机械试题测试卷及答案

机械试题测试卷及答案1.单项选择题（每题2分，共20分）1.1某钢制阶梯轴在纯扭转工况下，最大剪应力τ_max=120MPa，材料剪切模量G=79GPa，则其单位长度扭转角θ（rad/m）最接近A.1.52×10⁻³  B.2.41×10⁻³  C.3.18×10⁻³  D.4.05×10⁻³1.2一对标准直齿圆柱齿轮，模数m=4mm，小齿轮齿数z₁=20，大齿轮齿数z₂=60，若实际中心距比标准中心距大0.8mm，则其啮合角α′（°）为A.20.00  B.21.02  C.22.19  D.23.451.3在V带传动中，若小带轮包角α₁=152°，摩擦系数μ=0.35，初拉力F₀=800N，则单根V带能传递的最大有效圆周力F_max（N）约为A.420  B.480  C.540  D.6001.4某深沟球轴承额定动载荷C=30.5kN，当量动载荷P=6.2kN，转速n=1450r/min，则其基本额定寿命L₁₀（h）最接近A.5200  B.6800  C.8500  D.102001.5一对外啮合斜齿圆柱齿轮，法向模数mₙ=3mm，螺旋角β=12°，齿宽b=45mm，纵向重合度εβ最接近A.1.05  B.1.18  C.1.32  D.1.461.6在闭式硬齿面齿轮设计中，若齿面接触疲劳极限σ_Hlim=1200MPa，安全系数S_H=1.2，则其许用接触应力[σ_H]（MPa）为A.1000  B.1100  C.1200  D.14401.7某气缸盖螺栓连接采用M16×28.8级螺栓，其屈服强度σ_s=640MPa，装配时控制预紧力F₀=0.7σ_sA_s，A_s=157mm²，则F₀（kN）约为A.70  B.80  C.90  D.1001.8在链传动中，若链节距p=25.4mm，小链轮齿数z₁=17，转速n₁=800r/min，则链速v（m/s）最接近A.3.2  B.3.6  C.4.0  D.4.41.9某轴受弯矩M=1.2kN·m，扭矩T=0.9kN·m，按第四强度理论，其计算弯矩M_e（kN·m）为A.1.30  B.1.41  C.1.50  D.1.621.10在液体动压径向滑动轴承中，若宽径比B/d=1.0，轴颈转速n=1500r/min，润滑油动力粘度η=0.025Pa·s，轴承平均压强p=2MPa，则索氏数S最接近A.0.18  B.0.25  C.0.32  D.0.402.多项选择题（每题3分，共15分；每题至少有两个正确答案，多选少选均不得分）2.1下列措施中，能有效降低齿轮传动附加动载荷的有A.提高齿面硬度  B.采用鼓形齿修形  C.提高精度等级  D.增大模数  E.减小齿宽2.2影响V带传动疲劳寿命的主要因素包括A.弯曲应力  B.离心应力  C.拉应力  D.摩擦温升  E.初拉力2.3下列关于滚动轴承轴向固定方式的描述，正确的有A.两端固定适用于温升较低的短轴  B.一端固定、一端游动适用于长轴  C.两端游动适用于人字齿轮轴  D.固定端需能承受双向轴向力  E.游动端轴承外圈与端盖留间隙2.4在轴系结构中，采用弹性挡圈定位的优点有A.装拆方便  B.可承受较大轴向力  C.应力集中小  D.定位精度高  E.无需轴肩2.5下列关于液体动压滑动轴承形成动压油膜的必要条件，正确的有A.润滑油粘度足够大  B.轴颈与轴承存在楔形间隙  C.轴颈必须逆时针旋转  D.供油压力大于外载  E.相对滑动速度足够高3.判断题（每题1分，共10分；正确打“√”，错误打“×”）3.1在闭式齿轮传动中，齿面点蚀通常首先出现在节线附近靠近齿根部位。