《機械設計》期中考試參考答案第7頁共7頁東莞理工學院（本科）試卷（期中考試）參考答案2014--2015學年第二學期《機械設計》一、是非題（共12分，每小題2分，對者在括號內打“√”，錯者打“×”）得分︳1、(×)零件只要受靜載荷，則都產生靜應力。2、(×)若普通V帶傳動裝置工作時有300r/min和600r/min兩種轉速，若傳遞的功率不變，則該帶傳動應按600r/min進行設計。3、(√)舊自行車上鏈條容易脫落的主要原因是鏈條鉸鏈磨損后鏈節距增大。4、(√)按防松原理分類，彈簧墊圈屬于摩擦防松。5、(×)普通平鍵的主要失效形式是鍵被剪斷。6、(×)設計直齒圓柱齒輪傳動中，當小齒輪的分度圓直徑不變，而減小模數時，可以提高齒根彎曲疲勞強度。二、選擇填空題（共12分，每空2分）得分︳1、普通平鍵的剖面尺寸通常是根據B從標準中選取。A.傳遞的轉矩；B.軸的直徑.；C.輪轂的長度。2、V帶輪的最小直徑取決于A。A.帶的截面型號；B.帶輪的結構尺寸；C.主動輪轉速。3、設3個零件甲、乙、丙承受的最大應力值是相同的，但應力循環特性分別為+1、0、-1，則其中最易發生疲勞失效的零件是C。A.零件甲；B.零件乙；C.零件丙。4、為提高螺栓連接的疲勞強度，應A。A.減小螺栓剛度，增大被連接件剛度；B.同時減小螺栓與被連接件剛度；C.增大螺栓剛度。5、在一定轉速下，要減小鏈傳動的運動不均勻性和動載荷，設計時應C。A.增大鏈節距和小鏈輪齒數；B.增大鏈節距和減少小鏈輪齒數；C.減小鏈節距和增大小鏈輪齒數。6、一對漸開線標準圓柱齒輪減速傳動中，若小齒輪1和大齒輪2的材料和熱處理方法不同，則工作時，兩齒輪間的應力關系屬于下列第B種。A.；B.；C.。三、填空題（共10分，每空1分）得分︳1、帶傳動不能保證準確的傳動比，其原因是存在彈性滑動。2、普通平鍵的工作面是鍵的兩側面；楔鍵的工作面是鍵的上、下表面。3、鏈傳動設計時，鏈節數應優先取偶數，主要是為了避免采用過渡鏈節，防止受到附加彎矩的作用而降低其承載能力。4、有一減速裝置由帶傳動、斜齒圓柱齒輪傳動和直齒圓柱齒輪傳動組成，其減速傳動先后順序應按以下布置方案較為合理：帶傳動→斜齒圓柱齒輪傳動→直齒圓柱齒輪傳動。5、圓柱齒輪傳動設計時，齒寬系數，當齒寬越寬，其承載能力越大，但使齒向載荷分布不均現象越嚴重。四、簡答題（共10分，每小題5分）得分︳1、試分析說明滾子鏈傳動瞬時傳動比不穩定的原因？在何特殊條件下可使瞬時傳動比恒定不變？答：1）滾子鏈傳動瞬時傳動比不穩定的原因是：鏈與鏈輪嚙合傳動時，呈多邊形運動，造成運動不均勻現象，即多邊形效應，是鏈傳動的一種固有特性，不可避免。2）當兩鏈輪齒數相同，且兩鏈輪傳動中心距為鏈節距的整數倍數時，瞬時傳動比恒等于1.2、如圖1所示為兩檔變速漸開線標準直齒圓柱齒輪傳動。兩雙聯齒輪1、3用導向平鍵與軸連接，可分別與齒輪2、4嚙合。兩對齒輪的材料、熱處理方法的選擇均相同，模數m、齒寬b亦相等，齒數，。若輸入轉矩的大小不變，試問：1）當阻力矩增大時，應該用哪一對齒輪傳動？為什么？2）設計時，應該按哪一對齒輪進行強度計算？為什么？3）工作時，若齒輪1、2的齒面接觸應力，而齒輪3、4的齒面接觸應力，那么，與之比等于多少？（齒面接觸應力計算公式為）得分︳圖圖1答：1）當阻力矩增大時，應該使用齒輪1、2。因為，當輸入轉矩為時，若忽略功率損耗，可輸出的轉矩，來抵消阻力矩。2）設計時，應該按齒輪1、2進行強度計算。因為，當輸入轉矩為時，齒輪1、2輪齒所受圓周力，而齒輪3、4輪齒所受圓周力，，故齒輪1、2輪齒上的應力較大。