機(jī)械設(shè)計(jì)歷年試題及答案

哈工大2004秋季學(xué)期機(jī)械設(shè)計(jì)試題答案

一、選擇填空題（每空1分，共25分）

1、按照磨擦界面的潤(rùn)滑狀態(tài)，可將磨擦分為干磨擦、邊界磨擦、液體磨擦和混

合磨擦。

2、已知某三線羅紋中徑為9。5mm，螺距為1mm,則羅紋的導(dǎo)程為9Tlm。

3、羅紋連接防松的實(shí)質(zhì)就是防止羅紋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng).按照防松方法的工作原理可將

其分為三類，分別是磨擦防松、機(jī)械防松、和永久防松,

4、受軸向工作載荷的緊螺栓連接中，螺栓受到的總拉力Fo與預(yù)緊力F\殘存預(yù)緊

力F〃和工作拉力F之間的關(guān)系為b.

a、；b、,c\o

5、導(dǎo)向平鍵的工作面是鍵的兩側(cè)面，導(dǎo)向平鍵連接的主要失效形式是工作面的磨

損。

6、V帶傳動(dòng)中帶工作中最大應(yīng)力產(chǎn)生在緊邊進(jìn)入小帶輪處，

其值為.

7、齒輪傳動(dòng)中選取齒寬系數(shù)時(shí)，普通采用硬齒面齒輪時(shí)齒寬系奴上_余用軟齒面

齒輪時(shí)齒寬系數(shù)，齒輪相對(duì)于軸承對(duì)稱布置時(shí)的齒寬系牝旦"齒輪懸臂布置時(shí)的

齒寬系數(shù).一

a、大于；b、小于；c、等于.

8、一減速齒輪傳動(dòng)，主動(dòng)輪1用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，從動(dòng)輪用45號(hào)鋼正火，則它們齒面

接觸應(yīng)力的關(guān)系是互一齒根彎曲應(yīng)力的關(guān)系是_3_。

a、＞,b、—；c、〈o

9、按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/292-1993規(guī)定，代號(hào)為32208的滾動(dòng)軸承類型為圓錐滾子軸承

其內(nèi)徑為40mm,其精度為P0級(jí).

10、下列各種聯(lián)軸器中，屬于彈性聯(lián)軸器的如心;屬于可移式剛性聯(lián)軸器的是

a_；屬于固定式剛性聯(lián)軸器的是上_和_0_。

a。萬(wàn)向聯(lián)軸器；bo凸緣聯(lián)軸器;c套筒聯(lián)軸器；d彈性柱銷聯(lián)軸器。

11、聯(lián)軸器和離合器都是用來(lái)實(shí)現(xiàn)軸與軸之間的連接，傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力.但聯(lián)軸器

與離合器的主要區(qū)別在于聯(lián)軸器需要在停車后才干實(shí)現(xiàn)軸與軸的結(jié)合或者分離，

而離合器可使工作中的軸隨時(shí)實(shí)現(xiàn)結(jié)合或者分離.

二、問答題〔每題6分、計(jì)30分）

1、分別說明普通羅紋、梯形羅紋的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合。

答：普通羅紋自鎖性能好，強(qiáng)度氤魚組主要用于連接（1分）。

梯形羅紋效率比矩形羅紋略低，但牙根強(qiáng)度較高，易于對(duì)中，磨損后可以補(bǔ)償JL2

分）：在螺旋傳動(dòng)中應(yīng)用最普遍。（1分）

2、分別說明硬齒面閉式齒輪傳動(dòng)和閉式蝸桿傳動(dòng)的主要失效形式與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則.

答：硬齒面閉式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是齒根彎曲疲勞折斷（1分）；其設(shè)計(jì)

準(zhǔn)則是按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì),然后校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度（2分）。

閉式蝸桿傳動(dòng)的主要失效形式是齒面膠合、點(diǎn)蝕和磨損（1分）；其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是

按齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件計(jì)算蝸桿傳動(dòng)的承載能力，在選擇許用應(yīng)力時(shí)適當(dāng)考

慮膠合和磨損的影響，同時(shí)應(yīng)進(jìn)行熱平衡計(jì)算（2分）.

3、什么是磨擦型帶傳動(dòng)中的彈性滑動(dòng)現(xiàn)象?可否避免?它對(duì)帶傳動(dòng)有何影響？

答：由帶的彈性變形而引起帶與帶輪之間的相對(duì)滑動(dòng)現(xiàn)象稱為彈性滑動(dòng)（2分）。

彈性滑動(dòng)是帶傳動(dòng)中不可避免的現(xiàn)象（2分）。

它會(huì)引起以下后果：①?gòu)膭?dòng)輪的圓周速度總是落后于主動(dòng)輪的圓周速度，并隨

載荷變化而變化，導(dǎo)致此傳動(dòng)的傳動(dòng)比不許確.②損失一部份能量，降低了傳動(dòng)

效率，會(huì)使帶的溫度升高，并引起傳動(dòng)帶磨損。（2分）

4、齒輪傳動(dòng)中的載荷系數(shù)K為四個(gè)系數(shù)的乘積，K=KAKvKpKa,分別說明勺和Kp

的名稱及引入該系數(shù)是為了考慮哪些方面的影響.

答：動(dòng)載系數(shù)（1分）6考慮由于齒輪創(chuàng)造精度、運(yùn)轉(zhuǎn)速度等輪齒內(nèi)部因素引起的

附加動(dòng)載荷影響系數(shù)（￡分）

齒向載荷分布系數(shù)（1分）（考慮沿齒寬方向載荷分布不均勻?qū)嘄X應(yīng)力的影響系數(shù)

（2分）5、寫出一維流體動(dòng)壓基本方程（雷諾方程）并利用該方程說明形成流體動(dòng)

壓潤(rùn)滑的必要條件。

答：一維流體動(dòng)壓基本方程：（3分）

形成流體動(dòng)壓力的必要條件是：

①流體必須流經(jīng)收斂形間隙，入口處h>h0,dp/dx>0,壓力逐漸增大，出口處

h<hO,dp/dx〈0,壓力逐漸減??；（1分）

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②流體必須有足夠的速度，VM：（1分）

③流體必須是粘性流體，府0.（1分）

三、分析計(jì)算題（共25分）

1、在圖示電動(dòng)絞車系統(tǒng)中，件1和2均為斜齒圓柱齒輪，件3為蝸桿，件4為蝸輪.

