大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)考試試題及答案

1、四、（15分）某軸用一對(duì)同型號(hào)角接觸球軸承支承，受力情況如圖所示。已知：內(nèi)部軸向力0.68，e0.68。當(dāng)e時(shí)，X1，Y0；當(dāng)e時(shí)，X0.41，Y0.87。問(wèn)哪個(gè)軸承的壽命低？五、（15分）如圖所示的螺栓組聯(lián)接，已知外載荷F5KN，各有關(guān)幾何尺寸如圖所示。試計(jì)算受力最大螺栓所受的橫向工作載荷Fsmax。六、（20分）設(shè)計(jì)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比i3.2，允許傳動(dòng)比有不超過(guò)±5的誤差。通過(guò)強(qiáng)度計(jì)算已確定中心距a320mm，模數(shù)m3mm，取齒寬系數(shù)1。試確定下列幾何尺寸：m、z1、z2、d1、d2、b1、b2。 （模數(shù)系列：3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、7、8、）機(jī)械設(shè)

2、計(jì)試題A標(biāo)準(zhǔn)答案一、填空（每空1分，共20分）1在疲勞曲線上，以循環(huán)基數(shù)N0為界分為兩個(gè)區(qū)：當(dāng)NN0時(shí)，為（ 無(wú)限壽命區(qū) ）區(qū)；當(dāng)NN0時(shí)，為（ 有限壽命區(qū) ）區(qū)。2剛度是指機(jī)械零件在載荷作用下抵抗（ 彈性變形 ）的能力。零件材料的彈性模量越小，其剛度就越（ 小 ）。3潤(rùn)滑油的（ 油 ）性越好，則其產(chǎn)生邊界膜的能力就越強(qiáng)；（ 粘度 ）越大，則其內(nèi)摩擦阻力就越大。4為改善潤(rùn)滑油在某些方面的性能，在潤(rùn)滑油中加入的各種具有獨(dú)特性能的化學(xué)合成物即為（ 添加劑 ）。 5正是由于（ 彈性滑動(dòng) ）現(xiàn)象，使帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比不準(zhǔn)確。帶傳動(dòng)的主要失效形式為（ 打滑 ）和（ 帶的疲勞破壞 ）。6蝸桿傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是齒

3、面間的（ 相對(duì)滑動(dòng)速度 ）很大，因此導(dǎo)致傳動(dòng)的（ 效率 ）較低、溫升較高。7鏈傳動(dòng)水平布置時(shí)，最好（ 緊邊 ）邊在上，（ 松邊 ）在下。 8設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)被聯(lián)接軸的轉(zhuǎn)速、（ 轉(zhuǎn)矩 ）和（ 直徑 ）選擇聯(lián)軸器的型號(hào)。9徑向滑動(dòng)軸承的半徑間隙與軸頸半徑之比稱為（ 相對(duì)間隙 ）；而（ 偏心距 ）與（ 半徑間隙 ）之比稱為偏心率。10對(duì)于普通平鍵，考慮到載荷分布的不均勻性，雙鍵聯(lián)接的強(qiáng)度按（ 1.5 ）個(gè)鍵計(jì)算。二、判斷題（每小題1分，共10分）（正確的劃“”，錯(cuò)誤的劃“×”）1十字滑塊聯(lián)軸器中的所有元件都是剛性元件，因此屬于剛性聯(lián)軸器。 （ × ）2兩摩擦表面的粗糙度值越小，則越

4、容易實(shí)現(xiàn)液體動(dòng)力潤(rùn)滑。 （ ）3在計(jì)算轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度時(shí)，安全系數(shù)法比當(dāng)量彎矩法更精確。 （ ）4相嚙合的蝸桿和蝸輪的螺旋角必須大小相等，旋向相反。 （ × ）5閉式齒輪傳動(dòng)皆須首先按齒面接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定傳動(dòng)的幾何尺寸，然后校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 （ × ）6由于鏈傳動(dòng)不需要張緊力，故作用在軸上的載荷較小。 （ ）7正是由于過(guò)載時(shí)產(chǎn)生“彈性滑動(dòng)”，故帶傳動(dòng)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)具有保護(hù)作用。 （ × ）8楔鍵只能用于單向傳動(dòng)，雙向傳動(dòng)時(shí)，必須采用兩個(gè)楔鍵。 （ × ）9性能等級(jí)為6.6級(jí)的螺栓，其屈服點(diǎn)600MPa。 （ × ）10機(jī)械零件的計(jì)算分為設(shè)

