机械设计试题与答案.doc

机械设计试题（A卷）与答案一、填空题每空0.5分，24空计12分1、从防松工作原理来看，弹簧垫圈属于摩擦防松；止动垫圈与园螺母配用属于机械 防松措施。2、平键的工作面为 两侧 面，工作时靠 轴槽、键及毂槽的侧面受挤压 来传递转矩。3、在下列各种联轴器中，能补偿两轴间轴线偏移、但不能吸振缓冲的是 c、d、e ；既能补偿两轴间轴线偏移、又能吸振缓冲的是 f、g、h ；适用于转矩小、转速高、频繁正反转的是 f、g ；可实现两轴轴线角位移最大的是 c 。（a、套筒联轴器；b、凸缘联轴器；c、万向联轴器；d、十字滑块联轴器；e、齿轮联轴器；f、弹性套柱销联轴器；g、尼龙柱销联轴器；h、轮胎联轴器。）4、设计圆柱螺旋弹簧时，其弹簧丝直径d按 强度 条件确定，其工作圈数n按 刚度 条件确定。5、蜗杆传动时的螺旋线方向应与蜗轮螺旋线方向相同。蜗杆的导程 角应等于与蜗轮的螺旋角。6、在传动比不变的条件下，V带传动的中心距增大，则小轮的包角 增大 ，因而带传动的承载能力 提高 。7、在工作中只受弯矩不受扭矩的轴叫做 心 轴，只受扭矩不受弯矩的轴叫做 传动 轴，同时受弯矩和扭矩的轴叫做 转 轴。自行车前轮轴属于 心 轴。8、非液体摩擦滑动轴承是工作在混合摩擦状态，验算Pv值为了限制轴承的工作温升不超过许用值 。二、问答题30分1、有一卷筒支座，采用普通螺栓组联接在混凝土基座上，如图所示。卷筒上作用一平行于螺栓组联接接合面、垂直向下的载荷Q。请回答 1）简述该螺栓组联接的设计主要过程与内容要求：简明扼要、不必写出计算公式；5分2）该卷筒的支撑轴属于哪类轴？2分3）图中所示的两种卷筒支撑方案，哪一个更合理？为什么？3分答 1）该螺栓组联接的设计主要过程与内容：将该螺栓组联接受力简化。简化成受横向载荷基本螺栓组联接、受倾覆力矩基本螺栓组联接；如图所示0.50.51分 确定受力最大螺栓的工作载荷。按受倾覆力矩的基本螺栓组联接，计算受力最大螺栓所承受的工作载荷；0.50.51分 确定预紧力。按受横向载荷的基本螺栓组联接，根据接合面不产生相对滑移确定每个螺栓所需的预紧力；0.50.51分 检验接合面上的挤压应力。上端边缘是否出现间隙、下端是否被压坏？ 0.50.51分 确定螺栓直径。按受轴向载荷的单个紧螺栓联接进行强度计算，确定螺栓直径。 0.50.51分 2）心轴 2分 3）方案II较方案I合理。1分根据相应轴的弯矩图如图所示可知此结论。2分2、简述选择蜗杆头数Z1和蜗轮的齿数Z2应考虑哪些因素？答：蜗杆头数通常取为1、2、4、6。当传动比大或要求自锁时可取头为1，但传递效率低，当传动比较小时，为了避免蜗轮轮齿发生根切，或传递功率大时，为了提高传动效率，可采用多头蜗杆，但是蜗杆头数过多时，制造较高精度的蜗杆和蜗轮滚刀有困难。蜗轮齿数选择。蜗轮的齿数不应小于28，为了避免用蜗轮滚刀切制蜗轮时发生根切。但对于动力传动，蜗轮齿数也不宜大于80。因为当蜗轮直径d2不变时，蜗轮齿数越大，模数就越小，将削弱蜗轮轮齿的弯曲强度；而如果模数不变，则蜗轮直径将要增大，传动结构尺寸变大，蜗杆轴的支承跨距加长，致使蜗杆的弯曲刚度降低，容易产生挠曲而影响正常的啮合。3、齿轮传动设计中，影响齿向载荷分布系数的主要因素有哪些？4分答：影响齿轮载荷分布系数的主要因素：齿轮的制造和安装误差；齿轮相对轴承的布置；轴的弯曲变形与扭转变形；齿宽b的大小选用不当；齿面硬度等。4、什么是带传动的滑动率？滑动率如何计算？答：由于弹性滑动引起带传动中从动轮圆周速度低于主动轮轮圆速度，其相对降低率通常称为带传动滑动系数或滑动率，用表示。2分其中：v1为主动轮转速；v2为从动轮转速。2分5、试写出一维雷诺方程，并说明形成液体动压润滑的必要条件。答： （2分）流体具有粘性（）；有足够的速度（）且流体从大口进小口出；具有收敛性楔形间隙（）。（6分）三、分析计算题38分1、有一单个紧螺栓联接，已知预紧力F7500N，轴向工作载荷F6000N，螺栓刚度Cb200N/m，被联接件刚度Cm800N/m，要求：1）计算螺栓所受的总拉力F0和残余预紧力F；4分 2）为使接合面不出现缝隙，轴向工作载荷最大值Fmax是多少？