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机械设计 复习题 一 选择题: 1. 下列组合中的零、部件，都属于“机械设计”课程研究对象的是 ( D ) A . 齿轮、轴、柴油机的曲轴 B . V带、滚子链、汽门顶杆 C. 平键、六角头螺栓、活塞 D . 滚动轴承、弹簧、联轴器 2. 对于启动频繁的转轴上的扭转剪切应力，一般将其处理为 ( C ) A. 静应力 B . 对称循环变应力 C. 脉动循环变应力 D . 复合应力 3. 当螺纹的牙型角越大时，螺纹副的当量摩擦角越大，此时 影响螺纹副效率的主要参数是 ( D ) A. 升角 B . 线数 C. 螺距和牙形角 D . 升角和牙形角 4. V带设计中确定 V带根数的依据是 ( C ) A. 计算功率 B . 传动功率 C. 带传动的设计准则 D . 计算功率与小带轮转速 5. 造成带传动传动比不准确的原因是 ( D ) A. 带轮传动的张紧力不足 B . 带传动的打滑 C. 传动的功率大于设计值 D. 带传动的弹性滑动 6. 下列参数组中，对套筒滚子链承载能力影响最明显的是 ( A ) A 链节距和小链轮齿数 1 B 链节数和小链轮齿数 1 C 中心距和链节距 D 中心距和链节数 7. 齿轮传动的载荷系数中，动载荷系数 V ，除决定于齿轮的圆周 速度以外，与下列因素有关的是 ( C ) A.齿面粗糙度 B .轮齿宽度 C.齿轮制造精度 D . 端面重合度 8. 下列中作为蜗杆传动最主要的缺点是 ( D ) A . 制造费用较高 B . 对啮合副的材料要求较高 C . 难以进行精确的强度计算 D . 传动效率较低、发热较大 9当摩擦发生在流体内部的分子之间时，称为： ( C ) A. 干摩擦 B . 边界摩擦 C . 流体摩擦 D. 混合摩擦 10. 滚动轴承一般由如下几个部份组成，它们分别称为: （ A ） A. 内圈、外圈、滚动体和保持架 B. 上圈、下圈、滚动体和保持架 C. 紧圈、活圈、滚动体和保持架 D. 动圈、座圈、滚动体和保持架 11当转轴上的支点位置尚未确定时，初估轴的直径使用的计算依据是 （ A ） A.扭转强度 B.弯曲强度 D.弯曲刚度 D.复合强度 12 要求补偿位移且载荷平稳时， 优先选用的联轴器的类别为 ( C ) A. 采用刚性联接 B 采用金属弹性元件的挠性联接 C. 采用刚性元件的挠性联接 D 采用非金属弹性元件的挠性联接 13. 标准平键联接的承载能力，通常取决于 ( D ) A. 轮毂的挤压强度 B. 键的剪切强度 C. 键的弯曲强度 D. 键工作表面的挤压强度 14. 下列组合中，全部都属于轴系零部件的是 ( B ) A. 圆螺母、弹簧、轴端档圈 B . 滚动轴承、轴、联轴器 C. V带、滚子链、蜗杆 D .齿轮、轴、六角头螺栓 15. 转轴上的弯曲应力，属于 ( B ) A. 静应力 B . 对称循环变应力 C. 脉动循环变应力 D . 复合应力 16. 查取 V带型号的依据是 ( D ) A. 带轮的最小直径 B . 带的线速度 C . 传动功率与小轮转速 D . 计算功率与小带轮转速 17. 使带传动产生弹性滑动的主要原因是 ( D ) A. 带轮传动的张紧力不足 B . 带的弹性太大 C. 传动的功率大于设计值 D. 带是弹性体，主、从边存在拉力差 18. 齿轮传动的载荷系数中，载荷集中系数，除决定于齿轮宽度 以外，与下列因素有关的是 ( B ) A.齿面粗糙度 B . 齿面硬度 C.制造精度 D . 端面重合度 19下列中作为蜗杆传动最主要的优点是 ( B ) A. 传动平稳，噪音小 B . 