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2005年机械设计试题答案
一、是非题(9小题, 每小题1分, 共9分。正确的在（）中写“T”，错误的在（ ）中写“F”)
1.某转轴采用40钢（?S?335MPa）,经校核其扭转刚度不够，可改选高强度合金结构钢40Cr(?S?785MPa)，以提高刚度。 (F)
2. 用普通平键时，键的截面尺寸b×h和键长L都是根据强度计算确定的。 (F)
3. 强度计算主要有三种方法：扭转强度条件计算，按弯扭合成进行强度条件验算，按疲劳强度条件进行校核。对于每一根轴都必须经过这三种方法依次计算过,才能保证安全可靠。 (F)
4．变应力是由变载荷产生，也可能由静载荷产生。（T）
5. V带横截面中两工作面之间的夹角为40°，所以带轮槽角也是40°。(F)
6. 同一减速器中，如果忽略效率不计，在工作过程中，则每个轴所传递的转矩是相等的。（F) 7. 紧的普通螺栓联接，其螺栓危险截面承受的只是拉应力。（F） 8. 螺纹的螺旋升角愈小，螺纹的自锁性能愈好。（T）
9. 计算蜗杆传动的啮合效率时，蜗杆和蜗轮齿面间的当量摩擦系数可根据两者的相对滑动速度选取。 (T) 二、填空题〔每空1分，共12分〕
1.从防松工作原理来看，弹簧垫圈属于 摩擦 防松；止动垫圈与园螺母配用属于 机械 防松措施。 2.已知某三线螺纹中径为9.5mm，螺距为1mm，则螺纹的导程为 3 mm。 3.按国家标准GB/292-93规定，代号为7210C的滚动轴承类型为 角接触球轴承 轴承，其内径为 50 mm，直径系列为 轻 系列，C代表 公称接触角15o，其精度为 P0 级。
4.平键的工作面为 两侧 面，工作时靠 轴槽、键及毂槽的侧面受挤压 来传递转矩。
5.V带传动中带工作中最大应力产生在 紧边进入小带轮 处，其值为?max??1??b1??c。
三、问答题〔每题6分、计24分〕
1.分别说明普通螺纹、梯形螺纹的特点和应用场合。（6分） 答：普通螺纹自锁性能好，强度高（2分），主要用于连接（1分）。
梯形螺纹效率比矩形螺纹略低，但牙根强度较高，易于对中，磨损后可以补偿（2分）；在螺旋传动中应用最普遍。（1分）
2.齿轮传动的主要失效形式有哪些？闭式和开式传动的失效形式有哪些不同？ （6分）
答 ：轮齿的主要失效形式有五种：轮齿折断、和疲劳点蚀、磨损、胶合和塑性变形，轮齿折断有疲劳折断和过载折断两种形式（3分）。若设计正确、润滑条件良好，软齿面闭式齿轮传动的主要失效形式是疲劳点蚀（1分）。硬齿面闭式齿轮传动是弯曲疲劳折断（1分）。开式齿轮传动是磨损（1分）。
3.什么是摩擦型带传动中的弹性滑动现象？可否避免？它对带传动有何影响？（6分） 答：由带的弹性变形而引起带与带轮之间的相对滑动现象称为弹性滑动(2分)。 弹性滑动是带传动中不可避免的现象（2分）。
它会引起以下后果：①从动轮的圆周速度总是落后于主动轮的圆周速度，并随载荷变化而变化，导致此传动的传动比不准确。②损失一部分能量，降低了传动效率，会使带的温度升高，并引起传动带磨损。（2分）
4. 图1所示两级圆柱齿轮减速器的可能两种布置方案中，哪一种方案更合理？为什么? （6分） 答:方案二更为合理（3分）。原因之一是输入和输出的轴段长，原动机和工作机的振动和冲击对齿轮传动影响小（1分）。原因之二是轴的扭转剪应力分布减弱了弯曲正应力的分布不均（2分）。
四、选择题：把正确的选项代号填入（）中 (本题分5小题, 每小题2分, 共10分)
1.一减速齿轮传动，主动轮1用45号钢调质，从动轮用45号钢正火，则它们齿面接触应力的关系是 B 。
A.?H1??H2 B.?H1??H2 C.?H1??H2
方案一 方案二
图1
2.带传动中紧边拉力为F1，松边拉力为F2，则其传递的有效圆周力F为 C 。
A.F1?F2 B.(F1?F2)/2 C.F1?F2 D.(F1?F2)/2 3.用普通螺栓来联接的凸缘联轴器，在传递扭矩时 D 。 A.螺栓的横截面受剪切 B.螺栓与螺栓孔接触面受挤压 C.螺栓同时受剪切与挤压 D.螺栓受拉伸与扭转
4.一对斜齿圆柱齿轮传动中， A 的计算值不应圆整。
