机械设计考试试题A卷

1、专业：机械设计制造及其自动化课程名称：机械设计队 别：卷型：A卷考试日期： 考试方式：闭卷1#学生学号: 学生姓名：在试题纸上答题无效，教师命题时不需要留出答题空间一、填空题每空1分，计25分1、 一减速齿轮传动，主动轮1用45号钢调质，从动轮用 45号钢正火，则它们齿面接触应力的关系是b 。a、；- H 1 H 2 ； b、；- H 1 = ；” H 2 ； C、；- Hi： ；- H 2。2、 带传动中紧边拉力为 F1，松边拉力为F2，则其传递的有效圆周力 F为 c 。a、F1F2；b、(F|F2)/2 ；c、FtF2 ；d、(F1F2) /2。3、 对于硬齿面闭式齿轮传动，其齿面接触承载

2、能力较高，故通常先按齿根弯曲疲劳强度进行设计，然后校核齿面接触疲劳强度。4、 蜗杆的 c模数为标准模数，蜗轮的b压力角为标准压力角。a、法面； b、端面；c、轴面。5、 带在带轮上即将打滑而尚未打滑的临界状态时，F1与F2的关系可用著名的欧拉公式表示为FF2ef：1 。6、 在蜗杆传动中，当需要自锁时，应使当量摩擦角b蜗杆导程角。a、小于；b、大于；c、等于。7、 计算蜗杆传动的传动比时，公式c 是错误的。a、i =1 / - 2 ； b、 i=n)/ n?；c、i=d2/dr ；d、i=z?I z。8蜗杆传动的失效通常是发生在蜗轮轮齿 上。9、 设计圆柱螺旋弹簧时，其弹簧直径d按 条件确定，

3、其工作圈数n按刚度条件确定。10、弹簧指数 C =_D2/L, C值越大，刚度越 小 。11、楔键联接靠 一摩擦力传递转矩，用于对中性要求不高的联接。12、 按国家标准 GB/292-93规定，代号为 7210C的滚动轴承类型为 角接触球轴承 轴承，其内径为50 mm，宽度系列为 窄、系列，直径系列为轻 系列，C代表公称接触角，其精度为_P0_级。13、 下列各种联轴器中，能减缓振动和冲击的是f;可实现两轴线角位移最大的是 c_ ；常用于两轴线对中性不好、低速情况下的是_d_和 e 。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.弹性柱销联轴器。二、问答

4、题每题 5分、计30分1试分析影响带传动所能传递最大有效圆周力Fmax的主要因素。（5分）7F max= 2Foe1e “Fmax与初拉力Fo、包角：'i和摩擦系数f有关。（3'Fo大、：i大、f大，则产生的摩擦力大，传递的最大有效圆周力也大。（2'2、 试说明齿形系数 Yf与齿轮的哪些参数有关，Yf对齿根弯曲应力Cf有何影响？ （ 5分）齿形系数Yf反映了轮齿几何形状对齿根弯曲应力二f的影响，凡是影响齿廓形状的参数如齿数z、变位系数x和分度圆压力角:-都影响YF。（3'如果齿数z增大、变位系数x和分度圆压力角：增大，均可以使齿根增厚，齿形系数Yf 减小，二f减

5、小。（2 '3、为提高轮齿的抗折断能力，可采取哪些措施？ （5分）可适当增大齿根圆角半径以减小应力集中；（1'合理提高齿轮的制造精度和安装精度；（1 '正确选择材料和热处理方式；（2 '以及对齿根部位进行喷丸、輾压等强化处理。（1）4、螺纹联接防松的实质是什么？按工作原理分，防松的方法有哪几类？答：防松的实质是防止螺纹副间的相对转动。（2分防松的方法有摩擦防松、机械防松、永久防松。（3分）5、 什么是滚动轴承的基本额定动负荷？其方向是如何确定的？（5分）6答：轴承工作温度在 100 oC以下，基本额定寿命 L=1x1 Or时，轴承所能承受的最大载荷，称为基本额定

