机械设计期末考试题.doc

1、1机械设计试题一、 选择填空题1. 在循环变应力作用下，下面应力中影响疲劳强度的主要因素是 。A.最大应力 max B.最小应力 min C.平均应力 m D.应力幅a2蜗杆蜗轮传动中，其传动比 i 的计算错误的是 。A.in 1/n2 B. i=Z2/Z1 C. i=d2/d1 3一对渐开线圆柱齿轮传动，其大小齿轮的分度圆直径不同，小齿轮 1 齿面硬度较高，则大小齿轮的齿面接触应力 H1与 H2关系为_。A.接触应力 H1 H2 B.接触应力 H1 H2 C.接触应力 H1 H24. 在圆锥齿轮和圆柱齿轮的二级传动机构中，通常将圆锥齿轮安排在 。A高速级 B.低速级 C.都可以5在转速一定的

2、情况下，要减轻链传动的不均匀性和动载荷，应 。A增大链节距和链轮齿数 B 增大链节距，减小链轮齿数C.减小链节距和链轮齿数 D.减小链节距，增大链轮齿数6.齿轮的疲劳点蚀通常首先出现在 。7.为提高轴的刚度，应采取 的措施。 A合金钢代替碳素钢 B.用球墨铸铁代替碳素钢 C.提高轴表面质量 D.增大轴径8蜗杆传动的材料配对为钢制蜗杆和青铜蜗轮，则在动力传动中应该由 的强度来决定蜗杆传动的承载能力。A.蜗杆 B.蜗轮 C.蜗杆和蜗轮 D.蜗杆或蜗轮9.一组同型号的轴承在同样条件下运转，其可靠度为 时能够达到或超过的寿命称为滚动轴承的基本额定寿命 。10.普通平键工作中，其工作面是 ，其主要的失效

3、形式是 和 。11.中等转速载荷平稳的滚动轴承正常失效形式为 。A.磨损 B.胶合 C.疲劳点蚀 D.永久变形12同一 V 带传动用在减速时（小带轮为主动轮）和用在增速时（大带轮为主动轮）相比较，若主动轮转速不变，则传动所传递的功率较大的是_。13带传动在工作过程中，带内所受的应力有松边应力、紧边应力、 和 ，带的最大应力发生在 。14.在轴的计算中，轴径的初步估算是按照 确定的。A抗弯强度 B.抗扭强度 C.轴段的长度 D.轴段上零件的孔径15.下列四种型号的滚动轴承，只能承受径向载荷的是 。A6208 B.N208 C.30208 D.51208二、分析简述题(共 28 分)21.设计一对

4、闭式软齿面直齿轮传动，如果其它参数都一样，齿数与模数有两种方案：（a）m=4mm， z1=20， z2=60；（b）m=2mm， z1=40， z2=120。试问：1）两种方案的接触强度是否相同？弯曲强度是否相同？2）若两种方案的弯曲强度都能满足，则哪种方案比较好？为什么？（8分）4. 带传动的主要失效形式有那些？带传动工作时为什么会出现弹性滑动的现象？弹性滑动会引起什么样的后果？弹性滑动可否避免？（8 分）三. 一轴用同一型号一对角接触球轴承支承。已知 Fr1 2000N ， Fr2 1000N ，该轴所受轴向载荷 FA 800N （指向轴承 1 ） ，要求按正装情况：（ 1 ）画出结构示意

5、图，并在图上标出内部轴向力 Fs1 、 Fs2 的方向；（ 2 ）计算轴承的轴向载荷 Fa1 、 Fa2 的大小。 （取 Fs=0.68Fr） （6 分）四 如图所示为圆柱齿轮蜗杆传动，已知斜齿轮 1 的转动方向和斜齿轮 2的轮齿旋向，求（1）标出齿轮 2 所受轴向力 Fa2 的方向,齿轮 1 的轮齿旋向；（2）为使蜗杆轴上的齿轮 2 与蜗杆 3 所产生的轴向力相互抵消一部分，试确定并标出蜗杆 3 轮齿的旋向，并标出蜗轮 4 的旋向和旋转方向；（3）在蜗杆蜗轮啮合处标出蜗杆所受的轴向力 Fa3，圆周力 Ft3 和径向力 Fr3 的方向。 （ 表示垂直纸面向里，表示垂直纸面向外）(12 分)2输

