机械设计试题与答案

机械设计试题（A卷）与答案一、填空题（每空0.5分，24空计12分）1、从防松工作原理来看，弹簧垫圈属于摩擦防松；止动垫圈与园螺母配用属于机械 防松措施。2、平键的工作面为两侧面，工作时靠轴槽、键及毂槽的侧面受挤压来传递转矩。3、在下列各种联轴器中，能补偿两轴间轴线偏移、但不能吸振缓冲的是 c、d、e；既能补偿两轴间轴线偏移、又能吸振缓冲的是f、g、h；适用于转矩小、转速高、频繁正反转的是 f、g；可实现两轴轴线角位移最大的是c。（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、弹性套柱销联轴器；g、尼龙柱销联轴器；h、轮胎联轴器。）4、设计圆柱螺旋弹簧时，其弹簧丝直径d按强度条件确定，其工作圈数n按刚度条件确定。5、蜗杆传动时的螺旋线方向应与蜗轮螺旋线方向相同。蜗杆的导程 角应等于与蜗轮的螺旋角。6、在传动比不变的条件下，V带传动的中心距增大，则小轮的包角 增大，因而带传动的承载能力提高。7、在工作中只受弯矩不受扭矩的轴叫做 心轴，只受扭矩不受弯矩的轴叫做 传动轴，同时受弯矩和扭矩的轴叫做转轴。自行车前轮轴属于 心轴。8、非液体摩擦滑动轴承是工作在混合摩擦状态，验算 Pv值为了限制轴承的工作温升不超过许用值 。二、问答题130分〕1、有一卷筒支座，采用普通螺栓组联接在混凝土基座上，如图所示。卷筒上作用一平行于螺栓组联接接合面、垂直向下的载荷Q。请回答：1）简述该螺栓组联接的设计主要过程与内容（要求：简明扼要、不必写出计算公式〕；〔5分〕2）该卷筒的支撑轴属于哪类轴？1）简述该螺栓组联接的设计主要过程与内容（要求：简明扼要、不必写出计算公式〕；〔5分〕2）该卷筒的支撑轴属于哪类轴？〔2分〕3）图中所示的两种卷筒支撑方案，哪一个更合理？为什么？（3分〕答1）该螺栓组联接的设计主要卷筒支撑方案1卷斯丁轴卷筒支撑方案2过程与内容：⑴将该螺栓组联接受力简化。简化成受横向载荷基本螺栓组联接、受倾覆力矩基本螺栓组联接；如图所示（0.5+0.5=1分〕⑵确定受力最大螺栓的工作载荷。按受倾覆力矩的基本螺栓组联接，计算受力最大螺栓所承受的工作载荷；(0.5+0.5=1分)⑶确定预紧力。按受横向载荷的基本螺栓组联接，根据接合面不产生相对滑移确定每个螺栓所需的预紧力;〔0.5+0.5=1分）⑷检验接合面上的挤压应力。上端边缘是否出现间隙、下端是否被压坏？

10.5+0.5=1分）⑸确定螺栓直径。按受轴向载荷的单个紧螺栓联接进行强度计算，确定螺栓直径。10.5+0.5=1分〕2）心轴〔2分〕3）方案H较方案I合理。〔1分〕方案I轴的既知图nN方案II轴的弯矩图根据相应轴的弯矩图〔如图所示〕可知此结论。（2分）2、简述选择蜗杆头数Z方案I轴的既知图nN方案II轴的弯矩图答：蜗杆头数通常取为1、2、4、6。当传动比大或要求自锁时可取头为1,但传递效率低，当传动比较小时，为了避免蜗轮轮齿发生根切，或传递功率大时，为了提高传动效率，可采用多头蜗杆，但是蜗杆头数过多时，制造较高精度的蜗杆和蜗轮滚刀有困难。3、齿轮传动设计中，影响齿向载荷分布系数K. 八P的主要因素有哪些？（4分）蜗轮齿数选择。蜗轮的齿数不应小于3、齿轮传动设计中，影响齿向载荷分布系数K. 八P的主要因素有哪些？（4分）答：影响齿轮载荷分布系数P的主要因素：齿轮的制造和安装误差；齿轮相对轴承的布置；轴的弯曲变形与扭转答：影响齿轮载荷分布系数变形；齿宽b的大小选用不当；齿面硬度等。4、什么是带传动的滑动率？滑动率如何计算?答：由于弹性滑动引起带传动中从动轮圆周速度低于主动轮轮圆速度，其相对降低率通常称为带传动滑动系数或滑动率，用e表示。〔2分〕_v-v_n-i-nvn其中：丫］为主动轮转速；v2为从动轮转速。〔2分〕5、试写出一维雷诺方程，并说明形成液体动压润滑的必要条件。dp/h-h—_6n,v o答：（2分）h牛七、,八、0答：（2分）h牛七、,八、0）。（6分）流体具有粘性（n,0）;有足够的速度（v中0）且流体从大口进小口出；具有收敛性楔形间隙（三、分析计算题〔38分〕1、有一单个紧螺栓联接，已知预紧力F'=7500N,轴向工作载荷F=6000N,螺栓刚度Cb=200N/um,被联接件刚度Cm=800N/um,要求：1）计算螺栓所受的总拉力F。和残余预紧力F''；〔4分〕2）为使接合面不出现缝隙，轴向工作载荷最大值 Fmax是多少？〔2分〕

