1机械设计试题及答案

机械设计课程试题（一）、选择题：本题共 10个小题，每小题 2 分，共 20分，在每小题给出的四个选 项中，只有一项是符合题目要求的。把所选项前的字母填在题后的括号内。B,齿面疲劳点蚀D, 齿面塑性变形 作1. 一般工作条件下，齿面硬度 HB勺50的闭式齿轮传动，通常的主要失效形式 为【B】A, 轮齿疲劳折断时产生弹性滑动，是由C.齿面胶合. 带传动在C】A. 包角 a 太小C,紧边与松边拉力不等3 . 下列四种型号的滚A. 6208B. N208【B】. 下列四种螺DA, 粗牙普通螺纹C,梯形螺纹5. 在润滑良好的条件下，CB,初拉力Fo太小D.传动过载轴承，只能承受径向载荷的C.3208D,5208自锁性能最好的B. 细牙普通螺纹D.锯齿形螺纹为提高蜗杆传动的啮合效率，可采用的方法为A,减小齿面滑动速度队B.减少蜗杆头数ZiC. 增加蜗杆头数ZiD,增大蜗杆直径系数g在圆柱形螺旋拉伸（压缩）弹簧中，弹簧指数 C是指【D】A. 弹簧外径与簧丝直径之比值 弹B. 簧内径与簧丝直径之比值 弹簧C. 自由高度与簧丝直径之比值 弹D. 簧中径与簧丝直径之比值7 .普通平键接联采用两个键时，一般两键间的布置角度为 B】A. 90 B. 120 C.135。D,18008 . V 带在减速传动过程中，带的最大应力发生在D 】C. V 带离开小带轮处 D.V 带绕上小带轮处9, 对于普通螺栓联接，在拧紧螺母时，螺栓所受的载荷是D】A.拉力B.扭矩C.压力D.拉力和扭矩10, 滚子链传动中，链节数应尽量避免采用奇数，这主要是因为采用过渡链节后D】A,制造困难B.要使用较长的销轴C.不便于装配D.链板要产生附加的弯曲应力二、填空题：本大题共 10个小题，每空 1分，共 20分。把答案填在题中横线上。1. 轴如按受载性质区分，主要受弯矩的轴为心轴，主要受转矩的轴 为 传动轴。2. 代号 62203的滚动轴承，为 深沟球轴承 轴承，其内径为 17mm。3. 在一般机械中的圆柱齿轮传动，往往使小齿轮齿宽0大于 大齿轮齿宽b2；在计算齿轮强度时，工作齿宽 b应取大齿轮齿宽b2。4. 普通平键联接的工作面是键的两侧面 _；楔键联接的工作面是键的上 下面。5. 为了便于互换及适应大量生产，轴承内圈孔与轴的配合采用基孔 制， 轴承外圈与轴承座孔的配合采用基轴 制。6. 不随时间变化的应力称为静应力 , 随时间变化的应力称为变应 力, 具有周 期性的变应力称为循环变应力 。7. 按照平面图形的形状，螺纹分为三角形螺纹 _、梯形螺纹和锯齿形螺纹 等。1. 8. 按照工作条件，齿轮传动可分为开式传动和闭式传动两种。9. 齿轮传动设计时，软齿面闭式传动通常先按齿面接触强度 设计 公式确定传动尺寸，然后验算轮齿弯曲强度。2. 10,直径较小的钢制齿轮，当齿根圆直径与轴径接近时，可以将齿轮和轴做 成一体，称为 _ 齿轮轴 O三、简答题：本大题共 6个小题，每题 5分，共 30 分。把答案填在题中横线上。1. 简述螺纹联接的基本类型主要有哪四种？ 螺栓联接、螺钉联接、双头螺柱联接、紧定螺钉联接。2. 提局螺栓联接强度的措施有哪些？1 降低螺栓总拉伸载荷的变化范围；2改善螺纹牙间的载荷分布； 3减小应力集 中；4避免或减小附加应力。3闭式蜗杆传动的功率损耗主要包括哪三部分？闭式蜗杆传动的功率损耗包括三部分：轮齿啮合的功率损耗，轴承中摩擦损耗和 搅动箱体内润滑油的油阻损耗。4. 简述带传动的优点？适于中心矩较大的场合；带具有良好的扰性，可缓和冲击、吸收振动；过载时带 与带轮间会出现打滑，打滑虽使传动失效，当可防止损坏其他零件；5. 链传动的主要失效形式有哪些？链板疲劳破坏；滚子套筒的冲击疲劳破坏；销轴与套筒的胶合；链条钗链磨损； 过载拉断。6. 滚动轴承的基本类型有哪些？调心球轴承、调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力球轴承、深沟球轴承、角接触 球轴承、推力圆柱滚子轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承等。