2012-2013-2《机械设计》A试卷参

（勤奋、求是、创新、奉献）

2012～2013学年第二学期考试试卷

主考教师： 杭鲁滨

学院 ___________ 班级 __________ 姓名 __________ 学号 _________

《机械设计A》课程试卷A卷参

（本卷考试时间 120分钟）

题号 一 题分 25 得分 二 20 三 45 四 10 五 六 七 八 九 十 总得分 100 一、选择题（本题共25小题，每小题1分，共25分）

1. 45钢的对称疲劳极限1=270MPa，疲劳曲线方程的幂指数m= 9，应力循环基数N0 =5×106次，当实际应力循环次数N =104次时，有限寿命疲劳极限为__A______MPa。

A．539 C．175

B．135 D．417

2、工作时承受弯矩并传递转矩的轴称为 B 。

A.转动心轴； B.转轴； C.传动轴； D.固定心轴

3、齿轮的轮齿由单侧工作改为双侧工作时，其 B 将降低30% 。 A.σHlim； B.σFE； C.σH； D.σF

4、标准渐开线齿轮齿形系数YFa的大小 B 。

A.与模数有关而与齿数无关； B.与齿数有关而与模数无关； C.与模数和齿数都有关

5、在常用的螺纹中，用于连接的是 A 。

A.普通螺纹； B.梯形螺纹； C.锯齿形螺纹； D.矩形螺纹

6、 为计算方便，常以 B 啮合为代表来进行圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算。 A.小齿轮单齿对啮合的最低点； B.节点； C.小齿轮单齿对啮合的最高点

7、在圆柱齿轮传动中，常使小齿轮齿宽B1略大于大齿轮齿宽B2，其目的是 C 。 A.提高小齿轮的单位载荷； B.提高小齿轮齿根弯曲强度；

C.补偿安装误差以保证全齿宽的接触;

