机械设计模拟试题答案

1、、填空1、受预紧力和轴向工作载荷的螺栓，其总拉力为（工作载荷）与（预紧力）之和。2、普通平键的工作面是 （键的两个侧面） ，工作时靠 （键与键槽间的挤压） 传递 转矩 。3、根据齿形不同，花键分为（矩形花键） ，（渐开线花键） 和（三角形花键） 三 种。4、带传动的主要失效形式为（打滑）和 （ 疲劳断裂 ） 两种 。5、链传动中，链轮转速 （高） 链节距 （长） 链轮齿数 （少） 则动载都将愈 大。6、齿轮传动的主要失效形式有 （齿面点蚀）（轮齿折断）（齿面胶合）（齿面磨粒磨 损）（齿面塑形流动） 。7、滚动轴承常见的失效形式有 （疲劳点蚀）（塑形变形）（磨损） 三种 。8、一般情况下，轴主要

2、由 （轴颈）（轴肩）（轴环） 三部分构成 。9、低于第一临界转速下工作的轴称作（刚性轴） ，超过第一临界转速工作的轴称 作（挠性轴） 。10 滑动轴承的轴瓦上开的油孔用于（供应润滑油） 开的油沟用于 （输送和分布 润滑油） 。11 基本额定寿命为 （106转/ 分），可靠度为（ 90% ）时滚动轴承所能承受的恒定 载荷为基本额定动载荷。12 链传动的 （平均） 速比是不变的，而 （瞬时） 速比是变化的13 一对相啮合的大小齿轮的齿面接触应力是 （相）等的，而其接触强度是 （不） 等的 。14 装在一根轴上两端的两个滚动轴承均轴向固定， 适用于温升较 （底）轴较（短） 的情况下 。15 直齿轮的

3、齿形系数 YFa 只与（齿数） 和 （变位系数） 有关 。二、问答题1、拧紧螺纹联结为什么要考虑防松？防松方法分为哪几种？ 答：螺纹联接一般有自锁能力， 但是当在冲击、 振动或变载荷作用， 或者温度变化 大时，螺纹联接有可能松动， 甚至松开。 所以在设计螺纹联接时， 必须考虑防 松。常用的防松方法分为三种： 利用摩擦防松、 直接锁住防松和破坏螺纹副防 松。2、带传动中，主动轮圆周速度、带速、从动轮圆周速度是否相等？为什么？ 答：在带传动中， 主动轮圆周速度、 带速、 从动轮圆周速度各不相同。 这是因为带 存在弹性滑动。3、试述齿轮传动计算动载荷中的系数 KA、KV、 Ka、 K、各是什么系数？

4、它们分 别考虑什么因素影响答： KA是工况系数，主要考虑动力机和工作运转性能、联轴器的缓冲性能等外部 因素的影响； KV 是动载系数，主要考虑齿轮副因存在制造和装配误差，以及 弹性变形而产生的动载荷； Ka 是齿间载荷分配系数，主要考虑同时啮合的各 对轮齿间载荷分配不均匀对计算载荷的影响； K 是齿向载荷分布系数， 主要 考虑是轮齿沿接触线产生载荷分布不均匀现象的影响。4、皮带传动中心距取的过大与过小各有什么不利影响？ 答：在带传动中， 如果中心距过大， 将会因为载荷的变化引起皮带的颤动； 如果中心距过小，会加速带的磨损，而且在传动比较大时会使小带轮包角过小。5、轴的主要作用是什么？答：轴的主

5、要作用是支承旋转的机械零件，并传递运动和动力。6、滚动轴承一般由哪几部分零件构成？各起什么作用？答：滚动轴承一般由内圈、 外圈、滚动体和保持架四部分组成。 内圈一般和轴配合，外圈一般和轴承孔配合，外圈和内圈之间发生相对运动；滚动体起支承和承载作用；保持架将滚动体均匀隔开，避免滚动体直接接触而产生剧烈磨损。7、获得流体动压润滑的必要条件是什么？ 答：获得流体动压润滑必须满足以下条件： 润滑油具有一定的粘度； 相互运动 表面有较大的相对滑动速度；相对滑动表面之间必须形成收敛形间隙； 要有足够的供油量。三、分析及计算题1、如图所示为一传动系统，已知动力从锥齿轮1 输入，转向如图所示。试判断：（1）、

6、蜗杆 3的齿向及蜗轮 4 的转动方向；2）、锥齿轮 1、 2啮合处及蜗轮 4 蜗杆 3啮合处各个力的方向解：（ 1）根据锥齿轮 1的转向可以判断锥齿轮 2 的转向如图所示。而锥齿轮 2和 蜗杆 3 安装在同一根轴上，所以蜗杆 3 的转向与齿轮 2 的转向相同。锥齿轮 2 所 受的轴向力方向为由小端指向大端，如图 Fa2 所示，为平衡该轴的轴向力，应使 蜗杆所受的轴向力方向与 Fa2 相反，因此得到蜗杆所受轴向的方向Fa3，如图所示。根据蜗杆的转向和轴向力的方向，采用左手定律，可以判断蜗杆的齿向为左 旋。涡轮 4 所受圆周力与蜗杆所受轴向力为作用力与反作用力，可以知道 Ft4 的 方向如图所示，