3）齒面接觸應力計算公式為，假設兩對齒輪的載荷系數相同，那么在上述計算式中，兩對齒輪不同的是：輪齒所受圓周力不同，故：五、分析計算作圖題（共56分）得分︳1、（12分）某機械零件的機械性能為：屈服極限疲勞極限綜合影響系數零件工作的最大應力最小應力加載方式為（常數）。試求：1）按比例繪制該零件的等壽命疲勞曲線，要求標出各典型點的坐標值；2）在零件的等壽命疲勞曲線圖中，標出該零件的工作應力點M，判斷該零件將可能發生何種破壞；3）若設計安全系數，試驗算該零件是否能安全工作？（說明：繪圖時，要求標出比例尺。）解：1）選取軸和軸比例尺，并繪制該零件的等壽命疲勞曲線，如下圖所示。OO現將上圖中各典型點坐標說明如下。A點的坐標：，即D點的坐標：，即C點的坐標：，即。2）工作應力點M的坐標計算（MPa）（MPa）工作應力點M的坐標為（125，175）。由加載方式為r=常數可知，OM延長線與AG相交，故可判斷該零件可能發生疲勞破壞。3）材料常數該零件的計算安全系數：該零件不能安全工作。

2、（12分）鉸制孔用螺栓組連接的三種方案如圖2所示。已知：，，，試求螺栓組三個方案中受力最大的螺栓所受橫向載荷，并分析比較哪個方案好？解：1）將力等效到螺栓組對稱中心O，可等效為如下兩種簡單受力形式：橫向載荷=30KN轉矩2）在橫向載荷作用下，三個方案中，各螺栓受力相同，受剪力：3）在轉矩作用下，三個方案受力分析如下：方案一中，剪力，方案二中，剪力，方案三中，剪力4）綜合分析，在橫向載荷和轉矩作用下，三種方案中受剪力最大的螺栓及最大剪力說明如下：eq\o\ac(○,1)方案一中，螺栓3受剪力最大；eq\o\ac(○,2)方案二中，螺栓4和6受剪力最大；eq\o\ac(○,3)方案三中，螺栓8受剪力最大：5）結論eq\o\ac(○,1)三個方案中，方案一受剪力最大，其中螺栓3受最大剪力；eq\o\ac(○,2)三個方案中，方案三受的最大剪力為最小，，故方案三較好。3、（12分）圖3所示傳動中：齒輪3和4為漸開線標準斜齒圓柱齒輪傳動，齒輪5和6為軸交角Σ=的漸開線標準直齒圓錐齒輪傳動，齒輪7和8為正常齒制漸開線標準直齒圓柱齒輪傳動。I軸為動力輸入軸，其輸入功率轉速右旋蝸桿1的轉動方向如圖所示。已知各輪齒數分別為：斜齒輪3的模數試求：1）欲使軸III上兩齒輪的軸向力方向相反，并完全抵消，斜齒輪3、4的螺旋角旋向應如何選擇？若已知錐齒輪5輪齒上所受軸向力，試計算斜齒輪3的螺旋角的大小（忽略傳動裝置的功率損耗）；2）試在圖上標出齒輪4、5輪齒所受圓周力、徑向力和軸向力(i=4,5)的作用位置和方向。解：1）eq\o\ac(○,1)齒輪3為右旋，齒輪4為左旋時，可使軸III上兩齒輪的軸向力方向相反。eq\o\ac(○,2)計算斜齒輪3的螺旋角的大小欲使，即，上式中，蝸桿的轉矩，蝸桿1和蝸輪2的傳動比可得，齒輪3的分度圓螺旋角2）齒輪4、5輪齒所受圓周力、徑向力和軸向力(i=4,5)的作用位置和方向如圖所示。4、（10分）設V帶在保證不打滑的條件下，所能傳遞的最大功率，已知主動帶輪基準直徑，轉速，小帶輪包角，帶與帶輪槽間的當量摩擦系數，試求帶傳動的最大有效拉力和打滑臨界狀態時的緊邊拉力。解：1）最大有效拉力由，可知：2）打滑臨界狀態時的緊邊拉力由，，可得：5、（10分）如圖4所示為某受軸向工作載荷的緊螺栓連接預緊時的受力——變形圖。1）當被連接件間殘余預緊力時，求工作載荷和螺栓所受總拉力，并在圖上表示出來。2）在預緊力不變的條件下，若被連接件間不出現縫隙，允許的最大工作載荷是多少？此時螺栓