-机械设计试卷A（答
案）
中国矿业大学2007－2008学年第一学期
《机械设计》试卷（A）答案卷
答题时间100分钟考试方式：闭卷
学院班级姓名班级序号
一．选择题（本题共10小题，每小题2分，共20分，选错或不选不计分）
1.在带传动中，若发生打滑现象，则在②。
①大带轮上先发生；②小带轮上先发生；③大小带轮上同时发生
2．受倾覆力矩作用的螺栓组联接，每个螺栓所受的工作载荷
②。
①相等；②与到倾覆轴的距离成正比；③与到倾覆轴的距离
成反比
3．在液体动压润滑单油楔轴承中，油孔和油沟应开在油膜的__②
_____。
①承载区；②非承载区；③两者均可）
4．滚动轴承的直径系列代号是指③。
①结构相同、内径相同而宽度不同②结构相同、内径相同而外径不同
③结构相同、内径相同而宽度与外径不同
仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢6
5．平键与切向键的受力方式为
①。
①挤压、剪切，挤压；②挤压、剪切，剪切；③挤压、剪切，剪切、挤压
6．蜗杆齿面上受到F t1、F r1与F a1的作用力，其中最大的力是
③。
①F t1②F r1③F a1
7．在滚子链中，设置滚子的目的在于
①。
①减轻链与轮齿表面的摩擦与磨损②增加承载能力③减小振动与噪音
8．联轴器和离合器的共性作用是
③。
①缓和冲击和振动②补偿两轴间可能的位移
③传递扭矩④防止机器发生过载
9．当普通螺栓受横向力或旋转力矩或倾覆力矩作用时，螺栓上的受力为③?。
①轴向拉力②剪切力
③轴向拉力与剪切力④轴向压力与剪切力
10．火车车箱的车轮轴是
②。
①转轴；②心轴；③传动轴
二．填空题（本题共10小题，每小题2分，共20分，填错或不填不计分）
1．滚动轴承的基本额定动载荷是指基本额定寿命为106转时所能承受的载荷。
仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢6
2．带传动与链传动的本质区别是前者是摩擦传动后者是啮合传动。
3．直齿圆锥齿轮的接触强度与弯曲强度可近似按齿宽中点的当量直齿圆柱齿轮强度进行计算。
4．闭式软齿面齿轮传动一般按接触强度设计，按弯曲
强度校核。
5．在设计图纸上注明某链条的标记为“24A－2×60”，其中“24A”代表链号，“60”代表节数。
6．滚动轴承工作时，滚动体和转动套圈的表面接触应力循环特性为周期变幅脉动循环。
7．一对普通齿轮传动（精度7、8、9级）轮齿弯曲强度公式是按载荷
作用在______
单齿对啮合高点推导出来的。
8．在齿轮的弯曲强度计算中，齿形系数Y Fa与齿轮基本参数中的模数无关。
9．对深沟球轴承进行轴向预紧的目的在于提高承载能力、增加旋转精度。
10．螺纹的牙型与用途相关，当用于联接时牙型角较小；当用于联接时牙型角较大。
11．机械零件的磨损过程大致分成____ 跑合磨损 _阶段、_____ 稳定磨损 _阶段和___ 剧烈磨损 ____阶段。
12．为保证轴上零件能靠紧定位面，轴肩处的圆角半径应小于零件上的倒角或圆角半径。
三．当计入轴的变形时，试分析方案1与方案2中，哪一个有利于齿面接触应力的均匀分布；从加工的角度分析，零件1与零件2中哪一个有利于加工。
（6分）
仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢6
方案2方案1 夹具
夹具
零件1
零件2
答：方案2有利于齿面接触应力的均匀分布，轴的弯曲与扭转变形对齿面接触应力的均匀分布影响较小。
（3分）零件2有利于加工，轴向定位尺寸较长。
（3分）
四. 一个V带传动，主动轮D1＝250 mm，转速n1＝1200 r/min、包角α＝172°，带与带轮间的当量摩擦系数为f v＝0.333。
在即将打滑时测得功率P＝15.7kW，求此时紧边拉力F1和有效拉力F e＝。
（10分）
解：V＝πD1n1/(60×1000)＝π×250×1200/(60×1000)＝15.7 m/s，
（2分）
F e＝1000P/V＝1000×15.7/15.7＝1000 N，（2分）
f v×α＝(172×π/180)×0.333＝0.99965，（2分）
由F1/F2＝e f vα1＝2.717，根据F e＝F1－F2＝1.717 F2，得F2＝582 N，（2分）
