《機(jī)械設(shè)計(jì)》習(xí)試題庫(kù)參考答案

西南科技大學(xué)

《機(jī)械設(shè)計(jì)》習(xí)題庫(kù)參考答案

一、是非題

1、X2、X3、J4、J5、X6、X7、X8、J9、XII、X12、V13、X14、V

15、X16、X17、V18X19、V20、X21、X22、V23、V24、X25、J,

26、X27、28、X29、X30、X31、V32、X33、V34、V35、V36、X

37、X38、。39、X40、X41、V42、X43、X44、X45、V46、X47、548、X

49、X50、X5KX52、V53、X54、X55、J56、X57、X58、X59、義60、X

61、X62、V63、V64、V65、X66、X67、V68、J69、,70、X7KX72、V

73、V74、V75、V76、X77、V78、X79、X80、V81-?V82、J83、J84、X

85、86、X87、X88、J89、義90、X

二、選擇題

1、b2、d3、d4、(b)(c)5、(c)6、(c)7、(b)8、(b)9、(f)

10、(b)11、(D),12、(c)13、(d)14、(d)15、(a)16、(c)17、(d)

18.b19.C20.A21.D22.C23.D24,B25.C26.B,27.C28.b29.b

aca30._b__a__c,_d_,31._b_32.a33.c34.d35.b36.a

37._c_38>a39、_c_,40、b41、c42、a43^a、c44、b45、d46、b47、b48、

c_49、b50^_b_51、c

52、a53、_c_54、c55>b56>c57>c58、_a_59>b

三、填空題

1、螺栓、螺釘、雙頭螺柱、緊定螺釘o

2、基準(zhǔn)長(zhǎng)度。

3、點(diǎn)蝕、折斷、磨損、塑性變形、膠合,,

4、有吸振緩沖作用；運(yùn)行平穩(wěn)無(wú)噪聲；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，有過(guò)載保護(hù)作用；適

應(yīng)中心距較大等。

5、7°7'30”。

6、

7、直徑系列（輕），軸承內(nèi)徑（30mm）

8、心

9、減摩、降溫、防銹、減振、清污等

10、軸向

11、“三圓弧一直線(xiàn)”

12、防止溫升過(guò)大

13、球軸承和滾子軸承

14、傳動(dòng)

15、減小

16、軸

17、三角形鋸齒。

18、膠合

19、點(diǎn)蝕、折斷、磨損、塑性變形、膠合

20、磨損.

21、下上

22、Pcni,

23、（1）兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面必須形成收斂油楔；（2）兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面必有一定的相

對(duì)速度；（3）潤(rùn)滑油必須有一定的粘度，并供油充分；（4）最小油膜的厚度應(yīng)大于兩表面

不平度之和?

24、。1（。2）、obi、。c,緊邊與小帶輪接觸處

25、鏈輪的多邊形效應(yīng)

26、計(jì)入螺紋力矩的影響

27、-10（一般常取3?6）,=5?25m/s,2120°

28、單頭雙頭或多頭。

29.點(diǎn)蝕、折斷、磨、塑性變形膠合

30.鏈輪的多邊形效應(yīng)

31.側(cè)面

32.350_

33.心軸、傳動(dòng)軸、轉(zhuǎn)軸。

34.應(yīng)小于

35.減摩、降溫、防銹、減振、清污等

36.降低。

37.扛遭疲勞破壞

38.姬軸承攪油

39.變應(yīng)力作用

40.0,+1

41.避免附加的彎曲應(yīng)力

42.改變材料對(duì)提高剛度無(wú)明顯影響

43.使用要求、經(jīng)濟(jì)要求、工藝性等

44.減少刀具數(shù)目，便于標(biāo)準(zhǔn)化

45、a=0.5（q+Zz）m

46、熱平衡

47、有吸振緩沖作用；運(yùn)行平穩(wěn)無(wú)噪聲；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，制造與安裝方便（其制造

