(完整)1機械設計試題及答案解析,推薦文檔

1、機械設計課程試題（一）一、選擇題：本題共 10 個小題，每小題 2 分，共 20 分，在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。把所選項前的字母填在題后的括號內。1一般工作條件下， 齒面硬度HB 350 的閉式齒輪傳動， 通常的主要失效形式為【 B 】A 輪齒疲勞折斷B. 齒面疲勞點蝕C齒面膠合D. 齒面塑性變形2帶傳動在工作時產生彈性滑動，是由于【 C 】A 包角太小B. 初拉力F0 太小C緊邊與松邊拉力不等D. 傳動過載3下列四種型號的滾動軸承，只能承受徑向載荷的是A 6208B. N208C. 32084下列四種螺紋， 自鎖性能最好的是D. 5208【 B 】【D 】A 粗牙普

2、通螺紋B. 細牙普通螺紋C梯形螺紋D. 鋸齒形螺紋5在潤滑良好的條件下，為提高蝸桿傳動的嚙合效率，可采用的方法為【C】A 減小齒面滑動速度sB. 減少蝸桿頭數Z1C增加蝸桿頭數Z1D. 增大蝸桿直徑系數q6在圓柱形螺旋拉伸 （壓縮）彈簧中，彈簧指數C 是指【D】A 彈簧外徑與簧絲直徑之比值B彈簧內徑與簧絲直徑之比值C彈簧自由高度與簧絲直徑之比值D彈簧中徑與簧絲直徑之比值7普通平鍵接聯采用兩個鍵時，一般兩鍵間的布置角度為A 90°B. 120 °C.135°D.180 °8V 帶在減速傳動過程中，帶的最大應力發(fā)生在A V 帶離開大帶輪處B. V 帶繞上大帶

3、輪處C V 帶離開小帶輪處D. V 帶繞上小帶輪處9對于普通螺栓聯接，在擰緊螺母時， 螺栓所受的載荷是A 拉力B.扭矩C壓力D.拉力和扭矩【 B【 D【D】10滾子鏈傳動中， 鏈節(jié)數應盡量避免采用奇數，這主要是因為采用過渡鏈節(jié)后【 D】A 制造困難B. 要使用較長的銷軸C不便于裝配D. 鏈板要產生附加的彎曲應力二、填空題：本大題共 10 個小題，每空 1 分，共 20 分。把答案填在題中橫線上。1軸如按受載性質區(qū)分，主要受彎矩的軸為心軸，主要受轉矩的軸為傳動軸。2代號 62203 的滾動軸承，為深溝球軸承軸承，其內徑為17mm。3在一般機械中的圓柱齒輪傳動，往往使小齒輪齒寬b1大于大齒輪齒寬b

4、2；在計算齒輪強度時，工作齒寬b 應取大齒輪齒寬 b2。4普通平鍵聯接的工作面是鍵的兩側面；楔鍵聯接的工作面是鍵的上下面。5為了便于互換及適應大量生產，軸承內圈孔與軸的配合采用基孔制，軸承外圈與軸承座孔的配合采用基軸制。6不隨時間變化的應力稱為靜應力，隨時間變化的應力稱為變應力，具有周期性的變應力稱為循環(huán)變應力。7按照平面圖形的形狀，螺紋分為三角形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋等。8按照工作條件，齒輪傳動可分為開式傳動和閉式傳動兩種。9齒輪傳動設計時， 軟齒面閉式傳動通常先按齒面接觸強度設計公式確定傳動尺寸，然后驗算輪齒彎曲強度。10直徑較小的鋼制齒輪，當齒根圓直徑與軸徑接近時，可以將齒輪和軸做成

5、一體，稱為齒輪軸。三、簡答題：本大題共6 個小題，每題 5 分，共 30 分。把答案填在題中橫線上。1簡述螺紋聯接的基本類型主要有哪四種？螺栓聯接、螺釘聯接、雙頭螺柱聯接、緊定螺釘聯接。2提高螺栓聯接強度的措施有哪些？1 降低螺栓總拉伸載荷的變化范圍；2 改善螺紋牙間的載荷分布；3 減小應力集中； 4 避免或減小附加應力。3閉式蝸桿傳動的功率損耗主要包括哪三部分？閉式蝸桿傳動的功率損耗包括三部分：輪齒嚙合的功率損耗，軸承中摩擦損耗和攪動箱體內潤滑油的油阻損耗。4簡述帶傳動的優(yōu)點？適于中心矩較大的場合；帶具有良好的擾性，可緩和沖擊、吸收振動；過載時帶與帶輪間會出現打滑，打滑雖使傳動失效，當可防止

