大連大學學生考核專用紙姓 名學 號學 院專 業班 級 大連大學2010/2011學年第一學期考試卷（B卷答案）密 封 線考試科目： 機械設計 （共 6 頁）題號一二三四五六七八九十總得分得分適用專業 適用年級考試形式 送卷單位 任課教師總印數教研室(系)主任教學院長 一、 填空題（共10 分，每空1分） 1當兩個被聯接件之一太厚，不宜制成通孔，且聯接不需要經常裝拆時，往往采用螺紋聯接中的 螺釘 聯接。2轉速與當量動載荷一定的球軸承，若基本額定動載荷增加一倍，其壽命為原來壽命的 8 倍。3.不完全液體潤滑滑動軸承常以 維持邊界油膜不遭 作為設計的最低要求。4對于軟齒面閉式齒輪傳動，通常先按 齒面接觸疲勞 強度進行設計，然后校核 齒根彎曲疲勞 強度。5蝸桿傳動的失效通常發生在 蝸輪輪齒上 。6普通螺栓連接的凸緣聯軸器是通過 摩擦力矩 傳遞轉矩的；鉸制孔螺栓連接的凸緣聯軸器是通過 剪切與擠壓 傳遞轉矩的。7在鍵連接中，平鍵的工作面為 兩側 面，楔鍵的工作面為 上下 面。二、簡答題（共18分）1、根據零件載荷的變化規律以及零件與相鄰零件互相約束情況的不同，可能發生地典型應力變化規律通常有哪三種？針對三種情況如何在零件的極限應力線圖上確定極限應力值（文字或圖示說明）？。（6分）答：1）變應力的應力比保持不變，即r=C,需找到一個其應力比與零件工作應力的應力 比相同的極限應力值。（2分）2）變應力的平均應力保持不變，即，需找到一個其平均應力與零件工作應力的平均應力相同的極限應力。（2分）3）變應力的最小應力保持不變，即，需找到一個其最小應力與零件工作應力的最小應力相同的極限應力。（2分）3、敘述閉式蝸桿傳動的失效形式和設計準則。（4分）答：閉式蝸桿傳動的失效形式是蝸輪齒面膠合、點蝕和磨損；(2分)設計準則通常是：按齒面接觸疲勞強度條件計算蝸桿傳動的承載能力，并進行熱平衡計算。(2分)4、簡述轉軸的主要設計步驟，并說明原因。（4分）答：主要設計步驟：估算軸的基本直徑、軸的結構設計、軸的強度校核計算。（2分） 因為轉軸工作中同時承受彎矩和扭矩，若要計算其所受彎矩，必須已知其結構和力的作用點，因此，設計中通常按其所受扭矩估算其軸的基本直徑，通過降低許用切應力的方法，近似考慮彎矩的影響；然后進行軸的結構設計，最后進行軸的強度校核計算。（2分）5、在非液體摩擦滑動軸承的計算中，為什么要限制軸承的壓強 和 值？ （4分）答：壓強過大不僅可能使軸瓦產生塑料變形破壞邊界膜，而且一旦出現干摩擦狀態則加速磨損。故要限制壓強 。（2分）值大表明摩擦功大，溫升大，邊界膜易破壞。故要限制 值。（2分）三、分析題（共24分，每小題8分）1、如圖所示齒輪蝸桿傳動，要求：1）為使軸上齒輪2和蝸桿3的軸向力相抵，請標出蝸桿3的旋向； 2）繪出嚙合點所受各力的方向。解：1） 蝸桿3的旋向為右旋(2分)2） 詳見右圖示 (6分).Fr1Fa2Fa1Fr2Ft1Ft2Fa3Ft4Fr4Fr3Ft3Fa42、一對閉式軟齒面直齒輪傳動，其齒數與模數有兩種方案：a）m=4mm，z1=20，z2=60；b）m=2mm，z1=40，z2=120，其它參數都一樣。試問：1）兩種方案的接觸強度和彎曲強度是否相同？為什么？2）若兩種方案的彎曲強度都能滿足，則哪種方案比較好？為什么？解：1）兩種方案的接觸強度相同，彎曲強度不同，a方案彎曲強度較高。（2分） 在相同條件下影響齒輪彎曲疲勞強度的主要因素是模數，模數愈大，齒輪的彎曲疲勞強度愈高；影響齒輪齒面接觸疲勞強度的主要因素是齒輪直徑。（2分）2）b方案較好。（2分）在滿足彎曲疲勞強度的基礎上將模數取得小些，齒數增多使重合度增加，改善了傳動平穩性和載荷分配情況。