機(jī)械設(shè)計(jì)試題及答案

1、機(jī)械設(shè)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)No為界分為兩個(gè)區(qū)：當(dāng)N >No時(shí)，為（無限壽命區(qū)）區(qū); 當(dāng)N v No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（?。?. 潤滑油的（ 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為改善潤滑油在某些方面的性能，在潤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

2、缺點(diǎn)是齒面間的（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。&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“X” ）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。（X ）2. 兩摩擦表面的粗糙度值越小，則越容易實(shí)現(xiàn)液體動(dòng)力潤滑。（V ）3在

3、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。（V ）4. 相嚙合的蝸桿和蝸輪的螺旋角必須大小相等，旋向相反。（X ）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。（X ）6. 由于鏈傳動(dòng)不需要張緊力，故作用在軸上的載荷較小。（V ）7 正是由于過載時(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。（X ）&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。（X ）9.性能等級(jí)為6.6級(jí)的螺栓，其屈服點(diǎn) 6 = 600MPa。（ X ）10機(jī)械零件的計(jì)算分為設(shè)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)

4、發(fā)生失效。（V ）三、簡答題（每小題 5分，共20分）1. 簡述為什么開式齒輪傳動(dòng)一般不會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象？答：因?yàn)樵陂_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）兩摩擦表面之間必須有充足的、具有一定粘度的潤滑油；3）兩摩擦表面

5、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） Fs產(chǎn) 0.68FR1 = 0.68 4000 = 2720 （N ）1.5 分(2) FS2 Fx =1700 900 = 2600 (N )v Fsi = 2720 ( N)故F ai = Fsi = 2720 ( N)Fs1 -Fx =2720 -900 =1820 (N

6、 )> Fs2 =1700 ( N)故Fa2 二 Fs1-Fx=1820 ( N )A1R10.68 二 e，貝U X = 1, Y=0。 4000則 FP1 = fp(X1FR1 WFaJ = fP (1 4 000 0 2720 = 4000 fP ( N)F A2R20.728 >e,則 X = 0.41, Y= 0.87。 2500則FP2 二 fP(X2FR2 Y2FA2) = fp (0.41 2500 0.87 1 820= 3500 fP ( N)由于Fp1 > Fp2，故軸承1的壽命短。五、解：（1）將F向螺栓組形心平移，同時(shí)得轉(zhuǎn)矩T。T=500 X F =

7、 5X 105X 500= 2.5X 106 ( N )在F作用下，各螺栓所受橫向力為 Fs1=F 5 邏=1250 (N)4在T作用下，各螺栓所受橫向力也相等，為顯然,rT TFs2 二二2.5 106424r 4 ,802 8021、2兩螺栓所受的橫向力最大，為5524.3 (N)I22FsmaxF:-2Fs1Fs2 cos：-<125025524.32 -2 1250 5524.3 cos135= 6469( N)六、解:(1)由1am(zZ2)得乙 Z22m =5 (mm)(應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)值)2a2 320聯(lián)立Z1Z22 320=1285二 izi =3.2z1(1 )、( 2)解得乙

8、=30.47，z2 =97.53(1)(2)Z1 =30 ,di = 5 30 = 150 ( mm)d 2 = mz2 = 5 98 = 490 ( mm)b 二 d d1 = 1 150 ( mm)取 b2 = b =15 0( mm),b, = b2 10 = 150 10 = 160 (mm)4 分11注：本題主要考察：m是否為標(biāo)準(zhǔn)值？是否滿足 a(d1 d2)m(z1 z2) ?各參數(shù)22和尺寸取值圓整是否合理？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 （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

9、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（漸開線）花鍵。5請(qǐng)寫出兩種螺紋聯(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 匚汕與（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。&開式齒輪傳動(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）不超過許用值。1

10、0在類型上，萬向聯(lián)軸器屬于（無彈性元件的撓性）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 )中心距和齒寬；(

11、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、簡答題(每小題 5分，共20分)1. 畫圖表示機(jī)械零件的正常磨損過程，并指出正常磨損過程通常

12、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. 簡述Miner法則(即疲勞損傷線性累積假說)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. 簡述齒向載荷分布系數(shù)K 一：和齒間載荷分配系數(shù) K：.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)K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)K -.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Fo對(duì)帶傳動(dòng)正反兩方面的影響。答：張緊力F0

13、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、解:(1)由疲勞曲線方程N(yùn)o(2)解得:NiN2N3NosT 5106-8.6 104二 i-2 N0根據(jù)Miner法則5 1048.6 104NoniNi52 105幕 5106密 5106N2N35= 8.2 105= 2.85 10+8.2 105+2.85 10n3 =4.98 1043分3分3分3分3分五、解：(1) Fs1 =0.36FR1 =0.36 935(N) =336.6(N) 2 分Fs2 =0.36Fr2 =0

