机械设计试题与答案

1、+M卷简支捧方案1主要过程与内容要求：简明扼要、不必写岀计算公式；5分2）该卷筒的支撑轴属于哪类轴?2分图中所示的两种卷筒支撑方案,哪一个更合理？为什么？3分1）该螺栓组联接的设计主要过程与内容:+ 0.5 = 1 分确定受力最大螺栓的工作载荷。按受倾覆力矩的基本螺栓组联接，计算受力最大螺栓所承受的工作载机械设计试题（A卷）与答案、填空题每空0.5分，24空计12分1、从防松工作原理来看，弹簧垫圈属于摩擦防松；止动垫圈与园螺母配用属于机械防松措施。2、平键的工作面为两侧面，工作时靠轴槽、键及毂槽的侧面受挤压来传递转矩。3、在下列各种联轴器中，能补偿两轴间轴线偏移、但不能吸振缓冲的是c、d、e

2、;既能补偿两轴间轴线偏移、又能吸振缓冲的是f、g、h ；适用于转矩小、转速高、频繁正反转的是f、g ；可实现两轴轴线角位移最大的是c 。（ a、套筒联轴器； b、凸缘联轴器； c、万向联轴器；d、十字滑块联轴器；e、齿轮联轴器；f、弹性套柱销联轴器；g、尼龙柱销联轴器；h、轮胎联轴器。）4、 设计圆柱螺旋弹簧时，其弹簧丝直径d按强度 条件确定，其工作圈数 n按刚度条件确定。5、 蜗杆传动时的螺旋线方向应与蜗轮螺旋线方向相同。蜗杆的导程角应等于与蜗轮的螺旋角。6、 在传动比不变的条件下， V带传动的中心距增大，则小轮的包角增大，因而带传动的承载能力提高。7、 在工作中只受弯矩不受扭矩的轴叫做心

3、轴，只受扭矩不受弯矩的轴叫做传动 轴，同时受弯矩和扭矩的轴叫做 转 轴。自行车前轮轴属于心 轴。8、 非液体摩擦滑动轴承是工作在混合摩擦状态，验算Pv值为了限制轴承的工作温升不超过许用值。二、问答题30分1、有一卷筒支座，采用普通螺栓组联接在混凝土基座上，如图所示。卷筒上作用一平行于螺栓组联接接合面、垂直向下的载荷 Q。请回答：1）简述该螺栓组联接的设计将该螺栓组联接受力简化。简化成受横向载荷基本螺栓组联接、受倾覆力矩基本螺栓组联接；如图所示0.5荷；0.5 + 0.5 = 1 分确定预紧力。按受横向载荷的基本螺栓组联接，根据接合面不产生相对滑移确定每个螺栓所需的预紧力;0.5 + 0.5 =

4、 1 分检验接合面上的挤压应力。上端边缘是否岀现间隙、下端是否被压坏？0.5 + 0.5 = 1 分确定螺栓直径。按受轴向载荷的单个紧螺栓 联接进行强度计算，确定螺栓直径。0.5 + 0.5 = 1 分2 ）心轴 2分3 ）方案II较方案I合理。1分根据相应轴的弯矩图如图所示可知此结论。2分方案I轴的弯妙图方案11轴的弯矩图2、简述选择蜗杆头数Zi和蜗轮的齿数 Z2应考虑哪些因素？答：蜗杆头数通常取为1、2、4、6。当传动比大或要求自锁时可取头为1,但传递效率低，当传动比较小时，为了避免蜗轮轮齿发生根切，或传递功率大时，为了提高传动效率，可采用多头蜗杆，但是蜗杆头数过多时，制造较高 精度的蜗杆

5、和蜗轮滚刀有困难。蜗轮齿数选择。蜗轮的齿数不应小于28，为了避免用蜗轮滚刀切制蜗轮时发生根切。但对于动力传动，蜗轮齿数也不宜大于80。因为当蜗轮直径d2不变时，蜗轮齿数越大，模数就越小，将削弱蜗轮轮齿的弯曲强度；而如果模数不变，则蜗轮直径将要增大，传动结构尺寸变大，蜗杆轴的支承跨距加长，致使蜗杆的弯曲刚度降低，容易产生挠曲而影响正常的啮合。3、齿轮传动设计中，影响齿向载荷分布系数的主要因素有哪些？4分K答：影响齿轮载荷分布系数的主要因素：齿轮的制造和安装误差；齿轮相对轴承的布置；轴的弯曲变形与扭转 变形；齿宽b的大小选用不当；齿面硬度等。4、什么是带传动的滑动率？滑动率如何计算？答：由于弹性滑

