机械设计试题库及答案.pdf

一 填空题 每空 1 分共 24 分 1 螺纹的公称直径是指螺纹的 径 螺纹的升角是指螺纹 径处的升角 螺旋的自锁条件 为 2 三角形螺纹的牙型角 适用于 而梯形螺纹的牙型角 适用 于 3 螺纹联接防松 按其防松原理可分为 防松 防松和 防松 4 选择普通平键时 键的截面尺寸 b h 是根据 查标准来确定的 普通平键的工作面 是 5 带传动的传动比不宜过大 若传动比过大将使 从而使带的有效拉力值减小 6 链传动瞬 时传动比是 其平均传动比是 7 在变速齿轮传动中 若大 小齿轮材料相同 但硬度不同 则两齿轮工作中产生的齿面接触应 力 材料的许用接触应力 工作中产生的齿根弯曲应力 材料的许用弯曲应 力 8 直齿圆柱齿轮作接触强度计算时取 处的接触应力为计算依据 其载荷由一对轮齿承担 9 对非液体摩擦滑动轴承 为防止轴承过度磨损 应校核 为防止轴承温升过高产生胶合 应校 核 10 挠性联抽器按是否具行弹性元件分为 挠性联轴器和 挠性联轴器两大类 二 单项选择题 每选项 1 分 共 10 分 1 采用螺纹联接时 若被联接件之 厚度较大 且材料较软 强度较低 需要经常装拆 则一般宜 采用 A 螺栓联接 B 双头螺柱联接 C 螺钉联接 2 螺纹副在摩擦系数一定时 螺纹的牙型角越大 则 A 当量摩擦系数越小 自锁性能越好 B 当量摩擦系数越小 自锁性能越差 C 当量摩擦系数越大 自锁性能越差 D 当量摩擦系数越大 自锁性能越好 3 当键联接强度不足时可采用双键 使用两个平键时要求键 布置 1 分 A 在同 直线上 B 相隔 90 0 C 相隔 1200 D 相隔 1800 4 普通平键联接强度校核的内容主要是 A 校核键侧面的挤压强度 B 校核键的剪切强度 C AB 两者均需校核 D 校核磨损 5 选取 V 带型号 主要取决于 A 带的线速度 B 带的紧边拉力 C 带的有效拉力 D 带传递的功率和小带轮转速 6 为了限制链传动的动载荷 在节距 p 和小链轮齿数 z1一定时 应该限制 A 小链 轮的转速 n1 B 传动的功率 P C 传递的圆周力 7 圆柱齿轮传动 当齿轮直径不变 而减小模数时 可以 A 提高轮齿的弯曲强度 B 提高轮齿的接触强度 C 提高轮齿的静强度 D 改善传动的平稳性 8 当转速较低 同时受径向载荷和轴向载荷 要求便于安装时 宜选用 A 深沟球轴承 B 圆锥滚子轴承 C 角接触球轴承 9 温度升高时 润滑油的粘度 A 随之升高 B 保持不变 C 随之降低 D 可能升高也可能降低 10 圆柱螺旋弹簧的弹簧丝直径 d 6mm 旋绕比 C 5 则它的内径 D1等于 A 30mm B 24mm C 36mm D 40mm 三 计算题 38 分 1 15 分 图 3 1 示螺栓联接中 采用两个 M20 的普通螺栓 其许用拉应力 l60N mm 2 联接 件接合面间摩擦系数 f 0 20 防滑系数 Ks 1 2 计算该联接件允许传递的静载荷 F M20 的螺栓 d1 17 294mm 10 分 图 3 1 2 13 分 如图 3 2 所示某电梯传动装置中采用蜗杆传动 电机功率 P 10kW 转速 n1 970r min 蜗杆传动参数 z1 2 z2 60 直径系数 q 8 总效率 0 8 m 8 右旋蜗杆 试计算 14 分 1 电梯上升时 标出电机转向 2 标出蜗杆所受各力的方向 3 计算蜗轮所受各力大小 3 根据工作条件 决定在某传动轴上安装一对角接触向心球轴承 如图所示 已知两个轴承受到的径 向载荷分别为 Fr1 1650N 和 Fr2 3500N 外加轴向力 Fae 1020N 1 若派生轴向力 Fd 0 7Fr 试 计算两个轴承实际受到的轴向载荷 Fa1和 Fa2 图 3 3 四 分析题 20 分 1 10 分 如图 4 1 传动系统 要求轴 上的轴向力抵消一部分 试确定 图 3 2 Fae 1 蜗轮 6 的转向 2 斜齿轮 3 4 和蜗杆 5 蜗轮 6 的旋向 3 分别画出蜗杆 5 蜗轮 6 啮合点的受力方向 2 10 分 指出图 4 2 中的结构错误 在有错处画 编号 并分析错误原因 并在轴心线下侧画出其正 确结构图 答案 1 大 中 v 2 600 联接 300 传动 3 摩擦 机械 永久 4 轴径 d 侧面 5 包角 6 变量 常数 7 相同 不同 不同 不同 8 节点 9 p pv 10 无弹性元件 有弹性元件 1 B 2 D 3 D 4 A 5 D 6 A 7 D 8 B 9 C 10 B 1 螺栓预紧后 接合面所产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷 假设各螺栓所需预紧力均为 F0 则由平衡条件 图 4 1 0S f F Z iKF 可得 0 S KF F f Z i 4 分 螺栓危险截面的强度条件为 0 2 1 4 1 3 F d 于是得 4 分 5 分 2 13 分 解 1 电机转向箭头向上 1 分 2 蜗杆受各力方向如图 3 分 3 分 3 分 Fr2 Ft2 tan 9845tan20 3583N 3 分 3 14 分 解 Fd1 0 7Fr1 0 7 1650 1155N 2 分 方向向右 Fd2 0 7Fr2 0 7 3500 2450N 2 分 方向向左 Fd1 十 Fae 1155 