6、 入 轴 n13五有一储气罐，罐盖用 12 个 M20 的普通螺栓（小径 ， ）均布d17294 m.联接。安装时每个螺栓的预紧力 F=18000N，气罐内径 D=400mm，气压p=1MPa，螺栓采用 45 钢，许用拉应力160Mpa，螺栓的相对刚度，试求（1）单个螺栓的总拉力 F0（2）试校核螺栓强度（取计算C1208.直径 dc=d1） 。 （12 分）六、一深沟球轴承 6214 所受径向载荷 Fr3600N，轴向载荷 Fa1300N，转速 n29003rmin，载荷平稳，其基本额定动载荷 C60800N，若预期寿命 Lh8000 小时，试校核该轴承的寿命。 （已知判断系数 e0.22，

7、当 FaFre 时，X1，Y0；当 FaFr e 时， X0.56，Y1.99） （12 分）机械设计试卷一、单项选择题1、普通平键的截面尺寸是根据 按标准选择的。 【 】A传递转矩的大小 B. 轮毂的长度 C. 轴的直径2、V 带传动设计中，限制小带轮的最小直径主要是为了 。 【 】A限制弯曲应力 B. 使结构紧凑 C.限制带轮包角3、为了制造、测量方便，取三角带的 作为它的公称长度。 【 】A内周长 B. 节线长 C. 外周长4、角接触球轴承和圆锥磙子轴承的轴向承载能力随接触角的增大而 。 【 】A增大 B. 减少 C. 不便5、链传动中，链条的节数最好为 ，而链轮齿数为 。 【 】A奇数

8、，偶数 B.偶数，奇数 C. 5 的倍数，偶数6、按纯扭矩设计计算的轴径，一般作为轴的 直径。 【 】A最细端 B. 最大 C. 平均7、既传递转矩，又传递弯矩的轴称为 。 【 】A心轴 B. 转轴 C. 传动轴8、联接用的螺纹一般采用 螺纹，而传动用的螺纹一般采用 螺纹。 【 】A. 三角形，梯形 B. 梯形，三角形 C. 其它，三角形9、非液体摩檫滑动轴承设计中，限制压强 的目的是 。 p【 】A.防止因压力过大而发热；B.防止润滑油挤出，轴瓦过渡磨损；C.防止因摩擦力矩大而起动难。10、在滚动轴承的组合设计中，双支点单向固定方式适合于 。 【 】A跨距小，温升小的轴；B跨距大，温升大的轴

9、；C跨距大，温升小的轴。11、一对钢制标准齿轮啮合传动时，两轮的 ， 21H与 21F与。 【 】 A相等，不想等 B相等，不一定 C不一定，不一定12、当两轴具有一定的相对偏移量，且载荷较平稳，要求传递较大扭矩时，用 。【4】A齿轮联轴器 B凸缘联轴器 C弹性柱销联轴器13、滚动轴承寿命是在一定的可靠度下规定的，一般当可靠度是 90%时，能达到或超过的寿命称为滚动轴承的 ，所受载荷称为滚动轴承的 。 【 】A预期寿命，预期载荷 B最大寿命，最大载荷 C额定寿命，额定动载荷14、蜗杆传动的效率一般较其它传动低，这主要是因为在蜗杆传动中 。 【】A蜗轮速度很低 B蜗杆头数很少 C蜗轮蜗杆的相对滑

10、动速度很大15、有一汽缸盖螺栓联接，若汽缸内气体压力在 02Mpa 之间循环变化，则螺栓中的应力变化规律为 。 【 】A对称循环变应力 B脉动循环变应力 C非对称循环变应力散热 二、填空题16、齿轮传动的主要失效形式有： 。17、闭式蜗杆传动需要进行热平衡计算，其主要原因是： 。18、带传动中，弹性滑动与打滑的区别是： 。19、滑动轴承常用的材料有： 。 20、论述链传动的主要特点： 。四、计算题25、如图所示，轴上装有一斜齿圆柱齿轮，轴支承在一对正装的 轴承上。AC7306齿轮轮齿上受到圆周力 Fte=8100N，径向力 Fre=3052N，轴向力 Fae=2170N，转速n=300 r/m