6、动引起带传动中从动轮圆周速度低于主动轮轮圆速度，其相对降低率通常称为带传动滑动系数或滑 动率，用 表示。2分v1v2n1i n2V1n1其中：V!为主动轮转速；V2为从动轮转速。2分5、试写岀一维雷诺方程，并说明形成液体动压润滑的必要条件。dp6答：dxh %V3h（2 分）流体具有粘性（0 ）；有足够的速度（V 0）且流体从大口进小口出；具有收敛性楔形间隙（h ho ） （ 6分）三、分析计算题38分1、有一单个紧螺栓联接，已知预紧力Fz= 7500N，轴向工作载荷F= 6000N，螺栓刚度 Cb = 200N/卩m,被联接件刚度Cm= 800N/卩m 要求：1 ）计算螺栓所受的总拉力F0和

7、残余预紧力 F，/; 4分2）为使接合面不出现缝隙，轴向工作载荷最大值Fmax是多少？ 2分3）若要使Fo减小，又不增加螺栓个数，有哪些具体措施？2分要求:1、2）要有详细的计算步骤计算螺栓所受的总拉力F0和残余预紧力1分2、已知0 =Cb /( G + Cm) F7500 + 200 /( 200 + 800 )X 6000F。一 F= 8700 - 6000 = 2700 ( N)为使接合面不岀现缝隙，必须使F0- F 00,2.5 分0.5 分1分即:1.5 分V F0= 8700 ( N),即 Fmax = 8700N使F0减小的具体措施:0.5 分减小螺栓刚度Cb:增大螺栓长度、减小

8、螺栓杆直径、作成空心杆、在螺母下安装弹性元件等;增大被联接件刚度v带传动所传递的功率紧力F0=1125N，试求紧边拉力分）F答：（1）有效圆周力(2)| F1F2F F10.5 + 0.5 = 1 分Cm：采用刚性大的垫片。0.5 + 0.51000P 750N 2 分F22F0X手柄P=7.5kW，带速 v=10m/s，现测得张竭轮F1和松边拉力 F2。各等于多少？（卷筒0?Fl1500N F 2=750N 3 分3、如图所示为某手动简单起重设备,按图示方向转动蜗杆，提升重物G,试求:1）蜗杆与蜗轮轮齿的螺旋线方向;(2 分)2）在图上标岀啮合点处各力的方向;(6 分)3）若蜗杆自锁，反转手

9、柄使重物下降,求蜗轮上作用力方向的变化。(2 分)答：（1）蜗杆及蜗轮的轮齿螺旋线均为右旋，如图。2分（2）啮合点所受各力Fr1、Ft1、Fa1及Fr2、Ft2、Fa2均示于图解中。分（3）反转手柄使重物下降时，蜗轮上所受的仍指向蜗轮轮心；但Ft2与原来方向相反（即向左）推动蜗轮逆时针转动;Fa2与原方向相反，变为指向纸面（即表示Fa2 ） 2分4、一对圆锥滚子3206轴承，安装形式如图。已知轴承i、II所受径向载荷为 Fn=970N, F2 =840N , A为作用于轴上的轴向力,A=237N,载602卷筒EI柄蝎轮IIS荷系数fp=1.1 ,温度系数f T=1.0，轴承内部轴向力 S的计算

10、式为2Y，Y=1.7，e=0.36，试计算轴承I、II的当量动载荷P1和P2。如果已知轴的转速n=1200r/min 轴承的预期寿命为Lh 24000h，问该轴承能否满足要求？（12分）所需参数如下表。答:轴承型号Fl eFr空eFr基本额定动载荷C（N）3206XYXY248001.710S1 Fr1/2Y970/ 2 1.7285 NFr2/2Y840/2 1.7247 N（0.5判断 S+A=247+237=484S 1=285F a2=S=247N（1 分）Fa14840.49e 0.36,4）Fr1970Fa22850.34e 0.36,:Fr28405）PX1 F r1半Fa10.

11、49 970X2Fr21 970 970n（1 分）3）Fai=A+S=484N26）X1LhLh（0.5 分）分）（1 分）ISi0.4, Yi1.7 484P F2，取P=P1=1210.8N计算轴承寿命106fTC1.7（1 分）0（1 分）1210.8nLh （ 1 分）（1 分）（1 分）60nfpP（1 分）10/3,106fT1.0,1.0fp 1.1,2480010/360 12001.1 1210.8n 1200r/min237636.8h （1 分）Lh Lh 24000h（1 分）该轴承满足要求。四、结构题（15 分）1、在下面两个视图上，画岀平键联接结构图。（5 分）答

12、：用方头键也可以，但右边b图结构要对。诸如：1） （ a）图键不打剖面线，（b）图键过短，扣 0.51.0 分。2 ）如（b ）图没剖键，键露过长扣13）侧面工作，和上端留隙没画或画错扣23分2、指岀下列结构的错误（在有错处画X,简要说明原因，并在另一侧画岀其正确结构图错误算一处，多找只算前5个答案，其余不计分）（10 分）本题的典型错误：套筒过高，不便拆轴承；齿轮不能准确固定；安轴承处轴径不应和密封轴段轴径相同；透盖应密封；联轴器轴段轴径应比密封轴径小些（或3（找出5处可即可，同类联轴器不能定位）；安联轴器轴段应比联轴器孔短；分箱面不应画剖面线；轴承凸台应突出，以便加工；端盖应凹下去，以便减

