第一学期机械设计考试题及答案.doc

1、机械设计模拟题（ 2） 一、填空题（每题 2 分，共 20 分） 1.如果一个零件的应力循环特性 6.0r ， Mpa80a ，则此时m ， max ， min 。 2.作用于机械零件上的名义载荷是指 ；而设计零件时，应按计算载荷 进行计算；它与名义载荷间的关系为 。 3.按 摩擦状态不同，摩擦可分为： 、 、 、 四种。 4在键联接中， 和 用于动联接。当轴向移动距离较大时，宜采用 ，其失效形式是 。 5.采用螺纹联接时，若被联接件总厚度较大，且材料较软，强度较低，需要经常拆装的情况下一般宜采用 联接；若不需要经常拆装的情况下，宜采用 （ 16） 联接。 6.在设计 V 带传动时， V 带的

2、型号是根据 和 选取的。 7.链传动设计时，链条节数应优先选择为 ，这主要是为了避免采用 ，防止受到附加弯矩的作用降低其承载能力。 8.一软齿面齿轮传动，小齿轮的齿面硬度应比大齿轮的齿面硬度 ，原因是 。 9.液体 动压润滑 轴承形成动压油膜的条件是： 。 10.若将轴类零件按受力方式分类，可将受 作用的轴称为心轴，受 作用的轴称为传动轴，受 作用的轴称为转轴，自行车的前轮轴是 。 二、选择填空 (每一个空格只能选一个答案 ,每题 2 分，本题 10 分 ) 1.机械零件由于某些原因不能 时称为失效。 A.工作 B. 连续工作 C.正常工作 D. 负载工作 2.在蜗杆传动中，蜗杆材料和蜗轮材料

3、的组合，应该选取 。 A.钢蜗杆与青铜蜗轮 B.青铜蜗杆与钢蜗轮 C.青铜蜗杆与青铜蜗轮 D.钢蜗杆与钢蜗轮 3.有一减速传动装置由带传动、链传动和齿轮传动组成，其安排顺序以方案 为好。 A.带传动齿轮传动链传动 B.链传动齿轮传动带传动 C.带 传动链传动齿轮传动 D.链传动带传动齿轮传动 4.在进行滚动轴承组合设计时，对支承跨距很长，工作温度变化很大的轴，为适应轴有较大的伸缩变形，应考虑 。 A.将一端轴承设计成游动的 B.采用内部间隙可调整的轴承 C.采用内部间隙不可调整的轴承 D.轴颈与轴承内圈采用很松的配合 5.下列各种机械设备中， 宜采用滑动轴承。 A.中、小型减速器齿轮轴 B.电

4、动机转子 C.铁道机车车辆轴 D.大型水轮机主轴 三、判断题 (对的 打“”，错的打。每小题 1 分，共 5 分 ) 1.在一定转速下，要减轻链传动的运动不均匀性，设计时，应选择小节距的链条。（ ） 2.采用加厚螺母是提高螺纹联接强度的一个有效办法。（ ） 3.一螺栓联接拧紧后预紧力为 0F ，工作时又受轴向工作拉力 F ，被联接件上的残余预紧力为 1F ， b b m()C C C 为螺栓的相对刚度，则螺栓所受总拉力 2F 等于1 b b m()F C F C C 。（ ） 4.齿轮传动中，经过热处理的齿面称为硬齿面，而未经热处理的齿面称为软齿面。（ ） 5.实际的轴多作成阶梯轴，这主要是为

5、了减轻轴的重量，降低制造费用。 ( ） 四、简答题（每小 6 分，共 18 分） 1.简述机器的组成部分及机械设计的一般程序。 2.普通平键联接有哪些失效形式？若强度校核不足，可以采用双键，请问对于平键、半圆键、楔键应该怎样布置？考虑到两键上载荷分配不均匀性，在强度校核中按几个键计 算？ 3.如图 1 所示为带传动简图。轮 1 为主动轮。试问：（ 1）带传动的主要失效形式有哪些？带传动工作时为什么会出现弹性滑动现象？这种滑动是否可以避免？ （ 2）带传动工作时，带处于图中哪一点的应力最大？ max ? 图 1 图 2 五、分析题 (共 15 分 ) 如图 2 所示传动系统，要求轴 II、 II

