上海大學(xué)機械設(shè)計(1)試卷A及答案

1、上海大學(xué)參考答案20132014 學(xué)年 秋季學(xué)期試卷 a成績第 1 頁 ( 共 5 頁 )二、單項選擇題（ 在空格處填上正確選項的字母，每小題1 分，共 10 分） 1為連接承受橫向工作載荷的兩塊薄鋼板，一般采用_。a課程名：應(yīng)試人聲明：機械設(shè)計（1） 課程號： 09325009 學(xué)分： 3.0a螺栓連接 b雙頭螺柱連接 c螺釘連接 d緊定螺釘連接2. 某齒輪輪轂通過 a 型平鍵與軸相連接。已知輪轂長度 l=80mm，選用的鍵為：gb/t 1096 鍵 1811我保證遵守上海大學(xué)學(xué)生手冊中的上海大學(xué)考場規(guī)則，如有考試違紀(jì)、作 弊行為，愿意接受上海大學(xué)學(xué)生考試違紀(jì)、作弊行為界定及處分規(guī)定的紀(jì)律處

2、分。70，則鍵的有效工作長度 l 為_。da80mm b.70mm c62mmd52mm應(yīng)試人應(yīng)試人學(xué)號應(yīng)試人所在院系3. _鍵對軸削弱最小。da.平鍵 b.半圓鍵 c.楔鍵 d.花鍵題號一二三四五六七八九4. 在受預(yù)緊力的緊螺栓連接中，螺栓危險截面的應(yīng)力狀態(tài)為_。d得分一、 是非題（對的填寫“”，錯的填寫“”，每小題 1 分，共 10 分）a純扭剪 b簡單拉伸 c彎扭組合 d拉扭組合5在帶的型號以及小帶輪的轉(zhuǎn)速已知的情況下，帶所能傳遞功率的增量取決于_。a1.機械零件在靜載荷作用下，則一定為靜強度破壞。 （）a傳動比b小帶輪上的包角 c帶的線速度高速軸的轉(zhuǎn)速 d小帶輪直徑2. 合金鋼與碳素鋼

3、相比具有較高的強度，因此用合金鋼制造零件不但可以減小尺寸，而且還可以減小斷面變化處過渡圓角半徑和降低表面粗糙度的要求。 （）3. 因帶傳動是摩擦傳動，所以傳動中會出現(xiàn)彈性滑動現(xiàn)象，但只要設(shè)計合理，可以避免彈性滑動6. 帶輪的最小直徑 d 取決于_。amina帶的型號 b帶的線速度 c高速軸的轉(zhuǎn)速 d傳動比 7. 閉式軟齒面圓柱齒輪傳動的主要失效形式是 。d的出現(xiàn)。 （） a. 壓潰 b. 剪斷 c. 磨損 d. 點蝕 4. 在機械傳動系統(tǒng)中，皮帶傳動往往放在高速級是因為它可以傳遞較大的轉(zhuǎn)矩。 （） 8小、大齒輪的彎曲應(yīng)力s 、s 之間的關(guān)系是_ 。bf1 f25. 滑鍵的主要失效形式不是磨損而

4、是鍵槽側(cè)面的壓潰。 （） a.s =sf1f2b.s sf1f2c.s sf1f2d. 不確定6花鍵連接通常用于要求軸與輪轂嚴(yán)格對中的場合。 （） 9在疲勞曲線上，以循環(huán)基數(shù)n0為界分為兩個區(qū)：當(dāng)nn0時，為區(qū)。 d7. 在圓柱齒輪的強度計算中，是按節(jié)點嚙合處進行接觸強度計算的。 （）a. 低周疲勞 b. 應(yīng)變疲勞 c. 有限壽命 d. 無限壽命8齒輪的齒形系數(shù) yfa與齒廓形狀有關(guān)，而與模數(shù)無關(guān)。 （）10. -1 代表變應(yīng)力，其腳標(biāo)-1 代表 _ 。d9當(dāng)螺紋公稱直徑、牙型角、螺紋線數(shù)相同時，細(xì)牙螺紋的自鎖性比粗牙螺紋的自鎖性要好。（）a. a/ m=-1 b. m/ a=-1 c. ma

