【考研类试卷】考研机械设计-9及答案解析.doc
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1、考研机械设计-9 及答案解析(总分:100.01,做题时间:90 分钟)一、计算题(总题数:26,分数:100.00)如下图所示为自动张紧的 V 带传动,主动轮转向如图所示。 (分数:6.00)(1).V 带能传递的最大功率 P max ,此时的紧边拉力 F 1 等于多少?松边拉力 F 2 等于多少?(分数:2.00)_(2).如果要求 V 带实际传递功率 P=0.6kW,则此时的紧边拉力 F 1 等于多少?松边拉力 F 2 等于多少?(分数:2.00)_(3).设主动轮的转向与图示相反,求此时 V 带能传递的最大功率 P max 。 (已知:W=30kg,h=150mm,e=120mm,d
2、1 =d 2 =100mm,v=8m/s,e fv =e 0.3 ,忽略带的离心拉力)(分数:2.00)_V 带传动的功率 P=3kW,小带轮的转速,n 1 =1450r/min,小带轮的直径 d 1 =100mm,带与带轮间的当量摩擦系数 f v =0.50,小带轮上的包角 1 =180,预紧力 F 0 =450N。忽略离心力的影响。试问:(分数:5.01)(1).该传动的滑动角 为多少?(分数:1.67)_(2).该传动是否会出现弹性滑动现象?是否会出现打滑现象?(分数:1.67)_(3).该传动能传递的最大功率 P max 为多少?(分数:1.67)_1.V 带传动传递的功率 P=7.5
3、kW,带速 v=10m/s,紧边拉力是松边拉力的两倍,即 F 1 =2F 2 。试求紧边拉力 F 1 ,有效拉力 F e 和预紧力 F 0 (忽略离心力的影响)。 (分数:2.00)_选择下图所示轴承类型,并确定轴承与机座的固定方式。 (分数:4.00)(1).锥齿轮一圆柱齿轮减速器(见上图)。锥齿轮 z 1 =16,z 2 =64,m=4mm;斜齿轮 z 3 =14,z 4 =70,m=5mm,=1720“29“;支承跨距 a=220mm;输入轴功率 P=5.5kW,输入轴转速 n 1 =960r/min。(分数:2.00)_(2).20t 起重机卷筒轴(见下图),起重量 Q=210 5 N
4、,n=26.5r/min,动力由直齿圆柱齿轮输入。 (分数:2.00)_2.某球轴承的预期寿命为 L h 当量动负荷为 P,基本额定动负荷为 C。若转速不变,而当量动负荷由 P 增大到 2P,其寿命有何变化?若当量动负荷不变,而转速由 n 增大到 2n,(不超过极限转速),寿命又有何变化? (分数:4.00)_3.如下图所示为某安装有两个斜齿圆柱齿轮的转轴,它由一对 30312E 型号的圆锥滚子轴承支承。已知:大斜齿轮的轴向力 F A1 =3000N,小斜齿轮的轴向力 F A2 =8000N(它们的指向如图示);轴承所受的径向负荷 R 1 =13600N,R 2 =22100N;轴承内部轴向力
5、公式 S=R/(2Y),Y=1.7。试求:两轴承所受的轴向负荷 A 1 与 A 2 。 (分数:4.00)_4.某通风机用的斜齿圆柱齿轮减速器中,有一轴颈直径 d=60mm,转速 n=1280r/min,已知两支承上的径向载荷 R 1 =6000N,R 2 =5000N,轴向载荷 A=1700N,并指向轴承 1,如下图所示。负荷有轻微振动,要求轴承寿命 ,试选择轴承的类型和型号。 (分数:4.00)_5.锥齿轮减速器主动轴由一对 30206E 型圆锥滚子轴承支承,如下图所示。已知锥齿轮平均分度圆直径 d m =56.25mm,所受圆周力 F 1 =1240N,径向力 F r =400N,轴向力
6、 F a =240N,轴的转速 n=960r/min,工作中有中等冲击。试求该轴承的寿命。 (分数:4.00)_6.如下图所示为蜗杆轴的轴承部件装置的示意图。其左支承为游动端,采用 6308 型深沟球轴承,右支承为固定端,采用面对面安装的两个 7308AC 型角接触球轴承,(近似认为反力作用在两轴承中间),已知蜗杆轴转速 n=960r/min,左轴承所受的径向负荷 R 1 =800N,右轴承所受的径向负荷 R 2 =1500N,轴向负荷F A =5000N(方向指向右端),工作情况平稳。试计算轴承 2 的寿命。 (分数:4.00)_7.一轴上装有一对 6313 型深沟球轴承,轴承所受的负荷 R
