2017年湖南科技大学机电工程学院机械设计(加试)复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、简答题
1. 试分析,采用增大齿轮压力角(25度)的办法,可以提高直齿圆柱齿轮齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度的原因。
【答案】增大压力角,节点区域系数减小,根据直齿圆柱齿轮齿面接触疲劳强度校核公式
可知
压力角的关系
减小,齿面接触疲劳强度提高;根据齿轮的中心距和
在齿数不变的情况下,
将减小,
可知,增大齿轮压力角,可以增大中心距
模数m 将增大。根据直齿圆柱齿轮齿根弯曲疲劳强度公式
齿根弯曲疲劳强度提高。
2. 在设计带传动中,为什么要控制最大带速? 已知某型号洗衣机采用双速电机,用一级带传动方案,如果电机功率一定,试回答应以电机的高转速还是低转速设计此带传动? 为什么?
【答案】由于提高带速的同时,也提高了V 带的离心应力,增加了单位时间内带的循环次数,不利于提高带传动的疲劳强度和寿命,因此,在设计带传动中要控制最大带速。
应以电机的低转速设计此带传动。因为传递的功率一定时,带速越小,带传动的有效拉力越大,带的根数或者横截面积越大。此时按照低转速来设计带传动可以保证带传动正常工作。相反如果按照高速设计,有可能带的根数或者整体设计尺寸变小,当洗衣机切换到低速档时带传动不能正常工作。
3. 一刚性凸缘联轴器用普通螺栓联接以传递转矩T ,现欲提高其传递的转矩,但限于结构不能增加螺栓的数目,也不能增加螺栓的直径。试提出三种提高转矩的方法。
【答案】(1)改变材料,提高螺栓、螺母的强度级别。 (2)改用铰制孔螺栓联接。
(3)在被联接件之间加入减载零件,如减载销,减载套等。
4. 试分析动压滑动轴承与静压滑动轴承在形成压力油膜机理上的异同。
【答案】(1)相同点:两者均属于滑动轴承的液体润滑,都是将润滑油注入轴承间隙中形成油膜来隔开两摩擦表面,从而减轻磨损。
(2)不同点:动压滑动轴承是利用轴颈与轴承表面间形成的收敛间隙,靠两表面间的相对滑动速度使的润滑油充满楔形间隙,形成油膜,即油膜的形成与相对滑动速度相关;而静压滑动轴承则是利用油泵将具有一定压力的润滑油送入,强制形成压力油膜,即油膜的形成与相对滑动速度无关。
5. 当转速很高而轴向载荷不大时,如果用球轴承来承受纯轴向载荷,应该选用推力球轴承,还是选用深沟球轴承,为什么?
【答案】应选用深沟球轴承。推力球轴承和深沟球轴承都可以承受轴向载荷,但由于推力球轴承的内外圈可以分离,故高速时的离心力较大,滚动体与保持架之间摩擦发热严重,极限转速低。因此应选用深沟球轴承。
6. 在多根V 带传动中,当一根带失效时,为什么全部带都要更换?
【答案】新V 带和旧V 带长度不等,当新旧V 带一起使用时,会出现受力不均现象。旧V 带因长度大而受力较小或不受力,新V 带因长度较小受力大,也会很快失效。
二、分析计算题
7. 设计一个闭式蜗杆传动。已知其由电动机驱动,载荷平稳,单向工作,输入功率为速为
传动比为
要求寿命
为
【答案】(1)选择蜗杆传动类型
根据GB/T10085-1988, 选择渐开线蜗杆(ZI )。 (2)选择材料并确定许用应力
蜗杆材料采用45钢,蜗杆螺旋部分表面淬火,齿面硬度为45〜55HRC 。蜗轮齿圈材料采用ZCuSnlOPl ,砂模铸造,轮心材料用HT150, 采用齿圈配合式结构。
(3)选择蜗杆的头数和蜗轮的齿数根据传动比
(4)按照齿面接触疲劳强度进行设计计算
根据闭式蜗杆传动的设计准则,先按照齿面接触疲劳强度进行设计,在按照齿根弯曲疲劳强度进行校核。按公式进行蜗轮齿面接触强度设计
①确定作用在蜗轮上的转矩估取效率
则
②确定载荷系数
因为工作载荷较平稳,
故取载荷分布不均匀系数转速不高,冲击不大,可取动载系数
③确定弹性影响系数
则
因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配,故
转
查设计手册选取使用系数由于
④确定许用接触应力本许用应力
应力循环次数
查设计手册得蜗轮的基
根据蜗杆材料为ZCuSnlOPl ,砂模铸造,蜗杆螺旋齿面硬度
寿命系数则
⑤计算
查设计手册得⑥汁算中心距
(5)蜗杆与蜗轮的主要参数和几何尺寸 ①蜗杆
轴向齿距
②蜗轮 蜗轮齿数
变位系数
此时的传动比误差为
基本满足要求。
此时的传动比为蜗轮分度圆直径蜗轮喉圆直径蜗轮齿根圆直径蜗轮咽喉母圆半径
(6)校核齿根弯曲疲劳强度弯曲强度校核公式为当量齿数
变位系数螺旋角系数
许用弯曲应力
直径系数
蜗杆轴向齿厚为
齿顶圆直径
齿根圆直径
分度圆导程角
当量齿数查设计手册得齿形系数
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