1、 第 页 1 机械设计试题 A 一、填空（每空 1 分，共 20 分） 1在疲劳曲线上，以循环基数 N0为界分为两个区：当 N N0时，为（ ）区；当 N N0 时，为（ ）区。 2刚度是指机械零件在载荷作用下抵抗（ ）的能力。零件材料的弹性模量越小，其刚度就越（ ）。 3润滑油的（ ）性越好，则其产生边界膜的能力就越强；（ ）越大，则其内摩擦阻力就越大。 4为改善润滑油在某些方面的性能，在润滑油中加入的各种具有独特性能 的化学合成物即为（ ）。 5正是由于（ ）现象，使带传动的传动比不准确。带传动的主要失效形式为（ ）和（ ）。 6蜗杆传动的主要缺点是齿面间的（ ）很大，因此导致传动的（ ）
2、较低、温升较高。 7链传动水平布置时，最好（ ）边在上，（ ）在下。 8设计中，应根据被联接轴的转速、（ ）和（ ）选择联轴器的型号 。 9径向滑动轴承的半径间隙与轴颈半径之比称为（ ）；而（ ）与（ ）之比称为偏心率 。 10对于普通平键，考虑到载荷分布的不均匀性，双键联接的强度按（ ）个键计算。 二、判断题（每小题 1 分，共 10 分）（正确的划“”，错误的划“”） 1 十 字 滑 块 联 轴 器 中 的 所 有 元 件 都 是 刚 性 元 件 ， 因 此 属 于 刚 性 联 轴 器 。 （ ） 2两摩擦表面的粗糙度值越小，则越容易实现液体动力润滑。（ ） 3在计算转轴的强度时，安全系数
3、法比当量弯矩法更精确。 （ ） 4相啮合的蜗杆和蜗轮的螺旋角必须大小相等，旋向相反。 （ ） 5闭式齿轮传动皆须首先按齿面接触强度进行设计计算，确定传动的几何尺寸，然后校核齿根弯曲疲劳强度。 （ ） 6由于链传动不需要张紧力，故作用在轴上的载荷较小。 （ ） 7 正 是 由 于 过 载 时 产 生 “ 弹 性 滑 动 ”， 故 带 传 动 对 传 动 系 统 具 有 保 护 作 用 。 （ ） 8楔键只能用于单向传动，双向传动时，必须采用两个楔键。 （ ） 9性能等级为 6.6 级的螺栓，其屈服点 s 600MPa。 （ ） 10机械零件的计算分为设计计算和校核计算，两种计算的目的都是为了防止
4、机械零件在正常使用期限内发生失效。 （ ） 三、简答题（每小题 5 分，共 20 分） 1简述为什么开式齿轮传动一般不会出现点蚀现象？ 第 页 2 2对于滚动轴 承的轴系固定方式，请解释什么叫“两端固定支承”？ 3简述形成稳定动压油膜的条件？ 4解释名词 : 滚动轴承的寿命； 滚动轴承的基本额定动载荷。 四、（ 15 分） 某轴用一对同型号角接触球轴承支承，受力情况如图所示。已知：内部轴向力 SF 0.68 RF ，e 0.68。当RAFF e 时， X 1， Y 0；当RAFF e 时， X 0.41， Y 0.87。问哪个轴 承的寿命低？ 五、（ 15 分） 如图所示的螺栓组联接，已知外载
5、荷 F 5KN，各有关几何尺寸如图所示。试计算受力最大螺栓所受的横向工作载荷 Fsmax。 六、（ 20 分） 设计一个标准直齿圆柱齿轮传动，传动比 i 3.2，允许传动比有不超过 5的误差。通过强度计算已确定中心距 a 320mm，模数 m 3mm，取齿宽系数 d 1。试确定下列几何尺寸： m、 z1、 z2、d1、 d2、 b1、 b2。 （模数系列： 3、 3.5、 4、 4.5、 5、 5.5、 6、 7、 8、） F x = 9 0 0 NF R 1= 4 0 0 0 NF R 2= 2 5 0 0 N12第 页 3 机械设计试题 A标准答案 一、填空（每空 1 分，共 20 分）
6、1在疲劳曲线上，以循环基数 N0为界分为两个区：当 N N0 时，为（ 无限寿命区 ）区；当 N N0 时，为（ 有限寿命区 ）区。 2刚度是指机械零件在载荷作用下抵抗（ 弹性变形 ）的能力。零件材料的弹性模量越小，其刚度就越（ 小 ）。 3润滑油的（ 油 ）性越好，则其产生边界膜的能力就越强；（ 粘度 ）越大，则其内摩擦阻力就越大。 4为改善润滑油在某些方面的性能，在润滑油中加入的各种具有独特性能的化学合成物即为（ 添加剂 ）。 5正是由于（ 弹性滑动 ） 现象，使带传动的传动比不准确。带传动的主要失效形式为（ 打滑 ）和（ 带的疲劳破坏 ）。 6蜗杆传动的主要缺点是齿面间的（ 相对滑动速度
