④若起重量W=50000N，蜗杆头数z3=2，蜗杆分度圆直径d3=100mm，蜗轮齿数z4=60，模数
m=5，卷筒直径D=300mm，传动效率η=0.75。试求节点B处Fa3和Fa4的大小。（6分）
齿轮1
n1 n2 电动机 2 A 3 3 Ⅰ F a2蜗杆3
Ft3 B 3 Ⅱ 齿轮2 Fa3 2 Fr3 Ft4 蜗轮4
W 答：
①左旋（2分）。
②齿轮1、齿轮2的转动方向的方向如图所示(2分)，Fa2的方向如图所示(2分)。 ③各分力方向如图所示。（4分） ④ Fa3??Ft4?2T4/d4?W?D/(m?z4)?50000?300（/5?60）?50000N (3分)
Fa4??Ft3?2T3/d3?2T4/(i???d3)?W?D/(i???d3)?50000?300（/30?0。75?100）?6667N (3分)
2、如图所示，某轴由一对7209 AC轴承支承，轴承采用面对面安装形式。已知两轴承径向载荷分别为Fr1=3000N，Fr2=4000N，轴上作用有轴向外载荷A=1800N。载荷平稳，在室温下工作，转速n=1000r/min。该轴承额定动载荷C=29800N，内部轴向力S=0.4Fr，e=0.68，当量动载荷系数如下表所示。试计算此对轴承的使用寿命。（9分）
Fa/Fr>e X 0.41
Fa/Fr≤e Y 0.87 X 1 Y 0 答：内部轴向力方向如图所示 ，
S1=0.4Fr1=1200N S2=0.4Fr2=1600N 因为A+S1>S2 故 Fa1=S1=1200N
Fa2=S1+A=3000N
比较两轴承受力，只需校核轴承2。
Fa2/Fr2=0.75>e P=XFr2+YFa2
=0.41*4000+0.87*3000=4250N L?10660n(CP)?5240.5 h
3四、结构题（20分）
1、如下图所示，轴承部件采用左端固定右端游动支承结构，指出图中错误并在不改变轴
承类型前提下画出正确结构。直接画在中心线下方，轴承可采用简化画法。（6分）
答：轴可向右侧窜动（2分）。 改正错误（4分，其它结构达到相同目的也可）。
2、图连接面受转矩作用，利用四个螺栓完成连接，重新布置螺栓组使其受力更为合理，
并在右边画出铰制孔用螺栓连接结构示意图。（6分）
评分标准：螺栓位置（2分） 铰制孔用螺栓连接（4分）
3、完成图中轴系部件结构。（8分）
评分标准： 键连接结构（3分） 齿轮轴向定位固定（2分）
轴承考虑拆卸的固定（左右各1.5分）
机械设计课程试题
一、填空及选择填空：把答案写在题中的空格里( 每空2分, 共26分)
1、工程上常用的螺纹联接的防松方法有_摩擦防松__、_机械防松__和__永久止动__。 2、滚动轴承的基本额定寿命Lh10是指_一批轴承作实验，其中90%轴承不发生疲劳点蚀时的工作小时数。 3、阿基米德蜗杆传动的正确啮合条件是_ mx1=mt2=m _、_αx1=αt2=α=200_和_γ=β2 旋向相同_。
4、带传动中，带每转一周受____________应力、_离心力产生的拉_应力和__弯曲__应力作用，最大应力发生在 紧边开始进入小带轮的那一点。
5、在闭式软齿面齿轮传动中（无冲击载荷），按___C_____设计，按___A_____校核 A.齿根弯曲疲劳强度 B.齿根弯曲静强度
C.齿面接触疲劳强度 D.齿面接触静强度
二、说明下列滚动轴承代号的意义 (本大题共4小题，每小题4分，总计16分) 1、6209 2、7311AC/P4/DF 3、30420/P2/DB 4、N220/P5 答：1.深沟球轴承，窄、轻系列，内径45，公差等级Po级
0
2.角接触球轴承，窄、中系列，内径55，接触角25，公差等级P4级，面对面排列 3.圆锥滚子轴承，窄、重系列，内径100，公差等级P2级，背对背排列 4.圆柱滚子轴承，窄、轻系列，内径100，公差等级P5级
三、计算题（共30分）
1、.图示托架受铅垂力F（N），托架与托体之间的摩擦系数为μs,,可靠系数Kf=1,螺栓与被联接件的相对刚度为0.2，螺栓材料的许用应力为[σ]，按步骤列出螺栓根径d1的计算式。（14分）
kfF解：（1）求F′：不下滑条件：4 F′2μs ≥ kf F ∴F′ ≥ 4?
sMlmax4F?H??a?4???2?a22（2）求F：F =
′
?i?1l2iF?H = =
2a
c1kfF (3) 求 F0 = F+ c?d1?c2F = 4?+ 0.2 F
s1.3F01.3F0 (4) 求d1: 由公式
运转时有轻微冲击
C0r?30500N421?≤[σ] ∴ d1 ≥
4[?]
FA?2700Nn=1250r/min ，2、一轴上有一对30204圆锥滚子轴承，轴承受载荷FR?5400N，
fp?1.1，试计算这对轴承当量动载荷p和寿命L10h。轴承参数：d=20mm；
2； Cr?28200N；e?0.35；Fa/Fr≤e，x=1，y=0；Fa/Fr>e，x=0.4，y=1.7，
1F[注：Fs?Fr/(2Y)] (本题16分)
F S1S2Fr1Fr2 s1、s2方向如图所示 Fr1?23FR?3600N;Fr2?13FR?1800N ； s1?Fr1/(2Y)?1058.82N?Fr1?s1?s2；sa22?Fr2/(2Y)?529.41N，轴承2受压 Fa1?s1?1058.82N；F?s1?FA?3758.82N；
Fa1/Fr1?1058.82/3600?0.294?eP1?fp?x1?Fr1?3960N，x1=1,y1=0
Fa2/Fr2?3758.82/1800?2.09?e，x2=0.4，y2=1.7
P2?fp?(x2?Fr2?y2?Fa2)?1.1?(0.4?1800?1.7?3758.82)?7109.99NP?P2?7109.99N；
????10/3L10h?16670n?Cr????p?28200?????12507109.99??1667010/3?1317.1h
四、分析题（18分）
图示蜗杆-斜齿轮传动，已知蜗杆为左旋，转向如图示，蜗杆m=8mm，d1=64mm(q=8)，z1=2，z2=42，蜗杆输入转矩T1=38000N.mm，蜗杆传动效率?＝0.75。试求：
1）画出蜗轮的转向； 2）欲使II轴的蜗轮2和齿轮3的轴向力抵消一部分，决定斜齿轮3、4的螺旋线方向； 3）分别求出蜗杆、蜗轮上各力的大小和方向。
1）蜗轮转向如图示。 2）斜齿3为左旋，4为右旋。 3）蜗杆、蜗轮上各力方向如图示，各力的大小为：
T2?i?T1?42/2?0.75?38000?598500N?mmFt1?Fa1?
Fa2?2T1/d1?2?38000/(8?8)?1187.5N Ft2?2T2/d2?2?598500/(8?42)?3563N
Fr1?Fr2?Ft2tan??3563?tan20??1297N
五、指出下列轴系错误，并将正确的结构画在轴心线下面（14分）。
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