m小，滑動速度小，降低了磨損和膠合的可能性，同時也節省材料。（2分）3、圖1所示為帶傳動簡圖。輪1為主動輪。試問： （1）帶傳動的主要失效形式有哪些？帶傳動工作時為什么出現彈性滑動現象？能否避免彈性滑動？（2）帶傳動工作時，帶處于圖中哪一點應力最大？最大應力smax？ 解：(1)主要失效形式是打滑和帶的疲勞破壞。（2分）帶傳動工作時，緊邊與松邊有拉力差，帶繞在帶輪上從緊邊到松邊其彈性變形逐漸減少，帶也隨之收縮，與帶輪之間產生相對滑動。（2分）這種滑動是不可避免的。（2分）（2）緊邊開始繞上小帶輪處應力最大。最大應力smax=s1+sb1+sc。（2分）四、計算題（共 33分）1、 (11分)圖為氣缸體與氣缸蓋采用8個普通螺栓均布連接結構。已知：氣缸內壓力= 1 MPa，氣缸體直徑D=200 mm，螺栓材料的許用拉伸應力100 MPa，為保證連接的氣密性，剩余預緊力QP為工作載荷F的1.8倍，螺栓的相對剛度. 1）求加在每個螺栓上的總拉力F0及預緊力F。 2）計算所需螺栓的螺紋小徑 的值（保留兩位小數）。 3）說明螺栓的螺紋大徑d、中徑d2、小徑d1的用途。解：1）每個螺栓所受到的工作載荷為：(2分)每個螺栓上的總拉力為：(2分)預緊力為：(2分)2)所需螺栓的螺紋小徑：(2分)3)螺紋的大徑d,即與螺紋牙頂相重合的假想圓柱面的直徑，在標準中定義為公稱直徑；螺紋的中徑d2，通過螺紋軸向截面內牙型上的溝槽和凸起寬度相等處的假想圓柱面的直徑，中徑是確定螺紋機和參數和配合性質的直徑；螺紋的小徑d1即與螺紋牙底相重合的假想圓柱面的直徑，在強度計算中常作為螺桿危險截面的計算直徑。(3分)2、(10分)某單根普通V帶傳動，已知小輪包角1=150，若帶與帶輪間的摩擦系數fv =0.5，張緊力F0=280N，平均帶速=7m/s，若不計離心力影響，試求: （提示）1）單根帶所能傳遞的最大有效圓周力；2）單根帶的緊邊拉力和松邊拉力；3）3根普通V帶傳動所能傳遞的最大功率P；4）小帶輪的轉速n=1000r/min，工況系數KA=1.3，試選定V帶的型號和小帶輪的直徑。解: 1）（2分）2）（2分）（2分）3）（2分）4）查圖8-11，選A型帶，小帶輪直徑80-100mm（2分）3、（12分）如圖所示，有一軸由一對30208軸承支承。已知：已知軸的轉速為n2500r/min,軸承、上的徑向載荷分別為：Fr=1000N，Fr=1500N，軸上的軸向載荷FA=800N，水平向右。且軸承派生軸向力S與其徑向載荷Fr的關系為S=Fr/(2Y)，Y=1.6，e=0.37。要求： 1）指出該對軸承的內徑尺寸；2）判斷該對軸承是正裝還是反裝；3）判斷該對軸承中哪一個為松端軸承，哪一個為緊端軸承；4）取fp=1.6，計算軸承當量動載荷P1和P2；5）軸承預期計算壽命Lh=30000小時，驗算軸承壽命是否滿足預期要求；6）當可靠度為0.97時，求危險軸承的實際壽命。（軸承參數：基本額定動載荷C61KN）解：1）內徑d=40mm (1分)2）正裝 (1分)3）Fr和Fr產生的內部軸向力、分別為：因為所以分離體有向右運動的趨勢，軸承I放松，軸承II壓緊。(2分)4） Fa1/Fr1=312.5/1000=0.312PI，所以驗算軸承II所以滿足預期壽命 (2分)(6)查表得a1=0.44FrFrS1S2L5=a1*L10=0.44*68444=30115h (2分)五、結構改錯題 （共15分）指出圖中結構中的錯誤，并用編號在相應位置標出，在圖下方的空白位置寫出錯誤原因，并在下方畫出正確結構或用文字說明如何改正。（注：同類錯誤算一個，指出及改對5個錯誤既得滿分）答：處缺少軸承游隙調整墊片，應根據軸承工