机械设计历年试题及答案

1、机械设计历年试题及答案IMB standardization office IMB 5AB-IMBK 08- IMB 2C哈工大2 0 0 4秋季学期机械设计试题答案 、选择填空题每空1分，共25分1、按照摩擦界面的润滑状态，可将摩擦分为干摩擦、边界摩擦、液体摩擦和混合 摩擦。2、已知某三线螺纹中径为，螺距为1mm,则螺纹的导程为丄mm。3、螺纹连接防松的实质就是防止螺纹副的相对转动。按照防松方法的工作原理可将 其分为三类，分别是一摩擦防松、机械防松、和永久防松。4、受轴向工作载荷的紧螺栓连接中，螺栓受到的总拉力凡与预紧力F、残余预紧力F"和工作拉力F之间的关系为 oa、F（）= F

2、' + Fc、F0 = Ff + Fn。5、导向平键的工作面是一键的两侧面,导向平键连接的主要失效形式是一工作面的磨损。6、V带传动中带工作中最大应力产生在紧边进入小带轮处,其值为 bmax=6+bb|+bc。7、齿轮传动中选取齿宽系数时，一般采用硬齿面齿轮时齿宽系数亠采用软齿面齿 轮时齿宽系数，齿轮相对于轴承对称布置时的齿宽系数亠齿轮悬臂布置时的齿宽系 数。J、大于；b、小于；c、等于。8、一减速齿轮传动，主动轮1用45号钢调质，从动轮用45号钢正火，则它们齿面 接触应力的关系是h2齿根弯曲应力的关系是°a、 ； b、二； c、V。9、按国家标准GB/292-1993规定，

3、代号为32208的滚动轴承类型为圆锥滚子轴承, 其内径为40_mm,其精度为匹级。10、下列各种联轴器中，属于弹性联轴器的是止；属于可移式刚性联轴器的是；属于固定式刚性联轴器的是丄和亠。a.万向联轴器；b.凸缘联轴器；c套筒联轴器；d弹性柱销联轴器。11、联轴器和离合器都是用来实现轴与轴之间的连接，传递运动和动力。但联轴器与 离合器的主要区别在于联轴器需要在停车后才能实现轴与轴的结合或分离，而离合 器可使工作中的轴随时实现结合或分离。二、问答题每题6分、计30分1、分别说明普通螺纹、梯形螺纹的特点和应用场合。答：普通螺纹自锁性能好，强度高（2分）.主要用于连接（1分）°梯形螺纹效率比

4、矩形螺纹略低，但牙根强度较高，易于对中，磨损后可以补偿卫分）；在螺旋传动中应用晟普遍。（1分）2、分别说明硬齿面闭式齿轮传动和闭式蜗杆传动的主要失效形式与设计准则。答：硬齿面闭式齿轮传动的主要失效形式是齿根弯曲疲劳折断（1分）；其设计准则是 按齿根弯曲疲劳强度进行设计，然后校核齿面接触疲劳强度（2分）。闭式蜗杆传动的主要失效形式是齿面胶合、点蚀和磨损（1分）；其设计准则是按 齿面接触疲劳强度条件计算蜗杆传动的承载能力，在选择许用应力时适当考虑胶 合和磨损的影响，同时应进行热平衡计算（2分）°3、什么是摩擦型带传动中的弹性滑动现象可否避免它对带传动有何影响答：由带的弹性变形而引起带与带

5、轮之间的相对滑动现象称为弹性滑动透°弹性滑动是带传动中不可避免的现象（2分）。它会引起以下后果：从动轮的圆周速度总是落后于主动轮的圆周速度，并随载 荷变化而变化，导致此传动的传动比不准确损失一部分能量，降低了传动效 率，会使带的温度升高，并引起传动带磨损。（2分）4、齿轮传动中的载荷系数K为四个系数的乘积，K=KAKvKBKa,分别说明心和心的 名称及引入该系数是为了考虑哪些方面的影响。答：动载系数（1分）Ku考虑由于齿轮制造精度、运转速度等轮齿内部因素引起的附 加动载荷影响系数（2分）齿向载荷分布系数（1分）Kp考虑沿齿宽方向载荷分布不均匀对轮齿应力的影响系数（2分）5、写出一维流