6、动负荷。（2分）对于向心轴承，其方向为径向载荷；（1分）对于推力轴承，其方向为轴向载荷；（1分）对于角接触轴承，其方向为载荷的径向分量。（1分）6、简述非液体摩擦径向滑动轴承校核计算的主要内容？ （5分）答：（1）验算压强：滑动轴承压强pw许用压强p ； （2分）验算 pv 值：pv W pv;（ 2 分）验算轴径圆周速度 v： v w v。（ 1分）三、分析计算题1、如图示，卷筒与齿轮用普通螺栓联接在一起（螺栓个数Z=8），轴不旋转，卷筒与齿轮在轴上旋转，已知卷筒所受旋转力矩T=107Nmm，螺栓分布直径D°=500mm，卷筒与齿轮接合面间摩擦系数f=0.12，可靠性系数 Kf =

7、1.2，螺栓材料的屈服极限 d S=300Mpa，安全系 数S=3。试设计该螺栓组的螺栓直径。（10分）普通螺纹基本尺寸表（第一系列）公称直径d中径d2小径d1螺距p2422.05120.75233027.72726.2113.53633.40231.67044239.07737.1294.54844.72542.5875齿轮螺栓联接卷筒解：设螺栓受预紧力 F计算螺栓所需预紧力 F'轴5#ZfF' 2 二 QT （2 分）2'2KfT2 1.2 107F -50000N （2 分）ZfD08x0.12x500 计算许用应力'-s 300一亠100MPa （2 分

8、）S 3 确定螺栓直径didi4 1.3Fw n fcr I4 1.3 50000V兀 X100=28.768mm（2 分）# 选择螺栓查表选取 M36（ d1=31.670mm>28.768mm）（ 2 分）1）、 2）分2、如图所示，a）、b）分别为斜齿圆柱齿轮的悬臂布置和对称布置的支承形式。图 别为一对角接触球轴承背对背、面对面安装支承形式。1）请合理选择斜齿轮不同布置形式下， 在“”中打“V”:图a）所示悬臂布置宜采用：图b）所示对称布置宜采用：一对角接触球轴承的支承形式,你认为正确的,/图 1）;I图 1）；_图2）（1分）&图 2）。（ 1 分）支点4支点2AASa)

9、图4)支点4支点2AAI Frl图2)图b)2） 根据1）中的选择结果计算图a）所示情况下，轴承的轴向力 Fa1、Fa2。已知：轴承径向载荷Frl、Fr2、齿轮的轴向力A方向如图所示，大小分别为：Fr仁4000N、Fr2=2000N，A=2000N。轴承内部轴向力 S=0.4Fr。（4 分） 解：S仁0.4Fr1 = 0.4x4000 = 1600（N），方向向左； （1 分）S2=0.4Fr2 = 0.4x2000 =800（N），方向向右； （1 分）S2+A = 800+2000 = 2800 （N） > S1 = 1600 （N）（ 1 分）所以，Fa1 = S2+A = 280

10、0 N（ 1 分）Fa2 = S2 = 800 N3）若该对轴承的寿命为 5000小时，现将当量动载荷加大一倍，将转速减小一半，试计算后确定该对轴承能否满足载荷及转速改变后寿命至少1000小时的工作要求?（4分）标准答案：Lh =106（也 fpP）3 （60n）（2分）L'h=106（fTC fp（2P）3. （60n 2）（1分）= 2Lh/8-2 5000/8-1250（小时）1000（小时）（1分）结论：此轴承能够满足寿命至少1000小时要求。3、在图示传动系统中，件 1和2均为斜齿圆柱齿轮，件 3为蜗杆，件4为蜗轮。已知齿轮1轮齿螺旋线方向为左旋，其转向如图所示，试回答下列问

11、题：1） 齿轮2的轮齿螺旋线方向是 旋。（1分）2） 在图中画出齿轮1、齿轮2在节点A所受的轴向力Fa1和Fa2的方向。（2分）3）为使在n轴上的齿轮 2与蜗杆3的轴向力相互抵消一部分，蜗杆3的螺旋线方向应该是旋，并在图中画出蜗杆的旋向；在节点 B处画出蜗杆3所受的轴向力Fa3、圆周力Ft3和径向力Fr3的方向，在节点 B处画出蜗轮4所受的圆周力Ft4和径向力Fr4的方向，在图中画出蜗轮4的转动方向。（8分） 答:1）右旋。（1 '2） 齿轮1、齿轮2在节点A所受的轴向力Fa1和Fa2的方向如图所示。（2'3）右旋；（1'画出螺旋线方向（1）蜗杆3所受的三个分力Fa3、