十 1020 2175 Fd2 故轴承 1 为压紧端 轴承 2 为放松端 Fa1 Fd2 Fae 2450 1020N 1430 2 分 Fa2 Fd2 2450N 2 分 Fa2 1 2 2 22 98454 30 0 8 9845 8 60 t Ti FN mz 3 分 3 分 四 分析题 26 分 1 12 分 1 蜗轮 6 的转向为逆时针方向 2 分 2 齿轮 3 左旋 齿轮 4 右旋 蜗杆 5 右旋 蜗轮 6 右 旋 4 分 3 蜗杆 5 啮合点受力方向如图 a 蜗轮 6 啮合点受力 方向如图 b 6 分 2 14 分 解 画出的正确结构图如图 轴的右端面应缩到联轴器端面内 1 2mm 轴端挡圈 压到联轴器端面上 与轴端面留有间隙 联轴器与透盖不能接触 联轴器应右移 联轴器与轴配合直径应小一点 形成轴肩定位 联轴器处联接平键与蜗轮处联接平键应在一条线 上 键与毂孔键槽底面间应有间隙 右轴承内圈左端面只能与套筒端面接触 与轴肩端面应有间隙 所以套筒内轴颈右端面应左移 1 2mm 与蜗轮轮毂配合轴颈长度应比轮毂长短 1 2mm 轴颈右端面缩进去 左轴承内圈不能被轴环全挡住 轴环左部轴径减小至内圈厚度的 2 3 左右 透盖和闷盖外圆外侧 应倒角 与箱体间均应有调整垫片 轴的左端伸出轴承内圈过长 应缩短一点 每指出一处错误 1 分 说明原因 1 分 指出五个错误算满分 10 分 画出正确图形 4 分 一 填空题 每空 1 分共 31 分 1 当一零件受脉动循环变应力时 则其平均应力是其最大应力的 2 三角形螺纹的牙型角 适用于 而梯形螺纹的牙型角 适 用于 3 螺纹连接防松 按其防松原理可分为 防松 防松和 防松 4 带传动在工作过程中 带内所受的应力有 和 最大应力发生在 5 链传动设计时 链条节数应选 数 奇数 偶数 链轮齿数应选 数 速度较高时 链节距应 选 些 6 根据齿轮设计准则 软齿面闭式齿轮传动一般按 设计 按 校 核 硬齿面闭式齿轮传动一般按 设计 按 校核 7 在变速齿轮传动中 若大 小齿轮材料相同 但硬度不同 则两齿轮工作中产生的齿面接触应 力 材料的许用接触应力 工作中产生的齿根弯曲应力 材料的许用弯曲应 力 8 蜗杆传动的总效率包括啮合效率 1 效率和 效率 其中啮合效率 1 影响蜗杆传动总效率的主要因素是 效率 9 轴按受载荷的性质不同 分为 10 滚动轴承接触角越大 承受 载荷的能力也越大 二 单项选择题 每选项 1 分 共 11 分 1 循环特性 r 1 的变应力是 应力 A 对称循环变 B 脉动循环变 C 非对称循环变 D 静 2 在受轴向变载荷作用的紧螺柱连接中 为提高螺栓的疲劳强度 可采取的措施是 A 增大螺栓刚度 Cb 减小被连接件刚度 Cm B 减小 Cb 增大 Cm C 增大 Cb 和 Cm D 减小 Cb 和 Cm 3 在螺栓连接设计中 若被连接件为铸件 则往往在螺栓孔处做沉头座孔 其目的是 A 避免螺栓受附加弯曲应力作用 B 便于安装 C 为安置防松装置 4 选取 V 带型号 主要取决于 A 带的线速度 B 带的紧边拉力 c 带的有效拉力 D 带传递的功率和小带轮转速 5 对于标准齿轮传动 影响齿形系数 YF的主要几何参数是 A 齿轮的模数 B 齿轮的压力角 C 齿轮的齿数 D 齿轮的顶隙系数 6 一斜齿圆柱齿轮传动 已知法向模数 Mn 4mm 齿数 Z1 20 螺旋角 14032 2 齿宽 b1 80 b2 75mm 则该传动的齿宽系数 d等于 A 0 852 B O 88 C 0 8 D 0 907 7 同一工作条件 若不改变轴的结构和尺寸 仅将轴的材料由碳钢改为合金钢 可以提高轴的 而 不能提高轴的 A 强度 B 刚度 8 当转速较低 同时受径向载荷和轴向载荷 要求便于安装时 宜选用 A 深沟球轴承 B 圆锥滚子轴承 C 角接触球轴承 9 滑动轴承计算中限制 pv 值是考虑限制轴承的 A 磨损 B 发热 C 胶合 D 塑性变形 10 圆柱螺旋弹簧的弹簧丝直径 d 6mm 旋绕比 C 5 则它的内径 D1等于 A 30mm B 24mm C 36mm D 40mm 三 计算题 38 分 1 15 分 有一受预紧力 F0和轴向工作载荷作用的紧螺栓连接 已知预紧力 F0 1000 N 螺栓的刚 度 Cb 与连接件的刚度 Cm 相等 轴向工作载荷 F 1000N 试计算该螺栓所受的总拉力 F2 剩余预紧 力 F1 在预紧力 F0不变的条件下 若保证被连接件间不出现缝隙 该螺栓的最大轴向工作载荷 Fmax 为多少 2 13 分 如图 3 2 所示的手摇起重绞车采 用蜗杆传动 巳知模数 m 8mm 蜗杆头数 z1 1 蜗杆分度圆直径 d1 80mm 蜗轮齿数 z2 40 卷筒直径 D 200mm 蜗杆与蜗轮间 的当量摩擦系数 fV 0 03 轴承和卷简中的 摩擦损失等于 6 问 1 欲使重物 W 上升 1m 手柄应转多少转 并在图上标出手柄的转动方向 2 若重物 W 5000N 手摇手柄时施加的力 F 100N 手柄转臂的长度 L 应是多少 3 10 分 某轴系部件采用一对 7208AC 滚动轴承支承 如图 3 3 所示 己知作用于轴承上的径向 载荷 Fr1 1000N Fr2 2060N 作用于轴上的轴向载荷 FA 880 N 轴承内部轴向力 Fd与径向载荷 Fr的关 