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机械设计 复习题 一 选择题: 1. 下列组合中的零、部件，都属于“机械设计”课程研究对象的是 ( D ) A. 齿轮、轴、柴油机的曲轴 B. V 带、滚子链、汽门顶杆 C. 平键、六角头螺栓、活塞 D. 滚动轴承、弹簧、联轴器 2. 对于启动频繁的转轴上的扭转剪切应力，一般将其处理为 ( C ) A. 静应力 B. 对称循环变应力 C. 脉动循环变应力 D. 复合应力 3. 当螺纹的牙型角越大时，螺纹副的当量摩擦角越大，此时 影响螺纹副效率的主要参数是 ( D ) A. 升角 B. 线数 C. 螺距和牙形角 D. 升角和牙形角 4. V 带设计中确定 V 带根数的依据是 ( C ) A. 计算功率 B. 传动功率 C. 带传动的设计准则 D. 计算功率与小带轮转速 5. 造成带传动传动比不准确的原因是 ( D ) A. 带轮传动的张紧力不足 B. 带传动的打滑 C. 传动的功率大于设计值 D. 带传动的弹性滑动 6. 下列参数组中，对套筒滚子链承载能力影响最明显的是 ( A ) A 链节距和小链轮齿数1 B 链节数和小链轮齿数1 C 中心距和链节距 D 中心距和链节数 7. 齿轮传动的载荷系数中，动载荷系数V ，除决定于齿轮的圆周 速度以外，与下列因素有关的是 ( C ) A.齿面粗糙度 B.轮齿宽度 C.齿轮制造精度 D.端面重合度 8. 下列中作为蜗杆传动最主要的缺点是 ( D ) A. 制造费用较高 B. 对啮合副的材料要求较高 C. 难以进行精确的强度计算 D. 传动效率较低、发热较大 9当摩擦发生在流体内部的分子之间时，称为： ( C ) A. 干摩擦 B. 边界摩擦 C. 流体摩擦 D. 混合摩擦 10. 滚动轴承一般由如下几个部份组成，它们分别称为: （ A ） A. 内圈、外圈、滚动体和保持架 B. 上圈、下圈、滚动体和保持架 C. 紧圈、活圈、滚动体和保持架 D. 动圈、座圈、滚动体和保持架 11当当转轴上的支点位置尚未确定时，初估轴的直径使用的计算依据是 （ A ）（ A ） A.扭转强度 B.弯曲强度 D.弯曲刚度 D.复合强度 12 要求补偿位移且载荷平稳时， 优先选用的联轴器的类别为 ( C ) A. 采用刚性联接 B 采用金属弹性元件的挠性联接 C. 采用刚性元件的挠性联接 D 采用非金属弹性元件的挠性联接 13. 标准平键联接的承载能力，通常取决于 ( D ) A. 轮毂的挤压强度 B. 键的剪切强度 C. 键的弯曲强度 D. 键工作表面的挤压强度 14. 下列组合中，全部都属于轴系零部件的是 ( B ) A. 圆螺母、弹簧、轴端档圈 B. 滚动轴承、轴、联轴器 C. V 带、滚子链、蜗杆 D.齿轮、轴、六角头螺栓 15. 转轴上的弯曲应力，属于 ( B ) A. 静应力 B. 对称循环变应力 C. 脉动循环变应力 D. 复合应力 16. 查取 V带型号的依据是 ( D ) A. 带轮的最小直径 B. 带的线速度 C. 传动功率与小轮转速 D. 计算功率与小带轮转速 17. 使带传动产生弹性滑动的主要原因是 ( D ) A. 带轮传动的张紧力不足 B. 带的弹性太大 C. 传动的功率大于设计值 D. 带是弹性体，主、从边存在拉力差 18. 齿轮传动的载荷系数中，载荷集中系数，除决定于齿轮宽度 以外，与下列因素有关的是 ( B ) A.齿面粗糙度 B. 齿面硬度 C.制造精度 D. 端面重合度 19下列中作为蜗杆传动最主要的优点是 ( B ) A. 传动平稳，噪音小 B. 单级传动比大而结构紧凑 C. 在一定条件下能自锁 D. 可实现空间相交轴传动 20 当摩擦发生在金属表面的吸附膜之间时， 称为： ( B ) A. 干摩擦 B. 边界摩擦 C. 流体摩擦 D. 混合摩擦 21. 带有保持架的滚动轴承，其磨损与不带保持架的滚动轴承相比 （ B） A. 普遍增大 B.普遍减小 C. 没有明显差别 D. 在滚子轴承中普遍减小，在球轴承中普遍增大 22 解释轴的当量弯矩图作用的较全面的说法是： ( D )( D ) A. 计算最小轴径 B. 按弯扭合成校核轴的强度 C. 确定轴的危险剖面位置 D. 按弯扭合成校核轴的强度和确定轴的危险剖面位置 23要求补偿位移且载荷不平稳严重时，优先选用的联轴器的类别为 ( D ) A. 