12、Ft3和Fr3的方向如图所示；（3'）蜗轮4所受的圆周力 Ft4和径向力Fr4的方向如图所示；（2'蜗轮4的转动方向如图所示。（1'齿轮1蜗轮4电动机8蜗杆3口 = 960r / min，输入功率齿轮24、一对标准斜齿圆柱齿轮传动如图所示，已知：输入轴转速P =3 kW，齿轮齿数乙=21， Z2 =62，法向模数mn = 2.5 mm，分度圆螺旋角-=8.849725，分度圆柱上的法面压力角=20，试计算:（1）输入轴I上的转矩；（2）大斜齿圆柱齿轮上三个分力的大小。 （本题4分）解：输入轴上的转矩P 二3103=29.84Nmn1960 2- /60Ft2Td12 2

13、9.84cos :2.5 21=1.123kN#Fr二 Ft tanr/cos l123 潮2°，0.414kWcos8.849725 'Fa 二 Ft tan ： =1.123 tan8.849725 =0.175kN12机械设计试卷A答案及评分标准.选择题（本大题分10小题，每小题2分，共20分）12345678910CBBDBCBCBC.填空题（本大题分12小题，每空1分，共20分）1. 602. 1.33. 预紧力4. 固有不可5. 初拉力包角摩擦系数6. 减小不变d2 .d27. iididi tg <8. 50角接触球轴承29. 齿数10. 带的紧边进入小带

14、轮处三.判断题（本大题共10小题，每题1分，共10分）12345678910X7XX7X寸7X四.分析简答题（本大题共3小题，总计15分）1 .（本小题8分）齿轮传动的失效形式为：齿根折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合、齿 面塑性变形。（3分）计算准则：闭式软齿面齿轮传动，按接触疲劳设计，校核齿根弯曲疲劳强 度强度；闭式硬齿面齿轮传动，按齿根弯曲疲劳强度设计，校核接触疲劳 强度；开式齿轮传动，按齿根弯曲疲劳强度设计，考虑磨损的影响，将模 数增大1015%。（5分）2. （本小题4分）防止螺纹副的相对转动。（2分）对顶螺母 弹性垫圈 自锁螺母 止动垫片 开口销加六角开槽螺母 串联钢 丝（任选二，

15、各1分）3. （本小题3分）心轴：只承受弯矩，不传递扭矩；（1分）传动轴：只传递扭矩，不承受弯矩；（1分）转轴：既承受弯矩，又传递扭矩（1分）五.分析计算题（本大题共4小题，总计35分）1000P1000*7.5F= 750N（2分）e _v10F1 F2 = Fe（1分）F1 =2Fe =1500N（1分）匚F1F2F0 := -F13*1500 = 1125N（1 分）2441.（本小题5分）2 .（本小题10分）1/1T4 =G* D =20* 200 =2000KN （1 分）2 2Z2Z4iZ1Z360*6020* 1= 180（2 分）31.75 kN.mm 二 F * 200（2

16、分）180* 0.3531.75/ 厶、F158.75KN（1 分，）200转向1分。蜗轮受力各1分,共3分。3.（本小题12分）' M1 =0Fl * 200 二 Fr2 * 300Fr2Fr1= gg,000*200 =2000N 300300二 R - 卩边二 3000 - 2000 = 1000NF d1= 0.3Fr1 =0.3* 1000 =300N= 0.3F2 =0.3* 2000 = 600N=300N :：: Fd2 F2 = 600 1800 二 2400NFd2F d1轴有向左窜动的趋势，轴承1压紧，轴承2放松Fa2 二 Fd2 =600NFa1 = Fa2 F