6、体动压基本方程（雷诺方程）并利用该方程说明形成流体动压 润滑的必要条件。答：一维流体动压基本方程：冬=6“山匚如（3分）dx形成流体动压力的必要条件是：流体必须流经收敛形间隙，入口处h>h0, dp/dx>0,压力逐渐增大，出口处h<h0, dp/dxvO,压力逐渐减小；（1分） 流体必须有足够的速度，VMO；（1分） 流体必须是粘性流体，（1分）三、分析计算题（共25分）1、在图示电动绞车系统中，件1和2均为斜齿圆柱齿轮，件3为蜗杆，件4为蜗轮。 已知蜗轮蜗杆均为右旋，并且设计时II轴上的齿轮2与蜗杆3的轴向力能够相互抵消 一部分，试回答下列问题（共16分）: 齿轮1的轮齿

7、螺旋线方向是 o （2分） 在图中用箭头表示出重物上升时齿轮1和齿轮2的转动方向以及齿轮2在节点A所 受的轴向力巧2的方向。（4分） 重物上升时，在节点B处画出蜗杆3所受的轴向力巧八圆周力和径向力巴3的 方向，在节点B处画出蜗轮4所受的圆周力行4的方向。（4分） 若起重量VV=50000N.蜗杆头数乙尸2,蜗杆分度圆直径=100mm,蜗轮齿数 Z4=60,模数m=5,卷筒直径D=300mm,传动效率尸。试求节点B处凡3和屉的大 小。（6分）答： 左旋（2分）。 齿轮1、齿轮2的转动方向的方向如图所示（2分），化2的方向如图所示（2分）。 各分力方向如图所示。（4分） Fa3 =-Fi4 =2T

8、JdA =WxD/（/hxz4） = 50000 x 300 / （5 x 60） = 50000 N （3 分）（3分）巧4 = -人3 = 2人 /3 = 2人 /（< X帀X3 ）=VV xD/（ixrjxd3） = 50000X 300/（30x 0。75 x 100） = 6667 N2、如图所示，某轴由一对7209 AC轴承支承，轴承采用面对面安装形式。已知两轴承径向载荷分别为Fri=3000N; Fr2=4000N,轴上作用有轴向外载荷A=1800No载荷平 稳，在室温下工作，转速n=1000r/mino该轴承额定动载荷C=29800N,内部轴向力 S=, e=,当量动载荷

9、系数如下表所示。试计算此对轴承的使用寿命。（9分）Fa/Fr>eFa/Fi<eXYXY10答：内部轴向力方向如图所示（2分）Si=1200N分）S2=1600N分）因为 A+Si>S2 故 FaI=Si=1200N （1 分）Fa2=S 1 + A=3000N（1 分）比较两轴承受力，只需校核轴承2。Fa2/Fr2=>e（1 分）P=XFr2+YFa2=*4000+*3000=4250N（1 分）（2分）in6L = （%）3 =5240.5 h60/2四、结构题（20分）1、如下图所示，轴承部件采用左端固定右端游动支承结构，指出图中错误并在不改 变轴承类型前提下画出正

10、确结构。直接画在中心线下方，轴承可采用简化画法。（6分）答：轴可向右侧窜动（2分）。改正错误（4分，其它结构达到相同目的也可）。2、图连接面受转矩作用，利用四个螺栓完成连接，重新布置螺栓组使其受力更为合理并在右边画出较制孔用螺栓连接结构示意图。（6分）评分标准：螺栓位置（2分）较制孔用螺栓连接（4分）3、完成图中轴系部件结构。（8分）评分标准：键连接结构（3分）齿轮轴向定位固定（2分）轴承考虑拆卸的固定（左右各分）哈工大2006年秋季学期机械设计试题 选择填空题（每空一分共20分）1在常用的螺纹连接中，自锁性能最好的螺纹是.其牙型角a 二o2普通平键连接工作时，平键的工作面是.平键的剖面尺寸“

