西南交大-机械设计-期中试卷.doc

班 级 学 号 姓 名
密封装订线 密封装订线 密封装订线
西南交通大学2009－2010学年 第（二）学期
《机械设计》半期考试试卷A
课程代码： 2030100 考试日期：2010年 4 月30日 考试时间： 90分钟
（请考生注意,直接在每道题后作答，本试卷共5页）
题号
一
二
三
四
五
六
七
八
总成绩
得分

阅卷教师签字：
一、 是非题：对者画○,错者画×，请将答案填入题后的表格中.
(每小题1。5分，共15分)
1、矩形螺纹由于当量摩擦系数大，强度高，所以是常用的联接螺纹。
2、采用螺纹联接时，若被联接件总厚度较大，且材料较软，强度较低，而且需要经常装拆，宜采用双头螺柱联接。
3、滚子链的铰链磨损后，链条在传动过程中易在小链轮上发生脱链。
4、一对齿轮传动中，若材料不同,则小齿轮和大齿轮的接触应力亦不同.
5、轴毂联接中采用普通平键联接时,该键同时起周向固定和轴向固定的作用.
6、滑键固定在轮毂上随轮毂一同沿着轴上的键槽移动。
7、直齿锥齿轮强度计算是以大端处的当量圆柱齿轮为计算依据的。
8、螺栓的最大应力一定时,应力幅越小,其疲劳强度越高。
9、选用弹性模量大的带材料，可以避免带传动发生弹性滑动现象。
10、齿轮传动中，主动齿轮齿面上产生塑性变形后，齿面节线附近被碾出沟槽。
题一、答案填写表
1、×
2、○
3、×
4、×
5、×
6、○
7、×
8、○
9、×
10、○
二、单项选择题：请将答案填入题后的表格中。
（每小题1。5分,共15分）
1、机械设计这门学科，主要研究______ 的工作原理、结构和设计计算方法.
A．各类机械零件和部件    B．通用机械零件和部件
C．专用机械零件和部件 D．标准化的机械零件和部件
2、对于采用常见的组合和按标准选取尺寸的平键静联接，主要失效形式是_____。
A. 工作面的压溃 B。 工作面过度磨损 C. 键被剪断 D. 键被弯断
3、同精度的齿轮传动，动载荷系数Kv与__________有关。
A. 圆周速度
B。 齿轮在轴上相对于轴承的位置
C。 传动超载
D。 原动机及工作机器的性能和工作情况
4、V带的楔角等于__________。
A. 40° B. 35° C。 30° D. 20°
5、带传动采用张紧轮的目的是____________。
A。 减轻带的弹性滑动
B. 提高带的寿命
C。 改变带的运动方向
D。 调节带的初拉力
6、螺栓联接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是__________。
A. 提高强度 B. 提高刚度 C。 防松 D。 减小螺纹牙受载
7、受轴向工作载荷的紧螺栓联接,设螺栓刚度远远大于被联接件的刚度,则螺栓中的总拉力接近____________________________________。
A. ＝F¢＋F B。 <F¢＋F C. >F¢＋F D. ＝F¢＋
8、标准直齿圆柱齿轮传动，轮齿弯曲强度计算中的齿形系数只决定于_____。
A. 齿数z B。 模数m C. 齿宽系数fd
9、一对圆柱齿轮传动，通常把小齿轮的齿宽取值比大齿轮略大，其主要目的是______。
A。 使小齿轮的强度比大齿轮略高一些
B。 减小传动中的动载荷
C。 为了便于安装，保证有效接触宽度
D. 避免沿齿向载荷分布不均匀
10、在一定转速下，要减轻链传动的运动不均匀性和动载荷，应______。
A。 增大链节距和链轮齿数 B。 减小链节距和链轮齿数
C。 增大链节距，减小链轮齿数 D。 减小链节距，增大链轮齿数
题二、答案填写表
1、B
2、A
3、A
4、A
5、D
6、C
7、A
8、A
9、C
10、D
三、填空题：把答案写在题中的横线上。(每空1分, 共15分)
1、带传动的主要失效形式有________ 和_________ ，带最大应力发生在___________________________________________________。
2、按防松原理分,螺栓联接的防松方法有________________、_________________及______________________________。
3、在由齿轮传动、带传动和链传动组成的多级传动系统中，齿轮传动一般放在________级;链传动一般放在_______级.
