现代机械设计专业复习资料

1、机械设计复习题一一、填空及选择填空：把答案写在题中的空格里（每空2分，共26分）1、 工程上常用的螺纹联接的防松方法有 、和。2、 滚动轴承的基本额定寿命Lhio是指。3、 阿基米德蜗杆传动的正确啮合条件是 、和。4、 带传动中，带每转一周受 应力、应力和应力作用，最大应力发生在校核5、在闭式软齿面齿轮传动中（无冲击载荷），按设计，按A.齿根弯曲疲劳强度B.齿根弯曲静强度C.齿面接触疲劳强度 、说明下列滚动轴承代号的意义D.齿面接触静强度（本大题共4小题，每小题4分，总计16分）1、62092、7311AC/P4/DF3、30420/P2/DB 4、N220/P5三、计算题（共30分）1、.图

2、示托架受铅垂力F （N）,托架与托体之间的摩擦系数为 阿可靠系数Kf=1,螺栓与被联接 件的相对刚度为0.2,螺栓材料的许用应力为（7 ,按步骤列出螺栓根径d1的计算式。（14分 ）2、一轴上有一对30204圆锥滚子轴承，轴承受载荷Fr 5400N , Fa 2700N n=1250r/min ,运转时有 轻微冲击fp 1.1，试计算这对轴承当量动载荷 p和寿命L10h。轴承参数：d=20mm ; C0r 30500N ;Cr 28200N ； e 0.35； Fa/Fr< e, x=1 , y=0; Fa/Fr>e, x=0.4 , y=1.7,注：Fs Fr /（2Y）（本题F

3、100 L L 1F216分）四、分析题（18分）图示蜗杆斜齿轮传动，已知蜗杆为左旋，转向如图示，蜗杆m=8mm , di=64mm（q=8）, zi=2,z2=42,蜗杆输入转矩 Ti=38000N.mm,蜗杆传动效率 =0.75。1）画出蜗轮的转向；2） 欲使II轴的蜗轮2和齿轮3的轴向力抵消一部分，决定斜齿轮 3、4的螺旋线方向；3）分别求出蜗杆、蜗轮上各力的大小和方向。14分）五、指出下列轴系错误，并将正确的结构画在轴心线下面（机械设计复习题二一填空题（本大题共 5小题，每小题2分，总计10分）1、 已知减速直齿锥齿轮传动，大齿轮所受三个分力的大小分别为：2360N,272N, 816

4、N，试分别指出：Ft2 =N, Fa2=N, Fr2=N2、 V带（三角带）的截面尺寸越大，则带轮的最小直径应越 。3、 牌号为N68的润滑油表示其 C时的占度为。4、一个圆锥滚子轴承宽度系列为窄系列，直径系列为中系列，内径为50mm，公差等级为P0级，其代号为；5、当联轴器型式选定以后，在同一类型而尺寸大小不同的一系列联轴器型号中，选出所需型号应考虑：（1）；（2）；（3）。二分析题（本大题共 2小题，每小题6分，总计12分）1、注出下列普通平键的有效接触长度I2、一对闭式软齿面直齿轮传动，其齿数与模数有两种方案：a） m=4mm,Z1=20,Z2=60; b） m=2mm,乙=40,乙=1

5、20，其它参数都一样。试问：1）两种方案的接触强度和弯曲强度是否相同？2）若两种方案的弯曲强度都能满足，贝拠种方案比较好？三结构题（15分）改正下图所示的结构错误（指出错误，并将正确的结构画在轴心线下侧）。X'、卜一一 一-k.丿J.、J一於it四.计算题（本大题共4小题，总计40分）1、本小题8分刚性凸缘联轴器用6个普通螺栓联接，螺栓均匀分布在 D= 155mm的圆周 上，接合面摩擦系数 =0.12，摩擦传力的可靠性系数（防滑系数） 心12。若 联轴器传递的转矩T= 1500N m,问每个螺栓预紧力F应为多大？2、本小题10分用绳索通过吊环螺钉起重，绳索受最大拉力Fmax 10kN，