单级传动比大而结构紧凑 C . 在一定条件下能自锁 D . 可实现空间相交轴传动 20 当摩擦发生在金属表面的吸附膜之间时， 称为： ( B ) A. 干摩擦 B . 边界摩擦 C . 流体摩擦 D. 混合摩擦 21. 带有保持架的滚动轴承，其磨损与不带保持架的滚动轴承相比 （ B ） A. 普遍增大 B .普遍减小 C. 没有明显差别 D. 在滚子轴承中普遍减小，在球轴承中普遍增大 22 解释轴的当量弯矩图作用的较全面的说法是： ( D ) A. 计算最小轴径 B. 按弯扭合成校核轴的强度 C. 确定轴的危险剖面位置 D. 按弯扭合成校核轴的强度和确定轴的危险剖面位置 23要求补偿位移且载荷不平稳严重时，优先选用的联轴器的类别为 ( D ) A. 采用刚性联接 B 采用金属弹性元件的挠性联接 C. 采用刚性元件的挠性联接 D 采用非金属弹性元件的挠性联接 24. 键联接的主要用途是使轴与轮毂之间 ( C ) A.沿轴向固定并传递轴向力 B.沿轴向可作相对滑动 C.沿周向固定并传递扭矩 D.安装与拆卸方便 二 填空题 1、圆柱齿轮传动设计，齿宽系数 d =b/d 1 ,当b愈大，承载能力也愈 大 ，但使 偏载 现象严重，因此 d 取值应恰当，对称布置的齿轮比悬臂布置的齿轮取偏 大 值. 2、代号为 36205 的滚动轴承, 其内径d= 25 mm, 尺寸系列代号为 62 , 轴承类型代号为 3 。 3、 右图所示的联轴器的名称为 凸缘联轴器 适宜的使用场合为 载荷平稳且要求严格对中 。 4、 圆柱齿轮传动设计， 齿宽b = d d 1 称为 计 算 齿宽， 通常是将其值圆整后作为 大 齿轮的齿 宽，为补偿轴向定位误差，取小齿轮齿宽 大于 大齿轮齿宽 5、号为 6211的滚动轴承, 其内径d= 55 mm, 尺寸系列代号为 2 , 轴承类型代号为 6 。 6 、 右图所示的联轴器的名称为弹性套柱销联轴器 具有补偿 综合 位移的能力，当传递的载荷不平稳时具有 缓冲减振 的能力。 三 问答题: 1、 同一型号的三角带, 为何小带轮直径越小, 单根三角带所能传递的功 率越小? 答：由 P= v 得，直径越小，转速一定时，线速度越小，所以能传递的功率越小。 t F 直径越小，皮带在小带轮上的弯曲应力越大，许可的最大拉应力即 就越小，因此能传 递的功率也就越小。 t F 2、 链速 V 一定时,链轮齿数 Z 的多少和链节距 P 的大小对链传动的动载 荷有何影响? 答：齿数 Z越大，动载荷越小。 链节距越小，动载荷越小。 3、请比较齿轮传动与蜗杆传动的主要失效形式的异同点。 答：两者主要失效形式都有点蚀、断齿、胶合、磨损。 不同的是对于蜗杆传动，胶合失效和磨损必须首先考虑。而对于齿轮传动以点蚀、断齿 失效为主。 4、右下图为何种螺纹联结类型，需使用哪些联结件。有何应用特点？ 答：螺钉联接 需使用六角头螺栓及垫圈。 适用于被联接件之一不便钻通孔，且不需经常装拆的场合。 5、 带传动与链传动具有优缺点的互补性，带传动有些优点恰好是链传动 的缺点，而链传动有些优点又恰好是带传动的缺点，请各举一例说明。当某 传动装置采用一级带传动、一级链传动时, 两级传动的配置的顺序该怎样才 合理。 答：带传动传动平缓，具有缓冲减振作用，链传动传动平稳性较差。 链传动平均传动比是一个定值，但带传动传动比不准确。 带传动放高速级，链传动放低速级。 6、 请简要说明链传动的多边形效应对传动性能的影响，链轮齿数 Z 的 多少对多边形效应有何影响? 答：链传动的多边形效应造成瞬时传动比不是个定值（波动） ，因此传动不平稳。 链轮齿数 Z越大，多边形效应越小。 7、请列出一般动力传动时齿轮传动的两个计算准则，在闭式齿轮传动 设计中，分别用这两个准则来设计哪两个参数？ 