机械设计试卷及答案3套
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《机械设计》课程试题(一)
一、填空题(每空 1 分共 31 分) 1、当一零件受脉动循环变应力时,则其平均应力是其最大应力的( 2、三角形螺纹的牙型角α =( α =( ),适用于( ),适用于( )。 )。
),而梯形螺纹的牙型角
3、 螺纹连接防松, 按其防松原理可分为 ( 防松。 4、带传动在工作过程中,带内所受的应力有( 最大应力发生在( )。 5、 链传动设计时, 链条节数应选 ( 数;速度较高时,链节距应选(
) 防松、 (
) 防松和 (
)
)、 (
)和(
),
) 数(奇数、 偶数)。 链轮齿数应选 ( )些。
)
6、根据齿轮设计准则, 软齿面闭式齿轮传动一般按( )设计,按( ) 校核;硬齿面闭式齿轮传动一般按( )设计,按( )校核。 7、在变速齿轮传动中,若大、小齿轮材料相同,但硬度不同,则两齿轮工作中 产生的齿面接触应力( ),材料的许用接触应力( ),工作中 产生 的齿根弯曲应力( ),材料的许用弯曲应力( )效率和( )。 )效率。其 )
8、蜗杆传动的总效率包括啮合效率η 、( 中啮合效率η 效率。 9、轴按受载荷的性质不同,分为( 10、滚动轴承接触角越大,承受( 得分 )、( = (
) , 影响蜗杆传动总效率的主要因素是(
)、(
)。
)载荷的能力也越大。
二、单项选择题(每选项 1 分,共 11 分)
答案参见我的新浪博客:http://blog.sina.com.cn/s/blog_3fb788630100muda.html
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1、循环特性 r=-1 的变应力是( A A.对称循环变 B、脉动循环变
)应力。 C.非对称循环变 D.静
2、在受轴向变载荷作用的紧螺柱连接中,为提高螺栓的疲劳强度,可采取的措 施是( B )。 A、增大螺栓刚度 Cb,减小被连接件刚度 Cm 和 Cm D.减小 Cb 和 Cm B.减小 Cb.增大 Cm C.增大 Cb
3、在螺栓连接设计中,若被连接件为铸件,则往往在螺栓孔处做沉头座孔.其 目的是( A )。 A.避免螺栓受附加弯曲应力作用 置 4、选取 V 带型号,主要取决于( D A.带的线速度 C.带的有效拉力 )。 B.便于安装 C.为安置防松装
B.带的紧边拉力 D.带传递的功率和小带轮转速 C )。
5、对于标准齿轮传动,影响齿形系数 Y 的主要几何参数是( A.齿轮的模数 数 B.齿轮的压力角 C.齿轮的齿数
D.齿轮的顶隙系
6、一斜齿圆柱齿轮传动,已知法向模数 Mn=4mm,齿数 Z1=20,螺旋角β =14032’ 2”,齿宽 b1=80,b2=75mm,则该传动的齿宽系数φ d 等于( D )。 A.0.852 B.O.88 C.0.8 D.0.907
7、同一工作条件,若不改变轴的结构和尺寸,仅将轴的材料由碳钢改为合金钢, 可以提高轴的( )而不能提高轴的( )。 A.
强度 B.刚度 B ) 。
8、 当转速较低、 同时受径向载荷和轴向载荷, 要求便于安装时, 宜选用 ( A.深沟球轴承 B.圆锥滚子轴承 C.角接触球轴承 B )。
9、滑动轴承计算中限制 pv 值是考虑限制轴承的( A.磨损 B.发热 C.胶合
D.塑性变形
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10、 圆柱螺旋弹簧的弹簧丝直径 d=6mm,旋绕比 C=5,则它的内径 D1 等于 ( A、30mm, 得分 B、24mm, C、36mm, D、40mm
B
) 。
三、计算题(38 分) 1、(15 分)有一受预紧力 F0 和轴向工作载荷作用的紧螺栓连接,已知预紧力 F0=1000 N,螺栓的刚度 Cb 与连接件的刚度 Cm 相等,轴向工作载荷 F=1000N, 试计算该螺栓所受的总拉力 F2=?剩余预紧力 F1=?在预紧力 F0 不变的条件下, 若 保证被连接件间不出现缝隙,该螺栓的最大轴向工作载荷 Fmax 为多少?
