大学机械设计考试试题及答案

1、试。题A一、填空（每空1分，共20分）1,在疲劳曲线上，以循环基数N0为界分为两个区：当 N>N0时，为（）区；当NVN。时，为（）区。2 .刚度是指机械零件在载荷作用下抵抗（）的能力。零件材料的弹性模量越小，其刚度就越（）。3 .润滑油的（）性越好，则其产生边界膜的能力就越强；（）越大，则其内摩擦阻力就越大。4 .为改善润滑油在某些方面的性能，在润滑油中加入的各种具有独特性能的化学合成物 即为（）。5 .正是由于（）现象，使带传动的传动比不准确。带传动的主要失效形式为（）和（）。6 .蜗杆传动的主要缺点是齿面间的（）很大，因此导致传动的（）较低、温升较高。7 .链传动水平布置时，最好（

2、）边在上，（）在下。8 .设计中，应根据被联接轴的转速、（）和（）选择联轴器的型号。9 .径向滑动轴承的半径间隙与轴颈半径之比称为（）；而（）与（）之比称为偏心率名。10 .对于普通平键，考虑到载荷分布的不均匀性，双键联接的强度按（）个键计算。二、判断题（每小题 1分，共10分）（正确的划，错误的划“X” ）1 .十字滑块联轴器中的所有元件都是刚性元件，因此属于刚性联轴器。（）2 .两摩擦表面的粗糙度值越小，则越容易实现液体动力润滑。（）3 .在计算转轴的强度时，安全系数法比当量弯矩法更精确。（）4 .相啮合的蜗杆和蜗轮的螺旋角必须大小相等，旋向相反。（）5 .闭式齿轮传动皆须首先按齿面接触强

3、度进行设计计算，确定传动的几何尺寸，然后校核齿根弯曲疲劳强度。（）6 .由于链传动不需要张紧力，故作用在轴上的载荷较小。（）7 .正是由于过载时产生“弹性滑动”，故带传动对传动系统具有保护作用。 （）8 .楔键只能用于单向传动，双向传动时，必须采用两个楔键。（）9 .性能等级为6.6级的螺栓，其屈服点 bs = 600MPa。（）10 .机械零件的计算分为设计计算和校核计算，两种计算的目的都是为了防止机械零件在 正常使用期限内发生失效。（）三、简答题（每小题 5分，共20分）1 .简述为什么开式齿轮传动一般不会出现点蚀现象？2 .对于滚动轴承的轴系固定方式，请解释什么叫“两端固定支承”？3 .

4、简述形成稳定动压油膜的条件？4 .解释名词：滚动轴承的寿命；滚动轴承的基本额定动载荷。四、（15分）某轴用一对同型号角接触球轴承支承，受力情况如图所示。已知：内部轴向力 Fs=0.68Fr, e=0.68。当旦 We时，X = 1, Y = 0;当区e 时，X = 0.41, Y = 0.87。 SFRFR问哪个轴承的寿命低？12rVFx=900N-=fiF"4000NFr2=2500N五、（15分）如图所示的螺栓组联接，已知外载荷F = 5KN,各有关几何尺寸如图所示。试计算受力最大螺栓所受的横向工作载荷Fsmax。IT-六、（20分）设计一个标准直齿圆柱齿轮传动，传动比 i=3.

5、2,允许传动比有不超过土 5%的误差。通过强度计算已确定中心距a = 320mm,模数m>3mm ,取齿宽系数d = 1 o试确定下列几何尺寸： m、zi、Z2、di、d2> bi、b2。（模数系列:3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、7、8、）机械设计试题 A标准答案一、填空（每空1分，共20分）1,在疲劳曲线上，以循环基数 No为界分为两个区：当 N>N0时，为（无限寿命区）区；当NvNo时，为（有限寿命区）区。2 .刚度是指机械零件在载荷作用下抵抗（弹性变形）的能力。零件材料的弹性模量越小，其刚度就越（小）。3 .润滑油的（油）性越好，则其产生边界膜的能力就越强；（

6、粘度）越大，则其内摩擦阻力就越大。4 .为改善润滑油在某些方面的性能，在润滑油中加入的各种具有独特性能的化学合成物 即为（添加剂）。5 .正是由于（弹性滑动）现象，使带传动的传动比不准确。带传动的主要失效形式为（打滑）和（带的疲劳破坏）。6 .蜗杆传动的主要缺点是齿面间的（相对滑动速度）很大，因此导致传动的（效率 ）较低、温升较高。7 .链传动水平布置时，最好（ 紧边）边在上，（松边）在下。8 .设计中，应根据被联接轴的转速、（转矩）和（直径）选择联轴器的型号。9 .径向滑动轴承的半径间隙与轴颈半径之比称为（相对间隙）；而（偏心距）与（半径间隙）之比称为偏心率名。10 .对于普通平键，考虑到载

