东莞理工机械设计试卷样式期中考试机械班参考答案.doc

东莞理工学院（本科）期中考试参考答案
2015--2016学年第二 学期
《机械设计》

开课单位：机械工程学院，考试形式：闭卷，允许带 计算器、绘图仪器 入场

题序
一
二
三
四
五
六
七
八
总 分
得分

评卷人

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、(×) 在其他条件不变的前提下，零件的截面形状一定，其疲劳极限随着截面尺寸增大而增高。
2、(×) 带传动能保证准确的瞬时传动比。
3、(√) 链传动中，跳齿和脱链现象最先发生在大链轮轮齿上。
4、(×) 当两个被连接件一个较薄、另一个较厚，且需经常拆卸时，宜采用螺钉连接。
5、(×) 标记为“键C16×80 GB/T 1096-2003”的普通平键，其工作长度为64 mm。
6、(√) 滚子链的链节数应尽量取偶数。

二、选择填空题（共12分，每空2分）得分︳
1、普通平键连接强度校核的内容主要是 A 。
A. 校核键与键槽侧面的挤压强度； B. 校核键的剪切强度；
C. A、B二者均需校核； D. 校核磨损。
2、带传动中，若小带轮为主动轮，则带中的最大应力发生在带 A 接触处。
A. 紧边与小带轮； B. 紧边与大带轮；
C. 松边与小带轮； D. 松边与大带轮。
3、零件受单向不稳定变应力作用时，若各级应力是递减的，则发生疲劳破坏时的总损伤率计算值将
A 。
A. 小于1；B.等于1；C. 大于1； D. 可能大于1，也可能小于1。
4、按防松原理分类， A 属于摩擦防松。
A．弹簧垫圈； B．开口销与开槽螺母； C．串联钢丝； D. 止动垫圈。
5、链条的磨损主要发生在 C 的接触面上。
A．滚子与轮齿； B. 滚子与套筒； C. 套筒与销轴； D. 内链板与轮齿。
6、在受轴向载荷的紧螺栓连接强度计算中，将螺栓所受总拉力乘以1.3，是为了 D 。
A．保证足够的预紧力； B. 增大安全系数； C. 防止松脱； D. 计入扭转剪应力。

三、填空题（共20分，每空2分）得分︳
1、设计带传动时，为防止带中的 弯曲应力 过大，应限制小带轮的最小直径。
2、普通平键的截面尺寸是根据 轴的直径 查标准确定的。当键连接强度不足需采用双键时，应沿圆周 180 度对称布置，并按 1.5 个键校核其强度。
3、滚子链由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板组成，其 销轴与外链板 之间、 套筒与内链板 之间分别为过盈配合，其 销轴与套筒 之间、 套筒与滚子 之间分别为间隙配合。
4、受轴向变载荷的紧螺栓连接，在工作拉力和残余预紧力不变的情况下， 减小 螺栓刚度
和 增大 被连接件刚度均能使应力幅减小，使疲劳强度提高。

四、简答题（共10分 每题5分）
1、带传动在工作中带受到哪些应力的作用？何处应力最大？ 得分︳

答：带传动在工作中受到拉、弯曲和离心拉应力的作用；（3分）
带的紧边进入小带轮处的带的外侧应力最大。 （2分）

2、设计滚子链传动时，传动中心距为什么不能选得过大？又为什么不能选得过小？ 得分︳
答：当其他参数不变时，若中心距过大，松边垂度过大，传动时造成松边颤动，故中心距不能选得过大；（2分）
而当中心距过小时，单位时间内链条绕转次数增多，链条的曲伸次数和应力循环次数增多，因而加剧了链的磨损和疲劳；同时，由于中心距小，链条在小链轮上的包角变小，每个轮齿所受载荷增大，且易出现跳齿和脱链现象。故中心距不能选得过小。（3分）

总之，链传动中心距既不能选得过小，也不能选得过大。

五、分析计算作图题（共46分）得分︳
1、（18分）已知45钢经调质后的机械性能为：强度极限屈服极限疲劳极限材料常数试求：
1）材料的脉动循环疲劳极限；（4分）
2）绘制材料的等寿命疲劳曲线；（7分）
3）若已知零件疲劳强度综合影响系数，试作出零件的等寿命疲劳曲线。（7分）
（说明：2）、3）中两图可作在同一坐标系内，要求标出比例尺）
得分︳
解：1）因，（4分）