2分3）若要使F0减小，又不增加螺栓个数，有哪些具体措施？2分要求：1、2）要有详细的计算步骤答: 1）计算螺栓所受的总拉力F0和残余预紧力F F0FCb（CbCm）F 2.5分 7500200（200800）6000 8700（N） 0.5分 FF0F870060002700（N） 1分 2）为使接合面不出现缝隙，必须使F0，即： FF0F0 1.5分 FF08700（N），即Fmax8700N 0.5分 3）使F0减小的具体措施： 减小螺栓刚度Cb：增大螺栓长度、减小螺栓杆直径、作成 空心杆、在螺母下安装弹性元件等； 0.50.51分 增大被联接件刚度Cm：采用刚性大的垫片。0.50.51分2、已知V带传动所传递的功率P=7.5kW，带速v=10m/s，现测得张紧力F0=1125N，试求紧边拉力F1和松边拉力F2。各等于多少？（5分）答：（1）有效圆周力N2分（2）F1=1500N F2=750N3分3、如图所示为某手动简单起重设备，按图示方向转动蜗杆，提升重物G，试求：1）蜗杆与蜗轮轮齿的螺旋线方向；（2分）2）在图上标出啮合点处各力的方向；（6分）3）若蜗杆自锁，反转手柄使重物下降，求蜗轮上作用力方向的变化。（2分）答：（1）蜗杆及蜗轮的轮齿螺旋线均为右旋，如图。2分（2）啮合点所受各力Fr1、Ft1、Fa1及Fr2、Ft2、Fa2均示于图解中。6分（3）反转手柄使重物下降时，蜗轮上所受的Fr2不变，仍指向蜗轮轮心；但Ft2与原来方向相反（即向左）推动蜗轮逆时针转动；Fa2与原方向相反，变为指向纸面（即 表示Fa2）2分4、一对圆锥滚子3206轴承，安装形式如图。已知轴承I、II所受径向载荷为Fr1=970N，Fr2=840N，A为作用于轴上的轴向力，A=237N，载荷系数fp=1.1，温度系数fT=1.0，轴承内部轴向力S的计算式为，Y=1.7，e=0.36，试计算轴承I、II的当量动载荷P1和P2。如果已知轴的转速n=1200r/min轴承的预期寿命为，问该轴承能否满足要求？（12分）所需参数如下表。轴承型号基本额定动载荷C（N）3206XYXY248000.41.710答：1）N （0.5分）N(0.5分）2）判断S2+A=247+237=484S1=285 （1分）3）Fa1=A+S2=484N （1分） Fa2=S2=247N （1分）4） （1分） （1分）5）N （1分） N （1分）6），取P=P1=1210.8N计算轴承寿命Lh（1分） （1分） r/min h（1分） 该轴承满足要求。 （1分）四、结构题（15分）1、在下面两个视图上，画出平键联接结构图。（5分）答：用方头键也可以，但右边b图结构要对。诸如：1）（a）图键不打剖面线，（b）图键过短，扣0.51.0分。2）如（b）图没剖键，键露过长扣1分。3）侧面工作，和上端留隙没画或画错扣23分。2、指出下列结构的错误（在有错处画，简要说明原因，并在另一侧画出其正确结构图。（找出5处可即可，同类错误算一处，多找只算前5个答案，其余不计分）（10分）本题的典型错误：套筒过高，不便拆轴承；齿轮不能准确固定；安轴承处轴径不应和密封轴段轴径相同；透盖应密封；联轴器轴段轴径应比密封轴径小些（或联轴器不能定位）；安联轴器轴段应比联轴器孔短；分箱面不应画剖面线；轴承凸台应突出，以便加工；端盖应凹下去，以便减小加工面。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。1齿轮传动中，轮齿的齿面疲劳点蚀，通常首先发生在 【 】A齿顶部分 B. 靠近节线的齿顶部分C齿根部分 D. 靠近节线的齿根部分 2塑性材料制成的零件进行静强度计算时，其极限应力为 【 】AB B. s C. 0 D. 1 3带传动中，弹性滑动 【 】A在张紧力足够时可以避免B在传递功率较小时可以避免C在小带轮包角足够大时可以避免D是不可避免 4齿轮传动中，通常开式传动的主要失效形式为 【 】A轮齿折断 B. 齿面点蚀C齿面磨损 D. 