机械设计模拟试题一答案.doc

机械设计模拟试题一答案
一、选择填空(每空1分，共10分)
1．转动心轴的应力比为 A__。
(A) -1 (B) 0 (C) +1
2. 梯形螺纹的牙形角为 B 。
(A)15° 　　　(B) 30° (C) 60°
3．按防松机理分，止动垫圈属于___B___防松。
(A)摩擦 (B)机械 (C)破坏螺纹副
4．带有弹性，在工作时产生弹性滑动，这是由于 B 造成的。
(A) 带与带轮间的摩擦系数偏低
(B) 带工作时带的两边存在拉力差
(C) 过载
5．链传动的平均传动比是 B 。
(A) 恒定的　 (B)无规律变化的 (C)呈周期性波动
6．悬壁布置的齿轮传动齿宽系数宜取 B 。
(A)大些 (B) 小些 (C) 一样
7．闭式软齿面齿轮传动常见的失效形式是 B 。
(A)疲劳折断 (B)疲劳点蚀 (C)磨损 　
8．一支点双向固定，另一支点游动的支承适于 B 。
(A)轴的跨距较小，轴的温升较小的场合
(B)轴的跨距较大，轴的温升较高的场合
(C)人字齿轮轴
9．下面对阿基米德蜗杆正确描述的是 C 。
(A) 法面压力角20°，轴面模数为标准（规定）值
(B) 轴面压力角20°，法面模数为标准（规定）值
(C) 轴面压力角20°，轴面模数为标准（规定）值
10.唇形密封圈密封 C 润滑的轴承。
(A) 只适宜脂 (B) 只适宜稀油 (C) 适宜脂、稀油

二、填空（每空1分，共8分）
1．普通平键连接通常只进行 挤压 强度校核计算。
2．设计带传动时，宜初选的中心距范围为 0.7（d1+d2）≤a≤ 2（d1+d2） 。
3．闭式齿轮传动小齿轮的齿数宜取范围为 20~40 _。
4．设计一较高转速的斜齿轮轴，用滚动轴承支承，宜采用__角接触球_轴承。
5．斜齿轮的齿形系数按__当量齿数__查取。
6．按承载分，自行车前车轮轴为__心轴__。
7．设计链传动时，链条的节数宜取__偶数__。
8．代号为N207的滚动轴承，其类型为___圆柱滚子轴承__。

三、简答题（每题4分，共12分）
1．螺钉连接适于什么场合？定性画出螺钉连接图。
答：用于连接一薄一厚两零件，其中厚件不宜做成通孔，且不经常拆卸的场合。
螺钉连接如图

2．轴承的配置（轴的支承）主要有几种基本形式？各适用于什么场合？
答：（1）两端固定支承，用于温升较低的短轴。
（2）一端固定、一端游动支承，用于温升较高的长轴。
（3）两端游动支承，用于小人字齿轮轴。
3．设计不完全液体润滑径向滑动轴承时要进行哪些条件性验算？目的是什么？
答：（1）验算轴承的平均压力，避免轴承过度磨损。
（2）验算轴承的pv值，防止轴承胶合。
（3）验算轴承的滑动速度v，避免轴承局部磨损、胶合。
四、（10分）一零件，已知其材料的s-1=170MPa，s0=280MPa，ss=320MPa，若零件受稳定循环变应力作用，在危险剖面上作用的应力smax=190MPa，smin=30MPa，危险剖面的=1.3，试画出材料及零件的极限应力线图并在图中画出工作应力点的位置；按r为常数考虑，此计算应按疲劳强度计算还是静强度计算？
答：①材料及零件的极限应力线图如下

②按r为常数考虑，应按疲劳强度计算。

五、（10分）如图所示，将钢板横梁与立柱用2个普通螺栓连接在一起，在钢板的悬臂端受外载荷FS = 600 N，FS力到螺栓组形心o的距离L = 500 mm。螺栓的性能等级为6.8级，安全系数S=2.5，接合面间的摩擦系数f = 0.2，防滑系数KS = 1.2，试确定所需螺栓的最小直径?

解：将悬臂端作用力向螺栓组形心O简化，得横向力和转矩T

在横向力作用下，单个螺栓所受的横向力FR

在转矩T作用下，单个螺栓所受的横向力FT
（2分）
在横向力和转矩T的联合作用下，受力最大的螺栓的总横向力
Fmax=FR+FT=300+1500=1800N （2分）
计算螺栓的预紧力
∵ F0 f ³ KS Fmax
∴ （2分）
计算所需螺栓的最小直径： ∵螺栓的级别为6.8级，∴
（2分）
∵ ∴ （2分）

六、（20分）如图所示为齿轮—蜗杆传动。 1轮是主动轮，输入功率P1=7.5kw,转速n1=1450 r/min。 n1 ，n4 的转向如图所示。1，2为斜齿圆柱齿轮：d1= 55 mm，β=10.5°，试求:
1) 在图上画出蜗杆的转动方向及螺旋线方向；（4分）
2) 为使Ⅱ轴受力合理，确定齿轮1、2的螺旋线方向，并画在图上；（4分）
3) 画出蜗轮4在啮合点上所受的圆周力，径向力，轴向力的方向；（6分）
4) 计算Ft1、Fa1 的大小。（6分）
解：
1）蜗杆的转动方向向上，蜗杆为右旋，（4分）
2）齿轮1左旋，齿轮2右旋，（4分）
3) 圆周力向右，径向力向下，轴向力向外 （每个力2分，共6分）
4)T1=9.55´106P1/n1=9.55´106´7.5/1450=49396.6 Nmm （2分）
Ft1=2T1/d1= 2´49396.6/55=1796.2 N （2分）
Fa1= Ft1×tanb=1796.2´tan10.5°=332.9 N （2分）

七、结构设计与计算（30分）完成轴的结构设计，要求齿轮由右侧安装，轴承采用角接触球轴承，正装。在中心线上方画出正确结构即可。圆角、倒角不考虑。
若令左侧的轴承标号为1，右侧的轴承标号为2，且已知：轴承型号为7208AC，径向载荷Fr1=2500N，Fr2=1800N, 轴上的轴向载荷Fae=900N，方向向左，轴的转速n=800 r/min，ft=fp=1，试计算轴承的寿命。
注：C=26.8KN，Fd=0.68Fr，e=0.68
当：Fa/ Fr£e时，X=1，Y=0
Fa/ Fr$e时，X=0.41，Y=0.87

解：每改对一处得2分，改对8处以上即可得满分，即 16分
Fd1 =0.68Fr1=0.68´2500=1700 N
Fd2 =0.68Fr2=0.68´1800=1224 N
∵ F d2 + Fae = 1224 + 900=2124 N＞ Fd1 = 1700 N
∴轴承Ⅰ被压紧，轴承Ⅱ被放松
∴ Fa1 = Fd2 + Fae = 2124 N （2分）
Fa2= Fd2 = 1224 N （2分）
∵Fa1/ Fr1=2124/2500=0.85>e=0.68 ∴ X1=0.41，Y1=0.87
∵Fa2/ Fr2=1224/1800=0.68 =e=0.68 ∴ X2=1 ，Y2=0
P1=fp(X1×Fr1+Y1×Fa1)=1´ (0.41´2500+0.87´2124)=2873 N （2分）
P2=fp(X2×Fr2+Y2×Fa2)=1´ (1´1800+0´1224)=1800 N （2分）
∵P1 > P2 ，∴ 取P = P1 = 2873 N （1分）
∵轴承为球轴承，∴ e=3 （1分）
（4分）