《機(jī)械設(shè)計》試題及答案

1、1分，共20分）1.在疲勞曲線上，以循環(huán)基數(shù)N0為界分為兩個區(qū)：當(dāng)NN0時，為（）區(qū)；當(dāng)Ne時，X = 0.41, 丫 = 0.87。問哪個軸承的壽命低?五、（15分）如圖所示的螺栓組聯(lián)接，已知外載荷螺栓所受的橫向工作載荷Fsmax六、（20分）設(shè)計一個標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動，傳動比i=3.2,允許傳動比有不超過土5%的誤差。通過強(qiáng)度計算已確定中心距a=320mm,模數(shù)m3mm,取齒寬系數(shù)d=1o試確定下列幾何尺寸：m、z1、z2、d1、d2、b1、b2。（模數(shù)系列：3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、7、8、）第#頁機(jī)械設(shè)計試題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

2、循環(huán)基數(shù)N0為界分為兩個區(qū)：當(dāng)NN0時，為（無限壽命區(qū)）區(qū)；當(dāng)NN。時，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（?。?。3潤滑油的（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 為改善潤滑油在某些方面的性能，在潤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）現(xiàn)象，使帶傳動的傳動比不準(zhǔn)確。帶傳動的主要失效形式為（打滑）和（帶的疲勞破壞）。6蝸桿傳動的主要缺點是齒面間的（相對滑動速度）很大，因此導(dǎo)致傳動的（效率）較低、溫升較高。7鏈傳動水平布置時，最好（緊邊）邊在

3、上，（松邊）在下。8設(shè)計中，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。9徑向滑動軸承的半徑間隙與軸頸半徑之比稱為（相對間隙）；而（偏心距）與（半徑間隙）之比稱為偏心率。10對于普通平鍵，考慮到載荷分布的不均勻性，雙鍵聯(lián)接的強(qiáng)度按（1.5）個鍵計算。二、判斷題（每小題1分，共10分）（正確的劃，錯誤的劃“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 .兩摩擦表面的粗糙度值越小，則越容易實現(xiàn)液體動力潤滑。（V）3 .在計算轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度時，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

4、皆須首先按齒面接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計計算，確定傳動的幾何尺寸，然后校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。（X）6 .由于鏈傳動不需要張緊力，故作用在軸上的載荷較小。（V）7 .正是由于過載時產(chǎn)生“彈性滑動”，故帶傳動對傳動系統(tǒng)具有保護(hù)作用。（X）8 .楔鍵只能用于單向傳動，雙向傳動時，必須采用兩個楔鍵。（X）9 .性能等級為6.6級的螺栓，其屈服點s=600MPa。（X）10 機(jī)械零件的計算分為設(shè)計計算和校核計算，兩種計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。（，）三、簡答題（每小題5分，共20分）1 簡述為什么開式齒輪傳動一般不會出現(xiàn)點蝕現(xiàn)象？答：因為在開式齒輪傳動中，磨粒磨損的速度比產(chǎn)生點蝕的速度

5、還快，在點蝕形成之前，齒面的材料已經(jīng)被磨掉，故而一般不會出現(xiàn)點蝕現(xiàn)象。2 對于滾動軸承的軸系固定方式，請解釋什么叫“兩端固定支承”？答：兩端固定支承即為軸上的兩個軸承中，一個軸承的固定限制軸向一個方向的串動，另一個軸承的固定第 3 頁限制軸向另一個方向的串動，兩個軸承的固定共同限制軸的雙向串動。3.簡述形成穩(wěn)定動壓油膜的條件？答：1）兩摩擦表面之間必須能夠形成收斂的楔形間隙；2）兩摩擦表面之間必須有充足的、具有一定粘度的潤滑油；3）兩摩擦表面之間必須有足夠的相對運(yùn)動速度；4）最小油膜厚度處表面不平度高峰不直接接觸。4.解釋名詞；滾動軸承的壽命；滾動軸承的基本額定動載荷。答：1）滾動軸承的壽命即

6、滾動軸承中內(nèi)、外圈滾道以及滾動體，任一元件出現(xiàn)疲勞點蝕之前，兩套圈之 間的相對運(yùn)轉(zhuǎn)總轉(zhuǎn)數(shù)。也可用恒定轉(zhuǎn)速下的運(yùn)轉(zhuǎn)小時數(shù)表示；2）基本額定動載荷即基本額定壽命為106轉(zhuǎn)時，軸承所能承受的最大載荷。四、解：(1)Fsi 0.68Fri = 0.68 4000 2720 (N)1.5分Fs2Fs2 0.68Fr2 = 0.68 2500 1700 (N)Fx 1700 900 2600 (N) Fs2 1700 (N)故 Fa2Fs1Fx 1820 (N)1.5分F A1FR12720 0.684000FP1fP(X1FR1Y1FA1)fP(1400002720)=4000fp(N)F A2F R2

