机械设计濮良贵第九版母卷

1、学院(部)出卷教师系主任签名制卷份数课程编号课程名称专业班级编号江汉大学2020 学年第 学期试题 ()卷题目1234567总分分数一、填空题(每小题1分，共10小题)(1) 机器的三个基本组成部分为原动机部分、传动部分和执行部分。o在各种机器屮都能用到的零件称为通用零件。在特定类型机器屮才能用到的零件称为空 用零件。()把由一组协同工作的零件所组成的独立制造或独立装配的组合体称作部性，如减速器等。 o设计机器的一般程序包扌舌计划阶段、方案设计阶段、孩术设计阶段和技术文件编制阶段。(2) “计算机辅助设计”的英文全称为Conwuter Aided Design,而微机电系统”的英文首 字母缩略

2、语为MEMSo(3) 机械零件的主要失效形式有整体断裂、过大的残余空形、零件的表而破坏、破坏止常工 作条件引起的失效四种。()运动副之间的摩擦将导致零件表面材料的逐渐丧失或迁移，这个过程称为磨损。(4) 一个冬件的磨损过程大致可分为三个阶段，即磨合阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段。()机件的磨损量与工作时间的关系可用下图表示，请在图中填写各阶段所对应的名称。(5) 机械磨损按照磨损机理來分可分为粘附磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、流体磨粒磨损和流体侵蚀磨损、机械化学磨损。(6) 根据摩擦面间存在润滑剂的情况，滑动摩擦可分为一 T摩擦、边界摩擦、混介摩擦和流体摩擦。(7) 润滑剂可分为气体、液体、半固

3、体和固体四种基本类型。(8) 用作润滑剂的油类可概括为三类：有机油、矿物油、化学合成油。(9) 根据摩擦而间油膜形成的原理，可把流体润滑分为流体动力润滑和流体静力润滑两类。(10) 机械联接分为两大类：机械动联接、机械静联接。(11) 机械静联接可分为可拆联接、不可拆联接以及过盈联接三类。(12) 常用螺纹的主要类型有普通螺纹、米制锥螺纹、管螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿 形螺纹。(13) 螺纹联接的基本类型有螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接和紧定螺钉联接。(14) 螺栓联接有两种形式，分别为：螺栓杆与孔壁间有间隙的普通螺栓联接和螺栓杆 与孔壁间有配合关系的较制孔用螺栓联接。(15)螺旋传动按

4、其用途不同可分为三种：传力螺旋、传导旋和调整螺旋。(16) 平键联接可分为普通平键、薄型平键、导向平键和滑键四种类型。(17) 花键联接按其齿形不同可分为矩形花键和渐开线花键两种。(18) 渐开线花键的分度圆压力角有30。和45。两种。(19) 销的主要形式有圆柱销、圆锥销、销轴和开口销四种。(20) 圆锥销为了保证可靠的自锁性能，其锥度为1： 50。(21) 机械传动可分为摩擦传动、啮合传动、液力传动和气力传动四种。(22) 标准普通V带由顶胶、抗拉体、底胶和包布四部分组成。(23) 铸铁V带轮的典型结构有实心式、腹板式、孔板式和椭圆轮辐式四种。(24) 目前较流行的一种链轮齿形为三圆弧一沟

5、线齿形或称凹齿形。(25) 齿轮传动的主要失效形式有齿而磨损、齿而点蚀、齿而胶合、塑性变形、和盘 齿折断。(26) 对齿轮材料性能的基本要求为：齿而要硬，齿芯要韧。(27) 齿轮表面硬化的方法有渗碳、氮化和表而淬火。(28) 蜗杆蜗轮机构的中性面是指 过蜗杆轴线且垂苜丁蜗轮轴线的平面。(29) 轴承代号71309的含义为：内径为45毫米的正常宽度、中系列角接触球轴承。(30) 径向滑动轴承的主要结构形式有整体式、对开式、自位式、间隙可调式和多叶式。(31) 形成流体动力润滑的必耍条件是： 相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙; 被油膜分开的两表而必须有足够的相对滑动速度： 润滑油必须有一定