與安裝精度不象嚙合傳動(dòng)那樣嚴(yán)格）；有過(guò)載保護(hù)作用；適應(yīng)中心距較大的地方

48、鏈磨損后容易脫鏈

49、使用要求（滿(mǎn)足預(yù)定功能）、經(jīng)濟(jì)要求、工藝性等

50、傳動(dòng)平穩(wěn)性差磨損后出現(xiàn)跳齒或脫鏈現(xiàn)象

51、（1）n特高或特低（2）對(duì)回轉(zhuǎn)精度要求特別高（3）載荷特大，沖擊、振動(dòng)較大

（4）特殊工作條件下（5）徑向尺寸受限制（6）軸承要求做成剖分式的結(jié)構(gòu)情況下

52、mal=mt2=m；aal=at2=a；丫=B2（或B1+82=90。）；并蝸桿與蝸輪螺旋方向

相同。

53、彈性滑動(dòng)小帶輪上開(kāi)始發(fā)生

四、計(jì)算題

1、解：

瑞=/+—^—/=1000+4*"00-=1122%

C1+c2q+8cj

F=F-一F=1000_8qiIWO=22N

G+c2q+8q

2、解

⑴S的方向圖示

⑵兄=(300片+粉/900=1500N

%=R一瓜=1500N

$=￡=0.25K=375N

⑶

Ai=max(S1：S2+FA)=(375;375+1000)=1375〃

A2=max(S2;S1一R)=(375;375-1000)=375〃

3、解:

⑴所需要的預(yù)緊力『

?.?防止滑動(dòng)條件：

,

2X(2Ff?d/2)=KfQL

=kfQL1.1x600x300

=11000/V

_2fd2x0.15x60

kf=l.1—1.3,取kf=l.1

[4X1.3XH麗

⑵確定螺栓的直徑。--17.57mm

V-nx58.97

.??查表選M24(&=20.752mm)六角頭螺栓

4、解

⑴d=55mm。

⑵兩軸承各自的派生軸向力方向如右圖。

(3)

VR2=FR/3=1000N

RI=FR-R2=2000N

，Si=0.7R1=0.7X2000=1400N,

S2=0.7R2=0.7X1000=700N,(5分)

⑷由于Si+FA=1400+500=1900N>S2=700N,

所以軸承2被“壓緊”，軸承1被“放松”。

Ai=Si=1400N,A?=Si+FA=1900N

⑸VA1/R1=1400/2000=0.7=e,:.X1=l,Yi=0

VA2/R2=1900/1000=l.9>e,:.X2=0.41,Y2=0.87

軸承1的當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷:PI=4)(XR+YA)=L2X2000=2400N

軸承2的當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷：P2=4>(X2R2+Y2A2)=1.2X(0.41X1000+0.87X1900)=2475.6N

5、解：令每個(gè)螺栓所受殘余預(yù)緊力為零，即

F=F一一尸=500=0

G+。224

解得：Pn.=4000（N）

6、解：

2、(1)S的方向圖示12

軸承徑向力：

R、=34/2=3X200/2=300N

R2=R/2=200/2=100N

$=0.68R=0.7X300=2ION答案

5=0.68R2=0.7X100=70N

(2)承所受的軸向力；4=210(N)；4=110(N)

7、解：&=芯片1.1X7=7.7KW；根據(jù)m=1440r/min和夫=7.7KW查圖得A型帶。

8、解:

⑴制動(dòng)時(shí)，帶的a側(cè)為緊邊，b側(cè)為松邊

⑵因帶允許最大拉力為800N

緊邊拉力Fi=800N

fao28Xn

松邊拉力F2=^/e=8OO/e-=32ON

拉力差F^=F-F2=480N（

⑶制動(dòng)時(shí)允許的最大制動(dòng)力P陶

300

F.=—x800=300N

500+300800

制動(dòng)時(shí)允許的最大制動(dòng)力矩7L

加=&D/2=480X150=72000N.mm

⑷螺栓組受力分析：

取隔離體圖（a）示；

力平移體圖（b）示，其中：

必800-300=500N

T=300X（500+150+25）-800X（150+25）=62500N

在斤作用下每個(gè)螺栓受載荷為：

昂=%=^/2=250N（方向圖（c）示）

在7作用下每個(gè)螺栓受載荷為：

用=-4=7750=62500/50=1250N（方向圖（c）

示）

由圖（c）顯見(jiàn)螺栓1受力最大，即

E=昂+^1=250+1250=1500N

⑸防滑條件：

KF1JX150010312.5N

F=JL==

0.16

⑹防拉斷時(shí)，螺栓小徑應(yīng)滿(mǎn)足:

5.2x10312.5,

4>----------=9.6316mm

184x萬(wàn)

查插表一得M12的螺栓a^=10.106mm,故安全。

9、解：

⑴該軸承的內(nèi)徑55mm。QS.J汩Q

⑵兩軸承各自的派生軸向力方向如右圖。a□

(3)Si=0.7兄=0.7X2000=1400N,S2=0.7R2=0.7X1000=700N,

由于S1+F*=1400+500=1900N>S2=700N,

所以軸承2被“壓緊”，軸承1被“放松”。

Ai=Si=1400N,Az=Si+FA=1900N

?.?A/Ri=1400/2000=0.7=e,:.XE,Yi=0

VA2/R2=1900/1000=l.9>e,:.X2=0.41,Y2=0.87

軸承1的當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷:P產(chǎn)力(X品+YA)=L2X2000=2400N

軸承2的當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷：P2=/p(X2R2+Y2A2)=l.2X(0.41X1000+0.87X1900)

=2475.6N

10、解：

Fg=FX1\/72=8/S7^=FX(1I+12)/12=9戶(hù)

(

F'f=KfFA，F(xiàn)=9KfF/f,

于是，仇》卜::=『2；；：*=3.86

V4㈤V7rf[(y]Vf[cr]

11、解：

（1）螺栓組受力分析

所示，將斜力P分解簡(jiǎn)化到接合面上，得翻轉(zhuǎn)力矩M、橫向力巳、和軸

向力Px。即支架螺栓組共受以下諸力和力矩作用：

軸向力Px（作用于螺栓組形心，水平向右）：

Px=Psina=10000Xsin30°=5000N

橫向力PY（作用于接合面，垂直向下）

PY=PCOSa=10000Xcos30°=8600N

翻轉(zhuǎn)力矩M（繞0軸，順時(shí)針?lè)较颍?/p>

M=Pyh=8600X250=2165000N?mm

（2）計(jì)算每個(gè)螺栓所需要的預(yù)緊力『

分析：使底板向下滑移，受到聯(lián)接接合面摩擦力的阻擋。剩余預(yù)緊力F”使接合面產(chǎn)生摩擦

力。M對(duì)摩擦力無(wú)影響[M作用時(shí)，其接合面上部上部壓緊力減小，下部壓緊力增大，故M對(duì)

接合面壓緊力的影響可以不考慮。所以底板不滑移條件為：

ZJJ

SF'=kfPy

或z4（尸--包一.乙）=左凡

G+。2Z

則尸=&±21+，BL

J+。2Z

將已知條件和=1.3,A,=0.4,相對(duì)剛度系數(shù)，1—=0.3代入上式得

C[+。2

1000P1000x10

12、解F==1000(N)

V10

則斤片一￡=1000(N)(a)

又?:片=2月或F、F、(b)

將（b）式代入（a）式得￡=2000N

13、解:

⑴保證紅綠燈裝置與懸臂托架不向下滑移，則每個(gè)螺栓所需要的預(yù)緊力『

將P力平移到接合面上，得翻轉(zhuǎn)力矩M與橫向力P。

翻轉(zhuǎn)力矩M=PL（a）

保證紅綠燈托架裝置不向下滑移的移條件為：

：.F'=^=13x600=1950（^）（b）

z"、4x0.1

⑵危險(xiǎn)螺栓是上邊每個(gè)螺栓1和2

（3）危險(xiǎn)螺栓所受的工作載荷F：

在翻轉(zhuǎn)力矩M作用下，每個(gè)危險(xiǎn)螺栓所受到的工作拉力為

2M_2PL_2Px30%60P60x600

=9000(TV)