7、182025000.728 e，貝U X = 0.41, Y=0.874分第7頁則FP2fP(X2FR2Y2FA2)fP(0.4125000.871820)3500fp(N)由于FP1FP2，故軸承1的壽命短。五、解：（1）將F向螺栓組形心平移，同時得轉(zhuǎn)矩T4分在F作用下，各螺栓所受橫向力為一 FFsi=Z5 10341250 (N)在T作用下，各螺栓所受橫向力也相等，為顯然,FILs2 4r22.5 1064r 4 、802 8025524.3 (N)1、2兩螺栓所受的橫向力最大，為Fs maxL 2L2CL L. Fs1Fs2 2 Fs1Fs2 cos.12502 5524.32 2125

8、0 5524.3 cos1356469 (N)六、解:(1)a - m(z1 z2)得2m =5 (mm)(應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)值)2 320Z22a2 320Z1Z2128(1) 2 分Z2iz1 3.24(2) 2 分聯(lián)立（1）、（2）解得4 30.47 ,Z297.53取乙30,Z298T=500XF=5X105X500=2.5X106(N)d1mz1530150(mm)2分d2mz2598490(mm)2分bddi1150(mm)2分取b2b150(mm),b1b21015010160(mm)4分1 .1,汪：本題王要考祭：m是否為標(biāo)準(zhǔn)值？是否滿足a(d1d2)m(z1z2)?各參數(shù)和尺寸取2 2

9、值圓整是否合理？(為便于裝配和調(diào)整，將小齒輪B增加510mm)機(jī)械設(shè)計試題B一、填空（每空1分，共20分）1當(dāng)所受軸向載荷通過（）時，螺栓組中各螺栓承受的（）相等。2從結(jié)構(gòu)上看，帶輪由（）、輪輻和（）三部分組成。3在直齒圓柱齒輪傳動的接觸疲勞強(qiáng)度計算中，以（）為計算點，把一對輪齒的嚙合簡化為兩個（）相接觸的模型。4按鍵齒齒廓曲線的不同，花鍵分為（）花鍵和（）花鍵。5請寫出兩種螺紋聯(lián)接中常用的防松方法：（）和（）。6.疲勞曲線是在（）一定時，表示疲勞極限惻與（）之間關(guān)系的曲線。7理論上為（）接觸或（）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。8開式齒輪傳動的主要失效形式是：（）

10、和（）。9徑向滑動軸承的條件性計算主要是限制壓強(qiáng)、（）和（）不超過許用值。10在類型上，萬向聯(lián)軸器屬于（）聯(lián)軸器，凸緣聯(lián)軸器屬于（）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（）；只在齒輪、滾動軸承等高副零件上經(jīng)常出現(xiàn)的是（）（1）粘著磨損；（2）表面疲勞磨損；（3）磨合磨損；（4）磨粒磨損。）的齒廓一側(cè)為直2在通過軸線的截面內(nèi)，（）的齒廓為直邊梯形；在與基圓柱相切的截面內(nèi)，線，另一側(cè)為曲線。（1）阿基米德蝸桿；（2）法向直廓蝸桿；（3）漸開線蝸桿；（4）錐蝸桿。3、對于直齒圓柱齒輪傳動，其齒根彎曲疲勞強(qiáng)度主要取決于（）；其表面接觸疲勞強(qiáng)度主要取決于（）。（

11、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、對于徑向滑動軸承，（）軸承具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉的特點；（）軸承必須成對使用。（1）整體式；（2）剖分式；（3）調(diào)心式；（4）調(diào)隙式。5在滾子鏈傳動的設(shè)計中，為了減小附加動載荷，應(yīng)（）。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對中性高且對軸的削弱又不大的鍵聯(lián)接是（）聯(lián)接。（1）普通平鍵；（2）半圓鍵；（3）楔鍵；（4）切向鍵。1畫圖表示機(jī)械零件的正常磨損過程，并指出正常磨損過程通常經(jīng)歷哪幾個磨損階段？2 .簡述Miner法則（即疲勞損傷線

