河南科技大学1999级机械设计考试试卷



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

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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
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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)。

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四、 （８分）某轴受弯曲稳定变应力作用， σmax =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
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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：

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(2002.7.5)
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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？ 

派生（内部）轴向力 Fd（Fs）	e	Fa/Fr≤e		Fa/Fr＞e		cr
		X	Y	X	Y
Fr/(2Y) ,(Y=1.9)	0.31	1	0	0.4	1.9	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

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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。
得分	评卷人

九、（１０分） 有一对闭式钢制齿轮传动，已知 T1 =120×103 Nmm,弹性系数 ZE=1.8(MPa)(1/2)，载荷系数K=1.2;

齿轮编号	齿数	模数 (mm)	齿宽 （mm）	齿形系数	应力修正系数	许用接触应力 （N/mm2）	许用弯曲应力 （N/mm2）
1	Z1 =20	4	b =85	YFa1 =2.8	Ysa1 =1.55	[ σH1 ]=550	[ σF1 ]=420
2	Z2 =40		b2 =85	YFa2 =2.4	Ysa2 =1.67	[ σH2 ]=550	[ 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。

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