系为 Fd 0 68Fr 试求轴承轴向载荷 Fa1和 Fa2 图3 3 四 分析题 20分 1 10 分 如图 4 1 为圆柱齿轮 蜗杆传动 已知斜齿轮 1 的转动方向和斜齿轮 2 的轮齿旋向 1 在图中啮合处标出齿轮 1 和齿轮 2 所受轴向力 Fa1和 Fa2的方向 2 为使蜗杆轴上的齿轮 2 与蜗杆 3 所产生的轴向力相互抵消一部分 试确定并标出蜗杆 3 轮齿的 螺旋线方向 并指出蜗轮 4 轮齿的螺旋线方向及其转动方向 图 3 2 3 在图中啮合处标出蜗杆和蜗轮所受各分力的方向 2 10分 指 出 图 4 2 中的结构错误 在有错 处画 编号 并分析错误原 因 并在轴心线下侧画出 其正确结构图 图 4 2 答案 一 填空题 每空 1 分共 31 分 1 50 2 60 0 联接 300 传动 3 摩擦 机械 永久 4 松紧边拉力产生的拉应力 离心拉应力 弯曲应力 5 偶 奇 小 6 接触强度 弯曲强度 弯曲强度 接触强度 7 相同 不同 不同 不同 8 轴承效率 2 搅油效率 3 啮合效率 9 转轴 心轴 传动轴 10 轴向 二 单项选择题 每选项 1 分 共 11 分 1 A 2 B 3 A 4 D 5 C 6 D 7 A B 8 B 9 B 10 B 三 计算题 38 分 1 15 分 图 4 1 2 13 分 解 1 i z2 z1 40 设重物上升 1m 手柄应转 x 转 则 5 分 手柄的转动方向 示于图中 3 分 总效率 2 分 L3 分 3 10 分 解 7208C 轴承的 15 0 内 部轴向力 Fd 0 4Fr Fd1 0 4Fr1 0 4 1000 400N 2 分 5 分 F2 F0 5 分 F1 F0 F1 F2 F1 F1 F2 F0 5 分 2 方向如解所示向左 Fd2 0 4Fr2 0 4 2060 824N 2 分 方向如图所示向右 Fd2十 FA 824 十 880 1704 Fd1 故轴承 1 为压紧端 轴承 2 为放松端 Fa1 Fd2十 FA 1704N 3 分 Fa2 Fd2 824N 3 分 四 分析题 20 分 1 11 分 1 在图中啮合处齿轮 1 和齿轮 2 所受轴向力 Fa1和 Fa2的方向如图 2 分 2 蜗杆 3 轮齿的螺旋线方向 蜗轮 4 轮齿的螺旋线方向及其转动方向如图 2 分 3 蜗杆和蜗轮所受各分力的方向 6 分 2 10 分 解 画出的正确结构图如图 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 每指出 1 个错误得 1 分 满分 5 分 每改正 1 个错误得 1 分 满分 5 分 3 如下图所示为二级蜗杆传动 已知蜗杆 3 的螺旋线方向为右旋 蜗轮 4 的转向如图所示 轴 I 为输入 轴 试求 1 轴 I和轴 的转向 2 全部的蜗轮 蜗杆的螺旋线方向 3 蜗轮 2 和蜗杆 3 所受各分力的方向 注 要求蜗轮 2 与蜗杆 3 的轴向力方向相反 4 下图为斜齿轮 轴 轴承组合结构图 齿轮用油润滑 轴承用油脂润滑 请指出该轴系结构设计中的 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 题八图 答 1 联轴器的键 1 应采用 C 型键联接 同时 键的布置应与齿轮轴段处的键在同一母线上 2 轴承端盖与轴之间应有间隙并设计密封件 3 左边轴承轴段与轴承端盖轴段之间应设计一个阶梯 不应为同一直径轴 以便于轴承安装 4 左轴承端盖与轴承座间应有垫片 5 左端轴承内圈厚度应略高于轴环厚度 6 齿轮宽度应略短于相应轴段长度 1 2mm 7 齿轮轴上的键长应短于轴段长度 8 右端轴承内圈厚度应略高于轴环厚度 9 右轴承端盖与轴承座间应有垫片 5 如图所示蜗杆蜗轮 级斜齿圆柱齿轮传动 轴为输入轴 已知蜗杆 1 的转向 1 n和蜗轮 2 的轮齿旋 向如图所示 1 在图中标出齿轮 2 4 的转向 3 分 2 为 使 中 间 轴 所 受 的 轴 向 力 可 抵 消 一 部 分 试 确 定 斜 齿 轮3 4 的 轮 齿 旋 向 3 分 3 在图中标出齿轮 2 3 所受的圆周力 2t F 3t F和轴向力 2a F 3a F的方向 4 分 1 齿轮 2 4 的如图所示 2 3 轮右旋 4 轮左旋 3 2 3 两轮的各分力方向下图所示 Fa2 Ft2 Ft3 Fa3 6 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 编写序号列出图中的各设计错误 并指出设计错误的原因 注 不必改正 示例 轴承端盖与箱体间无垫片 无法调整轴承游隙 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2 轴肩高过内圈高度 3 齿轮轮毂的长度要长过与其配合的轴段的长度 1 2mm 4 两端的轴承要加挡油环 5 套筒高度高过右边轴承内圈的高度 6 轴承端盖与轴要留有间歇 7 轴承端盖与轴间要有密封圈 8 联轴器没有定位轴肩 9 联轴器与端盖之间应间隙 10 键槽位置不对 轴上键槽应在同一母线上 11 联轴器上键槽应为通 12 轴应短 1 2mm 一 选择题 每小题 1 分 共 15 分 请将答案填入下表中 1 平键联接中的平键截面尺寸 b h 是按 C 选定的 A 