已知蝸輪蝸桿均為右旋，并且設(shè)計(jì)時(shí)II軸上的齒輪2與蝸桿3的軸向力能夠相互抵

消一部份，試回答下列問題（共16分）：

①齒輪1的輪齒螺旋線方向是族。（2分）

②在圖中用箭頭表示出重物上升時(shí)齒輪1和齒輪2的轉(zhuǎn)動(dòng)方向以及齒輪2在節(jié)點(diǎn)A

所受的軸向力的方向。（4分）

③重物上升時(shí)，在節(jié)點(diǎn)B處畫出蝸桿3所受的軸向力、圓周力和徑向力的方向，

在節(jié)點(diǎn)B處畫出蝸輪4所受的圓周力的方向。（4分）

④若起分量W=50000N,蝸桿頭數(shù)Z3=2,蝸桿分度圓直徑d3=100mm,蝸輪齒數(shù)z4=60,

模數(shù)m=5,卷筒直徑D=300mm,傳動(dòng)效率n=0。75。試求節(jié)點(diǎn)B處嚏和1的大

小°（6分）

答：

①左旋（2分）。

②齒輪1、齒輪2的轉(zhuǎn)動(dòng)方向的方向如圖所示（2分），的方向如圖所示（2

分）。

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③各分力方向如圖所示，（4分）

④（3分）

（3分）

2、如圖所示，某軸由一對(duì)7209AC軸承支承,軸承采用面對(duì)面安裝形式。三知兩軸

承徑向載荷分別為Fr1=3000N,F^OOON,軸上作用有軸向外載荷A=1800No載

荷平穩(wěn)，在室溫下工作，轉(zhuǎn)速n=1000r/mino該軸承額定動(dòng)載荷C=29800N,內(nèi)部軸

向力S=0.4Fr,e=0。68,當(dāng)量動(dòng)載荷系數(shù)如下表所示。試計(jì)算此對(duì)軸承的使用壽

命。（9分）

Fa/Fr)eFa/Fr<e

XYXY

0o41008710

答：內(nèi)部軸向力方向如圖所示（2分），

S1=0o4Fr1=1200N（0o5分）

S2=0o4Fr2=1600N（0.5分）

因?yàn)锳+SJS2故Fa1=S1=1200N（1分）

Fa2=S1+A=3000N（1分）

比較兩軸承受力,只需校核軸承2.

F/F^O075〉e（1分）

P=XF"+YF6

=0.41*4000+0o87*3000=4250N（1分）

h（2分）

四、結(jié)構(gòu)題（20分）

1、如下圖所示，軸承部件采用左端固定右端游動(dòng)支承結(jié)構(gòu)，指出圖中錯(cuò)誤并在不

改變軸承類型前提下畫出正確結(jié)構(gòu)。直接畫在中心線下方，軸承可采用簡(jiǎn)化畫

法。（6分）

答：軸可向右側(cè)竄動(dòng)（2分）.改正錯(cuò)誤（4分，其它結(jié)構(gòu)達(dá)到相同目的也可）。

2、圖連接面受轉(zhuǎn)矩作用，利用四個(gè)螺栓完成連接，重新布置螺栓組使其受力更為合

理，并在右邊畫出校制孔用螺栓連接結(jié)構(gòu)示意圖.（6分）

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評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：螺栓位置（2分）被制孔用螺栓連接（4分）

3、完成圖中軸系部件結(jié)構(gòu)。（8分）

評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：

鍵連接結(jié)構(gòu)（3分）

齒輪軸向定位固定（2分）

軸承考慮拆卸的固定（擺布各1.5分）

哈工大2022年秋季學(xué)期機(jī)械設(shè)計(jì)試題

一選擇填空題（每空一分共20分）

1在常用的羅紋連接中，自鎖性能最好的羅紋是，其牙型角

Q二o

2普通平鍵連接工作時(shí)，平鍵的工作面是，平鍵的剖面尺寸按

從標(biāo)準(zhǔn)中查取。普通平鍵連接的主要失效形式.

3帶傳動(dòng)中，若為主動(dòng)輪圓周速度，為從動(dòng)輪圓周速度，為帶速，則這些速度之間

存在的關(guān)系是。

4V帶傳動(dòng)中，V帶截面楔角，則V帶輪的輪槽角0座________.

5在設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)時(shí)，V帶的型號(hào)可根據(jù)和查選型圖確

定。

6對(duì)于一對(duì)材料相同的鋼制軟齒面齒輪傳動(dòng)，為使大小齒輪接近等強(qiáng)度，常用的熱

處理方法是小齒輪，大齒輪o

7根據(jù)軸的承載情況，自行車的前軸應(yīng)稱為軸。中間軸應(yīng)稱為軸。

8代號(hào)為6206的滾動(dòng)軸承，其類型是,內(nèi)徑d=mm

9溫度和壓力是影響粘度的主要因素，若溫度升高，則，

若壓力升高，則o

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10在下列聯(lián)軸器中，能補(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移并可緩沖吸振的是_________O

A凸緣聯(lián)軸器B齒式聯(lián)軸器C萬(wàn)向聯(lián)軸器D彈性柱銷軸器

11在蝸桿傳動(dòng)中，對(duì)每一模數(shù)規(guī)定了一個(gè)或者幾個(gè)蝸桿分度圓直徑的目的

是.

12普通平鍵連接工作時(shí)，平鍵的工作面是o

二簡(jiǎn)答題（共5題，每題6分）

1簡(jiǎn)述齒輪傳動(dòng)的失效形式和開式齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

2以框圖形式說明轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)過程。

3簡(jiǎn)述蝸桿傳動(dòng)的正確嚙合條件。

4簡(jiǎn)述動(dòng)載系數(shù)K和齒間載荷分配系數(shù)K的含義并各舉出兩個(gè)主要影響因素。

5寫出一維的雷諾,程并根據(jù)該方程簡(jiǎn)述形成流體動(dòng)壓潤(rùn)滑的必要條件。

三分析計(jì)算題

1.如圖a、b分別為二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪減速器的兩種布置形式.已知齒輪2模

數(shù)m=2o5mm,z=57,B=13°；齒輪3模數(shù)m=3mm,z=19；齒輪4輪齒旋向?yàn)?/p>

n222n33

右旋。若主動(dòng)軸I轉(zhuǎn)向如圖所示，試：

1）圖a、b兩種布置形式哪種布置合理？并分析為什么？（2分）

2）為使中間軸H的受力合理，試確定齒輪2輪齒旋向。（2分）

3）在你認(rèn)為齒輪布置合理的圖上，畫出各齒輪受力方向.（3分）

4）為使軸11的外部軸向力為零,試計(jì)算出齒輪3的螺旋角P的值？（7分）

5）若主動(dòng)軸I轉(zhuǎn)向相反，軸H的外部軸向力還是否為零？（11分）

（本題合計(jì)15分）

圖a圖b

2（總15分）：如圖所示，一級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器的小齒輪為懸臂布置形式。

該齒輪的軸系采用一對(duì)角接觸球軸承背對(duì)背安裝的支撐形式。已知:軸承徑向載荷

FrhFr2方向如圖所示，大小分別為：Frl=5500N、Fr2=3000N,小齒輪軸向力

A=1500No軸承內(nèi)部軸向力按S=Oo4Fr計(jì)算。

1）分別計(jì)算該對(duì)軸承的軸向力Fai、Fa2o（8分）

2）若該對(duì)軸承的基本額定壽命為8000小時(shí)，現(xiàn)將載荷加大一倍，將轉(zhuǎn)速減小一

半，試計(jì)算后確定該對(duì)軸承能否滿足載荷及轉(zhuǎn)速改變后基本額定壽命至少2500小

時(shí)的工作要求？（7分）

四結(jié)構(gòu)題

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1下圖分別用六角頭M16的普通螺栓、六角頭M16的較制孔螺栓連接

兩塊厚度為20mm的鋼板，采用彈簧墊圈，補(bǔ)畫出其余結(jié)構(gòu)線條，并注

明那個(gè)是普通螺栓連接，那個(gè)是錢制孔螺栓連接（4分）。

2指出齒輪軸系結(jié)構(gòu)圖中的錯(cuò)誤（指出并改正8處即可），說明錯(cuò)誤原因，

并在中心線上方畫出正確結(jié)構(gòu)（16分）。

已知：

1）齒輪是油潤(rùn)滑，軸承是脂潤(rùn)滑；

2）軸承為深溝球軸承.