11、X/?按从标准中查取。普通平键连接的主要失效形式O3带传动中，若5为主动轮圆周速度，4为从动轮圆周速度，u为带速.则这些速度之间存在的关系是 o4 V带传动中，V带截面楔角0 = 40 ,则V带轮的轮槽角叽应40 o5在设计V带传动时，V带的型号可根据和查选型图确定。6对于一对材料相同的钢制软齿面齿轮传动，为使大小齿轮接近等强度，常用的热处理方法是小齿轮,大齿轮O7根据轴的承载情况，自行车的前轴应称为轴。中间轴应称为轴。8代号为6206的滚动轴承，其类型是,内径d二mm9温度和压力是影响粘度的主要因素，若温度升高，则.若压力升高，则O10在下列联轴器中，能补偿两轴的相对位移并可缓冲吸振的是A凸

12、缘联轴器B齿式联轴器C万向联轴器D弹性柱销轴器11在蜗杆传动中，对每一模数规定了一个或几个蜗杆分度圆直径的目的12普通平键连接工作时，平键的工作面是o二 简答题（共5题，每题6分）1简述齿轮传动的失效形式和开式齿轮传动的设计准则2以框图形式说明转轴的设计过程。3简述蜗杆传动的正确啮合条件。4简述动载系数K和齿间载荷分配系数K.的含义并各举出两个主要影响因素。5写出一维的雷诺方程并根据该方程简述形成流体动压润滑的必要条件。三分析计算题1 如图a、b分别为二级标准斜齿圆柱齿轮减速器的两种布置形式。已知齿轮2模数 叫亍、空二57, =13° ；齿轮3模数醞二3mm, z二19 ；齿轮4轮齿

13、旋向为右旋。若主动轴 I转向如图所示，试：1）图&、b两种布置形式哪种布置合理并分析为什么（2分）2）3）为使中间轴II的受力合理，试确定齿轮2轮齿旋向。（2分）4）在你认为齿轮布置合理的图上，画出各齿轮受力方向。（3分）5）为使轴II的外部轴向力为零，试计算出齿轮3的螺旋角禺的值（6）7 分）7）8）若主动轴I转向相反，轴II的外部轴向力还是否为零（9）1 分）10）（本题合计15分）图a图b2 （总13分）：如图所示，一级斜齿圆柱齿轮减速器的小齿轮为悬臂布置形式。该 齿轮的轴系采用一对角接触球轴承背对背安装的支撑形式。已知：轴承径向载荷 Frl、Fr2方向如图所示，大小分别为：Fr

14、l二5500N、Fr2=3000N.小齿轮轴向力 A二1500N。轴承内部轴向力按S二计算。1）分别计算该对轴承的轴向力甩1、Fa2o （8分）2）若该对轴承的基本额定寿命为8000小时，现将载荷加大一倍，将转速减小一半, 试计算后确定该对轴承能否满足载荷及转速改变后基本额定寿命至少2500小时的工 作要求（7分）四结构题1下图分别用六角头M16的普通螺栓、六角头M16的餃制孔螺栓连接两 块厚度为20mm的钢板，采用弹簧垫圈，补画出其余结构线条，并注明 那个是普通螺栓连接，那个是狡制孔螺栓连接（4分）。2指出齿轮轴系结构图中的错误（指出并改正8处即可），说明错误原 因，并在中心线上方画出正确结

15、构（16分）。已知：1）齿轮是油润滑，轴承是脂润滑；2）轴承为深沟球轴承。哈工大2007年秋季学期机械设计试题一、填空题，（每空1分，共26分）1、设计连轴器时，先根据工作条件和要求选择合适的类型，然后按轴的直径、 转速 和 计算转矩 从标准中选择所需要的型号 和尺寸。2、非液体摩擦滑动轴承处于隽埜摩擦状态，在非液体摩擦径向滑动轴承的设计计算时.验算pv值的目的主要是为了限制 轴承温度（或摩 擦功耗），维持边界膜不被破坏。3、螺纹公称直径是螺纹大径，强度计算时应用的螺纹直径参数 是螺纹小径。4、在带传动的失效形式中，打滑是由于过载引起的。5、齿轮传动的失效形式有齿面磨损、轮齿折断、齿面胶合、