6、損壞其他零件；5鏈傳動的主要失效形式有哪些？鏈板疲勞破壞；滾子套筒的沖擊疲勞破壞；銷軸與套筒的膠合；鏈條鉸鏈磨損；過載拉斷。6滾動軸承的基本類型有哪些？調心球軸承、調心滾子軸承、圓錐滾子軸承、推力球軸承、深溝球軸承、角接觸球軸承、推力圓柱滾子軸承、圓柱滾子軸承、滾針軸承等。四、結構改錯1、圖示為一用對圓錐滾子軸承外圈窄邊相對安裝的軸系結構。請按示例所示，指出圖中的其他結構錯誤（不少于7 處）（7 分）（注：潤滑方式、倒角和圓角忽略不計。）例缺少調整墊片 解 缺少調整墊片輪轂鍵槽不對與齒輪處鍵槽的位置不在同一角度上鍵槽處表達不正確（應該局部剖視）端蓋孔與軸徑間無間隙多一個鍵齒輪左側軸向定位不可靠

7、齒輪右側無軸向定位軸承安裝方向不對軸承外圈定位超高軸與軸承端蓋相碰2、請說明圖示軸系結構中用數字標出位置的錯誤（不合理）的原因。（5 分）軸肩的高度超出了軸承內圈的外徑；軸段的長度應該小于輪轂的寬度；螺紋軸段缺少螺紋退刀槽；鍵槽應該與中間部位的鍵槽在同一母線上布置；鍵的長度應該小于軸段的長度。北京機械工業(yè)學院機械設計考題與答案一、是非題（有5 小題，每題1 分，共5 分。正確在括號內寫 “ T”，錯誤在括號內寫 “ F”）1雙螺母防松結構中，如兩螺母厚度不同，應先安裝薄螺母，后安裝厚螺母。2滾動軸承的軸向系數Y 值越大，其承受軸向能力越大。（ F ）3減速器的齒輪和滾動軸承可以采用不同的潤滑劑

8、。（ T ）（T）4設計蝸桿傳動時，為了提高傳動效率，可以增加蝸桿的頭數。（ T ）5失效就是零件斷裂了。（ F ）二、選擇題（有5 小題，每題2 分 , 共 10 分。在每小題的選項中，只有一項是符合題目要求的，把所選項的字母填在題中的橫線上）6溫度對潤滑油粘度的影響是隨著溫度的升高潤滑油的粘度C。A）提高B ）不變C ）降低7設計時鍵的截面尺寸通常是根據D從標準中選取。A）鍵傳遞的轉矩B）軸的轉速C ）輪轂的長度D ）軸的直徑8下列四種敘述中D是正確的。A）變應力只能由變載荷產生B）靜載荷不能產生變應力C ）變應力是由靜載荷產生D）變應力是由變載荷產生，也可能由靜載荷產生9從經濟觀點考慮，

9、單件生產的齒輪減速箱的箱體最好采用C。A）灰鑄鐵鑄造B）鑄鋼鑄造C ）鋼板焊接10由下列不同材料制造的零件，其形狀、尺寸、結構、表面加工情況和工作條件等完全相同，其中有效應力集中系數最大的是B。A）HT200 灰鑄鐵B）40CrNi 鋼C ） 45 鋼三、填空題（有5 小題， 20 個空，每空1 分 , 共 20 分。把答案填在題中橫線上）11對下列各種零件至少舉出一種常用材料的牌號，齒輪45 ， 40Cr，滑動軸承軸瓦 ZQSn10-1 ， ZQAl9-4，蝸輪輪緣ZQSn10-1， ZQAl9-4，螺釘Q235 ，20，彈簧65Mn ， 碳素彈簧鋼絲，彈簧墊圈65Mn，滾動軸承套圈GCr1