4、钢制齿轮,根据热处理工艺不同而分为________齿面与__________齿面，其中的齿面硬度值，前者为__________；后者为___________.
5、链传动只有当满足 且 时，瞬时传动比才是常数，而瞬时链速仍然是 。
四、如图所示的带传动—-锥齿轮传动——斜齿轮传动系统。试:（15分）
（1） 判断并画出电机转向；
（2） 标出轴Ⅰ、轴Ⅱ转向；
（3） 要求轴Ⅱ轴向力最小，确定并画出斜齿轮3的旋向；
（4） 在图上画出锥齿轮2、斜齿轮4的圆周力Ft、径向力Fr和轴向力Fa.
五、 B型V带传动中，已知：主动带轮基准直径d1=180mm，从动带轮基准直径d2=180mm,两轮的中心距α=630mm，主动带轮转速=1450 r/min，能传递的最大功率P=10kW。试求:(16分）
(1）带的紧边拉力F1和松边拉力F2的;
(2）V带中各应力，并画出各应力、2、b1、b2及c的分布图。
附：V带的弹性模量E=130~200MPa；V带的质量q=0.8kg/m;带与带轮间的当量摩擦系数μv=0.51；B型带的截面积A=138mm2;B型带的高度h=10。5mm。
六、 一厚度δ=12mm的钢板用4个螺栓固连在厚度δ1=30mm的铸铁支架上，螺栓的布置有（a)、（b）两种方案,如图所示.（24分)
已知:螺栓材料为Q235，[σ］=95MPa、[τ]=96 MPa，钢板［σP] =320 MPa，铸铁［σP1］ =180 MPa，接合面间摩擦系数f=0.15,可靠性系数Kf=1.2，载荷FΣ=12000N，尺寸l=400mm，a=100mm.
(1）试比较哪种螺栓布置方案合理？
(2）按照螺栓布置合理方案，分别确定采用受拉（普通）螺栓联接和受剪（铰制孔)螺栓联接时的螺栓直径。
题一、答案填写表
1、×
2、○
3、×
4、×
5、×
6、○
7、×
8、○
9、×
10、○
题二、答案填写表
1、B
2、A
3、A
4、A
5、D
6、C
7、A
8、A
9、C
10、D
五、解题要点：
V带传动在传递最大功率时，紧边拉力F1和松边拉力F2的关系符合欧拉公式，即F1/F2=.
带速
有效圆周力
V带中各应力:
紧边拉应力 MPa
离心力 N
离心拉应力 MPa
弯曲应力 MPa
最大应力 MPa
各应力分布如图所示。
六、
解题分析：本题是螺栓组连接受横向载荷和旋转力矩共同作用的典型例子.解题时，首先要将作用于钢板上的外载荷FΣ向螺栓组连接的接合面形心简化,得出该螺栓组连接受横向载荷FΣ和旋转力矩T两种简单载荷作用的结论。然后将这两种简单载荷分配给各个螺栓，找出受力最大的螺栓，并把该螺栓承受的横向载荷用矢量叠架原理求出合成载荷。在外载荷与螺栓数目一定的条件下，对不同的螺栓布置方案，受力最大的螺栓所承受的载荷是不同的，显然使受力最大的螺栓承受较小的载荷是比较合理的螺栓布置方案。若螺栓组采用铰制孔用螺栓连接，则靠螺栓光杆部分受剪切和配合面间受挤压来传递横向载荷，其设计准则是保证螺栓的剪切强度和连接的挤压强度，可按相应的强度条件式，计算受力最大螺栓危险剖面的直径。若螺栓组采用普通螺栓连接,则靠拧紧螺母使被连接件接合面间产生足够的摩擦力来传递横向载荷。在此情况下，应先按受力最大螺栓承受的横向载荷，求出螺栓所需的紧力；然后用只受预紧力作用的紧螺栓连接，受拉强度条件式计算螺栓危险剖面的直径d1；最后根据d1查标准选取螺栓直径d，并根据被连接件厚度、螺母及垫圈厚度确定螺栓的标准长度.