6、螺钉刚度与被联接 C1 1件刚度之比C23，试求：1）为使螺钉头与重物接触面不离缝，螺钉的最小预紧力；2）若预紧力为10kN，工作螺钉的剩余预紧力为多少？3、本小题8分某标准蜗杆传动，传动比为20,蜗轮齿数Z2= 40,模数m=4mm,蜗杆分度 圆直径d1=40mm，求蜗轮螺旋角 及中心距a。4、本小题14分一圆锥一圆柱齿轮减速器高速轴的支承布置结构如图所示， 选择一对角接触 球轴承7214C支撑，已求得左轴承I的径向载荷 Fr1=7000N，右轴承U的径向载 荷Fr2=1200N,轴受轴向载荷Fa=Fx=4000N,轴的转速n=1500rpm,载荷平稳，要 求寿命Lh10> 8000小

7、时，该轴承是否合用？（已查得7214C轴承的C=89628N判 断系数 e=0.5，X=0.4，Y=1.4 ）。屮T/ £五大型题（本大题共2小题，总计23分）1、本小题12分一对斜齿圆柱齿轮传动，由强度设计得：mn=3mm，z1=25, z2=75， =8 0634 已知：传递的功率P1= 70kW，转速n1=750r/min。求从动轮所受各分力（忽略摩 擦损失），并在图中示出各分力的方向。2、本小题11分图示传动中，蜗杆传动为标准传动：m=5mm, di=50mm, z=3（右旋），Z2=40;标 准斜齿轮传动：mn=5mm,乙=20, z4=50,要求使轴II的轴向力相互抵消，

8、不计摩 擦，蜗杆主动，试求：1）斜齿轮3、4的螺旋线方向。2）螺旋角的大小。机械设计复习题二一 填空及选择填空题（每空1分，总计25分）1、 用于联接的螺纹是 ,原因是;2、 齿形系数的物理意义是 ，其大小与 关，与 关。3、 带传动设计时限制小带轮的直径不能太小是因为 大带轮直径不能太大是因为（中心距一定）； V带的截面尺寸越大，则带轮的最小直径应越。4、 形成流体动压润滑的必要条件是、和；5、 决定套筒滚子链传动承载能力的主要参数是 ；链传动的运动特性是指 和；6、 带传动的弹性滑动是指 ，而打滑是指；带传动的设计准贝卩是。7、正交直齿锥齿轮传动的传动比i与其当量圆柱齿轮的传动比iv的关系

9、是1 1iv2ivA. iv i B. i C.iv i D. i& 一蜗杆传动，已知模数 m=4mm，蜗杆头数乙=1，蜗轮齿数Z2 =50，特性 系数q=10，则该传动中心距a等于mm。A.124B.125C.120D.130E.1409、某角接触球轴承内径为45mm，精度等级为P0级，宽度系列为窄系列，直径系列为中系列，接触角为25°，其代号为。A.7145B.6209C.7209CD.7309AC10、 转轴承受心轴承受传动轴承受。A.扭矩B.弯矩C.扭矩和弯矩11、 在各种基本类型的向心滚动轴承中 能承受轴向载荷。A.调心球轴承B.圆柱滚子轴承 C.调心滚子轴承 D.

10、深沟球轴承12、一般转速、一般载荷工作的正常润滑的滚动轴承其主要失效形式是A.滚动体碎裂B.滚动体与滚道产生疲劳点蚀C.滚道磨损D.滚道压坏二. 受力分析及计算题（20分）图示传动中，蜗杆传动为标准传动：m=5mm, di=50mm，z=3（右旋），Z2=40;标 准斜齿轮传动：mn=5mm，乙=20，z4=50，要求使轴II的轴向力相互抵消，不计摩 擦，蜗杆主动，顺时针旋转，试求：1）斜齿轮3、4的螺旋线方向（6分）。2）在图上标出II轴上零件所受分力的方向（6分）。3）求出斜齿轮3、4螺旋角 的大小（8分）三、滚动轴承计算题（15分）轴系由一对圆锥滚子轴承支承（基本额定动载荷Cr=5770

11、0N）,轴的转速n=1380r/min,已求得轴承的径向支反力为： Fri=4000N, Fr2=8000N，轴向外载 荷Fa=860N，载荷系数fd=1.2。求轴承寿命为多少小时？FaFr> e时 X=0.4, Y=2)(轴承 e=0.3,5螺栓的相对刚度&6四、螺栓联接计算题（15分）如图所示为一铸铁支架固定在水泥地基上，受载荷R/=5000N,方向如图。支架与地基间的摩擦系数 卩s=0.4，设螺栓材料为35号钢，许用应力（T =80MPa0.3请将正确结构图，可靠系数Kf=1.2。其他尺寸见图。为保证正常工六、作图题（本大题10分）某合金钢制零件，其材料的抗拉强度极限B=1