17、2 =600 1800 =2400NFr1二空2.4 ®0.32 1000= 0.4,Y =1.9Pi 二fp（XFn YFG =1*（0.4*1000 1.9*2400）4960N更=0.3：心0.322000FTX =1,Y =0P2 =fp（XFr2 丫丘2） =1*（1* 2000 0）=2000N 每步1分。4.（本小题8分）1.1*1540 =11293.33N（1 分）0.15*1*1fFoZiKsFR （2 分）F0竺一 fzi二 d；44*1.3*11293.333.14*13.8352厂355 （1分）.螺栓强度足够。（1分）= 97.71MPa （1 分）、选择

18、题：本题共10个小题，每小题2分，共20分，在每小题给出的四个选项中，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. 在一般工作条件下，齿面硬度HB < 350的闭式齿轮传动，通常的主要失效形式为【】齿面疲劳点蚀齿面塑性变形是由于B. 初拉力Fo太小D.传动过载只能承受径向载荷的是C. 3208【】D.5208A .轮齿疲劳折断B.C.齿面胶合D.2. 带传动在工作时产生弹性滑动，A .包角a太小C.紧边与松边拉力不等3. 在下列四种型号的滚动轴承中，A. 6208B. N2084下列四种螺纹中，自锁性能最好的是【】A .粗牙普通螺纹B.细牙普通螺纹C.梯形螺纹D.锯齿

19、形螺纹5. 在润滑良好的条件下，为提高蜗杆传动的啮合效率，可采用的方法为【】A .减小齿面滑动速度 u sB.减少蜗杆头数ZiC.增加蜗杆头数 ZiD.增大蜗杆直径系数 q6. 在圆柱形螺旋拉伸（压缩）弹簧中，弹簧指数C是指【】A .弹簧外径与簧丝直径之比值B. 弹簧内径与簧丝直径之比值C. 弹簧自由高度与簧丝直径之比值D .弹簧中径与簧丝直径之比值7. 普通平键接联采用两个键时，一般两键间的布置角度为【】A. 90°B. 120 °C.135°D.180 °&V带在减速传动过程中，带的最大应力发生在【】A . V带离开大带轮处B. V带绕上大带

20、轮处C. V带离开小带轮处D. V带绕上小带轮处9. 对于普通螺栓联接，在拧紧螺母时，螺栓所受的载荷是【】A .拉力B.扭矩C.压力D.拉力和扭矩10.滚子链传动中，链节数应尽量避免采用奇数，这主要是因为采用过渡链节后【】A .制造困难B.要使用较长的销轴C.不便于装配D.链板要产生附加的弯曲应力二、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. 轴如按受载性质区分， 主要受的轴为心轴，主要受的轴为传动轴。2. 代号62203的滚动轴承，为 轴承，其内径为 mm。3. 在一般机械中的圆柱齿轮传动，往往使小齿轮齿宽bi大齿轮齿宽b2 ；在计算齿轮强度时，工作齿宽 b应

21、取。4普通平键联接的工作面是键的 ;楔键联接的工作面是键的 。5. 为了便于互换及适应大量生产，轴承内圈孔与轴的配合采用制，轴承外圈与轴承座孔的配合采用 制。6. 不随时间变化的应力称为 ，随时间变化的应力称为 ，具有周期性的变应力称为。7. 按照平面图形的形状，螺纹分为 、和等。&按照工作条件，齿轮传动可分为 和两种。9. 齿轮传动设计时， 软齿面闭式传动通常先按 设计公式确定传动尺寸， 然后 验算轮齿弯曲强度。10. 直径较小的钢制齿轮，当齿根圆直径与轴径接近时，可以将齿轮和轴做成一体，称为。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. 简述螺纹联接

22、的基本类型主要有哪四种？2提高螺栓联接强度的措施有哪些?3闭式蜗杆传动的功率损耗主要包括哪三部分?4. 简述带传动的优点?5 链传动的主要失效形式有哪些?6.滚动轴承的基本类型有哪些?四、计算题：本大题只有一个小题，满分14分F=6000N，若取接合面间d =120N/mm 2，螺栓的小下图表示两平板用2个M20的普通螺栓联接，承受横向载荷 的摩擦系数？ =0.2，可靠性系数 Ks=1.2,螺栓材料的的许用应力 径d!=i7.294mm。试校核螺栓的强度。16五、结构改错题：请用圆圈标出错误的位置，满分16分1718标准答案纸专业：机电一体化课程名称：机械设计队 别:考试日期:卷 型：A卷考试

