广州某大学机械设计基础基础试题多套期末试题

院、系领导

A卷

审批并签名

广州大学10-11学年第1学期考试卷

课程机械设计基础考试形式（闭卷，考试）学院系专业班级学号姓名-

题次―■二三四五六七八九十总分评卷人

分数2010102040

评分

一、单项选择题（本大题共20小题，每小题2分，共40分）

1.按承受载荷的性质分类，减速器中的齿轮轴属于（C）

A.传动轴B.固定心轴C.转轴D.转动心轴

2.对闭式软齿面齿轮传动，主要失效形式是（B）

A.轮齿疲劳折断B.齿面疲劳点蚀C.齿面磨损D.齿面胶合

3.平带、V带传动传递运动和动力主要是依靠（C）

A.带的紧边拉力B.带的预紧力

C.带利带轮接触面间的摩擦力D.带的松边拉力

4.普通平键的工作面是（C）

A.顶面B.底面C.侧面D.端面

5.闭式软齿面齿轮传动设计中，小齿轮齿数的选择应（A）。

A、以不根切为原则，选少些；B、选多少都可以；

C、在保证齿根弯曲强度前提下，选多些。

6.在下列机构中，有急回特性的机构是（D）。

A.对心曲柄滑块机构B.转动导杆机构

C.双曲柄机构D.偏置曲柄滑块机构

7.对于四较链机构，在满足杆长和的条件时，若取（D）为机架，将得到双摇杆机构。

A.最短杆B.与最短杆相邻的杆件

试题：班号：姓名：

C.最长杆D.与最短杆相对的杆件

8.在下列四种型号的滚动轴承中，（B）必须成对使用。

A.深沟球轴承B.圆锥滚子轴承C.推力球轴承D.圆柱滚子轴承

9.在下列四种类型的联轴器中，能补偿两轴的相对位移以及可以缓和冲击、吸收振动的是（D晨

A.凸缘联轴器B.齿式联轴器C.万向联轴器1）.弹性套柱销联轴器

10.对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般（D）。

A.按接触强度设计齿轮尺寸，再验算弯曲强度B.只需按接触强度设计

C.按弯曲强度设计齿轮尺寸，再验算接触强度D.只需按弯曲强度设计

二、填空题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）

1.两构件通过3或屋接触组成的运动副称为高副。

2.满足曲柄存在条件的钱链四杆机构，取与最短杆相邻的杆为机架时，为曲柄摇杆机构,取最短

杆为机架时，为双曲柄机构。

3.为使两对直齿圆柱齿轮能正确啮合，它们的模数和压力角必须分别相等。

4.在设计V带传动时，V带的型号是根据计算功率和小带轮的转速选取的。

5.链传动中的节距越大，链条中各零件尺寸越大，链传动的运动不均匀性越大。

6.工作时只受弯矩不承受扭矩的轴称为心轴。

7.以摇杆为原动件的曲柄摇杆机构中，死点位置发生在曲柄与连杆」^位置。

8.对心曲柄滑块机构没有急回特性。

9.当齿轮的模数相等时，齿数越多，分度圆直径就越大，齿廓渐开线就越平直，齿根圆也

就越大。

10.滚动轴承保持架的作用是隔开滚动体，避免其直接接触产生磨损。

11.6216轴承内径为80mm。62203轴承内径为17mm。

三、判断题（正确的在题上划“J”，错误的划“X”，每小题1分，共10分）

第2页（共62页）

试题：班号：姓名：

XI.一个平键联接能传递的最大扭矩为T,则安装一对平键能传递的最大扭矩为2T。

X2.在较链四杆机构中，如果以最短构件为机架，则可能存在一个曲柄。

X3.硬齿面齿轮只可能产生轮齿折断，不会产生齿面点蚀。

X4.滚动轴承内座圈与轴颈的配合，通常采用基轴制。

V5.在多根三角带传动中，当一根带失效时，应将所有带更换。

V6.减速器输入轴的直径应小于输出轴的直径。

X7.维持边界油膜不遭破坏是非液体摩擦滑动轴承的设计依据。

X8.一对齿轮圆柱若接触强度不够时，应增大模数；而齿根弯曲强度不够时，则要加大分度圆直径。

X9.实际的轴多做成阶梯形，主要是为了减轻轴的重量，降低政治制造费用。

V10.链传动中，当主动链轮匀速转动时，链速是变化的，但链传动的平均传动比恒定不变。

四、简答题（本大题共20分，每题5分）