四、结构改错1图示为一用对圆锥滚子轴承外圈窄边相对安装的轴系结构。请按示例所示 指出图中的其他结构错误（不少于 7处）（7分）（注：润滑方式、倒角和圆角忽略不计。）例一一缺少调整垫片解（1）缺少调整垫片（2）轮毂键槽不对（3）与齿轮处键槽的位置不在同一角度上（4）键槽处表达不正确（应该局部剖视）（5）端盖孔与轴径间无间隙（6）多一个键一一齿轮左侧轴向定位不可靠（8）齿轮右侧无轴向定位0）轴承安装方向不对（10）轴承外圈定位超高（11）轴与轴承端盖相碰2、请说明图示轴系结构中用数字标出位置的错误（不合理）的原因。（5分）（1）轴肩的高度超出了轴承内圈的外径；（2）轴段的长度应该小于轮毂的宽度；（3）螺纹轴段缺少螺纹退刀槽；（4）键槽应该与中间部位的键槽在同一母线上布置（5）键的长度应该小于轴段的长度。机械设计课程试题（二）、填空题（25分）每空1分1、滚动轴承轴系一端固定一端游动的固定方式常用在跨距较大或工作 较高 情况下2、dn值大的滚动轴承应采用 油润滑,而dn值小的滚动轴承可采用润滑脂润 3、 滑动轴承保证液体动压润滑的条件有 相对滑动的两表面间必须形成收敛 的楔形间隙；被油膜分开的两表面必须有足够的相对滑动速度，其运动方 向 必须使润滑油大口进小口出；3润滑油必须有一定的粘度供油要充分。4、 混合摩擦（非液体摩擦）滑动轴承计算应校核P_里、PV值。5、列举两种刚性联轴器的名称，并说明是否具有补偿轴向。径向或角向位移的能力：套筒式联轴器（无补偿能力）、凸缘式联轴器（无补偿能力）。6、 轴按所受载荷性质分类,只承受弯矩的称心 轴；只承受扭矩称 传动 轴； 承受弯矩和扭矩称转轴。7、 直齿圆锥齿轮的当量齿数 Z v = z/cos5 ；标准模数和压力角在齿轮大 端一；受 力分析和强度计算用平均分度圆一直径。8带传动的主要失效形式为打滑和疲劳破坏o9A带工作是截面上产生的应力有 拉应力，弯曲应力,离心应力。10、在齿轮传动中，大小齿轮的接触应力是相等的,大小齿轮的弯曲应力是一玉 等的。二、选择题（11分）每空1分1、滚动轴承内圈与轴配合的正确标注应为A ,O30H7/k6 B. O30H7 C ,?30k62、 下列滚动轴承密封装置，其中 AC是属于接触式密封,而BD是 属于非接触式密封。A.毡圈密封B.甩油环C.密封环D.缝隙密封 3、在B情况下，滑动轴承润滑油的粘度不应选得较高A.重载B.高速C.工作温度D.高承受变载或冲击振动载荷4、 两相对滑动的接触表面，依靠吸附油膜进行润滑的摩擦状态称一。A.液体摩擦B.半液体摩擦C.混合摩擦D.边界摩擦5、半圆键联接当采用双键时两键应业布置。A.在周向相隔9 Oo B.在周向相隔12 0。C.在周向相隔1 8 0 oD.在轴向沿同一直线6、 为了提高受轴向变载荷螺栓联接的疲劳强度，应B。A.增加螺栓刚度。B .降低螺栓刚度。C .降低被联接件刚度。7、 弹簧A的刚度为K1,弹簧B的刚度为K2,两弹簧并联的刚度为。A. KI B.K2 C. K 1 +K2 D. K1K2/ (K1 + K2)& 强度等级为6 .8级的螺栓材料o s = D M P a。A. 600 B. 800 C. 680 D. 4809、 链轮中心距已定，合理确定链传动的链长时，应取。A.任意值B.等于链节长度的偶数倍C.等于链节长度的奇数倍10、 带传动的两带轮直径不相等，一般情况下，应使哪个轮曹楔角较大B ?A.大轮B,小轮C,主动论D.从动轮、计算题(34分)1、（ 14分）图示为手动饺车中所采用的蜗杆传动。已知m=8mm, di=80mm ,zi=l, z=40,卷筒的直径D=250mm,试计算：（1）欲使重物上升Im,应转动 蜗杆的 转数；（2）设蜗杆和蜗轮间的当量摩擦系数为0.18，检验该蜗杆传动是 否满足F=100N,手 柄转臂的（不计轴承效率）。