机械设计期末考试试题及答案

机械设计期末考试试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.带传动中，带在带轮上的包角不能太小，一般要求小带轮包角α₁≥（）。A.90°B.100°C.120°D.150°答案：C解析：带传动中，为保证带传动的承载能力，一般要求小带轮包角α₁≥120°。包角越大，带与带轮间的摩擦力总和越大，传动能力越强。2.普通平键联接的主要用途是使轴与轮毂之间（）。A.沿轴向固定并传递轴向力B.沿轴向可作相对滑动并具有导向作用C.沿周向固定并传递转矩D.安装与拆卸方便答案：C解析：普通平键主要用于轴与轮毂之间的周向固定，以传递转矩，不能承受轴向力，也不具备导向作用。3.一对标准渐开线圆柱齿轮传动，若中心距稍有变化，其传动比（）。A.增大B.减小C.不变D.无法确定答案：C解析：渐开线齿轮传动的传动比只与两齿轮的齿数有关，与中心距无关。只要两齿轮的齿数不变，即使中心距稍有变化，传动比也保持不变。4.滚动轴承的基本额定寿命是指同一批轴承中（）的轴承所能达到的寿命。A.99%B.95%C.90%D.50%答案：C解析：滚动轴承的基本额定寿命是指一批相同的轴承，在相同条件下运转，其中90%的轴承在发生疲劳点蚀前所能达到的总转数或工作小时数。5.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（）联轴器。A.刚性固定式B.刚性可移式C.弹性D.安全答案：A解析：刚性固定式联轴器适用于两轴对中性好、工作载荷平稳、不发生相对位移且转速稳定的场合。刚性可移式联轴器用于两轴有相对位移的情况；弹性联轴器可缓冲减振；安全联轴器用于过载保护。6.齿轮传动中，齿面接触疲劳强度主要取决于（）。A.模数B.齿数C.齿宽系数D.齿轮的材料和齿面硬度答案：D解析：齿面接触疲劳强度主要与齿轮的材料和齿面硬度有关。材料的性能和齿面硬度直接影响齿面抵抗接触疲劳破坏的能力。模数主要影响齿根弯曲强度；齿数对传动比等有影响；齿宽系数影响载荷分布等。7.螺纹联接防松的根本问题在于（）。A.增加螺纹联接的轴向力B.增加螺纹联接的横向力C.防止螺纹副的相对转动D.增加螺纹联接的刚度答案：C解析：螺纹联接防松的根本目的是防止螺纹副在工作过程中发生相对转动，从而保证联接的可靠性。增加轴向力、横向力或刚度等措施可能有助于提高联接的稳定性，但不是防松的根本问题。8.链传动中，链节数通常应取（）。A.奇数B.偶数C.质数D.任意数答案：B解析：链节数通常取偶数，这样可以避免采用过渡链节。过渡链节的链板要受到附加的弯曲应力，会降低链的强度。9.滑动轴承的润滑油粘度与温度的关系是（）。A.温度升高，粘度增大B.温度升高，粘度减小C.温度变化，粘度不变D.无法确定答案：B解析：一般来说，润滑油的粘度随温度升高而减小。温度升高时，分子间的内聚力减小，油的流动性增强，粘度降低。10.设计V带传动时，选取小带轮基准直径d₁≥d₁min，主要是为了（）。A.使结构紧凑B.限制弯曲应力C.保证带和带轮接触面间有足够摩擦力D.提高带的寿命答案：B解析：选取小带轮基准直径d₁≥d₁min，主要是为了限制带在小带轮上的弯曲应力。带的弯曲应力与带轮直径成反比，直径过小会使弯曲应力过大，降低带的寿命。二、填空题（每题2分，共20分）1.机械零件的失效形式主要有（）、（）、（）等。答案：整体断裂、过大的残余变形、表面破坏解析：整体断裂是指零件在载荷作用下发生断裂；过大的残余变形会使零件失去正常的工作性能；表面破坏包括磨损、疲劳点蚀、胶合等。2.齿轮传动的主要失效形式有（）、（）、（）、（）和齿面胶合。答案：轮齿折断、齿面疲劳点蚀、齿面磨损、齿面塑性变形解析：轮齿折断可能是由于过载、疲劳等原因引起；齿面疲劳点蚀是在交变接触应力作用下产生的；齿面磨损是由于摩擦等原因导致齿面材料的损失；齿面塑性变形是在过大的载荷作用下齿面产生的塑性流动。3.滚动轴承的组合设计中，两端固定支承适用于（）的场合；一端固定一端游动支承适用于（）的场合。答案：工作温度变化不大、轴的长度变化不大；工作温度变化较大、轴的长度变化较大解析：两端固定支承可以限制轴的轴向位移，适用于温度变化不大、轴的长度变化小的情况；一端固定一端游动支承允许轴在温度变化时自由伸缩，适用于温度变化大、轴长度变化大的场合。4.带传动的弹性滑动是由于（）而引起的，是（）避免的；打滑是由于（）而引起的，是（）避免的。答案：带的弹性变形和拉力差；不可；过载；可以解析：带传动中，由于带的弹性变形和拉力差，使得带在紧边和松边的伸长量不同，从而产生弹性滑动，这是带传动的固有特性，不可避免；打滑是当载荷超过带与带轮间的最大摩擦力时发生的，通过合理设计和正确使用可以避免。