新大机械设计基础试题（五套）及答案

机械设计基础试题第4页（共4页）装订线内答题无效**********************装********************订********************线********************课程代码：座位号：《机械设计基础》试卷姓名:学号:专业:学院:机械工程学院班级:年月题号一二三四五六七八总分得分得分是非题（每题2分，共10分）选用滑动轴承的润滑油时，转速越高，选用油的粘度越高。（）蜗杆传动，蜗杆头数越少，传动效率越低。（）平键是靠键的两侧面来传递载荷。（）链节距越大，链速也越不均匀。（）螺纹的螺旋升角愈小，螺纹的自锁性能愈好。（）得分选择题（每题2分，共10分）闭式软齿面齿轮传动中，齿轮最可能出现的破坏形式为▁▁▁▁。a.轮齿折断 b.齿面磨料磨损 c.齿面疲劳点蚀三角传动工作时，与带轮轮槽接触▁▁▁▁。a.带的底面 b.带的顶面 c.带的两侧面蜗杆传动比的表达式为▁▁▁▁。a. b. c.再带、链、齿轮组成的多级减速传动中，链传动应放在▁▁▁▁。a.高速级 b.低速级 c.高、低均可只承受弯矩的轴，称为▁▁▁。a.转轴 b.心轴 c.传动轴得分填充（每题2分，共14分）当带传动的传动时，打滑首先发生在带轮的▁▁▁▁轮上。若正常工作时，在▁▁▁▁轮上带的速度大于带轮的速度。根据滚动轴承代号，分别写出相应的含义6216表示轴承类型▁▁▁，内径尺寸▁▁▁▁。30516表示轴承类型▁▁▁▁，内径尺寸▁▁▁▁。蜗杆传动的失效经常发生在▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。得分简答（共16分）蜗杆传动散热计算不能满足时，试举出三种改进措施。（6分）受横向载荷的普通螺栓联接强度计算时，为什么要把螺栓所受的轴向预紧力增大？（4分）齿轮传动强度计算中的载荷系数，式中、、、的物理含义？（6分）得分设计计算（共50分）如图所示，已知输出轴上的锥齿轮的转向，为了使中间轴Ⅱ上的轴向力能抵消一部分，试求：装订线内答题无效**********************装********************订********************线********************再图上标出各轮的转向。判断蜗杆传动的螺旋角方向（蜗杆、蜗轮）蜗杆、蜗轮所受各力方向以及锥齿轮所受轴向力方向。（要求标在图上或另画图表示）（12分）图示斜齿圆柱齿轮传动，按Ⅱ轴轴向力平衡原则，确定齿轮3、4的旋向。已知，，，，写出、、的计算式 判断齿轮1、4的受力方向（各用三个分力标在图上）（16分）如图所示，已知轴承载荷平稳，再室温下工作，转速，试计算此对轴承的当量载荷、。轴承，，，时，，，时，，（12分）图示轴的结构1、2、3处有哪些不合理的地方？用文字说明。（10分）

《机械设计基础》标准答案是非题（每题2分）1、×2、√3、√4、√5、√选择题（每题2分）1、c2、c3、c4、b5、b填空（每题2分）1、小，大2、深沟球轴承，80，圆锥滚子轴承，403、蜗轮上简答题1、改进措施：1）加装风扇；2）增加散热片；3）蛇形冷却水管（6分）2、因为拧紧螺母后，螺栓初受到预紧力的作用外，还受到螺纹阻力矩的作用，使螺栓产生扭转切应力。为了考虑扭转切应力对螺栓强度的影响，可将所受轴向预紧力增大30%。（4分）3、—工作情况系数，考虑齿轮系统外部原因引起的附加动载荷对齿轮工作的影响。动载荷系数，考虑齿轮副本身的误差引起的附加动载荷对齿轮工作的影响。齿向载荷分布系数，考虑沿齿宽方向载荷分布不均的影响。齿间载荷分布系数，考虑同时啮合的各对轮齿间载荷分配不均的影响。（4分）设计计算题解：1）方向如图示2）蜗杆右旋，蜗轮右旋3）解：1）3左旋，4右旋2）3）解：解：1处：轴承定位高度超过内圈厚度；2处：轴段长应比轮毂稍短，且定位高度超过轴承内圈厚度；3处：圆螺母固定应有退刀槽。