7、 ）很大，因此导致传动的（ 效率 ）较低、温升较高。 7链传动水平布置时，最好（ 紧边 ）边在上，（ 松边 ）在下。 8设计中，应根据被联接轴的转速、（ 转矩 ）和（ 直径 ）选择联轴器的型号。 9径向滑动轴承的半径间隙与轴颈半径之比称为（ 相对间隙 ）；而（ 偏心距 ）与（ 半径间隙 ）之比称为偏心率 。 10对于 普通平键，考虑到载荷分布的不均匀性，双键联接的强度按（ 1.5 ）个键计算。 二、判断题（每小题 1 分，共 10 分）（正确的划“”，错误的划“”） 1十字滑块联轴器中的所有元件都是刚性元件，因此属于刚性联轴器。 （ ） 2两摩擦表面的粗糙度值越小，则越容易实现液体动力润滑。
8、（ ） 3在计算转轴的强度时，安全系数法比当量弯矩法更精确。 （ ） 4相啮合的蜗杆和蜗轮的螺旋角必须大小相等，旋向相反。 （ ） 5闭式齿轮传动皆须首先按齿面接触强度进行设计计算，确定传动的几何尺寸，然后校核齿根弯曲疲劳强度。 （ ） 6由于链传动不需要张紧力，故作用在轴上的载荷较小。 （ ） 7正是由于过载时产生“弹性滑动”，故带传动对传动系统具有保护作用。 （ ） 8楔键只能用于单向传动，双向传动时，必须采用两个楔键。 （ ） 9性能等级为 6.6 级的螺栓，其屈服点 s 600MPa。 （ ） 10机械零件的计算分为设计计算和校核计算，两种计算的目的都是为了防止机械零件在正常使用期限内
9、发生失效。 （ ） 三、简答题（每小题 5 分，共 20 分） 1 简述为什么开式齿轮传动一般不会出现点蚀现象？ 答：因为在开式齿轮传动中，磨粒磨损的速度比产生点蚀的速度还快，在 点蚀形成之前，齿面的材料已经被磨掉，故而一般不会出现点蚀现象。 2 对于滚动轴承的轴系固定方式，请解释什么叫“两端固定支承”？ 答：两端固定支承即为轴上的两个轴承中，一个轴承的固定限制轴向一个方向的串动，另一个轴承的固定第 页 4 限制轴向另一个方向的串动，两个轴承的固定共同限制轴的双向串动。 3 简述形成稳定动压油膜的条件？ 答： 1）两摩擦表面之间必须能够形成收敛的楔形间隙； 2）两摩擦表面之间必须有充足的、具有
10、一定粘度的润滑油； 3）两摩擦表面之间必须有足够的相对运动速度； 4)最小油膜厚度处表面不平度高峰不直接接触 。 4 解释名词； 滚动轴承的寿命； 滚动轴承的基本额定动载荷。 答： 1）滚动轴承的寿命即滚动轴承中内、外圈滚道以及滚动体，任一元件出现疲劳点蚀之前，两套圈之间的相对运转总转数。也可用恒定转速下的运转小时数表示； 2）基本额定动载荷即基本额定寿命为 106转时，轴承所能承受的最大载荷。 四、解： （ 1） 11 68.0 Rs FF 2720400068.0 （ N） 1.5 分 22 68.0 Rs FF 1700250068.0 （ N） 1.5 分 （ 2） 2 6 0 090
11、01 7 0 02 xs FF （ N） 27201 sF （ N） 故 1AF 27201sF （ N） 3 分 1 8 2 09 0 02 7 2 01 xs FF （ N） 17 02 sF （ N） 故 2AF 18201 xs FF （ N） 3 分 eFF RA 68.04 0 0 02 7 2 011 ，则 X 1， Y=0。 则 )2 7 2 004 0 0 01()( 1111P1 PARP fFYFXfF 4000 Pf （ N） 3 分 728.02500182022 RAFF e，则 X 0.41， Y 0.87。 则 )1 8 2 087.02 5 0 041.0()
12、( 2222P2 PARP fFYFXfF Pf3500 （ N） 3 分 由于 P1F P2F ，故轴承 1 的寿命短。 第 页 5 五、解： （ 1）将 F 向螺栓组形心平移，同时得转矩 T。 T=500 F 5 105 500 2.5 106（ N） 4 分 在 F 作用下，各螺栓所受横向力为 Fs1 12504105 3 zF （ N） 3 分 在 T 作用下，各螺栓所受横向力也相等，为 22622 80804 105.244F rTrrTs 3.5524 （ N） 4 分 显然， 1、 2 两螺栓所受的横向力最大，为 c o s2 212221m a x sssss FFFFF 1