3.2链传动瞬时传动比恒定，因此适用于精密分度。3.3螺栓连接采用细牙螺纹比粗牙螺纹自锁性能更好。3.4滚动轴承基本额定寿命L₁₀是指90%可靠度下的寿命。3.5对于普通碳钢轴，表面淬火可显著提高其疲劳极限。3.6在V带传动中，带轮槽角应略小于带的楔角以形成良好接触。3.7滑动轴承的偏心率χ越大，油膜厚度越小，承载能力越高。3.8齿轮弯曲强度计算中，齿形系数Y_F与模数无关。3.9采用多列链可显著提高链传动功率，但会加大横向振动。3.10轴的临界转速仅与轴自身刚度有关，与支承方式无关。4.填空题（每空2分，共20分）4.1某普通螺纹M20×2.5，其螺纹升角λ=arctan(______)，当量摩擦系数μ′=μ/cos(______)，其中μ为螺旋面摩擦系数。4.2在齿轮接触强度公式σ_H=Z_EZ_HZ_ε√[(F_tK_AK_VK_Hβ)/(bd₁)]·[(u±1)/u]中，Z_E称为______系数，其量纲为______。4.3滚动轴承寿命指数ε，对于球轴承ε=______，对于滚子轴承ε=______。4.4液体动压轴承承载量系数C_p=Fψ²/(ηvB)，其中ψ=______，称为______。4.5某轴采用45钢调质，其对称循环弯曲疲劳极限σ₋₁=0.35σ_b+120MPa，若σ_b=800MPa，则σ₋₁=______MPa；若表面精车，表面系数β=0.92，尺寸系数ε=0.81，则综合影响系数K_σ=______。5.简答题（每题6分，共18分）5.1简述齿轮传动中齿宽系数φ_d的选取原则，并说明齿宽过大或过小对传动性能的影响。5.2试解释滚动轴承“预紧”概念，并说明预紧力过大或过小对轴系性能的影响。5.3液体动压滑动轴承在启动和停车阶段易出现磨损，请提出三种工程上可行的减磨措施并简述其原理。6.计算题（共47分）6.1（10分）某输送机减速器输出轴传递功率P=15kW，转速n=260r/min，轴材料为40Cr调质，σ_b=750MPa，τ_s=450MPa，轴上齿轮分度圆直径d=300mm，受径向力F_r=3.2kN，轴向力F_a=1.5kN，忽略弯矩放大系数。试按第三强度理论初步估算该轴最小直径（取安全系数S=2.0）。6.2（12分）一对标准直齿圆柱齿轮，m=5mm，z₁=21，z₂=63，齿宽b₁=65mm，b₂=60mm，8级精度，小齿轮转速n₁=960r/min，传递功率P=22kW，载荷系数K=1.8，齿形系数Y_F1=2.85，Y_F2=2.25，应力修正系数Y_S1=1.54，Y_S2=1.76，弯曲疲劳极限σ_Flim1=320MPa，σ_Flim2=300MPa，安全系数S_F=1.5。试校核两齿轮弯曲强度是否满足[σ_F]=σ_Flim/S_F。6.3（12分）某液体动压径向滑动轴承，轴颈直径d=80mm，宽径比B/d=1.0，相对间隙ψ=0.0015，转速n=1200r/min，径向载荷F=12kN，润滑油η=0.028Pa·s，实测油膜厚度最小值h_min=28μm。试计算：(1)轴承承载量系数C_p；(2)偏心率χ；(3)若许用油膜厚度[h]=1.5(R_z1+R_z2)=24μm，判断该轴承是否满足液体润滑条件。6.4（13分）某带式输送机采用4根SPA窄V带，小带轮基准直径d_d1=250mm，大带轮d_d2=800mm，中心距a=1200mm，小轮转速n₁=1450r/min，单根带额定功率P₁=7.5kW，传动比i=3.2，工况系数K_A=1.3。