装订线内答题无效**********************装********************订********************线********************课程代码：座位号：《机械设计基础》试卷姓名:学号:专业:学院:机械工程学院班级:年月题号一二三四五六七八总分得分得分选择题（请选择正确的答案标号，每题2分）平键联接的可能失效形式有▁▁▁。①疲劳点蚀 ②弯曲疲劳破坏 ③胶合 ④压溃、磨损、剪切破坏等齿轮传动按接触疲劳强度设计时（），该式中的应该取▁▁▁。① ②③ ④蜗杆传动的主要失效形式是▁▁▁。①齿面疲劳点蚀 ②齿根的弯曲折断 ③齿面的胶合和磨损 ④齿面的塑性变形转轴工作时主要承受▁▁▁▁。①纯扭矩 ②纯弯矩 ③扭矩和弯矩 ④摩擦力矩下列场合采用滑动轴承，其中▁▁▁▁是错误的。①轴向尺寸小 ②剖分式结构③承受冲击载荷 ④旋转精度高得分填空题（每题2分）花键联接按其齿形不同，可分为▁▁▁、▁▁▁、花键联接。三角胶带按剖分面尺寸大小分▁▁▁等型号，其公称长度是指▁▁▁▁▁▁长度。链传动中的动载荷，随着▁▁▁▁▁、▁▁▁▁▁▁▁▁增大而增大。闭式齿轮传动中，常见的两种疲劳损坏形式是▁▁▁▁▁和▁▁▁▁▁▁。柱销式联轴器是属于▁▁▁▁▁▁▁▁联轴器。得分问答题（每题5分）试给出以下有关变应力的定义表达式（并予以说明）平均应力；②应力幅；③循环特性。阿基米德蜗杆传动的正确啮合条件是什么？链传动与带传动相比较有哪些优缺点？在齿轮传动中，为减少动载荷，试至少举出三种措施。流体动压润滑的轴承为什么要选用耐磨性好的材料来制造轴瓦？并验算，和值。滚动轴承预紧的目的是什么？装订线内答题无效**********************装********************订********************线********************得分计算题（每题10分）已知带传动的功率，主动轮直径，转速，紧边拉力是松边拉力的两倍，试求、的值。图示为两级斜齿轮传动，由电机带动的齿轮1转向及轮齿旋向如图所示。今欲使轴Ⅱ上传动件轴向力完全抵消，试确定：①斜齿轮3、4轮齿的旋向；②斜齿轮3、4螺旋角的大小；③用图表示轴Ⅱ上传动件受力情况（用各分力表示）。凸缘联轴器，用六个普通螺栓联接，螺栓分布在的圆周上，接合面摩擦系数，防滑系数，若联轴器传递扭矩为，试求螺栓螺纹小径。（螺栓）。某轴上装有两个30307轴承，受载情况如图。已知：当时，，，当时，。 求：①两个轴承的当量动载荷；②危险轴承的额定寿命。装订线内答题无效**********************装********************订********************线********************分析图示结构，指出1~6位置处结构为什么是错的？