10、5，滾動軸承保持架08F，鍵45。12帶傳動的失效形式為打滑和疲勞破壞。因此，其主要設計依據為在保證帶傳動不打滑的條件下，具有一定的疲勞強度和壽命。13軸按承載分為心軸，轉軸和傳動軸。14螺紋聯接按防松原理可分為摩擦防松，機械防松和其它防松。15灰鑄鐵齒輪常用于開式傳動中，這種齒輪的主要失效形式是磨損。四、問答題（有5 小題，每題4分, 共 20分）16什么是等強度設計？在設計中如何應用？答：一個機器的各零件或一個零件對于各種失效方式具有同樣的承載能力。在設計中的應用有二：一是使各部分等強度，避免某些部分強度過大，浪費材料；二是故意設置薄弱環(huán)節(jié)，過載時失效，使其它部分在過載時不致于損壞而得到保

11、護。17什么是機械零件的失效？答：機械零件由于某種原因不能正常工作，叫失效。18滑動軸承計算中，計算p，pv， v 各考慮什么問題？答： p軸承磨損；pv發(fā)熱；v 局部磨損。19齒輪傳動中的載荷系數K=KAKvK K，KAKvKK各為什么系數，各考慮什么因素對齒輪傳動的影響？答：齒輪傳動中的載荷系數K=KAKvK K 中， KA是使用系數，考慮外部因素引起附加動載荷對齒輪傳動的影響； Kv 是動載系數，考慮齒輪制造、安裝誤差等引起附加動載荷對齒輪傳動的影響； K是齒間載荷分配系數， 考慮多齒嚙合間分配載荷的不均勻現象對齒輪傳動的影響； K 是齒向載荷分布系數， 考慮載荷沿接觸線分布不均的現象對

12、齒輪傳動的影響；20 什么叫機械零件的計算準則？常用的機械零件的計算準則有那些？答：機械零件的計算準則就是為防止機械零件的失效而制定的判定條件，常用的準則有強度準則、剛度準則、壽命準則、振動穩(wěn)定性準則、可靠性準則等？五、分析題（有 2 小題，每題 6 分 , 共 12 分）21 一鋼制液壓油缸，缸內油壓 P 2.5MPa(靜載 ) ，油缸內徑 D125mm，缸蓋由 6 個 M16的螺釘聯接在缸體上 . 螺釘剛度 Cb 與缸體缸蓋的剛度 Cm之比為 l/4 ，螺釘材料的性能等級為 5.6 級，安全系數取 S 1.5 ，M16螺釘的小徑 d1=13.835mm.若根據聯接的緊密性要求，要求殘余預緊

13、力 QP 1.5F. 試分析預緊力 QP 應控制在什么范圍內才能滿足此聯接的要求 ?解1. 計算單個螺釘的工作拉力 F （2 分）油缸蓋聯接所受的載荷F =p D2/4 ，每個螺釘的工作拉力FF 6 p×2/4/6 2.525113.27 ND(125) 4/62. 計算允許的螺釘最大總拉力 Q（ 2 分）螺釘材料性能等級為5.6 級，300MPa，許用應力 =/S 300/1.5ss 200MPa由.強度條件 ca1.3Q/( d2/4) Q d2 /4/1.3 ×13.8352×23127.83 N200/4/1.33.求預緊力 Qp 的允許范圍（ 2 分）1

14、) 按螺釘強度條件求允許的最大預緊力QQp 十 Cb/ （Cb +Cm ）F23127.83 N Qp23127.83-0.2F 23127.83-0.2 ×5113.27=22105.17 N2) 按聯接緊密性條件求最小的預緊力，根據聯接緊密性要求， 1.5FQPQ）F=Qp-0.8F 1.5FP Qp- C m / （Cb +Cm即Qp1.5F 十 0.8F 2.3F l1760.52 N由以上計算結果可知，預緊力Qp 應控制為l1760.52 NQ22105.17 Np，速比為 i ，總效率為，試22一傳動裝置，輸入轉矩為 T ，輸出轉矩為 T證明 T21××

15、;12= Ti21答：設輸入功率為 P1（ ），輸出功率為kWP （ kW），輸入轉速為 n （r/min ），輸出轉速為 n2（ r/min ）， T=9.55 ×106×P/n(N.mm)66 P 1= T1× n1/(9.55 ×10 ) P 2= T2×n2/(9.55 ×10 )×6) = P2 12× 2×6)/(T1× 1/P =(Tn /(9.5510n /(9.5510= T2×n2/( T1×n1) i= n 2/ n 1 = T2/ T1/i即 T2=