6、I 上的轴向力抵消一部分，试确定： （ 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（用三个分力表示） 六、计算题 (第 1 小题 8 分，第 2 小题 14 分，共 22 分 ) 1.有一对开式标准直齿圆柱齿轮，材料为 45 号钢，硬齿面，齿 数 1 20,z 2 80,z 3 mmm ，小齿轮宽度 mm60 ，大齿轮宽度为 5mm5 ，载荷系数 1.4K ， Fa1 2.8,Y F a 2 S a 1 S a 22 .2 2 , 1 .5 5 , 1 .7 3Y Y Y ， 许用应力F 1 F 2 6

7、 2 0 M p a， H1 1170Mpa ， H1 H2 ， 1 240r/minn ， 求该对齿轮所能传递的最大功率 P 。 注： 1 F a SaFF3212 Mp adKT Y Ymz1H H E H312 1 Mp adKT u ZZdu ( HE2 .5 , 1 8 9 .8 M p aZZ ) 2.图 3 所示轴系采用一对角接触球轴承，并暂定轴承型号为 7307AC。已知两轴承的径向载荷分别为 r1 1200NF ， r2 2050NF ，轴 的轴向外载荷ae 880NF ，转速 5000r/minn ，载荷系数 5.1P f ，温度系数 t 1f ，预期寿命 2000hh L

8、 ，试问：（ 1） 写出该轴承代号 7307AC 中各数字（或字母）所代表的含义是什么？（ 2）所选轴承型号是否合适？ (注： )(6010 t6h PCfnL ) 图 3 七、结构设计（ 10 分） 指出 图 4 所示轴系结构设计中的错误 和不合理的地方 ， 依次标出序号并简要说明错误的原因（指出 8 处即可，相同错误按 1 处计）。 图 4 一、填空题 1.（ 1） MPa320 （ 2） 00MPa4 （ 3） MPa240 2.（ 4） 根据额定功率计算出作用于零件上的载荷 F （ 5） caF （ 6） caF KF 3.（ 7） 干摩擦 （ 8） 边界摩擦 （ 9） 混合摩擦 （

9、10） 液体摩擦 4.（ 11） 导向平键 （ 12） 滑键 （ 13） 滑键 （ 14） 工作面的过渡磨损 5.（ 15） 双头螺柱 （ 16） 螺钉 6（ 17） 计算功率 caP （ 18） 小带轮转速 1n 型 号 数 据 C （ N） 派生轴向力dF （ N） eFF ra / eFF ra / e X Y X Y 7307AC 33400 r0.68F 0.41 0.87 1 0 0.68 7.（ 19） 偶数 （ 20） 过渡链节 8.（ 21） 高 （ 22） 小齿轮工作应力循环次数多，且其 FaSaYY乘积大，提高其硬度可使大、小齿轮的寿命接近相等 9.（ 23） 相对滑动的

10、两表面必须形成收敛的楔形空间；被油膜分开的两须必须有足够的相对滑 动速度，其运动方向必须使润滑油由大口流进，小口流出；润滑油要有一定的粘度，供油要充分 10.（ 25） 弯矩 （ 26） 扭矩 （ 27） 弯矩、扭矩 （ 28） 心轴 二、选择填空 1.C 2. A 3. A 4. A 5. D 三、判断题 四、简答题（ 1.答：机器主要由三部分组成：（ 1）原动机部分（ 2）传动部分（ 3）执行部分，有的机器还有控制系统和辅助系统 。 （答出 3 个基本组成部分即可） 设计机器的一般程序为：计划阶段、方案设计阶段、技术设计阶段及技术文件的编制阶段。 2.答： 普通平键联接的失效形式是工作面压

11、溃，个别情况下会出现键的剪断 若强度校核不足，可以采用双键：两个平键沿周向相隔 1800 布置；两个半圆键在轴的同一条母线上；两个楔键周向相隔 9001200 布置。 考虑到两键上载荷分配不均匀性，在强度校核中按 1.5 个键计算。 3.答 ： （ 1）带传动的主要失效形式是打滑和带的疲劳破坏。 带传动工作时，紧边与松边有拉力差，带绕在带轮上从紧边到松边其弹性变形逐渐减少，带也随之收缩，与带轮之间产生相对滑动。这种滑动是不可避免的。 （ 2）带的紧边开始绕上小轮处，即 a 点应力最大。 cb 11m ax 五、分析题 答：（ 1）蜗轮 6 的转向为逆时针方向； （ 5分） （ 2）齿轮 3 左

