机械设计试题及答案

机械设计

[填空题]

1一对齿轮传动，若按无限寿命设计，如何判断其大、小齿轮中哪个不易出现齿面点蚀？哪个不易出现齿根弯曲疲劳折断？理由如何？

参考答案：（1）许用接触应力与齿轮的材料、热处理及齿面工作循环次数有关，一般HBS1=HBS2+（30~50）HBS，即试验齿轮的接触疲劳极限，故况且，而按无限寿命设计时，寿命系数ZN=1，故小齿轮不易出现齿面点蚀。

（2）比较两齿轮的，比值小的齿轮其弯曲疲劳强度大，不易出现齿根弯曲疲劳折断。

[填空题]

2一对闭式直齿圆柱齿轮，已知：小齿轮转速n1=950r/min。主、从动齿轮的σHP1=700MPa，σHP2=650MPa；载荷系数K=1.6；节点区域系数ZH=2.5；弹性系数重合度系数。试按接触疲劳强度，求该齿轮传动所能传递的功率。接触强度校核公式为

参考答案：（1）上述提示式中

[填空题]

3一开式直齿圆柱齿轮传动中，小齿轮齿根上产生的弯曲应力σF1=120MPa。已知小齿轮齿数z1=20，齿数比u=5，啮合角a=20°。试问在大齿轮的齿根危险剖面上将产生多大的弯曲应力？提示：已查得YFa1=2.80；YFa2=2.18；YSa1=1.55；YSa2=1.79。

参考答案：按大小齿轮弯曲应力间的关系式，则大齿轮齿根危险剖面上的弯曲应力为

[填空题]

4有一对直齿圆柱齿轮传动，传递功率P1=22kW，小齿轮材料为40Cr钢（调质），σHP1=500MPa；大齿轮材料为45钢（正火），σHP2=420MPa。如果通过热处理方法将材料的力学性能分别提高到σHP1=600MPa，σHP2=600MPa。试问此传动在不改变工作条件及其他设计参数的情况下，它的计算转矩（KT1）能提高百分之几？提示：接触强度校核公式为

参考答案：（1）将提示公式转换成

（2）KT1为该齿轮的计算转矩，在工作条件及其他设计参数不变的情况下，从式中可以看出，该传动的KT1仅与许用接触应力σFP有关。

结论：计算转矩可以提高104%。

[填空题]

5分析直齿锥齿轮传动中大锥齿轮受力，已知图a中，z1=28，z2=48，m=4mm；b=30mm，ΨR=0.3，a=20°，n=960r/min，P=3kW。试在图上标出三个分力的方向并计算其大小（忽略摩擦力的影响）。提示：

参考答案：（1）三分力方向如图b所示。

（2）求出齿轮主要尺寸及所传递的转矩T1；

[填空题]

6如图所示的二级斜齿圆柱齿轮减速器，已知：电动机功率P=3kW，转速n=970r/min；高速级；低速级（1）为使轴II上的轴承所承受的轴向力较小，确定齿轮3、4的螺旋线方向（绘于图上）；（2）绘出齿轮3、4在啮合点处所受各力的方向；（3）β2取多大值才能使轴II上所受轴向力相互抵消？

参考答案：（1）齿轮3、4的螺旋线的方向如题图解所示：

（2）齿轮3、4在啮合点所受各分力Ft3、Ft4、Fr3、Fr4、Fa3、Fa4的方向如图示：

（3）若要求轴II上齿轮2、3的轴向力能相互抵消，则必须满足下式：

[填空题]

7现有两对齿轮传动，A组齿轮的模数mA=2mm，齿数zA1=34、zA2=102；B组齿轮的模数mB=4mm，齿数zB1=17、zB2=51。两组齿轮选择的材料及热处理对应相等并按无限寿命考虑，齿宽也相等，传递功率及小齿轮转速也相等。试分析哪一对齿轮的弯曲强度低？哪一对齿轮的接触强度低？为什么？

参考答案：从题中给定数据，可算得两组齿轮的中心距αA、αB：

A.组齿轮

B.组齿轮

（1）因两组齿轮的中心距相等，两组齿轮齿面接触应力一样，又因两者许用接触应力一样，故接触强度相等；

（2）在中心距与所受载荷等条件相等条件下，A组齿轮的模数小，弯曲应力大，故弯曲强度低。

[填空题]

8图示的二级斜齿圆柱齿轮减速器，已知：高速级齿轮参数为齿轮4为左旋转轴；轴I的转向如图示，n1=960r/min，传递功率P1=5kW，忽略摩擦损失。试求：（1）轴Ⅱ、Ⅲ的转向（标于图上）；（2）为使轴Ⅱ的轴承所承受的轴向力小，决定各齿轮的螺旋线方向（标于图上）；（3）齿轮2、3所受各分力的方向（标于图上）；（4）计算齿轮4所受各分力的大小。

参考答案：（1）轴Ⅱ、Ⅲ的转向已示于图中；

（2）各齿轮螺旋线方向已示于图中，即z1为右旋，z2、z3为左旋；

（3）齿轮2、3所受各力Fr2、Ft2、Fa2、Fr3；Ft3、Fa3已示于图中；

（4）轮4所受各力的大小为：

[填空题]

9两个以上的构件在同一处以同一轴线的转动副相连，称为（）

参考答案：复合铰链

[填空题]

10欲改变曲柄摇杆机构摇杆摆角的大小，一般采用的方法是改变（）的长度。

参考答案：曲柄

[填空题]

11螺杆与螺母组成的运动副应该属于（）（填低副或高副）。

参考答案：低副

[填空题]