12、性累積假說）的內(nèi)容。3 .簡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齒輪所受載荷的影響？4 .試分析張緊力F0對帶傳動正反兩方面的影響。四、（15分）已知某材料的力學(xué)性能為：1=350MPa,m=9,N0=5X106,對此材料進(jìn)行對稱循環(huán)疲勞試驗，依次加載應(yīng)力為：（1）1=550MPa,循環(huán)次數(shù)ni=5X104;（2）2=450MPa,循環(huán)次數(shù)5 ,n2=2x10；（3）3=400MPa。求：發(fā)生疲勞破壞時，3的循環(huán)次數(shù)卷=?六、（18分）圖示為一蝸桿軸用兩個角接觸球軸承支承。已知蝸桿所受軸向力Fx=580N,兩軸承的徑向力為：FR1=935N,FR2=1910N,載荷性

13、質(zhì)系數(shù)fP=1.1。試計算兩個軸承的當(dāng)量動載荷。注：*內(nèi)部軸向力FS=eFR,e=0.36o*當(dāng)區(qū)&e時，x=1,Y=0;當(dāng)?shù)〆時，X=0.41,丫=0.87。FrFroL9Fr1八、（17分）圖示為由圓錐齒輪和斜齒圓柱齒輪組成的傳動系統(tǒng)。已知：I軸為輸入軸，轉(zhuǎn)向如圖所示，輸出軸功率Pm=5KW,轉(zhuǎn)速n工=157rpm,各輪齒數(shù)為：z1=25,Z2=60,Z3=22,z4=84,設(shè)效率為100%。（1） 在圖中標(biāo)出各輪轉(zhuǎn)向，并計算各軸的轉(zhuǎn)矩。（2） 為使2、3兩輪的軸向力方向相反，確定并在圖中標(biāo)出3、4兩輪的螺旋方向。inniK1E(3) 在圖中標(biāo)出2、3兩輪在嚙合點處所受各分力(Ft、Fr、

14、Fx)的方向。第9頁機(jī)械設(shè)計試題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（螺栓組形心）時，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）三部分組成。3在直齒圓柱齒輪傳動的接觸疲勞強(qiáng)度計算中，以（節(jié)點）為計算點，把一對輪齒的嚙合簡化為兩個（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（漸開線）花鍵。5請寫出兩種螺紋聯(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，表示疲勞極限yN與（循環(huán)次數(shù)）之間關(guān)系的曲線。7理論上為（點）接觸或（線）接觸的零件，在載荷作用下，接觸處局部產(chǎn)生的

15、應(yīng)力稱為接觸應(yīng)力。8開式齒輪傳動的主要失效形式是：（齒面的磨粒磨損）和（斷齒）。9徑向滑動軸承的條件性計算主要是限制壓強(qiáng)、（速度）和（pv值）不超過許用值。10在類型上，萬向聯(lián)軸器屬于（無彈性元件的撓性）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）漸開線蝸

16、桿；（4）錐蝸桿。3、對于直齒圓柱齒輪傳動，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、對于徑向滑動軸承，（1）軸承具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉的特點；（3）軸承必須成對使用。（1）整體式；（2）剖分式；（3）調(diào)心式；（4）調(diào)隙式。5在滾子鏈傳動的設(shè)計中，為了減小附加動載荷，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對中性高且對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

17、；（4）切向鍵。三、簡答題（每小題5分，共20分）1 畫圖表示機(jī)械零件的正常磨損過程，并指出正常磨損過程通常經(jīng)歷哪幾個磨損階段？答：主要經(jīng)歷三個階段：磨合磨損階段；穩(wěn)定磨損階段；劇烈磨損階段。2 .簡述Miner法則（即疲勞損傷線性累積假說）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，材料將會發(fā)生疲勞。3 .簡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齒輪輪齒所受載荷的影響；系數(shù)K考慮的是載荷在同時嚙合的齒對之間分配不均對

18、齒輪輪齒所受載荷的影響。4.答:試分析張緊力F0對帶傳動正反兩方面的影響。張緊力F0越大，則帶傳動的承載能力就越大，但同時帶中所受的拉應(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，但帶傳動的承載能力會降低。四、解:(1)由疲勞曲線方程mN1N0第13頁m1N0(2)解得:N。3505501068.6 104N2N3根據(jù)Miner法則5 1048.6 104N。N。n1N12 105450550400550%N31061068.2 1052.85 105n34.98 104一一 一 58.2 10一一 _ 52.85 105五、解：(1)Fs10.36FR10.36935(N)336.6(N)Fs20.36Fr20.361910(N)687.6(N)2分(2)Fs2Fx687.65801267.6(N)Fs1336.6(N)FA1Fs2Fx1267.6(N)(3)Fp1FP2六、解:i14i34niFs1Fx336.6580243.4(N)e,故X10.41,Y10.87Y1FA1)1.1(0.419350