自锁条件；（3）设重物重Q=5kN,通过手柄转臂施加的力长度1的最小值卷筒转动圈数：解：（手重物上升Im时,N2= 1000/7iD= 1000-(250x3.14)=1.27蜗杆转动圈数为：Ni=iN2=40xl.27=50.96 （圈）(2)蜗杆直径系数q=di/m=80+8=10色1导程角：Y=arctan 9 =arctan8=7.125 当量摩擦角：R=arcta nfV= arctan8 = 10.204军=3x0U2S=0uO5W ? ?:因为：YV所以蜗杆传动满足自锁条件7.125*（3）蜗杆传动的啮合效率e ?h? i = 5=ft39wm贝u： f QJ2、（ 10分）一普通V带传动传递功率为P = 7.5kW,带速?= 10m/s紧边拉 力是松边拉力的两倍，即FSF2,试求紧边拉力、松边拉力和有效拉力。?6-i普语平？?？!?的主要尺寸神的d6 ? 8 ft - 10 10- 1212-1717-22 22*M )30-)8萸 44岐竟8.缓及A2x23x34x45x56x68x710x8I2x B的幻役44八505O 北58*6565-7575-asK5 *9505 - 110 l!0- 1)0fltx 9ft A14x916 x 10IXx II20x 1222 x M2Sx 1428x 162x1811的长度亲打L6.8 JO. 12.14.1648,20.22.25,28,32.36,40.45.50.56.63X0.80.90.100,110.125.140.180, 200? Z20 ? 2SQ?.P=_A_1000=vmpV1000x75=7S0K10耳=5-耳弟=4=750N所以* =峪=2x750=1500N（2分3、（ 10分）图示为一刚性凸缘联轴器，材料为Q215钢，传递的最大转矩为1400 N.m （静载荷）。已知轴的材料为 45钢，工作时有轻微冲击。试根据图示 和表为该联轴器选择平键，确定键的尺寸，并校核其强度（皿 1T0M?）。解：由轴径（p55查下表，选取键b=16,h=10,键长L=90键的工作长度l=L-b=90-16=74mm键与联轴器的接触长度k=0.5h=0.5xl0=5mm2TX10F 2x1400 x10s由，Uf 5x74x35=100iCfc可见联接挤压强度不够，考虑到相差较大，所以应采用双键,双键的工作长度1=1.5x74=111mm相隔 180布置,2Txl=2x1400x10F5x111x35见的标记为：键16x90机械设计课程试题（三）一、填空题（每空1分共24分）1、螺纹的公称直径是指螺纹的大径，螺纹的升角是指螺纹径处的升角。螺旋的自锁条件为_”鼻_。2、 三角形螺纹的牙型角a= 60 适用于联接，而梯形螺纹的牙型角 a= 30。，适 用于传动。3、螺纹联接防松，按其防松原理可分为摩擦防松、机防松和永久防松。4、选择普通平键时，键的截面尺寸（bxh）是根据轴径d查标准来确定的.普通 平键的工作面是侧面。5、 带传动的传动比不宜过大，若传动比过大将使包角a,从而使带的有效拉力值减小。6、链传动瞬时传动比是变量，其平均传动比是常数。7、在变速齿轮传动中，若大、小齿轮材料相同，但硬度不同，则两齿轮工作中产生的齿面接触应力相同，材料的许用接触应力不同，工作中产生的齿根弯曲应力不同，材料的许用弯曲应力不同。&直齿圆柱齿轮作接触强度计算时取圣心处的接触应力为计算依据，其载荷由一对轮齿承担。9、 对非液体摩擦滑动轴承，为防止轴承过度磨损，应校核p ,为防止轴承温 升 过高产生胶合应校核pv。10、 挠性联抽器按是否具行弹性元件分为无弹性元件挠性联轴器和有弹性元 件挠性联轴器两大类。、单项选择题（每选项1分，共10分）1、采用螺纹联接时，若被联接件之一厚度较大，且材料较软，强度较低，需 要 经常装拆，则一般宜采用且_。A螺栓联接；B双头螺柱联接；C螺钉联接。2、 螺纹副在摩擦系数一定时，螺纹的牙型角越大，则D。A. 