機械設計考試試題及答案匯總(整理過)

1、1、齒輪強度計算中，有哪兩種強度計算理論？分別針對哪些失效？假設齒輪傳動為閉式軟齒面?zhèn)鲃?，其設計準那么是什么？6分齒面的接觸疲勞強度和齒根的彎曲疲勞強度的計算，齒面的接觸疲勞強度針對于齒面的 疲勞點蝕失效和齒根的彎曲疲勞強度針對于齒根的疲勞折斷。齒輪傳動為閉式軟齒面?zhèn)鲃?，其設計準那么是按齒面的接觸疲勞強度設計，校核齒根的彎 曲疲勞強度。2、連接螺紋能滿足自鎖條件，為什么還要考慮防松？根據防松原理， 防松分哪幾類？ 8 分因為在沖擊、振動、變載以及溫度變化大時，螺紋副間和支承面間的摩擦力可能在 瞬間減小或消失，不再滿足自鎖條件。這種情況屢次重復，就會使聯接松動，導致機器 不能正常工作或發(fā)生嚴重事

2、故。因此，在設計螺紋聯接時，必須考慮防松。根據防松原 理，防松類型分為摩擦防松，機械防松，破壞螺紋副關系防松。3、聯軸器和離合器的功用是什么？二者的區(qū)別是什么？ 6分聯軸器和離合器的功用是聯接兩軸使之一同回轉并傳遞轉矩。二者區(qū)別是：用聯軸器聯 接的兩軸在工作中不能別離，只有在停機后拆卸零件才能別離兩軸，而用離合器可以在 機器運轉過程中隨時別離或接合兩軸。4、鏈傳動產生動載荷的原因是什么？為減小動載荷應如何選取小鏈輪的齒數和鏈條節(jié) 距？ 6分卜51前進逋度變化血=加不穩(wěn)宦.IIN 雜上下垂直速度變化盤爲=土步 0橫向扼動，共振廡因使II產生動載荷.J瞬時嚙合的相對謔度引起沖五動載荷.紙 宙于薙條

3、松弛，起Sb反轉，突然翹載卸嶷出現沖主、動栽荷口小鏈輪的齒數不宜過小和鏈條節(jié)距不宜過大。得分二、選擇題在每題假設干個選項中選出正確的選項填在橫線上。本大題共12小題，總計24分1、 當兩個被聯接件之一太厚，不易制成通孔且需要經常拆卸時，往往采用BA 螺栓聯接B 雙頭螺柱聯接C 螺釘聯接2、 滾動軸承中，為防止軸承發(fā)生疲勞點蝕，應進行A_A.疲勞壽命計算B.靜強度計算C.極限轉速驗算3、 阿基米德蝸桿的A參數為標準值。A.軸面 B.端面 C.法面4、 一對相嚙合的圓柱齒輪的 Ziv Z2， bi>b2,其齒面接觸應力的大小為 一AA. (T H1= c H2B. (T H1> c H

4、2C. CT H1< c H25、 V帶傳動設計中，限制小帶輪的最小直徑主要是為了_B_。A 使結構緊湊B 限制彎曲應力C.限制小帶輪上的包角D .保證帶和帶輪接觸面間有足夠摩擦力6、在齒輪抗彎強度的設計公式 m>2KT12dZifYFaYsa中，應代入_ C 。AYFalYsalBYFa2Ysa2F1F2C丫Fa1YSa1與 YFa2Ysa2 中大者F1F2D. *皿與*皿2中小者F1F2C.鏈條與鏈輪磨損均勻 材料制成的。B .防止過渡鏈節(jié) 含油軸承是采用BB .粉末冶金C.塑料F的緊螺栓聯接在受軸向工作拉力 F時，剩余預緊力為F，其螺栓所受B7、鏈傳動中，鏈節(jié)數常選偶數，是為