11、in，载荷系数 fP=1.2。试计算两个轴承的基本额定寿命(以小时计)。(想一想：若两轴承反装，轴承的基本额定寿命将有何变化?)（有关数据： ，轴承 ， 。当 时，AC7306N25607.eera/；当 时， 。 内部轴向力 ， 85.,41.0YXera/,1YXrS7.035）26、图示为某起重设备的减速装置。已知各轮齿数z1=z2=20， z3=60， z4=2， z5=40，轮 1 转向如图所示，卷筒直径 D=136mm。试求：(1)此时重物是上升还是下降?(2)设系统效率 =0.68，为使重物上升，施加在轮 1 上的驱动力矩T1=10Nm，问重物的重量是多少? 26 27五、改错题

12、27、指出下面轴系结构图中的错误并改正。28、图中所示为带传动的张紧方案，试指出其不合理之处，并改正。北京机械工业学院机械设计考题与答案一、 是非题（有 5 小题，每题 1 分，共 5 分。正 确在括号内写“T” ，错误在括号内写“F” ）1双螺母防松结构中，如两螺母厚度不同，应先安装薄螺母，后安装厚螺母。 （T ）2滚动轴承的轴向系数 Y 值越大，其承受轴向能力越大。 （ F ）3减速器的齿轮和滚动轴承可以采用不同的润滑剂。 （T ）4设计蜗杆传动时，为了提高传动效率，可以增加蜗杆的头数。 （ T ）5失效就是零件断裂了。 （F ）二、选择题（有 5 小题，每题 2 分,共 10 分。在每小

13、题的选项中，只有一项是6符合题目要求的，把所选项的字母填在题中的横线上）6温度对润滑油粘度的影响是随着温度的升高润滑油的粘度 C 。A）提高 B）不变 C）降低7设计时键的截面尺寸通常是根据 D 从标准中选取。A）键传递的转矩 B）轴的转速 C）轮毂的长度 D）轴的直径8下列四种叙述中 D 是正确的。A）变应力只能由变载荷产生 B）静载荷不能产生变应力 C）变应力是由静载荷产生 D）变应力是由变载荷产生，也可能由静载荷产生9从经济观点考虑，单件生产的齿轮减速箱的箱体最好采用 C 。A）灰铸铁铸造 B）铸钢铸造 C）钢板焊接10由下列不同材料制造的零件，其形状、尺寸、结构、表面加工情况和工作条件

14、等完全相同，其中有效应力集中系数最大的是 B 。A）HT200 灰铸铁 B）40CrNi 钢 C）45 钢三、填空题（有 5 小题，20 个空，每空 1 分,共 20 分。把答案填在题中横线上）11对下列各种零件至少举出一种常用材料的牌号，齿轮 45， 40Cr ，滑动轴承轴瓦 ZQSn10-1， ZQAl9-4 ，蜗轮轮缘 ZQSn10-1， ZQAl9-4 ，螺钉 Q235，20 ，弹簧 65Mn， 碳素弹簧钢丝 ，弹簧垫圈 65Mn ，滚动轴承套圈 GCr15 ，滚动轴承保持架 08F ，键 45 。12带传动的失效形式为 打滑 和 疲劳破坏 。因此，其主要设计依据为 在保证带传动不打滑

15、的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命 。13轴按承载分为 心轴 ， 转轴 和 传动轴 。14螺纹联接按防松原理可分为 摩擦防松 ， 机械防松 和 其它防松 。15灰铸铁齿轮常用于 开 式传动中，这种齿轮的主要失效形式是 磨损 。四、问答题（有 5 小题，每题 4 分,共 20 分）16什么是等强度设计？在设计中如何应用？答：一个机器的各零件或一个零件对于各种失效方式具有同样的承载能力。在设计中的应用有二：一是使各部分等强度，避免某些部分强度过大，浪费材料；二是故意设置薄弱环节，过载时失效，使其它部分在过载时不致于损坏而得到保护。17什么是机械零件的失效？答：机械零件由于某种原因不能正常工作，叫失