当量摩擦系数越小，自锁性能越好；B, 当量摩擦系数越小，自锁性能越差；C, 当量摩擦系数越大，自锁性能越差；D. 当量摩擦系数越大，自锁性能越好；3、当键联接强度不足时可采用双键。使用两个平键时要求键业一布置。A在同一直线上；B相隔90C.相隔120 D相隔1804、普通平键联接强度校核的内容主要是 A。A.校核键侧面的挤压强度；B.校核键的剪切强度；C.AB两者均需校核；D,校 核磨损。5、选取V带型号，主要取决于D。A,带的线速度B,带的紧边拉力C,带的有效拉力D.带传递的功 率和小带轮 转速6为了限制链传动的动载荷，在节距 p和小链轮齿数zi 一定时,.应该限 制A。A.小链轮的转速ni；B.传动的功率P；C.传递的圆周力。7、圆柱齿轮传动，当齿轮直径不变，而减小模数时，可以 DA.提IWJ轮齿的弯曲强度；B.提IWI轮齿的接触强度；C.提高轮齿的静强度；D.改善传动的平稳性。8、当转速较低、同时受径向载荷和轴向载荷，要求便于安装时，宜选用B。A.深沟球轴承B,圆锥滚子轴承C.角接触球轴承9、温度升高时，润滑油的粘度C。A.随之升高；B.保持不变；C,随之降低；D.可能升高也可能降低。10、 圆柱螺旋弹簧的弹簧丝直径 d=6mm,旋绕比C=5,则它的内径D】等A、30mm, B、24mm, C、36mm,D、40mm三、计算题（38分）1、（ 15分）图3-1示螺栓联接中，采用两个 M20的普 通螺栓，其许用拉应力=160N /mm2，联接件接合面间摩擦系数f=0.20,防滑系 数Ks = 1.2,计算该联接件允许传递的静载荷F = ?（M20的螺栓di = 17.294mm）（ 10分）解：螺栓预紧后，接合面所产生的最大摩擦力必须大于或 等于横向载荷，假设各螺栓所需预紧力均为Fo则由平衡条件（4分）螺栓危险截面的强度条件为半E于是得（4分）图3-12、（ 13分）如图3-2所示某电梯传动装置中采用蜗杆传动，电机功率 P=10kW, 转 速ni = 970r / min,蜗杆传动参数zi = 2； Z2 = 60；直径系数q=8;总效率r| = 0. 8, m=8,右旋蜗杆，试计算：（14分）（1）电梯上升时，标出电机转向；（2）标出蜗杆所受各力的方向；（3）计算蜗轮所受各力大小。9 3-2解：（1）电机转向箭头向上；（1分）2）蜗杆受各力方向如图（ 3分）3分） tx0O（3分）Fr2=Ft2? tana = 9845tan20 = 3583N（3 分）3、根据工作条件，决定在某传动轴上安装一对角接触向心球轴承（如图所示），已知两个轴承受到的径向载荷分别为Fn = 1650N和Fr2=3500N。外加轴向 力Fae=1020No（ 1）若派生轴向力Fd=0.7Fr试计算两个轴承实际受到的轴 向载荷Fai和Fa2 =曰宀昂片 2Fae解：Fdi = 0.7Fri = 0.7xl650=1155N 方向向右凡 Q =0.7 Fr2 =0.7x3500=2450N （2 分） s、fk_143O、FJ2450 一号、-F” 16503500 e方向向左所以 P） /7（XiF” 十匕 Jf）=0. 42X1650 + 0. 84 X 1430=1894 、P2 =/r（X2Fx2-i-y2F.J?） A0. 42X3500+0. 84X2430 = 351 IN凡 n 十 &,= 1155 十 1020 = 2175 Fd2故轴承 1为压紧端，轴承 2为放松端。Fal =Fd2-Fae=2450-1020N =1430（2 分）四、分析题（20分）1. （10分）如图4-1传动系统，要求轴II、III上的轴向力抵消一部分，试 确疋：1）蜗轮6的转向；2）斜齿轮3、4和蜗杆5、蜗轮6的旋向；3）分别画出蜗杆5,蜗轮6啮合点的受力方向JJH4-1（1）蜗轮6的转向为逆时针方向；（2）齿轮3左旋，齿轮4右旋，蜗杆5右旋，蜗轮6右旋；（4分）蜗杆5啮合点受力方向如图（a）;蜗轮6啮合点受力方向如图（b） o （6 分）（司(b)