5、了使鏈傳動A .工作平穩(wěn)8滑動軸承中，A .硬木9、承受預緊力的總拉力Fo為B 。A . Fo= F 十 F'B . Fo= F 十 FC. Fo= F十 F10、 當鍵聯接強度缺乏時可采用雙鍵。使用兩個平鍵時要求鍵D 布置。A .在同一條直線上B .相隔90°C.相隔120°D .相隔18011、 以下零件的失效中，C 不屬于強度問題。A .螺栓斷裂B .齒輪的齒面上發(fā)生疲勞點蝕C.蝸桿軸產生過大的彎曲變形D .滾動軸承套圈的滾道上被壓出深的凹坑 OB.在大輪上先開始D .不定在哪輪先開始 本大題共3小題，總計20分12、 帶傳動發(fā)生打滑總是_AA .在小輪上先開

6、始C.在兩輪上同時開始得分、分析題1. 如下列圖，1、2是一對蝸桿蝸輪傳動，3、4是一對斜齒輪傳動。1為原動件，4為 輸出件，各輪轉向如下列圖。為了使中間軸上蝸輪 2和斜齒輪3的軸向力互相抵消一局部， 試確定1、2、3、4各輪的旋向；在圖上標出2和3所受各力的方向。10分1、2、3輪左旋，4輪右旋2、寫出一維雷諾方程的表達式，說明油膜承載的必要條件，并指出圖示四種情況，哪一種能夠形成流體動壓潤滑油膜？ 5分A.B.C.h ho h3形成動力潤滑的必要條件：1相對運動的兩外表間必須形成楔形間隙；2被油膜分開的兩外表須有一定的相對滑動速度，其方向應保證潤滑油由大口進，從小 口出；3潤滑油須有一定的

7、粘度，供油要充分。B能夠形成流體動壓潤滑油膜3、如下列圖為帶傳動簡圖。輪1為主動輪。試問：1帶傳動的主要失效形式有哪些？帶傳開工作時為什么出現彈性滑動現象？能否防止 彈性滑動？5分2帶傳開工作時，帶處于圖中哪一點應力最大？最大應力maF?帶傳動的主要失效形式有打滑和疲勞斷裂。彈性滑動是由拉力差引起的，只要傳遞圓周力，必然會產生彈性滑動。彈性滑動是正常的工作現象，不可防止。圖中A點應力最大，max 1 c b1得分四、計算題本大題共2小題，總計20分1、某軸由一對代號為30212的圓錐滾子軸承支承，其根本額定動載荷 C = 97.8 kN。軸承 受徑向力Fr1= 6000N, Fr2 =1650

8、0N。軸的轉速n =500 r/min，軸上有軸向力Fa = 3000 N， 方向如圖。軸承的其它參數見附表。動載荷系數 fd = 1,溫度系數ft= 1。試：1說明軸承代號的意義；2確定軸承的壽命。以小時為單位14分1求內部派生軸向力S1、S2的大小方向c Fr160002000 N2Y2 1.5Fr216500S25500 N2Y2 1.5方向如下列圖。S1 Fa 5000NS2, 1軸承被“壓緊 ，2軸承被“放松2求軸承所受的軸向力Fa1 S2 Fa 2500 NFa2 S?5500N，3軸承的當量動載荷'據：Fa1/ Fr1> e = 0.40,得：X1 = 0.4，Y1

9、P1 = fd X1 Fr1 + Y1 Fa1XX 2500 = 6150 N據：Fa2/ Fr2 = 5500/16500 = 0.33 ve,得：X2 = 1, 丫2 = 0 P2 = fd X2 Fr2 + 丫2 Fa2 = 16500 NP2> Pl ,4計算軸承壽命用P2計算軸承壽命。L10h106 C60n P10660 50010 3978001650012562 h2、一牽曳鉤用2個M10(d1=)的普通螺栓固定于機體上，如下列圖。接合面間摩擦系數 f =0.15，可靠性系數Kf，屈服極限ds=360MPa,平安系數S=3。試計算該螺栓組連接允 許的最大牽引力Rmax=?