16、效。18滑动轴承计算中，计算 p，pv，v 各考虑什么问题？答：p轴承磨损；pv发热；v局部磨损。19齿轮传动中的载荷系数 K=KAKvK K ，K AKvK K 各为什么系数，各考虑什么因素对齿轮传动的影响？7答：齿轮传动中的载荷系数 K=KAKvK K 中，K A是使用系数，考虑外部因素引起附加动载荷对齿轮传动的影响；K v是动载系数，考虑齿轮制造、安装误差等引起附加动载荷对齿轮传动的影响；K 是齿间载荷分配系数，考虑多齿啮合间分配载荷的不均匀现象对齿轮传动的影响；K 是齿向载荷分布系数，考虑载荷沿接触线分布不均的现象对齿轮传动的影响；20什么叫机械零件的计算准则？常用的机械零件的计算准则

17、有那些？答：机械零件的计算准则就是为防止机械零件的失效而制定的判定条件，常用的准则有强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则、可靠性准则等？五、分析题（有 2 小题，每题 6 分,共 12 分）21 一钢制液压油缸，缸内油压 P2.5MPa(静载)，油缸内径 D125mm，缸盖由 6 个 M16 的螺钉联接在缸体上.螺钉刚度 Cb与缸体缸盖的刚度 Cm之比为 l/4，螺钉材料的性能等级为 5.6 级，安全系数取 S1.5，M16 螺钉的小径 d1=13.835mm.若根据联接的紧密性要求，要求残余预紧力 QP1.5F.试分析预紧力 QP应控制在什么范围内才能满足此联接的要求?解1.计算单个

18、螺钉的工作拉力 F（2 分）油缸盖联接所受的载荷 F =ppD2/4，每个螺钉的工作拉力FF 6ppD 2/4/62.5 p(125) 24/65113.27 N2.计算允许的螺钉最大总拉力 Q（2 分）螺钉材料性能等级为 5.6 级， ss300MPa，许用应力s= ss/S300/1.5200MPa.由强度条件 s ca1.3Q/( pd 2/4)sQpd 2s/4/1.3 p13.835 2200/4/1.323127.83 N3.求预紧力 Q p的允许范围（2 分）1)按螺钉强度条件求允许的最大预紧力QQ p十 Cb/（C b +Cm ）F23127.83 N Q p23127.83-

19、0.2F23127.83-0.25113.27=22105.17 N2)按联接紧密性条件求最小的预紧力，根据联接紧密性要求，Q P1.5F Q PQ p- Cm /（C b +Cm ）F=Q p-0.8F1.5F即 Q p1.5F 十 0.8F2.3Fl1760.52 N由以上计算结果可知，预紧力 Qp应控制为l1760.52 N Q p22105.17 N22一传动装置，输入转矩为 T1，输出转矩为 T2，速比为 i，总效率为，试证明 T2= T1i答：设输入功率为 P1（kW） ，输出功率为 P2（kW） ，输入转速为 n1（r/min） ，输出转速为 n2（r/min） ， T=9.55

20、10 6P/n(N.mm) P 1= T1n1/(9.55106) P2= T2n2/(9.55106)= P 2/ P1=( T2n2/(9.55106)/( T1n1/(9.55106)= T2n2/( T1n1)i= n2/ n18 = T 2/ T1/i即 T 2= T1i六、计算题（有 2 小题，每题 6 分,共 12 分）23一对 46210 角接触球轴承反安装，如图 1 所示。已知轴承 1 和轴承 2 的径向载荷分别为R1=2000N,R2=4000N,轴上作用的轴向载荷 Fa=800N(指向轴承 2)，轴承的派生轴向力 S 的计算式 S=0.68R， e=0.68， X=0.4

