機(jī)械設(shè)計(jì)模擬試題答案

1、、填空1、受預(yù)緊力和軸向工作載荷的螺栓，其總拉力為（工作載荷）與（預(yù)緊力）之和。2、普通平鍵的工作面是 （鍵的兩個(gè)側(cè)面） ，工作時(shí)靠 （鍵與鍵槽間的擠壓） 傳遞 轉(zhuǎn)矩 。3、根據(jù)齒形不同，花鍵分為（矩形花鍵） ，（漸開(kāi)線花鍵） 和（三角形花鍵） 三 種。4、帶傳動(dòng)的主要失效形式為（打滑）和 （ 疲勞斷裂 ） 兩種 。5、鏈傳動(dòng)中，鏈輪轉(zhuǎn)速 （高） 鏈節(jié)距 （長(zhǎng)） 鏈輪齒數(shù) （少） 則動(dòng)載都將愈 大。6、齒輪傳動(dòng)的主要失效形式有 （齒面點(diǎn)蝕）（輪齒折斷）（齒面膠合）（齒面磨粒磨 損）（齒面塑形流動(dòng)） 。7、滾動(dòng)軸承常見(jiàn)的失效形式有 （疲勞點(diǎn)蝕）（塑形變形）（磨損） 三種 。8、一般情況下，軸主要

2、由 （軸頸）（軸肩）（軸環(huán)） 三部分構(gòu)成 。9、低于第一臨界轉(zhuǎn)速下工作的軸稱作（剛性軸） ，超過(guò)第一臨界轉(zhuǎn)速工作的軸稱 作（撓性軸） 。10 滑動(dòng)軸承的軸瓦上開(kāi)的油孔用于（供應(yīng)潤(rùn)滑油） 開(kāi)的油溝用于 （輸送和分布 潤(rùn)滑油） 。11 基本額定壽命為 （106轉(zhuǎn)/ 分），可靠度為（ 90% ）時(shí)滾動(dòng)軸承所能承受的恒定 載荷為基本額定動(dòng)載荷。12 鏈傳動(dòng)的 （平均） 速比是不變的，而 （瞬時(shí)） 速比是變化的13 一對(duì)相嚙合的大小齒輪的齒面接觸應(yīng)力是 （相）等的，而其接觸強(qiáng)度是 （不） 等的 。14 裝在一根軸上兩端的兩個(gè)滾動(dòng)軸承均軸向固定， 適用于溫升較 （底）軸較（短） 的情況下 。15 直齒輪的

3、齒形系數(shù) YFa 只與（齒數(shù)） 和 （變位系數(shù)） 有關(guān) 。二、問(wèn)答題1、擰緊螺紋聯(lián)結(jié)為什么要考慮防松？防松方法分為哪幾種？ 答：螺紋聯(lián)接一般有自鎖能力， 但是當(dāng)在沖擊、 振動(dòng)或變載荷作用， 或者溫度變化 大時(shí)，螺紋聯(lián)接有可能松動(dòng)， 甚至松開(kāi)。 所以在設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接時(shí)， 必須考慮防 松。常用的防松方法分為三種： 利用摩擦防松、 直接鎖住防松和破壞螺紋副防 松。2、帶傳動(dòng)中，主動(dòng)輪圓周速度、帶速、從動(dòng)輪圓周速度是否相等？為什么？ 答：在帶傳動(dòng)中， 主動(dòng)輪圓周速度、 帶速、 從動(dòng)輪圓周速度各不相同。 這是因?yàn)閹?存在彈性滑動(dòng)。3、試述齒輪傳動(dòng)計(jì)算動(dòng)載荷中的系數(shù) KA、KV、 Ka、 K、各是什么系數(shù)？

4、它們分 別考慮什么因素影響答： KA是工況系數(shù)，主要考慮動(dòng)力機(jī)和工作運(yùn)轉(zhuǎn)性能、聯(lián)軸器的緩沖性能等外部 因素的影響； KV 是動(dòng)載系數(shù)，主要考慮齒輪副因存在制造和裝配誤差，以及 彈性變形而產(chǎn)生的動(dòng)載荷； Ka 是齒間載荷分配系數(shù)，主要考慮同時(shí)嚙合的各 對(duì)輪齒間載荷分配不均勻?qū)τ?jì)算載荷的影響； K 是齒向載荷分布系數(shù)， 主要 考慮是輪齒沿接觸線產(chǎn)生載荷分布不均勻現(xiàn)象的影響。4、皮帶傳動(dòng)中心距取的過(guò)大與過(guò)小各有什么不利影響？ 答：在帶傳動(dòng)中， 如果中心距過(guò)大， 將會(huì)因?yàn)檩d荷的變化引起皮帶的顫動(dòng)； 如果中心距過(guò)小，會(huì)加速帶的磨損，而且在傳動(dòng)比較大時(shí)會(huì)使小帶輪包角過(guò)小。5、軸的主要作用是什么？答：軸的主