2、(13 分)如图 3-2 所示的手摇起重绞车采用蜗杆传动。巳知模数 m=8mm, 蜗杆头数 z1=1, 蜗杆分度圆直径 d1=80mm, 蜗轮齿数 z2=40, 卷筒直径 D=200mm, 蜗杆与蜗轮间的当量摩擦系数 fV=0.03, 轴承和卷简中的摩擦损失等于 6%, 问: (1)欲使重物 W 上升 1m,手柄应转多少转?并在图上标出手柄的转动方向。 (2)若重物 W=5000N,手摇手柄时施加的力 F=100N,手柄转臂的长度 L 应 是多少?
3、(10 分)某轴系部件采用一对 7208AC 滚动轴承支承,如图 3-3 所示。己 知作用于轴承上的径向载荷 Fr1=1000N,Fr2=2060N,作用于轴上的轴向载荷
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FA=880 N,轴承内部轴向力 Fd 与径向载荷 Fr 的关系为 Fd=0.68Fr,试求轴承轴向载 荷 Fa1 和 Fa2。
四、分析题(20 分) 1.(10 分)如图 4-1 为圆柱齿轮—蜗杆传动。已知斜齿轮 1 的转动方向和斜齿 轮 2 的轮齿旋向。 (1)在图中啮合处标出齿轮 1 和齿轮 2 所受轴向力 Fa1 和 Fa2 的方向。 (2)为使蜗杆轴上的齿轮 2 与蜗杆 3 所产生的轴向力相互抵消一部分,试确 定并标出蜗杆 3 轮齿的螺旋线方向,并指出蜗轮 4 轮齿的螺旋线方向及其转动方 向。 (3)在图中啮合处标出蜗杆和蜗轮所受各分 力的方向。
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2、 (10 分)指出图 4-2 中的结构错误(在有错处画○编号, 并分析错误原因), 并在轴心线下侧画出其正确结构图。
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《机械设计》课程试题(一)
答案与评分标准
一、填空题(每空 1 分共 31 分) 1、50%。2、600、联接、300、传动。3、摩擦、机械、永久。
4、松紧边拉力产生的拉应力、离心拉应力、弯曲应力,带绕进小带轮 处。5、偶、奇、小。6、接触强度、弯曲强度、弯曲强度、接触强度。 7、相同、不同、不同、不同。8、啮合效率、轴承效率η 2、搅油效率 η 3,啮合效率。9、转轴、心轴、传动轴。10、轴向。 二、单项选择题(每选项 1 分,共 11 分) 1、A。2、B。3、A。4、D。5、C。 6、D。7、A、B。8、B。9、B。10、B。 三、计算题(38 分) 1.(15 分)
2、(13 分)
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[解] (1) i=z2/z1=40 设重物上升 1m,手柄应转 x 转,则 (5 分) 手柄的转动方向ω 示于图中(3 分)
(2)
(总效率 2 分,L3 分) 3、(10 分)
[ 解] 7208C 轴承的α =150,内部轴向力
Fd=0.4Fr, Fd1=0.4Fr1=0.4×1000=400N 方向如解所示向左
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(2 分)
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Fd2=0.4Fr2=0.4×2060=824N 方向如图所示向右 Fd2 十 FA=824 十 880=1704>Fd1
(2 分)
故轴承 1 为压紧端,轴承 2 为放松端。 Fa1=Fd2 十 FA=1704N Fa2=Fd2=824N (3 分) (3 分)
四、分析题(20 分)
1.(10 分) (1)在图中啮合处齿轮 1 和齿轮 2 所受轴向力 Fa1 和 Fa2 的方向如图(2 分)。 (2)蜗杆 3 轮齿的螺旋线方向, 蜗轮 4 轮齿的螺旋线方向及其转动方向如图(2 分)。 (3)蜗杆和蜗轮所受各分力的方向。(6 分)
2、(10 分)[解]
画出的正确结构图如图。
①固定轴肩端面与轴承盖的轴向间距太小。
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②轴承盖与轴之间应有间隙。 ③轴承内环和套简装不上,也拆不下来。 ④轴承安装方向不对。 ⑤轴承外圈内与壳体内壁间应有 5-8mm 间距。 ⑥与轮毂相配的轴段长度应小于轮毂长。