解题要点：
1．螺栓组连接受力分析
（1）将载荷简化
将载荷FΣ向螺栓组连接的接合面形心O点简化，得一横向载荷FΣ=12000N和一旋转力矩T=FΣl=12000×400=4.8×106N·mm（图解一）。
（2）确定各个螺栓所受的横向载荷
在横向力FΣ作用下，各个螺栓所受的横向载荷Fs1大小相同，与FΣ同向。
Fs1=FΣ/4=12000/4=3000 N
而在旋转力矩T作用下,由于各个螺栓中心至形心O点距离相等,所以各个螺栓所受的横向载荷FS2大小也相同，但方向各垂直螺栓中心与形心O的连线（图解二)。
对于方案（a),各螺栓中心至形心O点的距离
所以
由图解二（a）可知，螺栓1和2所受两力的夹角a最小，故螺栓1和2所受横向载荷最大，即
对于方案（b),各螺栓中心至形心O点的距离为
rb=a=100mm
所以
由图解二b可知,螺栓1所受横向载荷最大,即
（3)两种方案比较
在螺栓布置方案（a)中,受力最大的螺栓1和2所受的总横向载荷=10820N;而在螺栓布置方案（b）中，受力最大的螺栓1所受的总横向载荷=15000N.可以看出，〈，因此方案(a）比较合理。
2．按螺栓布置方案（a）确定螺栓直径
(1）采用铰制孔用螺栓连接
1）因为铰制孔用螺栓连接是靠螺栓光杆受剪切和配合面间受挤压来传递横向载荷,因此按剪切强度设计螺栓光杆部分的直径ds：
mm
查GB27-88，取M12×60（ds=14mm>11.98mm）。
2）校核配合面挤压强度：
按图解三所示的配合面尺寸，有：螺栓光杆与钢板孔间

螺栓光杆与铸铁支架孔间
=
故配合面挤压强度足够.
(2）采用普通螺栓连接
因为普通螺栓连接，是靠预紧螺栓在被连接件的接合面间产生的摩擦力来传递横向载荷，因此首先要求出螺栓所需的预紧力F′。
由，得
N
根据强度条件式可得螺栓小径d1,即
mm
查GB196—81，取M45（d1=40.129mm〉38。8mm)。
班 级 学 号 姓 名
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西南交通大学2009－2010学年 第（二）学期
《机械设计》半期考试试卷B
课程代码： 2030100 考试日期：2010年 4 月30日 考试时间： 90分钟
（请考生注意,直接在每道题后作答,本试卷共5页)
题号
一
二
三
四
五
六
七
八
总成绩
得分

阅卷教师签字：
一、 是非题:对者画○，错者画×，请将答案填入题后的表格中。
(每小题1.5分，共15分)
1、矩形螺纹由于当量摩擦系数大，强度高,所以是常用的联接螺纹.
2、采用螺纹联接时,若被联接件总厚度较大，且材料较软，强度较低，而且需要经常装拆，宜采用双头螺柱联接。
3、滚子链的铰链磨损后,链条在传动过程中易在小链轮上发生脱链。
4、一对齿轮传动中，若材料不同，则小齿轮和大齿轮的接触应力亦不同.
5、轴毂联接中采用普通平键联接时，该键同时起周向固定和轴向固定的作用。
6、滑键固定在轮毂上随轮毂一同沿着轴上的键槽移动.