哈工大2022年秋季學(xué)期機(jī)械設(shè)計(jì)試題

-V填空題，（每空1分，共26分）

1、設(shè)計(jì)連軸器時(shí)，先根據(jù)工作條件和要求選擇合適的類型,然后按

軸的直徑、轉(zhuǎn)速和計(jì)算轉(zhuǎn)矩從標(biāo)準(zhǔn)中選擇所需要的型

號(hào)和尺寸.

2、非液體磨擦滑動(dòng)軸承處于混合磨擦狀態(tài)，在非液體磨擦徑向滑動(dòng)

軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，驗(yàn)算pv值的目的主要是為了限制軸承溫度（或者

摩

擦功耗），維持邊界膜不被破壞。

3、羅紋公稱直徑是羅紋大徑，強(qiáng)度計(jì)算時(shí)應(yīng)用的羅紋直徑參

數(shù)是羅紋小徑。

4、在帶傳動(dòng)的失效形式中，打滑是由于過載引起的。

5、齒輪傳動(dòng)的失效形式有齒面磨孤輪齒折斷、齒面膠

合、__________（齒面點(diǎn)蝕和輪齒塑性變形。

6：齒輪傳動(dòng)的載荷系數(shù)主要由使用系數(shù),動(dòng)載系數(shù),齒向載荷分布

系數(shù)和齒間載荷分配系數(shù)組成。其中主要與齒輪相對(duì)于軸承安裝

位置有關(guān)的系數(shù)是（齒向載荷分布系數(shù)._

7、一對(duì)相互嚙合圓柱齒輪，兩齒輪的齒面接觸應(yīng)力關(guān)系是。.己7.

許用接觸應(yīng)力的關(guān)系［aH1］豐6H2］，兩齒輪的齒根彎曲應(yīng)力。日W

oF2o（填=、W）

8、羅紋連接中，按其工作原理不同，羅紋防松方法有磨擦防

松、機(jī)械防松和永久性防松零一

9、代號(hào)為7309C/P4的滾動(dòng)軸承,其類型名稱為角接觸球軸

承，內(nèi)徑為45mm,接觸角為15。，精度等級(jí)是P4。

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10、平鍵連接的主要失效形式是工作面的壓潰和鍵的剪斷

二、簡(jiǎn)答題（共24分）

1o帶傳動(dòng)過程中，帶受到的應(yīng)力分為幾種？寫出名稱。以如圖所示的

減速傳動(dòng)為例，畫出帶傳動(dòng)時(shí),帶中的應(yīng)力變化圖，并指出最大應(yīng)力的位

置，寫出最大應(yīng)力表達(dá)式.畫圖時(shí)適當(dāng)照應(yīng)比例。（6分）

答：帶傳動(dòng)受3種應(yīng)力，分別是緊邊和松邊的拉應(yīng)力和，彎曲應(yīng)

力，離心應(yīng)力（3分）。最大應(yīng)力發(fā)生在緊邊，帶剛繞上小帶輪的入口

處（1分）.最大應(yīng)力表達(dá)式，（1分）。

1.閉式蝸桿傳動(dòng)為什么要進(jìn)行熱平衡計(jì)算？提高散熱能力的

常用措施主要有哪些？（6分）

答：因?yàn)槲仐U傳動(dòng)效率低，發(fā)熱大，在閉式蝸桿傳動(dòng)中，如果產(chǎn)生的

熱量不能及時(shí)散佚，就會(huì)使油溫升高，潤(rùn)滑油粘度下降，潤(rùn)滑條件惡

化,導(dǎo)致齒面磨損加劇，甚至發(fā)生膠合，所以，需要進(jìn)行熱平衡計(jì)算。（得

2分）.常用的提高散熱能力的措施主要有1）合理地設(shè)計(jì)箱體的結(jié)構(gòu)，

鑄出或者焊上散熱片，以增大散熱面積;2）在蝸桿上安裝風(fēng)扇，進(jìn)形人工

通風(fēng)，以提高散熱系數(shù)；3）在箱體油池中裝設(shè)蛇形冷卻水管，直接降

低油溫;4）采用壓力噴油循環(huán)潤(rùn)滑.（得4分）。

2.什么是軸承的基本額定動(dòng)負(fù)荷?基本額定動(dòng)負(fù)荷的方向是如

何規(guī)定的？（6分）

答：軸承的基本額定動(dòng)負(fù)荷:滾動(dòng)軸承標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,軸承工作溫度

在100C以下,基本額定壽命L=1X106r時(shí)，軸承所能承受的最大載荷

成為軸承的基本額定動(dòng)負(fù)荷。（3分）

軸承的基本額定動(dòng)負(fù)荷的方向，對(duì)于向心軸承為徑向載荷（1分），

對(duì)于推力軸承為中心軸向載荷（1分），對(duì)于角接觸向心軸承為載荷的徑

向分量（1分）。

3.簡(jiǎn)述閉式齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。（6分）

答：1）對(duì)于軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)，通常先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)

（2分），然后校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度（1分）.

2）對(duì)于硬齒面閉式齒輪傳動(dòng)，通常先按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)

（2分），然后校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度（1分）.

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三、分析計(jì)算題（共34分）

有一電動(dòng)絞車，采用如圖2所示的傳動(dòng)方案，齒輪1和

2為閉式直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，蝸桿3和蝸輪4為開式傳動(dòng)。

已知齒輪1、齒輪2和蝸桿3的材料均為40Cr鋼，且它們均

為表面淬火處理，表面硬度為45?55HRC,蝸輪材料為鑄

造錫磷青銅。采用4個(gè)聯(lián)軸器將6根軸連接，把運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳

遞到卷筒，實(shí)現(xiàn)提升重力W的目的,解答下列各問題。

圖2

1、試分析I、II和VI軸各受什么載荷作用，注明各軸的類別（不

計(jì)各軸的自重）。分析III軸A—A截面和B—B截面上各作用有哪幾

種應(yīng)力？這些應(yīng)力的變化性質(zhì)如何？（卷筒軸雙向轉(zhuǎn)動(dòng)受力）。（10

分）

答：I軸只受扭矩，是傳動(dòng)軸（2分）；II和VI軸不僅受轉(zhuǎn)矩，還受

彎矩，是轉(zhuǎn)軸（2分）;III軸A-A截面上只作用彎曲應(yīng)力，彎曲應(yīng)力為對(duì)