齿面胶合 5在润滑良好的条件下，为提高蜗杆传动的啮合效率，应采用 【 】A大直径系数的蜗杆 B. 单头蜗杆C多头蜗杆 D. 较多的蜗轮齿数 6设计V带传动时，选择小带轮基准直径d1dmin，其主要目的是为了 【 】A使传动的包角不致于过小B使带的弯曲应力不致于过大C增大带轮间的摩擦力D便于带轮的制造 7在下列四种型号的滚动轴承中，只能承受轴向载荷的是 【 】A6208 B. N2208 C. 3208 D. 5208 8对于相对滑动速度较高（）的重要蜗杆传动，蜗轮材料应选用 【 】A.铸锡青铜 B.铸铝铁青铜 C.铸铁 D.碳钢 9代号为1318的滚动轴承，内径尺寸d为 【 】A. 90mm B. 40mm C. 19mm D. 8mm10下列哪种螺纹主要用于联接？ 【 】A. 矩形螺纹 B. 梯形螺纹 C. 锯齿形螺纹 D. 三角形螺纹二、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软齿面齿轮是指轮齿的齿面硬度HBS ；在一般情况下，闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是 。2我国的标准分为 、 、地方标准和企业标准四级。按照标准实施的强制程度，标准又分为强制性和推荐性两种。3按照螺旋线的旋向，螺纹分为 和 。4键是标准件，主要分为 、 、楔键和切向键等。5开式齿轮传动的主要失效形式是磨损，固通常只进行 计算。6开始齿轮传动通常采用人工定期加油润滑的方式；闭式齿轮传动通常采用 或 的方式。7传递动力用的链条，按结构的不同主要有 和 两种。8滚动轴承一般是由 、 、 和保持架组成。9按照承受载荷的方向或公称接触角的不同，滚动轴承可分为 和 。10弹簧的种类很多，从外形看，有 、 、碟形弹簧、平面涡卷弹簧和板弹簧等。 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简述轮齿的失效形式主要有哪五种？2简述带传动中，打滑、弹性滑动的含义。3试说明滚动轴承代号6308的含义。4简述联轴器的分类及各自的特点。5常用的螺纹紧固件有哪些？6简述链传动的主要优点。四、计算题：本大题只有一个小题，满分14分下图所示被联接件用两个普通紧螺栓联接，已知被联接件所承受的横向外载F=15000N，接合面之间的摩擦系数f=0.2，可靠性系数Ks=1.2，螺栓许用拉应力=160MPa。试求所需螺栓的最小直径d1。五、结构改错题：本大题只有一个小题，满分12分标准答案纸一、选择题：15：DDDCC 6-10：BBAAD二、填空题：1350，点蚀2国家标准，行业标准3左旋螺纹，右旋螺纹4平键，半圆键5弯曲强度6浸油润滑，喷油润滑7滚子链，齿形链8外圈，内圈，滚动体9向心轴承，推力轴承10螺旋弹簧，环形弹簧三、简答题：1轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性变形各1分2若带所需传递的圆周力超过带与轮面间的极限摩擦力总和时，带与带轮将发生显著的相对滑动，这种现象称为打滑。2分这种由于材料的弹性变形而产生的滑动称为弹性滑动。2分打滑应当避免，弹性滑动不可避免。1分36深沟球轴承1分3中系列1分08内径d=40mm1分公差等级为0级1分游隙组为0组1分4联轴器分为刚性联轴器和弹性联轴器。1分刚性联轴器又分为固定式和可移式。1分固定式刚性联轴器不能补偿两轴的相对位移。1分可移式刚性联轴器能补偿两轴的相对位移。1分弹性联轴器包含弹性元件，能补偿两轴的相对位移，并具有吸收振动和缓和冲击的能力。1分5常用的螺纹紧固件品种很多，包括螺栓、双头螺柱、螺钉、紧定螺钉、螺母、垫圈等。6与带传动相比，链传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的传动比；1分需要的张紧力小，作用在轴上的压力也小，结构紧凑；1分能在温度较高、有油污等恶劣环境条件下工作；1分安装精度要求较低；1分中心矩较大时其传动结构简单。1分五、结构改错题：共八处错误8