⑦轴承内圈拆不下来。
每 1 改 分, 指出 1 个错误得 分,满分 5 分; 每 正 1 个错误得 1 满分 5 分。
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《机械设计》课程试题(二)
一、填空题(25 分)[每空 1 分] 1、 滚动轴承轴系一端固定一端游动的固定方式常用 在 或 情况下。 润滑, 而 dn 值小的滚动轴承可
2、 dn 值大的滚动轴承应采用 采用 润滑。
3、滑动轴承保证液体动压润滑的条件 有 。 4、混合摩擦(非液体摩擦)滑动轴承计算应校 核 、 、 值。
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5、列举两种刚性联轴器的名称,并说明是否具有补偿轴向。径向或角向位移的 能力: , 。 轴;只承受扭矩称
6、轴按所受载荷性质分类,只承受弯矩的称 轴;承受弯
矩和扭矩称 7、直齿圆锥齿轮的当量齿数Zv= 受力分析和强度计算用 8、带传动的主要失效形式为 9、带工作是截面上产生的应力 有 , , 。 直径。 和 。 轴。
;标准模数和压力角在
;
10、在齿轮传动中,大小齿轮的接触应力是 力是 等的。
等的,大小齿轮的弯曲应
二、选择题(11 分)[每空 1 分] 1、滚动轴承内圈与轴配合的正确标注应为 A .Ф 30H7/k6 B. Ф 30H7 C .Ф 30k6 是属于接触式密封,而 是属 。
2、下列滚动轴承密封装置,其中 于非接触式密封。 A.毡圈密封 3、在 B.甩油环
C.密封环
D.缝隙密封
情况下,滑动轴承润滑油的粘度不应选得较高。 C.工作温度 D.高承受变载或冲击振动载荷 。
A.重载 B.高速
4、两相对滑动的接触表面,依靠吸附油膜进行润滑的摩擦状态称
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A.液体摩擦 B.半液体摩擦 5、半圆键联接当采用双键时两键应 A.在周向相隔90o C.在周向相隔180o
C.混合摩擦 布置。
D.边界摩擦
B.在周向相隔120o D.在轴向沿同一直线 。
6、为了提高受轴向变载荷螺栓联接的疲劳强度,应 A.增加螺栓刚度。 B.降低螺栓刚度。
C.降低被联接件刚度。
7、弹簧A的刚度为K1,弹簧B的刚度为K2,两弹簧并联的刚度 为 A. K1 +K2) 8、强度等级为6.8 级的螺栓材料σ s= A. 600 B. 800 C. 680 MPa。 D. 480 。 C.等于链节长度的奇 B. 。 K2 C. K1+K2 D. K1K2/(K1
9、链轮中心距已定,合理确定链传动的链长时,应取 A. 任意值 数倍 B. 等于链节长度的偶数倍
10、带传动的两带轮直径不相等,一般情况下,应使哪个轮曹楔角较 大 ? A. 大轮 B. 小轮 C. 主动论 D. 从动轮
三、计算题(34 分)
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1、 (14 分)图示为手动铰车中所采用的蜗杆传动。已知 m=8mm,d1=80mm ,z1=1,
i=40,卷筒的直径 D=250mm,试计算:(1)欲使重物上升 1m,应转动蜗杆的转
数;(2)设蜗杆和蜗轮间的当量摩擦系数为 0.18,检验该蜗杆传动是否满足自 锁条件;(3)设重物重 Q=5kN,通过手柄转臂施加的力 F=100N,手柄转臂的长 度 l 的最小值 (不计轴承效 率) 。
2、(10 分)一普通 V 带传
动传递功率为 P = 7.5
kW,带速??= 10 m/s,紧边拉力是松边拉力的两倍,即 F1=2F2,试求紧边拉力、 松边拉力和有效拉力。
3、 (10 分)图示为一刚性凸缘联轴器,材料为 Q215 钢,传递的最大转矩为 1400 N.m(静载荷)。已知轴的材料为 45 钢,
工作时有轻微冲击。试根据图示和表为 该联轴器选择平键,确定键的尺寸,并校核其强度(
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)。
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。1、1.无垫片;2 无间隙、无密封 3 键太长 4 无定位轴肩 5 无轴肩 6 套筒高于内圈高度 7 轴和轮