《机械设计基础》标准答案选择题（每题2分）1、④2、②3、③4、③5、①填空（每题2分）1、矩形花键，渐开线花键2、Y、Z、A、B、C、D、E，节线3、链轮转速，链节距4、齿面疲劳点蚀，齿根弯曲疲劳折断5、弹性三、简答题（每题5分，共30分）1、相当于循环中应力不变部分相当于循环中应力变动部分表示变应力的不对称程度2、在主平面内蜗轮与蜗杆的压力角相等，模数相等，螺旋角大小相等，方向相同3、优点：1）承载能力高2）适用于恶劣的工作环境3）效率高4）作用于轴上的力小缺点：1）工作时有噪声2）存在冲击、振动3）对安装精度要求高4、1）提高制造、安装精度2）减小齿轮直径以降低圆周速度3）齿顶修缘5、在启动、停车时，由于转速低，油楔中油量少，不能形成动压润滑，工作状态仍是非液体润滑，所以选择耐磨性好的材料，并验算p、v和pv值。6、为了提高运转精度，增加轴承组合结构的刚性，减少振动和噪声四、计算题（每题10分）1.解：解：1）如图2）即3）解：每个螺栓受的横向载荷为：解：1）2）危险轴承的寿命：解：1处：定位高度超过轴承内圈厚度2处：轴长应比轮毂处稍短3处：同1处4处：没有起到固定作用5处：应为梯形槽6处：转动件与静止件接触

装订线内答题无效**********************装********************订********************线********************课程代码：座位号：《机械设计基础》试卷姓名:学号:专业:学院:机械工程学院班级:年月题号一二三四五六七八总分得分得分是非题（每题2分，共10分）带传动中的弹性滑动是可以防止的。（）向心滑动轴承验算压强P的实质是控制轴承发热量。（）增大齿轮的模数，可以提高齿轮的接触强度。（）键是一种标准零件。（）一般情况下，链传动瞬时传动比恒定。（）得分选择题（每题2分，共10分）三角带的公称长度是指▁▁▁▁。a.外圆周长 b.内圆周长 c.节线周长齿面接触疲劳强度设计准则是针对齿轮▁▁▁▁建立的。a.齿面点蚀 b.齿面胶合 c.齿面磨损紧螺栓联接强度计算时，螺栓所受轴向拉力乘以，是▁▁▁。a.防止松脱 b.保证足够的预紧力 c.计入扭转剪应力普通平键是靠键的▁▁▁来传递扭矩。a.下表面 b.两侧面 c.上、下表面对于转轴的强度计算，应按▁▁▁▁计算。a.弯矩 b.扭矩 c.弯矩、扭矩合成的当量弯矩得分填充（每题2分，共14分）齿轮的齿形系数与▁▁▁▁▁▁有关，齿形系数越大，轮齿的弯曲强度越▁▁▁▁▁▁▁▁。带传动工作时，带的最大应力发生在▁▁▁▁▁▁。蜗杆传动，蜗杆头数越多，效率越▁▁▁▁▁。滚动轴承的额定寿命是指可靠性为▁▁▁▁▁▁的寿命。非液体摩擦滑动轴承常见的失效形式为▁▁▁▁▁和▁▁▁▁▁▁。得分简答（共16分）联接螺纹既满足的自锁条件，为什么还要加防松装置？试举出两种常用防松原理的防松装置。（6分）齿面接触疲劳强度计算，齿根弯曲疲劳强度计算的力学模型？（6分）轴承代号的含义（轴承类型、精度等级、内径尺寸、直径系列）？（4分）装订线内答题无效**********************装********************订********************线********************得分设计计算（共50分）1．图示汽缸内径，气压，,要求螺栓间距不大于，残余预紧力是工作载荷的倍，确定螺栓数目和所受的最大轴向拉力。（15分）图示蜗杆--斜齿圆柱齿轮传动，蜗杆主动，蜗杆转向及螺旋线方向如图，要求：画出Ⅱ轴的转向及蜗轮的螺旋线方向；要求Ⅱ轴上轴向力抵消一部分，定出齿轮、的螺旋线方向；在图上画出蜗轮及齿轮的各分力方向。（10分）3．如图所示，已知轴承径向载荷，轴承径向载荷，轴向外载荷，轴承转速，运转中有中等冲击，室温工作，预期寿命，选用轴承型号，已查得，，，时，，，时，，，试计算轴承寿命是否满足要求。（15分）4．指出图示轴上结构1、2、3、4处有哪些不合理地地方？用文字说明。（10分）

