机械设计(2)模拟试题集及答案

机械设计模拟试题集及答案有一非液体润滑的径向滑动轴承，宽径比 d轴颈 已知轴承材料的许用值为要求轴承在 和 两种转速下均能正常工作，试求轴承的许用载荷的大小。解： 按许用平均压力求许用载荷<TOC\o"1-5"\h\z< 分按许用求当 时 J1 <W W 而当时， <W W 分综上分析：该轴承的许用载荷取分五、结构改错题1如图所示为一轴系结构，试指出图中至少 处标有序号的错误或不合理结构的原因。解：评分参考标准：写对一个错误说明，则得一分，累积到分为止，写错不得分，也不扣分，写出编号之外的其它结构错误，也可得分。左右两个轴承内圈没有固定；左右两个轴承外圈没有固定；轴径太大，齿轮无法装拆；两个齿轮定位不可靠，轴段应比轮毂长度短 3为了减少装夹工件的时间，两个平键应布置在轴的同一条母线上；两个轴承端盖与箱体之间均应有调整垫片；轴承端盖上螺钉孔径应比螺钉外径大些；螺孔应比螺钉头更深一些，螺纹底孔应比螺孔更深一些；箱体上与两个端盖接触的平面均应高出一些，均为加工面；两个齿轮齿顶圆均应倒角，共处；两个轴承端盖外圆外侧均应倒角；螺钉应加弹簧垫圈防松；两个轴承端盖外面中间应凹下一点，以减少加工面。如图所示为一对正安装的角接触球轴承的轴系结构。试指出图中至少处标有序号的错误或不合理结构的原因。答：①轴承端盖的加工面过大，工艺性差；②轴承装反③轴过长，动静干涉④轴承处不需要键连接⑤轴肩过高，轴承无法拆卸⑥轴头过长，夹紧不可靠⑦键太长⑧套筒直径太大，轴承无法拆卸⑨轴径太大，与轴承端盖有动静干涉⑩缺少密封缺轴肩，联轴器无法定位两键不在同以母线上，工艺性差；缺少轴向夹紧。注：只要指出其中的个错误就可以；如其中的9出秩序颠倒均可。.下图为一轴系结构，试说明图中处标有编号的错误或不合理结构的原因。注：写出图中除编号之外的其它结构错误，也一样得分。解：评分参考标准：写对一个错误说明，得一分，累积到分为止；写错不得分，也不扣分，写出编号之外的其它结构错误，也可得分。带轮左端轴向固定不可靠，安装带轮的轴段应比轮毂长度短3左右轴承端盖外面中间应凹下一点，以便加工表面与非加工表面的区分；端盖无密封装置；左右轴承盖与箱体间缺调整间隙的垫片；挡油环与箱体孔相接触；两套筒外径太大，轴承无法拆卸；齿轮轴向固定不可靠，安装齿轮的轴段应比轮毂长度短m齿轮无安装定位基准，应在此设一轴环或轴肩；键过长，套筒无法安装；精加工面太长，轴承安装不方便。.如图所示为一轴系结构，试指出图中至少 处标有序号的错误或不合理结构的原因。解：评分参考标准：写对一个错误说明，则得一分，累积到分为止，写错不得分，也不扣分，写出编号之外的其它结构错误，也可得分。带轮左端轴向固定不可靠，安装带轮的轴段应比轮毂长度短3左右轴承端盖外面中间应凹下一点，以便加工表面与非加工表面的区分；透盖无密封装置；左右轴承盖与箱体间缺调整间隙的垫片；挡油环与箱体孔相接触；两套筒外径太大，轴承无法拆卸；齿轮轴向固定不可靠，安装齿轮的轴段应比轮毂长度短；齿轮无安装基准，应在此设一轴肩；键过长，套筒无法安装；精加工面太长，轴承安装不方便；左轴承端盖孔与轴相接触；带轮无轴向定位，应在此设一轴肩；带轮无周向固定，应安装一平键。