16、T1×i×六、計算題（有 2 小題，每題 6 分,共12分）23一對 46210 角接觸球軸承反安裝，如圖1 所示。已知軸承1和軸承2 的徑向載荷分別為R1=2000N,R2=4000N,軸上作用的軸向載荷 Fa =800N(指向軸承 2) ，軸承的派生軸向力 S的計算式 S=0.68 R，e，XY。軸承載荷圖 1=0.68=0.41,=0.87有輕微沖擊，載荷系數f F=1.2 ，工作溫度不大于120 C。試求：(1) 軸承 1 和軸承 2 的軸向載荷 A1 和 A2；(2) 軸承 1 和軸承 2 的當量動載荷 P1 和 P2 。解 :(1) 計算軸承的軸向載荷S1=0.

17、68 R1 =0.68 ×2000=1360 NS2=0.68 R2 =0.68 ×4000=2720 NS1、 S2 方向見圖 2因為Fa+S2S1=800+2720=3520 NS2分所以 軸承1“壓緊”，A1=Fa=800+2720=3520 (2)+軸承2“放松”，A2= S2=2720 N(2 分)（ 2）計算軸承的當量動載荷e則取軸承1A1/R1=0.68,=3520/2000=1.76X1=0.41, Y1=0.87P1=f F( X1R1+Y1A1 )=1.2× (0.41 ×2000+0.87×3520)=3882.4 N (

18、2分)軸承 2A2/ R1=2720/4000=0.68 e=0.68, 則取X2=1, Y2=0P2=f FX2R2=1.2× 1×4000=4800 N(2分 )24已知V 帶傳動中，最大傳遞功率P=8kW ，帶的速度v=10m/s，若緊邊拉力F1 為松邊拉力 F2 的 2 倍，此時小帶輪上包角 1=120 ，求：（ 1）有效拉力 Fe；（2）緊邊拉力 F1；（3）當量摩擦系數 f。解:有效拉力 Fe=1000P/ v=1000×8/10=800 N (2分)又知 :F1F2=FeF1F2-,=2分則緊邊拉力F1Fe=1600 N(2)=2F1e fF 2根據

19、歐拉公式fF1F2×得 當量摩擦系數=ln()/=ln2/(3.14120/180)/=0.693/2.0933=0.331(2分)七、結構題（有4 小題，每題分別為10 分,2 分， 2 分，2 分，共 16 分）25圖 3 中為一對圓錐滾子軸承支承的軸系，齒輪油潤滑，軸承脂潤滑，軸端裝有聯軸器。 試指出圖中的結構錯誤 （在圖中錯誤處寫出序號并在下半部改正，按序號簡要說明錯誤的內容） （每指出一處 , 并正確說明錯誤內容和改正的 , 得1分,總分為 10分）鍵的位置應與齒輪處在同一直線上，而且結構不正確；軸承蓋孔徑應大于軸徑，避免接觸；此處不應有鍵聯接；軸長應短于輪轂長度，保證軸套

20、壓緊齒輪；軸應有軸環(huán)，使齒輪定位；軸承應正裝；軸不應與軸承蓋相碰，且不需這么長；左右兩軸承蓋與箱體間應有調整墊片；兩軸承內側應加封油環(huán)；箱體加工面與非加工面未分開。26 畫出 V 帶與帶輪槽的正確安裝圖；27 畫出普通螺栓聯接的結構圖28畫出普通平鍵A 型、 B 型、 C 型的形狀26,27,28題答案 :機械設計課程試題（二）一、填空題（ 25 分） 每空 1 分1、 滾動軸承軸系一端固定一端游動的固定方式常用在跨距較大或工作溫度較高情況下。2、dn 值大的滾動軸承應采用油潤滑，而 dn 值小的滾動軸承可采用潤滑脂潤滑。3、滑動軸承保證液體動壓潤滑的條件有 相對滑動的兩表面間必須形成收斂的楔

