机械设计考试试题及其答案.doc

1在一般工作条件下，齿面硬度HB350的闭式齿轮传动，通常的主要失效形式为 【 】 A轮齿疲劳折断 B. 齿面疲劳点蚀 C齿面胶合 D. 齿面塑性变形2带传动在工作时产生弹性滑动，是由于 【 】A包角太小 B. 初拉力F0太小C紧边与松边拉力不等 D. 传动过载 3在下列四种型号的滚动轴承中，只能承受径向载荷的是 【 】A6208 B. N208 C. 3208 D. 5208 4下列四种螺纹中，自锁性能最好的是 【 】A粗牙普通螺纹 B.细牙普通螺纹C梯形螺纹 D.锯齿形螺纹 5在润滑良好的条件下，为提高蜗杆传动的啮合效率，可采用的方法为 【 】A减小齿面滑动速度s B. 减少蜗杆头数Z1C增加蜗杆头数Z1 D. 增大蜗杆直径系数q 6在圆柱形螺旋拉伸（压缩）弹簧中，弹簧指数C是指 【 】 A弹簧外径与簧丝直径之比值 B弹簧内径与簧丝直径之比值 C弹簧自由高度与簧丝直径之比值 D弹簧中径与簧丝直径之比值 7普通平键接联采用两个键时，一般两键间的布置角度为 【 】A90 B. 120 C.135 D.1808V带在减速传动过程中，带的最大应力发生在 【 】AV带离开大带轮处 B. V带绕上大带轮处 C V带离开小带轮处 D. V带绕上小带轮处 9对于普通螺栓联接，在拧紧螺母时，螺栓所受的载荷是 【 】A拉力 B.扭矩C压力 D.拉力和扭矩 10滚子链传动中，链节数应尽量避免采用奇数，这主要是因为采用过渡链节后 【 】A制造困难 B.要使用较长的销轴C不便于装配 D.链板要产生附加的弯曲应力二、 1轴如按受载性质区分，主要受 的轴为心轴，主要受 的轴为传动轴。2代号62203的滚动轴承，为 轴承，其内径为 mm。3在一般机械中的圆柱齿轮传动，往往使小齿轮齿宽b1 大齿轮齿宽b2；在计算齿轮强度时，工作齿宽b 应取 。4普通平键联接的工作面是键的 ；楔键联接的工作面是键的 。5为了便于互换及适应大量生产，轴承内圈孔与轴的配合采用 制，轴承外圈与轴承座孔的配合采用 制。6不随时间变化的应力称为 ，随时间变化的应力称为 ，具有周期性的变应力称为 。7按照平面图形的形状，螺纹分为 、 和 等。8按照工作条件，齿轮传动可分为 和 两种。9齿轮传动设计时，软齿面闭式传动通常先按 设计公式确定传动尺寸，然后验算轮齿弯曲强度。10直径较小的钢制齿轮，当齿根圆直径与轴径接近时，可以将齿轮和轴做成一体，称为 。三、简答题：本大题共6个小题，每题5分，共30分。把答案填在题中横线上。1简述螺纹联接的基本类型主要有哪四种？2提高螺栓联接强度的措施有哪些？3闭式蜗杆传动的功率损耗主要包括哪三部分？4简述带传动的优点？5链传动的主要失效形式有哪些？6滚动轴承的基本类型有哪些？四、计算题：本大题只有一个小题，满分14分下图表示两平板用2个M20的普通螺栓联接，承受横向载荷F=6000N，若取接合面间的摩擦系数=0.2，可靠性系数KS=1.2，螺栓材料的的许用应力=120N/mm2，螺栓的小径d1=17.294mm。试校核螺栓的强度。五、结构改错题：请用圆圈标出错误的位置，满分16分一、选择题：第二套 1齿轮传动中，轮齿的齿面疲劳点蚀，通常首先发生在 【 】A齿顶部分 B. 靠近节线的齿顶部分C齿根部分 D. 靠近节线的齿根部分 2塑性材料制成的零件进行静强度计算时，其极限应力为 【 】AB B. s C. 0 D. 1 3带传动中，弹性滑动 【 】A在张紧力足够时可以避免B在传递功率较小时可以避免C在小带轮包角足够大时可以避免D是不可避免 4齿轮传动中，通常开式传动的主要失效形式为 【 】A轮齿折断 B. 