12、200MPa，疲劳极限-1 =460MPa,屈服极限s=920MPa。零件的综合影响系数（K ）d 1.615。试绘制该零件2 1 0的ma简化疲劳极限应力图。（设寿命系数Kn=1,0=0.2）机械设计复习题四、填空与选择填空题1、受轴向工作载荷 F作用的紧螺栓联接，螺栓和被联接件的刚度分别为C1和C2,其预紧力为F，则剩余预紧力F为（）;2、形成流体动压润滑的必要条件是（）、（）和（）；3、直齿圆锥齿轮的强度可近似按（）强度进行计算；4、阿基米德蜗杆传动在（）面上的模数 m和压力角取取标准；在该平面内，蜗杆与蜗轮的啮合相当于（）与（)的啮合；5、键的剖面尺寸是由（）确定的，而键长是由(）确定

13、的；6、滚动轴承的基本额定动负荷C是指（）；7、闭式软齿面齿轮传动一般按（）设计，按（）校核。A.齿根弯曲疲劳强度B.齿面接触疲劳强度C.齿面磨损D.齿面胶合8、标注螺纹时（）；A.右旋螺纹不必注明B.左旋螺纹不必注明C.左、右旋螺纹都必须注明D.左、右旋螺纹都不必注明9、 对齿面硬度w 350HBS的一对齿轮传动，选取齿面硬度时应使（）;A. 小齿轮齿面硬度 大齿轮齿面硬度B. 小齿轮齿面硬度=大齿轮齿面硬度C. 小齿轮齿面硬度 大齿轮齿面硬度D. 小齿轮齿面硬度w大齿轮齿面硬度10、齿轮弯曲强度计算中的齿形系数与（）无关。A.模数m B.齿数z C.压力角D.变位系数x11、 一齿轮传动装

14、置如图所示，轮2主动，轮1与轮3从动，则轮2的齿面接触应力按（）_而变化，齿根弯曲应力按（）而变化。A.对称循环B.脉动循环C.不对称循环 D.以上三种都不对二、分析题：简要回答以下问题（本大题共4小题，总计15分）1、 什么是带传动的弹性滑动现象？（本小题3分）2、 试写出一维雷诺方程表达式，并说明其中各符号的含义。（本小题4分）3、试写出轴承代号 7416E/p4的意义。（本小题4分）4、 说明闭式蜗杆传动的主要实效形式及设计准则。（本小题4分）、计算题（共30分）:1图示托架受铅垂力F （N）,托架与托体之间的摩擦系数为 血,可靠系数Kf=1,螺 栓与被联接件的相对刚度为 0.2,螺栓材

15、料的许用应力为（7 ,按步骤列出螺栓 根径di的计算式。（15分）-轴上有一对2700N n=1250r/min30204 圆锥滚子轴承，p 1.1轴承受载荷Fr 5400N ,寿命,运转时有轻微冲击L10h。轴承参数：d=20mm ; C0r 30500 N ； Cry=0 ; Fa/Fr>e, x=0.4 , y=1.7 ,注：FsFr /(2Y)，试计算这对轴承当量动载荷p和28200N ； e 0.35 ； Fa/Frw e,（本题15分）题6图四、分析题（25分）：.图示为蜗杆一斜齿轮传动，蜗杆由电动机驱动，转动方向如图。已知蜗杆轮齿Z17.AIX*1XTT1231Z2分析图中

16、结构错误，并将正确结构画出来。的螺旋线方向为右旋，为使U轴上的轴向力最小，试在图中标出：1 蜗轮2.斜齿轮3及4的齿斜方向；2. U轴上的零件所受各分力的方向；3. 如斜齿轮3的输入功率P=2kw,n=500rpm,分度圆直径 d3=10mm, 分度圆螺旋角B =150，求齿轮3、4所受 各分力大小五、结构题：（本题15分）机械设计复习题五一、是非题和选择题是非题在括号内填V (正确)或填X (不正确)，选择题在空格处填相 应的答案号 I-1 选用普通平键时，键的截面尺寸 bX h 和键长 L 都是根据强度计算确定的。( )I-2 圆 柱 齿 轮 结 构 形 式 和 毛 坯 获 取 方 法 的