13、3 5c o s3.5 5 2 41 2 5 023.5 5 2 41 2 5 0 22 6469 （ N） 4 分 六、解： （ 1）由 )(2121 zzma 得 mmazz 3 2 02221 取 m =5（ mm）（应为标准值） 2 分 则 5320221 zz 128 （ 1） 2 分 112 2.3 zizz （ 2） 2 分 联立 （ 1）、（ 2）解得 47.301 z ， 53.972 z 取 301z ， 982z 4 分 1601 6 05 0 0FT F 第 页 6 15030511 mzd （ mm） 2 分 4 9 098522 mzd （ mm） 2 分 1501
14、1 db d （ mm） 2 分 取 1502 bb （ mm）， 160101501021 bb （ mm） 4 分 注：本题主要考察： m 是否为标准值？是否满足 )(21)(212121 zzmdda ？各参数和尺寸取值圆整是否合理？（ 为便于装配和调整 ，将小齿轮 B 增加 5-10mm） 第 页 7 机械设计试题 B 一、填空（每空 1 分，共 20 分） 1当所受轴向载荷通过（ ）时，螺栓组中各螺栓承受的（ ）相等。 2从结构上看，带轮由（ ）、轮辐和（ ）三部分组成。 3在直齿圆柱齿轮传动的接触疲劳强度计算中， 以（ ）为计算点，把一对轮齿的啮合简化为两个（ ）相接触的模型。 4
15、按键齿齿廓曲线的不同，花键分为（ ）花键和（ ）花键。 5请写出两种螺纹联接中常用的防松方法：（ ）和（ ）。 6疲劳曲线是在（ ）一定时，表示疲劳极限 N 与（ ）之间关系的曲线。 7理论上为（ ）接触或（ ）接触的零件，在载荷作 用下，接触处局部产生的应力称为接触应力。 8开式齿轮传动的主要失效形式是：（ ）和（ ）。 9径向滑动轴承的条件性计算主要是限制压强、（ ）和（ ）不超过许用值。 10在类型上，万向联轴器属于（ ）联轴器，凸缘联轴器属于（ ）联轴器。 二、选择填空（每空 1 分，共 10 分） 1下列磨损中，不属于磨损基本类型的是（ ）；只在齿轮、滚动轴承等高副零件上经常出现的是
16、（ ）。 （ 1）粘着磨损； （ 2）表面疲劳磨损； （ 3）磨合磨损； （ 4）磨粒磨损。 2在通过轴线的截面内，（ ）的齿廓为直边梯形；在与基圆柱相切的截面内，（ ）的齿廓一侧为直线，另一侧为曲线。 （ 1）阿基米德蜗杆； （ 2）法向直廓蜗杆； （ 3）渐开线蜗杆； （ 4）锥蜗杆。 3、对于直齿圆柱齿轮传动，其齿根弯曲疲劳强度主要取决于（ ）；其表 面接触疲劳强度主要取决于（ ）。 （ 1）中心距和齿宽； （ 2）中心距和模数； （ 3）中心距和齿数； （ 4）模数和齿宽。 4、对于径向滑动轴承，（ ）轴承具有结构简单，成本低廉的特点；（ ）轴承必须成对使用。 （ 1）整体式； （ 2
17、）剖分式； （ 3）调心式； （ 4）调隙式。 5在滚子链传动的设计中，为了减小附加动载荷，应（ ）。 （ 1）增大链节距和链轮齿数； （ 2）增大链节距 并减小链轮齿数； （ 3）减小链节距和链轮齿数； （ 4）减小链节距并增加链轮齿数。 6对中性高且对轴的削弱又不大的键联接是（ ）联接。 （ 1）普通平键； （ 2）半圆键； （ 3）楔键； （ 4）切向键。 三、简答题（每小题 5 分，共 20 分） 1画图表示机械零件的正常磨损过程，并指出正常磨损过程通常经历哪几个磨损阶段？ 第 页 8 2简述 Miner 法则（即疲劳损伤线性累积假说）的内容。 3简述齿向载荷分布系数 K 和齿间载荷分