8、下列传动方式中，具有过载保护作用的是 B 传动。 A.齿轮； B.V带； C.蜗杆；

9、常用螺纹用于传动, 其效率最高的是 D 。

考试试卷（A卷）参 第 1 页 共 8 页

A.普通螺纹； B.梯形螺纹； C.锯齿形螺纹； D.矩形螺纹

10、传动比 i =1时，单根普通V带的功率增量△P0 B 零。 A.大于； B.等于； C.小于

11、V带传动中，带轮的最小基准直径取决于 A 。 A.带型； B.带速； C.传动比

12、受轴向拉伸变载荷的紧螺栓连接中，螺栓拉应力的变化规律为 B 。 A. σm=C； B. σmin=C； C. r=C

13、紧螺栓连接中，被连接结合面间采用硬垫片的目的是为了增大 C 。 A.螺栓的刚度； B.螺栓的相对刚度； C.被连接件的刚度

14、平键的剖面尺寸b×h应按 A 从标准中查得。

A.轴径； B.轴的材料； C.键的长度； D.毂孔的长度

15、已知某A型普通平键的尺寸为b×h×L=10×8×90，则其工作长度l = C mm。 A.90； B.82； C.80

16、对锡青铜蜗轮进行齿面接触疲劳强度计算的目的，在于避免其在规定使用期内发生 A 。 A.齿面点蚀； B.齿面胶合； C.轮齿折断；

17、 计算蜗杆传动的传动比i时，采用公式i ＝ C 是错误的。 A.n1/n2； B.z1/z2； C.d2/d1

18、蜗杆传动较为理想的材料组合是 B 。 A.钢和铸铁； B.钢和青铜； C.青铜和青铜

19、在蜗杆传动中，引入蜗杆直径系数q的目的是为了 C 。 A.便于蜗杆尺寸参数的计算； B.便于蜗杆传动中心距的标准化；

C.减少蜗轮滚刀数目以便于滚刀的标准化；

20、不完全液体润滑滑动轴承，验算pv ≤ [ pv]是为了防止轴承 B 。 A.过度磨损； B.过热产生胶合； C.产生塑性变形

21、为使零件能紧靠轴肩而得到准确可靠的定位，轴肩处的过渡圆角半径r必须 C 与之相配的零件毂孔端部的圆角半径R。

A.大于； B.等于； C.小于

22、对转轴进行结构设计前，通常按 C 强度条件，先估算出轴的最小直径。 A.弯扭合成； B.弯曲； C.扭转

23、一支点双向固定、另一端支点游动的支承结构中，游动端上的滚动轴承可采用 C 类轴承。 A. 3； B.5； C.6

24、下列轴承中允许极限转速最高的是 D 。

A.7307/P4； B.6307/P4； C.7207/P2； D.6207/P2

25、在设计不完全液体润滑滑动轴承时，应对轴承的 C 进行验算。

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A. p、v和B/d； B. p、pv和B/d； C. p、pv和v

二、分析及简答题（本题共4小题，共25分）

1.如图所示，圆柱齿轮—蜗杆传动中，已知斜齿轮1的转动方向和斜齿轮2的轮齿旋向。(10分) (1)在图中啮合处标出齿轮1和齿轮2所受轴向力Fa1和Fa2的方向。

(2)为使蜗杆轴上的齿轮2与蜗杆3所产生的轴向力相互抵消一部分，试确定蜗杆3的螺旋线方向，

标出蜗轮4的转动方向并说明螺旋线方向。 (3)在图中啮合处标出蜗杆和蜗轮所受各分力的方向。

答 (1)在图中啮合处齿轮1和齿轮2所受轴向力Fa1和Fa2的方向如图(2分)。

(2)蜗杆3轮齿的螺旋线方向，蜗轮4轮齿的螺旋线方向及其转动方向如图(2分)。

(3)蜗杆和蜗轮所受各分力的方向。(6分)

2. 简述流体形成稳定动压油膜的必要条件。(3分) 答：

1) 流体必须流经收敛间隙，而且间隙倾角越大则产生的油膜压力越大； 2) 流体必须有足够的速度； 3) 流体必须是粘性流体。

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3. 带传动工作时，带上所受应力有哪几种？请画出带受力的应力图，并指出最大应力在何处？(6分)

4.滑动轴承在汽车行业或汽车中是否应用? 试举例说明。（5分）

三、计算题（本题共4小题，共40分）

1.一普通V带传动传递功率为P = 7.5 kW，带速v = 10 m/s，紧边拉力是松边拉力的两倍，即F1=2F2，试求紧边拉力、松边拉力和有效拉力。(10分) 解：PFev (2 分) 10001000P10007.5Fe750N (2 分)

v10 Fe=F1F2

F12F2 (2 分)

F2=Fe=750N (2 分)

所以 F12F2=2750=1500N (2 分)

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2.某零件在单向稳定循环变应力作用下工作。已知工作时：σmax=150MPa、σa=50Mpa，应力变化规律为r=C(常数)；零件的疲劳极限综合影响系数Kσ＝2，零件材料的有关性能参数为σ-1=300MPa，σ0=400MPa， σS=500MPa，要求：

(1) 绘制该零件的极限应力线图，注明各特征点的代号和坐标值(=25Mpa/每小格)； (2) 用图解法求计算安全系数Sca；

(3) 如设计安全系数S=2.5，该零件是否满足强度的要求，如强度不够发生何种破坏。(10分) σa(MPa) 300 200

A(0,150)

M D(200,100) 100

M(100,50) 0 σm(MPa) 50 100 150 200 250 300 350 400 450 C(500,0)

解：

(1) 定出三个极限应力点：A(0，σ-1/Kσ)、D(σ0/2，σ0/2Kσ)、C(σS，0)，即A(0，150)、D(200，100)、C(500，0) (2×3＝6分)

工作应力点M(σm，σa)，σm=σmaxσa=15050=100MPa即M(100，50) (1分) (2) M为M点的极限应力点，σmax=σme+σae=195+100=295MPa (1分) Sca＝