17、 选 择 都 与 齿 轮 的 外 径 大 小 有 关 ( )1-3 圆柱螺旋弹簧的弹簧丝直径d=6mm，旋绕比 C=5，则它的内径 Di=30mm。( )I-4 V 带横 截面中两 工作面之间的 夹角为 40°， 所以 带轮槽角也是 40° 。( )I-5 变 应 力 是 由 变 载 荷 产 生 ， 也 可 能 由 静 载 荷 产 生 。 ( )I-6 在承受横向载荷的普通紧螺栓联接中，螺栓杆 作用。(1)受切应力 (2)受拉应力 (3)受扭转切应力和拉应力(4)既可能只受切应力又可能只受拉应力I-7 在下列四种向心滚动轴承中， 型除可以承受径向载荷外，还能承受不大的双向轴

18、向载荷。(1)60000(2)N0000(3)NA0000(4)500001-8 在载荷比较平稳，冲击不大，但两轴轴线具有一定程度的相对偏移的情况下，两 轴间通常宜选 联轴器。(1)刚性(2)无弹性元件的挠性(3)有弹性元件的挠性(4)安全I-9 采取 的措施不能有效地改善轴的刚度。(1)改用其它高强度钢材(2)改变轴的直径 (3)改变轴的支承位置 (4)改变轴的结构I-10 在滑动轴承材料中， 通常只用于作为双金属或三金属轴瓦的表层材料。(1)铸铁 (2)轴承合金 (3)铸造锡磷青铜 (4)铸造黄铜二、填空题I-11 在承受轴向载荷的紧螺栓联接中，当预紧力F 0和轴向工作载荷 F 一定时，若

19、降低螺栓的刚度 Cb，则螺栓中的总拉力将 。I-12 在转轴的结构设计中， 轴的最小直径 dmin 是按初步确定的。I-13圆柱螺旋弹簧的旋绕比 C(弹簧指数)选得过大则弹簧将 。I-14 蜗杆传动的失效形式与齿轮传动的失效形式相类似，其中蜗杆传动最易发生 失效。I-15 带 传 动 正 常 工 作 时 不 能 保 证 准 确 的 传 动 比 ， 是 因 为I-16 对于闭式软齿面齿轮传动，在传动尺寸不变并满足弯曲疲劳强度要求的前提下，齿 数 宜 适 当 取 多 些 。 其 目 的 是1-19 相同系列和尺寸的球轴承与滚子轴承相比较，轴承的承载能力高， 轴承的极限转速高。1-20 键联接既可用

20、于传递转矩，又可承受单向的轴向载荷，但轴与轮毂的对中性较差。三、问答题1-21用同一材料制成的机械零件和标准试件的疲劳极限通常是不相同的，试说明导致不相同的主要原因。I-22 在设计齿轮的过程中，当出现满足齿根弯曲疲劳强度条件而不满足齿面接触疲劳 强度条件时，可以考虑从哪几方面提高齿面接触疲劳强度？1-23 在哪些场合，滚动轴承是难以替代滑动轴承的？为什么？四、分析题1-24 图示为圆锥-圆柱齿轮传动装置。轮1为主动轮，转向如图所示，轮 3、4为斜齿圆柱齿轮。(1)轮3、4的螺旋方向应如何选择，才能使轴n上两齿轮的轴向力相反 ？画出齿轮2、3所受各分力的方向。1-25 试用受力变形线图说明受轴

21、向工作载荷的 紧螺栓联接中螺栓所受的总载荷F2与预紧力Fo的关系。试题I-24图五、计算题I-26 一根轴用两个角接触球轴承支承，如 图所示。L|=40mm , L2=200mm，轴端作用有轴 向力Fa820N ,径向力Fre=1640N。试分别求出 两轴承所受的径向载荷Fr1、Fr2和轴向载荷Fal、Fa2(注：轴承派生轴向力Fd=0.68Fr)。试题I-26图I-27 凸缘联轴器用一圆头普通平键与轴相联接，已知键的尺寸为b X hx L=10 X 8 X50(单位均为 mm)，轴的直径d=35mm，键联接的许用挤压应力 厅p=100MPa，试求该联接 所允许传递的转矩。I-28 某机械结构