ZH2~-ZH23-―4-

（4）每個(gè)危險(xiǎn)螺栓所受的總拉伸載荷F°

F=1950+0.3x9000=4650(N)

F0=F+京

（5）能滿(mǎn)足工作要求的螺栓直徑:

[4x1.3丹)4x1.3x4650_

a,-I--------.-----------=1].326，〃〃7

1y川司vTTX60

.??查表選M16(4=13.835mm)六角頭螺栓

14、解：

(1)應(yīng)保證的預(yù)緊力：

KT

F=—=153846N

2

4xl.3F

（2）校核強(qiáng)度：因4>J--——=1l.SAmm<13.85/W??

萬(wàn)團(tuán)

故安全

15、解:

派生軸向力方向如圖所示。

&_2000

=625(A)

「2x1.6-2x1.6

c&4000

Sr——='-----1250(，)

2x1.62x1.6

因此Ai=max(S|；SZ±FA)=max(625;1250-1030)=625(N)

A2=max⑸⑸±FA)=max(1250;625+1030)=1655(N)

4/R1=0.3125We,X1=l,丫產(chǎn)0；

A2/7?2=0.4138>e,X2=0.4,Y2=l.6；載荷平穩(wěn)，fd=l,于是

P1=Frl=2000N,P2=0.4X4000+1.6X1655=4248N,因RVP2,只計(jì)算軸承2壽命應(yīng)計(jì)算軸

承2的壽命。

106’1x34000]

到7093h

60x1000、4248)

16、解：

(1)緊邊拉力Fi=800N,右側(cè)

(2)制動(dòng)時(shí)允許的最大制動(dòng)力

Pmax=150F1/650=184.615N

(3)松邊拉力：F2=Fi/efa=800/efa

17、解：

(1)受力分析：

將載荷P向螺栓組中心平移得：使鋼板向下滑移的載荷P;使鋼板產(chǎn)生繞中心旋轉(zhuǎn)的扭矩

T=P(L+U/2)

在P作用下，每一個(gè)螺栓受力為：FP1=F*FP3=P/3

在T作用下，每一個(gè)螺栓受力為：FT1=FT=T/L2=P(L+L/2)/L2

Fl3

%PP2

rTl

因此，受力最大的螺栓是1號(hào)螺栓

Fmax=F=FP1+FT=P(5/6+L/L2)

(2)防止滑動(dòng):