2、(共16分) 某单根V带传动的初拉力，带速，主动带轮上的包角=150，当量摩擦系数=0.485，求：（提示：本题中）
1）若测得松边拉力为200N，求此时V带的紧边拉力及所传递的功率；（8分）
2）在保证V带传动不打滑的条件下，单根V带所能传递的最大功率及此时的紧边拉力和松边拉力。（8分）
得分︳

解：（1）已知，，根据，得
紧边拉力 （2分）
又， （2分）
∴ （4分）
（2）∵ （2分）
∴ （2分）
又 及
代入已知数据并联立求解得：
（2分）
（2分）

3、（12分）有一受预紧力和轴向工作载荷作用的紧螺栓连接，已知预紧力，螺栓刚度和被连接件刚度相等，轴向工作载荷，试计算：
1）该螺栓所受总拉力；（4分）
2）残余预紧力；（4分）
3）在预紧力不变的条件下，若保证被连接件间不出现缝隙，该螺栓允许的最大轴向工作载荷为多少？（4分）
得分︳
解：1）该螺栓所受总拉力（4分）

2）残余预紧力（4分）

3）该螺栓允许的最大轴向工作载荷（4分）
在预紧力不变的条件下，若保证被连接件间不出现缝隙，必须
则

附加题一 （12分）图示为一普通螺栓组联接。采用2个M24的螺栓（螺纹小径），已知螺栓的许用应力MPa， 被联接件接合面间的摩擦系数，可靠性系数，试求该螺栓组联接可承受的最大横向载荷。
得分︳

1）根据滑移条件得 ， （3分）
已知i=2，，z=2，，
∴ （2分）
（2）又根据螺栓强度条件： （3分）
得： （2分）
（3）由（1）、（2）得
（2分）

附加题二（共12分）一根轴用两个同型号的角接触球轴承支承（如图示），已知轴上外载荷，，其方向及作用点到支点的距离如图所示（提示：派生轴向力）：
1） 计算轴承1、2所受的径向载荷、； （4分）
2） 画出轴承1、2的派生轴向力方向并计算其大小；（4分）；
3） 计算轴承1、2所受的轴向载荷、。 （4分）
得分︳

Fd1
FR
150
100
1
2

解：（1）设轴承所受的径向载荷分别为、，则
（2分）
（2分）
（2）由图示布置形式可知、的方向如图所示。 （2分）
已知： （1分）
（1分）
（3） ∵
∴ 轴承2被“压紧”、 （1分）
轴承1被“放松” （1分）
∴ ， （1分）
（1分）
附加题三（共12分） 如图所示传动中： 齿轮1和2为渐开线斜齿圆柱齿轮传动，齿轮3和4、齿轮5和6均为轴交角Σ=的渐开线直齿圆锥齿轮传动，齿轮9和10为正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮传动。已知I轴为动力输入轴，输入功率其转速转动方向如图所示。已知各轮齿数分别为： 试求：
1）欲使轴II上斜齿轮2和锥齿轮3的轴向力方向相反，并完全抵消，斜齿轮1、2的螺旋角旋向应如何选择？若已知锥齿轮3轮齿上所受轴向力，斜齿轮1的模数试计算斜齿轮1的螺旋角的大小（忽略传动装置的功率损耗）；（7分）
2）欲使轴IV上锥齿轮6和蜗杆7的轴向力方向相反，蜗杆7、蜗轮8的螺旋角旋向应如何选择？（2分）
3）试在图上标出齿轮4和蜗杆7轮齿所受圆周力、径向力和轴向力 (i=4, 7)的作用位置和方向。（3分）
得分︳
⊙
⊙

1）
齿轮1为右旋,齿轮2为左旋。(计2分)
计算斜齿轮1的螺旋角的大小(计5分)
欲使，即
，
上式中，斜齿轮1受转矩，可得，
齿轮3的分度圆螺旋角

2）蜗杆7、蜗轮8均为左旋。(计2分)
3) 齿轮4和蜗杆7轮齿所受圆周力、径向力和轴向力的作用位置和方向如图示。(计3分)

《机械设计》期中考试试卷参考答案　　第6页