1.什么是机械设计中的标准化？实行标准化有何重要意义？

机械设计中的标准化是零件的标准化、部件的通用化和产品的系列化。

在机械设计中零件标准化，在制造上可以实行专业化大批量集中生产，提高产品质量、降

低成本，便于维修管理；在设计上可以减少设计量和设计周期。

通用化是在系列产品内部或在跨系列的产品之间，采用同一结构和尺寸的零部件。它可以

最大限度地减少产品的规格、形状、尺寸和材料品种等，实现通用互换。

系列化是将产品尺寸和结构按尺寸大小分档，按一定规律优化组合成产品系列，以减少产

品型号数目，以较少的品种规格满足用户的广泛需要。

2.根据承载情况，说明滑动轴承

的类型及各自承受的载荷。滑动轴承常用的润滑剂有哪些？

滑动轴承分为：径向轴承和推力轴承。

前者承受径向载荷，后者承受轴向载荷。

常用的润滑剂有：润滑油、润滑脂和固体润滑剂。

第3页（共62页）

试题：班号：姓名：

3.说明带传动的弹性滑动和打滑的原因。

带传动的弹性滑动是由于带是弹性体，在工作时，由于紧边和松边的拉力不同，所以弹性变

形也不同，从而引起的带与带轮之间的相对滑动。

打滑是当传递的有效拉力大于极限摩擦力时，带与带轮间将发生全面的滑动，致使传动失

效。

4.一个机械系统包含哪几个子系统，设计的大致步骤如何？

一个机械系统包含：动力系统、执行系统、传动系统、操纵和控制系统、架体支撑系统。

设计步骤：设计规划、方案设计、技术设计、施工设计、试制投产。

五、计算题（本大题共40分,每题10分）

1.根据工作条件，决定在某传动轴上安装一对角接触向心球轴承（如下图所示），已知两轴

承受到的径向载荷分别为Frl=2000N和Fr2=4100N,外加轴向力/=1080N,若内部轴向

力S=0.7Ar,试计算两个轴承实际受到的轴向载荷厂3和a/2。（要求在图上画出S/、S2

的方向）（10分）

6-—

D-0"

2.计算下图所示两机构的自由度，并判断机构是否具有确定的相对运动。图中标有箭头的

构件为原运动件。（10分）

第4页（共62页）

试题：班号：姓名:

图A图B

3.下图所示的锥齿轮组成的周转轮系中，Zi=96,Z2=84,Z21=36,Z3=42,ni=150r/min,n3=120r/min,转向

如箭头，求转臂H的转速nH

4.如图所示的压力容器，容器盖与缸体用普通螺栓联接，缸内压强p=lMPa,汽缸内径

D2=250mm,螺栓分布圆直径Eh=350mm,螺栓间距tWl20mln,根据联接的紧密性要求，每个

螺栓的残余预紧力尸'=1.8内尸为单个螺栓的工作拉力。若选用螺栓材料的屈服极限。

=480MPa,试按安全系数穿1.5时计算所需螺栓的小径出。（本题10分）

第5页（共62页）

试题：班号：姓名:

院、系领导

B卷

审批并签名

广州大学10-11学年第1学期考试卷

课程机械设计基础考试形式（闭卷，考试）学院系专业班级学号姓名-

题次—•二三四五六七八九十总分评卷人

分数2010102040

评分

一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）

1.适合于做轴承衬的材料是（C）

A.合金钢B.铸铁C.巴氏合金D.非金属材料

2.对开式硬齿血齿轮传动，主要失效形式是（C）

A.轮齿疲劳折断B.齿面疲劳点蚀

C.齿面磨损D.齿面胶合

3.在曲柄摇杆机构中，当取摇杆为原动件时（B）死点位置。

A.有一个B.有两个C.没有D.有三个

4.渐开线标准齿轮的根切现象发生在（C）。

A.模数较大时B.模数较小时C.齿数较少时D.齿数较多时

5.对于闭式软齿面齿轮传动，在工程设计中，一般（A)。

A.按接触强度设计齿轮尺寸,再验算弯曲强度B.只需按接触强度设计

C.按弯曲强度设计齿轮尺寸,再验算接触强度D.只需按弯曲强度设计

6.普通平键的工作面是（C)

A.顶面B.底面C.侧面D.端面

7.对于工作中载荷平稳，不发生相对位移，转速稳定且对中性好的两轴宜选用（A）.