采用刚性联接 B 采用金属弹性元件的挠性联接 C. 采用刚性元件的挠性联接 D 采用非金属弹性元件的挠性联接 24. 键联接的主要用途是使轴与轮毂之间 ( C ) A.沿轴向固定并传递轴向力 B.沿轴向可作相对滑动 C.沿周向固定并传递扭矩 D.安装与拆卸方便 二 填空题 1、圆柱齿轮传动设计，齿宽系数d=b/d1,当b愈大，承载能力也愈 大 ，但使 偏载 现象严重，因此d取值应恰当，对称布置的齿轮比悬臂布置的齿轮取偏 大 值. 2、代号为 36205 的滚动轴承, 其内径d= 25 mm, 尺寸系列代号为 62 , 轴承类型代号为 3 。 3、 右图所示的联轴器的名称为 凸缘联轴器 适宜的使用场合为 载荷平稳且要求严格对中 。 4、 圆柱齿轮传动设计， 齿宽b =d d1称为 计 算 齿宽， 通常是将其值圆整后作为 大 齿轮的齿 宽，为补偿轴向定位误差，取小齿轮齿宽 大于 大齿轮齿宽 5、号为 6211 的滚动轴承, 其内径d= 55 mm, 尺寸系列代号为 2 , 轴承类型代号为 6 。 6、 右图所示的联轴器的名称为弹性套柱销联轴器 具有补偿 综合 位移的能力，当传递的载荷不平稳时具有 缓冲减振 的能力。 三三 问答题问答题: 1、 同一型号的三角带, 为何小带轮直径越小, 单根三角带所能传递的功 率越小? 答：由 P=v 得，直径越小，转速一定时，线速度越小，所以能传递的功率越小。 t F 直径越小，皮带在小带轮上的弯曲应力越大，许可的最大拉应力即就越小，因此能传 递的功率也就越小。 t F 2、 链速 V 一定时,链轮齿数 Z 的多少和链节距 P 的大小对链传动的动载 荷有何影响? 答：齿数 Z 越大，动载荷越小。 链节距越小，动载荷越小。 3、请比较齿轮传动与蜗杆传动的主要失效形式的异同点。 答：两者主要失效形式都有点蚀、断齿、胶合、磨损。 不同的是对于蜗杆传动，胶合失效和磨损必须首先考虑。而对于齿轮传动以点蚀、断齿 失效为主。 4、右下图为何种螺纹联结类型，需使用哪些联结件。有何应用特点？ 答：螺钉联接 需使用六角头螺栓及垫圈。 适用于被联接件之一不便钻通孔，且不需经常装拆的场合。 5、 带传动与链传动具有优缺点的互补性， 带传动有些优点恰好是链传动 的缺点，而链传动有些优点又恰好是带传动的缺点，请各举一例说明。当某 传动装置采用一级带传动、一级链传动时, 两级传动的配置的顺序该怎样才 合理。 答：带传动传动平缓，具有缓冲减振作用，链传动传动平稳性较差。 链传动平均传动比是一个定值，但带传动传动比不准确。 带传动放高速级，链传动放低速级。 6、 请简要说明链传动的多边形效应对传动性能的影响，链轮齿数 Z 的 多少对多边形效应有何影响? 答：链传动的多边形效应造成瞬时传动比不是个定值（波动） ，因此传动不平稳。 链轮齿数 Z 越大，多边形效应越小。 7、请列出一般动力传动时齿轮传动的两个计算准则，在闭式齿轮传动 设计中，分别用这两个准则来设计哪两个参数？ 答：齿面接触疲劳准则： H H 齿根弯曲疲劳准则： F F 使用 H H 计算准则计算分度圆直径 1 d 使用 F F 计算准则计算或校核模数 m 8、右下图为何种螺纹联结类型，需使用哪些联结件。有何应用特点？ 答： 双头螺柱联接 使用双头螺柱,六角螺母。 垫圈，适用于被联接件之一不便钻通孔，且需经常装拆的场 合。 四 分析计算题 1、 已知一扳手由两段钢板， 用 2 个螺栓联结而成， 结构如图。 扳手拧紧力 P=100 N。求： (1) 若板间摩擦系数 f=0.12,螺栓材料的许用应力=120MPa,可靠系数 1.2, 若使用普通六角螺栓，试依据强度条件计算出螺栓的危险剖面应具有的最 小直径。 (2) 若采用铰制孔用螺栓, 钢板强度足够， 与使用普通螺栓相比较,螺栓直径 是增大还是减小? 为什么?(简要回答即可) 解： （1）力平移 作左钢板受力分析： 1R F= 2R F 2 P 2a=10aP =5P =+=5.5P 1T F 1T F max F 1R F 1T F = 0 F 12. 0 2 . 1 max F =55P=5500 （N） 1 d 4 3 . 1 0 F = 120 55003 . 14 =8.7 mm (2）直径减小，因为此时螺栓直接承受剪切与挤压。 2. 如右图所示为蜗轮蜗杆圆锥齿轮组 合传动装置。蜗杆转向n1如图所示。已知蜗杆为 右旋。 (1)中间轴上的轴向力能否抵消一部分？ (2) 确定轴的转向(画在图上)； (3)在蜗轮上标出蜗轮的圆周力Ft2、径向力 Fr2、轴向力Fa2的方向。( 方向指向纸面的用表 示, 相反的则用表示) 答： （1）轴 II 上的轴向力能抵消一部分。 （2） （3）如图 3一闭式标准圆柱齿轮传动, 模数m=5 mm，小齿轮齿数Z1 =25、传动比 i=2.4, 查得大、小齿轮的齿形系数YFa2=2.32, YFa1=2.72, 大、小齿轮的应力修 正系数Ysa2=1.76, Ysa1=1.58,而大小齿轮的许用弯曲应力为： F 2=300 MPa， F 1=320 MPa，并且算得大齿轮的齿根弯曲应力F2=280 MPa。试问： （备用公式） 1）哪一个齿轮的弯曲疲劳强度高？ 2 2 1 3 1 FsaFa d F YY Zm KT = 2）两个齿轮的弯曲疲劳强度是否足够？ 答：（1）由 11 1 saFa F YY = 58. 172. 2 320 =74.46 e=0.68, X=0.41 ,Y=0.87 1a F 1r F /=1.6 e, X=0.41 ,Y=0.87 2a F 2r F =0.413000+0.872100=3057 N 1 P =0.411000+0.871600=1802 N 2 P 则：= h L 3 6 ) 3057 25200 ( 120060 10 =7780 h 7200 所以所选轴承合适。 5、已知一横梁由两段钢板，用2个螺栓联结而成。尺寸如图，横梁所受的载荷 F为60 kN作用。求： (1) 若板间摩擦系数 f=0.18,螺栓材料的许用应 力=110MPa,可靠系数 1.2, 若使用普通六角螺 栓， 试依据强度条件提出对 螺栓直径的要求。 (2) 若采用铰制孔用螺 栓, 钢板强度足够，与使用 普通螺栓相比较,螺栓直径 是增大还是减小? 为什么? (简要回答即可) 解： （1） 求： 1100=F 400 = 1 R 1 R 1 R 11 4 F=21.82KN 作左板受力分析： 1R F= 2R F 2 82.21 =10.91 KN 1T F= 2T F 200 T = 200 400 1 R =43.64 KN =+=10.91+43.64=54.55 KN max F 1R F 1T F = 0 F 18. 0 55.542 . 1 =363.7 KN = 2 1 0 )2/( 3 . 1 d F = 2 1 0 3 . 14 d F 1 d= 110 3637003 . 14 =73.97 （mm） （2）若采用铰制孔用螺栓直径将减小，因为此时螺栓直接承受剪力。 2.如右图所示传动系统，已知 齿轮与蜗杆传动如图所示。 1） 为使中间轴上的轴向力能够 抵消一部分， 试确定蜗杆的螺旋线 的旋向，在图中标出。 2） 确定蜗轮的转向(画在图上) 3） 在蜗轮上标出蜗轮的圆周力 Ft4、径向力Fr4、轴向力Fa4的方 向。( 方向指向纸面的用表示, 相反的则用表示) 解： 3一对标准直齿圆柱齿轮传动参数见下表。试： 1）比较哪个齿轮易疲劳点蚀；哪个齿轮易弯曲疲劳折断？ 2）若载荷系数K=1.3，按齿根弯曲疲劳强度计算，该齿轮传动允许传递的 最大转矩T1等于多少？ 齿轮 m/mm Z b/mmYFaYsaF H 1 3 17 60 2.97 1.52 390 500 2 3 45 55 2.35 1.68 370 470 （备用公式） 2 12 2 1 3 1 2 1 1 FsaFa d F HHEH YY Zm KT u u bd KT ZZ = = 解： （1）齿轮 2 易点蚀 齿轮 1 易弯曲疲劳折断 因为： 11 1 saFa F YY = 52. 197. 2 390 =86.39 22 2 saFa F YY = 68. 135. 2 370 =93.72 （2） 1 T17355 2 2 saFa F YKY =379604.6 （Nmm） 4、如图所示，轴由一对30307圆锥滚子轴承支承(反装)。已知Fr1 2500 N, Fr2 5000 N ,作用在轴上的外加轴向载荷Fae1 =400 N Fae2 =2400 N,方向如图 所示。若载荷系数fP 1, 轴在常温下工作。试计算轴承当量动载荷大小，并 判断哪个轴承寿命短些？(该轴承e0.37, X0.4, Y1.6) 。 )2( YFF rd =轴承内部附加轴向力： 解： 1d F= 6 . 12 2500 =781.25