22、如图所示，一滑轨用 4个M12(d1=10.1mm)的普通螺栓固定在两立柱 上，滑块的最大行程为 300mm，若螺栓材料的屈服极限 d s =320MPa，螺纹联接的安全系数 S=4，接合面摩擦系数f=0.2，防滑系数Ks=1.2。试确定滑块上所允许承受的最大载荷F。试题1-28图试题1-29图六、结构分析题I-29 试指出图示轴系中的错误结构并改正。参考答案机械设计复习题一'、（26 分）1、摩擦防松，机械防松，永久止动；2、一批轴承作实验，其中90%轴承不发生疲劳点蚀时的工作小时数3、mx1=mt2=m, ax1= a t2= a =200, 丫 = B 2 旋向相同。4、应力，离

23、心力产生的拉应力，弯曲应力，紧边开始进入小带轮的那一点5、C,A、（每小题4分，共16分）45,公差等级Po级55,接触角250，公差等级P4级，面对面排列100，公差等级P2级，背对背排列100，公差等级 P5级1. 深沟球轴承，窄、轻系列，内径2. 角接触球轴承，窄、中系列，内径3. 圆锥滚子轴承，窄、重系列，内径4. 圆柱滚子轴承，窄、轻系列，内径1解:kfF(1)F :不下滑条件:(2)Ml max-4li2F : F = i 1F H2aC1F 0 = F + C16 F =kfF4 s + 0.2 F1.3Fo'1.3Fo求d1：由公式4d1 < 2、G匕 1LS12

24、S1、S2方向如图所示Fr12Fr 3600N Fr235Fr1 /(2Y)1058.82N3Fr1800N；S2Fr2 /(2Y)529.41N ；Fr1 S1S2 , 轴承2受压Fa1S|1058.82N ； Fa2 s1FA 3758.82N ；Fa1/Fr11058.82/3600 0.294Pifp x1 Fr1 3960 Ne,Xi = 1,yi=03758.82/18002.09 e , X2=0.4, y2=1.7Fa2)1.1 (0.4 1800 1.7 3758.82)7109.99NPP27109.99N ；L10h1667010/3Cr16670nP1250四、Fa2

25、/ Fr2P2f p(X2 Fr2y210/3282007109.991317.1h3）蜗杆、蜗轮上各力万向如图示,各力的大小为：T2i T142/20.7538000598500 N mmFt1Fa22T1 /d1238000 / (8 8)1187,5NFa1Ft22T2 /d22598500 / (842)3563NFr1Fr2Ft2 tan3563 tan 201297 N1）蜗轮转向如图示。2）斜齿3为左旋，4为右旋。五、略机械设计复习题二-.填空题（本大题共5小题，每小题 2分，总计10分）1、2360, 816, 2722、大3、40,运动，厘斯4、30310。5、（ 1）传递扭

26、矩（2）载荷性质（3）轴直径要求二.分析题（本大题共2小题，每小题 6分，总计12分）1、2、1）两种方案的接触强度相同，弯曲强度不同，a方案弯曲强度较高。2）b方案较好。在满足弯曲疲劳强度的基础上将模数取得小些，齿数增多使重合度增加，改善了传动平稳性和载荷分配情况。 m小，滑动速度小，降低了1、本小题8分、KfT121500000F >D、D155zF> KfTz 一60122故222、本小题10分磨损和胶合的可能性，同时也节省材料。三.结构题（15分）略四计算题（本大题共 4小题，总计40分）32258 N1）螺钉头与重物接触面不离缝，应使剩余预紧力C2F F2 F >

27、0C1 C23C11 FmaxC1 3C13-100007500N4故得螺钉最小预紧力C2F > 一 F C1 C22）预紧力F = 10 kN，则工作螺钉剩余预紧力C23C1F F- F 10000-FmaxC1 C2C1 3C1310000100002500 N43、本小题8分1)蜗轮螺旋角等于蜗杆导程角，故mz-i4 2arctan - arctan11309911 18 36di40111a(d1 d2)(d1 mz2)(40 4 40)100mm2)2224、本小题14分求附加轴向力Fs1、Fs2Fs1=1.25 X Fr2 X tg a =1.25X 7000 X tg15

