5. 如图所示传动系统中，1、5 为蜗杆，2、6为蜗轮，3、4为斜齿圆柱齿轮，7、8为直齿圆锥齿轮。已知：蜗杆1主动，圆锥齿轮8转动方向如图。为使各中间轴上轮齿的轴向力能相互抵消一部分，要求： （1）标出蜗杆1的转动方向。 （2）标出斜齿圆柱齿轮3、4和蜗轮2、6的螺旋线方向。
六、结构题（本大题1小题，10分)
1.分析题图所示的螺纹联接结构，找出其中的错误，简单说明原因，并画图改正。
a b c
题图
北京信息科技大学（筹） 2011~2012学年第一学期
《 机械设计》课程期中考试试卷标准答案
。
题号 题分 得分 一 20 二 10 三 24 四 36 五 10 六 七 总分 100 一、选择题(将正确的代码A、B、C、D填入横线上方的空格处)。 (本大题共20小题，每小题1分，总计20分)
1．机械设计课程研究的内容只限于_C___。
A.专用零件和部件 B.在高速高压环境温度过高或过低等特殊条件下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件 C.在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部件 D.标准化的零件和部件
2.下列四种叙述中，_D___是正确的。 A．变应力只能由变载荷产生 C．静载荷不能产生变应力
B．变应力只能由静载荷产生
D．变应力也可能由静载荷产生
3. 发动机连杆横截面上的应力变化规律如题3-2图所示，则该变应力的循环特性系数r为_B_____。 A．0.24 B．–0.24 C．4.17 D．–4.17
4.在常用螺纹类型中，主要用于传动的是___D_____。 A．矩形螺纹、梯形螺纹、普通螺纹
B．矩形螺纹、锯齿形螺纹、管螺纹
C．梯形螺纹、普通螺纹、管螺纹 D．梯形螺纹、矩形螺纹、锯齿螺纹 5.一精致普通螺栓的螺栓头上标记着6.8（强度级别），则该螺栓材料的屈服极限近似为________ L 2
N/mm。A．600 B．800 C．680 D．480
6．在螺栓连接中，往往在一个螺栓上采用双螺母，其目的是_C___。 A.提高强度 B.提高刚度 C.防松 D.减小每圈螺纹牙上的受力 7.普通平键联接与楔键联接相比，最重要的优点是____B______。 A．键槽加工方便 B．对中性好 C．应力集中小
D．可承受轴向力
8．带传动不能保证准确的传动比，其原因是____B____。
A.带容易变形和磨损 B.带传动工作时由拉力的变化而引起的弹性滑动 C.带在带轮上出现打滑 D.带的弹性变形不符合虎克定律 9. 轮齿弯曲强度计算中的齿形系数YFa与 C 无关。
A．齿数z B．变位系数x C．模数m D．斜齿轮的螺旋角? 10.与齿轮传动相比，__D__不是蜗杆传动的优点。
A.传动平稳噪声小 B.传动比可以很大 C.可以自锁 D.传动效率高 11. 对于普通圆柱蜗杆传动，下列说法错误的是__B__。
A.传动比不等于蜗轮于蜗杆分度圆直径比 B.蜗杆直径系数q越小，则蜗杆刚度越大 C.在蜗轮端面内模数与压力角为标准值 D.蜗杆头数z1多时，传动效率提高
12.带传动在工作时，假定小带轮为主动轮，则带内应力的最大值发生在带 B 。
A．进入大带轮处 B．进入小带轮处 C．离开大带轮处 D．离开小带轮处
13、零件受交变应力时，N次循环时的疲劳极限为?rN?KN?r，其中代号注脚“r”代表__D____。 A.
?a ?mB.
?m ?aC.
?max ?minD.