7、荷分布的不均匀性，双键联接的强度按（1.5 ）个键计算。二、判断题（每小题 1分，共10分）（正确的划，错误的划“X” ）1 .十字滑块联轴器中的所有元件都是刚性元件，因此属于刚性联轴器。（x ）2 .两摩擦表面的粗糙度值越小，则越容易实现液体动力润滑。（V ）3 .在计算转轴的强度时，安全系数法比当量弯矩法更精确。（V ）4 .相啮合的蜗杆和蜗轮的螺旋角必须大小相等，旋向相反。（X ）5 .闭式齿轮传动皆须首先按齿面接触强度进行设计计算，确定传动的几何尺寸，然后校核齿根弯曲疲劳强度。（X ）6 .由于链传动不需要张紧力，故作用在轴上的载荷较小。（V ）7 .正是由于过载时产生“弹性滑动”，故

8、带传动对传动系统具有保护作用。（X ）8 .楔键只能用于单向传动，双向传动时，必须采用两个楔键。（x ）9 .性能等级为6.6级的螺栓，其屈服点 bs = 600MPa。（ X ）10 .机械零件的计算分为设计计算和校核计算，两种计算的目的都是为了防止机械零件在正常使用期限内发生失效。（V ）三、简答题（每小题 5分，共20分）1 .简述为什么开式齿轮传动一般不会出现点蚀现象？答：因为在开式齿轮传动中，磨粒磨损的速度比产生点蚀的速度还快，在点蚀形成之前，齿面的材料已经被磨掉，故而一般不会出现点蚀现象。2 .对于滚动轴承的轴系固定方式，请解释什么叫“两端固定支承”？答：两端固定支承即为轴上的两个

9、轴承中，一个轴承的固定限制轴向一个方向的串动，另一个轴承的固定限制轴向另一个方向的串动，两个轴承的固定共同限制轴的双向串动。3 .简述形成稳定动压油膜的条件？答：1）两摩擦表面之间必须能够形成收敛的楔形间隙；2）两摩擦表面之间必须有充足的、具有一定粘度的润滑油；3）两摩擦表面之间必须有足够的相对运动速度。4 .解释名词； 滚动轴承的寿命；滚动轴承的基本额定动载荷。答：1）滚动轴承的寿命即滚动轴承中内、外圈滚道以及滚动体，任一元件出现疲劳点蚀之前，两套圈之间的相对运转总转数。也可用恒定转速下的运转小时数表示；2）基本额定动载荷即基本额定寿命为106转时，轴承所能承受的最大载荷。四、解：(1) F

10、si=0.68Fri = 0.68父 4000 = 2720 (N)1.5 分Fs2 = 0.68Fr2 = 0.68父 2500 = 1700(N)1.5 分(2) Fs2 +Fx =1700 +900 =2600 (N) < Fs1 = 2720 ( N)故Fa1 = Fq =2720 (N) 3 分Fs1 -Fx =2720 -900 =1820 (N) > Fs2 =1700 (N)故Fa2 = Fs1 Fx =1820 (N) 3 分F A1Fr1F A2F R22720-=0.68 = e ,则 X = 1, Y=0。4000FP1 = fP(X1FR1 +Y1FA1)

11、 = fP m(1 m 4000 +0x2720) =4000 fP (N)1820-=0 728 >e,则 X = 0.41, Y = 0.87。2500则FP2 = fP(X2FR2 Y2FA2)= fP(0.41 2500 0.87 1 820= 3500 fp (N)由于FP1 > FP2 ,故轴承1的寿命短。五、解：(1)将F向螺栓组形心平移，同时得转矩ToT=500 X F= 5X 105X 500= 2.5X 106 ( N)4 分3在F作用下，各螺栓所受横向力为 FFsi z5 104= 1250 (N)在T作用下，各螺栓所受横向力也相等，为rT T 2.5 106

12、Fs2 = -2' = =j= 5524.3 (N)4 r 4r 4 ,802 802显然，1、2两螺栓所受的横向力最大，为Fsmax = ,Fs12 Fs22 -2FsFs2COS：二、；12502 5524.32 -2 1250 5524.3 cos135=6469 (N)、一，1，、k、斛：(1)由 a =-m(乙+22)得z12取m =5 (mm)(应为标准值)2 320则z1 + z2 = 1285z2 = iz1 =3.2z1联立(1)、(2)解得 z1 =30.47 ,2a 2 320Z2 二一二m m2分(1) 2 分(2) 2 分Z2 =97.53z1 = 30 ,z