16、（齿面点蚀和轮齿塑性变形 。6、齿轮传动的载荷系数主要由使用系数，动载系数.齿向载荷分布系数和齿间载荷分配系数一组成。其中主要与齿轮相对于轴承安装位 置有关的系数是（齿向载荷分布系数。7、一对相互啮合圆柱齿轮.两齿轮的齿面接触应力关系是刖】三刚2,许 用接触应力的关系2h】H 0H2,两齿轮的齿根弯曲应力耐 H兀2。傾二、H）8、螺纹连接中，按其工作原理不同，螺纹防松方法有摩擦防松、_机械防松和永久性防松等。9、代号为7309 C/P4的滚动轴承，其类型名称为 角接触球轴承 内径为45 mm.接触角为15。，精度等级是P4。10、平键连接的主要失效形式是 工作面的压溃<：的剪断二、简答题

17、（共24分）1. 带传动过程中，带受到的应力分为几种？写出名称。以如图所示的减速 传动为例，画出带传动时，带中的应力变化图，并指岀最大应力的位 置，写出最大应力表达式。画图时适当照顾比例。（6分）答：带传动受3种应力，分别是紧边和松边的拉应力s和乞，弯曲应 力6,离心应力s （3分）。最大应力发生在紧边，带刚绕上小带轮的入 口处（1分）。最大应力表达式， amax = <7| 4- C7r 4- CF/, （1 分）。1 闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算提高散热能力的常用措施主要有哪些（6分）2 .答：因为蜗杆传动效率低，发热大，在闭式蜗杆传动中，如果产生的 热量不能及时散逸，就会使油

18、温升高，润滑油粘度下降，润滑条件恶 化，导致齿面磨损加剧，甚至发生胶合，所以，需要进行热平衡计算。（得2分）。常用的提高散热能力的措施主要有1）合理地设计箱体的结 构，铸出或焊上散热片，以増大散热面积；2）在蜗杆上安装风扇，进形 人工通风，以提高散热系数；3）在箱体油池中装设蛇形冷却水管，直接 降低油温；4）采用压力喷油循环润滑。（得4分）。3什么是轴承的基本额定动负荷基本额定动负荷的方向是如何规定的（6分）答：轴承的基本额定动负荷：滚动轴承标准中规定，轴承工作温度 在100C。以下，基本额定寿命L = 1x10时，轴承所能承受的最大载荷成 为轴承的基本额定动负荷.（3分）轴承的基本额定动负荷

19、的方向，对于向心轴承为径向载荷（1分）， 对于推力轴承为中心轴向载荷（1分），对于角接触向心轴承为载荷的径 向分量（1分）。4 .简述闭式齿轮传动的设计准则。（6分）答：1）对于软齿面闭式齿轮传动，通常先按齿面接触疲劳强度进行设 计（2分），然后校核齿根弯曲疲劳强度（1分）。2）对于硬齿面闭式齿轮传动，通常先按齿根弯曲疲劳强度进行设计 （2分），然后校核齿面接触疲劳强度（1分）。三、分析计算题（共34分）有一电动绞车，采用如图2所示的传动方案，齿轮1和2 1为闭式直齿圆柱齿轮传动，蜗杆3和蜗轮4为开式传动。已知 本题分数齿轮1、齿轮2和蜗杆3的材料均为40Cr钢，且它们均为表面 淬火处理，表面

20、硬度为4555HRC,蜗轮材料为铸造锡磷青 铜。采用4个联轴器将6根轴连接，把运动和动力传递到卷 筒，实现提升重力W的目的。解答下列各问题。图21、试分析I、II和VI轴各受什么载荷作用，注明各轴的类别（不计 各轴的自重）。分析III轴AA截面和B-B截面上各作用有哪几种应力这 些应力的变化性质如何（卷筒轴双向转动受力）。（10分）答：1轴只受扭矩，是传动轴（2分）；II和VI轴不仅受转矩.还受 弯矩，是转轴（2分）；III轴A-A截面上只作用弯曲应力，弯曲应力为 对称循环变应力（2分）；B-B截面上不仅作用弯曲应力，还作用有扭剪 应力，其中弯曲应力为对称循环的变应力.扭剪应力为对称循环的变应

