石大远程在线考试——机械设计考试题_尾数为1、3、5答案

中国石油大学（北京）远程教育学院 期 末 考 试 机械设计课程设计机械设计课程设计 学习中心学习中心_ ___ __ 姓名姓名__ _______ _____学号学号____ ____ ____ 关于课程考试违规作弊的说明关于课程考试违规作弊的说明 1、 提交文件中涉嫌抄袭内容 （包括抄袭网上、 书籍、 报刊杂志及其他已有论文） ， 带有明显外校标记，不符合学院要求或学生本人情况，或存在查明出处的内容或 其他可疑字样者，判为抄袭，成绩为“0” 。 2、两人或两人以上答题内容或用语有 50以上相同者判为雷同，成绩为“0” 。 3、所提交试卷或材料没有对老师题目进行作答或提交内容与该课程要求完全不 相干者，认定为“白卷”或“错卷” ，成绩为“0” 。 一、题型一、题型 课程设计，包含问答题、改错分析题型及设计计算题，问答题共2 题，每题 10 分，共 20 分；改错题 1 题，共 30 分；设计计算题 1 题，共 50 分。 二、题目二、题目 （（1 1）学号末尾数为）学号末尾数为 1 1、、3 3、、5 5 的课程设计题目的课程设计题目 1、对轴瓦材料主要有哪些要求（10 分） 答 （1）对轴瓦的材料主要要求包括 1）良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性； 2）良好的跑合性、顺应性、嵌藏性和塑性； 3）足够的抗压强度和疲劳强度； 4）良好的导热性和加工工艺性； 5）热膨胀系数低、耐腐蚀； 2、传动齿轮设计时，如何确定齿轮的结构参数。 （10 分） 答通过齿轮传动的强度计算，确定出齿轮的主要尺寸（如齿数、模数、齿 宽、螺旋角、分度圆直径等） ，齿圈、轮辐、轮子毂等的结构形式及尺寸大小， 通常由结构设计而定，而不进行强度计算。 齿轮的结构设计与齿轮的几何尺寸、毛坯、材料、加工方法、使用要求及经 济性等因素有关。进行齿轮的结构设计时，必须综合地考虑上述各方面的因素。 通常是先按齿轮的直径大小， 选定合适的结构形式， 然后再根据荐用的经验数据， 进行结构设计。 对于直径很小的钢制齿轮，若齿根圆到键槽底部的距离较小时，应将齿轮和 轴做成一体（称为齿轮轴） 。 当齿顶圆直径小于 160mm 时，一般做成实心结构的齿轮。但航空产品中的 齿轮，也有做成腹板式的。 当齿顶圆直径小于 500mm 时，宜做成腹板式结构，腹板上开孔的数目按结 构尺寸大小及需要而定。 当齿顶圆直径大于 400mm 而小于 1000mm 时， 一般应做成轮辐截面为 “十” 字形的轮辐式结构的齿轮。 为了节约贵重金属对于尺寸较大的圆柱齿轮，可做成组装齿圈式的结构。齿 圈用钢制，而轮芯则用铸铁或铸钢。 3、改错分析题（30 分） 指出下图结构中的错误，并用文字说明。 （本题至少有 6 处错误，每指出一 处错误得 5 分） 答 ①联轴器无轴向定位 ②应有调整垫片 ③联轴器与端盖接触 ④齿轮左侧轴向定位不可靠 ⑤套筒处不应有键 ⑥右端轴承不需要弹性挡圈 4、计算题（50 分） 试设计铣床中的一对标准直齿圆柱齿轮传动。已知传递功率 P7.5KW， 小齿轮转速 n11450r/min，传动比 i2.08，两班制，每年工作300 天，使用寿命 5 年。 提示材料、精度等级选取，齿数计算，齿面接触疲劳强度校核，齿根弯曲 疲劳校核。无需结构设计。 解解 （（1）选择齿轮材料及精度等级 考虑此对齿轮传递的功率不大，故大、小齿轮都选用软齿面。小齿轮选用 40Cr，调质，齿面硬度为 240～260HBS；大齿轮选用 45 钢，调质，齿面硬度为 220 HBS（表 8.5） 。因是机床用齿轮，由表 8.10 选 7 精度，要求齿面粗糙度 Ra1.6～3.2m。 （2）按齿面接触疲劳强度设计 因两齿轮均为钢制齿轮，所以由（8.28）式得 d1 76.433 KT1u 1 du H 2 确定有关参数如下 1）齿数z和齿宽系数 d 取小齿轮齿轮z 1  30，则大齿轮齿数z 2  iz1 2.0830  62.4，圆整z 2  62。 实际传动比 传动比误差 齿数比 i0 z 2 62  2.067 z130 ii02.082.067 可用。  0.6＜2.5 i2.08 u  i0 2.067 由表 8.9取 d  0.9（因非对称布置及软齿面） 2）转矩 T1 T1 9.55106 P7.5  9.55106N mm  4.94104N mm n11450 3）载荷系数 K 由表 8.6取K 1.35 4）许用接触应力 H    H   H lim Z NT S N 由图 8.33c 查得  H lim1  775MPa，  H lim2  520MPa 由式（8.33）计算应力循环次数N L N L1  60n1rth 6014501163005 2.09109 N L2 N L1 2.09109 1.01109 i2.076 由图 8.34 查得接触疲劳的寿命系数Z NT1  0.89，Z NT 2  0.93 通过齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数 S H 1.0。所以 计算两轮的许用接触应力   H  1   H lim1ZNT1 S H  7750.89 MPa  689.81MPa 1.0 5200.93 MPa  483.6MPa 1.0   H  2   H lim2ZNT2 S H  故得 d1 76.433 KT1u 1 du H 2  76.433 1.354.941042.0761 0.92.076483.62 mm  59.40mm 计算模数 m  d159.40 mm 1.98mm z130 由表 8.1 取标准模数 m  2mm （3）校核齿根弯曲疲劳强度 由式（8.29）  F  确定有关参数和系数 1）分度圆直径 d1 mz1 230mm  60mm d 2  mz 2  262mm 124mm 2KT1 bm2z1 YFaYSa F  2）齿宽 b  d d1 0.960mm  54mm 取b 2  55mm，b1 60mm 3）齿形系数Y Fa 和应力修正系数Y Sa 根据齿数z 1  30，z 2  62，由表8.8 查得YFa1 2.52、YSa11.625；YFa2 2.288， Y Sa 2  1 .734 。 4）许用弯曲应力 F  由式（8.34）   F   F limYST YNT S F 由图 8.35c 查得Flim1 290MPa  Flim2 210MPa 由图 8.36 查得 YNT1 0.88 YST 2 S F 1.25 YNT 2 0.9 试验齿轮的应力修正系数 按一般可靠度选取安全系数 计算两轮的许用弯曲应力   F  1   F lim1YST