21、1,Y=0.87。轴承载荷有轻微冲击，载荷系数 fF=1.2，工作温度不大于 120C。试求：(1) 轴承 1 和轴承 2 的轴向载荷 A1和 A2；(2) 轴承 1 和轴承 2 的当量动载荷 P1和 P2。解:(1)计算轴承的轴向载荷S1=0.68R1=0.682000=1360 NS2=0.68R2=0.684000=2720 NS1、 S2方向见图 2因为 Fa+ S2=800+2720=3520 N S1所以 轴承 1“压紧” ， A1= Fa+ S2=800+2720=3520 (2 分)轴承 2“放松” ， A2= S2=2720 N(2 分)（2）计算轴承的当量动载荷轴承 1 A

22、1/R1=3520/2000=1.76 e=0.68,则取X1=0.41,Y1=0.87P1=fF(X1R1+Y1A1)=1.2(0.412000+0.873520)=3882.4 N (2 分)轴承 2 A2/R1=2720/4000=0.68 e=0.68,则取X2=1,Y2=0P2=fFX2R2=1.214000=4800 N (2 分)24已知 V 带传动中，最大传递功率 P=8kW，带的速度v=10m/s，若紧边拉力 F1为松边拉力 F2的 2 倍，此时小带轮上包角1=120，求：（1）有效拉力 Fe；（2）紧边拉力 F1；（3）当量摩擦系数 f。解:有效拉力 Fe =1000P/v

23、=10008/10=800 N (2 分)又知: F1-F2= Fe,F1=2F2则紧边拉力 F1=2 Fe =1600 N (2 分)根据欧拉公式 图 1图 2 第六大题第 23 小题答案图f219得 当量摩擦系数 f=ln(F1/F2)/ =ln2/(3.14120/180)=0.693/2.0933=0.331 (2 分)七、结构题（有 4 小题，每题分别为 10 分,2 分，2 分，2 分，共 16 分）25图 3 中为一对圆锥滚子轴承支承的轴系，齿轮油润滑，轴承脂润滑，轴端装有联轴器。试指出图中的结构错误（在图中错误处写出序号并在下半部改正，按序号简要说明错误的内容） （每指出一处,

24、并正确说明错误内容和改正的,得 1 分,总分为 10 分）答:错误处见图 3（改正的图未示出）10键的位置应与齿轮处在同一直线上，而且结构不正确；轴承盖孔径应大于轴径，避免接触；此处不应有键联接；轴长应短于轮毂长度，保证轴套压紧齿轮；轴应有轴环，使齿轮定位；轴承应正装；轴不应与轴承盖相碰，且不需这么长；左右两轴承盖与箱体间应有调整垫片；两轴承内侧应加封油环；箱体加工面与非加工面未分开。26画出 V 带与带轮槽的正确安装图； 27画出普通螺栓联接的结构图28画出普通平键 A 型、B 型、C 型的形状26,27,28 题答案:八、设计题（有 1 小题，5 分）29设计一转椅的升降机构，升降通过一手

25、柄进行控制。设计需画出结构示意图，并作必要的说明。答：没有标准答案，可根据创意的新颖性及是否达到设计要求给 05 分。 机械设计试卷一、单项选择题1、普通平键的截面尺寸是根据 按标准选择的。 【 C 】A传递转矩的大小 B. 轮毂的长度 C. 轴的直径2、V 带传动设计中，限制小带轮的最小直径主要是为了 。 【 A 】A限制弯曲应力 B. 使结构紧凑 C.限制带轮包角3、为了制造、测量方便，取三角带的 作为它的公称长度。 【 B 】A内周长 B. 节线长 C. 外周长4、角接触球轴承和圆锥磙子轴承的轴向承载能力随接触角的增大而 。 【 A 】A增大 B. 减少 C. 不便5、链传动中，链条的节数最好为 ，而链轮齿数为 。 【 B 】A奇数，偶数 B.偶数，奇数 C. 5 的倍数，偶数6、按纯扭矩设计计算的轴径，一般作为轴的 直径。 【 A 】A最细端 B. 最大 C. 平均7、既传递转矩，又传递弯矩的轴称为 。 【 B 】A心轴 B. 转轴 C. 传动轴8、联接用的螺纹一般采用 螺纹，而传动用的螺纹一般采用 螺纹。 【 A 】A. 三角形，梯形 B. 梯形，三角形 C. 其它，三