毂一样 长,起不到定位作用; 8 无定位;9 无垫片 10 采用反装。
2、立式搅拌机由电动机远距离传动如图,连续工作,搅拌机转速 n = 30 r/min, 电动机转速 nd = 1440 r/min,功率 P = 5.5 kW。试设计传动方案,画出传动简 图,分配各级传动比。各种传动的单级传动比常用值见下表。(10 分)
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各种传动的单级传动比常用值
传动类型 平带传动 V 带传动 链传动
传动比 ≤5 ≤6 ≤6
传动类型 圆柱齿轮传动 圆锥齿轮传动 蜗杆传动
传动比 ≤5 ≤3 8~40
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《机械设计》课程试题(二)
答案与评分标准
一、填空题(25 分)[每空 1 分] 1、跨距较大 2、 3、 油 或 , 工作温度较高 润滑脂 。 。
①.相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙;②.被油膜分开的两
表面必须有足够的相对滑动速度,其运动方向必须使润滑油大口进小口出; 3 润滑油必须有一定的粘度供油要充分 4、 P 、 V 、 PV 。 。
5、①套筒式联轴器(无补偿能力)、②凸缘式联轴器(无补偿能力)。 6、 7、 8、 心 轴; z/cosδ 打滑 和 , 传动 ; 轴;转 齿轮大端 。 ,离心应力 等的。 。 轴。 ; 平均分度圆 。
疲劳破坏 弯曲应力 不
9、拉应力 10、相
等的,
二、选择题(11 分)[每空 1 分] 1、 6、 B C 。2、 7、 C 8、 AC, D BD 9、 3、 B B4、 10、 D B 5、 D
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三、计算题(34 分) 1、解: (1)重物上升 1m 时,卷筒转动圈数:N2=1000/π D=1000÷(250x3.14)=1.27 蜗杆转动圈数为:N1=i N2=40x1.27=50.96(圈) (2)蜗杆直径系数 q=d1/m=80÷8=10 (4 分)
导程角:γ =arctan
=arctan =7.125o
当量摩擦角:
v
=arctanfv= arctan =10.204o :因为: γ 〈
v
所以 蜗杆传动满足自锁条件
(4 分)
(3)蜗杆传动的啮合效率:
: 则: 2、 解:
(6 分)
(2 分)
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(2 分)
=
(2 分)
=
=750N
(2 分)
所以
=2x750=1500N
(2 分)
3、解:由轴径φ 55 查下表,选取键 b=16,h=10,键长 L=90 键的工作长度 l=L-b=90-16=74mm 键与联轴器的接触长度 k=0.5h=0.5
x10=5mm
由
〉[
]=100
可见联接挤压强度不够,考虑到相差较大,所以应采用双键,相隔 180 布置 , 双键的工作长度 l=1.5x74=111mm
见的标记为:键 16x90 四、分析题(30 分)[每题 10 分]
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1、1.无垫片;2 无间隙、无密封 3 键太长 4 无定位轴肩 5 无轴肩 6 套筒高于内圈高度 7 轴和轮毂一样长,起不到定位作用; 8 无定位;9 无垫片 10 采用反装。
指出 1 处(0.5 分)改正 1 处(0.5 分) 2、(10 分) 总传动比:i=n/nD=1440/30=48 方案:电动机 带传动(i=3) (2 分) 蜗杆传动(i=16) (4 分)
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画出方案图(4 分) 3、传动力分析 如图所示为一蜗杆-圆柱斜齿轮-直齿圆锥齿轮三级传动。已知蜗杆为主动, 且按图示方向转动。试在图中绘出: (1)各轮传向。(2.5 分) (2)使 II、III 轴轴承所受轴向力较小时的斜齿轮轮齿的旋向。(2 分) (3)各啮合点处所受诸分力 、 、 的方向。(5.5 分)