稱循環(huán)變應(yīng)力（2分）；B-B截面上不僅作用彎曲應(yīng)力,還作用有扭剪

應(yīng)力，其中彎曲應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)的變應(yīng)力，扭剪應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)的變應(yīng)

力（4分）。

2、受力分析問題.（共8分）

1）蝸桿輪齒的螺旋線方向如圖2所示，試確定蝸輪輪齒的螺旋線方

向，并標(biāo)在圖上。在圖中標(biāo)出使重力W上升時(shí)機(jī)電的轉(zhuǎn)向，并畫出蝸

輪輪齒在嚙合點(diǎn)D處各分力F,Fa，l的方向.可在兩個(gè)視圖上分別用箭

頭表示。（5分）

答:蝸輪為右旋。（1分）

機(jī)電轉(zhuǎn)向?yàn)槿鐖D向上。（1分）

如圖所示:3個(gè)力各1分，共3分，

（2）如果采用如圖3所示傳動(dòng)方案，當(dāng)重力W上升時(shí)，為了使II軸

受力合理，怎樣設(shè)計(jì)齒輪1和齒輪2的輪齒螺旋線方向？并在圖中嚙

合點(diǎn)C處標(biāo)出齒輪2的軸向力的方向。（3分）

答:齒輪1為左旋。（1分）；齒輪2應(yīng)為右旋。（1分）；軸向力

方向向左。（1分）

3、若凸緣聯(lián)軸器的兩個(gè)半聯(lián)軸器凸緣間用6個(gè)M16的普通螺栓

連接，已知預(yù)緊力F'=800N,結(jié)合面間的磨擦系數(shù)f=0.15,可靠性系

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數(shù)K=1o2,卷筒直徑為D=250mm,螺栓中心所在圓周的直徑為

D°=300mm,按此預(yù)緊力大小,計(jì)算該螺栓組連接所能允許提起的最大重

力Wmax。（7分）

答：對(duì)于只承受預(yù)緊力的緊螺栓連接，依靠預(yù)緊力在結(jié)合面間產(chǎn)

生的磨擦力對(duì)形心的力矩之和來(lái)平衡外力矩，預(yù)緊力滿足

（2分）

（1分）

（2分）

（1分）

該螺栓組所能允許提起的最大重力為720N（1分）

4、若軸采用一對(duì)7000型軸承固定方式，如圖4所示。已知軸承1、2

的徑向支反力為F^^OON^^^SOOONo軸上兩零件所受的軸向力

A1=900N,A2=400N（方向如圖所示）。軸承上的內(nèi)部軸向力S與徑向載

荷耳之間的關(guān)系式為S=0.4Fro試計(jì)算軸承1、2所受的軸向載荷

:、噎。（9分）

答：1）求軸承1和2的內(nèi)部軸向力大小和方向

Si=0.4Fr〔=0.4X4000=16001X1方向如圖（計(jì)算正確0。5分，方

向正確0。5分）

S2=oo4F^=0.4X5000=2000N方向如圖（計(jì)算正確0。5分，

方向正確0。5分）

2）判斷壓緊和放松的軸承，即軸的運(yùn)動(dòng)方向。

S+A1=1600+900=2500N>^tA^2000+400=2400N,$[tlW

向右運(yùn)動(dòng)趨皿軸承微松I軸承2壓集。為2（3分）

3）求軸向力

（分）

Fai=S=11600N'2

F

arS1+A1-A2=2100N（2分）

四,結(jié)構(gòu)題（共16分）

1、圖5軸承部件，采用兩端固定支承結(jié)構(gòu)形式，軸承采用

潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。指出圖中設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤，并對(duì)錯(cuò)誤的原因作簡(jiǎn)

要說明，并在圖中下半部份畫出正確結(jié)構(gòu)圖.（12分）

注：標(biāo)出8處即可，同類性質(zhì)的錯(cuò)誤按一處記分.

圖5

第10頁(yè)共29頁(yè)

①箱體上與軸承端蓋接觸面應(yīng)有凸臺(tái)，減少加工面積；

②應(yīng)有調(diào)整墊片；

③缺少擋油板；

④軸承端面和軸承座端面不應(yīng)重合；

⑤與輪轂配合段軸頸長(zhǎng)度應(yīng)比輪轂長(zhǎng)小1~2mm；

⑥端蓋和軸之間不應(yīng)接觸，要有間隙；

⑦應(yīng)加密封圈；

⑧應(yīng)同一軸上的鍵連接應(yīng)在同一母線上；

⑨軸承的定位套筒和軸肩外徑不應(yīng)高過軸承內(nèi)圈，應(yīng)為軸承留拆

卸空間；

⑩密封處軸徑應(yīng)比軸承內(nèi)徑下，減小安裝軸承的距離。

每指出一處錯(cuò)誤，并說明得0.5分，總共不超過4分；

把指出的錯(cuò)誤畫正確每處得1分，總共不超過8分。

2、如圖6所示凸緣聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)，采用校制孔螺栓連接，請(qǐng)畫出螺

栓連接兩個(gè)半聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)圖。（螺栓的公稱直徑為M12）.（4分）

圖6

哈工大2022秋季學(xué)期考試試題答案

機(jī)械設(shè)計(jì)試題（A卷）

一、填空題（每空1分，計(jì)25分）

1、一減速齒輪傳動(dòng)，主動(dòng)輪1用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，從動(dòng)輪用45號(hào)鋼正

火，則它們齒面接觸應(yīng)力的關(guān)系是bo

a、；b、；c、.

2、帶傳動(dòng)中緊邊拉力為，松邊拉力為，則其傳遞的有效圓周力為

a、；b、;c>;d>o

3、對(duì)于硬齒面閉式齒輪傳動(dòng),其齒面接觸承載能力較高，故通常先按

齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì),然后校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度。

4、蝸桿的c模數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù),蝸輪的b壓方箱為標(biāo)準(zhǔn)壓力角.

a、法面；b、端面；c、軸面。

5、帶在帶輪上即將打滑而尚未打滑的臨界狀態(tài)時(shí)，與的關(guān)系可用著名

的歐拉公式表示為O

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6、在蝸桿傳動(dòng)中，當(dāng)需要自鎖時(shí)，應(yīng)使當(dāng)量磨擦缸耳蝸桿導(dǎo)程角.

a、小于；b、大于；c、等于。

7、計(jì)算蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比時(shí)，公式c是錯(cuò)誤的。

a、;b>;c>；d>o

8、蝸桿傳動(dòng)的失效通常是發(fā)生在蝸輪輪齒上。

9、設(shè)計(jì)圓柱螺旋彈簧時(shí)，其彈簧直徑d按強(qiáng)度條件確定，其

工作圈數(shù)n按剛度條件確定.

10、彈簧指數(shù)及，C值越大，剛度越小。

11、楔鍵聯(lián)接靠磨擦力傳遞轉(zhuǎn)矩,用于對(duì)中性要求不高的聯(lián)接。

12、按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/292-93規(guī)定,代號(hào)為7210C的滾動(dòng)軸承類型為逸_

接觸球軸承軸承，其內(nèi)徑為50mm,寬度系列為窄、系列，直徑系列

為輕系列,C代表公稱兩角15°,其精度為?級(jí)。

13、下列各種聯(lián)軸器中，能減緩振動(dòng)和沖擊的是f；可實(shí)現(xiàn)兩軸線角

位移最大的是￡；常用于兩軸線對(duì)中性不好、低速情況下的是q和

e_.