齿面点蚀C齿面磨损 D. 齿面胶合 5在润滑良好的条件下，为提高蜗杆传动的啮合效率，应采用 【 】A大直径系数的蜗杆 B. 单头蜗杆 C多头蜗杆 D. 较多的蜗轮齿数 6设计V带传动时，选择小带轮基准直径d1dmin，其主要目的是为了 【 】A使传动的包角不致于过小B使带的弯曲应力不致于过大C增大带轮间的摩擦力D便于带轮的制造 7在下列四种型号的滚动轴承中，只能承受轴向载荷的是 【 】A6208 B. N2208 C. 3208 D. 5208 8对于相对滑动速度较高（）的重要蜗杆传动，蜗轮材料应选用 【 】A.铸锡青铜 B.铸铝铁青铜 C.铸铁 D.碳钢 9代号为1318的滚动轴承，内径尺寸d为 【 】A. 90mm B. 40mm C. 19mm D. 8mm10下列哪种螺纹主要用于联接？ 【 】A. 矩形螺纹 B. 梯形螺纹 C. 锯齿形螺纹 D. 三角形螺纹二、填空题1软齿面齿轮是指轮齿的齿面硬度HBS ；在一般情况下，闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是 。2我国的标准分为 、 、地方标准和企业标准四级。按照标准实施的强制程度，标准又分为强制性和推荐性两种。3按照螺旋线的旋向，螺纹分为 和 。4键是标准件，主要分为 、 、楔键和切向键等。5开式齿轮传动的主要失效形式是磨损，固通常只进行 计算。6开始齿轮传动通常采用人工定期加油润滑的方式；闭式齿轮传动通常采用 或 的方式。7传递动力用的链条，按结构的不同主要有 和 两种。8滚动轴承一般是由 、 、 和保持架组成。9按照承受载荷的方向或公称接触角的不同，滚动轴承可分为 和 。10.弹簧的种类很多从外形类看有螺旋弹簧、环形弹簧、蝶形弹簧、平面涡卷弹簧和板弹簧等。三、简答题：本大题共6个小题，每题5分，共30分。把答案填在题中横线上。1简述轮齿的失效形式主要有哪五种？2简述带传动中，打滑、弹性滑动的含义。3试说明滚动轴承代号6308的含义。4简述联轴器的分类及各自的特点。5常用的螺纹紧固件有哪些？6简述链传动的主要优点。四、计算题：本大题只有一个小题，满分14分下图所示被联接件用两个普通紧螺栓联接，已知被联接件所承受的横向外载F=15000N，接合面之间的摩擦系数f=0.2，可靠性系数Ks=1.2，螺栓许用拉应力=160MPa。试求所需螺栓的最小直径d1。五、结构改错题：本大题只有一个小题，满分12分 第一套选择题：15：BCBDC 610：DBDDD一、 填空题：1 弯矩，转矩2 深沟球轴承，173 大于，大齿轮齿宽b24 两侧面，上下面5 基孔，基轴6 静应力，变应力，循环变应力7 三角形螺纹，梯形螺纹，锯齿形螺纹8 开式传动，闭式传动9 齿面接触强度10 齿轮轴二、 简答题：1 螺栓联接、螺钉联接、双头螺柱联接、紧定螺钉联接。2 降低螺栓总拉伸载荷的变化范围；改善螺纹牙间的载荷分布；减小应力集中；避免或减小附加应力。3 闭式蜗杆传动的功率损耗包括三部分：轮齿啮合的功率损耗，轴承中摩擦损耗和搅动箱体内润滑油的油阻损耗。4 适于中心矩较大的场合；1分带具有良好的扰性，可缓和冲击、吸收振动；1分过载时带与带轮间会出现打滑，打滑虽使传动失效，当可防止损坏其他零件；2分结构简单、成本低廉1分5 链板疲劳破坏；1分滚子套筒的冲击疲劳破坏；1分销轴与套筒的胶合；1分链条铰链磨损；1分过载拉断。