6、的粘度，供油要充分。(32) 可移式刚性联轴器分为 十字滑块联轴器、滑块联轴器、十字轴式万向联轴器 和 齿式联轴器四种。(33) 双万向联轴器实现主动轴与从动轴角速度相等的条件为:输入轴与出轴保持平行;屮间轴两端的叉形接头应在同一平而内。二、选择题(每小题2分，共10小题)(1) 按理论力学方法求出的作用在零件上的载荷称为_B_。A) 计算载荷B)公称载荷C)实际载荷()45钢的持久疲劳极限= 270A/P，设疲劳曲线方程的幕指数/h = 9,应力循环基数 /Vo=5x106,当实际应力循环次数7V = IO4次时，有限寿命疲劳极限为C MPaA) 135B)417C)539D)175()若材

7、料疲劳曲线的幕指数m = 9,以对称循环应力6=5OOMPq作用于零件 = 104次以 后，相当于应力6=45OMPd作用于零件 D 。A)O.39xlO4 B) 1.46x10C) 7.45 xlO4 D) 2.58 xlO4O在图示设计冬件的极限应力线图中，如工作应力点M所在的ON线与横轴线夹 角” =45。，则该零件受的是C :若& = 90。, 则该零件受的是一 D 。A) 不变号不对称循环应力；B) 变号的不对称循环应力；C) 脉动循环变应力；D) 对称循环变应力。()已知一零件的最大工作应力=180MPa、最小应力o简则在极限应力线 图中，该工作点M与原点O的连线与横轴的夹角为_A

8、_。A) 68巧744“ B) 212T5“C) 66。215“D) 74。2833“()在图示冬件的极限应力简图上，M为零件的工作应力点，若加载于零件的过程中保持6讪为常数，则该零件的极限应力点为C :若 保持c唤为常数，则极限应力点为 A ；若 保持应力比厂为常数，则极限应力点为D 。A) MIB) M2C) M3D）M4（）在所示极限应力线图中如M所在的ON线与横轴夹角0 = 50。，则该零件受的是_。A）脉动循环变应力；B）对称循环变应力；C）变号不对称循环变应力；D）不变号不对称循环变应力o（2）接触而间摩擦状况可用膜厚比几来判别。当处于流体摩擦时，2的范围为_C_。A） 2 0.4

9、B）0. 4 2 3（3）动植物润滑油中因含有较多的_B_,在边界润滑时有很好的润滑性能。A）石墨B）硬脂酸C）聚四氟乙烯（）两相对滑动的接触表面依靠吸附的油膜进行润滑的摩擦状态称为A）液体摩擦B）干摩擦C）混合摩擦D）边界摩擦（）两摩擦表面被一层液体隔开摩擦性质取决于液体内部分子间粘性阻力的摩擦状态称为A oA）液体摩擦B）干摩擦C）混合摩擦D）边界摩擦（）两摩擦表面间的膜厚比2 = 0.4-3 （2 = 3-5,或20,B）屮=q）vC） y/2m/s时，应采用的润滑方式为C o0A)ZNB)ZKC)ZI（21）闭式蜗杆传动的功率损耗包括三部分,即轴承摩擦损耗和溅油损耗。A）啮合摩擦损耗B

10、）塑性变形损耗 C）热损耗（22）轴承合金是以作为基体，其内含有铢锡或铜锡的硬晶粒。A）青铜B）碳钢C）锡或铅00（23）为了限制滑动轴承的温升，必须验算滑动轴承的值。A） pB） vC） pv（24）滚动轴承有两种保持架，其中A常用铜合金、铝合金或塑料经切削加工制成，有较 好的定心作用。A）实体保持架B）冲压保持架（25）一般地说，当工作载荷的方向不变时，丄_有更紧一些的配合。A）转动圈比不动圈B）不动圈比转动圈(26)(27)圆锥滚子轴承的结构形式为_B _。A）牙嵌式B）摩擦式C）定向式（28）齿轮减速器的布置形式通常有三种：展开式、同轴式和分流式。其中C的齿轮均做成斜齿，一边右旋，另一