7、因此可以判断蜗杆 4 为沿顺时针方向旋转。Fr1、 Fr2 的方向如图所示；锥齿轮 1 所受的圆周力 Ft1 垂直纸面向里，锥齿轮 2 所受的圆周力 Ft2 垂直纸面向外。在蜗轮、蜗杆 3、4 啮合处，蜗杆所受的轴向力 Fa3、径向力 Fr3 ，以及蜗轮所受的径向力 Fr4、切向力 Ft4 如图所示；蜗杆 3 所 受的切向力 Ft3 方向垂直纸面向外， 蜗轮所受的轴向力 Fa4 的方向垂直纸面向里。2. 已知一托架边板用四个螺栓与相邻机架联接（假设螺栓靠剪切传力） ，托架受一 与边板螺栓组对称轴线相平行， 大小为 3500N的载荷作用， 如图所示。 试问：每个 螺栓所受的力是多少？方向如何？解

8、：将力 F = 3500 N 向螺栓组中心平移，则可以转化为主失 F = 3500 N 和主矩M = 2625000 Nmm。 考虑主失作用下，各个螺栓的受力大小相同，方向向下：(N) 考虑主矩作用下，各个螺栓所受的力：(N)各力的方向如图所示螺栓 1 的合力(N)螺栓 2 的合力(N)螺栓 3 的合力(N)螺栓 4的合力(N) 3、如图所示，齿轮轴由两个角接触球轴承支承，轴承承受径向载荷：求：（ 1）轴承 1、2 上所受的轴向力 Fa1、Fa2, 并标出内部轴向力 S1、 S2的方向； （ 2）求轴承 1、 2 上的当量动载荷 P1 、 P2（已知 P=fp（XFr+Yfa, fp=1.5）

9、参考答案： （1）轴承 1和 2背靠背安装。径向力作用下，在角接触球轴承中产生附加轴向力。方向如图所示附加轴向力的大小为：（N）（因为 所以轴承 2 被压紧，轴承 1被防松。所以（N）确定因数 X 和 Y：查表的 X1 = 1 ， Y1 = 0查表的 X2 = 0.41 ，Y2 = 0.85计算当量载荷：N）N）4. （本题 10分） 4. （本题 10 分）一个由 40Cr 制成的零件，已知求此零件的疲劳安全系数和静强度安全系数。解: 计算平均应力和应力幅：(MPa)(MPa)零件的疲劳安全系数： 静强度安全系数：5、（本题 10 分）指出图中齿轮轴系上的错误，并简要说明理由1）轴颈的长度应

10、略短于轮毂的长度，以使定位可靠。2）两键应在同一条母线上，以便一次加工成型。3）端盖不应与轴接触，否则产生摩擦；端盖与轴之间加装密封环，防止润滑 油外漏。（ 4） 该处应加装密封垫，防止润滑油泄露。（ 5） 箱体孔的边缘应低于轴承外圈的厚度，以便轴承外圈的拆卸。（ 6） 轴承右边定位轴肩的高度过高，应低于轴承内圈的厚度，以便轴承内圈的 拆卸（ 7） 轴颈的长度应略短于轮毂的长度，以使定位可靠；齿轮右侧无定位（ 8） 轴承左侧无定位。6、如图 1 所示为斜齿轮 蜗杆传动装置。动力由齿轮 1 输入，蜗杆 3 为右旋 蜗杆。试问：（1）、为使蜗轮 4 按图中方向转动，确定斜齿轮 1 的转动方向；（2

11、）、为使蜗杆所在的轴上所受轴向力能互相抵消一部分，确定斜齿轮1 和斜齿轮 2 的轮齿旋向；（3）、在图上画出齿轮 1和蜗轮 4所受的各分力（ Ft, Fr, Fa ）方向（垂直纸 面向外的力画、向内的力画） 。解: 1. （1）根据蜗轮 4的转向可以判断其圆周力 Ft4 的方向如图所示。而蜗杆3 的轴向力与蜗轮 4 的圆周力大小相等，方向相反；并且蜗杆3 为右旋；运用右手规则，可以判断出蜗杆的转动方向如图所示。从而可以判断斜齿轮 1 的旋转方（ 2）为使轴向力相互抵消一部分，应使斜齿轮2 的轴向力方向与蜗杆 3的轴向力方向相 反。则 Fa2的方向应如图所示。而斜齿轮 1 的轴向力方向与斜 齿轮

12、 2的轴向力方向相反， 从而得到斜齿轮 1 的轴向力方向如图所示。根据斜 齿轮 1 的转动方向和轴向力方向运用左 右手规则判断，发现满足左手规则，因 此可以确定斜齿轮 1 的旋向为左旋。（3）斜齿轮 1和蜗轮 4所受各力方向如图所示。7、一轴两端各由一个角接触轴承支承，受力情况如图2 所示，载荷系数， 试求 两个轴承的当量动载荷 P已知: 轴承内部轴向力 S=Fr/2Y ， Y=1.6， ） 解：（ 1）轴承 1和 2面对面安装。在悬臂端轴受径向力 Fr = 1200 N ，轴向力 Fa= 400N 作用。在径向力作用下，在角接触球轴承中产生径向支反力。设左边轴承为 1 ，右边轴承为 2计算各

13、个轴承所承受的径向力：联立以上两式，可得：N，方向向上；N，方向向下计算派生轴向力：N）N）因为 ，所以轴承 2被压紧，轴承 1 被防松。所以（ N）（N）确定因数 X 和 Y：查表的 X1 = 1 ， Y1 = 0查表的 X2 = 0.4 ， Y2 = 1.6计算当量载荷：（N）（N）8、如图所示的夹紧联接 , 柄部承受载荷 P=600N,柄长 L=350mm轴, 直径 db=60, 螺 栓个数 z=2, 接合面摩擦系数 f=0.15, 螺栓的许用应力 = 240 MPa ，试确定螺栓直径设螺栓的工作拉力为 F，则有下列关系：则有：N）根据螺栓的强度条件：可以得到螺栓的计算直径 dc(mm)9、如图 4所示为普通螺栓组联接，载荷 R=4000N作用在水