【正文】 品一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪減速器一臺(tái)，輸入軸與小齒輪采用普通平鍵連接，軸與小齒輪輪轂配合段軸頸直徑d=40mm，該軸段長度l=58mm，鍵槽長L=50mm,小齒輪輪轂鍵槽深t1=。為得到比現(xiàn)有減速器更大的減速比，現(xiàn)在需要重新設(shè)計(jì)、更換該減速器的齒輪。已知重新設(shè)計(jì)得到的齒輪模數(shù)m=, 小齒輪齒頂圓直徑da1=69mm, 齒根圓直徑df1=，齒寬b1=60mm，如果采用該小齒輪，試根據(jù)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行分析：該減速器的輸入軸是否具有可以繼續(xù)使用的可能性？（3分）一、填空題及選擇填空題（27分，每空1分）1．當(dāng)動(dòng)壓潤滑條件不具備，且邊界膜遭破壞時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)流體摩擦、邊界摩擦和干摩擦同時(shí)存在的現(xiàn)象，這種摩擦狀態(tài)稱為混合摩擦。2. 一公稱直徑為d=16mm的螺紋副，螺紋頭數(shù)n=2,螺距p=4mm, 螺紋中徑d2=D2=14mm,牙側(cè)角β=15186。,螺紋副材料的當(dāng)量摩擦系數(shù)f180。=~, 經(jīng)計(jì)算該螺紋副 a 自鎖性要求。 3. 導(dǎo)向平鍵連接的主要失效形式是 工作面的磨損 ，設(shè)計(jì)時(shí)通過限制 工作面間的壓強(qiáng) 來進(jìn)行耐磨性計(jì)算；半圓鍵的缺點(diǎn)是 鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度削弱較大 ，所以主要適用于軸端。4. 作為標(biāo)準(zhǔn)普通V帶工作面的兩側(cè)面夾角為φ=40186。，相應(yīng)的V帶輪輪槽的兩側(cè)面夾角則 b 。 c. 等于40186。5. 傳動(dòng)帶所能傳遞的最大有效圓周力Fmax與初拉力F0、帶在小帶輪上的包角α帶與帶輪間的摩擦系數(shù)f等因素有關(guān)，它們的值越大，F(xiàn)max就越大。當(dāng)傳遞的外載荷超過最大有效圓周力下的承載能力時(shí)，帶在帶輪上發(fā)生打滑現(xiàn)象；而且在傳動(dòng)比大于1的情況下，打滑總是先從小帶輪上開始的，其原因是帶在小帶輪上的包角小于大帶輪上的包角（或帶在大帶輪上的包角大于小帶輪上的包角）。6. 齒輪傳動(dòng)的五種主要失效形式中，最嚴(yán)重、必須避免的失效形式是輪齒折斷；軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)最主要的失效形式是齒面疲勞點(diǎn)蝕；高速重載齒輪傳動(dòng)易發(fā)生熱膠合；輪齒的塑性變形常發(fā)生在齒面材料較軟、低速重載、頻繁起動(dòng)的傳動(dòng)中。7. 下列齒輪參數(shù)中，對(duì)齒形系數(shù)YF沒有影響的是 e 。 a. 齒數(shù) b. 變位系數(shù) c. 齒頂高系數(shù) d. 壓力角 e. 模數(shù)8. 按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/29293規(guī)定，型號(hào)7212 C/DB軸承的類型為 角接觸球軸承，寬度類型為 窄系列 ，精度等級(jí)為 P0 ，公稱接觸角α = 15 186。9. 對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)的滾動(dòng)軸承,其主要失效形式是 疲勞點(diǎn)蝕 , 對(duì)于不轉(zhuǎn)動(dòng)、低速或擺動(dòng)的軸承，主要失效形式是 局部塑性變形 , 對(duì)于高速軸承， 發(fā)熱以至膠合 是其主要失效形式。10. 滑動(dòng)軸承一般由軸頸、軸瓦、軸承座三者組成， 其失效形式主要是 膠合和磨損 ，主要發(fā)生在 軸瓦 上。二、問答題（24分,每小題4分）1. 齒向載荷分布系數(shù)Kβ的物理意義是什么？改善齒向載荷分布不均勻狀況的措施有哪些？Kβ的物理意義——考慮沿齒寬方向載荷分布不均勻?qū)嘄X應(yīng)力的影響系數(shù)。(2分)措施：（答出以下7點(diǎn)中3點(diǎn)以下者1分，答出3點(diǎn)以上者2分）1) 齒輪的制造和安裝精度↑2) 軸、軸承及機(jī)體的剛度↑3) 齒輪在軸上的布置——合理選擇4) 輪齒的寬度——設(shè)計(jì)時(shí)合理選擇5) 采用軟齒面——通過跑合使載荷均勻6) 硬齒面齒輪——將齒端修薄、或做成鼓形齒7) 齒輪要布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端的位置。