1分6 调心球轴承、调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力球轴承、深沟球轴承、角接触球轴承、推力圆柱滚子轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承等。0.5分四、计算题五、结构改错题：共八处错误第二套； 一、选择题：15：DDDCC 6-10：BBAAD二、填空题：1350，点蚀2国家标准，行业标准3左旋螺纹，右旋螺纹4平键，半圆键5弯曲强度6浸油润滑，喷油润滑7滚子链，齿形链8外圈，内圈，滚动体9向心轴承，推力轴承10螺旋弹簧，环形弹簧三、简答题：1轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性变形各1分2若带所需传递的圆周力超过带与轮面间的极限摩擦力总和时，带与带轮将发生显著的相对滑动，这种现象称为打滑。2分这种由于材料的弹性变形而产生的滑动称为弹性滑动。2分打滑应当避免，弹性滑动不可避免。1分36深沟球轴承1分3中系列1分08内径d=40mm1分公差等级为0级1分游隙组为0组1分4联轴器分为刚性联轴器和弹性联轴器。1分刚性联轴器又分为固定式和可移式。1分固定式刚性联轴器不能补偿两轴的相对位移。1分可移式刚性联轴器能补偿两轴的相对位移。1分弹性联轴器包含弹性元件，能补偿两轴的相对位移，并具有吸收振动和缓和冲击的能力。1分5常用的螺纹紧固件品种很多，包括螺栓、双头螺柱、螺钉、紧定螺钉、螺母、垫圈等。6与带传动相比，链传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的传动比；1分需要的张紧力小，作用在轴上的压力也小，结构紧凑；1分能在温度较高、有油污等恶劣环境条件下工作；1分安装精度要求较低；1分中心矩较大时其传动结构简单。1分五、结构改错题：共八处错误设计改错题：一、结构题（本题10分）下图为斜齿轮、轴、轴承组合结构图。齿轮用油润滑，轴承用脂润滑，指出该设计的错误。要求：1 在图中用序号标注设计错误处；2 在图下方的空白处标注序号，按序号列出错误，并提出修改建议；3 不必在图中直接改正。解：左起（每错1分，得10分为止）1 未画机箱；增画2 轴肩高于轴承内圈；降低轴肩3 无挡油环；加挡油环4 两键未开在同一轴线上；两键同轴线5 齿轮与轴段同宽；轴段减小6 套筒高于轴承内圈；降低套筒高度7 长轴段未加工阶梯；设计阶梯轴8 轴承端盖直接与轴接触；留出间隙9 为设置密封；设计密封10 联轴器与轴承端盖直接接触；设计阶梯，分离联轴器与轴承端盖11 联轴器未用阶梯轴进行轴向定位；设计阶梯12 端部挡圈未压紧。压紧二、结构题（10分）下图为斜齿轮、轴、轴承组合结构图。齿轮用油润滑，轴承用脂润滑，指出该结构设计的错误。要求：1 在图中用序号标注设计错误处；2 按序号列出错误，并用文字提出改正建议；3 不必在图中改正。1、 左、右两边轴承端盖均无调整垫片2、 左边轴承内圈固定错误，轴肩高过内圈高度3、 键过长4、 齿轮轮毂的长度要长过与其配合的轴段的长度12mm5、 套筒高度高过右边轴承内圈的高度6、 右边轴承端盖与轴要留有间歇7、 右边轴承端盖与轴间要有密封圈8、 和右端轴承相配合的轴端作成阶梯轴，便于装拆9、 两端的轴承要设有挡油环10、联轴器没有周向定位。三、指出错误画出的正确结构图如图。(10分)解固定轴肩端面与轴承盖的轴向间距太小。轴承盖与轴之间应有间隙。轴承内环和套简装不上，也拆不下来。轴承安装方向不对。