5如图所示为一对正安装的角接触球轴承的轴系结构。试指出图中至少处标有序号的错误或不合理结构的原因。解：箱体与轴承盖缺螺钉连接；左轴承安装反了，两轴承安装应构成正安装；轴太长，已碰到了左轴承端盖，动静接触；安装轴承无需键，故此处键槽多余；轴肩过高，左轴承无法拆卸；三面贴合，齿轮固定不可靠；键太长，右边套筒无法安装；套筒外径太大，右轴承无法拆卸；精加工面过长，应设计成阶梯轴；右轴承透盖与轴间应有间隙，并加上密封装置；联轴器无轴向固定；轴上两个键槽不在同一母线上，轴的结构工艺性差；联轴器无键槽，键根本无法安装。6已知某轴系的结构如下图所示，图中某些标号所示位置有可能存在结构错误，如确认有错误，请指出相应错误，并用文字说明如何改正。分1缺少调节垫片，加垫片2端盖不应与轴相接触，保留间隙、缺少调节垫片，加垫片5套筒定位高度太高，可改成轴肩结构、加工面太长，套杯中间与轴承不接触的部分可加大内径，减少加工面7轴承内圈定位不可靠，轴肩相比轴承内圈应往左侧稍微缩进8轴承外圈无法拆卸，套筒的定位高度应少于轴承外圈厚度、锥齿轮定位不可靠，轴端应往左侧缩进，不与轴端挡圈接触。7下图为一轴系结构，试说明图中处标有编号的错误或不合理结构的原因。注：写出图中除编号之外的其它结构错误，也一样得分。答：键太长缺定位轴肩固定端盖与转轴接触 无密封件端盖中部应凹进以便减少加工面 缺垫片轴承装反应正安装 套筒应比内圈低齿轮轴向固定不可靠应缩短该轴段 轴承内圈左侧无轴向固定8如图所示为一对正安装的角接触球轴承支承的轴系，齿轮用油池润滑，轴承用脂润滑，轴端装有带轮。试指出图中至少处标有序号的错误或不合理结构的原因。解：带轮左端轴向固定不可靠，安装带轮的轴段应比轮毂长度短 3左右轴承端盖外面中间应凹下一点，以便加工表面与非加工表面的区分；透盖无密封装置；左右轴承盖与箱体间缺调整间隙的垫片；挡油环与箱体孔相接触;两套筒外径太大，轴承无法拆卸；齿轮轴向固定不可靠，安装齿轮的轴段应比轮毂长度短;齿轮无安装基准，应在此设一轴肩；键过长，套筒无法安装；精加工面太长，轴承安装不方便；左轴承端盖孔与轴相接触；带轮无轴向定位，应在此设一轴肩；带轮无周向固定，应安装一平键。下图为一轴系结构，试写出图中处标有编号的错误或不合理结构的原因。注：写出图中除编号之外的其它结构错误，也一样得分，不考虑图中的倒角及圆角。答：①轴承端盖的加工面过大，工艺性差；②轴承装反③轴过长，与端盖动静干涉④轴承处不需要键连接轴肩过高和套筒直径太大，使左、右轴承无法拆卸该轴段应比其上齿轮宽度小，否则齿轮夹紧不可靠⑦键太长⑧两键不在同以母线上，工艺性差；⑨缺少密封且轴与端盖动静干涉⑩缺轴肩，联轴器无法轴向定位注：只要写出个错误名称就可以满分。机械设计模拟试卷及参考答案一、是非题在链传动设计中，链节数一般选奇数为宜。在蜗杆传动中，当量摩擦系数随齿面相对滑动速度的增大而增大。 单万向联轴器的从动轴角速度不均匀，改用双万向联轴器后，从动轴的角速度即可变为均匀。为了提高轴的刚度，轴的材料可以采用合金钢来代替碳素钢。 