5.螺纹联接的预紧力是为了（），防松的目的是（）。答案：增强联接的可靠性和紧密性；防止螺纹副相对转动解析：预紧力可以使螺纹联接在工作时更加可靠，防止联接松动，同时增强密封性能；防松是为了保证螺纹联接在长期工作过程中不发生松动，确保机器的正常运行。6.联轴器和离合器的主要作用是（），两者的区别在于（）。答案：联接两轴并传递转矩；联轴器在机器运转过程中一般不能分离两轴，而离合器可以在机器运转过程中随时分离或结合两轴解析：联轴器和离合器都用于联接两轴并传递转矩，但联轴器一旦安装好，在机器正常运转时两轴不能分离；离合器则可以根据需要在机器运转时实现两轴的分离和结合。7.链传动的运动不均匀性是由于（）和（）引起的。答案：多边形效应；链速的周期性变化解析：链传动中，链条绕在链轮上形成多边形，导致链速和从动链轮的角速度周期性变化，从而产生运动不均匀性，这种现象称为多边形效应。8.滑动轴承的润滑方式主要有（）、（）、（）等。答案：间歇润滑、连续压力润滑、油环润滑解析：间歇润滑适用于低速、轻载的场合；连续压力润滑能提供充足的润滑油，适用于高速、重载的情况；油环润滑是利用油环随轴转动将油带到轴承中。9.设计轴时，轴的最小直径通常是根据（）来初步确定的。答案：扭转强度解析：在设计轴时，通常先根据扭转强度初步确定轴的最小直径，然后再根据轴的结构、工作条件等进行进一步的设计和校核。10.圆柱螺旋弹簧的主要参数有（）、（）、（）、（）等。答案：弹簧丝直径、弹簧外径、弹簧圈数、节距解析：弹簧丝直径影响弹簧的强度；弹簧外径决定了弹簧的尺寸大小；弹簧圈数影响弹簧的刚度；节距与弹簧的变形和承载能力有关。三、简答题（每题10分，共30分）1.简述带传动的优缺点。答案：优点：（1）适用于两轴中心距较大的传动，可达10m以上。（2）带具有良好的弹性，可缓冲吸振，传动平稳，噪声小。（3）过载时带会在带轮上打滑，可防止其他零件损坏，起到过载保护作用。（4）结构简单，制造、安装和维护方便，成本低。缺点：（1）存在弹性滑动，不能保证准确的传动比。（2）传动效率较低，一般为0.920.96。（3）带的寿命较短，需定期更换。（4）带传动的外廓尺寸较大，紧凑性差。（5）由于带需要张紧，使轴和轴承承受较大的压轴力。2.简述齿轮传动的设计准则。答案：（1）对于闭式软齿面（齿面硬度≤350HBS）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。因为软齿面齿轮的失效形式主要是齿面疲劳点蚀，所以先保证齿面接触强度。（2）对于闭式硬齿面（齿面硬度＞350HBS）齿轮传动，一般先按齿根弯曲疲劳强度设计，然后校核齿面接触疲劳强度。硬齿面齿轮的主要失效形式是轮齿折断，所以先保证齿根弯曲强度。（3）对于开式齿轮传动，主要失效形式是齿面磨损和轮齿折断，由于磨损难以精确计算，通常只按齿根弯曲疲劳强度进行设计，并适当增大模数以考虑磨损的影响，一般不进行齿面接触强度的校核。3.简述滚动轴承的选择步骤。答案：（1）根据工作条件和使用要求，确定轴承的类型。例如，承受径向载荷为主时可选用深沟球轴承；承受轴向载荷为主时可选用推力球轴承；同时承受径向和轴向载荷时可选用角接触球轴承或圆锥滚子轴承等。（2）根据轴承所受的载荷大小、方向和性质，确定轴承的尺寸系列和内径。一般可先根据轴的直径确定轴承的内径，然后根据载荷大小和工作条件选择合适的尺寸系列。（3）计算轴承的当量动载荷。考虑轴承所受的径向载荷、轴向载荷以及载荷的性质（如冲击、振动等），将实际载荷换算成当量动载荷。（4）根据当量动载荷和预期寿命，计算轴承的基本额定动载荷。（5）根据计算得到的基本额定动载荷，从轴承样本中选取合适的轴承型号。（6）对所选轴承进行校核，包括寿命校核、极限转速校核等，以确保轴承能够满足工作要求。四、计算题（每题15分，共30分）1.已知一普通V带传动，主动轮基准直径d₁=100mm，从动轮基准直径d₂=400mm，主动轮转速n₁=1450r/min，带与带轮间的摩擦系数f=0.3，包角α₁=150°，单根V带的基本额定功率P₀=1.32kW，单根V带额定功率的增量ΔP₀=0.17kW，包角系数Kα=0.96，长度系数KL=0.99，试求：（1）传动比i；（2）从动轮转速n₂；（3）该传动所需的V带根数z。解：（1）传动比i的计算公式为：i（2）根据传动比与转速的关系i=，可得从动轮转速（3）单根V带的许用功率[假设传递的功率为P，由于题目未给出，我们假设P=5kW（一般实际题目会给出具体功率值）所需V带的根数z=2.有一齿轮传动，已知主动齿轮的齿数z₁=20，从动齿轮的齿数z₂=60，模数m=4mm，压力角α=20°，试求：（