转矩 B 功率 C 轴径 D 材料 2 带传动在工作时产生弹性滑动 是由于 C A 包角 1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 在一定转速下 要减轻滚子链传动的不均匀性和动载荷 应该 D A 增大节距 P 和增加齿数 Z1 B 增大节距 P 和减小齿数 Z1 C 减小节距 P 和减小齿数 Z1 D 减小节距 P 和增加齿数 Z1 4 在下列四种型号的滚动轴承中 只能承受径向载荷的是 B A 6208 B N208 C 30208 D 51208 5 在下列四种类型的联轴器中 能补偿两轴的相对位移以及可以缓和冲击 吸收振动的是 D A 凸缘联轴器 B 齿式联轴器 C 万向联轴器 D 弹性套柱销联轴器 6 带传动张紧的目的是 D A 减轻带的弹性滑动 B 提高带的寿命 C 改变带的运动方向 D 使带具有一定的初拉力 7 仅受预紧力 F 作用的紧螺栓联接 其螺栓的计算应力 ca 2 1 4 3 1 d F 将拉应力增 30 的原因 是考虑 C A 安装时可能产生的偏心载荷 B 载荷可能有波动 C 拉伸和扭转的复合作用 D 螺栓材料的机械性能不稳定 8 在一般工作条件下 齿面硬度 HBS 350 的闭式钢制齿轮传动 通常的主要失效形式为 B 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 9 一对相啮合的圆柱齿轮的 Z2 Z1 b1 b2 其接触应力的大小关系是 C A H1 H2 C H1 H2 D 可能相等 也可能不等 10 斜齿圆柱齿轮的法面模数 mn与端面模数 mt的关系式 应该是 C A mn mtsin B mn mt cos C mn mtcos D mn mtcos 11 齿轮传动中 轮齿的齿面疲劳点蚀通常首先发生在 D 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 12 在下列四种型号的滚动轴承中 必须成对使用 深沟球轴承 圆锥滚子轴承 推力球轴承 圆柱滚子轴承 13 联接螺纹主要要求 效率高 平稳性好 自锁性好 加工方便 14 带传动的主要失效形式是 弹性滑动 冲击载荷下传动带拉断 磨损 打滑和疲劳破坏 15 一般参数的闭式硬齿面齿轮传动最经常出现的失效形式是 轮齿折断 齿面疲劳点蚀 齿面胶合 齿面磨损 16 某厂运输带由转速 1440r min 的电动机通过三套减速装置来驱动 其中 a 双级直齿圆柱齿轮减速器 b 滚子链传动 c V 带传动 这三套减速装置的排列次序宜采用 电动机 a b c 运输带 电动机 b a c 运输带 电动机 c a b 运输带 电动机 b c a 运输带 17 选择平键的剖面尺寸 b h 是根据 轴的直径 传递的扭矩 轴的转速 轮毂长度 18 斜齿圆柱齿轮传动 螺旋角取得越大 则传动的平稳性 越低 越高 没有影响 19 在轴的结构设计中 轴的最小直径是按 来初步确定的 扭转强度 弯曲强度 轴段的长度 轴段上零件的孔径 20 直轴按其载荷性质可分为三种 只承受弯矩 而不承受转矩的称 心 轴 既承受弯矩又承受转 矩的称 转 轴 二 填空题 1 带传动中 若主动轮圆周速度为 1 从动轮圆周速度为 2 带的线速度为 则三者关系是 1 2 2 蜗杆传动除了作强度计算外 还须作 热平衡计算 其根本目的在于防止胶合 3 齿轮传动时 两轮轮齿的 齿面接触 应力相等 而两轮轮齿的 齿根弯曲 应力不相等 4 在设计 V 带传动时 V 带的型号是根据 小带轮转速 n1 和 计算功率 Pc 选取的 5 链传动中的节距越大 链条中各零件尺寸 越大 链传动的运动不均匀性 越大 三 简答题 每小题 5 分 共 10 分 1 有一由 V 带传动 链传动和齿轮传动组成的减速传动装置 试合理确定其传动布置顺序 并说明其 原因 答 V 带传动 齿轮传动 链传动 V 带传动在高速级可使有效拉力小 并且可以缓冲吸振 链传动在低速级传动的不均匀性和动载荷小 四 分析题 每小题 10 分 共 20 分 1 下图所示蜗轮蜗杆 斜齿圆柱齿轮传动组成的传动装置 蜗杆为主动件 若蜗杆 1 的转动方向如图 中 n1所示 蜗杆齿的螺旋线方向为右旋 试分析 1 为使中间轴 I所受的轴向力能抵消一部分 确定蜗轮 2 斜齿轮 3 和斜齿轮 4 的轮齿旋向 2 在图中画出蜗轮 2 的圆周力 Ft2 径向力 Fr2 和轴向力 Fa2 以及斜齿轮 3 的圆周力 Ft3 径向力 Fr3 和轴向力 Fa3 五 计算题 共 30 分 1 计算下图所示两个机构的自由度 若有复合铰链 局部自由度和虚约束应指出 8 分 五 计算题 1 一机械传动装置 采用一对角接触球轴承 暂定轴承型号为7307AC 已知轴承载荷R1 1200 N R2 2050 N FA 880 N 转速 n 5000 r min 运转中受中等冲击 预期寿命 Lh 2000 h 试问所选轴承型号是否恰 当 注 70000AC 型轴承的内部轴向力为 0 7R 对 70000AC 型轴承 e 0 68 当 A R e 时 X 0 41 Y 0 87 当 A R e 时 X 1 Y 0 fT 1 fF 1 5 7307AC 轴承的径向额定动载荷 C 32800 N 14 分 解 1 先计算轴承 1 