3）若要使F0减小，又不增加螺栓个数，有哪些具体措施？（ 2分）（要求：1〕、2）要有详细的计算步骤〕答：1)计算螺栓所受的总拉力F。和残余预紧力F'，F0=F/+Cb/(Cb+Cm)F 〔2.5分〕=7500+200/(200+800)X6000=8700(N) [0.5分)F''=F—F=8700—6000=2700(N) 〔1分〕0)为使接合面不出现缝隙，必须使F''>0,即：F''=F—F>0 〔1.5分〕0F<F°=8700(N),即Fmax=8700N (0.5分)）使F0减小的具体措施:⑴减小螺栓刚度y增大螺栓长度、减小螺栓杆直径、作成空心杆、在螺母下安装弹性元件等； （0.5+0.5=1分）⑵增大被联接件刚度Cm：采用刚性大的垫片。（0.5+0.5=1⑵增大被联接件刚度Cm：采用刚性大的垫片。（0.5+0.5=1分〕2、已知V带传动所传递的功率P=7.5kW,带速v=10m/s,现测得张紧力FJ1125N,试求紧边拉力F1和松边拉力F2。各等于多少？（5分）答：（1）有效圆周力1000PV=750N(2分)（2）勺—F2=F勺+F2=2F0・•・FJ1500NF2=750N〔3分〕3、如图所示为某手动简单起重设备，按图示方向转动蜗杆，提升重物G,试求：重物G,试求：1）蜗杆与蜗轮轮齿的螺旋线方向；（2分）2）在图上标出啮合点处各力的方向；（6分）3）若蜗杆自锁，反转手柄使重物下降，求蜗轮上作用力方向的变化。（2分）答：（1）蜗杆及蜗轮的轮齿螺旋线均为右旋，如图。〔2分〕（2）啮合点所受各力％、FtrFa1及Fr2、F/Fa2均示于图解中。（6分〕（3）反转手柄使重物下降时，蜗轮上所受的Fr2不变，仍指向蜗轮轮心；但Ft2与原来方向相反（即向左）推动蜗轮逆时针转动；Fa2与原方向相反，变为指向纸面（即表示Fa2）〔2分〕4、一对圆锥滚子3206轴承，安装形式如图。已知轴承I、II所受径向载荷为F=970N,F=840Nr1r2A向载荷为F=970N,F=840Nr1r2A为作用于轴上的轴向力A=237N,载S=F荷系数f=1.1,温度系数f=1.0,轴承内部轴向力S的计算式为 2Y,丫=1.7,e=0.36,试计算轴承I、II的当L，=24000h量动载荷口3口P2。如果已知轴的转速n=1200r/min轴承的预期寿命为h ，问该轴承能否满足要求？（12分）所需参数如下表。答：、S1）1轴承型号F-a-答：、S1）1轴承型号F-a->eF3206XY0.41.7F-a<eF基本额定动载荷C（N）XY2480010=F/2Y=970/2x1,7=285r1 N（0.5分）S2=F2/2Y=840/2x1,7=247N（05分）2）判断SJA=247+237=484>Sj285 （1分）3）Fa1=A+S2=484N （1分）：SiFjS2=247N （1FjS2=247N （1分）F484底=——=0.49>e=0.36,F970r1—a2=2S'=0.34<e=0.36,F840r2XI=0.4,Y=1.7（1分）X=1,Y=0（1分）P]XX1F1+YF1=0.49x970+1.7x484=1210,8NP2=X2F2=1x970=970N（1分）（1分）6）P1>P2，取6）P1>P2，取P=P=1210.8N1106（fC^eL=--T-•h60nIfP）计算轴承寿命l（1分）（1分）£=10/3,fT=1.0, fp=1.1,n=1200r/minr106 （r106 （1.0x24800）10/3L=h60x120011.1x1210.8）=237636.8h（1分）L>L'=24000hhh"该轴承满足要求。四、结构题"该轴承满足要求。四、结构题（15分）（1分）1、在下面两个视图上，画出平键联接结构图。（5分）答：用方头键也可以，但右边1、在下面两个视图上，画出平键联接结构图。