28、°=2345NFs2=1.25 X Fr1 X tg a =1.25X 1200 X tg15°=402N2)求轴承轴向力支反力 Fa1、Fa2:因为 Fs2+ Fx=402+4000=4402 > Fs1=2345N Fa1= Fs2+ Fx=402+4000=4402N(被压紧)Fa2:= Fs2=402(被放松)求 P1、P2： Fa1/ Fr1 =4402/7000=0.629 > e=0.5- P1=fd(X Fr1+Y Fa1)=1 >(0.4 7000+1.4 4402)=8962.8N Fa2/ Fr2=402/1200=0.335 v e

29、=0.5- P2= fdX Fr2=1 X1200=1200NT P1> P2L h10=10-(-)60n P610 (89628f 60n (8962.8)11111h> 8000h合用T19.55106 匕 9.55 106 竺 8913310N mm750mnN3525d175.76mmcoscos8 06 342T12 891.33 103Ft2353Q36Nd17576FaFt ta n23530.36tan 8 06 343352.82N五.大型题（本大题共 2小题，总计23分）1、本小题12分d3mnZ3T2cos因为Fa2Fa35所以2T12T2 tancosT1

30、T2 sind1mnZ3d1mnZ：T1mnZ3mnZ35 203diiisindi50 4012、本小题11分1）斜齿轮3为右旋,Fa22)diFa3Ft3 tan斜齿轮4为左旋。玉tand3玉tand38.6268 37 37机械设计复习题二一填空题（本大题共 6小题，每小题3分，总计18分）1、三角形螺纹，自锁性好。2、齿形系数的物理意义是_轮齿的几何形状对抗弯能力的影响系数 _，其大 小与 _齿数有关，与_模数_无关。3、 带传动设计时限制小带轮的直径不能太小是因为 避免弯曲应力过大, 大带轮直径不能太大是因为（中心距一定）避免小带轮包角太小；V带的截面 尺寸越大，则带轮的最小直径应越

31、_大_。4、形成流体动压润滑的必要条件是相对运动的两表面有一定的楔形间隙；两表面有一定的相对速度；润滑油有一定的黏度，且供由充足；_5、链节距P；运动的不均匀性；动载荷；6、 由于带的弹性引起的带与轮之间部分接触弧之间的相对滑动； 打滑是指 由于超载引起的带与轮之间整个接触弧发生的相对滑动； 在不打滑的前提下有一 定的疲劳强度。7、C8、C9、D10、C，B，A11、B12、B、（20 分）1）（ 6分）斜齿轮3为右旋，斜齿轮4为左旋。2）（ 6分）受力方向：蜗轮在啮合点上：Ft2:向前；Fr2:向 下；Fa2:向左；齿轮3在啮合点上：Ft3：向后；Fr3：向下；Fa3: 向右Fa2F2T1t

32、13）（ 8 分）d1Fa3Ft3 tan2T3tan2T2 tand3d3mnZ3d3T2l1cos因为Fa2Fa3，所以2T12T2 tancosT1T2 sind1mnZ3，d1mnZ3亠T1mnZ3mnZ35 20billT2d1d,14050138.6268 3737.计算题（15分)0.15Fs2Fr2 / 2Y 6000(2 2)1500NF S1F A 1000 8601860 F：S2，2轴承压紧。所以，Fa1Fs1 1000 NFa21860 NFa1 / Fr11000/40000.25 eP1fd(XF1 丫尺)fd Fr11240004800Fa2 / Fr2>

33、 1860/60000.31 e，X2=0.4,丫2=2P212(0.4 60002 1860)7344 NFr1/2Y4000/(22)1000 NN57700) 10/311647 h* j匚 毕 A四、螺栓计算题（15分)MlRv300500Fmax24li24(500)2解:1求 F :21Fkf2.求F :4F'skf Rv4F01FC1F 375003.求F0：C1C2Rvs0.3应按2轴承校核，因P2 PI 16670(C 16670(h2 n ( P2)1380 ( 734450004 5003001500N纟型37500N4 0.4150037950Nd1求d1:1.3F0.1.3 3795080428mm五.轴结构题（本大题总计