套筒聯(lián)軸器；b.凸緣聯(lián)軸器；c萬(wàn)向聯(lián)軸器；d.十字滑塊聯(lián)軸

器；eo齒輪聯(lián)軸器;f。彈性柱銷聯(lián)軸器。

二、問答題（每題5分、計(jì)30分）

1、試分析影響帶傳動(dòng)所能傳遞最大有效圓周力F的主要因素.（5分）

imTlcalXx

與初拉力、包角和磨擦系數(shù)有關(guān).（3’）

大、大、大，則產(chǎn)生的磨擦力大，傳遞的最大有效圓周力也大。（20

2、試說明齒形系數(shù)與齒輪的哪些參數(shù)有關(guān)，對(duì)齒根彎曲應(yīng)力有何影

響?（5分）

齒形系數(shù)反映了輪齒幾何形狀對(duì)齒根彎曲應(yīng)力的影響，凡是影響

齒廓形狀的參數(shù)如齒數(shù)、變位系數(shù)和分度圓壓力角都影響。（3）

如果齒數(shù)增大、變位系數(shù)和分度圓壓力角增大，均可以使齒根增

厚，齒形系數(shù)減小，減小。（2，）

3、為提高輪齒的抗折斷能力，可采取哪些措施？（5分）

可適當(dāng)增大齒根圓角半徑以減小應(yīng)力集中；（D

合理提高齒輪的創(chuàng)造精度和安裝精度；（D

正確選擇材料和熱處理方式；（29）

以及對(duì)齒根部位進(jìn)行噴丸、鞭壓等強(qiáng)化處理。（D

4、羅紋聯(lián)接防松的實(shí)質(zhì)是什么？按工作原理分，防松的方法有哪幾類？

答：防松的實(shí)質(zhì)是防止羅紋副間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。（2分）

第12頁(yè)共29頁(yè)

防松的方法有磨擦防松、機(jī)械防松、永久防松,（3分）

5、什么是滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)負(fù)荷？其方向是如何確定的？（5分）

答:軸承工作溫度在100。C以下,基本額定壽命L=1x1好時(shí)、軸承所能承

受的最大載荷，稱為基本額定動(dòng)負(fù)荷.（2分）

對(duì)于向心軸承，其方向?yàn)閺较蜉d荷；（1分）

對(duì)于推力軸承，其方向?yàn)檩S向載荷；（1分）

對(duì)于角接觸軸承，其方向?yàn)檩d荷的徑向分量。（1分）

6、簡(jiǎn)述非液體磨擦徑向滑動(dòng)軸承校核計(jì)算的主要內(nèi)容？（5分）

答：（1）驗(yàn)算壓強(qiáng)：滑動(dòng)軸承壓強(qiáng)pW許用壓強(qiáng)[p]；（2分）

驗(yàn)算pv值：pvW[pv];（2分）

驗(yàn)算軸徑圓周速度v：v^[v]o（1分）

三、分析計(jì)算題

1、如圖示，卷筒與齒輪用普通螺栓聯(lián)接在一起（螺栓個(gè)數(shù)Z=8）,軸

不旋轉(zhuǎn)，卷筒與齒輪在軸上旋轉(zhuǎn)，已知卷筒所受旋轉(zhuǎn)力矩T=107Nmm,

螺栓分布直徑Do=5OOmm,卷筒與齒輪接合面間磨擦系數(shù)f=0。12,可

靠性系數(shù)Kf=1o2,螺栓材料的屈服極限。s=300Mpa,安全系數(shù)

S=3o試設(shè)計(jì)該螺栓組的螺栓直徑。（10分）

普通羅紋基本尺寸表（第一系列）

公稱直徑d中徑d?小徑d1螺距p

2422.05120o7523

3027.72726o2113o5

3633.40231o6704

4239.07737o1294.5

4644o72542.5875

解:設(shè)螺栓受預(yù)緊力

①計(jì)算螺栓所需預(yù)緊力F

（2分）

（2分）

②計(jì)算許用應(yīng)力

（2分）

③確定螺栓直徑d1

（2分）

④選擇螺栓

第13頁(yè)共29頁(yè)

查表選取M36（d=31o670mm>28。768mm）（2分）

2、如圖所示，a）、b）分別為斜齒圓柱齒輪的懸臂布置和對(duì)稱布置的

支承形式。圖1）、2）分別為一對(duì)角接觸球軸承背對(duì)背、面對(duì)面

安裝支承形式。

1）請(qǐng)合理選擇斜齒輪不同布置形式下，一對(duì)角接觸球軸承的支

承形式，你認(rèn)為正確的，在“口”中打“J”：

圖a）所示懸臂布置宜采用：n1）；□圖2）（1分）

圖b）所示對(duì)稱布置宜采用：力1）；巴圖2）。（1分）

2）根據(jù)1）中的選擇結(jié)果計(jì)算圖a）所示情況下，軸承的軸向

力Fa1、Fa2.

已知：軸承徑向載荷Fr1、Fr2、齒輪的軸向力A方向如圖所

示，大小分別為：Fr1=4000N>Fr2=2000N,A=2000N,軸承內(nèi)部

軸向力S=0.4Fr.（4分）

解:S1=0。4Fr1=0.4x4000=1600（N）,方向向左；（1分）

S2=0.4Fr2=0.4x2000=800（N）,方向向右；（1分）

S2+A=800+2000=2800（N）>S1=1600（N）（1分）

所以，F(xiàn)a1=S2+A=2800N（1分）

Fa2=S2=800N

3）若該對(duì)軸承的壽命為5000小時(shí)，現(xiàn)將當(dāng)量動(dòng)載荷加大一倍,

將轉(zhuǎn)速減小一半，試計(jì)算后確定該對(duì)軸承能否滿足載荷及轉(zhuǎn)速

改變后壽命至少1000小時(shí)的工作要求?（4分）

標(biāo)準(zhǔn)答案：

結(jié)論:此軸承能夠滿足壽命至少1000小時(shí)要求.