F'=KfP(5/6+L/L2)/f

(3)防止拉斷：

五、分析題

1、解(1)蝸輪7左旋

(2)蝸輪7的轉(zhuǎn)動(dòng)方向圖示

(3)齒輪4、5旋向圖示

(4)蝸輪7受力圖示

(5)2輪受對(duì)稱(chēng)循環(huán)彎曲應(yīng)力

2、解：方案(b)b中螺栓長(zhǎng)度較大，螺栓剛度較小，能降低螺栓的應(yīng)力幅，有利于提高螺栓

的疲勞強(qiáng)度。

解：

(1)蝸輪7右旋

(2)蝸輪7的轉(zhuǎn)動(dòng)方向圖示

(3)齒輪4和斜齒輪5的螺旋

線(xiàn)方向圖示

(4)蝸輪7所受的分力圖示

(5)2輪齒根受對(duì)稱(chēng)循環(huán)的彎曲應(yīng)力

4、解：

①蓋在安裝螺栓處表面需要加工，因此應(yīng)區(qū)分加工面與非加工面；

②缺墊片，無(wú)法調(diào)整軸承間隙；

③卡圈無(wú)作用，多余零件，應(yīng)該去掉；

@軸承應(yīng)安裝在軸承孔內(nèi)；

⑤軸肩過(guò)高，軸承無(wú)法拆卸；

⑥齒輪軸向定位不可靠；

⑦鍵過(guò)長(zhǎng)，鍵長(zhǎng)不應(yīng)超過(guò)輪轂寬度；

⑧運(yùn)轉(zhuǎn)的套筒與靜止的軸承外圈發(fā)生接觸，磨損嚴(yán)重；

⑨一是缺少密封圈；二是運(yùn)轉(zhuǎn)的軸與靜止的透蓋發(fā)生接觸，磨損嚴(yán)重；

⑩缺少鍵，造成帶輪周向沒(méi)有固定；

?一是帶輪軸向沒(méi)有固定，缺少擋圈和螺釘；二是此段軸過(guò)長(zhǎng)，此段軸的長(zhǎng)度應(yīng)比帶輪輪轂

寬度短2~3mm

⑵正確結(jié)構(gòu)如下兩方案圖(均認(rèn)為正確)

正確結(jié)構(gòu)1

正確結(jié)構(gòu)2

5、解

6、解：①過(guò)長(zhǎng)，聯(lián)軸器無(wú)法裝配；②軸過(guò)長(zhǎng)，擋圈無(wú)法使軸定位；③空間不足④缺少密封裝

置等；⑤軸承不能拆卸；⑥鍵過(guò)長(zhǎng)；⑦軸承不能拆卸；⑧軸承應(yīng)在軸承孔內(nèi)；⑨軸過(guò)長(zhǎng)⑩

缺少調(diào)整墊片

7、解：

圖(a)：靜止時(shí)，軸頸在重力作用下位于軸承底部。

圖(b)：起動(dòng)初期速度低，在摩擦力作用下軸頸沿軸承爬坡，當(dāng)軸承的全反力等于F時(shí)，爬

坡停止。

圖(c)：隨著軸頸轉(zhuǎn)速的增大，動(dòng)壓油膜的壓力越來(lái)越大，同時(shí)不斷地將軸頸向左邊推。

圖(d)：穩(wěn)定運(yùn)行，軸頸位于軸承孔左下角，此時(shí)油膜壓力的水平分量左右抵消，鉛垂分量

等于F。

穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)油膜的油壓分布圖:

①一軸缺臺(tái)階②一鍵過(guò)長(zhǎng)③一透蓋缺間隙④一缺軸承軸向固定

⑤一套筒軸向未固定（軸肩也過(guò)高）⑥一輪轂長(zhǎng)度應(yīng)大于軸段長(zhǎng)⑦定位軸肩過(guò)高

10.

解：

1.⑴小斜齒圓柱齒輪3右旋,

大斜齒圓柱齒輪4左旋;

⑵斜齒輪3各力方向如圖。

11.

解：1一一軸承座外表面（需要加工）缺凸臺(tái)，2一一軸過(guò)長(zhǎng)，3一一軸肩過(guò)高，4一一該軸

段應(yīng)比輪轂短2?3mm；5——缺密封

12、解：（1））蝸輪3和蝸輪4的螺旋線(xiàn)方向都是右旋

（2）圖示（3）圖示（4）4

圖示（5）II軸屬于轉(zhuǎn)軸

答案

13、答：中心距傳動(dòng)比等不變，知道直徑d不變，因?yàn)閐=mz,齒數(shù)發(fā)生變化，模數(shù)也會(huì)發(fā)生

變化。因?yàn)閐沒(méi)變化，齒輪的接觸強(qiáng)度不變。但是齒數(shù)z變化，模數(shù)m也變化，影響彎曲強(qiáng)度,

z變小，m變大，彎曲強(qiáng)度增加；z變大，m變小，彎曲強(qiáng)度降低。

14、解：對(duì)常用的右螺旋螺紋而言，起鋼絲繩纏繞方向反了。正確圖如下:

15、

解：

（1）蝸桿1的螺旋線(xiàn)方向是右旋。

（2）各輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向圖示。

（3）使n軸和ni軸所受軸向力最小時(shí)，斜齒輪3和斜齒輪4的螺旋線(xiàn)方向圖示。

（4）蝸輪2和圓錐齒輪6所受的分力的方向圖示。

IHV

H6

16、解:

(I)Fo增大

VC1-t-Fot

2AFF——Fu

c,+c2

(2)聯(lián)接的緊密性提高

C

vc21->AF2=-FI-?F"t

G+c?