21、 力（4分）。2、受力分析问题。（共8分）1）蜗杆轮齿的螺旋线方向如图2所示，试确定蜗轮轮齿的螺旋线方向， 并标在图上。在图中标出使重力W上升时电机的转向，并画出蜗轮轮齿 在啮合点D处各分力F.几,尺的方向。可在两个视图上分别用箭头表 示。（5分） 答：蜗轮为右旋。（1分）电机转向为如图向上。（1分）如图所示：3个力各1分，共3分，（2）如果采用如图3所示传动方案，当重力W上升时，为了使II轴 受力合理，怎样设计齿轮1和齿轮2的轮齿螺旋线方向？并在图中啮合点 C处标出齿轮2的轴向力的方向。（3分）答：齿轮1为左旋。（1分）；齿轮2应为右旋。（1分）；轴向力 方向向左。（1分）3、若凸缘联轴器的

22、两个半联轴器凸缘间用6个M16的普通螺栓连 接，已知预紧力尸=800N,结合面间的摩擦系数U，可靠性系数 卷筒直径为D二250mm,螺栓中心所在圆周的直径为D0=300mmo按此预 紧力大小，计算该螺栓组连接所能允许提起的最大重力Wmax。 （7分）答：对于只承受预紧力的紧螺栓连接.依靠预紧力在结合面间产生 的摩擦力对形心的力矩之和来平衡外力矩.预紧力满足（2分）KfTZ=1O.I5x8OOx6x 仏=二= 90000N mm （1 分）% 牛忌（2分）27 = 2x90000 = 72QN（分）nwc D 250该螺栓组所能允许提起的最大重力为720N（1分）4、若轴采用一对7000型轴承固

23、定方式，如图4所示。已知轴承1、2的 径向支反力为F,i = 4000N, Ff2 = 5000N。轴上两零件所受的轴向力 A/=900N, A2=400N （方向如图所示）。轴承上的内部轴向力S与径向载 荷斤之间的关系式为S=Fro试计算轴承1、2所受的轴向载荷凡|、几2。（9分）答：1）求轴承1和2的内部轴向力大小和方向5j=1600N方向如图（计算正确分，方向正确分）S2=2000N方向如图（计算正确分，方向正确分）右运动起轴有向Fai=5i=1600N（2 分）Fa2= 51+A1-A2=21OON （2 分）四、结构题（共16分）1、图5轴承部件，采用两端固定支承结构形式，轴承采用润

24、 滑脂润滑。指出图中设计的结构错误，并对错误的原因作简要说 明，并在图中下半部分画出正确结构图。（12分） 注：标出8处即可，同类性质的错误按一处记分。图5 箱体上与轴承端盖接触面应有凸台，减少加工面积； 应有调整垫片；（3）缺少挡油板；4轴承端面和轴承座端面不应重合；与轮毂配合段轴颈长度应比轮毂长小1 2mm ；（6）端盖和轴之间不应接触.要有间隙；应加密封圈；(8) 应同一轴上的键连接应在同一母线上；(9) 轴承的定位套筒和轴肩外径不应高过轴承内圈.应为轴承留拆卸空 间；W密封处轴径应比轴承内径下，减小安装轴承的距离。 每指出一处错误，并说明得分，总共不超过4分； 把指出的错误画正确每处得

25、1分，总共不超过8分。2、如图6所示凸缘联轴器结构，采用餃制孔螺栓连接，请画出螺栓 连接两个半联轴器的结构图。(螺栓的公称直径为M12)。(4分)图6哈工大2009秋季学期考试试题答案机械设计试题(A卷)、填空题每空1分，计25分1、一减速齿轮传动，主动轮1用45号钢调质，从动轮用45号钢正火， 则它们齿面接触应力的关系是亠。a、hi > i b、bm = <rH2 , c、< eTH2 o2、带传动中紧边拉力为匚 松边拉力为竹，则其传递的有效圆周力F为a、F, +F, ； bx (F, -FJ/2 ； cs 耳-耳；d、(F( +F2)/2O3、对于硬齿面闭式齿轮传动，其齿

26、面接触承载能力较高，故通常先按 齿根弯曲疲劳强度进行设计,然后校核齿面接触疲劳强度。4、蜗杆的 模数为标准模数，蜗轮的 压力角为标准压力角。a、法面；b、端面；c、轴面。5、带在带轮上即将打滑而尚未打滑的临界状态时，林与竹的关系可用着 名的欧拉公式表示为_F严F2e _o6、在蜗杆传动中，当需要自锁时,应使当量摩擦角b蜗杆导程角。a、小于；b、大于；c、等于。7、计算蜗杆传动的传动比时，公式c是错误的。a、i = (0 / / b、i = nJ Uy $ C、i = d 2 / d、t d、i = Z2 o8、蜗杆传动的失效通常是发生在 蜗轮轮齿上：9、设计圆柱螺旋弹簧时，其弹簧直径d按强度条