13、2 = 98d1 = mz1 = 5 m30 = 150 (mm)d2 =mz2 =5父98 =490 (mm)2 分b=U1ddi =1父150 (mm)2分取 b2=b=150 (mm),b1 =b2 +10 =150 +10 =160 (mm)4 分11 .汪：本题王要考察： m是否为标准值？是否满足 a = (d1+d2) = m(z1 + z2) ?各参数22和尺寸取值圆整是否合理？机械设计试题 B、填空（每空1分，共20分）1 .当所受轴向载荷通过（时，螺栓组中各螺栓承受的）相等。2 .从结构上看，带轮由（）、轮辐和（）三部分组成。3 .在直齿圆柱齿轮传动的接触疲劳强度计算中,）为

14、计算点，把一对轮齿的啮合简化为两个（）相接触的模型。4 .按键齿齿廓曲线的不同，花键分为（）花键和（花键。5.请写出两种螺纹联接中常用的防松方法:6.疲劳曲线是在（）一定时，表示疲劳极限 二yM之间关系的曲线。7.理论上为（）接触或（）接触的零件，在载荷作用下，接触处局部产生的应力称为接触应力。8 .开式齿轮传动的主要失效形式是:9 .径向滑动轴承的条件性计算主要是限制压强、不超过许用值。10.在类型上，万向联轴器属于（）联轴器，凸缘联轴器属于）联轴器。二、选择填空（每空 1分，共10分）1.下列磨损中，不属于磨损基本类型的是（）;只在齿轮、滚动轴承等高副零件上经常出现的是（1）粘着磨损;（2

15、）表面疲劳磨损;（3）磨合磨损;（4）磨粒磨损。2.在通过轴线的截面内,）的齿廓为直边梯形；在与基圆柱相切的截面内,的齿廓一侧为直线，另一侧为曲线。（1）阿基米德蜗杆；（2）法向直廓蜗杆；（3）渐开线蜗杆；（4）锥蜗杆。3、对于直齿圆柱齿轮传动，其齿根弯曲疲劳强度主要取决于（）；其表面接触疲劳强度主要取决于（）。（1）中心距和齿宽；（2）中心距和模数；（3）中心距和齿数；（4）模数和齿宽。4、对于径向滑动轴承，（）轴承具有结构简单，成本低廉的特点；（）轴承必须成对使用。（1）整体式；（2）剖分式；（3）调心式；（4）调隙式。5 .在滚子链传动的设计中，为了减小附加动载荷，应（）。（1）增大链节

16、距和链轮齿数；（2）增大链节距并减小链轮齿数；（3）减小链节距和链轮齿数；（4）减小链节距并增加链轮齿数。6 .对中性高且对轴的削弱又不大的键联接是（）联接。（1）普通平键；（2）半圆键；（3）楔键；（4）切向键。三、简答题（每小题 5分，共20分）1 .画图表示机械零件的正常磨损过程，并指出正常磨损过程通常经历哪几个磨损阶段？2 .简述Miner法则（即疲劳损伤线性累积假说）的内容。3 .简述齿向载荷分布系数 Kp和齿间载荷分配系数 Ka分别考虑的是什么因素对齿轮所受载荷的影响？4,试分析张紧力 Fo对带传动正反两方面的影响。四、（15分）已知某材料的力学性能为：仃4 = 350MPa, m

17、=9, No = 5X 106 ,对此材料进行对称循环疲劳试验， 依次加载应力为:(1)仃 1 =550MPa,循环次数 m = 5X 104 ；(2)5cr2 = 450 MPa,循环次数n2=2X 10 ； (3) a3=400 MPa。求：发生疲劳破坏时，仃3的循环次数n3=?六、(18分)图示为一蜗杆轴用两个角接触球轴承支承。已知蜗杆所受轴向力Fx = 580N,两轴承的径向力为： Fri=935N, Fr2 = 1910N,载荷性质系数fp = 1.1。试计算两个轴承 的当量动载荷。注：*内部轴向力 Fs = eFR, e= 0.36。*当良3 时，X=1, Y = 0;当星e 时，

18、X = 0.41, Y = 0.87。FrFr12FriFr2八、(17分)图示为由圆锥齿轮和斜齿圆柱齿轮组成的传动系统。已知：I轴为输入轴，转向如图所示，输出轴功率P?=5KW,转速nm = 157rpm,各轮齿数为：z1=25, z2=60,Z3=22, Z4=84,设效率为 100%。(1) 在图中标出各轮转向，并计算各轴的转矩。(2) 为使2、3两轮的轴向力方向相反，确定并在图中标出3、4两轮的螺旋方向。(3) 在图中标出2、3两轮在啮合点处所受各分力(Ft、Fr、Fx)的方向。机械设计试题 B标准答案一、填空（每空1分，共20分）1 .当所受轴向载荷通过 （螺栓组形心）时，螺栓组中各

