1、第 页1 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 NN 0 时，为（ ）区；当 NN 0 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，安全系数法比当量弯矩法更精确。 （ ） 第 页2 4相啮合
3、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 600MPa 。 （ ）s 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发生失效。 （ ） 三、简答题（每小题 5分，共 20分） 1简述为什么
4、开式齿轮传动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”？ 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 0.68 ，e0.68。当 e 时， X1，Y0；当 e 时，SFRRAFRAF X0.41，Y0.87。问哪个轴承的寿命低？ F x = 9 0 0 N F R 1 = 4 0 0 0 N F R 2 = 2 5 0 0 N 1 2 第 页3 五、 （15 分）如图所示的螺栓组联接，已知外载荷 F5KN，各有关几何尺
5、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 i3.2，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 a320mm，模数 m3mm，取齿宽系数 1。试确定下列几何尺寸：d m、z 1、z 2、d 1、d 2、b 1、b 2。 （模数系列：3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、7、8、） 第 页4 机械设计试题 A 标准答案 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 NN 0 时，为（ 无限 寿命区 ）区；当 NN 0 时，为（ 有限寿命区 ）区。 2刚度是指机
6、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 ）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
7、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。 第 页5 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，
8、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 600MPa 。 s （ ） 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
9、？ 第 页6 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解释名词； 滚动轴承的寿命； 滚动轴承的基本额
10、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） （N ） 1168.0RsF2704. 1.5 分 （N） 22.Rs 15. 1.5 分 （2） （N） （N ）091702xsF2701sF 第 页7 故 （N ） 1AF270s 3 分 （N） （N ）182092701xsF702s 故 （N ） AF18201xs 3 分 ，则 X1，Y=0。eFRA68.04271 则 4000
11、 （N ）)2704()(11P PARfFYf Pf 3 分 e ，则 X0.41，Y0.87。728.0512RAF 则 )18207.25041.()(22P PARfFf （N） P30 3 分 由于 ，故轴承 1 的寿命短。P1F2 五、解：（1）将 F 向螺栓组形心平移，同时得转矩 T。 1 6 0 1 6 0 5 0 0 F T F 第 页8 T=500F510 55002.510 6（N） 4 分 在 F 作用下，各螺栓所受横向力为 Fs1 （N ） 125043z 3 分 在 T 作用下，各螺栓所受横向力也相等，为 （N） 2 6280415.FrTs 3.54 4 分 显然
12、，1、2 两螺栓所受的横向力最大，为 cos2121maxssss FF 135cos.52403.540 （N） 69 4 分 六、解：（1）由 得 )(212zmamaz32021 取 m =5（mm） （应为标准值） 2 分 则 128 （1） 53021z 2 分 （2） 112.3ziz 2 分 联立 （1） 、 （2）解得 ， 47.301z53.972z 第 页9 取 ， 301z982z 4 分 （mm） 51mzd 2 分 （mm） 49082z 2 分 （mm） 15db 2 分 取 （mm） ， （mm） 41502b 160021 分 注：本题主要考察：m 是否为标准值
13、？是否满足 ？)(2)(2211zmda 各参数和尺寸取值圆整是否合理？ 第 页10 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 与（ N ）之间关系的曲线。 7理论上为（ ）接触或（ ）接触的零件，
14、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（ ） 。 （1）粘着磨损； （2）表面疲劳磨损； 第 页11 （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。 （
15、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）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
16、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？ 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 和齿间载荷分配系数 分别考虑的是什么因素KK 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。 第 页12 四、 （15 分）已知某材料的力学性能为： 350MPa，m9， 5 ，对此材料进行对称循环疲劳试验，依次10N61 加载应力为：（1）
17、 550MPa，循环次数 n15 ；（2） 450 1402 MPa，循环次数 n22 ；（3） =400 MPa。求：发生疲劳破坏时，53 的循环次数 n3？3 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 580N，两轴承的径向力为： 935N， 1910N，载荷性质系数xF1RFR2 1.1。试计算两个轴承的当量动载荷。Pf 注：内部轴向力 eF R， e0.36。S 当 e 时，X1，Y0；当 e 时，X 0.41，Y 0.87。RAFRAF 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
18、5KW，转速 n 157rpm ，各轮 齿数为：z 1=25，z 2=60，z 3=22，z 4=84，设效率为 100。 1 2 F x F R 1 F R 2 第 页13 （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。 （3） 在图中标出 2、3 两轮在啮合点处所受各分力( 、F r、F x)的方向。t n 1 1 2 3 4 第 页14 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
19、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：（ 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 与（ 循环次数 ）N 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 ）
20、。 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 第 页15 高副零件上经常出现的是（ 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；
21、（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 ）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
22、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。 第 页16 2简述 Miner 法则（即疲劳损伤线性累积假说）的内容。 答：在规律性变幅循环应力作用下，各应力对材料造成的损伤是独立进行的， 并可以线性地累积成总损伤，当各应力的寿命损伤率之和等于 1 时，材料 将会发生疲劳。 3简述齿向载荷分布系数 和齿间载荷分配系数 分别考虑的是什么因素KK 对齿轮所
23、受载荷的影响？ 答：系数 考虑的是载荷沿齿向分布不均匀性对齿轮轮齿所受载荷的影响；K 系数 考虑的是载荷在同时啮合的齿对之间分配不均对齿轮轮齿所受载 荷的影响。 4试分析张紧力 F0 对带传动正反两方面的影响。 答：张紧力 F0越大，则带传动的承载能力就越大，但同时带中所受的拉应力 也越大，从而 降低带的寿命；张紧力越小，虽可减小带中的拉应力，提 高带的寿命，但带传动的承载能力会降低。 四、解：（1）由 疲劳曲线方程 01NCm 得 01Nm 46 901 10.853 3 分 56 9021 102.854Nm 3 分 第 页17 56 9031 108.254Nm 3 分 （2）根据 Mi
24、ner 法则 1321Nn 0850216.85 54 3 分 解得： 431098.n 3 分 五、解：（1） )(6.3)(9536.0.11 NFRs 2 分 2)(.87)(22Rs 分 （2） )(6.15806.72 NFxs )(6.31NFs 故 )(6.12721NFxsA 3 分 )(4.235806.31 NFxs )(6.872NFs 故 )(6.872NFsA 3 分 （3） e，故 ，36.195271RAF41.0X87.Y8.1634).2.935.()(11 APYXf （N） 第 页18 4 分 ，故 ，eFRA36.109.872 12X02Y （N ） 41)6.8790(.)(22 APYXf 分 六、解：（1）各轴转向如图所示。 3 分 1 分6.9258403142zi 1 分.34i (rp2.438576.914 ni m) 1 分 （rpm） 1.982.34 i 分 （Nm） 12.31.485095 nPT 分 (Nm) 16.79.5 分 (Nm) 11.3047950 nPT 分 （2） 3 轮左旋，4 轮右旋。 n 1 1 2 3 4 第 页19 3 分 （3） 2、3 两轮的各分力方向如图所示。 4 分
