機(jī)械設(shè)計(jì)試題及答案講解

1、機(jī)械設(shè)計(jì)試題 A 標(biāo)準(zhǔn)答案一、填空（每空 1 分，共 20 分）1在疲勞曲線上，以循環(huán)基數(shù) No為界分為兩個(gè)區(qū)：當(dāng) N > No時(shí)，為（無(wú)限壽命區(qū)）區(qū)； 當(dāng)NV No時(shí)，為（有限壽命區(qū)）區(qū)。2剛度是指機(jī)械零件在載荷作用下抵抗（彈性變形 ）的能力。零件材料的彈性模量越小，其剛度就越（ 小 ）。3潤(rùn)滑油的（ 油 ）性越好，則其產(chǎn)生邊界膜的能力就越強(qiáng)； （ 粘度 ）越大，則其內(nèi) 摩擦阻力就越大。4為改善潤(rùn)滑油在某些方面的性能，在潤(rùn)滑油中加入的各種具有獨(dú)特性能的化學(xué)合成物 即為（ 添加劑 ）。5正是由于（ 彈性滑動(dòng) ）現(xiàn)象，使帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比不準(zhǔn)確。帶傳動(dòng)的主要失效形式為（ 打滑 ）和（ 帶的疲勞

2、破壞 ）。6蝸桿傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是齒面間的（ 相對(duì)滑動(dòng)速度 ）很大， 因此導(dǎo)致傳動(dòng)的 （ 效率 ）較低、溫升較高。7鏈傳動(dòng)水平布置時(shí)，最好（緊邊 ）邊在上，（ 松邊 ）在下。8設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)被聯(lián)接軸的轉(zhuǎn)速、（ 轉(zhuǎn)矩 ）和（ 直徑 ）選擇聯(lián)軸器的型號(hào)。9徑向滑動(dòng)軸承的半徑間隙與軸頸半徑之比稱為（相對(duì)間隙 ）；而（ 偏心距 ）與（ 半徑間隙 ）之比稱為偏心率 。10.對(duì)于普通平鍵，考慮到載荷分布的不均勻性，雙鍵聯(lián)接的強(qiáng)度按（1.5 ）個(gè)鍵計(jì)算。二、判斷題（每小題 1分，共10分）（正確的劃，錯(cuò)誤的劃“X” ）1十字滑塊聯(lián)軸器中的所有元件都是剛性元件，因此屬于剛性聯(lián)軸器。（X ）2. 兩摩擦表面的粗糙

3、度值越小，則越容易實(shí)現(xiàn)液體動(dòng)力潤(rùn)滑。（V ）3在計(jì)算轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度時(shí)，安全系數(shù)法比當(dāng)量彎矩法更精確。（V ）4. 相嚙合的蝸桿和蝸輪的螺旋角必須大小相等，旋向相反。（ X ）5. 閉式齒輪傳動(dòng)皆須首先按齒面接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定傳動(dòng)的幾何尺寸，然后校X)核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。6. 由于鏈傳動(dòng)不需要張緊力，故作用在軸上的載荷較小。(V )7 正是由于過(guò)載時(shí)產(chǎn)生“彈性滑動(dòng)” ，故帶傳動(dòng)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)具有保護(hù)作用。(X )&楔鍵只能用于單向傳動(dòng)，雙向傳動(dòng)時(shí)，必須采用兩個(gè)楔鍵。(X )9. 性能等級(jí)為6.6級(jí)的螺栓，其屈服點(diǎn)s = 600MPa。( X )10. 機(jī)械零件的計(jì)算分為設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算

4、，兩種計(jì)算的目的都是為了防止機(jī)械零件在正常使用期限內(nèi)發(fā)生失效。( V )三、簡(jiǎn)答題(每小題 5 分，共 20 分)1. 簡(jiǎn)述為什么開(kāi)式齒輪傳動(dòng)一般不會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象？ 答：因?yàn)樵陂_(kāi)式齒輪傳動(dòng)中，磨粒磨損的速度比產(chǎn)生點(diǎn)蝕的速度還快，在點(diǎn)蝕形成之前，齒面的材料已經(jīng)被磨掉，故而一般不會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象。2. 對(duì)于滾動(dòng)軸承的軸系固定方式，請(qǐng)解釋什么叫“兩端固定支承”？ 答：兩端固定支承即為軸上的兩個(gè)軸承中，一個(gè)軸承的固定限制軸向一個(gè)方向的串動(dòng)，另一個(gè)軸承的固定限制軸向另一個(gè)方向的串動(dòng)， 兩個(gè)軸承的固定共同限制軸的雙向串動(dòng)。3. 簡(jiǎn)述形成穩(wěn)定動(dòng)壓油膜的條件？答： 1)兩摩擦表面之間必須能夠形成收斂的楔形間隙；