19、螺栓承受的 （轴向工作拉力）相等。2 .从结构上看，带轮由（ 轮毂）、轮辐和（轮缘）三部分组成。3 .在直齿圆柱齿轮传动的接触疲劳强度计算中，以（节点）为计算点，把一对轮齿的啮合简化为两个（ 圆柱体 ）相接触的模型。4 .按键齿齿廓曲线的不同，花键分为（ 矩形）花键和（渐开线）花键。5 .请写出两种螺纹联接中常用的防松方法：（双螺母等 ）和（防松垫圈等）。6 .疲劳曲线是在（ 应力比）一定时，表示疲劳极限 。丫.与（循环次数）之间关系的 曲线。7 .理论上为（点）接触或（线）接触的零件，在载荷作用下，接触处局部产生的应 力称为接触应力。8 .开式齿轮传动的主要失效形式是：（齿面的磨粒磨损）和（

20、断齿 ）。9 .径向滑动轴承的条件性计算主要是限制压强、（速度 ）和（pv值）不超过许用值。10 .在类型上，万向联轴器属于（无弹性元件的挠性）联轴器，凸缘联轴器属于（刚性）联轴器。二、选择填空（每空 1分，共10分）1.下列磨损中，不属于磨损基本类型的是（3 ）;只在齿轮、滚动轴承等高副零件上经常出现的是（2）。（1）粘着磨损;（3）磨合磨损;（2）表面疲劳磨损;（4）磨粒磨损。2在通过轴线的截面内，（1 ）的齿廓为直边梯形；在与基圆柱相切的截面内，（ 3 ）的齿廓一侧为直线，另一侧为曲线。（ 1 ）阿基米德蜗杆；（ 2）法向直廓蜗杆；（ 3）渐开线蜗杆；（ 4）锥蜗杆。3、对于直齿圆柱齿轮

21、传动，其齿根弯曲疲劳强度主要取决于（4 ） ；其表面接触疲劳强度主要取决于（1 ） 。（ 1 ）中心距和齿宽；（ 2）中心距和模数；（ 3）中心距和齿数；（ 4）模数和齿宽。4、对于径向滑动轴承，（1 ）轴承具有结构简单，成本低廉的特点；（3 ）轴承必须成对使用。（1 ）整体式；（2）剖分式；（3）调心式；（4）调隙式。5在滚子链传动的设计中，为了减小附加动载荷，应（4 ） 。（1 ）增大链节距和链轮齿数；（2）增大链节距并减小链轮齿数；（3）减小链节距和链轮齿数；（4）减小链节距并增加链轮齿数。6对中性高且对轴的削弱又不大的键联接是（1 ）联接。（ 1 ）普通平键；（ 2）半圆键；（ 3）楔

22、键；（ 4）切向键。三、简答题（每小题5 分，共 20 分）1 画图表示机械零件的正常磨损过程，并指出正常磨损过程通常经历哪几个磨损阶段？答：主要经历三个阶段：磨合磨损阶段；稳定磨损阶段；剧烈磨损阶段。2 简述 Miner 法则（即疲劳损伤线性累积假说）的内容。答：在规律性变幅循环应力作用下，各应力对材料造成的损伤是独立进行的，并可以线性地累积成总损伤，当各应力的寿命损伤率之和等于1时，材料将会发生疲劳。3.简述齿向载荷分布系数Kp和齿间载荷分配系数Kq分别考虑的是什么因素对齿轮所受载荷的影响?答:系数Kp考虑的是载荷沿齿向分布不均匀性对齿轮轮齿所受载荷的影响;系数K考虑的是载荷在同时啮合的齿

23、对之间分配不均对齿轮轮齿所受载荷的影响。4.试分析弓紧力F0对带传动正反两方面的影响。答:张紧力Fo越大，则带传动的承载能力就越大，但同时带中所受的拉应力也越大，从而 降低带的寿命；张紧力越小，虽可减小带中的拉应力，提高带的寿命，但带传动的承载能力会降低。四、解:(1)由疲劳曲线方程二 mN 二 C 二 cNomNo(2)NiN2N302根据Miner法则5 io4一一 一 48.6 ioNoNoNo源15"。6二；4505 io655oniNi2 io558.2 io5N2 N3一一 4= 8.6 io-8.2 io5一一 一 5= 2.85 io% 一5 一 i2.85 io5解得