机械设计试卷答案及评分标准

1、浙江工业大学期终考试命题稿2014/2015学年第1学期课程名称机械设计使用班级12机械类各班教师份数10学生份数492命题人应富强审核人秦宝荣命题总页数 7页每份试卷需用白纸 2 大张命题注意事项：一、命题稿请用A4纸电脑打印，或用教务处印刷的命题纸，并用黑墨水书写，保持字迹清晰，页码完整。二、两份试题必须同等要求，卷面上不要注明A、B字样，由教务处抽定A、B卷。三、命题稿必须经学院审核，并在考试前两周交教务处。浙江工业大学2014 /2015学年第 一 学期试卷课程 机械设计 姓名_班级 学号_题序1234567总评计分命题：1.一铬镍合金钢制成的零件，在危险剖面上的最大工作应力为280，

2、最小工作应力为-80，危险剖面处的有效应力集小系数1.32，尺寸系数0.85、表面状态系数0.90，=1，该合金钢的机械性能为：900，800，440及800，试：按比例绘制材料试件的极限应力简化线图；（7分）按rC情况，求该材料试件对应的极限应力幅，极限平均应力；并标出、的位置。（5分）共 7 页 第 1 页浙 江 工 业 大 学 考 试 命 题 纸2. 在图示螺栓连接中采用两个M20的普通螺栓，螺栓的性能等级为4.6，安全系数S=1.5，连接件接合面间摩擦系数，防滑系数，M20螺栓的小径。计算该连接允许传递的静载荷F；（6分）设F为20kN，若用两个铰制孔用螺栓连接（设：连接的挤压强度足够

3、，螺栓的性能等级为4.6，=2.5），计算所需铰制孔用螺栓的直径；（6分）若连接采用两个和计算所得直径一样大的普通螺栓，又要传递F为20kN的力，怎么办？请提出解决方案。（3分）解：（1）4.6级螺栓许用拉应力 （1分）根据，可得单根螺栓允许最大轴向拉力： （2分） 则最大允许横向静载荷F满足： （2分）其中：k=2为螺栓个数，i=2为摩擦面数。解得: F=19KN （1分）（2）题意明确挤压强度足够，则只需要按剪切强度计算，螺栓许用剪切强度为： （1分）由图示可知，单根螺栓的任意一个剪切面的横向载荷为F/4，（2分） 则剪切应力需满足： （1分）解得： （1分）则直径d0最小取9mm （1分

4、）（3）增设减载结构（如套筒、键等）；或选用高性能等级的螺栓；或增大接触面之间的摩擦系数；或增加接触面数量；或其他合理可行的措施。 （3分） 共 7 页 第 2 页浙 江 工 业 大 学 考 试 命 题 纸3. 图示牙嵌离合器在左右两半分别用键与轴、相联接，在空载下，通过操纵可使右半离合器在轴上作轴向移动。该轴传递的扭矩T4100N·m，轴径，左半离合器的轮毂长为110mm，右半离合器的轮毂长为130mm，工作中有轻微冲击，离合器及轴均为钢制。试选择左、右半离合器键的类型和尺寸b×h×L；（4分）确定左、右半离合器所选键的工作长度 ；（4分）简述左、右半离合器所选

5、键的主要失效形式。（4分）(1) 左边为C型平键，规格是(键长应小于110mm，其他长度也行) -2右边为A型平键，规格是(键长应小于190mm，其他长度也行) 2(2) 左边键的工作长度 -2若键位于轮毂的中间，则右边键的实际长度为130-(190-180)/2 = 125mm，此时右键相当于C型键，其工作长度 -2(3)左键属于静联接，其主要失效形式为工作面被压溃。 -2分右键属于动联接，其主要失效形式为工作面的过度磨损。 -2分评分说明：键也可选用其他类型和规格，只要前后呼应，言之有理即可。 共 7 页 第 3 页浙 江 工 业 大 学 考 试 命 题 纸4.下图是带传动简图，轮1为主动

6、轮，试问：带传动的主要失效形式有哪些？为什么会出现弹性滑动？是否可以避免？（6分）带传动过程中哪一点应力最大，最大应力值为多少？（4分）若将该带传动换成链传动，则需要考虑的主要问题是什么？为什么？（4分）(1)带传动的主要失效形式为打滑和疲劳破坏。 -2带的紧边和松边拉力不等，所以带传动会出现弹性滑动。 -2弹性滑动是带传动的固有属性，不可避免。-2(2) 最大应力位于点 -2 -2(3) 主要考虑的问题：线速度的大小、速度波动的大小、缓冲与吸振、过载保护。以上四点答出任意一点并说明理由得4分 共 7 页 第 4 页浙 江 工 业 大 学 考 试 命 题 纸5. 如图（a）所示的二级斜齿圆柱齿

7、轮减速器，已知：电动机功率P=3kW，转速n=970r/min；高速级mn1=2mm，z1=25，z2=53，；低速级mn2=3mm，z3=22，z4=50。试求：（1）为使轴II上的轴承所承受的轴向力较小，在图上确定齿轮3、4的螺旋线方向；（4分）（2）绘出齿轮3、4在啮合点处所受各分力的方向；（6分）（3）3取多大值才能使轴II上所受轴向力相互抵消？（4分）（4）如（b）图示，设要求蜗杆轴的轴向力为最小时，确定蜗轮轮齿螺旋线方向及蜗轮的回转方向。（3分）（a） （b）5.(1)齿轮3 左旋,4右旋. 各2分(2)每力1分(3) 若要求轴II上齿轮2、3的轴向力能相互抵消，则必须满足下式：F

8、a2=Fa3，即 1分由轴II的力矩平衡，得，则 1分得 1分即当时，轴II上所受的轴向力相互抵消。 1分(4) 左旋 ,顺时针 3分 共 7 页 第 5 页6.图示斜齿轮轴系，两端正装两个圆锥滚子轴承30206（查手册得：C=24.8kN， e=0.36，Y=1.7）；齿轮分度圆直径d=45mm，Fte=3000N，Fre=1200N， Fae=900N；n=385rpm，中等冲击=1.5。试计算两滚动轴承的寿命；（10分）若上述两支承采用不完全流体润滑滑动轴承，则应进行哪几项验算？（6分）该斜齿轮轴系中轴既受弯矩又受扭矩，称为什么轴？该轴还将向左或向右与其他零件联接，若轴材料的A0=103

9、或=45MPa，则轴的最小直径可取多大？（4分）1.计算径向力Fr1、Fr2 水平平面 Rt1= Rt2=1500N垂直平面由于Fre产生的支反力：Rr1= Rr2 = 600N由于Fae产生的支座反力：Ra1= Ra2 = 202.5N垂直平面支反力之合力： RVI=397.5N， RV2=802.5 N（1分）（1分）2.计算轴向力Fa1、Fa2（2分）Fae + Fd1 =1356N>Fd2 =500N轴承1放松：轴向力 Fa1= Fd1 =456N （1分） 轴承2压紧：轴向力 Fa2 = Fa1 + Fd1 =1356N（1分）3. 计算当量动载荷P1=fPFr1=1.5*1552=2328N （1分）P2=fP (X Fr2 +Y Fa2 ) =1.5 (0.4*1701+1.7* 1356)=4478N（1分）4.计算寿命（1分）（1分）验算平均压力 p p，以保证强度要求。（2分）验算摩擦发热pvpv，fpv是摩擦功耗，限制pv即间接限制摩擦发热。（2分）验算滑动速度vv ，p，pv的验算都是平均值。考虑到轴瓦不同心，受载时轴线弯曲及载荷变化等的因素，局部