2．图c所示为一托架，20kN的载荷作用在托架宽度方向的对称线上，用四个螺栓将托架连接在一钢制横梁上，螺栓的相对刚度为0.3，螺栓组连接采用普通螺栓连接形式，假设被连接件都不会被压溃，试计算:
1) 该螺栓组连接的接合面不出现间隙所需的螺栓预紧力F′ 至少应大于多少？（接合面的抗弯剖面模量W=12.71×106mm3）（7分）
2）若受力最大螺栓处接合面间的残余预紧力F′′ 要保证6956N， 计算该螺栓所需预紧力F ′ 、所受的总拉力F0。（3分）
1）
（1）、螺栓组联接受力分析：将托架受力 情况分解
成下图所示的受轴向载荷Q和受倾覆力矩M的两种基本螺栓组连接情况分别考虑。（2分）
（2）计算受力最大螺栓的工作载荷F：（1分）
Q使每个螺栓所受的轴向载荷均等，为F1?Q20000??5000(N) Z4 倾覆力矩M使左侧两个螺栓工作拉力减小；使右侧两个螺栓工作拉力增加，其值为：
F2?Mlmax?li2i?14?6?106?227.54?227.52?6593.41(N)
显然，轴线右侧两个螺栓所受轴向工作载荷最大，均为： F?F1?F2?11593.41(N)
（3）根据接合面间不出现间隙条件确定螺栓所需的预紧力F’：（4分）
预紧力F’的大小应保证接合面在轴线右侧不能出现间隙，即：
2）若F’’ =6956N，则：（3分）
四、结构题（20分）
1．试说明实现轴上零件轴向固定的五种方法，并分别画出相应于各种轴向固定方法的结构图；画出模锻轮坯、腹板式大齿轮在转轴的轴端实现轴向固定与周向固定的结构图（要求齿轮也要画出来）。（12分）
评分标准：轴向固定：五种方法每种方法各0.5分，每画对一种结构1分；齿轮（2.5分）在轴端实现周向固定（普通平键）（1分）和轴向固定（轴肩和轴端挡板）（1分）4.5分。
2．图d和图e为凸缘联轴器的两个半联轴器的将两根轴连接起来的两种形式的部分结构，请将未画出的其余部分补全，成为完整的结构。（5分）
3. 现有成品一级标准圆柱齿轮减速器一台，输入轴与小齿轮采用普通平键连接，轴与小齿轮轮毂配合段轴颈直径d=40mm，该轴段长度l=58mm，键槽长
L=50mm,小齿轮轮毂键槽深t1=3.3mm。为得到比现有减速器更大的减速比，现在需要重新设计、更换齿轮。已知重新设计得到的齿轮模数m=3.0mm, 小齿轮齿顶圆直径da1=69mm, 齿根圆直径df1=55.5mm，齿宽b1=60mm，如果采用该
小齿轮，试根据上述数据进行分析：该减速器的输入轴是否具有可以继续使用的可能性？（3分） 标准答案：
该小齿轮能否做成齿轮与轴分开决定了这根输入轴能否继续被使用的首要条件：
e?df1?d2?t1?55.5?40?3.3?7.75?3.3?4.45(mm)?2.5m?2.5?3?7.5(mm)2 结论：按着这根轴设计小齿轮轮毂结构必须做成齿轮与轴为一体的轴齿轮形式，因此，如果采用该小齿轮，原输入轴不能继续被使用，必须重新设计输入轴。
专 业：机械工程及自动化 队 别： 卷 型：A 卷 课程名称：机械设计 考试日期： 考试方式：闭卷 学生学号: 学生姓名: 在试题纸上答题无效，教师命题时不需要留出答题空间
一、选择题：本题共10个小题，每小题2分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。把所选项前的字母填在题后的括号内。
1．在一般工作条件下，齿面硬度HB≤350的闭式齿轮传动，通常的主要失效形式为 【 】
A．轮齿疲劳折断 B. 齿面疲劳点蚀 C．齿面胶合 D. 齿面塑性变形
2．带传动在工作时产生弹性滑动，是由于 【 】
A．包角α太小 B. 初拉力F0太小 C．紧边与松边拉力不等 D. 传动过载
3．在下列四种型号的滚动轴承中，只能承受径向载荷的是 【 】
A．6208 B. N208 C. 3208 D. 5208
4．下列四种螺纹中，自锁性能最好的是 【 】
A．粗牙普通螺纹 B.细牙普通螺纹 C．梯形螺纹 D.锯齿形螺纹
5．在润滑良好的条件下，为提高蜗杆传动的啮合效率，可采用的方法为 【 】
A．减小齿面滑动速度υs B. 减少蜗杆头数Z1 C．增加蜗杆头数Z1 D. 增大蜗杆直径系数q
6．在圆柱形螺旋拉伸（压缩）弹簧中，弹簧指数C是指 【 】
A．弹簧外径与簧丝直径之比值 B．弹簧内径与簧丝直径之比值 C．弹簧自由高度与簧丝直径之比值 D．弹簧中径与簧丝直径之比值
7．普通平键接联采用两个键时，一般两键间的布置角度为 【 】
A．90° B. 120° C.135° D.180°
8．V带在减速传动过程中，带的最大应力发生在 【 】
A．V带离开大带轮处 B. V带绕上大带轮处 C． V带离开小带轮处 D. V带绕上小带轮处
9．对于普通螺栓联接，在拧紧螺母时，螺栓所受的载荷是 【 】
A．拉力 B.扭矩
C．压力 D.拉力和扭矩
10．滚子链传动中，链节数应尽量避免采用奇数，这主要是因为采用过渡链节后 【 】
A．制造困难 B.要使用较长的销轴
C．不便于装配 D.链板要产生附加的弯曲应力
二、填空题：本大题共10个小题，每空1分，共20分。把答案填在题中横线上。
1．轴如按受载性质区分，主要受 的轴为心轴，主要受 的轴为传动轴。 2．代号62203的滚动轴承，为 轴承，其内径为 mm。
3．在一般机械中的圆柱齿轮传动，往往使小齿轮齿宽b1 大齿轮齿宽b2；在计算齿轮强度时，工作齿宽b 应取 。
4．普通平键联接的工作面是键的 ；楔键联接的工作面是键的 。
5．为了便于互换及适应大量生产，轴承内圈孔与轴的配合采用 制，轴承外圈与轴承座孔的配合采用 制。
6．不随时间变化的应力称为 ，随时间变化的应力称为 ，具有周期性的变应力称为 。
7．按照平面图形的形状，螺纹分为 、 和 等。 8．按照工作条件，齿轮传动可分为 和 两种。
9．齿轮传动设计时，软齿面闭式传动通常先按 设计公式确定传动尺寸，然后验算轮齿弯曲强度。
10．直径较小的钢制齿轮，当齿根圆直径与轴径接近时，可以将齿轮和轴做成一体，称为 。
三、简答题：本大题共6个小题，每题5分，共30分。把答案填在题中横线上。
1．简述螺纹联接的基本类型主要有哪四种？
2．提高螺栓联接强度的措施有哪些？
机械设计试卷及答案