2. 試述齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：以下4點(diǎn)各點(diǎn)1分（1）軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)：通常先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。（2）硬齒面式齒輪傳動(dòng)：通常先按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度。（3）高速重載齒輪傳動(dòng)，還可能出現(xiàn)齒面膠合，故需校核齒面膠合強(qiáng)度。（4）開式齒輪傳動(dòng)：目前多是按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，并考慮磨損的影響將模數(shù)適當(dāng)增大（加大10~15%）。3. 按照軸所受載荷類型的不同，軸分為那幾種類型？并分別舉例說明。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：以下3點(diǎn)各點(diǎn)1分，舉例正確合計(jì)1分。（1）僅受彎矩M的軸——心軸，只起支撐零件作用，如自行車前軸。 （2）僅受轉(zhuǎn)矩T的軸——傳動(dòng)軸，只傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩不起支撐作用，如汽車后輪傳動(dòng)軸。 （3）既受彎矩又受轉(zhuǎn)矩的軸——轉(zhuǎn)軸，既起支撐又起傳運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩作用，如減速器的輸出軸。4．給出滾動(dòng)軸承的當(dāng)量靜載荷P0的定義。當(dāng)量靜載荷是一個(gè)假想載荷，其作用方向與基本額定靜負(fù)荷相同，而在當(dāng)量靜載荷作用下，軸承的受載最大滾動(dòng)體與滾道接觸處的塑性變形總量與實(shí)際載荷作用下的塑性變形總量相同。（4分）5．同滾動(dòng)軸承相比，液體摩擦滑動(dòng)軸承有哪些特點(diǎn)？評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：以下6點(diǎn)中，答出1~2點(diǎn)2分，答出3~4點(diǎn)分3分，答出5~6點(diǎn)4分 1) 在高速重載下能正常工作，壽命長；2) 精度高；滾動(dòng)軸承工作一段時(shí)間后，旋轉(zhuǎn)精度↓3) 滑動(dòng)軸承可以做成剖分式的 — 能滿足特殊結(jié)構(gòu)需要。如曲軸上的軸承；4) 液體摩擦軸承具有很好的緩沖和阻尼作用，可以吸收震動(dòng)，緩和沖擊。5) 滑動(dòng)軸承的徑向尺寸比滾動(dòng)軸承的小。6) 起動(dòng)摩擦阻力較大。6．在一些基本假設(shè)條件下，流體形成動(dòng)壓的必要條件是什么？評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：答出1點(diǎn)2分，答出2點(diǎn)3分，答出3點(diǎn)4分1) 流體必須流經(jīng)收斂間隙,而且間隙傾角越大則產(chǎn)生的油膜壓力越大。2) 流體必須有足夠的速度；3) 流體必須是粘性流體。三、分析計(jì)算題（29分,第一小題19分，第二小題10分）1．一重物勻速升降裝置采用如圖a所示的電機(jī)+圓柱蝸桿傳動(dòng)系統(tǒng)，已知蝸桿傳動(dòng)的模數(shù)m =8mm，蝸桿頭數(shù)及分度圓直徑分別為z1=d1=80mm，蝸輪齒數(shù)z2=50，卷筒直徑D=250mm。重物勻速升降的速度v=40m/min，最大載重量W為4kN，試分析、計(jì)算提升重物時(shí)的下列問題：1）該裝置以40m/min的速度勻速升起重物1m時(shí)，蝸桿應(yīng)轉(zhuǎn)多少轉(zhuǎn)？并在圖中標(biāo)明蝸桿的轉(zhuǎn)向、蝸輪輪齒旋向、節(jié)點(diǎn)位置處蝸桿及蝸輪的受力方向。（5分）2）若蝸桿與蝸輪齒面間當(dāng)量摩擦系數(shù)f ′= ，該機(jī)構(gòu)能否自鎖？