10、6分許用應力:360/3=120MPa預緊力為由公式d4*1.3* F:n 求出預緊力：F'最大牽引力與預緊力關系公式為fF zm Kf R最大牽引力為R=1271N得分五、改錯題此題10分試分析如下列圖軸系結構中的錯誤，并加以改正。指出錯誤之處，并編上號，簡述其錯 誤原因，并改正之。至少改正 5處指出錯誤之處，并編上號，簡述其錯誤原因略 改正為：、填空題及選擇填空題27分，每空1分1. 當動壓潤滑條件不具備，且邊界膜遭破壞時，就會出現流體摩擦、 邊界摩擦和干摩擦同時存在的現象，這種摩擦狀態(tài)稱為 混合摩擦。2. 一公稱直徑為d=16mm的螺紋副，螺紋頭數n=2，螺距p=4mm,螺 紋中

11、徑d2=D2=14mm,牙側角p=15q螺紋副材料的當量摩擦系數f =0.080.10,經計算該螺紋副_a_自鎖性要求。a3. 導向平鍵連接的主要失效形式是工作面的磨損，設計時通過限制工作面間的壓強來進行耐磨性計算：半圓鍵的缺點是鍵槽對軸強度削弱較大，所以主要適用于軸端。4. 作為標準普通V帶工作面的兩側面夾角為 忻40o,相應的V帶輪輪槽的兩側面夾角那么b 。oo c.等于 40q5. 傳動帶所能傳遞的最大有效圓周力 Fmax與初拉力F0、帶在小帶輪上的包角a、帶與帶輪間的摩擦系數f等因素有關，它們的值越大, Fmax 就越大。當傳遞的外載荷超過 最大有效圓周力下的承載能力 時，帶在帶輪上發(fā)

12、生打滑現象；而且在傳動比大于1的情況下，打滑總是先從小帶輪上開始的，其原因是 帶在小帶輪上的包角小于大帶輪上的包角 或 帶在大帶輪上的包角大于小帶輪上的包角。6. 齒輪傳動的五種主要失效形式中，最嚴重、必須防止的失效形式 是輪齒折斷;軟齒面閉式齒輪傳動最主要的失效形式是齒面疲勞點 蝕；高速重載齒輪傳動易發(fā)生熱膠合;輪齒的塑性變形常發(fā)生在齒面材料較軟、低速重載、頻繁起動的傳動中。7. 以下齒輪參數中，對齒形系數 Yf沒有影響的是e 。a.齒數 b.變位系數c.齒頂高系數 d.壓力角 e.模數8. 按國家標準GB/292-93規(guī)定，型號7212 C/DB軸承的類型為 角接觸球軸承,寬度類型為 窄系

13、列，精度等級為_P0_,公稱接觸角a=15 O9. 對于轉動的滾動軸承，其主要失效形式是疲勞點蝕,對于不轉動、低速或擺動的軸承，主要失效形式是局部塑性變形 ,對于高速軸承，發(fā)熱以至膠合 是其主要失效形式。10. 滑動軸承一般由軸頸、軸瓦、軸承座三者組成，其失效形式主要是膠合和磨損，主要發(fā)生在軸瓦 上。二、問答題24分，每題4分1. 齒向載荷分布系數 K B的物理意義是什么？改善齒向載荷分布不均勻狀況的措施有哪 些？Kb的物理意義一一考慮沿齒寬方向載荷分布不均勻對輪齒應力的影響系數。2分措施：答出以下7點中3點以下者1分，答出3點以上者2分1齒輪的制造和安裝精度T2軸、軸承及機體的剛度T3齒輪在

14、軸上的布置合理選擇4輪齒的寬度設計時合理選擇5采用軟齒面一一通過跑合使載荷均勻6硬齒面齒輪將齒端修薄、或做成鼓形齒7齒輪要布置在遠離轉矩輸入端的位置。2. 試述齒輪傳動的設計準那么評分標準：以下4點各點1分1軟齒面閉式齒輪傳動：通常先按齒面接觸疲勞強度進行設計，然后校核齒根彎曲疲勞強度。2硬齒面式齒輪傳動：通常先按齒根彎曲疲勞強度進行設計，然后校核齒面接觸 疲勞強度。3高速重載齒輪傳動，還可能出現齒面膠合，故需校核齒面膠合強度。4開式齒輪傳動：目前多是按齒根彎曲疲勞強度進行設計，并考慮磨損的影響將 模數適當增大加大1015%。3. 按照軸所受載荷類型的不同，軸分為那幾種類型？并分別舉例說明。評