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《机械设计》课程试题(三)
一、填空题(每空 1 分共 24 分) 1.螺纹的公称直径是指螺纹的 升角。螺旋的自锁条件为 2、三角形螺纹的牙型角α = α = ,适用于 。 防松、 防松和 防 ,适用于 径,螺纹的升角是指螺纹 。 ,而梯形螺纹的牙型角 径处的
3、 螺纹联接防松, 按其防松原理可分为 松。
4、选择普通平键时,键的截面尺寸(b×h)是根据 平键的工作面是 。
查标准来确定的,普通
5、带传动的传动比不宜过大,若传动比过大将使 力值减小。6、链传动瞬时传动比是
,从而使带的有效拉 。
,其平均传动比是
7、在变速齿轮传动中,若大、小齿轮材料相同,但硬度不同,则两齿轮工作中 产生的齿面接触应力 根弯曲应力 ,材料的许用接触应力 。 处的接触应力为计算依据,其载荷 ,工作中产生的齿
,材料的许用弯曲应力
8、直齿圆柱齿轮作接触强度计算时取 由一对轮齿承担。
9、对非液体摩擦滑动轴承,为防止轴承过度磨损,应校核 升过高产生胶合,应校核 。
,为防止轴承温
10、挠性联抽器按是否具行弹性元件分为 和 挠性联轴器两大类。
挠性联轴器
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二、单项选择题(每选项 1 分,共 10 分) 1.采用螺纹联接时,若被联接件之—厚度较大,且材料较软,强度较低,需要 经常装拆,则一般宜采用 A 螺栓联接; 。 C 螺钉联接。 。
B 双头螺柱
联接;
2.螺纹副在摩擦系数一定时,螺纹的牙型角越大,则 A. 当量摩擦系数越小,自锁性能越好; B.当量摩擦系数越小,自锁性能越差; C. 当量摩擦系数越大,自锁性能越差; D.当量摩擦系数越大,自锁性能越好;
3、当键联接强度不足时可采用双键。使用两个平键时要求键 (1 分) A 在同—直线上; B 相隔 900 ; C.相隔 1200; 。 D 相隔 1800
布置。
4、普通平键联接强度校核的内容主要是
A.校核键侧面的挤压强度;B.校核键的剪切强度;C.AB 两者均需校核;D.校 核磨损。 5、选取 V 带型号,主要取决于 A.带的线速度 功率和小带轮转速 6、为了限制链传动的动载荷,在节距 p 和小链轮齿数 z1 一定时,.应该限 制 。 B.带的紧边拉力 。 C.带的有效拉力 D.带传递的
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A.小链轮的转速 n1;
B.传动的功率 P;
C.传递的圆周力。 。
7、圆柱齿轮传动,当齿轮直径不变,而减小模数时,可以 A.提高轮齿的弯曲强度; C.提高轮齿的静强度; B.提高轮齿的接触强度; D.改善传动的平稳性。
8、当转速较低、同时受径向载荷和轴向载荷,要求便于安装时,宜选 用 。 A.深沟球轴承 B.圆锥滚子轴承 C.角接触球轴承 。 D.可能升高也可能降低。
9、温度升高时,润滑油的粘度 A.随之升高;
B.保持不变;C.随之降低;
10、圆柱螺旋弹簧的弹簧丝直径 d=6mm,旋绕比 C=5,则它的内径 D1 等 于 。 A、30mm, B、24mm, C、36mm, D、40mm
三、计算题(38 分)1、(15 分)图 3-1 示螺栓联接中,采用两个 M20 的普通螺栓, 其许用拉应力[σ ]=l60N/mm2,联接件接合面间摩擦系数 f=0.20,防滑系数 Ks =1.2,计算该联接件允许传递的静载荷 F=?(M20 的螺栓 d1=17.294mm)(10 分)
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图 3-1 2、(13 分)如图 3-2 所示某电梯传动装置中采用蜗杆传动,电机功率 P=10kW,转 速 n1=970r/min, 蜗杆传动参数 z1=2; z2=60; 直径系数 q=8; 总效率η =0. 8, m=8,右旋蜗杆,试计算:〔14 分) (1)电梯上升时,标出电机转向; (2)标出蜗杆所受各力的方向; (3)计算蜗轮所受各力大小。
3、 根据工作条件, 决定在某传动轴上安装一对角接触向心球轴承(如图所示), 已知两个轴承受到的径向载荷分别为 Fr1=1650N 和 Fr2=3500N。外加轴向力 Fae =1020N。 (1)若派生轴向力 Fd=0.7Fr,试计算两个轴承实际受到的轴向载