3、在圖示傳動(dòng)系統(tǒng)中，件1和2均為斜齒圓柱齒輪，件3為蝸桿，件

4為蝸輪.已知齒輪1輪齒螺旋線方向?yàn)樽笮?，其轉(zhuǎn)向如圖所示，試回

答下列問題：

1）齒輪2的輪齒螺旋線方向是一旋。（1分）

2）在圖中畫出齒輪1、齒輪2在節(jié)點(diǎn)A所受的軸向力和的方向.（2分）

3）為使在H軸上的齒輪2與蝸桿3的軸向力相互抵消一部份，蝸桿3的

螺旋線方向應(yīng)該是_旋，并在圖中畫出蝸桿的旋向;在節(jié)點(diǎn)B處畫出

蝸桿3所受的軸向五圓周力和徑向力的方向，在節(jié)點(diǎn)B處畫出蝸輪

第14頁(yè)共29頁(yè)

4所受的圓周力和徑向力的方向，在圖中畫出蝸輪4的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。（8

分）

答：

1）右旋。（1’）

2）齒輪1、齒輪2在節(jié)點(diǎn)A所受的軸向力和的方向如圖所示。（29

3）右旋；（10畫出螺旋線方向（1，）

蝸桿3所受的三個(gè)分力、和的方向如圖所示：（3）

蝸輪4所受的圓周力和徑向力的方向如圖所示；（20

蝸輪4的轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖所示。（1*）

4、一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)如圖所示，已知：輸入軸轉(zhuǎn)速，輸入功率

kW,齒輪齒數(shù)，=62,法向模數(shù)mm,分度圓螺旋角，分度圓柱上的

法面壓力角，試計(jì)算：

（1）輸入軸I上的轉(zhuǎn)矩；（2）大斜齒圓柱齒輪上三個(gè)分力的大小。（本

題4分）

解：

輸入軸上的轉(zhuǎn)矩

Nom（1,）

kN（D

kW（V）

kN（V）

四、結(jié)構(gòu)題（10分）

1、如圖所示，已知圓錐滾子軸承安裝在零件1的軸承座孔內(nèi)。由于

結(jié)構(gòu)限制，設(shè)計(jì)時(shí)不能改變零件1的尺寸。試問：采用何種方法

以便于軸承外圈拆卸？并在右側(cè)圖上畫出零件1的結(jié)構(gòu)。（2分）

答:可在零件1圓周方向上等分圓周位置加2至3個(gè)羅紋孔，用螺釘

頂軸承外圈拆卸.如右圖所示.（答出方法1.5分、畫出結(jié)構(gòu)1.5分）

2、寫出實(shí)現(xiàn)軸上零件軸向固定的四種方法，并畫出相應(yīng)的結(jié)構(gòu)圖。（8

分）

標(biāo)準(zhǔn)答案：

（評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：每種方法各2分：文字說明0。5分,畫出結(jié)構(gòu)圖lo5

分）

2022年機(jī)械設(shè)計(jì)考試題

第15頁(yè)共29頁(yè)

一,填空題（共11分）

1、如果一個(gè)零件的應(yīng)力循環(huán)特性，，則此時(shí),（1分）

2、普通羅紋的公稱直徑指的是羅紋的徑，計(jì)算羅紋危（

wei）險(xiǎn)截面時(shí)使用的是羅紋的徑。（1分）

3、普通平鍵聯(lián)接的工作面是，主要失效形式是，其

鍵的剖面尺寸按由標(biāo)準(zhǔn)中選定，而鍵長(zhǎng)通常按

從標(biāo)準(zhǔn)中查取.（2分）

4、帶工作時(shí)截面上產(chǎn)生的應(yīng)力有、、，最大應(yīng)力值

為。（2分）

5、在設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)中時(shí)，V帶的型號(hào)是根據(jù)和3取的。（1分）

6、在鏈傳動(dòng)中，鏈輪的轉(zhuǎn)速____，節(jié)距—，則傳動(dòng)的動(dòng)載荷越大。

（1分）

7、安裝于某軸單支點(diǎn)上的代號(hào)為6208的一對(duì)滾動(dòng)軸承，其內(nèi)徑

mm,軸承名稱為o（1分）

8、安裝滾動(dòng)軸承時(shí)，其內(nèi)圈與軸徑普通是采用配合關(guān)

系，以保證兩者之間沒有相對(duì)的轉(zhuǎn)動(dòng)。（1分）

9、在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,軸的最小直徑d是按初步確

min

定的。----------

（1分）

二,選擇題（共20分,每小題2分）

1、機(jī)械零件由于某些原因不能時(shí)稱為失效。

Ao工作B.連續(xù)工作C。正常工作Do負(fù)載工作

2、繪制零件簡(jiǎn)化的極限應(yīng)力圖時(shí),所必需的已知數(shù)據(jù)是.

A.、、、Bo、、、

Bo、、、Do、、、

第16頁(yè)共29頁(yè)

3、帶傳動(dòng)中，主動(dòng)輪圓周速度從動(dòng)輪v圓周速度帶速v,它們之間

12

的關(guān)系為.

Aov=v=vBov)v〉v

I2

Cov(v<vD.v'>v>v

4、帶張緊的白的是____12

A、減輕帶的彈性滑動(dòng)B、提高帶的壽命

C、改變帶的運(yùn)動(dòng)方向D、使帶具有一定的初拉力

__曰

5、與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的主要特點(diǎn)這ZEo

A.適合于高速Bo創(chuàng)造成本高

C.安裝精度要求較低D.有過載保護(hù)

6、一齒輪傳動(dòng),主動(dòng)輪1用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，從動(dòng)輪2用45號(hào)鋼正火,

則它們的齒面接觸應(yīng)力.

AoBoC.Di一無(wú)法判斷

7、在蝸桿傳動(dòng)中，蝸桿材料和蝸輪材料的組合,應(yīng)該選取.

Ao鋼蝸桿與青銅蝸輪Bo青銅蝸桿與鋼蝸輪

Co青銅蝸桿與青銅蝸輪Do鋼蝸桿與鋼蝸輪

8、設(shè)計(jì)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí),螺旋角B普通在8。?20。范圍內(nèi)選取，8

太小斜齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)不明顯，太大則會(huì)引起.

Ao大的切向力Bo大的軸向力C.小的切向力Do小的軸

向力

9、在不徹底液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)中，除了限制軸承p值外，還耍

對(duì)軸承pv值進(jìn)行驗(yàn)算，其主要目的是。

Ao限制軸承過渡磨損B.限制軸頹溫升

Co保證軸承的強(qiáng)度D.限制軸承的質(zhì)量

10、在進(jìn)行滾動(dòng)軸承組合設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)支承跨距很長(zhǎng),工作溫度變化很大的

軸，為適應(yīng)軸有較大的伸縮變形，應(yīng)考慮.

A.將一端軸承設(shè)計(jì)成游動(dòng)的Bo采用內(nèi)部間隙可調(diào)整的軸

承

Co采用內(nèi)部間隙不可調(diào)整的軸承Do軸頸與軸承內(nèi)圈采用很

松的配合

三,簡(jiǎn)答題(共25分，每小題5分)

第17頁(yè)共29頁(yè)

1、羅紋聯(lián)接主要有哪兒種基本類型？試簡(jiǎn)述其特點(diǎn)及使用場(chǎng)合.（不

要求畫圖）（5分）

2、帶傳動(dòng)中的彈性滑動(dòng)與打滑有何區(qū)別？對(duì)傳動(dòng)有何影響？什么叫打

滑？如何避免打滑？

3、為什么點(diǎn)蝕主要發(fā)生在節(jié)線附近齒根面上？（5分）

4、對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，問：

（1）計(jì)算大、小齒輪彎曲強(qiáng)度時(shí)所用公式是否相同？

⑵計(jì)算大、小齒輪彎曲強(qiáng)度時(shí)那些參數(shù)取值不同？

（3）兩輪彎曲強(qiáng)度大小通過那些參數(shù)比較就能看出來(lái)？可得到什么結(jié)

論?（5分）

注：

5、形成液體動(dòng)力潤(rùn)滑的必要條件是什么？

四、分析題（共20分，第1題12分，第2題8分）

1、如圖1所示機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，已知I軸轉(zhuǎn)向，試分析：（在圖上畫出

或者寫出）

（1）為使II軸所受的軸向力最小，確定兩斜齒圓柱齒輪螺旋線的方

向；

（2）確定蝸輪旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線方向；

⑶畫出II軸上斜齒圓柱齒輪受力的三個(gè)分力的方向；

⑷畫出II軸上錐齒輪受力的三個(gè)分力的方向.