A. 分度圆直径 B. 齿轮宽度 C. 传动中心距a D. 齿数z 5.蜗杆传动的传动比范围通常为D。
A. i12<1 B. i12<1或i12>1 C. i12＝1～8 D. i12=8～80
五、分析计算题（共25分）
1.已知V带传动所传递的功率P=7.5kW，带速v=10m/s，现测得张紧力F0=1125N，试求紧边拉力F1和松边拉力F2各等于多少？（5分）
答：（1）有效圆周力F?（2）?F1?F2?F1000P?750N〔2分〕 VF1?F2?2F0
?F1=1500N F2=750N〔3分〕
2.如图2所示为一正装30212圆锥滚子轴承，轴向外载荷FA=500N，径向载荷Fr1=6000N，Fr2=1000N，，试分别求两轴承的轴向力Fa1、Fa2。（派生的轴向力Fd＝0.28Fr ） （10分）
图 2 解 如图2所示
Fd1＝0.28Fr1＝0.28×6000=1680N，方向向右 〔2分〕 Fd2＝0.28Fr2＝0.28×1000=280N,方向向左 〔2分〕
外部轴向力FA=500N方向向左
图2
因FA+ Fd2=500+280=780N< Fd1=1680N，轴有向右窜动的趋势,故轴承2被压紧,轴承1被放松。 〔2分〕 轴承 1放松 Fa1= Fd1=1680N 〔2分〕
轴承 2压紧 Fa2= Fd1-FA=1680-500=1180N〔2分〕
2.有一滑动轴承，其轴颈直径d=100mm，B/d=1.4，[p]＝8MPa，[V]=3 m/s，[pV]=15MPa.m/s，转速n=500r/min，问此轴承允许最大工作载荷为多少？（10分）
.d?14.?100?140 mm 解：B?14F?dB?p??100?140?8?112000 N〔2分〕
V??dn/(60?1000)???100?500?2.62m/s60?1000〔2分〕
?pV??15?p?2.62
p?所以
15?5.725 MPa2.62〔2分〕
.?100?140?80150N〔2分〕 由此得F?5725所以，允许最大工作载荷为80150N〔2分〕。
六、结构题（20分）
1.指出图3中的结构错误，并在轴线下侧画出其正确结构图。（14分） 图3
解 错误位置及正确结构图如图3所示。其错误主要是：
（1）伸出轴端（左端）的轴肩端面与轴承盖外侧之间的距离太短。 （2）轴承端盖与轴之间应留有间隙。
（3）左端轴承内圈和套筒装不上，也拆不下来。 （4）左圆锥滚子轴承应反装。
（5）轴承外圈与轴承座孔内壁间应有间距。 （6）与轮毂相配的轴段长度应小于轮毂长度。 （7）轴肩太高，轴承内圈无法拆卸。
图3
评分标准：指出错误（7分），画出正确的下半部（7分）。
2.图4连接面受转矩作用，利用四个螺栓完成连接，重新布置螺栓组使其受力更为合理，并在右边画出铰制孔用螺栓连接结构示意图。（6分）
图4
评分标准：螺栓位置（2分），铰制孔用螺栓连接（4分）。 七．Additional Question(10 Marks)
Find the equivalent dynamic load that a 30215 tapered roller bearing can carry at 1000r/min if the required rating life 10000 hours.The bearing is subjected to light shock and using an application factor of 1.0.
Table tapered roller bearing(GB/T272-93) Basic Bearing NO． 30215
Answer:
Bearing Dimensions d D B D1 80.0 75 130 25 84 Basic Load Rating Cr (kN) Static Load Rating C0r (kN) 83.1 Approx.．Speed Limit (r/min) 2800 106?C?Lh???
60n?P??60n??60?1000?P?C/?6Lh??80/??10000?6?10??10?
13310??11.74 kN