轴承外圈内与壳体内壁间应有5-8mm间距。与轮毂相配的轴段长度应小于轮毂长。轴承内圈拆不下来。四、 结构改错题：共八处错误题七图第七题 1.无垫片，无法调整轴承的游系 2.轴肩过高，无法拆卸轴承 3.齿轮用油润滑，轴承用脂润滑，但无挡油盘4.轴套长度应小于轮毂的长度5.同一根轴上的两个键槽应布置在同一母线上。 6.套筒顶不住齿轮（过定位）7.套筒应低于轴承外圈 8.轴承端盖与相应轴段处应有密封件，且与轴间不应接触，应有间隙。 9.连轴器无轴向固点，且与端盖间隙太小，易接触10.键顶部与轮毂糟间应有间隙。 五、 请将图15.3中轴系结构有错误及不合理处，用序号标出，并按序号简要说明原因。图15.3解：其错误如下：（1） 轴的右端面应缩进带轮右端面且应有轴端挡圈固定带轮；（2） 带轮与轴间应有键联接； （3） 带轮左端面靠轴肩定位，下一段轴径加大；（4） 带轮两个槽中间没有线；（5） 取消套筒（若保留套筒对带轮的定位也可，那么套筒应穿过透盖顶到轴承内圈右端面）；（6） 透盖与轴之间应有间隙，且还应有密封毡圈；（7） 应改为喇叭口斜线，用角接触球轴承；（8） 与轮毂配合段轴径应比轮毂长；（9） 轮毂与轴之间应有键联接； （10） 两个轴承端盖与箱体间应有调整垫片；（11） 箱体上端盖接触之外的外表面应低一些；（12） 轴承端盖外圆外侧应倒角。轴系结构改正如图15.4轴线上6.图中为用一对角接触球轴承支承的轴系部件，轴承外圈窄边相对安装。试按示例所示找出其他错误（不少于7处）。 （注：不考虑轴承润滑、倒角和圆角）7、此轴系有以下四方面的错误结构:1. 转动件与静止件接触 轴与端盖 套筒与轴承外圈2. 轴上零件未定位、固定 套筒顶不住齿轮 联轴器未定位 联轴器周向及轴向皆未固定。 卡圈无用。3. 工艺不合理 精加面过长，且装拆轴承不便。 联轴器孔未打通。 箱体端面加工面与非加工面没有分开。 台肩过高，无法拆卸轴承。 键过长，套筒无法装入。 无垫片，无法调整轴承游隙。联轴器上应为通孔联轴器无轴向定位键槽位置错误 动静件之间应有间隙轴承盖处应设密封装置应有调整垫片轴承内圈定位过高与轮毂相配的轴段长度应短于轮毂长度轴段过长，不利于轴承安装，应设计为阶梯轴轴承内圈无定位分析计算题：一、一对角接触球轴承反安装（宽边相对安装）。已知：径向力FrI=6750N，FrII=5700N，外部轴向力FA=3000N，方向如图所示，试求两轴承的当量动载荷PI、PII，并判断哪个轴承寿命短些。注：内部轴向力Fs=0.7Fr，e=0.68，X=0.41、Y=0.87。（本题10分）1314 题七图解：（1）先计算轴承1、2的轴向力FaI、FaII（参见图18-6b）因为所以N而（2）计算轴承1、2的当量动载荷故径向当量动载荷为因为，PI PII所以轴承II寿命短些。解毕。二、一压力容器盖螺栓组连接如图所示，已知容器内径D=250mm，内装具有一定压强的液体，沿凸缘圆周均匀分布12个M16（13.835mm）的普通螺栓，螺栓材料的许用拉应力，螺栓的相对刚度，按紧密性要求，剩余预紧力=1.83，为螺栓的轴向工作载荷。试计算：该螺栓组连接允许容器内的液体最大压强及每个螺栓连接所需的预紧力。1、 计算每个螺栓允许的最大总拉力：2、 计算容器内液体最大压强3、三、下图所示为一对角接触球轴承支承的轴系，轴承正安装（面对面），已知两个轴承的径向载荷分别为=2000N，= 4000N，轴上作用的轴向外加载荷 =1000N,轴承内部附加轴向力的计算为=0.7，当轴承的轴向载荷与径向载荷之比e时，X= 0.41，Y= 0.87，当e，X=1，Y= 0，e = 0.68，载荷系数fp = 1.0，试计算：（1）两个轴承的轴向载荷FA1、FA2；（2）两个轴承的当量动载荷P1、P2。