7、 1 =5500N、A 1 =3000N、R 2 =6500 N、A 2 =0,其转速 n=1250r/min,运转时有轻微冲击,预期寿命 L h 5000h。试分析该轴承是否合用。 (分数:4.00)_8.某轴仅作用平稳的轴向力,由一对代号为 6308 的深沟球轴承支承。若轴的转速 n=3000r/min,工作温度不超过 100,预期寿命为 10000h,试由寿命要求计算轴承能承受的最大轴向力。 (分数:4.00)_9.某设备主轴上的一对 30308 轴承,经计算轴承、的基本额定寿命分别为 L h1 =31000h,L h2 =15000h。若这对轴承的预期工作寿命为 20000h,试求满足
8、工作寿命时的可靠度。若只要求可靠度为80%,轴承的工作寿命是多少? (分数:4.00)_10.今有一离心泵的径向滑动轴承。已知:轴颈直径 d=60mm,轴的转速 n=1500r/rain,轴承径向载荷F=2600N,轴承材料为 ZCuSn6Zn6Pb6。试根据非液体摩擦轴承计算方法校核该轴承是否可用?如不可用,应如何改进?(按轴的强度计算,轴颈直径不得小于 48mm) (分数:4.00)_11.如下图所示为两个尺寸相同的液体摩擦滑动轴承,其工作条件和结构参数(相对间隙 、动力黏度、速度 v、轴颈直径 d、轴承宽度 l)完全相同。试问哪个轴承的相对偏心率 x 较大?哪个轴承承受径向载荷 F 较大
9、?哪个轴承的耗油量 Q 较大?哪个轴承发热量较大? (分数:4.00)_12.一减速器中的非液体摩擦径向滑动轴承,轴的材料为 45 钢,轴瓦材料为铸造青铜 ZCuSn6。承受径向载荷 F=35kN;轴颈直径 d=190mm;工作长度 l=250mm;转速 n=150r/min。试验算该轴承是否适合用? (分数:4.00)_13.有一非液体摩擦径向滑动轴承,直径 d=100mm,长径比 l/d=1,转速 n=1200r/min,轴的材料为 45 钢,轴承材料为铸造青铜 ZCuSn10P1。试问轴承最大可以承受多大的径向载荷? (分数:4.00)_14.试设计一液体摩擦径向滑动轴承。已知:径向载荷
10、 F=25000N,轴颈直径 d=115mm,轴颈转速n=1000r/min。 (分数:4.00)_两级标准圆柱齿轮减速器输出轴的结构如下图(a)所示。已知齿轮分度圆直径 d=332mm,作用在齿轮上的圆周力 F t =7780N,径向力 F r =2860 N,轴向力 F a =1100N,单向工作。支点与齿轮中点的距离 L 1 =140mm,L 2 =80mm。 (分数:5.00)(1).画出轴的受力简图;(分数:1.25)_(2).计算支承反力;(分数:1.25)_(3).画出轴的弯矩图、合成弯矩图及转矩图;(分数:1.25)_(4).指出危险剖面的位置。(分数:1.25)_15.如下图
11、所示减速器输出轴,齿轮用油润滑,轴承用脂润滑。指出其中的结构错误,并说明原因。(指出5 处即可) (分数:4.00)_一厚度 =12mm 的钢板用 4 个螺栓固联在厚度 1 =30mm 的铸铁支架上,螺栓的布置有(a)、(b)两种方案,如下图所示。 (分数:4.00)(1).试比较哪种螺栓布置方案合理?(分数:2.00)_(2).按照螺栓布置合理方案,分别确定采用普通螺栓连接和铰制孔用螺栓连接时的螺栓直径。(分数:2.00)_16.有一轴承托架用 4 个普通螺栓固联于钢立柱上,托架材料为 HT150,许用挤压应力 P =60MPa,螺栓材料强度级别为 6.6 级,许用安全系数S=3,接合面间摩