21、形間隙； 被油膜分開的兩表面必須有足夠的相對滑動速度， 其運動方向必須使?jié)櫥痛罂谶M小口出； 3 潤滑油必須有一定的粘度供油要充分。4、混合摩擦（非液體摩擦）滑動軸承計算應校核P、V、PV值。5、列舉兩種剛性聯軸器的名稱，并說明是否具有補償軸向。徑向或角向位移的能力：套筒式聯軸器（無補償能力）、凸緣式聯軸器（無補償能力）。6、軸按所受載荷性質分類， 只承受彎矩的稱心軸；只承受扭矩稱傳動軸；承受彎矩和扭矩稱轉軸。7、直齒圓錐齒輪的當量齒數z/cos ；標準模數和壓力角在齒輪大端；受力分析和強度計算用平均分度圓直徑。8、帶傳動的主要失效形式為打滑和疲勞破壞。9、帶工作是截面上產生的應力有拉應力，

22、彎曲應力，離心應力。10、在齒輪傳動中， 大小齒輪的接觸應力是是不等的。相等的，大小齒輪的彎曲應力二、選擇題（ 11 分） 每空 1 分1、滾動軸承內圈與軸配合的正確標注應為C。A . 30H7/k6B. 30H7C . 30k62、下列滾動軸承密封裝置，其中AC是屬于接觸式密封，而BD是屬于非接觸式密封。. 氈圈密封. 甩油環(huán). 密封環(huán). 縫隙密封3、在B情況下，滑動軸承潤滑油的粘度不應選得較高。 . 重載 . 高速. 工作溫度. 高承受變載或沖擊振動載荷4、兩相對滑動的接觸表面，依靠吸附油膜進行潤滑的摩擦狀態(tài)稱D。 . 液體摩擦. 半液體摩擦. 混合摩擦 . 邊界摩擦5、半圓鍵聯接當采用雙

23、鍵時兩鍵應D布置。. 在周向相隔 o. 在周向相隔 o. 在周向相隔 o. 在軸向沿同一直線6、為了提高受軸向變載荷螺栓聯接的疲勞強度，應B。. 增加螺栓剛度。 . 降低螺栓剛度。. 降低被聯接件剛度。7、彈簧的剛度為 1，彈簧的剛度為 2，兩彈簧并聯的剛度為C。.1. 2. 2.12（ 12）8、強度等級為 .8 級的螺栓材料D。.9、鏈輪中心距已定，合理確定鏈傳動的鏈長時，應取B。 .任意值.等于鏈節(jié)長度的偶數倍. 等于鏈節(jié)長度的奇數倍10、帶傳動的兩帶輪直徑不相等，一般情況下，應使哪個輪曹楔角較大B？.大輪.小輪.主動論.從動輪三、計算題（ 34 分）1、（14 分）圖示為手動鉸車中所采

24、用的蝸桿傳動。已知m，d1，z1，=8mm=80mm=1i，卷筒的直徑D，試計算：（ ）欲使重物上升，應轉動蝸桿的轉=40=250mm11m數；（ 2）設蝸桿和蝸輪間的當量摩擦系數為0.18 ，檢驗該蝸桿傳動是否滿足自鎖條件；（ 3）設重物重 Q=5kN，通過手柄轉臂施加的力F=100N，手柄轉臂的長度 l 的最小值 ( 不計軸承效率) 。解：（ 1）重物上升 1m時，卷筒轉動圈數：N2=1000/ D=1000÷ (250x3.14)=1.27蝸桿轉動圈數為： N1=i N 2 =40x1.27=50.96( 圈)（ 2）蝸桿直徑系數q=d1/m=80÷ 8=10導程角：

25、 =arctan=arctan=7.125 o當量摩擦角：v=arctanf = arctan =10.204ov：因為：v所以 蝸桿傳動滿足自鎖條件（3）蝸桿傳動的嚙合效率：則：2、（ 10 分）一普通 V 帶傳動傳遞功率為P = 7.5 kW ，帶速 ?= 10 m/s ，緊邊拉力是松邊拉力的兩倍，即F1=2F2，試求緊邊拉力、松邊拉力和有效拉力。=750N所以=2x750=1500N（ 2分3、（10 分）圖示為一剛性凸緣聯軸器， 材料為 Q215鋼，傳遞的最大轉矩為 1400 N.m（靜載荷）。已知軸的材料為 45 鋼，工作時有輕微沖擊。試根據圖示和表為該聯軸器選擇平鍵，確定鍵的尺寸，