滚动轴承的静强度安全系数只能大于1动压滑动轴承热平衡计算时，若进油温度 5且工作温度变化较大的轴，可将滚动轴承支承设计为一端固定，另一端能轴向游动的结构。解：验算速度0TOC\o"1-5"\h\z符合速度要求，否则不能承受载荷，无需再继续计算根据： ^ 得到： ^根据： ^得到： F取上述二者较小者，所以许用载荷,一轴两端各一个 轴承支承，受力情况如图所示， 2 4载荷系数。试求：求出两支承处的径向合成支反力和r求出两轴承所受的轴向载荷和；求出两轴承的当量动载荷和；哪个轴承寿命短，为什么？在其他条件不变情况下，把轴承的当量动载荷减小一半，其寿命提高多少倍？ 注：已知轴承额定动载荷0派生轴向力；表中为径向动载荷系数和轴向动载荷系数解：得：得：12派生力:・•・轴承I被“压紧”，轴承n“放松”。X因为根据当量动载荷与寿命成反比，所以轴承的寿命较短。设轴承的载荷 减小一半为。相应的轴承寿命为故轴承的载荷减小一半，轴承寿命将提高到原来的倍多。1已知某轴一对圆锥滚子轴承支承，受两个外力作用，力的方向和结构尺寸如下图所示，轴的转速，外部径向力 ，外部轴向力1载荷系数 =试：）计算两轴承支承处所受的径向力 和； ）计算两轴承所受的轴向载荷和a）计算两轴承的当量动载荷和2 4计算寿命较短的那个轴承的寿命注：已知轴承额定动载荷 00派生轴向力轴承的径向动载荷系数和轴向动载荷系数解：））计算两轴承支承处所受的径向力 和于两个外力都在铅直面内，水平面内无外力，见上图因此：得:解得:得:）计算两轴承所受的轴向载荷 和派生力：・•・轴承被“压紧”，轴承“放松”。计算当量动载荷）计算寿命较短的那个轴承的寿命因为 ，根据当量动载荷与寿命成反比，所以轴承的寿命较短如图所示，手动绞车采用蜗杆传动， 8 , ==卷筒直径 。试求：使重物上升手柄所转圈数1并在图中标出手柄的转向；若蜗杆和蜗轮间当量摩擦系数v求传动的啮合效率n，传动能否自锁？若起重量 。人手推力 。求手柄长度L重物上升时蜗轮所受的力的大小及方向。解：圈）分解：手柄转向见图。分蜗杆传动自锁。分蜗轮转矩Q蜗杆转矩 分蜗杆转矩蜗轮转矩各分力的方向见解图。分计算手柄转臂的长度计算蜗杆和蜗轮轮齿上的圆周力、径向力和轴向力大小。标出蜗杆轮齿上述的圆周力、径向力和轴向力的方向其中其中:图2E知链条节距 ，主动链轮齿数,转速0试求平均链速、瞬时最大链速和瞬时最小链速。解：小链轮半径：平均链速：小链轮角速度：则最大链速：最小链速：3下图所示的轴上装有一个斜齿圆柱齿轮，该轴支承在一对正装的角接触球轴承上。齿轮轮齿上受到圆周力6径向力 ，轴向力 ，齿轮分度圆直径。轴转速 ，载荷系数。试计算两个轴承的基本额定寿命。TOC\o"1-5"\h\z附：角接触球轴承数据：= 0 ;。W时，= 0 ＞时，=解：计算轴承上的径向载荷共分面：分面：分计算轴承上的轴向载荷 分轴承:・•・轴承被压紧轴承被放松计算轴承当量动载荷分轴承寿命：分.一轴两端各一个 轴承支承，受力情况如图所示， 2载荷系数，试分别求两个轴承的当量动载荷。注：已知轴承额定动载荷 。派生轴向力表 径向动载荷系数和轴向动载荷系数解：得：得：派生力:・•・轴承I被“压紧”，轴承n“放松”。2下图所示为一双蜗杆传动装置输出轴蜗轮的转向和蜗杆的螺旋线方向见图上标记。