大連大學(xué)學(xué)生考核專用紙姓 名學(xué) 號(hào)學(xué) 院專 業(yè)班 級(jí) 大連大學(xué)2010/2011學(xué)年第一學(xué)期考試卷（B卷答案）密 封 線考試科目： 機(jī)械設(shè)計(jì) （共 6 頁）題號(hào)一二三四五六七八九十總得分得分適用專業(yè) 適用年級(jí)考試形式 送卷單位 任課教師總印數(shù)教研室(系)主任教學(xué)院長 一、 填空題（共10 分，每空1分） 1當(dāng)兩個(gè)被聯(lián)接件之一太厚，不宜制成通孔，且聯(lián)接不需要經(jīng)常裝拆時(shí)，往往采用螺紋聯(lián)接中的 螺釘 聯(lián)接。2轉(zhuǎn)速與當(dāng)量動(dòng)載荷一定的球軸承，若基本額定動(dòng)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(dòng)軸承常以 維持邊界油膜不遭 作為設(shè)計(jì)的最低要求。4對(duì)于軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)，通常先按 齒面接觸疲勞 強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后校核 齒根彎曲疲勞 強(qiáng)度。5蝸桿傳動(dòng)的失效通常發(fā)生在 蝸輪輪齒上 。6普通螺栓連接的凸緣聯(lián)軸器是通過 摩擦力矩 傳遞轉(zhuǎn)矩的；鉸制孔螺栓連接的凸緣聯(lián)軸器是通過 剪切與擠壓 傳遞轉(zhuǎn)矩的。7在鍵連接中，平鍵的工作面為 兩側(cè) 面，楔鍵的工作面為 上下 面。二、簡答題（共18分）1、根據(jù)零件載荷的變化規(guī)律以及零件與相鄰零件互相約束情況的不同，可能發(fā)生地典型應(yīng)力變化規(guī)律通常有哪三種？針對(duì)三種情況如何在零件的極限應(yīng)力線圖上確定極限應(yīng)力值（文字或圖示說明）？。（6分）答：1）變應(yīng)力的應(yīng)力比保持不變，即r=C,需找到一個(gè)其應(yīng)力比與零件工作應(yīng)力的應(yīng)力 比相同的極限應(yīng)力值。（2分）2）變應(yīng)力的平均應(yīng)力保持不變，即，需找到一個(gè)其平均應(yīng)力與零件工作應(yīng)力的平均應(yīng)力相同的極限應(yīng)力。（2分）3）變應(yīng)力的最小應(yīng)力保持不變，即，需找到一個(gè)其最小應(yīng)力與零件工作應(yīng)力的最小應(yīng)力相同的極限應(yīng)力。（2分）3、敘述閉式蝸桿傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。（4分）答：閉式蝸桿傳動(dòng)的失效形式是蝸輪齒面膠合、點(diǎn)蝕和磨損；(2分)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則通常是：按齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件計(jì)算蝸桿傳動(dòng)的承載能力，并進(jìn)行熱平衡計(jì)算。(2分)4、簡述轉(zhuǎn)軸的主要設(shè)計(jì)步驟，并說明原因。（4分）答：主要設(shè)計(jì)步驟：估算軸的基本直徑、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軸的強(qiáng)度校核計(jì)算。（2分） 因?yàn)檗D(zhuǎn)軸工作中同時(shí)承受彎矩和扭矩，若要計(jì)算其所受彎矩，必須已知其結(jié)構(gòu)和力的作用點(diǎn)，因此，設(shè)計(jì)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(yīng)力的方法，近似考慮彎矩的影響；然后進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計(jì)算。（2分）5、在非液體摩擦滑動(dòng)軸承的計(jì)算中，為什么要限制軸承的壓強(qiáng) 和 值？ （4分）答：壓強(qiáng)過大不僅可能使軸瓦產(chǎn)生塑料變形破壞邊界膜，而且一旦出現(xiàn)干摩擦狀態(tài)則加速磨損。故要限制壓強(qiáng) 。（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(dòng)，要求：1）為使軸上齒輪2和蝸桿3的軸向力相抵，請(qǐng)標(biāo)出蝸桿3的旋向； 2）繪出嚙合點(diǎn)所受各力的方向。解：1） 蝸桿3的旋向?yàn)橛倚?2分)2） 詳見右圖示 (6分).Fr1Fa2Fa1Fr2Ft1Ft2Fa3Ft4Fr4Fr3Ft3Fa42、一對(duì)閉式軟齒面直齒輪傳動(dòng)，其齒數(shù)與模數(shù)有兩種方案：a）m=4mm，z1=20，z2=60；b）m=2mm，z1=40，z2=120，其它參數(shù)都一樣。試問：1）兩種方案的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度是否相同？為什么？2）若兩種方案的彎曲強(qiáng)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(qiáng)度相同，彎曲強(qiáng)度不同，a方案彎曲強(qiáng)度較高。