石大遠程在線考試《機械設計考試題》

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上中國石油大學（北京）遠程教育學院期 末 考 試機械設計課程設計學習中心：_ 姓名：_ 學號：_ 關于課程考試違規(guī)作弊的說明1、提交文件中涉嫌抄襲內容（包括抄襲網(wǎng)上、書籍、報刊雜志及其他已有論文），帶有明顯外校標記，不符合學院要求或學生本人情況，或存在查明出處的內容或其他可疑字樣者，判為抄襲，成績?yōu)椤?”。 2、兩人或兩人以上答題內容或用語有50%以上相同者判為雷同，成績?yōu)椤?”。3、所提交試卷或材料沒有對老師題目進行作答或提交內容與該課程要求完全不相干者，認定為“白卷”或“錯卷”，成績?yōu)椤?”。一、題型課程設計，包含問答題、改錯分析題型及設計計算題，問答題共2題，每題

2、10分，共20分；改錯題1題，共30分；設計計算題1題，共50分。二、題目（1）學號末尾數(shù)為1、3、5的課程設計題目1、對軸瓦材料主要有哪些要求？（10分）2、傳動齒輪設計時，如何確定齒輪的結構參數(shù)。（10分）3、改錯分析題（30分）指出下圖結構中的錯誤，并用文字說明。（本題至少有6處錯誤，每指出一處錯誤得5分）4、計算題（50分）試設計銑床中的一對標準直齒圓柱齒輪傳動。已知：傳遞功率P=7.5KW，小齒輪轉速n1=1450r/min，傳動比i=2.08，兩班制，每年工作300天，使用壽命5年。提示：材料、精度等級選取，齒數(shù)計算，齒面接觸疲勞強度校核，齒根彎曲疲勞校核。無需結構設計。（2）學號

3、末尾數(shù)為0、4、6、8的課程設計題目1、螺紋連接有哪幾種基本類型？（10分）2、簡述一般傳動齒輪的失效形式、設計方法和步驟。（10分）1）齒輪折斷；2）齒面疲勞點蝕；3）；4）齒面磨損；5）齒面塑性變形。1.磨損失效的形式與原因（1）從微觀角度劃分 從微觀角度，根據(jù)不同的磨損機理，可將齒輪的磨損劃分為四個基本類型：、疲勞磨損和腐蝕磨損。主要是梨溝和微觀切削作用；與表面分子作用力和摩擦熱密切相關；疲勞磨損是在循環(huán)應力作用下表面疲勞裂紋萌生和擴展的結果；而腐蝕磨損則是由環(huán)境介質的化學作用產(chǎn)生。在實際的磨損現(xiàn)象中，通常是幾種形式的磨損同時存在，而且一種磨損發(fā)生后往往誘發(fā)其他形式的磨損。例如，齒輪疲勞

4、磨損的磨屑在嚙合的兩齒面間移動，類似于研磨作用，會引起接觸齒面的，而磨粒磨損所形成的潔凈表面又可能增大分子的粘附力，從而引起，同時輪齒材料的分子由于氧化作用或與周圍介質發(fā)生化學變化，又可導致腐蝕磨損的產(chǎn)生。齒輪的就是一種典型的復合磨損。在過程中，可能出現(xiàn)粘著磨損、腐蝕磨損、磨粒磨損和疲勞磨損等多種磨損形式。隨著工況條件的變化，不同形式磨損的主次不同。（2）從宏觀角度劃分 從宏觀角度，根據(jù)不同的磨損損傷現(xiàn)象，齒輪的磨損主要包括：齒面磨損、擦傷、點蝕、裂紋、剝落和膠合。齒面磨損主要是由接觸的兩齒面的相對滑動引起的齒面耗損現(xiàn)象；擦傷是由于梨溝作用而在摩擦齒面上產(chǎn)生沿摩擦方向的溝痕和磨粒的現(xiàn)象；點蝕是

5、在接觸應力的反復作用下，由于金屬疲勞破壞而形成齒面凹坑的現(xiàn)象；剝落是齒面由于變形強化而變脆，在載荷作用下產(chǎn)生微觀裂紋隨后脫落的現(xiàn)象；裂紋主要是由于的反復作用或局部應力過高而造成的材料局部破裂的現(xiàn)象。膠合是當粘著效應使表面粘結點具有較高的連接強度時，剪切破壞發(fā)生在層內一定深度，而導致兩齒面咬死的嚴重磨損的現(xiàn)象。由于齒輪工作工程中，多種影響因素共同作用，因而也可能同時存在幾種的磨損損傷現(xiàn)象。2.設計時防止磨損失效的措施： 影響齒輪磨損性能的因素眾多，為了避免或減少齒輪使用過程中的磨損損傷，在設計和使用的過程中應注意從1）材料性能，2）硬度，3）表面粗糙度，4）潤滑，5）載荷與速度，6）散熱，7）變

6、位設計，8）轉子系統(tǒng)動力學等方面考慮。3.其他失效形式：1）由于不夠而輪齒從齒根折斷。設計時可最大齒根圓半徑；最大軸的剛度使接觸線上載荷均勻；采用熱處理使輪芯具有足夠韌性；對齒根進行表面的噴丸、滾壓強化處理。2）齒面塑性變形。設計時應提高齒面硬度，采用高粘度或加有極壓添加劑的潤滑油。3、改錯分析題（30分）指出下圖齒輪軸承結構中的錯誤，并用文字說明。例如：處未加調整墊片。（本題至少有6處錯誤，每指出一處錯誤得5分）錯誤如下圖所示：4、計算題（50分）試設計一帶式運輸機的減速器高速級齒輪傳動。已知：此減速器為二級標準直齒圓柱齒輪傳動，功率P1=5KW，小齒輪轉速n1=960r/min，小齒輪齒數(shù)