5、2) 兩摩擦表面之間必須有充足的、具有一定粘度的潤(rùn)滑油；3) 兩摩擦表面之間必須有足夠的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。4. 解釋名詞； 滾動(dòng)軸承的壽命； 滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷。答： 1)滾動(dòng)軸承的壽命即滾動(dòng)軸承中內(nèi)、外圈滾道以及滾動(dòng)體，任一元件出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕 之前，兩套圈之間的相對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)總轉(zhuǎn)數(shù)。也可用恒定轉(zhuǎn)速下的運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)表示； 2)基本額定動(dòng)載荷即基本額定壽命為106 轉(zhuǎn)時(shí)，軸承所能承受的最大載荷。四、 解：(1) F s1 0.68FR1 = 0.68 4000 2720 (N)1.5 分Fs2 0.68Fr2 = 0.68 2500 1700 (N)1.5分(2) Fs2 Fx

6、(N)v Fs1 2720 (N)故 FaiFsi 2720 ( N)FsiFx27209001820 (N)> Fs2 1700 (N)故Fa2Fsi Fx 1820 (N)F A1F R10.68 e，貝V X = 1, Y=0。 4000則FP1fp(X1FR1 Y1FA1) fP (1 4000 0 2720) = 4000 fP (N)A2F R20 728 >e,貝V X = 0.41, Y = 0.87。 2500則FP2 fP(X2FR2 Y2FA2)fP (0.41 2500 0.87 1820)3500 fP (N)由于FP1 > FP2，故軸承1的壽命短

7、。T=500 X F= 5 X 105X 500= 2.5X 106 ( N)3在F作用下，各螺栓所受橫向力為F 5 10Fs1=z 41250 (N)在T作用下，各螺栓所受橫向力也相等，為l rT T2.5 106廠廠一 c 小、Fs22= 5524.3 (N)4r2 4r 4 v802802顯然,1、2兩螺栓所受的橫向力最大，為Fsmax22Fs1Fs22Fs1Fs2 cos125025524.3221250 55243 cos1356469 (N)六、解:(1)Zi1am(z1 Z2)得2m =5 ( mm)(應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)值)2 320=128ZiZ22a 2 320聯(lián)立Z2(1)Z2iz1

8、3.2z1(2)(1 )、(2)解得30.47 ,z297.53Z130z298-4分d1 mz1530150 (mm)-2分d2 mz2598490 (mm)2分d d11150 (mm)2分Z1取 b2 b 150 ( mm),b1b21015010160 (mm)11注：本題主要考察：m是否為標(biāo)準(zhǔn)值？是否滿足 a (d1 d2)m(z1 z2) ?各參數(shù)22和尺寸取值圓整是否合理？機(jī)械設(shè)計(jì)試題 B 標(biāo)準(zhǔn)答案一、填空（每空 1 分，共 20 分）1當(dāng)所受軸向載荷通過(guò) （ 螺栓組形心 ）時(shí)， 螺栓組中各螺栓承受的 （ 軸向工作拉力 ） 相等。2從結(jié)構(gòu)上看，帶輪由（ 輪轂 ）、輪輻和（ 輪緣

9、）三部分組成。3在直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算中，以（ 節(jié)點(diǎn) ）為計(jì)算點(diǎn)，把一對(duì)輪齒的嚙合簡(jiǎn)化為兩個(gè)（ 圓柱體 ）相接觸的模型。4按鍵齒齒廓曲線的不同，花鍵分為（矩形 ）花鍵和（ 漸開(kāi)線 ）花鍵。5請(qǐng)寫出兩種螺紋聯(lián)接中常用的防松方法： （ 雙螺母等 ）和（ 防松墊圈等 ）。6疲勞曲線是在（ 應(yīng)力比）一定時(shí)，表示疲勞極限丫“與（循環(huán)次數(shù)）之間關(guān)系的曲線。7理論上為（點(diǎn)）接觸或（線）接觸的零件，在載荷作用下，接觸處局部產(chǎn)生的應(yīng) 力稱為接觸應(yīng)力。&開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是：（齒面的磨粒磨損）和（斷齒 ）。9徑向滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算主要是限制壓強(qiáng)、（速度 ）和（pv值）不超過(guò)許用值。