12、旋，齿轮 4 右旋，蜗杆 5 右旋，蜗轮 6 右旋； （ 4分） （ 3）蜗杆 5 啮合点的受力方向如图 (a)；蜗轮 6 啮合点的受力方向如图 (b)。 （ 6分） (a) (b) 六、计算题 1.解： 因为是开式标准直齿硬齿面齿轮，所以弯曲疲劳强度差，故按弯曲疲劳强度计算传递的功率。 1 1 2 2122 . 8 1 . 5 5 2 . 2 2 1 . 7 30 . 0 0 7 0 . 0 0 66 2 0 6 2 0F a S a F a S aFFY Y Y Y 故齿轮 1 的弯曲强度差 （ 2 分） 1 F a SaFF32132222F 1 151F a 1 Sa 1511662

13、6 2 0 5 5 3 2 05 .0 5 1 0 N m m2 2 1 .4 2 .8 1 .5 55 .0 5 1 0 2 4 01 2 .7 K W9 .5 5 1 0 9 .5 5 1 0dKT Y YmzbmzmTKY YTnP （ 4分） （ 2分） 该对齿轮所能传递的最大功率 P 为 12.7KW 2.解： （ 1） 7307AC 轴承 AC 表示接触角 025a ； 07 表示轴承内径为 35mm； （ 2 分） 3 表示直径系列； 7 表示轴承是角接触球轴承。 （ 2） 作出派生轴向力的方向如图所示，计算出其大小； （ 1 分） d 1 r 10 . 6 8 0 . 6 8

14、1 2 0 0 8 1 6 NFF d 2 r 20 . 6 8 0 . 6 8 2 0 5 0 1 3 9 4 NFF （ 1 分） 计算轴承 1、 2 的轴向载荷 a1F 、 a2F 因为 a e d 1 d 28 8 0 8 1 6 1 6 9 6 NF F F （ 2 分） 所以轴承 2 压紧端，轴承 1 为放松端，轴向载荷分别为： （ 1 分） a1 d1 816NF = F a 2 a e 1 8 8 0 8 1 6 1 6 9 6 NdF = F + F （ 2 分） 计算轴承 1、 2 的当量动载荷 由表查得 68.0e ，而 a1r1816 0 .6 81200F eF a2

15、r21696 0 .8 32050F eF ， （ 1 分） 所以 1 1.0X ， 1 0Y ； 2 0.41X ， 2 0.87Y 。 （ 1 分） 故当量动载荷为 1 1 r 1 1 a 1( ) 1 . 5 ( 1 1 2 0 0 0 8 1 6 ) 1 8 0 0 NPP f X F Y F 2 2 r 2 2 a 2( ) 1 . 5 (0 . 4 1 2 0 5 0 0 . 8 7 1 6 9 6 ) 3 4 7 4 . 0 3NPP f X F Y F （ 1分） 3.计算轴承的寿命 hL 因轴的结构要求两端选择同样尺寸的轴承，而 21PP ，故应以轴承 2 的当量动载荷 2P

16、 为计算依据。 66 3thh1 0 1 0 1 3 3 4 0 0( ) ( ) 2 9 6 2 . 2h 6 0 6 0 5 0 0 0 3 4 7 4 . 0 3fCLLnP 所选 7307AC 轴承合适。 （ 2 分） 七、结构题 轴承端盖与箱体之间应有调整垫片，以调整轴承松紧； 轴肩过高，轴承拆卸不便，应将轴肩高降至轴承内圈厚的 2/3 左右； 与齿轮配合的轴颈长应比齿轮轮毂宽度小 12mm，以保证套筒压住齿轮端面，定位可靠； 键太长，右端套筒无法装入，应使键长等于或略小于轮毂的宽度； 套筒过高，轴承拆卸不便，应将套筒高降至轴承内圈厚 的 2/3 左右； 轴承端盖与箱体之间应有调整垫片，以调整轴承松紧； 为使右轴承内圈安装方便，轴承以右轴径应稍小一点； 轴承透盖与转轴之间有间隙，且应有毡圈密封。