?min ?max14.蜗杆直径系数q值的标准化，是为了_C___。
A.保证蜗杆有足够的刚度 B.提高蜗杆传动的效率 C.利于蜗轮滚刀的标准化 D.便于蜗杆刀具的标准化
15.V带轮是采用实心式、轮辐式或腹板式，主要取决于____C_____。
A．传递的功率 B．带的横截面尺寸 C．带轮的直径 D．带轮的线速度
16. 一对相啮合的圆柱齿轮z2?z1,b1?b2，其接触应力的大小是_C___。 A. ?H1??H2 B. ?H1??H2 C. ?H1??H2 D.可能相等，也可能不等 17. 齿面硬度为56~62HRC的合金钢齿轮的加工工艺过程为___C_____。 A．齿坯加工一淬火一磨齿一滚齿 C．齿坯加工一滚齿一渗碳淬火一磨齿
B．齿坯加工一淬火一滚齿一磨齿 D．齿坯加工一滚齿一磨齿一淬火
18、考虑滑动率?，则带传动的实际传动比___C____。
dd2A.i?
dd1(1??)dd2d(1??)dd2(1??2)B.i? C.i? D.i?d2
dd1(1??)dd1dd119．带传动的主动轮与从动轮的两轴线位于同一水平面内，为使传递功率增大，应使_A__在上。 A.松边 B.紧边 C.条件不足无法判断 D.哪边在上与传递功率大小无关
20．蜗杆传动通常需作热平衡计算的主要原因在于___D_。
A.传动比较大 B.传力比较大 C.蜗轮材料较软 D.传动效率较低 二、填空题（本大题共6小题，每空0.5分，满分10分）
1.同一联接处使用两个平键，应错开__180°___布置；采用两个楔键或两组切向键时，要错开___90-120°___；采用两个半圆键，则应__布置在一条直线上_______。
2.产品开发性设计的核心是__功能设计__及__结构__设计工作。
3.带传动的失效形式有：打滑和带的疲劳破坏。
4. 蜗轮轮齿的失效形式有____﹑____﹑____﹑____。但因蜗杆传动在齿面间有较大的相对滑动速度，所以更容易产生____和____失效。答：齿面胶合，点蚀，磨损，齿根弯曲疲劳，胶合，磨损 5.齿轮轮齿常见的失效形式有：轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性变形。 6. 螺纹联接的防松，按其防松原理分为__________防松、__________防松和__________防松。 答：摩擦，机械，破坏螺纹副关系
三、问答题（有9小题，每题4分，选作6题，满分24分.在答题纸上写清题号回答）
1. 常用螺纹联接的类型有哪几种？应用场合是什么？
答：常用的螺纹联接有4种类型：（1）螺栓联接：用于被联接件不太厚有足够的装配空间的场合。（2）双头螺栓联接：用于被联接件之一很厚，又经常拆装的场合。（3）螺钉联接：用于被联接件之一很厚，又不经常拆装的场合。（4）紧钉螺钉联接：用于固定两被联接件的相对位置，并且传动力和力矩不大的场合。
2. 普通螺纹分为粗牙和细牙螺纹，请问细牙螺纹有什么特点？用于何处？
答：答：细牙螺纹螺距小、螺纹升角小、自琐性好，强度高，但不耐磨损、易滑脱。用于粗牙对强度影响较大的零件（如轴和管状件）、受冲击振动和变载荷的联接、薄壁零件的联接、微调机构等等。
3. 普通平键的公称长度L与工作长度l之间有什么关系？
答:圆头平键工作长度l = L- b；方头平键的工作长度l = L；单圆头平键l = L -b/2。 4. 什么是材料的疲劳极限（又称无限寿命疲劳极限）？如何表示？
答：用一组材料相同的标准试件进行疲劳实验，当试件受无限次循环应力作用下而不发生疲劳破坏时的最大应力称作材料的疲劳极限，用?r表示，r为应力循环特征。
5. 为了避免带传动出现打滑现象，把带轮与带接触的工作表面加工粗糙一些以增大摩擦，这样做合理吗，为什么？
答：不合理。因为在带传动中，弹性打滑是不可避免的，而如果带轮的工作面比较粗糙，将会加剧带的磨损，降低带的使用寿命。因此，这样做不合理。