《机械设计基础》标准答案是非题（每题2分）1、×2、×3、×4、√5、×选择题（每题2分）1、c2、a3、c4、b5、c填空（每题2分）1、齿形，低2、紧边与带轮相切处3、高4、90%5、磨损，胶合简答题1、螺纹联接的自锁作用只有在静载荷下才是可靠的，在振动和变载荷下，会产生自动松脱的现象，因此需采用防松装置。（6分）2、齿轮接触疲劳强度的计算是以一对齿轮在节点啮合为研究对象，把它看作曲率半径分别为及宽度为的两个圆柱体相接触的力学模型，利用赫兹公式求得接触疲劳强度。齿轮弯曲疲劳强度的计算是以一对轮齿在齿顶啮合时为研究对象，把它看作一个悬臂梁的力学模型，利用悬臂梁强度计算求的弯曲疲劳强度。（6分）3、6314表示轴承类型代号为6，即深沟球轴承。尺寸系列代号为03，即直径系列为3系列。（中系列）内径尺寸为14×5=70mm。精度等级为Ip0，即普通级。（4分）分析计算题1.解：设z个螺栓，则。取14个螺栓。则最大轴向拉力：解：见题图，即：1）Ⅱ轴转向↑，涡轮为右旋2）齿轮3右旋，4左旋3）解：或取最大值，即：=1470N或取最大值，即：=1470+900=2370N故危险轴承为2轴承验算寿命故轴承满足要求。解：1处错误为：轴承定位高度超过内圈厚度；2处错误为：转动零件无法拆卸、安装，且应满足轴段长度比轮毂长度稍短。3处错误为：轴承没有实现轴向固定。4处错误为：联轴器没有轴向固定

装订线内答题无效**********************装********************订********************线********************课程代码：座位号：《机械设计基础》试卷姓名:学号:专业:学院:机械工程学院班级:年月题号一二三四五六七八总分得分得分选择题（每题2分）1．锥齿轮弯曲强度计算中的齿形系数，应按（ ）查取。 a．齿数 b. c. d.2．蜗杆主动时，为提高蜗杆的传动效率，可（）a.增加蜗杆头数b. 增加蜗轮齿数 c.增加蜗杆特性系数 d.增加蜗杆模数3．影响流体动压向心滑动轴承承载能力的因素有：a.轴承的材料 b.宽径比 c.相对间隙d.轴承包角其中（ ）是错误的。4．楔键联接与平键联接相比，前者的对中性（ ）a.好 b.差 c.与后者一样 d.与后者无法比较5．轴的设计计算准则为：轴在满足强度要求的情况下，要有足够的（ ）a.强度和振动稳定性 b.刚度和强度 c.强度和挠度 d.刚度和振动稳定性得分填空题（每题2分）渐开线花键的定心方式有▁▁▁▁▁、▁▁▁▁▁。链节数常取为▁▁▁▁数，链轮齿数应取与链节数▁▁▁▁▁的齿数。带传动的最大有效圆周力随着▁▁▁▁、▁▁▁▁、▁▁▁▁的增大而增大。闭式轮齿面齿轮传动，一般应按▁▁▁▁强度进行设计，然后再校核▁▁▁▁强度。试举出一种刚性可移式联轴器的名称▁▁▁▁▁▁、一种弹性联轴器的名称▁▁▁▁▁▁▁得分问答题（每题5分）试分别绘出稳定变应力中应力循环特性，两种变应力的变化情况（即应力谱），并标出，，，。链传动为何链轮齿数不宜过少？又不宜过多？什么是自锁蜗杆传动？自锁条件是什么？在齿轮传动中，为减轻齿轮的齿端偏载，试至少举出三种措施。