（5分）答：用方头键也可以，但右边b图结构要对。诸如：1）（a）图键不打剖面线，（b）图键过短，扣0.5〜1.0分。2）如（b）图没剖键，键露过长扣1分。3）侧面工作，和上端留隙没画或画错扣2-3分。2分。3）侧面工作，和上端留隙没画或画错扣2-3分。2、指出下列结构的错误（在有错处画X,简要说明原因错误算一处，多找只算前5个答案，其余不计分）（10分）本题的典型错误：①套筒过高，不便拆轴承；②齿轮不能准确固定；③安轴承处轴径不应和密封轴段轴径相同；④透盖应密封；⑤联轴器轴段轴径应比密封轴径小些（或并在另一侧画出其正确结构图。 （找出5处可即可，同类联轴器不能定位）；⑥安联轴器轴段应比联轴器孔短；⑦分箱面不应画剖面线；⑧轴承凸台应突出，以便加工；⑨端盖应凹下去，以便减小加工面。一、选择题：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。TOC\o"1-5"\h\z.齿轮传动中，轮齿的齿面疲劳点蚀，通常首先发生在 【】A.齿顶部分 B.靠近节线的齿顶部分C.齿根部分 D.靠近节线的齿根部分.塑性材料制成的零件进行静强度计算时，其极限应力为 【】A.ob B.o C.oo D.o_1.带传动中，弹性滑动 【】A.在张紧力足够时可以避免B.在传递功率较小时可以避免C.在小带轮包角足够大时可以避免D.是不可避免.齿轮传动中，通常开式传动的主要失效形式为 【】A.轮齿折断 B.齿面点蚀C.齿面磨损 D.齿面胶合.在润滑良好的条件下，为提高蜗杆传动的啮合效率，应采用 【】A.大直径系数的蜗杆 B.单头蜗杆C.多头蜗杆 D.较多的蜗轮齿数.设计V带传动时，选择小带轮基准直径 d1Ndmin，其主要目的是为了 【】A.使传动的包角不致于过小B.使带的弯曲应力不致于过大C.增大带轮间的摩擦力D.便于带轮的制造TOC\o"1-5"\h\z.在下列四种型号的滚动轴承中，只能承受轴向载荷的是 【】A.6208B.N2208C.3208 D.5208.对于相对滑动速度较高（匕6m/s）的重要蜗杆传动，蜗轮材料应选用 【】A.铸锡青铜 B.铸铝铁青铜 C.铸铁D.碳钢.代号为1318的滚动轴承，内径尺寸d为 【】A.90mmB.40mmC.19mmD.8mm.下列哪种螺纹主要用于联接？ 【】A.矩形螺纹 B.梯形螺纹 C.锯齿形螺纹 D.三角形螺纹二、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。.软齿面齿轮是指轮齿的齿面硬度HBS ；在一般情况下，闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是 。.我国的标准分为 、 、地方标准和企业标准四级。按照标准实施的强制程度，标准又分为强制性和推荐性两种。.按照螺旋线的旋向，螺纹分为 和 。.键是标准件，主要分为 、 、楔键和切向键等。.开式齿轮传动的主要失效形式是磨损，固通常只进行 计算。.开始齿轮传动通常采用人工定期加油润滑的方式；闭式齿轮传动通常采用 或 的方式。.传递动力用的链条，按结构的不同主要有 和 两种。.滚动轴承一般是由 、 、 和保持架组成。.按照承受载荷的方向或公称接触角的不同，滚动轴承可分为 和 。.弹簧的种类很多，从外形看，有 、 、碟形弹簧、平面涡卷弹簧和板弹簧等。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。.简述轮齿的失效形式主要有哪五种？.简述带传动中，打滑、弹性滑动的含义。.试说明滚动轴承代号6308的含义。.简述联轴器的分类及各自的特点。6.常用的螺纹紧固件有哪些？.简述链传动的主要优点。四、计算题：本大题只有一个小题，满分14分下图所示被联接件用两个普通紧螺栓联接，已知被联接件所承受的横向外载 F=15000N,接合面之间的摩擦系数f=0.2,可靠性系数Ks=1.2,螺栓许用拉应力[o]=160MPa。试求所需螺栓的最小直径与。标准答案纸一、选择题：1-5：DDDCC6-10：BBAA