12、擦系数 f=0.15,可靠性系数 K f =1.2,螺栓相对刚度 ,载荷 P=6000N,尺寸如下图所示。试设计此螺栓组连接。 (分数:3.00)_17.起重卷筒与大齿轮用 8 个普通螺栓连接在一起,如下图所示。已知卷筒直径 D=400mm,螺栓分布圆直径 D 0 =500mm,接合面间摩擦系数 f=0.12,可靠性系数 K f =1.2,起重钢索拉力 Q=50000N,螺栓材料的许用拉伸应力=100MPa。试设计该螺栓组的螺栓直径。 (分数:3.00)_18.如下图所示两种夹紧螺栓连接,图(a)用一个螺栓连接,图(b)用两个螺栓连接。已知图(a)与图(b)中:载荷 Q=2000N,轴径 d=
13、60mm,载荷 Q 至轴径中心距离 L=200mm,螺栓中心至轴径中心距离 l=50mm。轴与毂配合面之间的摩擦系数 f=0.15,可靠性系数 K f =1.2,螺栓材料的许用拉伸应力=100MPa。试确定图(a)和图(b)连接螺栓的直径 d。 (分数:3.00)_19.如下图所示为一螺旋拉紧装置,旋转中间零件,可使两端螺杆 A 和 B 向中央移近,从而将被拉两零件拉紧。已知:螺杆 A 和 B 的螺纹为 M16(d 1 =13.835mm),单线;其材料许用拉伸应力=80MPa;螺纹副间摩擦系数 f=0.15。试计算允许施加于中间零件上的最大转矩 T max ,并计算旋紧时螺旋的效率 。 (分
14、数:3.00)_20.有一升降装置如下图所示,螺旋副采用梯形螺纹,大径 d=50mm,中径 d 2 =46mm,螺距 p=8mm,线数n=4,支承面采用推力球轴承。升降台的上下移动处采用导向滚轮,它们的摩擦阻力忽略不计。设承受载荷 Q=50000N,试计算: (分数:3.00)_21.试找出下图中螺纹连接结构中的错误,说明原因,并就图改正。已知被连接件材料均为 Q235,连接件均为标准件。图(a)普通螺栓连接;图(b)螺钉连接;图(c)双头螺栓连接;图(d)紧定螺钉连接。 (分数:3.00)_考研机械设计-9 答案解析(总分:100.01,做题时间:90 分钟)一、计算题(总题数:26,分数:
15、100.00)如下图所示为自动张紧的 V 带传动,主动轮转向如图所示。 (分数:6.00)(1).V 带能传递的最大功率 P max ,此时的紧边拉力 F 1 等于多少?松边拉力 F 2 等于多少?(分数:2.00)_正确答案:()解析:解题要点: 当主动轮 1 按图示的方向旋转时,则带的紧边在下,松边在上。根据力矩平衡条件可得 F 2 (h+0.5d 1 )+F 1 (h-0.5d 1 )=We 当 V 带传递最大功率时,紧边拉力 F 1 和松边拉力 F 2 之间的关系应符合欧拉公式,即 F 1 /F 2 =e fv =e 0.3 联立求解式和式,可得 F 1 =198.4N, F 2 =7
16、7.3N 所以 P max =(F 1 -F 2 )v/1000=(198.4-77.3)8/1000kW=0.97kW(2).如果要求 V 带实际传递功率 P=0.6kW,则此时的紧边拉力 F 1 等于多少?松边拉力 F 2 等于多少?(分数:2.00)_正确答案:()解析:同理,根据力矩平衡条件可得 F 2 (h+0.5d 1 )+F 1 (h-0.5d 1 )=We 因为 V 带实际传递功率 P=0.6kw,根据功率的计算公式,可得 (F 1 -F 2 )v/1000=0.6 联立求解式和式,可得 F 1 =167.6N, F 2 =92.6N(3).设主动轮的转向与图示相反,求此时 V
17、 带能传递的最大功率 P max 。 (已知:W=30kg,h=150mm,e=120mm,d 1 =d 2 =100mm,v=8m/s,e fv =e 0.3 ,忽略带的离心拉力)(分数:2.00)_正确答案:()解析:当主动轮 1 按图示的反方向旋转时,则带的紧边在上,松边在下。根据力矩平衡条件可得 F 1 (h+0.5d 1 )+F 2 (h-0.5d 1 )=We 当 V 带传递最大功率时,紧边拉力 F 1 和松边拉力 F 2 之间的关系应符合欧拉公式,即 F 1 /F 2 =e fv =e 0.3 联立求解式和式,可得 F 1 =147.6N, F 2 =57.5N 因此 P max
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