答：齿面接触疲劳准则： H H 齿根弯曲疲劳准则： F F 使 用 H H 计算准则计算分度圆直径 1 d 使 用 F F 计算准则计算或校核模数 m 8、右下图为何种螺纹联结类型，需使用哪些联结件。有何应用特点？ 答： 双头螺柱联接 使用双头螺柱,六角螺母。 垫圈，适用于被联接件之一不便钻通孔，且需经常装拆的场 合。 四 分析计算题 1、已知一扳手由两段钢板， 用 2个螺栓联结而成， 结构如图。 扳手拧紧力 P=100 N。求： (1) 若板间摩擦系数 f=0.12,螺栓材料的许用应力 =120MPa,可靠系数 1.2, 若使用普通六角螺栓，试依据强度条件计算出螺栓的危险剖面应具有的最 小直径。 (2) 若采用铰制孔用螺栓, 钢板强度足够，与使用普通螺栓相比较,螺栓直径 是增大还是减小? 为什么?(简要回答即可) 解： （1）力平移 作左钢板受力分析： 1 R F = = 2 R F 2 P 2a = 1 0 a P =5P = + =5.5P 1 T F 1 T F max F 1 R F 1 T F = 0 F 12 . 0 2 . 1 max F =55P=5500 （N） 1 d 4 3 . 1 0 F = 120 5500 3 . 1 4 =8.7 mm (2）直径减小，因为此时螺栓直接承受剪切与挤压。 2. 如右图所示为蜗轮蜗杆圆锥齿轮组 合传动装置。蜗杆转向n 1 如图所示。已知蜗杆为 右旋。 (1)中间轴上的轴向力能否抵消一部分？ (2) 确定轴的转向(画在图上)； (3)在蜗轮上标出蜗轮的圆周力F t2 、径向力 F r2 、轴向力F a2 的方向。( 方向指向纸面的用表 示, 相反的则用表示) 答： （1）轴II 上的轴向力能抵消一部分。 （2） （3）如图 3一闭式标准圆柱齿轮传动, 模数m=5 mm，小齿轮齿数Z 1 =25、传动比 i=2.4, 查得大、小齿轮的齿形系数Y Fa2 =2.32, Y Fa1 =2.72, 大、小齿轮的应力修 正系数Y sa2 =1.76, Y sa1 =1.58,而大小齿轮的许用弯曲应力为： F 2 =300 MPa， F 1 =320 MPa，并且算得大齿轮的齿根弯曲应力 F2 =280 MPa。试问： （备用公式） 1 ）哪一个齿轮的弯曲疲劳强度高？ 2 2 1 3 1 F sa Fa d F Y Y Z m KT = 2 ）两个齿轮的弯曲疲劳强度是否足够？ 答： （1）由 1 1 1 sa Fa F Y Y = 58 . 1 72 . 2 320 =74.46 7200 所以所选轴承合适。 5、已知一横梁由两段钢板，用 2 个螺栓联结而成。尺寸如图，横梁所受的载荷 F为 60 kN 作用。求： (1 ) 若板间摩擦系数 f=0.18,螺栓材料的许用应 力 =110MPa,可靠系数 1.2, 若使用普通六角螺 栓，试依据强度条件提出对 螺栓直径的要求。 (2) 若采用铰制孔用螺 栓, 钢板强度足够，与使用 普通螺栓相比较,螺栓直径 是增大还是减小? 为什么? (简要回答即可) 解： （1） 求 ： 1100=F 400 = 1 R 1 R 1 R 11 4 F=21.82KN 作左板受力分析： 1 R F = = 2 R F 2 82 . 21 =10.91 KN 1 T F = = 2 T F 200 T = 200 400 1 R =43.64 KN = + =10.91+43.64=54.55 KN max F 1 R F 1 T F = 0 F 18 . 0 55 . 54 2 . 1 =363.7 KN = 2 1 0 ) 2 / ( 3 . 