A.刚性凸缘联轴器B.万向联轴器

C.弹性套柱销联轴器D.齿式联轴器

第6页（共62页）

试题：班号：姓名：

8.V带（三角带）传动，最后算出的实际中心距a与初定的中心距绮不一致，这是由于（I））。

A.传动安装时有误差B.带轮加工有尺寸误差

C.带工作一段时间后会松弛，故需预先张紧

D.选用标准带的长度（带的基准长度已标准化）

9.在蜗杆传动设计时，蜗杆头数"选多一些，则（D）

A.有利于蜗杆加工B.有利于提高蜗杆刚度

C.有利于提高传动的承载能力D.有利于提高传动效率

10.在轴的初步计算中，轴的直径是按（B）来初步确定的。

A.弯曲强度B.扭转强度C.轴段的长度D.轴段上零件的孔径

二、填空题（每空0.5分，共10分）

1.两构件通过」^接触组成的运动副称为低副，根据两构件间相对运动形式的不同，低副又分为一

转动副和移动副。

2.满足曲柄存在条件的较链四杆机构，取与最短杆相对的杆为机架时，为双摇杆机构,取最

短杆为机架时，为双曲柄机构。

3.为使两对直齿圆柱齿轮能正确啮合，它们的模数和压力角必须分别相等

4.在设计V带传动时，V带的型号是根据小带轮转速和计算功率选取的。

5.链传动中的节距越大，链条中各零件尺寸越大，链传动的运动不均匀性越大。

6.工作时只受弯矩不承受扭矩的轴称为心轴。

7.以摇杆为原动件的曲柄摇杆机构中，死点位置发生在曲柄与连杆成直线位置。

8.对心曲柄滑块机构没有急回特性。

9.当齿轮的模数相等时，齿数越多，分度圆直径就越大齿廓渐开线就越平直，齿根圆也就

越越大。

10.滚动轴承保持架的作用是使滚动体均匀分布于滚道上。

11.6216轴承内径为80mm。62203轴承内径为17mm。

三、判断题（正确的在题上划“V”，错误的划“X”，每小题1分，共10分）

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试题：班号：姓名:

XI.在较链四杆机构中，当最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和时，为双曲柄机构。

V2.在平键联接中，平键的两侧面是工作面。

X3.带传动在工作时产生弹性滑动是由于传动过载。

V4.向心推力轴承既能承受径向载荷，又能承受轴向载荷。

X5.硬齿面齿轮只可能产生轮齿折断，不会产生齿面点蚀。

V6.在多根三角带传动中，当一根带失效时，应将所有带更换。

X7.减速器输入轴的直径应小于输出轴的直径。

X8.维持边界油膜不遭破坏是非液体摩擦滑动轴承的设计依据。

X9.实际的轴多做成阶梯形，主要是为了减轻轴的重量，降低政治制造费用。

V10.链传动中，当主动链轮匀速转动时，链速是变化的，但链传动的平均传动比恒定不变。

四、简答题（每小题5分，共20分）

1.机械零件常用的设计方法有那些？各在什么情况下采用？

1）理论设计：一般情况下均采用

又分为a:设计计算。按设计公式直接求得零件的有关尺寸。

b:校核计算。已知零件的各部分尺寸，校核它是否满足有关的设计准则

2）经验设计：用于某些典型零件、某些目前尚不能用理论分析的零件设计中。

2.根据承载情况，说明轴的类型及各自承受的载荷。

1）转轴：工作时即承受扭矩又承受弯矩。

2）传动轴：工作时主要承受扭矩。

3）心轴：工作时只承受弯矩。

3.说明带传动的失效形式有那些？设计准则是什么？

带传动的主要失效形式是打滑和带的疲劳破坏。

准则是：在保证不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。

4.什么是机械的工作循环图？可有哪些形式？

为了保证机械系统在工作时其各执行构件间动作的协调配合关系，在设计机械时应编制出用

以表明机械在一个工作循环中各执行构件运动配合关系的示图。

第8页（共62页）

试题：班号：姓名:

有：直线式工作循环图、圆周式运动循环体、直角坐标式工作循环图。

五、计算题（本大题共40分,每题10分）

1.根据工作条件，决定在某传动轴上安装一对角接触向心球轴承（如下图所示），已知两轴承受到的

径向载荷分别为々l=5000N和必=2500N,外加轴向力走2000N,若内部轴向力90.68后，试计算两

个轴承实际受到的轴向载荷后1和尺?2。（要求在图上画出S/、S2的方向）（10分）

£

Q~~□

2.如图所示的压力容器，容器盖与缸体用6个普通螺栓联接，缸内压强/=2N/gn二缸径

9=1502,根据联接的紧密性要求，每个螺栓的残余预紧力/=i.6EF为单个螺栓的工作拉

力。若选用螺栓材料的屈服极限试按安全系数92时计算所需螺栓的小径。

（本题10分）

第9页（共62页）

试题：班号：姓名:

3.下图所示的锥齿轮组成的周转轮系中，Zi=48,Z2=42,Z2'=18,Z3=21,m=100r/min,n3=80r/min,转向

如箭头，求转臂H的转速nH

4.计算下图所示两机构的自由度，并判断机构是否具有确定的相对运动。图中标有箭头的构

件为原运动件。（10分）

第10页（共62页）

试题：班号：姓名:

2011年机械设计试题及答案

一、填空题及选择填空题（27分，每空1分）

注1.当动压润滑条件不具备，且边界膜遭破坏时，就会出现流体摩擦、

意边界摩擦和干摩擦同时存在的现象,这种摩擦状态称为混合摩擦。

行2.一公称直径为d=16mm的螺纹副，螺纹头数〃=2,螺距p=4mm,螺

为纹中径心=02=14mm,牙侧角£=15。,螺纹副材料的当量摩擦系数

规/'=0.08〜0.10,经计算该螺纹副备自锁性要求。a.满足b.不满足

范3.导向平键连接的主要失效形式是工作面的磨损,设计时通过

限制工作面间的压强来进行耐磨性计算;半圆键的缺点

是键槽对轴强度削弱较大,所以主要适用于轴端。

遵4.作为标准普通V带工作面的两侧面夹角为0=40。，相应的V带轮

守轮槽的两侧面夹角则

考a.大于40°b.小于40°c.等于40%

场5.传动带所能传递的最大有效圆周力人”与初拉力衣、带在小带轮

纪上的包角叫、带与带轮间的摩擦系数号等因素有关,它们的值越大，

律居曲就越大。当传递的外载荷超过最大有效圆周力下的承载能力

时，带在带轮上发生打滑现象；而且在传动比大于1的情况下，打

滑总是先从小带轮上开始的，其原因是带在小带轮上的包角小于

主管

领

导大带轮上的包角I或带在大带轮上的包角大于小带轮上的包角）。

甫

核

签齿轮传动的五种主要失效形式中，最严重、必须避免的失效形式

字6.