27、件确定，其工作圈数n按刚度 条件确定。10、弹簧指数C= D?/d , C值越大，刚度越小°11、楔键联接靠摩擦力传递转矩，用于对中性要求不高的联接。12、按国家标准GB/292-93规定，代号为7210C的滚动轴承类型为角接 触球轴承轴承,其内径为50 mm.宽度系列为窄、系列,直径系列为 复系列，C代表公称接触角15o,其精度为匹级。13、下列各种联轴器中，能减缓振动和冲击的是丄；可实现两轴线角位 移最大的是丄；常用于两轴线对中性不好、低速情况下的是卫和旦。a套筒联轴器；b.凸缘联轴器；c.万向联轴器；d.十字滑块联轴器；e. 齿轮联轴器；f.弹性柱销联轴器。二、问答题每题5分、

28、计30分1、试分析影响带传动所能传递最大有效圆周力仇那的主要因素。（5 分）凡狄与初拉力F。、包角也和摩擦系数/有关。（3，）化大、勺大、/大，则产生的摩擦力大，传递的最大有效圆周力也 大。（2）2、试说明齿形系数冷与齿轮的哪些参数有关，并对齿根弯曲应力*有何 影响（5分）齿形系数*反映了轮齿几何形状对齿根弯曲应力帀的影响，凡是影 响齿廓形状的参数如齿数S变位系数x和分度圆压力角a都影响沧。（3'）如果齿数昇曾大、变位系数工和分度圆压力角&増大，均可以使齿根 増厚，齿形系数岭减小,6减小。（2?）3、为提高轮齿的抗折断能力，可采取哪些措施（5分）可适当増大齿根圆角半径以减小应力

29、集中；（1）合理提高齿轮的制造精度和安装精度；（1）正确选择材料和热处理方式；（2J以及对齿根部位进行喷丸、辗压等强化处理。（1）4、螺纹联接防松的实质是什么按工作原理分，防松的方法有哪几类答：防松的实质是防止螺纹副间的相对转动。（2分）防松的方法有摩擦防松、机械防松、永久防松。（3分）5、什么是滚动轴承的基本额定动负荷其方向是如何确定的（5分）6答：轴承工作温度在100oC以下，基本额定寿命L=lxlOr时，轴承所能 承受的最大载荷，称为基本额定动负荷。（2分） 对于向心轴承，其方向为径向载荷；（1分）对于推力轴承，其方向为轴向载荷；（1分）对于角接触轴承，其方向为载荷的径向分量。（1分）6

30、、简述非液体摩擦径向滑动轴承校核计算的主要内容（5分） 答：（1）验算压强：滑动轴承压强pW许用压强p ； （2分） 验算 pv 值：pvW pv;（2 分）验算轴径圆周速度v ： vW v。（ 1分）三、分析计算题1、如图示，卷筒与齿轮用普通螺栓联接在一起（螺栓个数Z=8）, 轴不旋转，卷筒与齿轮在轴上旋转，已知卷筒所受旋转力矩r=107Nmm, 螺栓分布直径Do=5OOmm,卷筒与齿轮接合面间摩擦系数戶，可靠性系 数K螺栓材料的屈服极限a=300Mpa,安全系数S=3。试设计该螺栓 组的螺栓直径。（10分）普通螺纹基本尺寸表（第一系列）公称直径d中径2小径 1螺距P243303644248

31、5解：设螺栓受预紧力F 计算螺栓所需预紧力F'ZfF 2 =（2 分）F = -J 2r.1（） = 50000/V （2 分）ZfD（） 8x0.12x500 计算许用应力b =辛=竽 = 100MP" （2 分） 确定螺栓直径J1点匡阵匡車呢= 28.768” （2分）1” 7ra V zrxlOO'7 :选择螺栓查表选取M36 （尸）（2分）2、如图所示，町、b）分别为斜齿圆柱齿轮的悬臂布置和对称布置的支承 形式。图1）、2）分别为一对角接触球轴承背对背、面对面安装支承 形式。1）请合理选择斜齿轮不同布置形式下，一对角接触球轴承的支承形式你认为正确的，在”中打5