7、直齿锥齿轮强度计算是以大端处的当量圆柱齿轮为计算依据的。
8、螺栓的最大应力一定时,应力幅越小,其疲劳强度越高。
9、选用弹性模量大的带材料，可以避免带传动发生弹性滑动现象。
10、齿轮传动中,主动齿轮齿面上产生塑性变形后,齿面节线附近被碾出沟槽。
题一、答案填写表
1、
2、
3、
4、
5、
6、
7、
8、
9、
10、
二、单项选择题：请将答案填入题后的表格中。
(每小题1.5分，共15分）
1、机械设计这门学科，主要研究______ 的工作原理、结构和设计计算方法。
A．各类机械零件和部件    B．通用机械零件和部件
C．专用机械零件和部件 D．标准化的机械零件和部件
2、对于采用常见的组合和按标准选取尺寸的平键静联接，主要失效形式是_____。
A. 工作面的压溃 B。 工作面过度磨损 C。 键被剪断 D. 键被弯断
3、同精度的齿轮传动,动载荷系数Kv与__________有关。
A。 圆周速度
B。 齿轮在轴上相对于轴承的位置
C. 传动超载
D。 原动机及工作机器的性能和工作情况
4、V带的楔角等于__________。
A. 40° B. 35° C。 30° D。 20°
5、带传动采用张紧轮的目的是____________。
A. 减轻带的弹性滑动
B. 提高带的寿命
C. 改变带的运动方向
D。 调节带的初拉力
6、螺栓联接中，有时在一个螺栓上采用双螺母,其目的是__________。
A。 提高强度 B. 提高刚度 C. 防松 D. 减小螺纹牙受载
7、受轴向工作载荷的紧螺栓联接，设螺栓刚度远远大于被联接件的刚度，则螺栓中的总拉力接近____________________________________。
A。 ＝F¢＋F B. <F¢＋F C. 〉F¢＋F D. ＝F¢＋
8、标准直齿圆柱齿轮传动，轮齿弯曲强度计算中的齿形系数只决定于_____。
A。 齿数z B. 模数m C. 齿宽系数fd
9、一对圆柱齿轮传动，通常把小齿轮的齿宽取值比大齿轮略大，其主要目的是______。
A. 使小齿轮的强度比大齿轮略高一些
B. 减小传动中的动载荷
C。 为了便于安装,保证有效接触宽度
D. 避免沿齿向载荷分布不均匀
10、在一定转速下，要减轻链传动的运动不均匀性和动载荷，应______。
A。 增大链节距和链轮齿数 B. 减小链节距和链轮齿数
C。 增大链节距，减小链轮齿数 D. 减小链节距,增大链轮齿数
题二、答案填写表
1、
2、
3、
4、
5、
6、
7、
8、
9、
10、
三、填空题：把答案写在题中的横线上.(每空1分, 共15分）
1、带传动的主要应力有________、________、和_________,最大应力发生在___________________________________________________。
2、按防松原理分，螺栓联接的防松方法有________________、_________________及______________________________。
3、两级齿轮传动中，其中一级为斜齿圆柱齿轮传动，另一级为锥齿轮传动，斜齿圆柱齿轮传动一般放在__ ___ 级；锥齿轮传动一般放在_______ 级。
4、钢制齿轮，根据热处理工艺不同而分为________齿面与__________齿面，其中的齿面硬度值，前者为__________；后者为___________。
5、硬齿面闭式齿轮传动,通常先按 __ __ __强度进行设计，然后校核 强度。
四、简述题(每题6分,共12分）
1) 试分析图示两级减速装置方案中存在什么问题？为什么？
2) 斜齿圆柱齿轮的直径d1、d2,模数mt、mn，压力角at、an,齿顶圆直径da1、da2,螺旋角b，中心距a等参数中,哪些应圆整?哪些应该取标准值？哪些不应圆整？
五、受力分析(共15分）
图示为两级斜齿轮减速器，已知电动机转动方向。为使轴Ⅱ、轴Ⅲ上的轴向力互相抵消一部分,试确定
1) 图中各斜齿轮的螺旋线方向；(4分）
2) 分别画出图中两对斜齿轮、锥齿轮所受力的圆周力Ft、径向力Fr和轴向力Fa （11分）
六、图示凸缘联轴器用8个受拉普通螺栓联接（M16的螺栓，d1=13。835mm）。已知：螺栓分布圆直径D0=250mm，结合面间的摩擦系数μ=0。12。考虑摩擦传力的可靠性系数Kf=1.2，螺栓的许用应力[σ]=160MPa，试计算该联轴器所能传递的最大转矩Tmax=?（14分)
七、已知单根普通V带能传递的最大功率P = 6 kW,主动带轮基准直径 D1= 100 mm，转速为n1= 1460 r/min,主动带轮上的包角= 150°，带与带轮之间的当量摩擦系数= 0.51。试求带的紧边拉力,松边拉力，预紧力及最大有效圆周力（不考虑离心力）. （14分）