10、10 在類型上，萬(wàn)向聯(lián)軸器屬于（無(wú)彈性元件的撓性）聯(lián)軸器，凸緣聯(lián)軸器屬于（ 剛性 ）聯(lián)軸器。二、選擇填空（每空 1 分，共 10 分）1 下列磨損中，不屬于磨損基本類型的是（3 ）;只在齒輪、滾動(dòng)軸承等高副零件上經(jīng)常出現(xiàn)的是（ 2 ）。（ 1 ）粘著磨損；（ 2）表面疲勞磨損；（ 3）磨合磨損；（ 4）磨粒磨損。2.在通過(guò)軸線的截面內(nèi)，（1 ）的齒廓為直邊梯形；在與基圓柱相切的截面內(nèi)，（3 ）的齒廓一側(cè)為直線，另一側(cè)為曲線。（ 1）阿基米德蝸桿；（ 2）法向直廓蝸桿；（ 3）漸開(kāi)線蝸桿；（ 4）錐蝸桿。第5 頁(yè)3、對(duì)于直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，其齒根彎曲疲勞強(qiáng)度主要取決于（4 ）；其表面接觸疲勞強(qiáng)度主

11、要取決于（ 1 ）。（1）中心距和齒寬；（2）中心距和模數(shù)；（3）中心距和齒數(shù)；（4）模數(shù)和齒寬。4、對(duì)于徑向滑動(dòng)軸承， （ 1）軸承具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉的特點(diǎn)；（ 3 ）軸承必須成對(duì)使用。（1）整體式；（2）剖分式；（ 3）調(diào)心式；（4）調(diào)隙式。5在滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)中，為了減小附加動(dòng)載荷，應(yīng)（4 ）。（ 1）增大鏈節(jié)距和鏈輪齒數(shù)； （2）增大鏈節(jié)距并減小鏈輪齒數(shù)；（ 3 ）減小鏈節(jié)距和鏈輪齒數(shù)； （ 4）減小鏈節(jié)距并增加鏈輪齒數(shù)。 6對(duì)中性高且對(duì)軸的削弱又不大的鍵聯(lián)接是（1 ）聯(lián)接。（ 1）普通平鍵； （2）半圓鍵； （3）楔鍵； （4）切向鍵。三、簡(jiǎn)答題（每小題 5 分，共 20分）1

12、畫圖表示機(jī)械零件的正常磨損過(guò)程，并指出正常磨損過(guò)程通常經(jīng)歷哪幾個(gè)磨損階段？ 答：主要經(jīng)歷三個(gè)階段：磨合磨損階段；穩(wěn)定磨損階段；劇烈磨損階段。2 簡(jiǎn)述 Miner 法則（即疲勞損傷線性累積假說(shuō)）的內(nèi)容。 答：在規(guī)律性變幅循環(huán)應(yīng)力作用下，各應(yīng)力對(duì)材料造成的損傷是獨(dú)立進(jìn)行的，并可以線性 地累積成總損傷，當(dāng)各應(yīng)力的壽命損傷率之和等于 1 時(shí)，材料將會(huì)發(fā)生疲勞。3 簡(jiǎn)述齒向載荷分布系數(shù) K 和齒間載荷分配系數(shù) K 分別考慮的是什么因素對(duì)齒輪所 受載荷的影響？答：系數(shù) K 考慮的是載荷沿齒向分布不均勻性對(duì)齒輪輪齒所受載荷的影響；系數(shù)K考慮的是載荷在同時(shí)嚙合的齒對(duì)之間分配不均對(duì)齒輪輪齒所受載荷的影響。4.試

13、分析張緊力Fo對(duì)帶傳動(dòng)正反兩方面的影響。答：張緊力Fo越大，則帶傳動(dòng)的承載能力就越大，但同時(shí)帶中所受的拉應(yīng)力也越大，從而 降低帶的壽命；張緊力越小，雖可減小帶中的拉應(yīng)力，提高帶的壽命，但帶傳動(dòng)的承 載能力會(huì)降低。四、解:(1)由疲勞曲線方程mNiNoNimNoNo9迦 5 1068.6 10455oN2No945o55o5 1o658.2 1oN3No9如°5 1o6 2.85 1o555o(2)根據(jù)Min er法則n1N1n2n3N2N3455 1o42 1o58.6 1o4 8.2 1o52.85 1o5解得：n34.98 1o4五、解：(1)Fs1o.36Fr10.36 935

14、( N)336.6(N)2分Fs20.36FR2 0.36 1910(N)007 O/ KI Jk2分68/ .6( N )(2)Fs2Fx687.65801267.6(N) > Fs1 336.6(N)故FA1F s2Fx 1267.6(N)3 分Fs1Fx336.6580243.4(N) vFs2 687.6( N)故Fa2Fs2 687.6(N)Fa1 1267.6,門八(3)丄1.36 >e,故 X1 0.41 , Y10.87Fr1 93511F P1fp(X1FR1Y1FA1)1.1 (0.41 935 0.87 1267.6)1634.78 (N)F P2A2R268