23、方式：闭卷19#一、选择题：1 5: BCBDC 6 10： DBDDD二、填空题：1.弯矩，转矩2.深沟球轴承，173.大于，大齿轮齿宽 b24.两侧面，上下面5.基孔，基轴6.静应力，变应力，循环变应力7.三角形螺纹，梯形螺纹，锯齿形螺纹&开式传动，闭式传动9.齿面接触强度10.齿轮轴三、简答题：1. 螺栓联接、螺钉联接、双头螺柱联接、紧定螺钉联接。2. 降低螺栓总拉伸载荷的变化范围；改善螺纹牙间的载荷分布；减小应力集中；避免或减小附加应力。3. 闭式蜗杆传动的功率损耗包括三部分：轮齿啮合的功率损耗，轴承中摩擦损耗和搅动箱体内润滑油的油阻损耗。4. 适于中心矩较大的场合；，”1分带

24、具有良好的扰性，可缓和冲击、吸收振动；，”1分过载时带与带轮间会出现打滑，打滑虽使传动失效，当可防止损坏其他零件；，”，2分结构简单、成本低廉”，1分5. 链板疲劳破坏；，”1分滚子套筒的冲击疲劳破坏；，”1分销轴与套筒的胶合；”，1分链条铰链磨损；，”1分过载拉断。，”1分调心球轴承、调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力球轴承、深沟球轴承、角接触球轴承、20#推力圆柱滚子轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承等。0.5分#五、结构改错Lz AT壬壬ncf 21#机械设计试卷一、选择题（共30分、每小题2分）1、 链传动作用在轴和轴承上的载荷比带传动要小，这主要是因为（C ）。A、链传动只用来传递较小功率B

25、、链速较高，在传递相同功率时圆周力小C链传动是啮合传动，无需大的张紧力D、链的质量大，离心力大2、直齿圆柱齿轮传动，当齿轮直径不变，而减小模数增加齿数时，则（C ）A、提高了轮齿的弯曲强度B、提高了齿面的接触强度C、 降低了轮齿的弯曲强度D、降低了齿面的接触强度3、 受中等冲击载荷、支承刚度较差、速度较高的两轴之间宜选用（A ）。A.弹性柱销联轴器B凸缘联轴器C.十字滑块联轴器D万向联轴器4、带传动工作时，设小带轮为主动轮，则带的最大应力发生在带（C ）A.进入大带轮处B.离开大带轮处C.进入小带轮处 D.离开小带轮处5、有一减速器传动装置由带传动、链传动和齿轮传动组成，其安排顺序以方案（A）

26、为好。A .带传动齿轮传动链传动B.链传动齿轮传动带传动C.带传动链传动齿轮传动D.链传动带传动齿轮传动C6.螺纹联接防松的根本问题在于（）。23#A、增加螺纹联接的轴向力、增加螺纹联接的横向力#C、防止螺纹副的相对转动、增加螺纹联接的刚度#7为联接承受横向工作载荷的两块薄钢板,一般采用的螺纹联接类型应是（A.螺栓联接B.双头螺柱联接C.螺钉联接D.紧定螺钉联接#8齿面硬度HB< 350HBS的闭式钢制齿轮传动中，主要失效形式为（#A.齿面磨损.齿面点蚀C.齿面胶合D.轮齿折断9.不完全液体润滑滑动轴承,PV _ pv是为了防止轴承（BA. 过度磨损B.过热产生胶合C.产生塑性变形D.发

27、生疲劳点蚀#10、对于温度变化不大的短轴，考虑结构简单，轴承部件的轴向固定方式宜采用两端游动A.两端固定C. 一端固定一端游动D . A B, C均可以11、在蜗杆传动设计中，除规定模数标准化外，还规定蜗杆直径di取标准,其目的是（ B#A.限制加工蜗杆的刀具数量B. 限制加工蜗轮的刀具数量并便于刀具的标准化C. 为了装配方便为了提高加工精度24#12、工作时承受弯矩并传递转矩的轴称为）。#、转轴A、转动心轴C、传动轴、固定心轴#13、普通平键的主要失效是（A 工作面被压溃或键被剪断B.工作面产生胶合破坏C.工作面产生过度磨损D .键被弯曲折断#14、带传动产生弹性滑动的原因是由于(A带不是绝