15、分標準：以下3點各點1分，舉例正確合計1分。1僅受彎矩M的軸心軸，只起支撐零件作用，如自行車前軸。2僅受轉矩T的軸一一傳動軸，只傳遞運動和轉矩不起支撐作用，如汽車后輪傳 動軸。3既受彎矩又受轉矩的軸一一轉軸，既起支撐又起傳運動和轉矩作用，如減速器 的輸出軸。4給出滾動軸承的當量靜載荷 P0的定義。當量靜載荷是一個假想載荷，其作用方向與根本額定靜負荷相同，而在當量靜載荷 作用下，軸承的受載最大滾動體與滾道接觸處的塑性變形總量與實際載荷作用下的 塑性變形總量相同。4分5 同滾動軸承相比，液體摩擦滑動軸承有哪些特點？評分標準：以下6點中，答出12點2分，答出34點分3分，答出56點4分1在高速重載下

16、能正常工作，壽命長；2精度高；滾動軸承工作一段時間后，旋轉精度J3滑動軸承可以做成剖分式的 一能滿足特殊結構需要。如曲軸上的軸承；4液體摩擦軸承具有很好的緩沖和阻尼作用，可以吸收震動，緩和沖擊。5滑動軸承的徑向尺寸比滾動軸承的小。6起動摩擦阻力較大。6在一些根本假設條件下，流體形成動壓的必要條件是什么？評分標準：答出1點2分，答出2點3分，答出3點4分1流體必須流經收斂間隙，而且間隙傾角越大那么產生的油膜壓力越大。2流體必須有足夠的速度；3流體必須是粘性流體。三、分析計算題29分，第一小題19分，第二小題10分1一重物勻速升降裝置采用如圖 a所示的電機+圓柱蝸桿傳動系統，蝸桿傳動的模數m =8

17、mm，蝸桿頭數及分度圓直徑分別為 zi=1、di=80mm，蝸輪齒數z2=50，卷筒直 徑D=250mm。重物勻速升降的速度v=40m/min，最大載重量 W為4kN，工況系數Ka 按1.0計，試分析、計算提升重物時的以下問題：1該裝置以40m/min的速度勻速升起重物1m時，蝸桿應轉多少轉？并在圖中標明蝸桿的轉向、蝸輪輪齒旋向、節(jié)點位置處蝸桿及蝸輪的受力方向。5分2假設蝸桿與蝸輪齒面間當量摩擦系數 f，該機構能否自鎖？ 2分3假設重物 W=4kN，傳動裝置總的傳動效率為 n，試計算出電機的輸出轉矩 Tm應 是多少？ 2分4假設蝸輪軸采用如圖b所示的兩個角接觸軸承7209 C支撐形式,L=10

18、0mm，蝸 桿傳動效率 n =，卷筒、聯軸器連接蝸輪軸與卷筒軸、蝸輪軸上軸承的效率合 計為n =，軸承7209 C的根本額定動載荷和根本額定靜載荷分別為C = 29800N、C0 = 23800N,其內部軸向力SFr，徑向載荷系數X和軸向載荷系數丫分別為0.44和1.36，fT，fp，試計算軸承II的壽命Lh為多少小時？ 10分圖霍重物升降裝置傳動系統簡圖圖b.姻輪軸的軸承支撐簡圖I12tantantantaniiiX5x10絨輪軸的哽力輸罔«0軸頼的徑向支反加軸承厲的徑向支反期Ml口0.4443 xlODNW D/24000 250/2500000NmmM +1,13741z xl

19、OW 4kN9分其中：軸承壽命計算公式占5分，計算結果正確.0裟艾& xlOJ =玉込氏xiaJNf 0.18zim/di 18/800.1W-4kN丁五誦-為D/2- 4000 x250 >2 - 500000 阪袒蝸桿轉：1*50/(3.14*D)=50/(3.14*0.25)=63.69(轉)1 分T卷筒tw410 Nmm結論：該機構滿足自鎖性條件。 寫出公式得，結論正確得。公式、步驟都正確得 得1分。島耳上 tana3.125 xtan20&xlO = 1 J37Q1蝸桿轉向1分、蝸輪輪齒旋向1分、蝸輪蝸桿受力分析方向如下列圖 2分。 寫出公式得1分，結論正確得1