于是F1＝2. 717 F2＝2.717×582＝1581 N。
（2分）
五.当一个螺栓的预紧力为20 KN，刚度与被联接件刚度的关系为C1＝C2/3，联接所受工作载荷在40 KN至10 KN之间交替变化时，试计算( 1 ) 螺栓上工作拉力变化的幅值ΔF1与ΔF2；( 2 ) 螺栓中总拉力的最大
仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢6
仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢6
值与最小值；( 3 ) 若工作载荷为静载荷，F ＝40 KN ，［σ］＝240 N ，求螺栓的最小直径d 1。
(12分)
解：(1) 已知C 1＝C 2/3，F ＝10～40KN ，ΔF 1＝F C 1/(C 1+C 2)，于是得
ΔF 1＝F C 1/(C 1+C 2)＝10×(1/3)/( 1/3+1)＝2.5 KN ， （2分）
ΔF 2＝F C 1/(C 1+C 2)＝40×(1/3)/( 1/3+1)＝10 KN ， （2分）
螺栓上的拉力变化的幅值为2.5 KN 至10 KN 。
(2) 已知F 0＝20 KN ，F Σ＝F 0+ΔF ，得
F Σ1＝20+2.5＝22.5 KN ， （2分）
F Σ2＝20+10＝30 KN 。
（2分）
(3) 384.14240
π30000
3.14]
[π3.142
1=⨯⨯⨯=
⨯≥∑σF d mm （4
分）
六．在直齿圆柱齿轮传动的设计中，接触应力σH 由下式计算 (8分)
][)
1(2H 211ε
H E H σσ≤±=u
bd u KT Z Z Z
(1) 该式计算的接触应力σH 位于齿面的哪个位置 节点 ； (2分)
(2) 节点区域系数Z H 是 节点处齿廓形状 对接触应力的影响； (2分)
仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢6
题7图
答案图
(3) 载荷系数K ＝ K A K V K αK β 。
(4分)
七．在下图所示的传动系统中，1、3' 为蜗杆，2、4为蜗轮，2'、3为斜齿圆柱齿轮，4'、5为直齿圆锥齿轮。
已知蜗杆1为主动件，要求输出齿轮5的回转方向如图所示。
(1) 若轴I 、II 、III 上所受轴向力能抵消一部分，确定各个齿轮的螺
旋线方向；(4分)
(2) 在图上画出各轴的回转方向与轴向受力 (4分)
八. 图示的轴由两个角接触球轴承支承，轴承承受的径向载荷为R 1＝1000 N ，R 2 ＝2000 N ，轴向载荷F A ＝900 N ，方向向右，载荷系数f P ＝
仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢6
题8图
1
F A
212
A 1
轴向力示意图
1.35。
轴承的接触角α＝25°，判断系数e ＝0.68。
当A /R ≤e 时，x ＝1，y ＝0；当A /R ＞e 时，x ＝0.41，y ＝0.87。
派生轴向力S ＝0.7R 。
(1) 计算轴承1上的当量载荷P 1。
(6分)
(2) 计算轴承2上的当量载荷P 2。
(6分)
解：1) 由派生轴向力S ＝0.7R 得S 1＝0.7R 1＝0.7×1000＝700 N ，S 2＝0.7R 2＝0.7×2000＝1400 N 。
2) S 2＋F A ＝1400＋900＝2300 N ，大于轴承1上产生的S 1(＝700 N)，
为此，轴承1上的轴向力A 1＝2300 N ； 轴承2上的轴向力A 2＝S 2＝1400 N 。
轴承1上的x 1，y 1：A 1/R 1＝2300/1000＝2.3＞e ，x 1＝0.41，y 1＝0.87；
轴承2上的x 2，y 2：A 2/R 2＝1400/2000＝0.7＞e ，x 2＝0.41，y 2＝0.87。
(1) 轴承1上的当量载荷P 1
P 1＝f P (x 1R 1＋y 1A 1)＝1.35(0.41×1000＋0.87×2300)＝3255 N (2) 轴承2上的当量载荷P 2
P 2＝f P (x 2R 2＋y 2A 2)＝1.35(0.41×2000＋0.87×1400)＝2751 N。