11、边左旋，以抵消轴向力。A）展开式B）同轴式C）分流式（29）机械式无级变速器主要是依靠传动原理实现转速无级地变化。A）摩擦轮B）齿轮啮合C）滚子链三、简答题（每小题6分，共4小题）1. 在闭式齿轮传动中，为什么“点蚀这种失效形式主要发生在齿而节线附近？答：齿轮传动时，啮合齿面的接触应力按循环脉动变化，当接触应力超过齿面材料的接触疲劳极限时，齿而产生疲劳微裂纹，润滑油浸入裂纹，再经齿面的进一步挤压，裂纹加速扩展, 导致齿面金屈脱落形成凹坑或麻点，这就是“点蚀”失效。由于齿面节线附近滑动速度小， 不易形成油膜，摩擦力较大，且节线附近为单齿对啮合区，接触应力较大，因而点蚀首先出 现在节线附近。2.

12、在带传动中，弹性滑动是如何发生的？弹性滑动与打滑有什么区别？答：在带传动屮，载荷是通过皮带与带轮之间的摩擦力来传递的，由于皮带是弹性体，其紧 边和松边的拉力不相等，导致皮带在与带轮相接触的过程中其弹性变形发生变化，两接触表 面发生相对滑动，这就是“弹性滑动”，它是带传动的固有物理属性。“打滑”则是由于外载 荷过大，超过带传动能提供的最大有效拉力，导致皮带与带轮之间产生明显相对滑动的现彖。“弹性滑动”是带传动的固有屈性，是不可避免的；“打滑”是由于过载引起的，是可以避免 的。3. 滚动轴承内圈和轴、外圈和轴承座孔的配合采用基孔制还是基轴制？滚动轴承回转套圈与 不转套圈所取的配合哪一个更紧些？为什

13、么？答：滚动轴承的内孔与轴的配合采用基孔制，滚动轴承外圈与轴承座孔间的配合采用基轴制。 一般而言，滚动轴承转动套圈比不转套圈有更紧一些的配合，因为转动套圈承受旋转的载荷, 而不动套圈承受局部载荷。当转速越高、载荷越大和振动越强烈时，就应选择更紧的配合。4. 简述螺纹防松的常用形式及其应用场合。答：螺纹防松就是防止螺纹联接件间的相对转动。按防松装置的工作原理不同可分为摩擦防 松、机械防松和破坏螺纹副关系防松。摩擦防松是在螺纹副中始终保持摩擦力矩来防止相对 转动。这种方法简单方便，主要用于不甚重要的联接和平稳、低速场合。机械防松是利用金 属元件宜接约束螺纹联接件防止相对转动，防松效果可靠，适用于受

14、冲击、振动的场合和重 要的联接；破坏螺纹副关系防松是利用焊接、冲点等将螺纹副转变为非运动副，从而排除相 对转动的可能。5. 为什么滚子链的链节数一般为偶数？答：若链节数为奇数节，则链接头处需使用过渡链节，这将导致附加弯矩的产生，所以一般 情况下都使用偶数节滚子链。6. 为什么金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面的硬度差应保持为3050HBS或更多？答：当小齿轮与大齿轮的齿面具有较大的硬度差（如小齿轮齿面为淬火并磨制，大齿轮齿面 为常化或调质），且速度又较高时，较硬的小齿轮齿面对较软的大齿轮齿面会起到显著的冷作 硬化效应，从而提高了大齿轮齿而的疲劳极限，大齿轮的接触疲劳许用应力可提高20%o7. 为