20、分。- 0.4/ -0.4x121635 xlO' -0.43654 xlO'N=0.4/?, =0 4x2.1021 xlO 0 S436S4 xlOJTT打-(D.-M&S54 1 0.44643 > xlO 5 -0.93297 xl0;N> - 0.3436S4 xlDJI =顯 +碼= 0-932勿 x!0JN硏-D侮丹xlO5只儲計算軸駟的壽命即町口巴=X. R +Y 町“ =(0 44 xfl 3436S4 +1 36 xO 93297) xin ! = 1 d4 xlO5 JV-Q嶺=山廣X嘶/ .物卿如"(50« /P&

21、lt;50 x506 1.5x1.<54 xlOJ5 10520.5 50竺H2_ = 0.44543 MlOy J7/2-x400/23 22556 xl00,仆=1.2164? xlO 科 2L2x100、-L 21635 )x10* =2.10P21 xlD'N2圖c所示為一托架，20kN的載荷作用在托架寬度方向的對稱線上，用四個螺栓將托架連接在一鋼制橫梁上，螺栓的相對剛度為0.3,螺栓組連接采用普通螺栓連接形式，假設被連接件都不會被壓潰，試計算：1)該螺栓組連接的接合面不出現間隙所需的螺栓預緊力F'至少應大于多少？接合面的抗彎剖面模量 W=12.71xi06mm3

22、7分2假設受力最大螺栓處接合面間的剩余預緊力F''要保證6956N，計算該螺栓所需預緊力F '、所受的總拉力Fo。3分30020kN11、螺栓組聯接受力分析：將托架受力 情況 分解成以下列圖所示的受軸向載荷 Q和受傾覆力矩M 的兩種根本螺栓組連接情況分別考慮。2分1 0Gt；ii二山i iTP 和更社向戴苻拓螺桂我冬曼圧覆力疫的露靈柱毀拱fflc.托架(圏屮尺寸單位：mm)2計算受力最大螺栓的工作載荷 F: 1分Q使每個螺栓所受的軸向載荷均等，為 F1 Q 20000 5000(N)Z 4傾覆力矩M使左側兩個螺栓工作拉力減??；使右側兩個螺栓工作拉力增加，其值為:F2Ml

23、 max4l2i 16 106227.524 227.526593.41(N)顯然，軸線右側兩個螺栓所受軸向工作載荷最大，均為:F F1 F211593.41(N)3根據接合面間不出現間隙條件確定螺栓所需的預緊力F': :4分預緊力F'的大小應保證接合面在軸線右側不能出現間隙，即：45"220600 - 200)"b陽側邊界=- b亦 088C00 -ft模鍛輪K瞼板 式人齒輪在軸 端的固定(3K用螺埠或犧螺酣綻位(5).州甫宜位(1)用軸肩定桓四、結構題2假設 F' =6956N,那么:3 分卩)、用翳進螺釘定位評分標準：軸向固定：五種方法每種方法

24、各 0.5分，每畫對一種結構1分；齒輪2.5分在軸端實現周向固定普通平鍵1分和軸向固定軸肩和軸端擋板1分4.5分。1 試說明實現軸上零件軸向固定的五種方法， 并分別畫出相應于各種軸向固定方法的結 構圖；畫出模鍛輪坯、腹板式大齒輪在轉軸的軸端實現軸向固定與周向固定的結構圖(4).用釉響檔板丈位S1(zr托萍超快闔違位FJQ-= 6956 + 0.7 vl 1593 .41 =15071 _43(7V)冷=F + F，r-11593.41-6955 =18548.41(77)20分M6xW6、M - = oq二().41 Mpd)F 取 22OX0OO3 - 2OQ3)212 X600沁=0.15