6．一对齿轮传动，若按无限寿命考虑，如何判断其大小齿轮中哪个不易出现齿面点蚀？哪个不易发生齿根弯曲疲劳折断？
答：一对齿轮的接触应力相等，哪个齿轮首先出现点蚀，取决于它们的许用接触应力[?H]，其中较小者容易出现齿面点蚀。通常，小齿轮的硬度较大，极限应力?lim较大，按无限寿命设计，小齿轮的许用接触应力[?H]1 较大，不易出现齿面点蚀。
判断哪个齿轮先发生齿根弯曲疲劳折断，即比较两轮的弯曲疲劳强度，要比较两个齿轮的
YFa1YSa1[?F]1和
YFa2YSa2，其比值较小者弯曲强度较高，不易发生轮齿疲劳折断。
[?F]27.对于紧螺栓联接，其螺栓的拉伸强度条件式中的系数1.3的含义是什么？
答：系数1.3是考虑到紧联接时螺栓在总拉力F2的作用下可能补充拧紧，故将总拉力增加30%以考虑此时扭转切应力的影响。
8．带传动的打滑是如何发生的？它与弹性滑动有何区别？打滑对带传动会产生什么影响？
答：打滑是由于过载所引起的带在带轮上全面滑动。打滑可以避免，而弹性滑动不可以避免。打滑将使带的磨损加剧，从动轮转速急剧下降，使带的运动处于不稳定状态，甚至使传动失效。
9．在开式齿轮传动中，为什么一般不出现点蚀破坏？ 答：开式齿轮传动，由于齿面磨损较快，很少出现点蚀。
五、分析与计算题(本大题共5小题，10，6，8，6,6共计36分)
1 如图所示，用8个M24（d1=20.752 mm）的普通螺栓联接的钢制液压油缸，螺栓材料的许用应力[?]=80 MPa，液压油缸的直径D =200 mm，为保证紧密性要求，剩余预紧力为F1=1.6F，试求油缸内许用的的最大压强Pmax。
解题要点：
1．先根据强度条件求出单个螺栓的许用拉力F2； 2．在求许用工作载荷F。 解： 根据：
?ca?1.3F2?? [?]，
4d12例5-1图 20.7522??d2解得： F2≤ 14×1.3 [?]= 4×1.3×80=20814 N 依题意：
F2?F?F?1.6F?F?2.6F
由： 2.6F = 20814，解得：F = 8005 N
汽缸许用载荷： FΣ = z F = 8F = 64043 N 根据： F?D2??pmax4?64043
解得：
p4F64043max???4??D2??2002?2.04 MPa
2. 设V带所能传递的最大功率P = 5 kW，已知主动轮直径dd1= 140mm，转速n1= 1460 r/min，包角?1?140?，带与带轮间的当量摩擦系数fv?0.5，试求最大有效圆周力Fe 和紧边拉力F1。
解题注意要点：
1．此题是在最大载荷条件下的受力计算，可以应用欧拉公式；
2．题目数据没有q，故忽略离心拉力qv2
。 解： 带速：v??n1dd1??1460?14060?1000?60?1000?10.702 m/s
小带轮包角：?1?140??140?/180?2.443 弧度 有效圆周力：Fe?1000P/v?5000/10.702?467.2 N
?联立：
?F1?1fvF?e2.443?0.5??e?3.392 n?2?Fe?F1?F2?467.234解得：
F2?195.3N，
F1?662.5N
123．图示双级斜齿圆柱齿轮减速器，高速级：mn=2 mm，z1=22，
z2 =95，?n?20?，a =120，齿轮1为右旋；低速级：mn= 3 mm，
z3 =25，z4=79，?n?20?，a =160。主动轮转速n1=960 r/min，转向如图，传递功率P = 4 kW，不
计摩擦损失，试：
(1) 标出各轮的转向和齿轮2的螺旋线方向； (2) 合理确定3、4轮的螺旋线方向； (3) 画出齿轮2、3 所受的各个分力；
n解题注意要点：
3F3F34(1) 一对斜齿轮旋向相反,1轮右旋,2轮左旋。
Fa2F3(2) 为使3轮轴向力与2轮反向，3轮左旋、4轮右旋。
1FFr2t22nn 例10-7
机械设计期中考试试卷2011-11汇总