(3)受力與變形圖：

17、解：（1）Fo減小。VC1I-*AF1IfFoI

（2）聯(lián)接的緊密性降低。TCI!->AF2t-F”I

（3）受力與變形圖：

變

形

18

A、

分析:

（1）故2組強(qiáng)度低。（?.?接強(qiáng)兩組相同，?.?兩組的di=40mm,d2=80mm相等，故綜合曲率半徑

相同），且1組彎強(qiáng)高（因模數(shù)大）

（2）2組傳動(dòng)平穩(wěn)（?：1多）

（3）2組切削工藝性好（?；m小）

19、

解:

20、

解：方案（b）b中螺栓長(zhǎng)度較大，螺栓剛度較小，能降低螺栓的應(yīng)力幅，有利于提高螺栓

的疲勞強(qiáng)度。

21、

解：螺栓剛度減小，能降低螺栓的應(yīng)力幅，有利于提高螺栓的疲勞強(qiáng)度。

22、

解：齒輪采用油池潤(rùn)滑方式，軸承采用飛濺潤(rùn)滑方式。為確保齒輪和軸承得到可靠潤(rùn)滑，設(shè)

計(jì)時(shí)應(yīng)注意：潤(rùn)滑油的選擇；齒輪入油深度（與圓周速度有關(guān)，速度底入油深度略大）；潤(rùn)滑

油油溝的開(kāi)設(shè)形式；密封等問(wèn)題。

六.簡(jiǎn)答題

1、

答：（D兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面必須形成收斂油楔

（2）兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面必有一定的相對(duì)速度

（3）潤(rùn)滑油必須有一定的粘度，并供油充分

（4）最小油膜的厚度應(yīng)大于兩表面不平度之和

2

答：載荷大小、載荷性質(zhì)、應(yīng)力大小、應(yīng)力性質(zhì)（循環(huán)特性）、工況條件、零件材料、應(yīng)力集

中、絕對(duì)尺寸、表面狀態(tài)等等。

3、

答：減小應(yīng)力副、改變螺紋牙間載荷分布不均勻現(xiàn)象、減小螺栓應(yīng)力集中、避免附加彎曲應(yīng)

力、改善制造工藝等。

4、答：鍵槽劃一的意思是鍵應(yīng)布置在軸的一條母線(xiàn)上，并盡量鍵寬相等。其目的提高加工工

藝性。

5、

答：（D限制軸承平均壓強(qiáng)p：PW[p],目的：防止壓力過(guò)大，潤(rùn)滑油被擠出，使軸承產(chǎn)

生過(guò)度磨損。

（2）限制軸承pv值：PvW[pv],目的：限制軸承的溫升過(guò)高而膠合。

（3）限制滑動(dòng)速度v：v^[v],目的：限制由于滑動(dòng)速度過(guò)高，引起軸承加速磨損。

6、

答：摩擦防松、機(jī)械防松（采用防松元件）、永久止動(dòng)（破壞螺紋副）

7、

答：（1）包角；（2）摩擦系數(shù)；（3）初拉力；（4）帶傳動(dòng)的速度；（5）帶的類(lèi)型（例如：采用

大楔角V帶、多楔帶、同步帶等）；（6）帶的材料等

8、答：因楔鍵上下面為工作面，靠摩擦力傳遞載荷，有1：100的斜度，裝配后會(huì)引起偏心

和偏斜。

答：轉(zhuǎn)軸：既受彎矩又受扭矩的軸；傳動(dòng)軸：只受扭矩的軸；心軸：只受彎矩的軸

9、

答：工作場(chǎng)合，軸的轉(zhuǎn)速高低，傳遞轉(zhuǎn)矩大小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大小，位移補(bǔ)償要求，緩和沖擊

要