5、x/ min=-1d. min/ max=-1 。10采用加厚螺母是提高螺紋連接強度的一個有效辦法。 （）注：教師應(yīng)使用計算機處理試題的文字、公式、圖表等；學(xué)生應(yīng)使用水筆或圓珠筆答題。s三、 簡答題（共 4 題，合計 32 分）第 2 頁 ( 共 5 頁 )3. 圖示為 v 帶傳動，小輪 1 為主動輪，大輪 2 為從動輪。請畫出這種情況下 v 帶的工作應(yīng)力分布情1. 彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù) k 的含義是什么？它對零件的疲勞強度和靜強度各有何影況示意圖，并標(biāo)出最大應(yīng)力點的位置，寫出帶的最大應(yīng)力smax的表達式。 （8 分）響？ (6 分)答：在對稱循環(huán)時，綜合影響系數(shù)是試件與零件的對稱循環(huán)彎

6、曲疲勞極限的比值；在不對稱循環(huán)時，綜合影響系數(shù)是試件與零件的極限應(yīng)力幅的比值。 （2 分）綜合影響系數(shù)使零件的疲勞極限小于材料試件的疲勞極限，而對靜強度則無影響。（4 分）2潤滑良好的閉式齒輪傳動，通常輪齒的疲勞折斷發(fā)生在什么部位？為什么？為提高齒輪的抗答：最大應(yīng)力發(fā)生在帶的緊邊開始繞上小帶輪處，smax=s +s +s1 b1c。 （2 分）疲勞折斷能力可采取哪些措施？（8 分）答：輪齒的疲勞折斷通常發(fā)生在齒根危險截面處。因為輪齒受載后齒根處產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力較大， 且受齒根過渡部分的形狀突變及加工刀痕等引起的應(yīng)力集中作用。（3 分）提高輪齒的抗疲勞折斷能力的措施有：1） 采用正變位齒輪，增大齒

7、根彎曲強度；2） 用增大齒根過渡圓角半徑及消除加工刀痕的方法來減小齒根的應(yīng)力集中；3） 增大軸及支承的剛性使輪齒接觸線上受載較為均勻；4） 采用合適的熱處理方法使齒芯具有足夠的韌性；5） 采用噴丸、滾壓等工藝措施對齒根表層進行強化處理。（5 分）v 帶的工作應(yīng)力分布情況如圖所示。（6 分）0bmmbcas-1 00-1s0 0-1ssammax minmax min第 3 頁 ( 共 5 頁 )4緊螺栓連接所受的軸向變載荷在 0 f 間變化，當(dāng)預(yù)緊力 f 一定時，如果減少螺栓剛度 c 或增大被連接件剛度 c ，則對螺栓連接的疲勞強度和連接的緊密性有何影響？ 試分別作圖分析四、計算題（共 4 題

8、，合計 48 分）1. 已 知 某 機 械 零 件 的 彎 曲 疲 勞 極 限 的 綜 合 影 響 系 數(shù) k =1.79 ， 所 受 的 最 大 工 作 應(yīng) 力 為s說明之。（10 分）smax=199mpa ，最小工作應(yīng)力為s =min119mpa ；制成該零件的材料的機械性能為s =s359mpa，答：當(dāng)螺栓所受的軸向載荷在 0 f 之間變化時，則螺栓總拉力在 f f 間變動，如圖所示。在0 2s-1=298mpa，材料常數(shù)js=0.19，試：（13 分）保持預(yù)緊力 f 不變的條件下，若減小螺栓剛度c 或增大被連接件剛度 c ，都可以減小應(yīng)力幅01）繪制該零件的極限應(yīng)力線圖；sa，從而提

9、高螺栓連接的疲勞強度。但由于殘余預(yù)緊力 f減小，會降低連接的緊密性。（4 分） 12）分別求 r=c 和sm=c時，該零件的計算安全系數(shù) s 。解：1）繪制零件極限應(yīng)力線圖（見下圖）：由公式 j =2s -ss得： s0=2s 2 298= =500 .84 mpa （2 分） 1 +j 1 +0.19（3 分）s s sa 點的坐標(biāo)為（0， ），計算得出：a（0，166.48）；d 點的坐標(biāo)為（ ， ），計算得出：dk 2 2 k（250.42，139.9）；c 點的坐標(biāo)為（s ，0），得出：c（359，0）。 （3 分）s根據(jù) a、d、c 三點坐標(biāo)值繪圖如下：（2 分）（3 分）2）求其計