2 的轴向力 A1 A2 两个 70000AC 型轴承的内部轴向力为 11 22 0 70 7 1200840N 0 70 7 20501435N SR SR 因为 21 N 1720880840SFS A 所以 N1720 12 A FSA N840 11 SA 2 计算轴承 1 2 的当量动载荷 70000AC 型轴承 e 0 68 而 68 084 0 2050 1720 68 07 0 1200 840 2 2 1 1 R A R A 所以 X1 0 41 Y1 0 87 X2 0 41 Y2 0 87 故径向当量动载荷为 1 2 0 41 12000 87 8401222 8 N 0 41 20500 85 17202302 5 N P P 3 计算所需的径向额定动载荷 C 因两端选择同样尺寸的轴承 而 P2 P1 故应以轴承 2 的径向当量动载荷 P2为计算依据 N 05 291302000 10 500060 1 5 23025 1 10 60 3 1 6 3 1 6 2 2 h T P L n f Pf C 因为 C2 C 故所选 7307AC 轴承合适 2 某两端固定轴采用一对深沟球轴承 6208 已知轴上的轴向外载荷 Fa 720 径向外载荷 Fr 2400N 对称布置 1440r min fF 1 2 fT 1 额定动载荷 C 29500 额定静载荷 C0 18000 求该对轴承的寿命 求 1 两轴承的轴向力 A1 A2 4 分 2 两轴承的当量动载荷 P1 P2 并指出哪个是危险轴承 6 分 3 计算轴承的寿命 4 分 Fr 错误 未找到引用源 题四 图 3 解 R1 R2 1200N 1 A1 Fa A2 0 2 A C0 0 04 e 0 24 A1 R1 0 6 e X1 0 56 Y1 1 8 X2 1 Y2 0 P xR yA P1 1968 N P2 1200N P1 P2 轴承 1 危险 3 2256 60 10 3 6 Pf Cf n L F t h h 六 改错题 10 分 下图所示为一齿轮轴部件图 请在有结构错误的地方用序号标出 并逐条写出错误的内容 不必改正 一 选择题 共 30 分 每小题 2 分 1 链传动作用在轴和轴承上的载荷比带传动要小 这主要是因为 C A C0 e A R e x y 0 025 0 22 0 56 2 0 0 04 0 24 1 8 0 07 0 27 1 6 A 链传动只用来传递较小功率 B 链速较高 在传递相同功率时圆周力小 C 链传动是啮合传动 无需大的张紧力 D 链的质量大 离心力大 2 直齿圆柱齿轮传动 当齿轮直径不变 而减小模数增加齿数时 则 C A 提高了轮齿的弯曲强度 B 提高了齿面的接触强度 C 降低了轮齿的弯曲强度 D 降低了齿面的接触强度 3 受中等冲击载荷 支承刚度较差 速度较高的两轴之间宜选用 A A 弹性柱销联轴器 B 凸缘联轴器 C 十字滑块联轴器 D 万向联轴器 4 带传动工作时 设小带轮为主动轮 则带的最大应力发生在带 C A 进入大带轮处 B 离开大带轮处 C 进入小带轮处 D 离开小带轮处 5 有一减速器传动装置由带传动 链传动和齿轮传动组成 其安排顺序以方案 A 为好 A 带传动 齿轮传动 链传动 B 链传动 齿轮传动 带传动 C 带传动 链传动 齿轮传动 D 链传动 带传动 齿轮传动 6 螺纹联接防松的根本问题在于 C A 增加螺纹联接的轴向力 B 增加螺纹联接的横向力 C 防止螺纹副的相对转动 D 增加螺纹联接的刚度 7 为联接承受横向工作载荷的两块薄钢板 一般采用的螺纹联接类型应是 A A 螺栓联接 B 双头螺柱联接 C 螺钉联接 D 紧定螺钉联接 8 齿面硬度 HB 350HBS 的闭式钢制齿轮传动中 主要失效形式为 B A 齿面磨损 B 齿面点蚀 C 齿面胶合 D 轮齿折断 9 不完全液体润滑滑动轴承 验算 pvpv 是为了防止轴承 B A 过度磨损 B 过热产生胶合 C 产生塑性变形 D 发生疲劳点蚀 10 对于温度变化不大的短轴 考虑结构简单 轴承部件的轴向固定方式宜采用 A A 两端固定 B 两端游动 C 一端固定一端游动 D A B C 均可以 11 在蜗杆传动设计中 除规定模数标准化外 还规定蜗杆直径d1取标准 其目的是 B A 限制加工蜗杆的刀具数量 B 限制加工蜗轮的刀具数量并便于刀具的标准化 C 为了装配方便 D 为了提高加工精度 12 工作时承受弯矩并传递转矩的轴称为 B A 转动心轴 B 转轴 C 传动轴 D 固定心轴 13 普通平键的主要失效是 A A 工作面被压溃或键被剪断 B 工作面产生胶合破坏 C 工作面产生过度磨损 D 键被弯曲折断 14 带传动产生弹性滑动的原因是由于 D A 带不是绝对挠性体 B 带与带轮间的摩擦系数偏低 C 带绕过带轮时产生离心力 D 带的紧边与松边拉力不等 15 非液体摩擦滑动轴承正常工作时 其工作面的摩擦状态是 C A 完全液体摩擦状态 B 干摩擦状态 C 边界摩擦或混合摩擦状态 D 不确定 二 标准件 4 题共 12 分 每小题 3 分 1 请按 GB T 5781 2000 标准标注出 公称直径为 16mm 长 60mm 全螺纹六角头螺栓 并按 GB T 41 2000 的标准标注出与该螺栓配合使用的不经表面处理的普通粗牙六角螺母 