（2分）3）若重物W=4kN，傳動(dòng)裝置總的傳動(dòng)效率為η =，試計(jì)算出電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩Tm應(yīng)是多少？（2分）4）若蝸輪軸采用如圖b所示的兩個(gè)角接觸軸承7209 C支撐形式, L=100mm，蝸桿傳動(dòng)效率η1 = ，卷筒、聯(lián)軸器(連接蝸輪軸與卷筒軸)、蝸輪軸上軸承的效率合計(jì)為η2 = ，軸承7209 C的基本額定動(dòng)載荷和基本額定靜載荷分別為C = 29800N、C0 = 23800N, 其內(nèi)部軸向力S=，fT=，fP=，試計(jì)算軸承II的壽命Lh為多少小時(shí)？（10分）1）蝸桿轉(zhuǎn)：1*50/(*D)=50/(*)=(轉(zhuǎn)) （1分）蝸輪轉(zhuǎn)速：40/（*）=蝸桿轉(zhuǎn)向(1分)、蝸輪輪齒旋向(1分)、蝸輪蝸桿受力分析方向如圖所示（2分）。 2）寫出公式得1分，結(jié)論正確得1分。 結(jié)論：該機(jī)構(gòu)滿足自鎖性條件。3）。4）公式、步驟都正確得9分（其中：軸承壽命計(jì)算公式占5分），計(jì)算結(jié)果正確得1分。2．圖c所示為一托架，20kN的載荷作用在托架寬度方向的對(duì)稱線上，用四個(gè)螺栓將托架連接在一鋼制橫梁上，螺栓組連接采用普通螺栓連接形式，假設(shè)被連接件都不會(huì)被壓潰，試計(jì)算:1) 該螺栓組連接的接合面不出現(xiàn)間隙所需的螺栓預(yù)緊力F180。 至少應(yīng)大于多少？（接合面的抗彎剖面模量W=106mm3）（7分）2）若受力最大螺栓處接合面間的殘余預(yù)緊力F180。180。 要保證6956N， 計(jì)算該螺栓所需預(yù)緊力F 180。 、所受的總拉力F0。（3分）1）（1）、螺栓組聯(lián)接受力分析：將托架受力 情況分解成下圖所示的受軸向載荷Q和受傾覆力矩M的兩種基本螺栓組連接情況分別考慮。（2分）（2）計(jì)算受力最大螺栓的工作載荷F：（1分） Q使每個(gè)螺栓所受的軸向載荷均等，為 傾覆力矩M使左側(cè)兩個(gè)螺栓工作拉力減??；使右側(cè)兩個(gè)螺栓工作拉力增加，其值為： 顯然，軸線右側(cè)兩個(gè)螺栓所受軸向工作載荷最大，均為： （3）根據(jù)接合面間不出現(xiàn)間隙條件確定螺栓所需的預(yù)緊力F’：（4分）預(yù)緊力F’的大小應(yīng)保證接合面在軸線右側(cè)不能出現(xiàn)間隙，即：2）若F’’ =6956N，則：（3分）四、結(jié)構(gòu)題（20分）1．試說明實(shí)現(xiàn)軸上零件軸向固定的五種方法，并分別畫出相應(yīng)于各種軸向固定方法的結(jié)構(gòu)圖；畫出模鍛輪坯、腹板式大齒輪在轉(zhuǎn)軸的軸端實(shí)現(xiàn)軸向固定與周向固定的結(jié)構(gòu)圖（要求齒輪也要畫出來）。（12分）評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：軸向固定：，每畫對(duì)一種結(jié)構(gòu)1分；齒輪（）在軸端實(shí)現(xiàn)周向固定（普通平鍵）（1分）和軸向固定（軸肩和軸端擋板）（1分）。2．圖d和圖e為凸緣聯(lián)軸器的兩個(gè)半聯(lián)軸器的將兩根軸連接起來的兩種形式的部分結(jié)構(gòu)，請(qǐng)將未畫出的其余部分補(bǔ)全，成為完整的結(jié)構(gòu)。（5分）3. 現(xiàn)有成品一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪減速器一臺(tái)，輸入軸與小齒輪采用普通平鍵連接，軸與小齒輪輪轂配合段軸頸直徑d=40mm，該軸段長度l=58mm，鍵槽長L=50mm,小齒輪輪轂鍵槽深t1=。為得到比現(xiàn)有減速器更大的減速比，現(xiàn)在需要重新設(shè)計(jì)、更換齒輪。已知重新設(shè)計(jì)得到的齒輪模數(shù)m=, 小齒輪齒頂圓直徑da1=69mm, 齒根圓直徑df1=，齒寬b1=60mm，如果采用該小齒輪，試根據(jù)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行分析：該減速器的輸入軸是否具有可以繼續(xù)使用的可能性？（3分） 標(biāo)準(zhǔn)答案：該小齒輪能否做成齒輪與軸分開決定了這根輸入軸能否繼續(xù)被使用的首要條件： 結(jié)論：按著這根軸設(shè)計(jì)小齒輪輪轂結(jié)構(gòu)必須做成齒輪與軸為一體的軸齒輪形式，因此，如果采用該小齒輪，原輸入軸不能繼續(xù)被使用，必須重新設(shè)計(jì)輸入軸。 完美DOC格式整理