5、計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算，兩種計(jì)算的目的都是為了防止機(jī)械零件在正常使用期限內(nèi)發(fā)生失效。 （ ）三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分）1 簡(jiǎn)述為什么開(kāi)式齒輪傳動(dòng)一般不會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象？答：因?yàn)樵陂_(kāi)式齒輪傳動(dòng)中，磨粒磨損的速度比產(chǎn)生點(diǎn)蝕的速度還快，在點(diǎn)蝕形成之前，齒面的材料已經(jīng)被磨掉，故而一般不會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象。2 對(duì)于滾動(dòng)軸承的軸系固定方式，請(qǐng)解釋什么叫“兩端固定支承”？答：兩端固定支承即為軸上的兩個(gè)軸承中，一個(gè)軸承的固定限制軸向一個(gè)方向的串動(dòng)，另一個(gè)軸承的固定限制軸向另一個(gè)方向的串動(dòng)，兩個(gè)軸承的固定共同限制軸的雙向串動(dòng)。3 簡(jiǎn)述形成穩(wěn)定動(dòng)壓油膜的條件？答：1）兩摩擦表面之間必須能夠形成收斂的楔形間隙；2）兩摩

6、擦表面之間必須有充足的、具有一定粘度的潤(rùn)滑油；3）兩摩擦表面之間必須有足夠的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。4 解釋名詞； 滾動(dòng)軸承的壽命； 滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷。答：1）滾動(dòng)軸承的壽命即滾動(dòng)軸承中內(nèi)、外圈滾道以及滾動(dòng)體，任一元件出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕之前，兩套圈之間的相對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)總轉(zhuǎn)數(shù)。也可用恒定轉(zhuǎn)速下的運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)表示；2）基本額定動(dòng)載荷即基本額定壽命為106轉(zhuǎn)時(shí)，軸承所能承受的最大載荷。四、解：（1）（N） 1.5分（N） 1.5分 （2）（N）（N） 故 （N） 3分 （N）（N） 故 （N） 3分，則X1，Y=0。則 4000（N） 3分e，則 X0.41，Y0.87。則 （N） 3分由于 ，故軸承1的壽命短。F

7、T五、解：（1）將F向螺栓組形心平移，同時(shí)得轉(zhuǎn)矩T。T=500×F5×105×5002.5×106（N） 4分 在F作用下，各螺栓所受橫向力為 Fs1（N） 3分 在T作用下，各螺栓所受橫向力也相等，為 （N） 4分 顯然，1、2兩螺栓所受的橫向力最大，為 （N） 4分 六、解：（1）由 得 取 m =5（mm）（應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)值） 2分則 128 （1） 2分 （2） 2分聯(lián)立 （1）、（2）解得 ， 取 ， 4分 （mm） 2分 （mm） 2分 （mm） 2分取 （mm）， （mm） 4分注：本題主要考察：m是否為標(biāo)準(zhǔn)值？是否滿足？各參數(shù)和尺寸取值圓整是否

8、合理？機(jī)械設(shè)計(jì)試題B四、（15分）已知某材料的力學(xué)性能為：350MPa，m9，5×，對(duì)此材料進(jìn)行對(duì)稱循環(huán)疲勞試驗(yàn)，依次加載應(yīng)力為：（1）550MPa，循環(huán)次數(shù)n15×；（2）450 MPa，循環(huán)次數(shù)n22×；（3）=400 MPa。求：發(fā)生疲勞破壞時(shí)，的循環(huán)次數(shù)n3？六、（18分）圖示為一蝸桿軸用兩個(gè)角接觸球軸承支承。已知蝸桿所受軸向力580N，兩軸承的徑向力為：935N，1910N，載荷性質(zhì)系數(shù)1.1。試計(jì)算兩個(gè)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷。 注：內(nèi)部軸向力eFR， e0.36。 當(dāng)e時(shí)，X1，Y0；當(dāng)e時(shí)，X0.41，Y0.87。 八、（17分）圖示為由圓錐齒輪和斜齒圓柱

9、齒輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)。已知：軸為輸入軸，轉(zhuǎn)向如圖所示，輸出軸功率P5KW，轉(zhuǎn)速n157rpm，各輪齒數(shù)為：z1=25，z2=60，z3=22，z4=84，設(shè)效率為100。（1） 在圖中標(biāo)出各輪轉(zhuǎn)向，并計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩。（2） 為使2、3兩輪的軸向力方向相反，確定并在圖中標(biāo)出3、4兩輪的螺旋方向。（3） 在圖中標(biāo)出2、3兩輪在嚙合點(diǎn)處所受各分力(、Fr、Fx)的方向。機(jī)械設(shè)計(jì)試題B標(biāo)準(zhǔn)答案一、填空（每空1分，共20分）1當(dāng)所受軸向載荷通過(guò)（ 螺栓組形心 ）時(shí)，螺栓組中各螺栓承受的（ 軸向工作拉力 ）相等。 2從結(jié)構(gòu)上看，帶輪由（ 輪轂 ）、輪輻和（ 輪緣 ）三部分組成。3在直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的接觸疲勞

