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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C16×80GB/T1096-2003”的普通平键,其工作长度为64mm
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AA.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AA.小于1;B.等于1;C.大于1;D.可能大于1,也可能小于
14、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DA.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︳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=47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Fd1FR15010012⊙⊙。