螺栓 M16 60 GB T 5781 2000 螺母 M16 GB T 41 2000 2 请按 GB T 1096 2003 标准标注出 宽为18 mm 高为11 mm 长为 100 mm 圆头普通平键 按GB T 119 2000 标准标注出 直径为 10 mm 长为 100 mm 直径允差为 d4 材料为 35 号钢 热处理硬度为 HRC28 38 不经表面处理的圆柱销 键 18 100 GB T 1096 2003 销 10 100 GB T 119 2000 3 根据下面所给出的轴承代号 指出下面轴承相应的类型 尺寸系列 内径 公差等级和游隙组别 1 6308 C3 2 7214B 3 30213 P4 6308 C3 表示内径为 40mm 03 尺寸系列的深沟球轴承 0 级公差 3 组游隙 7214B 表示内径为 70mm 02 尺寸系列的角接触球轴承 接触角为 40 0 级公差 0 组游隙 30213 P4 表示内径为 65mm 02 尺寸系列的圆锥滚子轴承 4 级公差 0 组游隙 4 根据下面所给出带 滚子链编号 指出这些零件的公称尺寸 1 带 A 1000 GB T 11544 1997 2 链 08A 1 88 GB T1243 2006 注 此链的节距为 0 5 英寸 1 A 1000 GB T 11544 1997 基准长度为 1000 mm 的 A 型普通 V 带 2 08A 1 88 GB T1243 2006 A 系列 节距 12 7mm 单排 88 节的滚子链 三 问答题 4 题共 20 分 每小题 5 分 1 简述静强度设计和疲劳强度设计的不同之处 2 当设计链传动时 选择齿数和节距时应考虑哪些问题 3 闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算 4 在具有稳定输入 输出功率的机器上 转轴以定速转动 当不考虑外来冲击和载荷波动等作用时 请分别将内部受的是稳态应力或交变应力的零件的编号写入下面相应的分类中 A 机箱箱体的地脚螺栓 B 装有齿轮的旋转轴 C 轴上的齿轮 D 轴上的蜗杆 E 轴上的滚 动轴承 F 轴上的平键 G 联轴器上的螺栓 H 轴上的销 I 联轴器 J 离合器 K 输出端的滚 子链 L 输入端的 V 带 1 受稳态应力的零件是 A F G H I J 2 受交变应力的零件是 B C D E K L 3 利用摩擦工作的零件有 A E J G L 四 分析题 8 分 1 图示为由圆锥齿轮和斜齿圆柱齿轮组成的传动系统 已知 轴为输入轴 转向如图所示 1 在下图中标出各轮转向 2 分 2 为使 2 3 两轮的轴向力方向相反 确定并在图中标出 3 4 两轮的螺旋线方向 3 在图中分别 标 出 2 3 两轮 在啮 合 点处 所受 圆 周力 t F 轴 向 力 a F和径 向 力 r F的 方 向 4 分 1 各轴转向如图所示 2 3 轮左旋 4 轮右旋 3 2 3 两轮的各分力方向下图所示 Fa3 Fr3 Ft3 Ft2 Fr2 Fa2 五 计算题 2 题共 20 分 每小题 10 分 1 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 1 d 13 835mm 的普通螺栓 螺栓材料的许用拉应力 180MPa 螺栓的相对刚度 0 5 bbm ccc 按紧密性要求 剩余预紧力 1 F 1 83F F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 max p及每个螺栓连接所需的预紧力 0 F 1 计算每个螺栓允许的最大总拉力 2 1 2 2 4 1 3 20815 1 d F N 分 分 1 计算容器内液体最大压强 21 2 max max 2 8 1 20815 7434 1 2 8 4 1 12 1 82 1 a FFFF FN D Fp pMP 分 分 分 分 3 02 2 208150 5 7434 17098 1 b bm C FFF CC N 分 分 2 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 1R F 2000N 2R F 4000N 轴上作用的轴向外加载荷 X F 1000N 轴承内部附加轴向力 S F的计算为 S F 0 7 R F 当轴承的轴向载荷与径向载荷之比 A R F F e 时 X 0 41 Y 0 87 当 A R F F 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 11 22 12 0 70 7 20001400 1 0 70 7 40002800 1 1400 10002400 1 SR SR SXS FFN FFN FFF 分 分 分 轴承 1 为压紧端 轴承 2 为放松端 1 分 1 22 2800 10001800 2800 A AS FN FFN 2 分 2 1 11 1 11111 2 22 2 1800 0 90 68 0 41 0 87 1 2000 2000 0 41 0 87 18002386 1 2800 0 70 68 0 41 0 87 1 4000 A R pRA A R F eXY F PfX FY FN