25、9- 0.476= 0.05(Mpa)> 0° 22000'>(0.159 + 0 476) x 22000 = 0.65 x 22000 = 13970CX)結論：為保證接舍面不出現.間陳，螺栓的預緊力刃至少應大于13970要求齒輪也要畫出來。12分4F4F'F1 小匸、o護=(Arnti)曲 A 220x(600-200)880002S0001- °G+q (1- 0.3)x20000?<7 .= 亙遵一=上=0.159(0)池A220x(600-200)2圖d和圖e為凸緣聯軸器的兩個半聯軸器的將兩根軸連接起來的兩種形式的局部結構, 請

26、將未畫出的其余局部補全，成為完整的結構。5分3. 現有成品一級標準圓柱齒輪減速器一臺，輸入軸與小齒輪采用普通平鍵連接，軸與小齒輪輪轂配合段軸頸直徑 d=40mm，該軸段長度l=58mm，鍵槽長L=50mm,小齒輪輪 轂鍵槽深ti=3.3mm。為得到比現有減速器更大的減速比，現在需要重新設計、更換齒輪。重新設計得到的齒輪模數m=3.0mm,小齒輪齒頂圓直徑 dai=69mm,齒根圓直徑dfi=55.5mm，齒寬bi=60mm，如果采用該小齒輪，試根據上述數據進行分析：該 減速器的輸入軸是否具有可以繼續(xù)使用的可能性？3分標準答案：該小齒輪能否做成齒輪與軸分開決定了這根輸入軸能否繼續(xù)被使用的首要條件

27、：dfi d2ti55.5 4023.3 7.75 3.34.45(mm)2.5m2.5 3 7.5(mm)結論：按著這根軸設計小齒輪輪轂結構必須做成齒輪與軸為一體的軸齒輪形式，因此，如果采用該小齒輪，原輸入軸不能繼續(xù)被使用，必須重新設計輸入軸。一、選擇題：此題共10個小題，每題2分，共20分，在每題給出的四個選項中，只有一項為哪一項符合題目要求的。把所選項前的字母填在題后的括號內。1 在一般工作條件下，齒面硬度 HBW 350的閉式齒輪傳動，通常的主要失效形式為【B】A .輪齒疲勞折斷 B.齒面疲勞點蝕 C.齒面膠合D.齒面塑性變形2. 帶傳動在工作時產生彈性滑動，是由于【C】A 包角a太小

28、 B.初拉力F0太小 C.緊邊與松邊拉力不等D.傳動過載3在以下四種型號的滾動軸承中，只能承受徑向載荷的是【B】A. 6208B. N208C. 3208D. 52084以下四種螺紋中，自鎖性能最好的是【D】A .粗牙普通螺紋B.細牙普通螺紋C.梯形螺紋D.鋸齒形螺紋5. 在潤滑良好的條件下，為提高蝸桿傳動的嚙合效率，可采用的方法為【C】A .減小齒面滑動速度u s B.減少蝸桿頭數Zi C.增加蝸桿頭數Zi D.增大蝸桿直徑系 數q6. 在圓柱形螺旋拉伸壓縮彈簧中，彈簧指數C是指【D】A .彈簧外徑與簧絲直徑之比值B .彈簧內徑與簧絲直徑之比值C.彈簧自由高度與簧絲直徑之比值D .彈簧中徑與

29、簧絲直徑之比值7. 普通平鍵接聯采用兩個鍵時，一般兩鍵間的布置角度為【B】A. 90° B. 120°C.135°°8. V帶在減速傳動過程中，帶的最大應力發(fā)生在【D】A . V帶離開大帶輪處 B. V帶繞上大帶輪處 C. V帶離開小帶輪處D. V帶繞上小帶輪處9. 對于普通螺栓聯接，在擰緊螺母時，螺栓所受的載荷是【D】A .拉力 B.扭矩 C.壓力 D.拉力和扭矩10. 滾子鏈傳動中，鏈節(jié)數應盡量防止采用奇數，這主要是因為采用過渡鏈節(jié)后【D】A .制造困難B.要使用較長的銷軸C.不便于裝配D.鏈板要產生附加的彎曲應力二、填空題：本大題共10個小題，每空1分，共20分。把答案填在題中橫線上。1. 軸如按受載性質區(qū)分，主要受彎矩的軸為心軸，主要受_轉矩的軸為傳動軸。2. 代號62203的滾動軸承，為軸承，其內