/min设计。                        （2分）

因为：输出轴功率不变，转速低时，转矩大，带的工作拉力大。故：应按此设计。 （2分）

②由于蜗杆传动的效率较低，工作是会产生大量热量。对于连续运行的闭式蜗杆传动，大量热量不易及时散逸，故应进行热平衡计算。                              （2分）

可采取的措施：                                                    （2分）

1）增大散热面积；

2）提高表面传热系数。

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三、设计计算题（每题12分，共36分）

1.有一厚度为8mm的钢板，用4个M16()普通螺钉固定在机座上，机座凸起一个凸台，直径为20mm，与板上孔的配合为 20H7/h6，板与机座间摩擦系数 =0.15，取防滑系数Ks=1.25，螺钉许用拉应力，若凸台的抗剪切能力足够，钢板和机座的许用挤压应力分别为、，求此板能承受的最大载荷FQ为多少？

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解：（1）按螺钉强度计算所能承受的最大载荷FQ1                             (6分)

螺栓组不受横向力只受转矩T=Q，由回转力矩T产生之横向力

r为螺钉与回转中心间距离，。

螺栓强度

（2）按凸台抗挤压强度计算所能承受的最大载荷FQ2                    (4分)

故：此板能承受的最大载荷FQ为1784N。                       (2分)

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2.一对标准直齿圆柱齿轮传动，参数见表。试：

（1）比较哪个齿轮易点蚀；哪个齿轮易弯断？

（2）齿宽系数Φd 等于多少？

（3）若载荷系数K=1.3，按齿根弯曲疲劳强度计算，齿轮允许传递的最大扭矩T1等于多少？

提示：齿根弯曲疲劳强度计算公式：

齿轮	m	Z	b	YFa	Ysa	[σF]	[σH]
1	3	17	60	2.97	1.52	390	500
2	3	45	55	2.35	1.68	370	470

解：(1)齿轮2易点蚀；齿轮1易弯断                         (4分)

(2) Φd=b/d1=55/(3×17)=1.078                            (4分)

(3)                                 (4分)

    

用齿轮1参数代入：

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3. 某传动装置, 根据工作条件决定采用一对角接触球轴承(如图) ,暂定轴承型号为7307AC。已知：轴承荷载Fr1=1000N，Fr2=2060N，Fae=880N,转速n=5000rpm，取载荷系数fp=1.5,预期寿命Lh′=2000h。试问:所选轴承型号是否合适? 

轴承

型号	C (N)	Fd (N)	Fa/Fr>e		Fa/Fr≤e		e
			X	Y	X	Y
7307AC	33400	0.7Fr	0.41	0.85	1	0	0.70

提示：轴承寿命计算公式：（取ft=1）， 

解：（1）计算轴承的轴向载荷Fd1、Fd2                                          （4分）

Fd1=0.7Fr1=0.7×1000＝700N

Fd2=0.7Fr2=0.7×2060＝1442N

∵Fd2+Fae=1442+880=2322N> Fd1＝700N  

轴承1压紧，轴承2放松。

∴Fa1＝Fd2+Fae=2322N

Fa2＝Fd2＝1442N

（2）计算当量动载荷                                         （4分）

    Fa1/ Fr1＝2322/1000＝2.322> e=0.45，由表查得：X=0.41，Y=0.85

Fa2/ Fr2＝1442/2060＝0.70＝e，由表查得：X=1，Y=0

P1=fp(X Fr1+Y Fa1)=1.5(0.41×1000＋0.85×2322)＝3575.55N

P2=fp(X Fr2+Y Fa2)=1.5×2060＝3090N

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（3）核验轴承寿命                                        （4分）

∵P1> P2   ∴应以轴承1的当量动载荷P1为计算依据。

所选轴承型号可以满足要求。

四、结构题（10分）

试指出图示中轴系的结构错误，要求：

（1）在错误处标引出线写出序号，按序号简要说明错误内容；

（2） 在原图上画出正确结构(与所指出的错误一一对应)。

(注：每指出一处错误内容并画出正确结构得2分，仅指出错误不得分，直至满分)

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