10、算安全系數(shù)：設(shè)圖中該零件的工作應(yīng)力點為m (s , s ) a m，則 m 點的坐標(biāo)值計算如下：s =s =s -s 199 -119= =40 mpa2 2s +s 199 +119= =159 mpa2 2（2 分）sm a=-1 s s ms m a121rt 2 t 1第 4 頁 ( 共 5 頁 )當(dāng) r=c：因圖上過 m 點的射線 om 與直線 cg 相交，故僅需計算其靜強度。其計算安全系數(shù)為：sca=ss +s359= =1.804 159 +40（2 分）當(dāng) sm=c時：過 m 所作垂線與 ag 線相交，所以按疲勞強度計算，其安全系數(shù)為：sca=s +( k -j )s 298

11、+( 1.79 -0.19 ) 159 k ( s +s ) 1.79 ( 159 +40 )=1.55（2 分）解: 1) 計算斜齒齒輪螺旋角b (6 分)f=fii 軸的軸向合力為 0，即a 2a 32. 已知帶傳動的理論傳動比為 4.5，若滑動率為 2%，則實際傳動比是多少？（3 分） 解：f =f =f tan a 2 r1 t 1acosd =12ti(1 -0.5f ) dr1tanacosd1n 1i = = n 1 -eddd2d11= 4.5 =4.59 1 -0.02式中：f =f tan b= a 3 t 3d =m z / cos 3 n 32t tan b 2t z

12、ii = i 2 sind m z z3 n 3 1b , t =t z / zii i 2 1bd = mz =3 21 =63 mm 1 1z 52cot d = 2 = = 2.476 dz 2111= 22 2 t 2 t 52 i tan 20 o cos22 o = i(1 -0.5 0.3) 63 4 22 21sinb3如圖為由圓錐和斜齒圓柱齒輪傳動組成的兩級傳動裝置，已知傳遞功率p=16kw，小錐齒輪轉(zhuǎn)sinb=0.224 ， b=12.944o速 n =1600r/min，n 轉(zhuǎn)向如圖所示，錐齒輪齒數(shù) z =21，z =52，模數(shù) m=3mm，齒寬系數(shù) =0.3 ； 1 1

13、 1 2斜齒圓柱齒輪齒數(shù) z =22，z =91，法面模數(shù) m =4mm 。試: (19 分)3 4 n1） 要使 ii 軸上軸承所受軸向力為零，則斜齒圓柱齒輪螺旋角b為多少？2） 在圖上標(biāo)出斜齒輪螺旋角b的旋向;3） 在圖上標(biāo)出 ii 軸上兩個齒輪的圓周力、徑向力和軸向力的方向；4） 計算 ii 軸上兩個齒輪的圓周力、 徑向力和軸向力的大小。2) 標(biāo)出斜齒齒輪螺旋角b旋向見下圖(2 分)3) 6 個力的方向見下圖(3 分)4) 計算上述 6 個力的大小（8 分）t =9.55 106 p / n =9.55 10 6 16 /1600 =95500 n .mm i 1t =t z / z =

14、95500 52 / 21 =236476 n .mmii 1 2 12t 2 95500f =f = i = =3566.760 n(1 -0.5j ) d (1 -0.5 0.3) 63r 1f =f =f tan r 2 a 1 t 1asind =3566.760 tan 20o 1sin 22o=486.352 nt 3pt21 2222p tp t10第 5 頁 ( 共 5 頁 )2t 2 tf = ii = ii cos b=2 236476 cos12.944 o / 4 / 22 =5237.887 n d m z3 n 3f =f tan a / cos b=5237.88

15、7 tan 20 o / cos12.944 o =1956.120 n r 3 t 3 nf =f =f tan b=5237.887 tan12.944 o =1203.870 na 3 a 2 t 3解：由解圖可見，將力 p 移至螺栓組形心，則整個螺栓組所受的力為 p 和 t=pl，而 p 使每個螺 栓受力為 f ，t 使每個螺栓受力為 f 。p tp 1200f = = =300 n （1 分） 4 4f=ta a 4 + 2 2 2=pl2 2 a=1200 5002 2 50=3000 2 n（2 分）由解圖中每一螺栓的力矢量圖可得，螺栓 1，2 的受力最大。f =f =2 2f +f -2 f f cos 135 = 300 +( 3000 2 ) +2 300 3000 2 =4459 .82 n2（3 分）所需預(yù)緊力：f =0k f 1.2 4459.82 s 1 =fi 0.15 2=17839.28 n(24如圖所示，用四個普通螺栓將一懸臂梁固定在立墻上的兩塊夾板間。已知載荷 p=1200n，圖分)中尺寸 a=5