15、7.6191010.36 e，故fp(X2FR2 %Fa2)1.1 (1 19100 687.6)2101 (N)Z2Z411460 849.16-1分Z1Z32522六、解：(1)各軸轉(zhuǎn)向如圖所示。1分Z484 c CC1343.82Z322么|-1分ni4n 皿=3.82157599.74(rpm)Ti9550Pi9550533.2nz1438.12Tn9550Pn9550579.6nn599.74T皿P皿955095505304.1n皿157nz= i14n皿9.16 157 1438.12 (rpm)(2)3輪左旋，4輪右旋。1分(Nm)-1分(Nm)1分(Nm)1分3分(3) 2、3

16、兩輪的各分力方向如圖所示。-第8頁(yè)例：如圖示的方形蓋板用四個(gè) M16的螺釘與箱體相聯(lián)接，蓋板中心 0點(diǎn)裝有吊環(huán)，已知Fq = 20kN，尺寸如圖示。要求：1）當(dāng)取剩余預(yù)緊力F =0.6F（F為 工作拉力）、螺釘材料的性能等級(jí)為6.6級(jí)，裝配不控制預(yù)緊力時(shí)，校核螺釘?shù)?強(qiáng)度；2）由于制造誤差，吊環(huán)由 0點(diǎn)移至對(duì)角線上0點(diǎn)，且00= 5、2 mm， 問(wèn)哪個(gè)螺栓的受力最大？并校核其強(qiáng)度。解：1）在Fq作用，每個(gè)螺栓所受的軸向力（工作拉力）為：F=FQ/4=20/4=5kN單個(gè)螺栓所受的總拉力等于工作拉力與殘余預(yù)緊力之和F2=F+F=0.6F+F=1.6F=1.6X 5=8kN=8000N由已知條件知

17、，屈服極限為 w360MPa,查表得安全系數(shù)S=4, di=14.9oS4=360/4=90MPamm空59.67MPa< d-cL2 14.92d=ca強(qiáng)度滿足要求2）當(dāng)移到0'點(diǎn)后，螺栓組增加一傾覆力矩 M作用，其大小為:M=FQ< 00=20 5、2100一2 m N在傾覆力矩作用下，左上方被壓緊，1螺栓桿拉力減小；右下方被放松, 3螺栓桿拉力增大，工作拉力最大。在傾覆力矩作用下，3所受的拉力為：M 100 11kN=1000NR3100 2螺栓3所受的工作拉力合力為：F3 F F35000 10006000 N螺栓桿所受的總拉力為：F2F F30.6gF3 F31.

18、6F39600 N1.3F2ca4d121.3 960071.6 MPa < q14.924強(qiáng)度滿足要求例 已知一 V帶傳動(dòng)，傳遞功率P=10kW帶速v = 12.5m/s,現(xiàn)測(cè)得張緊力F0=7OON。求緊邊拉力F1和松邊拉力F2。解：PFeFeV10001000gP1000 10800 Nv12.5F1 F2F1 110012 i 1NF1 F2 2F0F2 300例 標(biāo)出各圖中未注明的蝸桿或蝸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向及螺旋線方向，繪出蝸桿和蝸輪 在嚙合點(diǎn)處的各分力方向（均為蝸桿主動(dòng)）。解：蝸輪旋向與蝸桿導(dǎo)程角方向相同，轉(zhuǎn)動(dòng)方向和受力方向如圖所示 圖（d）參考前面幾個(gè)判斷方法第10頁(yè)Fr2a2Fa

19、1Fr2例 一對(duì)7210AC軸承，分別承受徑向負(fù)荷FrA=10000N,FrB=5000N,軸上作用的外加軸向負(fù)荷Fa,方向如圖所示.試求當(dāng)Fa=2000N和Fa=1000N時(shí),各軸承的內(nèi)部軸向力 Fd、軸承 的軸向負(fù)荷Fa和當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷 P的大小設(shè)負(fù)荷系數(shù)fp=1.2.(F d=0.68Fr)題16-70圖解： 當(dāng)Fa=2000N時(shí)FdA=0.68x10000=6800 N ( 方向向右) FdB=0.68x5000=3400 N(方向向左)FaA=max(FdA,F dB-F A)=max(6800,1400)=6800 NFaB=max(FdB， FdA+FA)=max(3400,8800)=8800 N(2) 對(duì)于軸承 A，F(xiàn)aA/FrA=0.68=e因而，X=1，Y=0PA=fpg<XFrA =8160 N(3) 對(duì)于軸承BFaB/FrB = 1.76>eX=0.41 , Y=0.87PA=fp(X XFrA +Y XFaB