14、.36 1910(N) =687.6(N) 2分(2) Fs2 Fx =687.6 580 =1267.6(N) > Fs1 =336.6(N)故 FA1 =FS2 Fx =1 2675(N) 3 分Fs1 -Fx =336.6 -580 二-243.4(N) v Fs2 二 687.6(N)故 Fa2 二Fs2 =687.6(N)F1267 6(3)=1.36>e 故 X0.41 , Yr0.87FP1 rfpCX.Fp YiFAi )= 1.1 (0.41 935 0.87 1267.6)= 1634.78 (N)A2R2687.61910= 10.36=e，故X2 =1 ,匕

15、=0FP2 二 fp(X2FR2 %FA2)=1.1 (1 19100 687.6)=2101 (N)4 分六、解：(1)各軸轉(zhuǎn)向如圖所示。i14Z2Z4 _ 60 84Z1Z325 22= 9.16i34Z4Z384 =3.8222nz= i14n皿=9.16 157 =1438.12 仲m) 1分H皿Pi5T= 9550 = 9550= 33.2山1438.12Tn二 9550 Pl5二 9550=79.6n599.74nn = i14n皿=3.82 157 =599.74 (rpm)T皿=9550 電= 9550 304.1n 皿157(Nm)1分(Nm)1分(Nm)1分1分3分(2)

16、3輪左旋，4輪右旋。(3) 2、3兩輪的各分力方向如圖所示。例：如圖示的方形蓋板用四個(gè) M16的螺釘與箱體相聯(lián)接，蓋板中心 0點(diǎn)裝有 吊環(huán)，已知Fq = 20kN，尺寸如圖示。要求：1）當(dāng)取剩余預(yù)緊力F =0.6F F 為工作拉力）、螺釘材料的性能等級(jí)為6.6級(jí)，裝配不控制預(yù)緊力時(shí)，校核螺釘 的強(qiáng)度；2）由于制造誤差，吊環(huán)由0點(diǎn)移至對(duì)角線上0'點(diǎn)，且00 = 5 2 mm，問哪個(gè)螺栓的受力最大？并校核其強(qiáng)度。解：1）在Fq作用，每個(gè)螺栓所受的軸向力（工作拉力）為：F=FQ/4=20/4=5kN單個(gè)螺栓所受的總拉力等于工作拉力與殘余預(yù)緊力之和F2=F +F=0.6F+F=1.6F=1.6

17、 X 5=8kN=8000N由已知條件知，屈服極限為（s=360MPa,查表得安全系數(shù)S=4, d!=14.9mmd=（s/4=360/4=90MPaca1.3F21.3 8000兀214.94-59.67MPa< Q強(qiáng)度滿足要求手2）當(dāng)移到O '點(diǎn)后，螺栓組增加一傾覆力矩 M作用，其大小為：M=FQX 00=20漢5運(yùn)=100佢 m N在傾覆力矩作用下，左上方被壓緊，1螺栓桿拉力減小；右下方被放松, 3螺栓桿拉力增大，工作拉力最大。在傾覆力矩作用下，3所受的拉力為：M 100.2R3 100,2=1kN=1000N螺栓3所受的工作拉力合力為:F3； - F F3 =5000 1

18、000 =6000 N螺栓桿所受的總拉力為：F2= F +F3y=0.6|_F3y+F3= 1.6F3y= 9600 Nca1.3F21.3 9600n214.924= 71.6 MPa < d強(qiáng)度滿足要求例 已知一 V帶傳動(dòng)，傳遞功率P=10kW帶速v = 12.5m/s,現(xiàn)測得張緊力F°=700N。求緊邊拉力F1和松邊拉力F2。解:cFeVP-1000100&P 1000 10Fe800 Nv12.5Fe=F-F> F1100 NF1 F2 =2F0F2 =300例 標(biāo)出各圖中未注明的蝸桿或蝸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向及螺旋線方向，繪出蝸桿和蝸輪 在嚙合點(diǎn)處的各分力方向（均

19、為蝸桿主動(dòng)）。解：蝸輪旋向與蝸桿導(dǎo)程角方向相同，轉(zhuǎn)動(dòng)方向和受力方向如圖所示 圖（d）參考前面幾個(gè)判斷方法例 一對(duì)7210AC軸承，分別承受徑向負(fù)荷FrA=10000N,FrB=5000N,軸上作用的外加軸向負(fù)荷Fa,方向如圖所示.試求當(dāng)Fa=2000N和Fa=1000N時(shí),各軸承的內(nèi)部軸向力 Fd、軸承 的軸向負(fù)荷Fa和當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷 P的大小設(shè)負(fù)荷系數(shù)fp=1.2.(F d=0.68Fr)解：(1)當(dāng) Fa=2000N 時(shí)FdA=0.68x10000=6800 N ( 方向向右) FdB=0.68x5000=3400 N(方向向左)FaA=max(FdA,FdB-F A)=max(6800,1400)=6800 NFaB=max(FdB, FdA+FA)=max(3400,8800)=8800 N(2) 對(duì)于軸承 A，F(xiàn)aA/F rA=0.68=e因而，X=1，Y=0PA=f pX X x FrA =8160 N(3) 對(duì)于軸承BFaB/F rB = 1.76>eX=0.41 , Y=0.87PA=fp(X X FrA +Y X FaB