15、什么相配对的两齿轮的齿数应互为质数？答：这样做可以使各个相啮合齿对磨损均匀，传动平稳，延长齿轮的使用寿命。8. 在下图蜗杆传动机构中，蜗杆1为主动件，其旋向为右旋。2为蜗轮，它与蜗杆3共轴。请在图上标明蜗杆3的旋向和蜗轮4的回转方向。9. 简述径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程。答：当轴颈静止时，轴径处于轴承孔的最低位置，并与轴瓦接触。此时，两表面间自然形成 一收敛的楔形空间。当轴颈开始顺时针方向转动时，速度较低，带入轴承间隙中的油量较少, 这时轴瓦对轴颈摩擦力的方向与轴颈表面圆周速度相反，迫使轴颈在摩擦力的作用下沿孔壁 向右爬升。随着转速的增大，轴颈表而的圆周速度增大，带入楔形空间的油量也逐

16、渐增多。 这时，右侧楔形油膜产生了一定的动压力，将轴颈向左浮起。当轴颈达到稳定运转时，轴颈 便稳定在一定的偏心位置上。10. 为什么闭式蜗杆传动要进行热平衡计算？可采用哪些措施来改善散热条件？答：闭式蜗杆传动工作时产生大量的摩擦热，如不及时散热，将导致润滑油温度过高，粘度 下降，破坏传动的润滑条件，引起剧烈的磨损，严重时发生胶合失效，所以需要迹行热平衡 计算。四、计算题1. 在图4-1所示的夹紧联接柄承受载荷Q = 60（）N,螺栓个数z = 2,联接柄长度 = 300/2, 轴直径心=60加加，夹紧结合而摩擦系数/=0.15,求：1）螺栓所需的预紧力；2）若螺栓 用43钢制作（6=240MP

17、q）,确定联接螺栓的直径。（本小题10分）图4一1解：1）求螺栓所需的预紧力F设联接柄对轴的压力为则Q L = fRd即Rf5000/i,静负荷安全系数So1.2, 试分析轴承是否合用。313型向心球轴承参数如下：C = 726OO2V, C（） =56700TV,取X】=0.56、 Y =1.79, X0=0.6.岭=0.5, = 0.248,轴承的极限转速nlim =4500r/min（脂润滑）。（本 小题12分）解：1）计算轴承寿命轻微冲击，取A =1.2,则-=-=0.0476 ,所以w = 0.248COr 56700F 700訂蠢“49F 所以取30.56, y.=L79当量动载荷

18、 Px =fP(XlFri + YxFaX) = 1.2(0.56 x 5500 + 1.79 x 2700) = 9496 NP2 =fPFr2 =1.2 x 6400 = 7680/VPP2,校验轴承I寿命= 5960/i 5030/16670 C. 16670 72600 ,()=() nP1250 94962 所以两轴承寿命满足要求。2）静负荷让算当量静负荷 Pm=X0Fri +人心=0.6 x 5500 + 0.5 x 270（） = 4650N L23)校验极限转速=竺巴=7.645,贝斬 0.92 P、 9496H =习92 = 0.49,则/； 0.97Frl 5500 nff

19、2 = 4500 x 0.92 x 0.97 = 4016r/minw满足要求结论：这对313型轴承合用。3. 有一个承受轻微冲击载荷的水泵，决定选用深沟球轴承，轴颈直径d = 35/nm ,转速 /I = 29()O/min,已知径向载荷f1810N,轴向载荷巧=740N,预期寿命厶=6000，试 计算该轴承的基本额定动载荷。(取X=0.56, r = 1.07, /F=1.2)(本题15分)解：(1)求比值巧=740Fr 1810= 0.41根据这个比值，取X=056, K = 1.07(2)计算当量动载荷PP = fp(XF+ YFJ= 1.2x(O.56xl81O + l.O7x74O)2V= 2166.5N(3)计算基本额定动载荷C = P-l60-n-Lh10厂60 x 2900 x 6000106=21927N4. 如图42所示的拉杆螺纹联接中，已知拉杆受到载荷F = 56KN,载荷稳定，拉杆材料为0235钢，许用应力为0 = 16OMPa。试确定此螺纹联接的最小直径d。(本题12分)解：图示拉杆螺纹联接等效于松联接螺栓，且仅受轴向