18、配系数 K 分别考虑的是什么因素对齿轮所受载荷的影响？ 4试分析张紧力 F0对带传动正反两方面的影响。 四、（ 15分） 已知某材料的力学性能为： 1 350MPa， m 9， 0N 5 610 ，对此材料进行对称循环疲劳试验，依次加载应力为：（ 1） 1 550MPa，循环次 数 n1 5 410 ；（ 2） 2 450 MPa，循环次数n2 2 510 ；（ 3） 3 =400 MPa。求：发生疲劳破坏时， 3 的循环次数 n3？ 六、（ 18分） 图示为一蜗杆轴用两个角接触球轴承支承。已知蜗杆所受轴向力 xF 580N，两轴承的径向力为： 1RF 935N， R2F 1910N，载荷性质
19、系数 Pf 1.1。试计算两个轴承的当量动载荷。 注：内部轴向力 SF eFR， e 0.36。 当RAFF e 时， X 1， Y 0；当RAFF e 时， X 0.41， Y 0.87。 八、（ 17 分） 图示为 由圆锥齿轮和斜齿圆柱齿轮组成的传动系统。已知：轴为输入轴，转 向如图所示，输出轴功率 P 5KW，转速 n 157rpm，各轮齿数为： z1=25， z2=60， z3=22， z4=84，设效率为 100。 （ 1） 在图中标出各轮转向，并计算各轴的转矩。 （ 2） 为使 2、 3 两轮的轴向力方向相反，确定并在图中标出 3、 4 两轮的螺旋方向。 12F xF R 1F R
20、 2第 页 9 （ 3） 在图中标出 2、 3 两轮在啮合点处所受各分力 ( tF 、 Fr、 Fx)的方向。 n 1 1234第 页 10 机械设计试题 B 标准答案 一、填空（每空 1 分，共 20 分） 1当所受轴向载荷通过（ 螺栓组形心 ）时，螺栓组中各螺栓承受的（ 轴向工作拉力 ）相等。 2从结构上看，带轮由（ 轮毂 ）、轮辐和（ 轮缘 ）三部分组成。 3在直齿圆柱齿轮传动的接触疲劳强度计算中， 以（ 节点 ）为计算点，把一对轮齿的啮合简化为两个（ 圆柱体 ）相接触的模型。 4按键齿齿廓曲线的不同，花键分为（ 矩形 ）花键和（ 渐开线 ）花键。 5请写出两种螺纹联接中常用的防松方法：
21、（ 双螺母等 ）和（ 防松垫圈等 ）。 6疲劳曲线是在（ 应力比 ）一定时，表示疲劳极限 N 与（ 循环次数 ）之间关系的曲线。 7理论上为（ 点 ）接触或（ 线 ）接触的零件，在载荷作用下，接触处局部产生的应力称为接触应力。 8开式齿轮传动的主要失效形式是：（ 齿面的磨粒磨损 ）和（ 断齿 ）。 9径向滑动轴承的条件性计算主要是限制压强、（ 速度 ）和（ pv值 ）不超过许用值。 10在类型上，万向联轴器属于（ 无弹性元件的挠性 ）联轴器，凸缘联轴器属于（ 刚性 ）联轴器。 二、选择填空（每空 1 分，共 10 分） 1下列磨损中，不属于磨损基本类型的是（ 3 ）；只在齿轮、滚动轴承等高副零
22、件上经常出现的 是（ 2 ）。 （ 1）粘着磨损； （ 2）表面疲劳磨损； （ 3）磨合磨损； （ 4）磨粒磨损。 2在通过轴线的截面内，（ 1 ）的齿廓为直边梯形；在与基圆柱相切的截面内，（ 3 ）的齿廓一侧为直线，另一侧为曲线。 （ 1）阿基米德蜗杆； （ 2）法向直廓蜗杆； （ 3）渐开线蜗杆； （ 4）锥蜗杆。 3、对于直齿圆柱齿轮传动，其齿根弯曲疲劳强度主要取决于（ 4 ）；其表面接触疲劳强度主要取决于（ 1 ）。 （ 1）中心距和齿宽； （ 2）中心距和模数； （ 3）中心距和齿数； （ 4）模数和齿宽。 4、对于径向滑动轴承，（ 1 ）轴承具有结构简单，成本低廉的特点；（ 3 ）
23、轴承必须成对使用。 （ 1）整体式； （ 2）剖分式； （ 3）调心式； （ 4）调隙式。 5在滚子链传动的设计中，为了减小附加动载荷，应（ 4 ）。 （ 1）增大链节距和链轮齿数； （ 2）增大链节距并减小链轮齿数； （ 3）减小链节 距和链轮齿数； （ 4）减小链节距并增加链轮齿数。 6对中性高且对轴的削弱又不大的键联接是（ 1 ）联接。 （ 1）普通平键； （ 2）半圆键； （ 3）楔键； （ 4）切向键。 三、简答题（每小题 5 分，共 20 分） 1 画图表示机械零件的正常磨损过程，并指出正常磨损过程通常经历哪几个磨损阶段？ 答：主要经历三个阶段：磨合磨损阶段；稳定磨损阶段；剧烈磨损阶段。