10、強(qiáng)度計(jì)算中， 以（ 節(jié)點(diǎn) ）為計(jì)算點(diǎn)，把一對(duì)輪齒的嚙合簡(jiǎn)化為兩個(gè)（ 圓柱體 ）相接觸的模型。4按鍵齒齒廓曲線的不同，花鍵分為（ 矩形 ）花鍵和（ 漸開(kāi)線 ）花鍵。 5請(qǐng)寫(xiě)出兩種螺紋聯(lián)接中常用的防松方法：（ 雙螺母等 ）和（ 防松墊圈等 ）。 6疲勞曲線是在（ 應(yīng)力比 ）一定時(shí)，表示疲勞極限與（ 循環(huán)次數(shù) ）之間關(guān)系的曲線。7理論上為（ 點(diǎn) ）接觸或（ 線 ）接觸的零件，在載荷作用下，接觸處局部產(chǎn)生的應(yīng)力稱為接觸應(yīng)力。8開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是：（ 齒面的磨粒磨損 ）和（ 斷齒 ）。9徑向滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算主要是限制壓強(qiáng)、（ 速度 ）和（ pv值 ）不超過(guò)許用值。10在類型上，萬(wàn)向聯(lián)軸器屬

11、于（ 無(wú)彈性元件的撓性 ）聯(lián)軸器，凸緣聯(lián)軸器屬于（ 剛性 ）聯(lián)軸器。 二、選擇填空（每空1分，共10分）1下列磨損中，不屬于磨損基本類型的是（ 3 ）；只在齒輪、滾動(dòng)軸承等高副零件上經(jīng)常出現(xiàn)的是（ 2 ）。 （1）粘著磨損； （2）表面疲勞磨損； （3）磨合磨損； （4）磨粒磨損。2在通過(guò)軸線的截面內(nèi)，（ 1 ）的齒廓為直邊梯形；在與基圓柱相切的截面內(nèi)，（ 3 ）的齒廓一側(cè)為直線，另一側(cè)為曲線。 （1）阿基米德蝸桿； （2）法向直廓蝸桿；（3）漸開(kāi)線蝸桿； （4）錐蝸桿。3、對(duì)于直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，其齒根彎曲疲勞強(qiáng)度主要取決于（ 4 ）；其表面接觸疲勞強(qiáng)度主要取決于（ 1 ）。 （1）中心距和齒

12、寬； （2）中心距和模數(shù)； （3）中心距和齒數(shù)； （4）模數(shù)和齒寬。4、對(duì)于徑向滑動(dòng)軸承，（ 1 ）軸承具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉的特點(diǎn)；（ 3 ）軸承必須成對(duì)使用。 （1）整體式； （2）剖分式； （3）調(diào)心式； （4）調(diào)隙式。5在滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)中，為了減小附加動(dòng)載荷，應(yīng)（ 4 ）。 （1）增大鏈節(jié)距和鏈輪齒數(shù)； （2）增大鏈節(jié)距并減小鏈輪齒數(shù)； （3）減小鏈節(jié)距和鏈輪齒數(shù)； （4）減小鏈節(jié)距并增加鏈輪齒數(shù)。6對(duì)中性高且對(duì)軸的削弱又不大的鍵聯(lián)接是（ 1 ）聯(lián)接。 （1）普通平鍵； （2）半圓鍵； （3）楔鍵； （4）切向鍵。三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分）1 畫(huà)圖表示機(jī)械零件的正常磨損過(guò)程，

13、并指出正常磨損過(guò)程通常經(jīng)歷哪幾個(gè)磨損階段？答：主要經(jīng)歷三個(gè)階段：磨合磨損階段；穩(wěn)定磨損階段；劇烈磨損階段。2 簡(jiǎn)述Miner法則（即疲勞損傷線性累積假說(shuō)）的內(nèi)容。答：在規(guī)律性變幅循環(huán)應(yīng)力作用下，各應(yīng)力對(duì)材料造成的損傷是獨(dú)立進(jìn)行的，并可以線性地累積成總損傷，當(dāng)各應(yīng)力的壽命損傷率之和等于1時(shí)，材料將會(huì)發(fā)生疲勞。3 簡(jiǎn)述齒向載荷分布系數(shù)和齒間載荷分配系數(shù)分別考慮的是什么因素對(duì)齒輪所受載荷的影響？答：系數(shù)考慮的是載荷沿齒向分布不均勻性對(duì)齒輪輪齒所受載荷的影響； 系數(shù)考慮的是載荷在同時(shí)嚙合的齒對(duì)之間分配不均對(duì)齒輪輪齒所受載荷的影響。4 試分析張緊力F0對(duì)帶傳動(dòng)正反兩方面的影響。答：張緊力F0越大，則帶傳動(dòng)的承載能力就越大，但同時(shí)帶中所受的拉應(yīng)力也越大，從而 降低帶的壽命；張緊力越小，雖可減小帶中的拉應(yīng)力，提高帶的壽命，但帶傳動(dòng)的承載能力會(huì)降低。四、