荷 Fa1 和 Fa2。
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四、分析题(20 分) 1.(10 分) 如图 4-1 传动系统,要求
轴Ⅱ、Ⅲ上的轴向力抵消一部分,试确 定: 1)蜗轮 6 的转向; 2)斜齿轮 3、4 和蜗杆 5、蜗轮 6 的旋向; 3)分别画出蜗杆 5,蜗轮 6 啮合点的受力方向。
2、 (10 分)指出图 4-2 中的结构错误(在有错处画○编号, 并分析错误原因), 并在轴心线下侧画出其正确结构图。
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图 4-2
《机械设计》课程试题(三)
答案与评分标准
一、填空题(每空 1 分共 24 分)
1、大,中, 。
2、600、联接、300、传动。 3、摩擦、机械、永久。 4、轴径 d、侧面。 5、包角α 。 6、变量、常数。 7、相同、不同、不同、不同。 8、节点。 9、p、pv。 10、无弹性元件,有弹性元件。
二、单项选择题(每选项 1 分,共 10 分)
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1、B。2、D。3、D。4、A。5、D。6、A。7、D。8、B。9、C。10、B。
三、计算题(40 分)
1.(13 分) 螺栓预紧后,接合面所产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷,假设各 螺栓所需预紧力均为 F0 则由平衡条件 可得
(4 分) 螺栓危险截面的强度条件为
于是得
(4 分)
(5 分)
2、(13 分)
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[解] (1)电机转向箭头向上; (1 分)
(2)蜗杆受各力方向如图
(3 分)
(3 分)
(3 分)
Fr2=Ft2·tanα =9845tan20°=3583N
3、(14 分) [解]
(3 分)
Fd1=0.7Fr1=0.7×1650=1155N (2 分)
方向向右
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Fd2=0.7Fr2=0.7×
3500=2450N
(2 分)
方向向左
Fd1 十 Fae=1155 十 1020=2175 < Fd2
故轴承 1 为压紧端,轴承 2 为放松端。
Fa1=Fd2-Fae=2450-1020N =1430
Fa2=Fd2=2450N
(2 分) (2 分)
(3 分) (3 分)
四、分析题(26 分)
1.(12 分)(1) 蜗轮 6 的转向为逆时针方向; (2 分) (2)齿轮 3 左旋,齿轮 4 右旋,蜗杆 5 右旋,蜗轮 6 右旋;(4 分) (3)蜗杆 5 啮合点受力方向如图(a);蜗轮 6 啮合点受力方向如图(b)。(6 分)
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2、(14 分)[解]
画出的正确结构图如图。
①轴的右端面应缩到联轴器端面内 1~2mm, 轴端挡圈压到联轴器端面上, 与轴端 面留有间隙; ②联轴器与透盖不能接触,联轴器应右移; ③联轴器与轴配合直径应小一点,形成轴肩定位; ④联轴器处联接平键与蜗轮处联接平键应在一条线上;键与毂孔键槽底面间应有 间隙; ⑤右轴承内圈左端面只能与套筒端面接触,与轴肩端面应有间隙,所以套筒内轴 颈右端面应左移 1~2mm; ⑥与蜗轮轮毂配
合轴颈长度应比轮毂长短 1~2mm,轴颈右端面缩进去; ⑦左轴承内圈不能被轴环全挡住,轴环左部轴径减小至内圈厚度的 2/3 左右; ⑧透盖和闷盖外圆外侧应倒角,与箱体间均应有调整垫片。
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⑨轴的左端伸出轴承内圈过长,应缩短一点。 每指出一处错误 1 分,说明原因 1 分,指出五个错误算满分 10 分; 画出正确图形 4 分。
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