是轮齿折断;软齿面闭式齿轮传动最主要的失效形式是齿面疲劳点

蚀；高速重载齿轮传动易发生热胶合;轮齿的塑性变形常发生在

齿面材料较软、低速重载、频繁起动的传动中。

7.下列齿轮参数中，对齿形系数YF没有影响的是2。

a.齿数b.变位系数c.齿顶高系数d.压力角e.模数

8.按国家标准GB/292-93规定，型号7212C/DB轴承的类型为角接

触球轴承,宽度类型为窄系列,精度等级为上0,公称接触角a=15。。

第11页（共62页）

试题：班号：姓名：

9.对于转动的滚动轴承.其主要失效形式是疲劳点蚀,对于不转动、低速或摆

动的轴承，主要失效形式是局部塑性变形,对于高速轴承，发热以至胶合

是其主要失效形式。

10.滑动轴承一般由轴颈、轴瓦、轴承座三者组成，其失效形式主要是胶合

和磨损,主要发生在轴瓦上。

二、问答题（24分,每小题4分）

1.齿向载荷分布系数》的物理意义是什么？改善齿向载荷分布不均匀状况

的措施有哪些？

力的物理意义——考虑沿齿宽方向载荷分布不均匀对轮齿应力的影响系数。（2分）

措施：（答出以下7点中3点以下者1分，答出3点以上者2分）

1）齿轮的制造和安装精度t

2）轴、轴承及机体的刚度t

3）齿轮在轴上的布置——合理选择

4）轮齿的宽度——设计时合理选择

5）采用软齿面——通过跑合使载荷均匀

6）硬齿面齿轮——将齿端修薄、或做成鼓形齿

7）齿轮耍布置在远离转矩输入端的位置。

2.试述齿轮传动的设计准则

评分标准：以下4点各点1分

（1）软齿面闭式齿轮传动：通常先按齿面接触疲劳强度进行设计，然后校核齿根弯

曲疲劳强度。

（2）硬齿面式齿轮传动：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。

（3）高速重载齿轮传动，还可能出现齿面胶合，故需校核齿面胶合强度。

（4）开式齿轮传动：目前多是按齿根弯曲疲劳强度进行设计，并考虑磨损的影响将

模数适当增大（加大10〜15%）。

3.按照轴所受载荷类型的不同，轴分为那几种类型？并分别举例说明。

评分标准：以下3点各点1分，举例正确合计1分。

第12页（共62页）

试题：班号：姓名：

（1）仅受弯矩M的轴----心轴，只起支撑零件作用，如自行车前轴。

（2）仅受转矩T的轴——传动轴，只传递运动和转矩不起支撑作用，如汽车后轮传

动轴。

（3）既受弯矩又受转矩的轴——转轴，既起支撑又起传运动和转矩作用，如减速器

的输出轴。

4.给出滚动轴承的当量静载荷P0的定义。

当量静载荷是个假想载荷，其作用方向与基本额定静负荷相同，而在当量静载荷

作用下，轴承的受载最大滚动体与滚道接触处的塑性变形总量与实际载荷作用下的

塑性变形总量相同。（4分）

5.同滚动轴承相比，液体摩擦滑动轴承有哪些特点？

评分标准：以下6点中，答出广2点2分，答出3~4点分3分，答出5~6点4分

1）在高速重载下能正常工作，寿命长；

2）精度高；滚动轴承工作一段时间后，旋转精度I

3）滑动轴承可以做成剖分式的一能满足特殊结构需要。如曲轴上的轴承；

4）液体摩擦轴承具有很好的缓冲和阻尼作用，可以吸收震动，缓和冲击。

5）滑动轴承的径向尺寸比滚动轴承的小。

6）起动摩擦阻力较大。

6.在一些基本假设条件下，流体形成动压的必要条件是什么？

评分标准：答出1点2分，答出2点3分，答出3点4分

1）流体必须流经收敛间隙,而且间隙倾角越大则产生的油膜压力越大。

2）流体必须有足够的速度；

3）流体必须是粘性流体。

三、分析计算题（29分，第一小题19分，第二小题10分）

1.一重物匀速升降装置采用如图a所示的电机+圆柱蜗杆传动系统，已知蜗

杆传动的模数帆=8mm,蜗杆头数及分度圆直径分别为打=1、〃i=80mm,

蜗轮齿数益=50,卷筒直径Z）=250mmo重物匀速升降的速度v=40m/min,

最大载重量％为4kN,工况系数KA按L0计，试分析、计算提升重物时

的下列问题：

第13页（共62页）

试题：班号：姓名:

1）该装置以40m/min的速度匀速升起重物1m时，蜗杆应转多少转？并

在图中标明蜗杆的转向、蜗轮轮齿旋向、节点位置处蜗杆及蜗轮的受力

方向。（5分）

2）若蜗杆与蜗轮齿面间当量摩擦系数/=0.18,该机构能否自锁？（2分）

3）若重物24kN,传动装置总的传动效率为〃=0.5,试计算出电机的输

出转矩Tm应是多少？（2分）

4）若蜗轮轴采用如图b所示的两个角接触轴承7209C支撑形式，

L=100mm,蜗杆传动效率〃尸0.7,卷筒、联轴器（连接蜗轮轴与卷筒轴）、

蜗轮轴上轴承的效率合计为外=0.8,轴承7209C的基本额定动载荷和

基本额定静载荷分别为029800N、G=23800N,其内部轴向力5=0.4居,

径向载荷系数X和轴向载荷系数F分别为0.44和1.36,%=1.0,方=1.5,

试计算轴承II的寿命品为多少小时？（10分）

图太重物升降装置传动系统简图图b.蜗轮轴的轴承支撑简图

1）蜗杆转：1*50/（3.14*D）=50/（3.14*0.25尸63.69（转）（1分）

蜗轮转速:40/（3.14*0.25）=50.96r/min

蜗杆转向（1分）、蜗轮轮齿旋向（1分）、蜗轮蜗杆受力分析方向如图所示（2分）。

）写出公式得1分，结论正确得1分。

注

i第14页（共62页）

疗

试题：班号：姓名:

tan/=z1w/c/1=1x8/80=0.1

tanp=/=0.18

1.tan/<tanp

•••Y<P

结论：该机构满足自锁性条件。

3）写出公式得1・5分，结论正确得0・5分。

W=4kN

T卷筒=丁卬=W.D/2=4000x250/2=500000Nmm

T5x10'o［八4V

T=--w-=-------=2x10Nmtn

，mng0.5x50

4）公式、步骤都正确得9分（其中：轴承寿命计算公式占5分），计算结果正确

得1分。

W=4kN

丁石竟=%=即Q/2=4000x250/2=500000Nmm

5xlJxlWNmm

r—=°=6.25

20.8

6.25x1。=0.i7857乂10」淅m

50x0.7

_2T1

2=2x6.25xlO-=3425XI/N

8x50

兄=*2x0.17857xlO_3

=--------------------------=0.44643x1i0nN

80

巴=凡？=0.44643xl(PN

3

Fr2~心tana=瓦?tana=3.125xtan200xlO=1.13741xlCPN

22333

FK=也;+彳=73.125+1.13741xlO=.059326xlO=3.32556xlOX

凡・义-耳一=。〃。。

轴承酌径向支反力4/2S44643x40-3.32556xl“21635xlO^

2L2xlOO

33

轴承〃的径向支反力R=FK-R)=(3.32556-1.21635)xlO=2.10921xlOAT

况=0.4尺=0,4x1.21635xlO5=0.48654xlO3?7

S”=0.4&=0.4x2.10921xlO3=0.843684xlO3!^

Sj+死=(0.48654+0.44643)xlO3=0.93297xl03N>S„=0.843684xlO3!^

巩”=司+此=0.93297xlO3^

=况=0.48654xltPN

只需计算轴颜的寿命即可。

5

Pf,=X•尺j+F•兄”=(0.44xO.843684+1.36x0.93297)xlO=1.64MKPN

A=空(3,=-"SOO,=知3注

3

*60M/FP60x50.961.5xl.64xl0

第15页（共62页）

试题：班号：姓名:

2.图c所示为一托架，20kN的载荷作用在托架宽度方向的对称线上，用四

个螺栓将托架连接在一钢制横梁上，螺栓的相对刚度为0.3,螺栓组连接

采用普通螺栓连接形式，假设被连接件都不会被压溃，试计算：

1）该螺栓组连接的接合面不出现间隙所需的螺栓预紧力尸至少应大于多

少？（接合面的抗弯剖面模量W=12.71xl（）6mm3）（7分）

2）若受力最大螺栓处接合面间的残余预紧力尸'要保证6956N,计算该螺

栓所需预紧力F'、所受的总拉力/（3分）

/|Q—600

人=2001）

（1）、螺栓组联接受力分析：将托架受力情况分

0

0解成下图所示的受轴向载荷Q和受倾覆力矩M的两

兀

7种基本螺栓组连接情况分别考虑。（2分）

20kN

‘

0

"二

£

图C.托架（图中尺寸单位：mm）

（2）计算受力最大螺栓的工作载荷F：（1分）

Q使每个螺栓所受的轴向载荷均等，为F\=2=迎也=5000（N）

Z4

倾覆力矩M使左侧两个螺栓工作拉力减小；使右侧两个螺栓工作拉力增加，其值为:

";如¥=6593.41（N）

3,24x227.52

;=1

显然，轴线右侧两个螺栓所受轴向工作载荷最大，均为：

夕=与+%=11593.41（%）

（3）根据接合面间不出现间隙条件确定螺栓所需的预紧力F'：（4分）

预紧力F，的大小应保证接合面在轴线右侧不能出现间隙，即：

0访侧边界=0rpF,_apQ~apM>0

4尸'AF'4xF'F'八，、

=---=----------------=------=------(Mpai

A220x(600-200)8800022000

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试题：班号：姓名:

4F'AF'4xF'F'、

----=-----------------------=--------=---------(Mpa)

A220x(600-200)8800022000

(1——号—)Q

(1-0.3)x20000

5+30.159(0a)

A220x(600-200)

M6X106、

%加=—=-------5-------------------------------------=0.476（Mpa）

pwzzoxgoo3-20力2

------------------------X，

12600

b用他边界=bp。—bpM=^^一6159—0.476=Q.Q5（Mpa）＞Q

Ctkzkz\Jkz

/.（0.159+0,476）x22000=0.635x22000=13970（"）

结论：为保证接合面不出现间隙，螺栓的预紧力?至少应大于13970加。

2）若尸”=6956N,则：（3分）

尸,=尸"+Q-•一马一）F=6956+0.7x11593.41=15071.43（JV）

CB4-CQ

线=尸+可'=11593.41+6955=18548.41（77）

四、结构题（20分）

1.试说明实现轴上零件轴向固定的五种方法，并分别画出相应于各种轴向

固定方法的结构图；画出模锻轮坯、腹板式大齿轮在转轴的轴端实现轴向

固定与周向固定的结构图（要求齿轮也要画出来）。（12分）

评分标准：轴向固定：五种方法每种方法各0.5分，每画对一种结构1分；齿轮（2.5分）

在轴端实现周向固定（普通平键）（1分）和轴向固定（轴肩和轴端挡板）（1分）4.5分。

模锻轮坯腹板

式大齿轮在轴

端的固定

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试题：班号：姓名：

2.图d和图e为凸缘联轴器的两个半联轴器的将两根轴连接起来的两种形

式的部分结构，请将未画出的其余部分补全，成为完整的结构。（5分）

3.现有成品一级标准圆柱齿轮减速器一台，输入轴与小齿轮采用普通平键

连接，轴与小齿轮轮毂配合段轴颈直径440mm,该轴段长度/=58mm,

键槽长L=50mm,小齿轮轮毂键槽深4=3.3mm。为得到比现有减速器更大

的减速比，现在需要重新设计、更换齿轮。已知重新设计得到的齿轮模数

/M=3.0mm,小齿轮齿顶圆直径"ai=69mm,齿根圆直径诙=55.5mm,齿宽

仇=60mm,如果采用该小齿轮，试根据上述数据进行分析：该减速器的输

入轴是否具有可以继续使用的可能性？（3分）

标准答案：

该小齿轮能否做成齿轮与轴分开决定了这根输入轴能否继续被使用的首要条件：

df,-d55.5-40.................._

e—-2------4=-------------3.3=7.75—3.3—4.45（/M/M）<2.5/M—2.5x3=

结论：按着这根轴设计小齿轮轮毂结构必须做成齿轮与轴为一体的轴齿轮形式，因此，如果采用该小

齿轮，原输入轴不能继续被使用，必须重新设计输入轴。

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试题：班号：姓名:

机械设计基础试卷集锦

一、选择题：(每题2分，共20分)

1、闭式软齿面齿轮传动，一般按设计.

A.齿根弯曲疲劳强度B.齿面接触疲劳强度C.齿血胶合D.热平衡。

2、用于经常拆卸的螺纹连接使用

A、螺栓连接B、双头螺柱连接C、螺钉连接D、紧定螺钉连接。

3、带在工作中，最大应力出现在

A、松边靠近小带轮点B、紧边靠近小带轮点；

C、松边靠近大带轮点D、紧边靠近大带轮点。

4、一对齿轮啮合传动时主动轮齿面上的接触应力O-HI与从轮齿面上的接触应力。H2是

A.oHI<°H,B.OH1=OC.OHI>°H,D>OH1

5、下面哪些条件是标准直齿圆柱齿轮必需满足的

A、模数、压力角和中心距为标准值；B,模数、压力角和分度圆为标准值；

C、模数、啮合角和顶隙为标准值；D、齿顶高系数、顶隙系数为标准值。

6、己知钱链四杆机构满足杆长条件，以为机架，可以得到双曲柄机构。

A、最长杆；B、最短杆；C、最长杆对边；D、最短杆对边

7、由带传动、齿轮传动和链传动组成的传动系统中，从高速到低速，合理的传动顺序是。

A、齿轮传动、链传动和带传动；B、带传动、链传动和齿轮传动；

C、链传动、齿轮传动和带传动；D、带传动、齿轮传动和链传动。

8、四杆机构传力性能的好坏能用.来衡量。

A.极位夹角B.压力角C.摆角D.行程速比系数

9、向心推力滚动轴承承受轴向载荷的能力是随接触角的增大而。

A、增大；B、减小；C、不变；D、不一定

10、开式齿轮传动中，保证齿根弯曲应力。FW[O]F，主要是为了避免齿轮的

失效。

A、轮齿折断；B、齿面磨损；C、齿面胶合；D、齿面点蚀。

二、判断题(每题1分，共10分)

1、自由度不为1的机构，其各构件之间都不可能具有确定的相对运动。()

2、传动轴在工作时，只传递转矩不承受弯矩。()

3、在曲柄摇杆机构中，当以曲柄为主动件时，最小传动角出现在曲柄与机架两个共线位置处。

()

4、机构的死点位置就是a=0°的位置()

5、弹性滑动是由于带所传递的圆周力超过带与带轮的接触面间摩擦力总和时，带在带轮上发生

相对滑动引起的。()

6、在凸轮机构中，当从动件位移规律为等速运动时易出现柔性冲击。()

7、斜齿圆柱齿轮的螺旋角夕根据基本参数计算后应取整数。()

8、螺纹M16是粗牙螺纹。()

9、键的剖面尺寸通常是依据功率的大小，按标准选择。()

10、凸轮机构中，以理论轮廓曲线的最小半径r0为半径所作的圆称为基圆。

()

三、简答题(每题5分，共10分)