7、z1=24，齒數(shù)比u=4.8。該機器每日2班工作，工作壽命15年（每年300個工作日）。帶式運輸機工作平穩(wěn)，轉向不變。提示：材料、精度等級選取，齒數(shù)計算，齒面接觸疲勞強度校核，齒根彎曲疲勞校核。無需結構設計。(1)選擇材料與熱處理方式。所設計的齒輪傳動屬于閉式傳動，通常采用軟齒面的鋼制齒輪，查閱下表，選用價格便宜便于制造的材料；小齒輪材料為45鋼，調質處理，硬度為260HBW，大齒輪材料也為45鋼，正火處理，硬度為215HBW，硬度差45HBW較合適。常用齒輪材料及其力學性能類別材料牌號熱處理方法抗拉強度b/MPa屈服點s/MPa硬 度(HBW或HRC)優(yōu)質碳素鋼35正火50027015018

8、0HBW調質550294190230HBW45正火588294169217HBW調質647373229286HBW表面淬火4050HRC50正火628373180220HBW合金結構鋼40Cr調質700500240258HBW表面淬火4855HRC35SiMn調質750450217269HBW表面淬火4555HRC40MnB調質735490241286HBW表面淬火4555HRC20Cr滲碳淬火后回火6373925662HRC20CrMnTi10798345662HRC38CrMoAlA滲氮980834850HV鑄鋼ZC45正火580320156217HBWZG55650350169229 H

9、BW灰鑄鐵HT300300185278HBWHT350350202304HBW球墨鑄鐵QT600-3600370190270HBWQT700-2700420225305HBW非金屬夾布膠木1002535HBW(2)選擇精度等級。運輸機是一般機械，速度不高，故選擇8級精度。(3)按齒面接觸疲勞強度設計。本傳動為閉式傳動，軟齒面，因此主要失效形式為疲勞點蝕，應根據(jù)齒面接觸疲勞強度設計，1)載荷因數(shù)K。圓周速度不大，精度不高，齒輪關于軸承對稱布置，按表取K=1.2。2)轉矩T1T1=9.55×106P/n1=9.55×106×5/1440N·mm=33159.

10、7N·mm3)接觸疲勞許用應力H，查得：H1lim1=610MPa, CrH1lim2=500MPa；接觸疲勞壽命系數(shù)ZN:按一年300工作日，單班每天8h計算，由公式N=60njth得N1=60×1440×10×300×8=2.07×109  N2=N1/i=2.07×109/4.6=4.5×108查曲線1，得ZN1=1(N1N0,N0=109)ZN2=1.034)計算小齒輪分度圓直徑d1   取d1=45mm。5)計算圓周速度v因v6m/s，故取8級精度合適。(

11、4)確定主要參數(shù)，計算主要幾何尺寸。1)齒數(shù)。取z1=20，則Z2=z1i=20×4.6=92。2)模數(shù)mm=d1/z1=45/20mm=2.25mm正好是標準模數(shù)第二系列上的數(shù)值，可取(讀者也可按優(yōu)先選用原則選第一系列標準模數(shù)m=2.5mm)。3)分度圓直徑d1=z1m=20×2.25mm=45mmd2=z2m=92×2.25mm=207mm4)中心距=(d1+d2)/2=(45+207)/2mm=126mm5)齒寬bb=dd1=1.1×45mm=49.5mm取b2=50mm,b1=b2+5mm=55mm。(5)校核彎曲疲勞強度。1)復合齒形因數(shù)YFS

12、。得：YFS1=4.35，YFS1=3.98。2)彎曲疲勞許用應力bb由彎曲疲勞極限應力bblim:bblim1=490MPa，bblim2=410MPa。彎曲疲勞壽命系數(shù)YN:YN1=1(N1N0，N0=3 ×106)，YN2=1(N2N0，No=3×106)。彎曲疲勞的最小安全系數(shù)SFmin：按一般可靠性要求，取SFmin=1（3）學號末尾數(shù)為2、7、9或字母的課程設計題目1、齒輪傳動的特點及使用范圍有哪些？（10分）2、箱體，機構架設計的一般要求有哪些？（10分）3、改錯分析題（30分）下圖為一齒輪減速器部分裝配圖，試指出結構不合理及錯誤所在（不考慮圓角和鑄造斜度以及不計重復錯誤），并用文字說明原因。例如：精加工面過長且拆裝軸承不便。（本題至少10處錯誤，每指出一處錯誤得3分）4、計算題（50分）試設計一單級直齒圓柱齒輪減速器中的齒輪傳動。已知，用電機驅動，傳遞功率10KW，小齒輪轉速n=1000r/min，傳動比i=4，單向運轉，載荷平穩(wěn)。使用壽命10年。提示：材料、精度等級選取，齒數(shù)計算，齒面接觸疲勞強度校核，齒根彎曲疲勞校核。無需結構設計。三、要求1、問答題寫出要點即可，字數(shù)不超多200字。2、改錯題指出錯誤原因，并用文字表述。2、工程設計題要從材料、精度等級選取，齒數(shù)計算，齒面接觸疲勞強度校核，齒根彎曲疲勞校核等幾方面設計，要求設計思路清晰，公式