解：（1） 轴承1为压紧端，轴承2为放松端1分.2分(2)四、某轴用一对同型号角接触球轴承支承，受力情况如图所示。已知：内部轴向力0.68，e0.68。当e时，X1，Y0；当e时，X0.41，Y0.87。问哪个轴承的寿命低？解：（1）（N） 1.5分（N） 1.5分 （2）（N）（N） 故 （N） 3分 （N）（N） 故 （N） 3分，则X1，Y=0。则 4000（N） 3分e，则 X0.41，Y0.87。则 （N） 3分由于 ，故轴承1的寿命短。五、如图所示的螺栓组联接，已知外载荷F5KN，各有关几何尺寸如图所示。试计算受力最大螺栓所受的横向工作载荷Fsmax。解：（1）将F向螺栓组形心平移，同时得转矩T。FT=500F51055002.5106（N） 4分T 在F作用下，各螺栓所受横向力为 Fs1（N） 3分 在T作用下，各螺栓所受横向力也相等，为 （N） 4分 显然，1、2两螺栓所受的横向力最大，为 （N） 4分 螺纹连接计算题13.2起重卷筒与大齿轮间用双头螺柱连接，起重钢索拉力FQ = 50 KN，卷简直径D = 400 mm ，8个螺柱均匀分布在直径D0 =500mm的圆周上，螺栓性能等级4.6级，接合面摩擦因子f = 0.12，可靠度系数kf =1.2。试确定双头螺柱的直径。13.2 解：1. 确定螺栓所需的预紧力 2. 确定螺栓的许用应力 由表13.5(P347)得： 由表13.7(P348)得：S = 2 (不控制预紧力，静载、碳钢、M16M30) 3. 确定螺栓直径由机械设计手册得：取M30的螺栓，其d1=27.835 mm，p =2 mm 。13.3 图示气缸盖连接中，已知气缸内压力p在02 Mpa之间变化，气缸内径D =500 mm ，螺栓分布在直径D0 = 650 mm的圆周上，为保证气密性要求，剩余预紧力F Q= 1.8F0 。试设计此螺栓组连接。13.3 解：一、计算螺栓受力 取螺栓组个数为20个 。 1. 汽缸盖所受合力FQ ： 2. 单个螺栓所受最大工作载荷Fmax 3. 剩余预紧力F0： 4. 螺栓所受最大拉力FF =Fmax + F0= 19634.95 + 35342.92 = 54977.87 N5. 相对刚度系数由表13.9(P351)得：6. 预紧力F0机电专业机械设计复习重点1.滚动轴承由哪些零件组成？各零件起何作用？滚动轴承的组成：外圈、内圈、滚动体、保持架内圈：支撑轴外圈：支撑零件或轴系滚动体：滑动滚动保持架: 将滚动体分开2.滚动轴承基本代号代表什么含义？代号:61210的含义是什么？3.滚动轴承的失效形式有哪些？疲劳点蚀 塑性变形 磨损 胶合 轴承元件破裂4.何谓滚动轴承的寿命？轴承在一定转速下，其中任何零件出现疲劳扩展迹象之前的工作小时数称为5.何谓滚动轴承的可靠度？ 一组相同轴承能达到或超过规定寿命的百分比.6.何谓滚动轴承的基本额定寿命？基本额定寿命：一组同一型号轴承，在同一运转条件下，其可靠度R为90%时，能达到或超过的寿命L(Lh)7.何谓滚动轴承的基本额定动载荷？定义：当一套轴承运转达到一百万（106）转时，轴 承所能承受的载荷C。.8.何谓滚动轴承的当量动载荷？含义：当量动载荷是一种考虑径向载荷与轴向载荷双重影响，经换算后的假想载荷。9.滚动轴承寿命计算10.