5、要作用是支承旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零件，并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。6、滾動(dòng)軸承一般由哪幾部分零件構(gòu)成？各起什么作用？答：滾動(dòng)軸承一般由內(nèi)圈、 外圈、滾動(dòng)體和保持架四部分組成。 內(nèi)圈一般和軸配合，外圈一般和軸承孔配合，外圈和內(nèi)圈之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)；滾動(dòng)體起支承和承載作用；保持架將滾動(dòng)體均勻隔開(kāi)，避免滾動(dòng)體直接接觸而產(chǎn)生劇烈磨損。7、獲得流體動(dòng)壓潤(rùn)滑的必要條件是什么？ 答：獲得流體動(dòng)壓潤(rùn)滑必須滿足以下條件： 潤(rùn)滑油具有一定的粘度； 相互運(yùn)動(dòng) 表面有較大的相對(duì)滑動(dòng)速度；相對(duì)滑動(dòng)表面之間必須形成收斂形間隙； 要有足夠的供油量。三、分析及計(jì)算題1、如圖所示為一傳動(dòng)系統(tǒng)，已知?jiǎng)恿腻F齒輪1 輸入，轉(zhuǎn)向如圖所示。試判斷：（1）、

6、蝸桿 3的齒向及蝸輪 4 的轉(zhuǎn)動(dòng)方向；2）、錐齒輪 1、 2嚙合處及蝸輪 4 蝸桿 3嚙合處各個(gè)力的方向解：（ 1）根據(jù)錐齒輪 1的轉(zhuǎn)向可以判斷錐齒輪 2 的轉(zhuǎn)向如圖所示。而錐齒輪 2和 蝸桿 3 安裝在同一根軸上，所以蝸桿 3 的轉(zhuǎn)向與齒輪 2 的轉(zhuǎn)向相同。錐齒輪 2 所 受的軸向力方向?yàn)橛尚《酥赶虼蠖耍鐖D Fa2 所示，為平衡該軸的軸向力，應(yīng)使 蝸桿所受的軸向力方向與 Fa2 相反，因此得到蝸桿所受軸向的方向Fa3，如圖所示。根據(jù)蝸桿的轉(zhuǎn)向和軸向力的方向，采用左手定律，可以判斷蝸桿的齒向?yàn)樽?旋。渦輪 4 所受圓周力與蝸桿所受軸向力為作用力與反作用力，可以知道 Ft4 的 方向如圖所示，

7、因此可以判斷蝸桿 4 為沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。Fr1、 Fr2 的方向如圖所示；錐齒輪 1 所受的圓周力 Ft1 垂直紙面向里，錐齒輪 2 所受的圓周力 Ft2 垂直紙面向外。在蝸輪、蝸桿 3、4 嚙合處，蝸桿所受的軸向力 Fa3、徑向力 Fr3 ，以及蝸輪所受的徑向力 Fr4、切向力 Ft4 如圖所示；蝸桿 3 所 受的切向力 Ft3 方向垂直紙面向外， 蝸輪所受的軸向力 Fa4 的方向垂直紙面向里。2. 已知一托架邊板用四個(gè)螺栓與相鄰機(jī)架聯(lián)接（假設(shè)螺栓靠剪切傳力） ，托架受一 與邊板螺栓組對(duì)稱軸線相平行， 大小為 3500N的載荷作用， 如圖所示。 試問(wèn)：每個(gè) 螺栓所受的力是多少？方向如何？解

8、：將力 F = 3500 N 向螺栓組中心平移，則可以轉(zhuǎn)化為主失 F = 3500 N 和主矩M = 2625000 Nmm。 考慮主失作用下，各個(gè)螺栓的受力大小相同，方向向下：(N) 考慮主矩作用下，各個(gè)螺栓所受的力：(N)各力的方向如圖所示螺栓 1 的合力(N)螺栓 2 的合力(N)螺栓 3 的合力(N)螺栓 4的合力(N) 3、如圖所示，齒輪軸由兩個(gè)角接觸球軸承支承，軸承承受徑向載荷：求：（ 1）軸承 1、2 上所受的軸向力 Fa1、Fa2, 并標(biāo)出內(nèi)部軸向力 S1、 S2的方向； （ 2）求軸承 1、 2 上的當(dāng)量動(dòng)載荷 P1 、 P2（已知 P=fp（XFr+Yfa, fp=1.5）

9、參考答案： （1）軸承 1和 2背靠背安裝。徑向力作用下，在角接觸球軸承中產(chǎn)生附加軸向力。方向如圖所示附加軸向力的大小為：（N）（因?yàn)?所以軸承 2 被壓緊，軸承 1被防松。所以（N）確定因數(shù) X 和 Y：查表的 X1 = 1 ， Y1 = 0查表的 X2 = 0.41 ，Y2 = 0.85計(jì)算當(dāng)量載荷：N）N）4. （本題 10分） 4. （本題 10 分）一個(gè)由 40Cr 制成的零件，已知求此零件的疲勞安全系數(shù)和靜強(qiáng)度安全系數(shù)。解: 計(jì)算平均應(yīng)力和應(yīng)力幅：(MPa)(MPa)零件的疲勞安全系數(shù)： 靜強(qiáng)度安全系數(shù)：5、（本題 10 分）指出圖中齒輪軸系上的錯(cuò)誤，并簡(jiǎn)要說(shuō)明理由1）軸頸的長(zhǎng)度應(yīng)

