中国矿业大学2015~2016学年第一学期《机械设计》试卷A卷答案考试时间：100分钟考试方式：闭卷学院班级姓名学号一．选择题（每小题2分，共20分）1、循环特性r=－1的变应力是 A 应力。
A．对称循环变 B、脉动循环变 C．非对称循环变 D．静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______A或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Y Fa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h min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、圆柱形螺旋压缩弹簧支承圈的圈数取决于 D 。
A.载荷大小B.载荷性质C.刚度要求D.变形条件二．填空题（每空1分，共20分）1.高副元素表面产生的接触应力是脉动循环应力。
2.润滑油的油（润滑）性越好，则其产生边界膜的能力就越强；粘度越大，则其内摩擦阻力就越大。
3.当所受轴向载荷通过螺栓组形心时，螺栓组中各螺栓承受的轴向工作拉力相等。
4.带传动的设计准则是在保证带传动不打滑的条件下使带具有一定的疲劳强度和寿命。
减速带传动的打滑首先发生在__小带轮上_________。
5.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__32A节距大，冲击较大__________________。
6.一般参数闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是__齿面疲劳点蚀_____，开式齿轮传动的失效形式是_齿面磨损和齿根折断___________。
7.在蜗杆传动中，蜗轮螺旋线的方向与蜗杆螺旋线的旋向应该相同。
蜗杆所受的圆周力F t1的方向总是与旋转方向相反，而径向力F rl的方向总是指向轴心。
8.为了减少蜗轮滚刀型号，有利于刀具标准化，规定分度圆直径为标准值。
9.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，这些限制条件是______P<[p]_____、_____PV<[PV]______、__ ___V<[V]_____。
10.滑动轴承一般由轴颈、轴瓦、轴承座三者组成，其失效形式主要是胶合和磨损，主要发生在轴瓦上。
三．简答题（共20分）。
（可根据回答要点酌情给分）1、机件磨损的过程大致可分为几个阶段？每个阶段的特征如何？（5分）答：试验结果表明，机械零件的一般磨损过程大致分为三个阶段，即磨合阶段、稳定磨损阶段及剧烈磨损阶段。
（2分）（1）磨合阶段：新的摩擦副表面较粗糙，在一定载荷的作用下，摩擦表面逐渐被磨平，实际接触面积逐渐增大，磨损速度开始很快，然后减慢；（1分）（2）稳定磨损阶段：经过磨合，摩擦表面加工硬化，微观几何形状改变，从而建立了弹性接触的条件，磨损速度缓慢，处于稳定状态；（1分）（3）剧烈磨损阶段：经过较长时间的稳定磨损后，因零件表面遭到破化，湿摩擦条件发生加大的变化（如温度的急剧升高，金属组织的变化等），磨损速度急剧增加，这时机械效率下降，精度降低，出现异常的噪声及振动，最后导致零件失效。
（1分）2、用于联接的螺纹均具有自锁性能，为什么还要防松？列举防松装置？（5分）答：原因：在冲击，振动和变载荷的作用下，螺旋副间的摩擦力可能减小或瞬间消失，这种现象多次重复出现，就会使连接松脱。
（3分）防松装置：对顶螺母，弹簧垫圈，自锁螺母，止动垫圈，串联钢丝等（2分）3、蜗杆传动的热平衡核算不满足要求时，可以采取哪些措施？（5分）答：(1)增加散热面积（加散热片）（2分）(2)轴端加风扇（1分）(3)油池中装冷却水管（1分）(4)循环油冷却（1分）4、什么是刚性联轴器？什么是挠性联轴器？挠性联轴器分为哪两类？哪类联轴器有缓冲吸振的能力？（5分）答：根据对各种相对位移有无补偿能力，联轴器可以分为刚性联轴器和挠性联轴器两种。
刚性联轴器无位移补偿能力，挠性联轴器有位移补偿能力。
（2分）挠性联轴器有无弹性元件和有弹性元件的挠性联轴器两种（2分）有弹性元件的挠性联轴器后者具有缓冲吸振的能力。