试求：(1)确定带的基准长度L_d；(2)计算包角修正系数K_α（取α₁=152°）；(3)确定该带传动允许传递的最大功率P_max；(4)判断该带型是否满足P_max≥K_AP_需，其中P_需=22kW。7.综合设计题（10分）7.1图示为某二级斜齿圆柱齿轮减速器中间轴系简图（略）。已知：中间轴转速n=400r/min，传递转矩T=1.8kN·m，齿轮轴向力F_a=2.4kN，指向左侧，轴承采用7210AC角接触球轴承，面对面安装，轴承I、II间距为200mm，齿轮位于轴承跨中。试：(1)计算轴承I、II的径向载荷F_rI、F_rII；(2)计算轴承轴向载荷F_aI、F_aII（内部轴向力F_s=0.68F_r）；(3)判断哪个轴承为压紧端，并求当量动载荷P_I、P_II（e=0.68，X=0.41，Y=0.87）；(4)若7210AC轴承C=42.5kN，求轴承I的基本额定寿命L₁₀。答案与解析1.单项选择1.1C θ=τ_max/(G·r)，取r=d/2，经换算得θ=3.18×10⁻³rad/m1.2B α′=arccos[(a/a₀)cos20°]=21.02°1.3B F_max=2F₀(1−e^{−μα₁})/(1+e^{−μα₁})=480N1.4C L₁₀=(C/P)^3×10⁶/(60n)=8500h1.5B εβ=bsinβ/(πmₙ)=1.181.6A [σ_H]=σ_Hlim/S_H=1000MPa1.7A F₀=0.7×640×157×10⁻³=70.3kN1.8B v=z₁pn₁/(60×1000)=3.6m/s1.9B M_e=√(M²+0.75T²)=1.41kN·m1.10C S=ηnBd/(Fψ²)=0.322.多项选择2.1BC2.2ABCD2.3ABDE2.4AE2.5ABE3.判断3.1√ 3.2× 3.3√ 3.4√ 3.5√ 3.6√ 3.7√ 3.8√ 3.9√ 3.10×4.填空4.1λ=arctan(2.5/(π×20))，μ′=μ/cos30°4.2弹性系数，√MPa4.33，10/34.4ψ=δ/r，相对间隙4.5σ₋₁=0.35×800+120=400MPa，K_σ=1/(βε)=1.345.简答（要点）5.1φ_d=b/d₁，按齿轮相对轴承位置、齿面硬度、精度等级选取，软齿面、对称布置取0.8–1.4，悬臂取0.3–0.6；齿宽过大导致载荷沿齿宽分布不均，齿宽过小则弯曲强度不足。5.2预紧是安装时给轴承施加轴向压紧力，消除游隙提高刚性；过大使摩擦发热、寿命下降，过小则刚性不足、振动加大。5.31)采用含MoS₂润滑脂，边界润滑膜降低摩擦；2)轴承内孔设螺旋油槽，启动前高压注油形成静压托起；3)选用锡基巴氏合金，顺应性好，抗粘着。6.计算题6.1扭矩T=9.55×10⁶P/n=550N·m，弯矩M=F_rd/2=480N·m，当量弯矩M_e=√(M²+T²)=730N·m，d≥[32SM_e/(πσ_b)]^{1/3}=38.2mm，取40mm。6.2小齿轮：σ_F1=F_tKY_F1Y_S1/(bm)=118MPa<[σ_F1]=213MPa；大齿轮：σ_F2=93MPa<[σ_F2]=200MPa，均安全。6.3(1)C_p=Fψ²/(ηvB)=1.52；(2)查表插值χ=0.68；(3)h_min=28μm>[h]=24μm，满足。6.4(1)L_d≈2a+π(d_d1+d_d2)/2+(d_d2−d_d1)²/(4a)=3150mm，取标准3150；(2)K_α=0.93；(3)P_max=4(P₁+ΔP₁)K_α=27.9kW；(4)K_AP_需=28.6kW>27.9kW，不满足，需改用SPA×5根。7