长沙理工大学机械设计期末考试题库含答案详解.doc

三 分析计算题 1．如图a、b分别为二级标准斜齿圆柱齿轮减速器的两种布置形式。已知齿轮2模数mn2=2.5mm，z2=57，β2=13°；齿轮3模数mn3=3mm，z3=19；齿轮4轮齿旋向为右旋。若主动轴I转向如图所示，试： 图a、b两种布置形式哪种布置合理？并分析为什么？（2分） 为使中间轴Ⅱ的受力合理，试确定齿轮2轮齿旋向。（2分） 在你认为齿轮布置合理的图上，画出各齿轮受力方向。（3分） 为使轴Ⅱ的外部轴向力为零，试计算出齿轮3的螺旋角β3的值？（7分） 若主动轴I转向相反，轴Ⅱ的轴向力还是否为零？（1分） 图a 图b 图b布置形式合理（1分）。理由：将齿轮布置在远离转矩输入端的位置，（1）可利用轴的弯曲和扭转变形的综合作用使齿轮的最大载荷降低；（2）也可使载荷分布不均状况得以改善（答对一个或两个理由都得1分）。 2）如本题答图a、b所示：a、b两图中齿轮2皆为左旋。(2分，每画对1个得1分) 3）如本题答图b所示：（总计6对分力总计3分。每画对1对分力得0.5分） 4） 齿轮2、3的圆周力分别为： （1）（2分） 齿轮2、3的轴向力分别为： （2分） 为使轴II的轴向力为零，应满足如下条件： （2）（1分） 将（1）式代入（2）式中整理得： （1分） 所以， （1分） 即使轴I反转，轴II的轴向力仍为零。（1分） 2（总15分）： 如图所示，一级斜齿圆柱齿轮减速器传动装置的小齿轮为悬臂布置形式。该齿轮的轴系采用一对角接触球轴承背对背安装的支撑形式。已知：轴承径向载荷Fr1、Fr2方向如图所示，大小分别为：Fr1=5500N、Fr2=3000N，小齿轮轴向力A=1500N。轴承内部轴向力按S=0.4Fr计算。 1）分别计算图该对轴承的轴向力Fa1、Fa2。（8分） 2）若该对轴承的寿命为8000小时，现将载荷加大一倍，将转速减小一半，试计算后确定该对轴承能否满足载荷及转速改变后寿命至少2500小时的工作要求？（7分） 1） S1=0.4Fr1 = 0.4x5500 = 2200(N) ，方向向左； （1分） S2=0.4Fr2 = 0.4x3000 = 1200(N) ，方向向右； （1分） 根据轴的转向及小齿轮旋向判断出：小齿轮轴向力A向左。（3分） S1+A = 2200+1500 = 3700 (N) S2 = 1200 (N) （1分） 所以，Fa2 = S1+A = 3700 N （1分） Fa1 = S1 = 2200 N (1分) （以上步骤中公式正确、轴向力A方向判断正确，仅计算结果错误，只扣1分。） 2） 结论：不满足。 （没有中间步骤和计算公式，只答不满足，“蒙对的”给1分） 四 结构题 1 下图分别用六角头M16的普通螺栓、六角头M16的铰制孔螺栓连接两块厚度为20mm的钢板，采用弹簧垫圈，补画出其余结构线条，并注明那个是普通螺栓连接，那个是铰制孔螺栓连接（4分）。 答案： 普通螺栓连接（2分） 铰制孔螺栓连接（2分） 2 (结构设计题)指出齿轮轴系结构图中的错误（指出并改正8处即可），说明错误原因，并在中心线上方画出正确结构（16分）。已知： 1）齿轮是油润滑，轴承是脂润滑； 2）轴承为深沟球轴承。 答案：任意标出8处错误，并在上部改正这8处错误（每处2分）。 错误1：键槽的长度不能大于与其连接的联轴器轴毂的长度； 错误2：联轴器没有轴向定位； 错误3 ：没有密封； 错误4 ：密封处的轴径不能和轴承安装处的轴径相同； 错误5：轴承端盖作为轴承外圈的定位，其内圈直径不能小于轴承外环内径； 错误6：套筒作为轴承内圈的定位，其外径不能大于轴承内环外径； 错误7：螺栓连接处的画法不对，包括螺纹画法和光孔的画法； 错误8：没有画剖面线； 错误9：用套筒对齿轮进行轴向定位时，套筒不能同时与轴肩和齿轮接触； 错误10：两个键槽的位置应在同一直线上，确保两个键槽一次装夹加工出来； 错误11：轴肩作为轴承内圈的定位，其直径不能大于轴承内环外径； 错误12：同错误5； 错误13：没有画剖面线； 错误14：轴的伸出长度不应超过联轴器，这样无法实现两个