28、对挠性体B、带与带轮间的摩擦系数偏低C带绕过带轮时产生离心力D、带的紧边与松边拉力不等15、非液体摩擦滑动轴承正常工作时，其工作面的摩擦状态是(C)。A、完全液体摩擦状态B、干摩擦状态C、边界摩擦或混合摩擦状态D、不确定二、标准件(4题共12分，每小题3分)1、请按GB/T 5781-2000标准标注出：公称直径为16mm长60mm全螺纹六角头螺栓；并按 GB/T 41-2000的标准标注岀与该螺栓配合使用的不经表面处理的普通粗牙六角螺母。螺栓 M16 60 GB/T 5781-2000螺母 M16 GB/T 41-20002、请按 GB/T 1096-2003标准标注出：宽为 18 mm高为

29、11 mm长为100 mm圆头普通平键；按 GB/T 119-2000标准标注出：直径为10 mm长为100 mm直径允差为d4,材料为35号钢，热处理硬度为HRC28- 38,不经表面处理的圆柱销。键 18 100 GB/T 1096-2003销 10 100 GB/T 119-20003、根据下面所给岀的轴承代号，指岀下面轴承相应的类型、尺寸系列、内径、公差等级和游隙组别。(1) 6308/C3(2) 7214B(3) 30213/P46308/ C3 表示内径为40mm，03尺寸系列的深沟球轴承，0级公差，3组游隙。7214B 表示内径为70mm，02尺寸系列的角接触球轴承，接触角为40

30、，0级公差，0组游隙。30213/ P4 表示内径为65mm，02尺寸系列的圆锥滚子轴承，4级公差，0组游隙。4、根据下面所给岀带、滚子链编号，指岀这些零件的公称尺寸。(1) 带：A 1000 GB/T 11544-1997(2) 链：08A 1 88 GB/T1243 2006 (注：此链的节距为 0.5 英寸)(1) A 1000 GB/T 11544-1997 :基准长度为 1000 mm 的 A 型普通 V 带。(2) 08A 1 88 GB/T1243 2006： A 系列、节距 12.7mm、单排、88 节的滚子链三、问答题(4题共20分，每小题5分)1、简述静强度设计和疲劳强度设

31、计的不同之处。2、当设计链传动时，选择齿数和节距时应考虑哪些问题？3、闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？4、在具有稳定输入、输岀功率的机器上，转轴以定速转动，当不考虑外来冲击和载荷波动等作用时，请分别将内部受的是稳态应力或交变应力的零件的编号写入下面相应的分类中。A.机箱箱体的地脚螺栓； B.装有齿轮的旋转轴； C.轴上的齿轮；D.轴上的蜗杆；E.轴上的滚动 轴承；F.轴上的平键；G联轴器上的螺栓；H.轴上的销；I 联轴器；J 离合器；K输岀端的滚子链； L.输入端的V带.(1)受稳态应力的零件是：A、 F、 G、H、I、J(2 )受交变应力的零件是：B、C、D、E、K、L、(3)利用摩擦工

32、作的零件有：A、E、J、G、L四、分析题(8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：1轴为输入轴，转向如图所示(1)在下图中标岀各轮转向。(2分)(2)为使2、3两轮的轴向力方向相反，确定并在图中标出3、4两轮的螺旋线方向。(2 分)(3)在图中分别标出2、3两轮在啮合点处所受圆周力Ft、轴向力Fa和径向力Fr的方向。(4 分)26#(1) 各轴转向如图所示。(2) 3轮左旋，4轮右旋。(3) 2、3两轮的各分力方向下图所示。Ft2Fr2Fr3Ft3Fa2五、计算题(2题共20分，每小题10分)1、一压力容器盖螺栓组连接如图所示，已知容器内径D=250mm内装具有一定压强的液体，沿凸缘圆周均匀分布12个M16( d1 = 13.835mm的普通螺栓，螺栓材料的许用拉应力二=1