圖1

2、圖2所示為三級(jí)減速裝置傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖，要求總傳動(dòng)比i=50,這樣

布置是否合理？為什么？試畫出合理的傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖（不采用蝸桿傳

動(dòng)）

第18頁(yè)共29頁(yè)

某傳動(dòng)裝置，根據(jù)工作條件決定采用一對(duì)角接觸球軸承（如圖

3）,暫定軸承型號(hào)為7307ACo已知：軸承荷載，，，轉(zhuǎn)速，取載荷系

數(shù)，預(yù)期壽命。試問：所選軸承型號(hào)是否合適？

備用公式：

對(duì)于球軸承

圖3

六、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（10分）

圖6

哈工大

2022年機(jī)械設(shè)計(jì)試題及答案

第19頁(yè)共29頁(yè)

一、填空題及選擇填空題（27分，每空1分）

1.當(dāng)動(dòng)壓潤(rùn)滑條件不具備，且邊界膜遭破壞時(shí)，就會(huì)浮現(xiàn)、

和_同時(shí)存在的現(xiàn)象，這種磨擦狀態(tài)稱為O

2o一公稱直徑為d=16mm的羅紋副，羅紋頭數(shù)n=2,螺距p=4mm,

螺

紋中徑d2=D2=14mm,牙側(cè)角0=15。，羅紋副材料的當(dāng)量磨擦系數(shù)

〃=0。08~0。10,經(jīng)計(jì)算該羅紋國(guó)］—自鎖性要求。

a.滿足b.不滿足

3o導(dǎo)向平鍵連接的主要失效形式是,設(shè)計(jì)時(shí)通過

限制來(lái)進(jìn)行耐磨性計(jì)算;半圓鍵的缺點(diǎn)

是，所以主要合用于軸端。

4.作為標(biāo)準(zhǔn)普通V帶工作面的兩側(cè)面夾角為（p=40。,相應(yīng)的V帶輪

輪槽的兩側(cè)面夾角則o

a.大于40Qbo小于40。。等于40。。

5o傳動(dòng)帶所能傳遞的最大有效圓周力耳群與、、

___________等因素有關(guān)，它們的值越大Fmgax"就越大。

當(dāng)傳遞的外載荷超過時(shí),帶在帶

輪上發(fā)生打滑現(xiàn)象；而且在傳動(dòng)比大于1的情況下打滑總是先從小

帶輪上開始的，其原因是O

6.齒輪傳動(dòng)的五種主要失效形式中，最嚴(yán)重、必須避免的失效形式

是_；軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)最主要的失效形式是___；

高藁載齒輪傳動(dòng)易發(fā)生;輪齒的塑性變形蔽蠢

齒面材料較軟、低速重載、頻繁起動(dòng)的傳動(dòng)中.

7o下列齒輪參數(shù)中，對(duì)齒形系數(shù)y沒有影響的是.

a.齒數(shù)b.變位系數(shù)co齒頂高系數(shù)d.壓力角e。模數(shù)

第20頁(yè)共29頁(yè)

8o按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/292?93規(guī)定，型號(hào)7212C/DB軸承的類型

為，寬度類型為_，精度等級(jí)為_：公稱接觸角a=

Qo

9o對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)的滾動(dòng)軸承，其主要失效形式是；對(duì)于不轉(zhuǎn)動(dòng)、低

速或者擺動(dòng)的軸承，主要失效形式是；對(duì)于高速軸承，

是其主要失效形式。

10o滑動(dòng)軸承普通由軸頸、軸瓦、軸承座三者組成，其失效形式主要

是，主要發(fā)生在上。

二、問答題（24分,每小題4分）

1,齒向載荷分布系數(shù)年的物理意義是什么？改善齒向載荷分布不均勻

狀況的措施有哪些？

2O試述齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則.

3.按在支撐軸上零件傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力時(shí)受到的載荷類型的不同，軸分

為那幾種類型?并分別舉例說明。

4,給出滾動(dòng)軸承的當(dāng)量靜載荷P0的定義.

5.同滾動(dòng)軸承相比，液體磨擦滑動(dòng)軸承有哪些特點(diǎn)？

6.在一些基本假設(shè)條件下，流體形成動(dòng)壓的必要條件是什么？

三、分析計(jì)算題（29分，第一小題19分悌二小題10分）

1.一重物勻速升降裝置采用如圖a所示的機(jī)電+圓柱蝸桿傳動(dòng)系統(tǒng)，

已知蝸桿傳動(dòng)的模數(shù)m=8mm,蝸桿頭數(shù)及分度圓直徑分別為4=1、

d=80mm,蝸輪齒數(shù)z2=50,卷筒直徑D=250mmo重物勻速升降的

速度v=40m/min,最大載分量W為4kN,工況系數(shù)人按1.0計(jì)，試

分析、計(jì)算提升重物時(shí)的下列問題：

1）該裝置以40m/min的速度勻速升起重物1m時(shí)，蝸桿應(yīng)轉(zhuǎn)多少轉(zhuǎn)？

并在圖中標(biāo)明蝸桿的轉(zhuǎn)向、蝸輪輪齒旋向、節(jié)點(diǎn)位置處蝸桿及蝸

輪的受力方向.（5分）

第21頁(yè)共29頁(yè)