什么是轴承的寿命？什么是轴承的额定寿命？简要说明设计非液体摩擦向心轴承时，计算值是解决了什么问题？装订线内答题无效**********************装********************订********************线********************得分计算与分析题（每题10分）三角带传动传递的功率，平均带速，紧边拉力是松边拉力的两倍（即），试求紧边拉力、有效圆周力及初拉力。有一变轴向变载荷作用的紧轴栓联接，预紧力，轴向工作载荷在之间变化，假设螺栓与被联接件刚度相等，试计算（1）螺栓所受最大和最小载荷是多少？（2）被联接件之间的压紧力最大和最小值是多少？图示为蜗杆、齿轮传动装置。右旋蜗杆为主动件，为使轴Ⅱ、Ⅲ传动件的轴向力能相抵消，试确定：蜗杆的转向；一对斜齿轮、轮齿的旋向；用图表示轴Ⅱ上传动件的受力（用各分力表示）情况。如图所示，某轴由一对圆锥滚子轴承支承，已知，，，载荷系数，温度系数，轴承的额定动载荷，试求：危险轴承的当量动载荷；轴承的额定寿命。提示：，，，时，，，时，，。装订线内答题无效**********************装********************订********************线********************分析图示齿轮轴轴系上的错误结构，错误处已用数字标出，简述这些位置处的结构为什么是错误的。

《机械设计基础》标准答案选择题（每题2分）1、c2、a3、a4、b5、d填空（每题2分）1、齿形定心，外径定心，按与分度圆同心的圆柱面定心2、偶，互为质数的奇数3、包角α，F，f4、疲劳点蚀，弯曲疲劳5、十字滑块联轴器，柱销联轴器简答题（每题5分，共30分）1、2、当链传动小轮齿数过少时，会引起运动的不均匀，动载荷增加，传动不平稳；当大轮齿数过大时，会引起啮合齿数过少而拖裂轮齿。3、自锁蜗杆传动是指运动只能从蜗杆传给蜗轮，而不能从蜗轮传给蜗杆，它的条件是：，λ为蜗杆螺旋角，为当量摩擦角。4、1）可以提高加工和安装齿轮的精度；2）可以提高轴、轴承跟箱体的刚度；3）可以合理选择齿宽系数。5、轴承的寿命是指轴承在发生点蚀前所能达到的或超过的总转数或总工作小时数。额定寿命是指一批零件在相同的运转条件下，90%的轴承在发生点蚀前所达到的或超过的总转数或总工作小时数。6、pv是解决轴承的温升问题。因为单位面积的摩擦做功为pfv，而f一定，所以验算pv就够了。分析计算题（每题10分）解：故紧边拉力为1.5KN，松边拉力为0.75KN，初拉力为1.125KN，有效圆周力为0.75KN解：最大载荷：最小载荷：最大压紧力：最小压紧力：解：解：S1:→,S2:←对于轴承1：对于轴承2：故危险轴承为1，当量载荷为4248N解：1）应有密封圈2）套筒过高3）轴肩太长，应缩回一点，否则压不住齿轮4）应有轴肩5）应有键槽跟键作轴向固定6）7）应有轴肩8）9）应有调整垫片10）轴肩太高11）键槽不应开到两个台阶面上去12）13）脂润滑时应有甩滑盘14）应有密封圈，端盖与轴间应有间隙