（2分） 在相同條件下影響齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度的主要因素是模數(shù)，模數(shù)愈大，齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度愈高；影響齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)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(qiáng)度的基礎(chǔ)上將模數(shù)取得小些，齒數(shù)增多使重合度增加，改善了傳動(dòng)平穩(wěn)性和載荷分配情況。m小，滑動(dòng)速度小，降低了磨損和膠合的可能性，同時(shí)也節(jié)省材料。（2分）3、圖1所示為帶傳動(dòng)簡圖。輪1為主動(dòng)輪。試問： （1）帶傳動(dòng)的主要失效形式有哪些？帶傳動(dòng)工作時(shí)為什么出現(xiàn)彈性滑動(dòng)現(xiàn)象？能否避免彈性滑動(dòng)？（2）帶傳動(dòng)工作時(shí)，帶處于圖中哪一點(diǎn)應(yīng)力最大？最大應(yīng)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(dòng)工作時(shí)，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(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)。（2分）這種滑動(dòng)是不可避免的。（2分）（2）緊邊開始繞上小帶輪處應(yīng)力最大。最大應(yīng)力smax=s1+sb1+sc。（2分）四、計(jì)算題（共 33分）1、 (11分)圖為氣缸體與氣缸蓋采用8個(gè)普通螺栓均布連接結(jié)構(gòu)。已知：氣缸內(nèi)壓力= 1 MPa，氣缸體直徑D=200 mm，螺栓材料的許用拉伸應(yīng)力100 MPa，為保證連接的氣密性，剩余預(yù)緊力QP為工作載荷F的1.8倍，螺栓的相對(duì)剛度. 1）求加在每個(gè)螺栓上的總拉力F0及預(yù)緊力F。 2）計(jì)算所需螺栓的螺紋小徑 的值（保留兩位小數(shù)）。 3）說明螺栓的螺紋大徑d、中徑d2、小徑d1的用途。解：1）每個(gè)螺栓所受到的工作載荷為：(2分)每個(gè)螺栓上的總拉力為：(2分)預(yù)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(biāo)準(zhǔn)中定義為公稱直徑；螺紋的中徑d2，通過螺紋軸向截面內(nèi)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(jī)和參數(shù)和配合性質(zhì)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(qiáng)度計(jì)算中常作為螺桿危險(xiǎn)截面的計(jì)算直徑。(3分)2、(10分)某單根普通V帶傳動(dòng)，已知小輪包角1=150，若帶與帶輪間的摩擦系數(shù)fv =0.5，張緊力F0=280N，平均帶速=7m/s，若不計(jì)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(dòng)所能傳遞的最大功率P；4）小帶輪的轉(zhuǎn)速n=1000r/min，工況系數(shù)KA=1.3，試選定V帶的型號(hào)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(duì)30208軸承支承。已知：已知軸的轉(zhuǎn)速為n2500r/min,軸承、上的徑向載荷分別為：Fr=1000N，F(xiàn)r=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(guān)系為S=Fr/(2Y)，Y=1.6，e=0.37。要求： 1）指出該對(duì)軸承的內(nèi)徑尺寸；2）判斷該對(duì)軸承是正裝還是反裝；3）判斷該對(duì)軸承中哪一個(gè)為松端軸承，哪一個(gè)為緊端軸承；4）取fp=1.6，計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載荷P1和P2；5）軸承預(yù)期計(jì)算壽命Lh=30000小時(shí)，驗(yàn)算軸承壽命是否滿足預(yù)期要求；6）當(dāng)可靠度為0.97時(shí)，求危險(xiǎn)軸承的實(shí)際壽命。（軸承參數(shù)：基本額定動(dòng)載荷C61KN）解：1）內(nèi)徑d=40mm (1分)2）正裝 (1分)3）Fr和Fr產(chǎn)生的內(nèi)部軸向力、分別為：因?yàn)樗苑蛛x體有向右運(yùn)動(dòng)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(yàn)算軸承II所以滿足預(yù)期壽命 (2分)(6)查表得a1=0.44FrFrS1S2L5=a1*L10=0.44*68444=30115h (2分)五、結(jié)構(gòu)改錯(cuò)題 （共15分）指出圖中結(jié)構(gòu)中的錯(cuò)誤，并用編號(hào)在相應(yīng)位置標(biāo)出，在圖下方的空白位置寫出錯(cuò)誤原因，并在下方畫出正確結(jié)構(gòu)或用文字說明如何改正。（注：同類錯(cuò)誤算一個(gè)，指出及改對(duì)5個(gè)錯(cuò)誤既得滿分）答：處缺少軸承游隙調(diào)整墊片，應(yīng)根據(jù)軸承工