1 d F = 2 1 0 3 . 1 4 d F 1 d = 110 363700 3 . 1 4 =73.97 （mm） （2）若采用铰制孔用螺栓直径将减小，因为此时螺栓直接承受剪力。 2.如右图所示传动系统，已知 齿轮与蜗杆传动如图所示。 1） 为使中间轴上的轴向力能够 抵消一部分， 试确定蜗杆的螺旋线 的旋向，在图中标出。 2） 确定蜗轮的转向(画在图上) 3） 在蜗轮上标出蜗轮的圆周力 F t4 、径向力F r4 、轴向力F a4 的方 向。 ( 方向指向纸面的用表示, 相反的则用表示) 解： 3一对标准直齿圆柱齿轮传动参数见下表。试： 1）比较哪个齿轮易疲劳点蚀；哪个齿轮易弯曲疲劳折断？ 2）若载荷系数K=1.3，按齿根弯曲疲劳强度计算，该齿轮传动允许传递的 最大转矩T 1 等于多少？ 齿轮 m/mm Z b/mm Y Fa Y sa F H 1 3 17 60 2.97 1.52 390 500 2 3 45 55 2.35 1.68 370 470 （备用公式） 2 1 2 2 1 3 1 2 1 1 F sa Fa d F H H E H Y Y Z m KT u u bd KT Z Z = = 解： （1）齿轮2易点蚀 齿轮1易弯曲疲劳折断 因为： 1 1 1 sa Fa F Y Y = 52 . 1 97 . 2 390 =86.39 2 2 2 sa Fa F Y Y = 68 . 1 35 . 2 370 =93.72 （2） 1 T 17 3 55 2 2 sa Fa F Y KY =379604.6 （Nmm） 4、如图所示，轴由一对 30307圆锥滚子轴承支承(反装)。已 知 F r1 2500 N, F r2 5000 N ,作用在轴上的外加轴向载荷F ae1 =400 N F ae2 =2400 N,方向如图 所示。若载荷系数f P 1, 轴在常温下工作。试计算轴承当量动载荷大小，并 判断哪个轴承寿命短些？(该轴承e0.37, X0.4, Y1.6) 。 ) 2 ( Y F F r d = 轴承内部附加轴向力： 解： 1 d F = 6 . 1 2 2500 =781.25 N 2 d F = 6 . 1 2 5000 =1563 N 1 a F = =781.25 1 d F - =1563-2000=-437 2 d F ae F =781.25 1 a F 2 a F = 1 d F + ae F =781.25+2000=2781.25 =2500 N 1 a F / =0.3125 e, Y=1.6,X=0.4 2 r F 1 P 2 P =0.45000+1.62781.25=6450 N 所以轴承2寿命短些 五、结构改错 1、指出下图中的错误（在错误处画，简要说明原因） 。 拆卸； 轮周向定位； 应有连接螺钉。 指出轴承部件图中的错误结构（5 处即可） （指出错误的位置，并做简单 说明，如示例， 答：错误结构如下图所示： 答： 处应有调整垫片； 轴承端盖应顶住轴承外环； 套筒过高，轴承无法 不便于固定齿轮； 应有键进行齿 应有密封； 密封处留有间隙； 2、 相同错误按一处算） 。 2 3 5 6 7 无调整垫片。 2、滚动轴承内圈的定位轴肩已高于内圈高度，无法拆卸。 3、轴环处圆角半径大于轮毂圆角半径，无法实现对轮毂的轴向定位。 4、安装齿轮处键槽位置偏左，应该稍偏向右端。 5、轮毂的宽度小于相应轴段的宽度，无法实现对轮毂的轴向定位。 6、密封圈处轴承盖与轴之间没有间隙。 7、密封槽应为梯形。 8、应有轴肩，以便装拆轴承。 9、应有轴肩，以便轴上零件定位。 10、轴上的两个键应在同一侧。 4 8 9 10