设蜗杆和蜗轮为一标准普通蜗杆传动已知参数为 =m= 6a°0 on2 n。试：欲使工作时中间轴n的轴向力能抵消一部分确定蜗杆的转向及其旋向；求蜗轮螺旋角的数值B以及作用在蜗轮上各分力的大小及方向。解：蜗杆的转向应为顺时针，螺旋线的旋向应为“左旋”，如图所示。分分分各分力方向见图。分已知某不完全液体润滑径向滑动轴承的轴瓦宽轴瓦材料的 宽径比为1转速 求此滑动轴承许用载荷？解：宽径比得：n * w得/<w得：w 所以许用载荷4E知某轴的受力如下图所示。试计算支反力，画出其弯矩图，求出最大弯矩值。解：求支反力得知支反力计算无误。求几处弯矩值： 在点，左 右 在点， 画出弯矩图，如下图：最大弯矩.在图示传动系统中，件和均为斜齿圆柱齿轮，件和为蜗杆、蜗轮。已知：齿轮的轮齿螺旋线方向见图。蜗杆轴上传递的功率 蜗杆转速 蜗杆系统的传动效率

n=中心距n=中心距蜗杆头数蜗轮，数数。试：）为使在^轴上的齿轮与蜗杆的轴向力相互抵消一部分，蜗杆的螺旋线方向应该是什么旋向？画出蜗杆和蜗轮在节点处所受的圆周力、轴向力和径向力的方向，并在图中画出蜗轮的转向；试求蜗轮所受圆周力、轴向力和径向力的大小。齿轮蜗轮IH电动机齿轮蜗杆解：）见图）见图）见图转矩计算n各分力计算其中5gag其中：=a= =下图所示的轴上装有一个斜齿圆柱大齿轮，采用一对角接触球轴承来支承。已知轴的转速 。齿轮分度圆直径。作用于其上的径向力 5圆周力 6轴向力 。三个力的方向和齿轮位置尺寸见下图，载荷系数，试：l求出两轴承所受的径向力 和和轴向载荷和a2求出两轴承的当量动载荷和和基本额定寿命。分注：已知角接触球轴承的, oW时，TOC\o"1-5"\h\z= = 时，= =派生轴向力 、解：）求出两轴承所受的径向力 和 在水平面内列平衡方程为：即 解得1 在解得： 在铅直面内列平衡方程为：解得:即 解得 所以）求出两轴承所受的轴向载荷和派生轴向力：因为 所以轴承被“压紧”，轴承“放松”。）求出两轴承的当量动载荷和）求出两个轴承的基本额定寿命分）分）分）已知某一液体动力润滑径向滑动轴承的轴颈直径，轴承宽度 ，转速 0半径间隙为，偏心率*，采用号机械润滑油，粘度n 轴承承载量TOC\o"1-5"\h\z系数=试求该轴承所能承受的最大径向载荷 分解：）轴承的相对间隙中 分）圆周速度= 分）n中 分如图所示为蜗轮蜗杆与圆锥齿轮组成的起重系统。已知轴的转向见图，蜗杆头数=模数m蜗杆分度圆直径 ，蜗轮齿数，卷筒直径 。吊起重量 ，蜗杆传动效率n，试）计算蜗杆的导程角。）考虑轴上所受轴向力能抵消一部分，确定零件蜗杆螺旋线方向；）计算蜗轮轮齿上的圆周力、径向力和轴向力大小并标出三个力的方向；解:Y Y见图a三个力的方向见图解：带轮左端轴向固定不可靠，安装带轮的轴段应比轮毂长度短 3左右轴承端盖外面中间应凹下一点，以便加工表面与非加工表面的区分；透盖无密封装置；左右轴承盖与箱体间缺调整间隙的垫片；挡油环与箱体孔相接触；两套筒外径太大，轴承无法拆卸；齿轮轴向固定不可靠，安装齿轮的轴段应比轮毂长度短；齿轮无安装基准，应在此设一轴肩；键过长，套筒无法安装；精加工面太长，轴