东莞理工机械设计试卷样式-期中考试-12机械-参考答案

《机械设计》期中考试参考答案第7页共7页东莞理工学院（本科）试卷（期中考试）参考答案2014--2015学年第二学期《机械设计》一、是非题（共12分，每小题2分，对者在括号内打“√”，错者打“×”）得分︳1、(×)零件只要受静载荷，则都产生静应力。2、(×)若普通V带传动装置工作时有300r/min和600r/min两种转速，若传递的功率不变，则该带传动应按600r/min进行设计。3、(√)旧自行车上链条容易脱落的主要原因是链条铰链磨损后链节距增大。4、(√)按防松原理分类，弹簧垫圈属于摩擦防松。5、(×)普通平键的主要失效形式是键被剪断。6、(×)设计直齿圆柱齿轮传动中，当小齿轮的分度圆直径不变，而减小模数时，可以提高齿根弯曲疲劳强度。二、选择填空题（共12分，每空2分）得分︳1、普通平键的剖面尺寸通常是根据B从标准中选取。A.传递的转矩；B.轴的直径.；C.轮毂的长度。2、V带轮的最小直径取决于A。A.带的截面型号；B.带轮的结构尺寸；C.主动轮转速。3、设3个零件甲、乙、丙承受的最大应力值是相同的，但应力循环特性分别为+1、0、-1，则其中最易发生疲劳失效的零件是C。A.零件甲；B.零件乙；C.零件丙。4、为提高螺栓连接的疲劳强度，应A。A.减小螺栓刚度，增大被连接件刚度；B.同时减小螺栓与被连接件刚度；C.增大螺栓刚度。5、在一定转速下，要减小链传动的运动不均匀性和动载荷，设计时应C。A.增大链节距和小链轮齿数；B.增大链节距和减少小链轮齿数；C.减小链节距和增大小链轮齿数。6、一对渐开线标准圆柱齿轮减速传动中，若小齿轮1和大齿轮2的材料和热处理方法不同，则工作时，两齿轮间的应力关系属于下列第B种。A.；B.；C.。三、填空题（共10分，每空1分）得分︳1、带传动不能保证准确的传动比，其原因是存在弹性滑动。2、普通平键的工作面是键的两侧面；楔键的工作面是键的上、下表面。3、链传动设计时，链节数应优先取偶数，主要是为了避免采用过渡链节，防止受到附加弯矩的作用而降低其承载能力。4、有一减速装置由带传动、斜齿圆柱齿轮传动和直齿圆柱齿轮传动组成，其减速传动先后顺序应按以下布置方案较为合理：带传动→斜齿圆柱齿轮传动→直齿圆柱齿轮传动。5、圆柱齿轮传动设计时，齿宽系数，当齿宽越宽，其承载能力越大，但使齿向载荷分布不均现象越严重。四、简答题（共10分，每小题5分）得分︳1、试分析说明滚子链传动瞬时传动比不稳定的原因？在何特殊条件下可使瞬时传动比恒定不变？答：1）滚子链传动瞬时传动比不稳定的原因是：链与链轮啮合传动时，呈多边形运动，造成运动不均匀现象，即多边形效应，是链传动的一种固有特性，不可避免。2）当两链轮齿数相同，且两链轮传动中心距为链节距的整数倍数时，瞬时传动比恒等于1.2、如图1所示为两档变速渐开线标准直齿圆柱齿轮传动。两双联齿轮1、3用导向平键与轴连接，可分别与齿轮2、4啮合。两对齿轮的材料、热处理方法的选择均相同，模数m、齿宽b亦相等，齿数，。若输入转矩的大小不变，试问：1）当阻力矩增大时，应该用哪一对齿轮传动？为什么？2）设计时，应该按哪一对齿轮进行强度计算？为什么？3）工作时，若齿轮1、2的齿面接触应力，而齿轮3、4的齿面接触应力，那么，与之比等于多少？（齿面接触应力计算公式为）得分︳图图1答：1）当阻力矩增大时，应该使用齿轮1、2。因为，当输入转矩为时，若忽略功率损耗，可输出的转矩，来抵消阻力矩。2）设计时，应该按齿轮1、2进行强度计算。因为，当输入转矩为时，齿轮1、2轮齿所受圆周力，而齿轮3、4轮齿所受圆周力，，故齿轮1、2轮齿上的应力较大。