2）若蝸桿與蝸輪齒面間當(dāng)量磨擦系數(shù)「=0.18,該機(jī)構(gòu)能否自鎖？（2

分）

3）若重物W=4kN,傳動(dòng)裝置總的傳動(dòng)效率為n=0.5,試計(jì)算出機(jī)電

的輸出轉(zhuǎn)矩T灌2是多少？（2分）

4）若蝸輪軸采用如圖b所示的兩個(gè)角接觸軸承7209c支撐形式，

L=100mm,蝸桿傳動(dòng)效率％=0。7,卷筒、聯(lián)軸器（連接蝸輪軸

與卷筒軸）、蝸輪軸上軸承的效率合計(jì)為n2=0.8，軸承7209c的

基本額定動(dòng)載荷和基本額定靜載荷分別為C=29800N.0=

23800N,其內(nèi)部軸向力S=0.4F,徑向載荷系數(shù)X和軸向載荷系

數(shù)Y分別為0o44和lo36,fT=1o0,fp=1o5,試計(jì)算軸承II的

壽命§為多少小時(shí)？（10分）

2.圖c所示為一托架，20kN的載荷作用在托架寬度方向的對(duì)稱線上，

用四個(gè)螺栓將托架連接在一鋼制橫梁上，螺栓的相對(duì)剛度為0。3,螺

栓組連接采用普通螺栓連接形式，假設(shè)被連接件都不會(huì)被壓潰、也不滑

移，試計(jì)算：

1）該螺栓組連接的接合面不浮現(xiàn)間隙所需的螺栓預(yù)緊力P至少應(yīng)大

于多少？（接合面的抗彎剖面模量W=12o71x106mm3）（7分）

2）若受力最大螺栓處接合面間的殘存預(yù)緊力F"要保證6956N,計(jì)算

該螺栓所需預(yù)緊力F\所受的總拉力F0o（3分）

四、結(jié)構(gòu)題（20分）

1.試說明實(shí)現(xiàn)軸上零件軸向固定的五種方法，并分別畫出相應(yīng)于各種

軸向固定方法的結(jié)構(gòu)圖；畫出模鍛輪坯、腹板式大齒輪在轉(zhuǎn)軸的軸

端實(shí)現(xiàn)軸向固定與周向固定的結(jié)構(gòu)圖（要求齒輪也要畫出來(lái)）.（12

分）

2.圖d和圖e為凸緣聯(lián)軸器的兩個(gè)半聯(lián)軸器的將兩根軸連接起來(lái)的兩

種形式的部份結(jié)構(gòu),請(qǐng)將未畫出的其余部份補(bǔ)全，成為完整的結(jié)構(gòu).（5分）

第22頁(yè)共29頁(yè)

3o現(xiàn)有成品一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪減速器一臺(tái)，輸入軸與小齒輪采用普通

平鍵連接，軸與小齒輪輪轂配合段軸頸直徑d=40mm,該軸段長(zhǎng)度

l=58mm,鍵槽長(zhǎng)L=50mm,小齒輪輪轂鍵槽深t=3.3mmo為得到比

現(xiàn)有減速器更大的減速比,現(xiàn)在需要重新設(shè)計(jì)、更換該減速器的齒

輪。已知重新設(shè)計(jì)得到的齒輪模數(shù)m=3o0mm,小齒輪齒頂圓直徑

dai=69mm,齒根圓直徑df1=55.5mm,齒寬b[=60mm,如果采用該小齒

輪，試根據(jù)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行分析:該減速器的輸入軸是否具有可以繼續(xù)

使用的可能性？（3分）

一、填空題及選擇填空題（27分，每空1分）

1.當(dāng)動(dòng)壓潤(rùn)滑條件不具備,且邊界膜遭破壞時(shí)，就會(huì)浮現(xiàn)流體磨擦、

邊界磨擦和干磨擦同時(shí)存在的現(xiàn)象,這種磨擦狀態(tài)稱為混合磨擦.

2.一公稱直徑為d=16mm的羅紋副，羅紋頭數(shù)n=2,螺距p=4mm,螺

紋中徑d2=D2=14mm,牙側(cè)角B=15。,羅紋副材料的當(dāng)量磨擦系數(shù)

f=0o08、0o10,經(jīng)計(jì)算該羅紋副巨■自鎖性要求。a.滿足b.不滿足

3,導(dǎo)向平鍵連接的主要失效形式鼠k作面的磨損,設(shè)計(jì)時(shí)通過

限制工作面間的壓強(qiáng)來(lái)進(jìn)行耐磨性計(jì)算；半圓鍵的缺點(diǎn)

是鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度削弱較大，所以主要合用于軸端.

4.作為標(biāo)準(zhǔn)普通V帶工作面的兩側(cè)面夾角為p=40Q,相應(yīng)的V帶輪

輪槽的兩側(cè)面夾角則b.

a.大于400b.小于40°c。等于40°.

5o傳動(dòng)帶所能傳遞的最大有效圓周力F…與初拉力之、帶在小帶輪

max----------1）id-*.工――

上的包角“、帶與帶輪間的磨擦系數(shù)f等因素有關(guān),它們的值越

大，

Fmax就越大.當(dāng)傳遞的外載荷超過最大有效圓周力下的承載能力

時(shí)，帶在帶輪上發(fā)生打滑現(xiàn)象；而且在傳動(dòng)比大于1的情況下，打

滑總是先從小帶輪上開始的，其原因是帶在小帶輪上的包角小于

大帶輪上的包角（或者帶在大帶輪上的包角大于小帶輪上的包角)o

第23頁(yè)共29頁(yè)

6.齒輪傳動(dòng)的五種主要失效形式中，最嚴(yán)重、必須避免的失效形式

是輪齒折斷;軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)最主要的失效形式是齒面疲勞點(diǎn)

蝕；高速重載齒輪傳動(dòng)易發(fā)生熱膠合;輪齒的塑性變形常發(fā)生在

前面材料較軟、低速重載、頻繁起動(dòng)的傳動(dòng)中.

7o下列齒輪參數(shù)中，對(duì)齒形系數(shù)Yp沒有影響的是e.

So齒數(shù)b。變位系數(shù)c。齒頂高系數(shù)d。壓力角e。模數(shù)

8o按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/292—93規(guī)定，型號(hào)7212C/DB軸承的類型為角接

觸球軸承,寬度類型為窄系列，精度等級(jí)為上。，公稱接觸角a=J5

o■

9?對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)的滾動(dòng)軸承，其主要失效形式是疲勞點(diǎn)蝕，對(duì)于不轉(zhuǎn)

動(dòng)、低速或者擺動(dòng)的軸承，主要失效形式總贏S磁形，對(duì)于

高

速軸承，發(fā)熱以至膠合是其主要失效形式。

10o滑動(dòng)軸承普通由軸頸、軸瓦、軸承座三者組成，其失效形式主要

是膠合和磨損，主要發(fā)生在軸瓦上。

二、問答題（24分，每小題4分）

1.齒向載荷分布系數(shù)年的物理意義是什么？改善齒向載荷分布不均勻

狀況的措施有哪些？

K和?物理意義一考慮沿齒寬方向載荷分布不均勻?qū)嘄X應(yīng)力的影

響系數(shù)。（2分）

措施：（答出以下7點(diǎn)中3點(diǎn)以下者1分，答出3點(diǎn)以上者2

分）

1）齒輪的創(chuàng)造和安裝精度f(wàn)

2）軸、軸承及機(jī)體的剛度f(wàn)

3）齒輪在軸上的布置-一合理選擇

4）輪齒的寬度-一設(shè)計(jì)時(shí)合理選擇

5）采用軟齒面-一通過跑合使載荷均勻

6）硬齒面齒輪一一將齒端修薄、或者做成鼓形齒

第24頁(yè)共29頁(yè)

7)齒輪要布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端的位置。

2.試述齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):以下4點(diǎn)各點(diǎn)1分

(1)軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)：通常先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，

然后校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度.

(2)硬齒面式齒輪傳動(dòng)：通常先按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，

然后校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度.

(3)高速重載齒輪傳動(dòng)，還可能浮現(xiàn)齒面膠合，故需校核齒面膠

合強(qiáng)度。

(4)開式齒輪傳動(dòng):目前多是按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì),并考慮

磨損的影響將模數(shù)適當(dāng)增大(加