滚动轴承内外圈的配合的一般原则是什么？内圈：基孔制 外圈：基轴制第10章 联轴器、离合器、制动器1.联轴器、离合器、制动器的作用是什么？联轴器作用：主要用于将两根轴连接在一起，使它们一起旋 转，并传递扭矩，也可用作安全装置。离合器作用：在机器运转过程中，使两轴随时接合或分离; 用来操纵机器传动的断续，以便进行变速或换向；制 动 器作用：降低机械运转速度或停止运转的装置。2.联轴器、离合器的 异同？第11章 轴1. 轴的作用如何？功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。2.轴的类型有哪些？承受载荷有何区别？转轴：既传递转矩（T）、又承受弯矩（M） 如：减速器中的轴。、传动轴：只受转矩，不受弯矩 ， 汽车下的传动轴、心轴：只承受弯矩6.为什么直轴要设计成阶梯状？ 按轴所受的扭矩估算轴径，作为轴的最小轴径dmin。 有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径。安装标准件的轴径，应满足装配尺寸要求。有配合要求的零件要便于装拆8.用什么方法可实现轴上零件的准确定位？定位方法：轴肩、套筒、圆螺母、挡圈、轴承端盖9.用什么方法可实现轴上零件的轴向与周向固定？零件的轴向定位由轴肩或套筒来实现。轴向固定由轴肩、套筒、螺母或轴端挡圈来实现。周向固定大多采用键、花键、或过盈配合等联接形式来实现。10.轴端零件可用什么方法固定？装在轴端上的零件往往采用轴端挡圈固定11.轴肩尺寸与轴上零件的倒角与圆角参数有何关系？r C1 或 r R12.轴向力较小时，常用哪些方式固定轴上零件？轴向力较小时，可采弹性挡圈或紧定螺钉来实现。13.零件的周向固定可采用哪些方式来实现？周向固定大多采用键、花键、或过盈配合等联接形式来实现。第12章 轴毂连接普通平键的工作原理、类型、尺寸的选择第13章 联 接1.螺纹联接的主要类型、特点及应用。螺栓连接,螺钉连接,双头螺柱连接,紧定螺钉连接2.螺纹的防松。防松防止螺旋副相对转动。1. 利用附加摩擦力防松2. 采用专门防松元件防松3. 其它方法防松3.螺纹联接的计算章节重点第四章 带传动1.带传动的工作原理？ 安装时带被张紧在带轮上，产生的初拉力使得带与带轮之间产生压力。主动轮转动时，依靠摩擦力拖动从动轮一起同向回转。2.带传动为什么要定期张紧？有哪些张紧方法？(1) 根据摩擦传动原理，带必须在预张紧后才能正常工作；运转一定时间后，带会松弛，为了保证带传动的能力, 必须重新张紧，才能正常工作。.调整中心距.采用张紧轮 自动张紧3.带传动的紧边拉力、松边拉力、初拉力有何关系？F0 = (F1 + F2 )/24.最大应力包括哪几部分？出现在何处？最大应力max出现在紧边绕上小带轮处。拉应力 ,离心拉应力, 弯曲应力5.带传动产生弹性滑动和打滑的原因、后果？带绕过主动轮时，将逐渐缩短并沿轮面滑动，使带速落后于轮速。带经过从动轮时，将逐渐被拉长并沿轮面滑动，使带速超前于轮速。6.为什么要限制带轮的最小直径？弯曲应力与带轮直径成反比，为了避免弯曲应力过大，带轮直径不得小于最小值。 7.对小带轮的包角有何限制？可采取哪些措施可增大包角？一般应使1120 ,否则可加大中心距或增加张紧轮。包角 总摩擦力Ff Fec ，对传动有利。8、记住公式：4.1；4.2；4.3；4.12；4.13；4.18；第5章 链传动1.滚子链的结构，链传动的主要参数？滚子、套筒、销轴、内链板、外链板链条的主要参数节距p,滚子链上相邻两滚子中心的距离。