F eXY F 分 分 22222 4000 0 41 0 87 28004076 1 FRA PfX FY FN 分 分 六 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 1 2mm5 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 一 填空 每空 1 分 共 20 分 1 在疲劳曲线上 以循环基数 N0为界分为两个区 当 N N0时 为 区 当 N N0 时 为 区 2 刚度是指机械零件在载荷作用下抵抗 的能力 零件材料的弹性模量越小 其刚度就 越 3 润滑油的 性越好 则其产生边界膜的能力就越强 越大 则其内摩擦阻 力就越大 4 为改善润滑油在某些方面的性能 在润滑油中加入的各种具有独特性能的化学合成物即为 5 正是由于 现象 使带传动的传动比不准确 带传动的主要失效形式为 和 6 蜗杆传动的主要缺点是齿面间的 很大 因此导致传动的 较低 温升较高 7 链传动水平布置时 最好 边在上 在下 8 设计中 应根据被联接轴的转速 和 选择联轴器的型号 9 径向滑动轴承的半径间隙与轴颈半径之比称为 而 与 之比称为偏心率 10 对于普通平键 考虑到载荷分布的不均匀性 双键联接的强度按 个键计算 二 判断题 每小题 1 分 共 10 分 正确的划 错误的划 1 十 字 滑 块 联 轴 器 中 的 所 有 元 件 都 是 刚 性 元 件 因 此 属 于 刚 性 联 轴 器 2 两摩擦表面的粗糙度值越小 则越容易实现液体动力润滑 3 在计算转轴的强度时 安全系数法比当量弯矩法更精确 4 相啮合的蜗杆和蜗轮的螺旋角必须大小相等 旋向相反 5 闭式齿轮传动皆须首先按齿面接触强度进行设计计算 确定传动的几何尺寸 然后校核齿根弯曲疲 劳强度 6 由于链传动不需要张紧力 故作用在轴上的载荷较小 7 正 是 由 于 过 载 时 产 生 弹 性 滑 动 故 带 传 动 对 传 动 系 统 具 有 保 护 作 用 8 楔键只能用于单向传动 双向传动时 必须采用两个楔键 9 性能等级为 6 6 级的螺栓 其屈服点 s 600MPa 10 机械零件的计算分为设计计算和校核计算 两种计算的目的都是为了防止机械零件在正常使用期限 内发生失效 三 简答题 每小题 5 分 共 20 分 1 简述为什么开式齿轮传动一般不会出现点蚀现象 2 对于滚动轴承的轴系固定方式 请解释什么叫 两端固定支承 3 简述形成稳定动压油膜的条件 四 15 分 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 S F 0 68 R F e 0 68 当 R A F F e 时 X 1 Y 0 当 R A F F e 时 X 0 41 Y 0 87 问哪个轴承的寿命低 五 15 分 如图所示的螺栓组联接 已知外载荷 F 5KN 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 六 20 分 设计一个标准直齿圆柱齿轮传动 传动比 i 3 2 允许传动比有不超过 5 的误差 通过 强度计算已确定中心距 a 320mm 模数 m 3mm 取齿宽系数 d 1 试确定下列几何尺寸 m z1 z2 d1 d2 b1 b2 模数系列 3 3 5 4 4 5 5 5 5 6 7 8 一 填空 每空 1 分 共 20 分 1 在疲劳曲线上 以循环基数 N0为界分为两个区 当 N N0时 为 无限寿命区 区 当 N N0 Fx 900N FR1 4000N FR2 2500N 1 2 时 为 有限寿命区 区 2 刚度是指机械零件在载荷作用下抵抗 弹性变形 的能力 零件材料的弹性模量越小 其刚度就 越 小 3 润滑油的 油 性越好 则其产生边界膜的能力就越强 粘度 越大 则其内摩擦阻力就越 大 4 为改善润滑油在某些方面的性能 在润滑油中加入的各种具有独特性能的化学合成物即为 添加 剂 5 正是由于 弹性滑动 现象 使带传动的传动比不准确 带传动的主要失效形式为 打滑 和 带的疲劳破坏 6 蜗杆传动的主要缺点是齿面间的 相对滑动速度 很大 因此导致传动的 效率 较低 温升 较高 7 链传动水平布置时 最好 紧边 边在上 松边 在下 8 设计中 应根据被联接轴的转速 转矩 和 直径 选择联轴器的型号 9 径向滑动轴承的半径间隙与轴颈半径之比称为 相对间隙 而 偏心距 与 半径间隙 之 比称为偏心率 10 对于普通平键 考虑到载荷分布的不均匀性 双键联接的强度按 1 5 个键计算 二 判断题 每小题 1 分 共 10 分 正确的划 错误的划 1 十字滑块联轴器中的所有元件都是刚性元件 因此属于刚性联轴器 2 两摩擦表面的粗糙度值越小 则越容易实现液体动力润滑 3 在计算转轴的强度时 安全系数法比当量弯矩法更精确 4 相啮合的蜗杆和蜗轮的螺旋角必须大小相等 旋向相反 5 闭式齿轮传动皆须首先按齿面接触强度进行设计计算 确定传动的几何尺寸 然后校核齿根弯曲疲 劳强度 6 由于链传动不需要张紧力 故作用在轴上的载荷较小 7 正是由于过载时产生 弹性滑动 故带传动对传动系统具有保护作用 8 楔键只能用于单向传动 双向传动时 必须采用两个楔键 9 性能等级为 6 6 级的螺栓 