13、小加工面一、选择题：本题共 10个小题，每小题2分，共20分，在每小题给岀的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。把所选项前的字母填在题后的括号内。1 齿轮传动中，轮齿的齿面疲劳点蚀，通常首先发生在【】A. 齿顶部分B.靠近节线的齿顶部分C.齿根部分D.靠近节线的齿根部分2 塑性材料制成的零件进行静强度计算时，其极限应力为【】A. b b B.b sC. a oD. b i3带传动中，弹性滑动【】A. 在张紧力足够时可以避免B. 在传递功率较小时可以避免C. 在小带轮包角足够大时可以避免D. 是不可避免4 齿轮传动中，通常开式传动的主要失效形式为【】A.轮齿折断B.齿面点蚀C.齿面磨损D.齿面

14、胶合5 在润滑良好的条件下，为提高蜗杆传动的啮合效率，应采用【】A.大直径系数的蜗杆B.单头蜗杆C.多头蜗杆D.较多的蜗轮齿数6 设计V带传动时，选择小带轮基准直径di dmin，其主要目的是为了【】A. 使传动的包角不致于过小B. 使带的弯曲应力不致于过大C. 增大带轮间的摩擦力D. 便于带轮的制造7.在下列四种型号的滚动轴承中，只能承受轴向载荷的是A. 6208 B. N2208 C.3208 D.5208A. 铸锡青铜B.铸铝铁青铜C.铸铁D.碳钢9.代号为 1318 的滚动轴承，内径尺寸d为【】A. 90mm B. 40mm C. 19mm D. 8mm10.下列哪种螺纹主要用于联接？

15、【】A. 矩形螺纹B.梯形螺纹C.锯齿形螺纹D.三角形螺纹8.对于相对滑动速度较高（6m/S ）的重要蜗杆传动，蜗轮材料应选用二、填空题：本大题共 10 个小题，每空 1 分，共 20 分。把答案填在题中横线上。1. 软齿面齿轮是指轮齿的齿面硬度 HBS；在一般情 况下，闭 式软齿面齿轮传动的 主要失效形式是。2. 我国的标准分为、地方标准和企业标准四级。按照标准实施的强制程度，标准又分为强制性和推荐性两种。3. 按照螺旋线的旋向，螺纹分为和。4. 键是标准件，主要分为、楔键和切向键等。5. 开式齿轮传动的主要失效形式是磨损，固通常只进行计算。6. 开始齿轮传动通常采用人工定期加油润滑的方式；

16、闭式齿轮传动通常采用或的方式。7. 传递动力用的链条，按结构的不同主要有和两种。8. 滚动轴承一般是由、和保持架组成。9. 按照承受载荷的方向或公称接触角的不同，滚动轴承可分为和。10 .弹簧的种类很多，从外形看，有、碟形弹簧、平面涡卷弹簧和板弹簧等。三、简答题：本大题共 6 个小题，每题 5 分，共 30 分。把答案填在题中横线上。1. 简述轮齿的失效形式主要有哪五种？2. 简述带传动中，打滑、弹性滑动的含义。3. 试说明滚动轴承代号6308 的含义。4. 简述联轴器的分类及各自的特点。5常用的螺纹紧固件有哪些？6简述链传动的主要优点。四、 计算题：本大题只有一个小题，满分14分下图所示被联

17、接件用两个普通紧螺栓联接，已知被联接件所承受的横向外载F=15000N，接合面之间的摩擦系数f=0.2，可靠性系数 Ks=1.2，螺栓许用拉应力b =160MPa。试求所需螺栓的最小直径di。五、结构改错题：本大题只有一个小题，满分12分-八1厂、厂V标准答案纸一、选择题：1 - 5: DDDCC 6-10: BBAAD二、填空题：1 350，点蚀2 .国家标准，行业标准3. 左旋螺纹，右旋螺纹4 .平键，半圆键5 弯曲强度6.浸油润滑，喷油润滑7 滚子链，齿形链8外圈，内圈，滚动体9.向心轴承，推力轴承10 螺旋弹簧，环形弹簧三、简答题：1 轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性变形各1分2 若带所需传递的圆周力超过带与轮面间的极限摩擦力总和时，带与带轮将发生显著的相对滑动，这种现象称为打滑。2分这种由于材料的弹性变形而产生的滑动称为弹性滑动。 2分打滑应当避免，弹性滑动不可避免。 1分3. 6深沟球轴承 1分3中系列1分08内径 d=40mm 1 分公差等级为0级1分游隙组为0组1分4 联轴器分为刚性联轴器和弹性