12闭式硬齿面齿轮就根据（）来校核。

参考答案：来设计，并根据

[填空题]

13渐开线形状取决于（）

参考答案：基圆的大小

[填空题]

14用盘形铣刀加工齿轮是属于（）加工。

参考答案：仿形法

[填空题]

15大型的轮辐式齿轮一般会采用（）的方法来加工毛坯。

参考答案：铸造

[填空题]

16根据两构件的接触特性，低副可以分为（）和（）

参考答案：转动副；移动副

[填空题]

17有一对心曲柄滑块机构，则滑块的行程是200 mm，则其中曲柄的长度为（）mm。

参考答案：100

[填空题]

18带传动中，带轮直径越大，带的弯曲应力就越（）

参考答案：小

[填空题]

19半圆键的工作面是（）

参考答案：两侧面

[填空题]

20标准齿形的直齿圆柱齿轮不产生根切的条件是齿数必须大于（）齿。

参考答案：17

[填空题]

21轮系一般可以分为定轴轮系和（）两大类。

参考答案：行星轮系

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[填空题]

22根据拉压杆强度条件，可解决三类问题（），设计截面，确定许可载荷。

参考答案：校核强度

[填空题]

23平面连杆机构有确定运动的条件是机构的（）等于机构的原动件数。

参考答案：自由度数

[填空题]

24梁在受力发生纯弯曲时，横截面内中性层处的正应力为（）

参考答案：零

[填空题]

25根据两构件的接触特性，平面运动副特性可以分为高副和（）

参考答案：低副

[填空题]

26当力的大小等于零或力的作用线通过矩心时，力对该点之矩等于（）

参考答案：零

[填空题]

27对于软齿面的闭式齿轮传动，在设计计算时应先按照（）设计，再作（）校核。

参考答案：齿面接触疲劳强度；齿根弯曲强度

[判断题]

28、构件是由一个零件构成的运动单元。

参考答案：错

[判断题]

29、平面连杆机构又可以看作是平面低副机构。

参考答案：对

[判断题]

30、凸轮机构可以应用在承载力非常大的场合。

参考答案：错

[判断题]

31、环面蜗杆传动比圆柱蜗杆传动的承载力大。

参考答案：对

[判断题]

32、链传动可以用于低速传动场合，带传动适用于高速传动场合。

参考答案：错

[判断题]

33、链传动的不可能发生胶合的实效形式。

参考答案：错

[判断题]

34、管螺纹的公称直径是指管道孔径。

参考答案：对

[判断题]

35、刚度是零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。

参考答案：对

[判断题]

36、凸轮与从动件锁合的方式主要有力锁合与形锁合两种。

参考答案：对

[判断题]

37、螺纹强度计算的的危险截面直径是螺纹的大径。

参考答案：错

[判断题]

38、齿轮传动具有瞬时传动比恒定的优点。

参考答案：对

[判断题]

39、链传动可以用于重载传动场合，因为其具有过载打滑保护功能。

参考答案：错

[判断题]

40、轮系可以实现大传动比传动。

参考答案：对

[判断题]

41、当轴作单向回转时，平键的工作面为一侧面。

参考答案：对

[判断题]

42、在两个力作用下处于平衡的刚体，称为二力杆。

参考答案：对

[判断题]

43、蜗轮蜗杆传动有发热量大，线速度过快的缺点。

参考答案：对

[判断题]

44、渐开线的的形状取决于基圆的大小，基圆越大越平直。

参考答案：对

[判断题]

45、高速且轴向载荷不大时可以采用深沟球轴承。

参考答案：对

[判断题]

46、电动机拖动机床的功率不变，当机床转速越高时，产生的转矩越小。

参考答案：对

[判断题]

47、若刚体在三个力作用下平衡，其中两个力交于一点，则第三个力必经过该点。

参考答案：对

[判断题]

48、凡是受到两个力作用的构件都是二力构件。

参考答案：错

[判断题]

49、蜗轮蜗杆直径比既是它们传动比。

参考答案：错

[判断题]

50、传动轴设计时通常按弯扭组合考虑其强度。

参考答案：对

[单项选择题]

51、下列实物：其中哪几种属 于通用零件（）1）螺钉2）起重吊钩3）螺母4）键5）缝纫机踏板

A.1）、2）和5）

B.1）、2）和4）

C.1）、3）和4）

D.1）、4）和5）

参考答案：C

[单项选择题]

52、机器与机构的主要区别是什么（）

A.机器运动较复杂

B.机器结构较复杂

C.机器能完成有用的机械功或机械能

D.机器能变换运动形式

参考答案：C

[单项选择题]

53、按初估轴直径公式计算出的直径，通常作为阶梯轴的（）直径尺寸。

A.最大处直径

B.轴中间段直径

C.最小处直径

参考答案：C

[单项选择题]

54、四根杆长度不等的双曲柄机构，若主动曲柄作连续匀速转动，则从动曲柄将作（）

A.匀速转动

B.间歇转动

C.周期变速转动

D.往复摆动

参考答案：C

[单项选择题]

55、当铰链四杆机构各杆长度的关系为：lAB=lBC=lAD＜lCD（AD为机架），则该机构是（）

A.曲柄摇杆机构

B.双摇杆机构

C.平行双曲柄机构

D.转动导杆机构

参考答案：C

[单项选择题]

56、带传动打滑现象首先发生在（）

A.小带轮上

B.大带轮上

C.大小带轮同时开始

参考答案：A

[单项选择题]

57、链条的链节总数宜选择（）

A.奇数

B.偶数

C.5的倍数

D.任意的奇偶数

参考答案：B