（1分）四．（10分）有一对闭式钢制齿轮传动，已知T 1=120×103Nmm ， 弹性系数Z E =189.8，载荷系数K =1.2；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21H H σ=σ [][]21H Hσ>σ且∴齿轮2的接触疲劳强度较低。
（2分）31111122 1.212010 2.8 1.5549804420F Fa sa KT Y Y MPa bmd σ⨯⨯⨯==⨯⨯=⨯⨯⨯（1分）222111 2.4 1.6749452.8 1.55Fa sa F F Fa sa Y Y MPaY Y σσ⨯==⨯=⨯ （1分）[]57.84942011==σσF F []44.84538022==σσF F （2分）∴齿轮2的弯曲疲劳强度较低。
（2分）2.5 2.5436H EZ MPa σ==⨯=[]032.143645022==σσH H ∴先发生齿面疲劳点蚀。
（2分）2.5H EZ σ=112F Fa saKT Y Y bmd σ=五．（10分）如图所示传动系统，已知电机转动方向。
1. 说明为什么链传动布置在低速级？（2分）2. 若V 带传动传递功率为P = 75 kW ，带速V = 10 m/s ，紧边拉力是松边拉力的两倍，即F 1=2F 2，试求V 带未工作时预紧初拉力F 0。
（4分） 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；（2分） 4. 在图中标出所有齿轮轴向力的方向。
（2分）F a2F a3F a1F a4题五图答：1. 因为链传动有多边形效应，链速越高动载荷越大，所以用在低速级。
（2 分）2. 解：10001000757500()10PFe N v⨯=== （1分）12122e F F F F F =-= （1分）2127500(N)215000(N)e F F F F ====12011250(N)2F F F +== （2分）六．（10分）如图所示轴系部件，轴承部件采用两端固定式支承，齿轮采用油润滑，轴承采用油脂润滑，指出图中设计的结构错误，并在错误处标出序号，按序号简要说明错误原因。
（每处答对1分，答错不减分）题六图（1）弹簧垫圈开口方向错误；（2）螺纹孔结构表示错误；（3）轴套过高，超过轴承内圈定位高度；（4）齿轮所在轴段过长，出现过定位现象，轴套定位齿轮不可靠；（5）键过长，轴套无法装入；（6）键顶面与轮毂接触；且键与固定齿轮的键不位于同一轴向剖面的同一母线上；（7）轴与端盖直接接触，且无密封圈；（8）箱体的加工面未与非加工面分开，且无调整垫片；（9）重复定位轴承；（10）齿轮油润滑，轴承脂润滑而无挡油盘；（11）悬伸轴精加工面过长，装配轴承不便；（12）应减小轴承盖加工面。
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F r1=2000N ，F r2=4000N ，斜齿轮的轴向力F A1=1000N ，锥齿轮的轴向力F A2=700N ，取载荷系数f P =1.1，试计算说明哪个轴承的寿命较短？题七图解：112000526.32()22 1.9r d F F N Y ===⨯ 方向向左 （1分） 2240001012.64()22 1.9r d F F N Y ===⨯ 方向向右 （1分） ()121000700300A A A F F N =-=-=方向向右 （1分）()()211012.643001312.64=526.32d d F A N F N +=+=> （1分）121312.64()a d F F A N =+= （1分） 221012.64()a d F F N == （1分）11/1312.64/20000.656a r F F e ==> 110.4, 1.9X Y ==11111() 1.1(0.42000 1.91312.64)3623.42(N)P r a P f X F Y F =⨯+⨯=⨯⨯+⨯= （1分）22/1012.64/40000.253a r F F e ==<221,0X Y ==22222()4400()p r a P f X F Y F N =⨯+⨯= (1分）21P P > 所以轴承2的寿命短一些 （2分）。