195100me+ae＝1.97 (1分)

ma10050(3) Sca＝1.97S2.5，该零件不满足强度要求，发生的破坏为疲劳破坏。 (1分)

3．某轴上装有两个30307轴承，基本额定动载荷C=39800N，轴上的外加径向载荷Fr=3000N,外加轴向载荷FA=500N，方向如图所示，轴承转速n=1000r/min。已知温度系数ft=1，载荷系数fp=1，并且当Fa/Fr>e，X= X=0.4，Y=1.9；Fa/Fr≤e， X=1,Y=0。（其中，Fd =Fr/2Y，Y为Fa/Fr>e时的取值，e=0.38）(10分)

求：① 两个轴承的当量动载荷P1,P2； ② 危险轴承的寿命。

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解：1） 派生轴向力Fd2与Fd1的方向如下图。(1分)

 300Fr2100Fr ，FdFr=1000N，Fr1FrFr2=300-1000=2000N(2分) 2YFdFrFr12000F1000526.3N，Fd2r2263.2N(2分) ，Fd12Y2Y21.92Y21.9Fd1Fae526.3500Fd2，Fa1Fd1526.3N，Fa2Fd1Fae526.35001026.3N(2分) Fa1526.30.26e，P1X1Fr1Y1Fa1120000526.32000N(1分) Fr12000Fa21026.31.03e，P2X2Fr2Y2Fa20.410001.91026.32349.97N(1分) Fr210002）危险轴承的寿命：

ftC10610613980010Lh()()3206010.9(2分)

60nfpP60100012349.97考试试卷（A卷）参 第 6 页 共 8 页

4.校核某开式直齿圆柱齿轮传动的强度。已知P1=15kW，输入转速n1=1000r/min，双向转动，m=3mm，z1=24，B1=72mm，z2=79，B2=65mm，ZE=1.8MPa，YFa1=2.65，YSa1=1.58，YFa2=2.27，YSa2=1.76，KH＝1.3，KF＝1.4，齿轮单向转动的许用应力：[σF1] =300 MPa，[σF2] =270MPa，[σH1] =660，[σH2] =560 MPa。(10分) 附公式：F

解：因为是开式传动，只需校核齿轮的弯曲强度 1) 计算T1、d1

KFtu12KFT1H YFaYSaF H2.5ZEbd1ubd1mT19.55106P159.551061.43105Nmm (1分) n11000d1=mz1=324=72mm (1分)

b65mm (1分) 2) 校核弯曲疲劳强度

双向转动F10.7F10.7300210MPa (1分)

2KTY21.41.431052.651.581Fa1YSa1119F1 (2分) F1bd1m65723双向转动F20.7F20.72701MPa (1分)

F22KTY21.41.431052.271.761Fa2YSa2113MPaF2 (2分)

bd1m65723该对齿轮满足强度要求。 (1分)

四、结构分析题（共10分）

下图为某齿轮减速器装配示意图中的一个局部，试指出其中结构错误所在并用文字作简要说明(标出并说明十处或十处以上错误者满分，不说明错误不给分)。

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①轴的右端面应缩到联轴器端面内1～2mm，轴端挡圈压到联轴器端面上，与轴端面留有间隙； ②联轴器与透盖不能接触，联轴器应右移； ③联轴器与轴配合直径应小一点，形成轴肩定位；

④联轴器处联接平键与蜗轮处联接平键应在一条线上；键与毂孔键槽底面间应有间隙；

⑤右轴承内圈左端面只能与套筒端面接触，与轴肩端面应有间隙，所以套筒内轴颈右端面应左移1～2mm； ⑥与蜗轮轮毂配合轴颈长度应比轮毂长短1～2mm，轴颈右端面缩进去； ⑦左轴承内圈不能被轴环全挡住，轴环左部轴径减小至内圈厚度的2／3左右； ⑧透盖和闷盖外圆外侧应倒角，与箱体间均应有调整垫片。 ⑨轴的左端伸出轴承内圈过长，应缩短一点。

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