26、并校核其強度（）。解 : 由軸徑 55 查下表 , 選取鍵 b=16,h=10, 鍵長 L=90鍵的工作長度 l=L-b=90-16=74mm鍵與聯軸器的接觸長度k=0.5h=0.5x10=5mm由 =100可見聯接擠壓強度不夠，考慮到相差較大，所以應采用雙鍵，相隔 180 布置 ，雙鍵的工作長度 l=1.5x74=111mm見的標記為 : 鍵 16x90機械設計課程試題（三）一、填空題 ( 每空 1 分共 24 分)1. 螺紋的公稱直徑是指螺紋的大徑，螺紋的升角是指螺紋中徑處的升角。螺旋的自鎖條件為。2、三角形螺紋的牙型角600 ，適用于聯接，而梯形螺紋的牙型角 300，適用于傳動。3、螺紋

27、聯接防松，按其防松原理可分為摩擦防松、機械防松和永久防松。4、選擇普通平鍵時，鍵的截面尺寸(b ×h) 是根據軸徑 d查標準來確定的 , 普通平鍵的工作面是側面。5、帶傳動的傳動比不宜過大，若傳動比過大將使包角 減小，從而使帶的有效拉力值減小。6、鏈傳動瞬時傳動比是變量，其平均傳動比是常數。7、在變速齒輪傳動中，若大、小齒輪材料相同，但硬度不同，則兩齒輪工作中產生的齒面接觸應力相同，材料的許用接觸應力不同，工作中產生的齒根彎曲應力不同，材料的許用彎曲應力不同。8、直齒圓柱齒輪作接觸強度計算時取節(jié)點處的接觸應力為計算依據， 其載荷由一對輪齒承擔。9、對非液體摩擦滑動軸承，為防止軸承過度

28、磨損，應校核p，為防止軸承溫升過高產生膠合 , 應校核pv。10、撓性聯抽器按是否具行彈性元件分為無彈性元件撓性聯軸器和有彈性元件撓性聯軸器兩大類。二、單項選擇題 ( 每選項 1 分 , 共 10 分)1. 采用螺紋聯接時 , 若被聯接件之厚度較大，且材料較軟，強度較低，需要經常裝拆，則一般宜采用B 。A 螺栓聯接；B 雙頭螺柱聯接；C 螺釘聯接。2. 螺紋副在摩擦系數一定時 , 螺紋的牙型角越大 , 則 D。A. 當量摩擦系數越小，自鎖性能越好；B當量摩擦系數越小，自鎖性能越差；C. 當量摩擦系數越大，自鎖性能越差；D.當量摩擦系數越大，自鎖性能越好；3、當鍵聯接強度不足時可采用雙鍵。使用兩

29、個平鍵時要求鍵D布置。A在同直線上 ;B 相隔 900 ; C 相隔 1200；D 相隔18004、普通平鍵聯接強度校核的內容主要是A。A. 校核鍵側面的擠壓強度 ;B. 校核鍵的剪切強度； C.AB兩者均需校核； D校核磨損。5、選取 V 帶型號，主要取決于D。A帶的線速度B 帶的緊邊拉力C 帶的有效拉力D 帶傳遞的功率和小帶輪轉速6、為了限制鏈傳動的動載荷，在節(jié)距p 和小鏈輪齒數 z1 一定時 , 應該限制A 。A小鏈輪的轉速n1；B. 傳動的功率 P；C. 傳遞的圓周力。7、圓柱齒輪傳動，當齒輪直徑不變，而減小模數時，可以D。A提高輪齒的彎曲強度；B. 提高輪齒的接觸強度；C. 提高輪齒的靜強度；D 改善傳動的平穩(wěn)性。8、當轉速較低、同時受徑向載荷和軸向載荷，要求便于安裝時，宜選用B 。A深溝球軸承B 圓錐滾子軸承C 角接觸球軸承9、溫度升高時，潤滑油的粘度C。A. 隨之升高；B. 保持不變； C隨之降低；D. 可能升高也可能降低。10、圓柱螺旋彈簧的彈簧絲直徑d=6mm,旋繞比 C=5,則它的內徑 D1 等于B。A、30mm,B 、24mm,C 、36mm,D、40mm三、計算題 (38 分 ) 1、(15 分) 圖 3-1 示螺栓聯