3）齿面接触应力计算公式为，假设两对齿轮的载荷系数相同，那么在上述计算式中，两对齿轮不同的是：轮齿所受圆周力不同，故：五、分析计算作图题（共56分）得分︳1、（12分）某机械零件的机械性能为：屈服极限疲劳极限综合影响系数零件工作的最大应力最小应力加载方式为（常数）。试求：1）按比例绘制该零件的等寿命疲劳曲线，要求标出各典型点的坐标值；2）在零件的等寿命疲劳曲线图中，标出该零件的工作应力点M，判断该零件将可能发生何种破坏；3）若设计安全系数，试验算该零件是否能安全工作？（说明：绘图时，要求标出比例尺。）解：1）选取轴和轴比例尺，并绘制该零件的等寿命疲劳曲线，如下图所示。OO现将上图中各典型点坐标说明如下。A点的坐标：，即D点的坐标：，即C点的坐标：，即。2）工作应力点M的坐标计算（MPa）（MPa）工作应力点M的坐标为（125，175）。由加载方式为r=常数可知，OM延长线与AG相交，故可判断该零件可能发生疲劳破坏。3）材料常数该零件的计算安全系数：该零件不能安全工作。

2、（12分）铰制孔用螺栓组连接的三种方案如图2所示。已知：，，，试求螺栓组三个方案中受力最大的螺栓所受横向载荷，并分析比较哪个方案好？解：1）将力等效到螺栓组对称中心O，可等效为如下两种简单受力形式：横向载荷=30KN转矩2）在横向载荷作用下，三个方案中，各螺栓受力相同，受剪力：3）在转矩作用下，三个方案受力分析如下：方案一中，剪力，方案二中，剪力，方案三中，剪力4）综合分析，在横向载荷和转矩作用下，三种方案中受剪力最大的螺栓及最大剪力说明如下：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）结论eq\o\ac(○,1)三个方案中，方案一受剪力最大，其中螺栓3受最大剪力；eq\o\ac(○,2)三个方案中，方案三受的最大剪力为最小，，故方案三较好。3、（12分）图3所示传动中：齿轮3和4为渐开线标准斜齿圆柱齿轮传动，齿轮5和6为轴交角Σ=的渐开线标准直齿圆锥齿轮传动，齿轮7和8为正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮传动。I轴为动力输入轴，其输入功率转速右旋蜗杆1的转动方向如图所示。已知各轮齿数分别为：斜齿轮3的模数试求：1）欲使轴III上两齿轮的轴向力方向相反，并完全抵消，斜齿轮3、4的螺旋角旋向应如何选择？若已知锥齿轮5轮齿上所受轴向力，试计算斜齿轮3的螺旋角的大小（忽略传动装置的功率损耗）；2）试在图上标出齿轮4、5轮齿所受圆周力、径向力和轴向力(i=4,5)的作用位置和方向。解：1）eq\o\ac(○,1)齿轮3为右旋，齿轮4为左旋时，可使轴III上两齿轮的轴向力方向相反。eq\o\ac(○,2)计算斜齿轮3的螺旋角的大小欲使，即，上式中，蜗杆的转矩，蜗杆1和蜗轮2的传动比可得，齿轮3的分度圆螺旋角2）齿轮4、5轮齿所受圆周力、径向力和轴向力(i=4,5)的作用位置和方向如图所示。4、（10分）设V带在保证不打滑的条件下，所能传递的最大功率，已知主动带轮基准直径，转速，小带轮包角，带与带轮槽间的当量摩擦系数，试求带传动的最大有效拉力和打滑临界状态时的紧边拉力。解：1）最大有效拉力由，可知：2）打滑临界状态时的紧边拉力由，，可得：5、（10分）如图4所示为某受轴向工作载荷的紧螺栓连接预紧时的受力——变形图。1）当被连接件间残余预紧力时，求工作载荷和螺栓所受总拉力，并在图上表示出来。2）在预紧力不变的条件下，若被连接件间不出现缝隙，允许的最大工作载荷是多少？此时螺栓