装订线内答题无效**********************装********************订********************线********************课程代码：座位号：《机械设计基础》试卷姓名:学号:专业:学院:机械工程学院班级:年月题号一二三四五六七八总分得分得分选择题（分/题，共12分）下列联轴器属于弹性联轴器的是▁▁▁▁。（1）万向轴联轴器 （2）齿轮联轴器 （3）轮胎联轴器 （4）凸缘联轴器在带传动中用▁▁▁的方法可以使小带轮包角加大。（1）增大小带轮直径 （2）减小小带轮直径（3） 增大大带轮直径 （4）减小中心距滑动轴承的宽径比愈小，则▁▁▁。（1）轴承温升愈大 （2）摩擦功耗愈小 （3） 承载能力愈大 （4）端泄愈小为了提高轴的刚度，一般采用的措施是▁▁▁。（1）用合金钢代替碳钢 （2）增大轴的直径 （3）表面强化处理 （4）采用降低应力集中的结构措施蜗杆传动中，当蜗杆主动时，为提高其传动效率，可以▁▁▁。（1）提高蜗杆齿数 （2）增加蜗轮齿数 （3） 提高蜗杆直径系数 （4）增大模数受横向扭矩的螺栓组采用铰制孔时，结合面为矩形，则每个螺栓所受的载荷是▁▁。（1）相等的 （2）与螺栓中心到螺栓组形心的距离成正比（3）与螺栓中心到螺栓组形心的距离成反比 锥齿轮弯曲强度计算中的齿形系数应按▁▁▁确定。（1）齿数 （2） （3） （4）一对相互啮合的齿轮传动，小齿轮材料为，大齿轮材料为号钢，啮合处的接触应力▁▁▁。（1） （2）（3） （4）不确定得分二、填空题：（1分/格，共12分）1、螺纹的螺旋升角愈小，或当量摩擦角愈大，螺纹的自锁性能愈▁▁，效率愈▁▁▁。带传动最大的有效圆周力随着▁▁▁和▁▁▁▁▁的增大而增大。滚动轴承、、，其中承受径向载荷最大的是▁▁▁；承受轴向载荷最大的是▁▁▁；允许转速最高的是▁▁▁▁。渐开线花键的定心方式有▁▁▁▁和▁▁▁▁▁。5、实现流体动压润滑油膜的条件是▁▁▁▁、▁▁▁▁▁和▁▁▁▁▁▁。得分简答题：（5分/题，共30分）带传动为什么要限制其最小中心距？已知某零件的简化极限应力图及其危险剖面上的，，如图所示。当其应力变化规率按（常数）变化时，试在图中找出相应的极限应力点，并确定其计算安全系数（简述求解过程）。装订线内答题无效**********************装********************订********************线********************为什么拧紧的螺栓会自动脱落？常用的防松措施有哪些？（举三例）在液体摩擦向心动压滑动轴承设计中，若增大相对间隙值后，一般入口温度将如何变化？为什么？链传动中为什么链轮齿数不宜过少？而又不宜过多？说明滚动轴承密封的作用，并举出三种密封方法？得分分析计算和结构改错题：有一受轴向变载荷作用的紧螺栓联接，预紧力，轴向工作载荷在之间变化，假设螺栓与被联接件刚度相等，试绘制受力变形图并计算：螺栓所受最大和最小载荷是多少？被联接件之间的压紧力最大和最小值是多少？螺栓材料的许用应力，根据受轴向静载荷计算螺栓尺寸。若要提高螺栓的疲劳强度可采用哪些措施（列举三种）。（12分）图示蜗杆齿轮传动装置。已知蜗轮圆周力方向（见图），蜗杆为主动件，为使轴Ⅱ、Ⅳ上传动件轴向力能抵消一部分，试确定：蜗杆的转向和旋向；斜齿轮、、和轮齿的旋向锥齿轮的转向；（4）用图表示轴Ⅱ上传动件的各分力（，，，，）（12分）如图所示为一对角接触球轴承在两个支点上的组合设计。试确定危险轴承的寿命为多少小时。已知：，，作用在圆锥齿轮上的轴向力，作用在斜齿轮上的轴向力，要求两轴向力相抵消一部分，自己确定其方向并画在图上。（轴承额定动载荷，，，，，当，，；派生轴向力，，，）（12分）装订线内答题无效**********************装********************订******