10、略短于輪轂的長(zhǎng)度，以使定位可靠。2）兩鍵應(yīng)在同一條母線上，以便一次加工成型。3）端蓋不應(yīng)與軸接觸，否則產(chǎn)生摩擦；端蓋與軸之間加裝密封環(huán)，防止?jié)櫥?油外漏。（ 4） 該處應(yīng)加裝密封墊，防止?jié)櫥托孤丁＃?5） 箱體孔的邊緣應(yīng)低于軸承外圈的厚度，以便軸承外圈的拆卸。（ 6） 軸承右邊定位軸肩的高度過(guò)高，應(yīng)低于軸承內(nèi)圈的厚度，以便軸承內(nèi)圈的 拆卸（ 7） 軸頸的長(zhǎng)度應(yīng)略短于輪轂的長(zhǎng)度，以使定位可靠；齒輪右側(cè)無(wú)定位（ 8） 軸承左側(cè)無(wú)定位。6、如圖 1 所示為斜齒輪 蝸桿傳動(dòng)裝置。動(dòng)力由齒輪 1 輸入，蝸桿 3 為右旋 蝸桿。試問(wèn)：（1）、為使蝸輪 4 按圖中方向轉(zhuǎn)動(dòng)，確定斜齒輪 1 的轉(zhuǎn)動(dòng)方向；（2

11、）、為使蝸桿所在的軸上所受軸向力能互相抵消一部分，確定斜齒輪1 和斜齒輪 2 的輪齒旋向；（3）、在圖上畫(huà)出齒輪 1和蝸輪 4所受的各分力（ Ft, Fr, Fa ）方向（垂直紙 面向外的力畫(huà)、向內(nèi)的力畫(huà)） 。解: 1. （1）根據(jù)蝸輪 4的轉(zhuǎn)向可以判斷其圓周力 Ft4 的方向如圖所示。而蝸桿3 的軸向力與蝸輪 4 的圓周力大小相等，方向相反；并且蝸桿3 為右旋；運(yùn)用右手規(guī)則，可以判斷出蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖所示。從而可以判斷斜齒輪 1 的旋轉(zhuǎn)方（ 2）為使軸向力相互抵消一部分，應(yīng)使斜齒輪2 的軸向力方向與蝸桿 3的軸向力方向相 反。則 Fa2的方向應(yīng)如圖所示。而斜齒輪 1 的軸向力方向與斜 齒輪

12、 2的軸向力方向相反， 從而得到斜齒輪 1 的軸向力方向如圖所示。根據(jù)斜 齒輪 1 的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和軸向力方向運(yùn)用左 右手規(guī)則判斷，發(fā)現(xiàn)滿足左手規(guī)則，因 此可以確定斜齒輪 1 的旋向?yàn)樽笮?。?）斜齒輪 1和蝸輪 4所受各力方向如圖所示。7、一軸兩端各由一個(gè)角接觸軸承支承，受力情況如圖2 所示，載荷系數(shù)， 試求 兩個(gè)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 P已知: 軸承內(nèi)部軸向力 S=Fr/2Y ， Y=1.6， ） 解：（ 1）軸承 1和 2面對(duì)面安裝。在懸臂端軸受徑向力 Fr = 1200 N ，軸向力 Fa= 400N 作用。在徑向力作用下，在角接觸球軸承中產(chǎn)生徑向支反力。設(shè)左邊軸承為 1 ，右邊軸承為 2計(jì)算各

13、個(gè)軸承所承受的徑向力：聯(lián)立以上兩式，可得：N，方向向上；N，方向向下計(jì)算派生軸向力：N）N）因?yàn)?，所以軸承 2被壓緊，軸承 1 被防松。所以（ N）（N）確定因數(shù) X 和 Y：查表的 X1 = 1 ， Y1 = 0查表的 X2 = 0.4 ， Y2 = 1.6計(jì)算當(dāng)量載荷：（N）（N）8、如圖所示的夾緊聯(lián)接 , 柄部承受載荷 P=600N,柄長(zhǎng) L=350mm軸, 直徑 db=60, 螺 栓個(gè)數(shù) z=2, 接合面摩擦系數(shù) f=0.15, 螺栓的許用應(yīng)力 = 240 MPa ，試確定螺栓直徑設(shè)螺栓的工作拉力為 F，則有下列關(guān)系：則有：N）根據(jù)螺栓的強(qiáng)度條件：可以得到螺栓的計(jì)算直徑 dc(mm)9、如圖 4所示為普通螺栓組聯(lián)接，載荷 R=4000N作用在水