efa

1.根据带传动有效拉力的计算公式E=2乙三厂-」1，分析影响有效拉力F的因素和措施。

efa+1

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试题：班号：姓名：

2、指出轴承代号7208AC/P5中各代号的含义。

四、计算题（每题10分，共40分）

1.已知某标准直齿圆柱齿轮的传动比为i=2,标准安装中心距为102mm,小齿轮齿数为不产生根切

的最少齿数，试计算该传动齿轮的模数、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、齿厚及齿槽宽。

2.如图所示，一轴用两个背对背反装的7210AC型轴承，FR1=2000N,FR2=6000N轴向载荷FA=1000N,

试求轴承1、轴承2的轴向力FAI与FA2。（7210AC轴承Fs=0.7FR）

二二0

010,

3.在图示轮系中，已知Z]=20,Z2=15,Z3=50,ni=70r/min,n3=56r/min,试求明，并指Hln〕与nH

的转向是否相同。

4.试计算下面机构的自由度，标出复合较链、局部自由度、虚约束，并判断机构运动是否确定。（以

五.分析题（12分）

如图为两级齿轮减速器。已知齿轮1主动轮，齿轮3的转向见图，为使作用在中间轴的两齿轮2、3

上的轴向力相互抵消--部分，试画出：齿轮2、3、4的旋向，及齿轮1、2、3、4所受圆周力F，、

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试题：班号：姓名：

径向力Fr、轴向力F”的方向。

六、结构题（8分）

如图所示为某减速器输出轴的结构图，标出其结构设计不合理之处，并说明原因。

斜为输

《机械设计基础》试题

—.填空题（每空格1分，共30分）

1.在钱链四杆机构中，双曲柄机构的最短杆与最长杆长度之和其余两杆长度之和。

2.确定凸轮基圆半径的原则是在保证。1raxW［条件下，。

3.一对齿轮传动中，大、小齿轮的齿根最大弯曲应力通常是等的。

4.在设计V带传动时，V带的型号是根据和选取的。

5.对于两级斜齿圆柱齿轮传动，应使中间轴上的两个斜齿轮的旋向。

6.滚动轴承主要失效形式是和。

7.在蜗杆传动中，一般蜗杆头数取Z尸，蜗杆头数越少，自锁性越。

8.普通螺纹联接承受横向外载荷时;依靠承载，螺栓本身受作用，可能的失效

形式为。

9.平键联接中，面是工作面，楔形键联接中，面是工作面。

10.对于闭式软齿面齿轮传动，主要按强度进行设计，而按强度进行校核。

11.蜗杆传动发热计算的目的是防止而产生齿面失效。

12.带传动中，带上受的三种应力是应力，应力和应力。最大应力发生在。

13.链轮的转速，节距，齿数，则链传动的动载荷就越大。

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试题：班号：姓名：

14.轴上的键槽通常采用加工方法获得。

15.联轴器和离合器均可联接两轴，传递扭矩，两者的区别是。

16.验算非液体摩擦滑动轴承的冲值是为了防止；验算轴承速度v是为了防止。

—.判断题(正确的在题后括号内划“J"，错误的划“X”，每小题1分，共15

1.一个平键联接能传递的最大扭矩为T,则安装一对平键能传递的最大扭矩为2T。()

2.在钱链四杆机构中，如果以最短构件为机架，则可能存在一个曲柄。()

3.硬齿面齿轮只可能产生轮齿折断，不会产生齿面点蚀。()

4.矩形螺纹用于传动，而普通三角螺纹用于联接。()

5.对于只有•个圆销的外槽轮机构，槽轮的运动时间一定小于静止的时间。()

6.滚动轴承内座圈与轴颈的配合，通常采用基轴制。()

7.适用于高速运动的凸轮机构从动件运动规律为余弦加速度运动。()

8.在螺纹联接中，采用加高螺母以增加旋合圈数的办法对提高螺栓的强度并没有多少作用。()

9.在多根三角带传动中，当一根带失效时，应将所有带更换。()

10.减速器输入轴的直径应小于输出轴的直径。()

11.维持边界油膜不遭破坏是非液体摩擦滑动轴承的设计依据。()

12.一对齿轮圆柱若接触强度不够时;应增大模数；而齿根弯曲强度不够时，则要加大分度圆直径。

()

13.实际的轴多做成阶梯形，主要是为了减轻轴的重量，降低政治制造费用。()

14.蜗杆传动中，如果模数和蜗杆头数一定，增加蜗杆分度圆直径，将使传动效率降低，蜗杆刚度提

高。()

15.链传动中，当主动链轮匀速转动时，链速是变化的，但链传动的平均传动比恒定不变。。()

三.问答题(共40分)

1.带传动为什么要限制小带轮的最小直径、最大传动比和带的根数？(10分)

2,轴按受载情况分类有哪些形式？自行车的前轮轴、中轴和后轮轴各属于什么轴？(10分)

3.导向平键和普通平键各适用于什么场合，可能出现的失效形式是什么？其尺寸宽度6、高度灰

长度/如何确定？(10分)

4.什么叫硬齿面齿轮？什么叫软齿面齿轮？各适用于什么场合？(10分)

四.选择题(每小题1分，共15分)

1.下面那种情况下，存在死点。

A、双曲柄机构；B、对心曲柄滑块机构，曲柄主动；

C、曲柄摇杆机构，曲柄主动；D、曲柄摇杆机构，摇杆主动。

2.最适合凸轮高速运转的从动件运动规律是。

A、等速运动B、等加速运动与等减速运动；C、简谐运动D、摆线运动。

3.蜗杆传动中，作用在蜗轮上的三个啮合力，通常以为最大。

A、圆周力3；B、径向力F"C、轴向力Fa2。

4.带传动采用张紧轮的目的是。

第