其屈服点 s 600MPa 10 机械零件的计算分为设计计算和校核计算 两种计算的目的都是为了防止机械零件在正常使用期限 内发生失效 三 简答题 每小题 5 分 共 20 分 1 简述为什么开式齿轮传动一般不会出现点蚀现象 答 因为在开式齿轮传动中 磨粒磨损的速度比产生点蚀的速度还快 在点蚀形成之前 齿面的材料已 经被磨掉 故而一般不会出现点蚀现象 2 对于滚动轴承的轴系固定方式 请解释什么叫 两端固定支承 答 两端固定支承即为轴上的两个轴承中 一个轴承的固定限制轴向一个方向的串动 另一个轴承的固 定限制轴向另一个方向的串动 两个轴承的固定共同限制轴的双向串动 3 简述形成稳定动压油膜的条件 答 1 两摩擦表面之间必须能够形成收敛的楔形间隙 2 两摩擦表面之间必须有充足的 具有一定粘度的润滑油 3 两摩擦表面之间必须有足够的相对运动速度 四 解 1 11 68 0 Rs FF 2720400068 0 N 1 5 分 22 68 0 Rs FF 1700250068 0 N 1 5 分 2 26009001700 2 xs FF N 2720 1 s F N 故 1A F2720 1 s F N 3 分1 xs FF N 1700 2 s F N 故 2A F1820 1 xs FF N 3 分 e F F R A 68 0 4000 2720 1 1 则 X 1 Y 0 则 2720040001 1111P1 PARP fFYFXfF 4000 P f N 3 分 728 0 2500 1820 2 2 R A F F e 则 X 0 41 Y 0 87 则 182087 0250041 0 2222P2 PARP fFYFXfF P f3500 N 3 分 由于 P1 F P2 F 故轴承 1 的寿命短 五 解 1 将 F 向螺栓组形心平移 同时得转矩 T T 500 F 5 105 500 2 5 106 N 4 分 在 F 作用下 各螺栓所受横向力为 Fs1 1250 4 105 3 z F N 3 分 在 T 作用下 各螺栓所受横向力也相等 为 22 6 2 2 80804 105 2 44 F r T r rT s 3 5524 N 4 分 显然 1 2 两螺栓所受的横向力最大 为 cos2 21 2 2 2 1maxsssss FFFFF 135cos3 5524125023 55241250 22 6469 N 4 分 160 160 500 F T F 六 解 1 由 2 1 21 zzma 得 mm a zz 32022 21 取 m 5 mm 应为标准值 2 分 则 5 3202 21 zz 128 1 2 分 112 2 3 zizz 2 2 分 联立 1 2 解得 47 30 1 z 53 97 2 z 取 30 1 z 98 2 z 4 分 150305 11 mzd mm 2 分 490985 22 mzd mm 2 分 1501 1 db d mm 2 分 取 150 2 bb mm 1601015010 21 bb mm 4 分 注 本题主要考察 m 是否为标准值 是否满足 2 1 2 1 2121 zzmdda 各参数和尺寸 取值圆整是否合理 一 填空 每空 1 分 共 20 分 1 当所受轴向载荷通过 螺栓组形心 时 螺栓组中各螺栓承受的 轴向工作拉力 相等 2 从结构上看 带轮由 轮毂 轮辐和 轮缘 三部分组成 3 在直齿圆柱齿轮传动的接触疲劳强度计算中 以 节点 为计算点 把一对轮齿的啮合简化为两 个 圆柱体 相接触的模型 4 按键齿齿廓曲线的不同 花键分为 矩形 花键和 渐开线 花键 5 请写出两种螺纹联接中常用的防松方法 双螺母等 和 防松垫圈等 6 疲劳曲线是在 应力比 一定时 表示疲劳极限 N 与 循环次数 之间关系的曲线 7 理论上为 点 接触或 线 接触的零件 在载荷作用下 接触处局部产生的应力称为接触应 力 8 开式齿轮传动的主要失效形式是 齿面的磨粒磨损 和 断齿 9 径向滑动轴承的条件性计算主要是限制压强 速度 和 pv 值 不超过许用值 10 在类型上 万向联轴器属于 无弹性元件的挠性 联轴器 凸缘联轴器属于 刚性 联 轴器 二 选择填空 每空 1 分 共 10 分 1 下列磨损中 不属于磨损基本类型的是 3 只在齿轮 滚动轴承等高副零件上经常出现的是 2 1 粘着磨损 2 表面疲劳磨损 3 磨合磨损 4 磨粒磨损 2 在通过轴线的截面内 1 的齿廓为直边梯形 在与基圆柱相切的截面内 3 的齿廓一侧 为直线 另一侧为曲线 1 阿基米德蜗杆 2 法向直廓蜗杆 3 渐开线蜗杆 4 锥蜗杆 3 对于直齿圆柱齿轮传动 其齿根弯曲疲劳强度主要取决于 4 其表面接触疲劳强度主要取决于 1 1 中心距和齿宽 2 中心距和模数 3 中心距和齿数 4 模数和齿宽 4 对于径向滑动轴承 1 轴承具有结构简单 成本低廉的特点 3 轴承必须成对使用 1 整体式 2 剖分式 3 调心式 4 调隙式 5 在滚子链传动的设计中 为了减小附加动载荷 应 4 1 增大链节距和链轮齿数 2 增大链节距并减小链轮齿数 3 减小链节距和链轮齿数 4 减小链节距并增加链轮齿数 6 对中性高且对轴的削弱又不大的键联接是 1 联接 1 普通平键 2 半圆键 3 楔键 4 切向键 三 简答题 每小