32、”：图a）所示悬臂布置宜采用: 图b）所示对称布置宜采用:勺图1）；图 1）；=图2） 刁图2）。（1分）（1分）2)根据1）中的选择结果计算图a）所示情况下轴承的轴向力Fals Fa2o已知：轴承径向载荷F"、F2、齿轮的轴向力A方向如图所示， 大小分别为：Frl=4000Ns Fr2=2000N, A=2000No轴承内部轴向力S=o （4分）解：Sl= =1600（N）,方向向左；（1分）S2= = = 800（N）,方向向右；（1 分）S2+A = 800+2000 = 2800 （N）>S1 = 1600 （N）（1 分）所以，Fal = S2+A = 2800 N（

33、1 分）Fa2 = S2 = 800 N3）若该对轴承的寿命为5000小时，现将当量动载荷加大一倍，将转速减小一半，试计算后确定该对轴承能否满足载荷及转速改变 后寿命至少1000小时的工作要求（4分）标准答案：S=106（/rCpPf/（60n）（2 分）S = 10/7-C/7p（2P）7（60h/2）（1 分）=2Lh/8= 2x5000/8= 1250（小时）>1000（小时）（1 分）结论：此轴承能够满足寿命至少1000小时要求。3、在图示传动系统中，件1和2均为斜齿圆柱齿轮，件3为蜗杆，件4 为蜗轮。已知齿轮1轮齿螺旋线方向为左旋，其转向如图所示，试回答下 列问题：1）齿轮2的

34、轮齿螺旋线方向是旋。（1分）2）在图中画出齿轮1、齿轮2在节点A所受的轴向力几和你2的方向。（2分） 3）为使在II轴上的齿轮2与蜗杆3的轴向力相互抵消一部分，蜗杆3的 螺旋线方向应该是旋，并在图中画出蜗杆的旋向；在节点B处画出蜗 杆3所受的轴向力隔、圆周力厲和径向力&的方向，在节点B处画出蜗 轮4所受的圆周力宀和径向力心的方向，在图中画出蜗轮4的转动方 向。（8分）答：1）右旋。（1）2）齿轮1、齿轮2在节点A所受的轴向力几和化2的方向如图所示。（2）3）右旋；（P）画出螺旋线方向（）蜗杆3所受的三个分力巧八®和®的方向如图所示；（3J蜗轮4所受的圆周力几和径向力

35、Fi4的方向如图所示；（2,）蜗轮4的转动方向如图所示。（P）4、一对标准斜齿圆柱齿轮传动如图所示，已知：输入轴转速=960r/min ,输入功率P = 3kW,齿轮齿数Zj = 21 , z2=62,法向模数 叫=2.5 mm,分度圆螺旋角0 = 8.849725。，分度圆柱上的法面压力角 an = 20°,试计算:（1）输入轴I上的转矩；（2）大斜齿圆柱齿轮上三个分力的大小。（本题4分） 解：输入轴上的转矩3xlO3960x2/60=29.84 Nm27, _ 2 x 29.84cosdx 2.5x 21= 1.123 kN(19(1)Fr=F, tan勺 /cos0 = V &

36、quot;"】=0.414 kW （T）cos&849725 0Fa = / tan/? = 1.123 x tan8.849725 ° =0.175 kN （P）四、结构题（10分）1、如图所示，已知圆锥滚子轴承安装在零件1的轴承座孔内。由于结 构限制，设计时不能改变零件1的尺寸。试问：采用何种方法以便 于轴承外圈拆卸？并在右侧图上画出零件1的结构。（2分）答：可在零件1圆周方向上等分圆周位置加2至3个螺纹孔，用螺钉顶轴承外圈拆卸。如右图所示。（答出方法分、画出结构分）2、写出实现轴上零件轴向固定的四种方法，并画出相应的结构图。（8 分）标准答案：（评分标准：每种

37、方法各2分：文字说明分，画出结构图分）2010年机械设计考试题一、填空题（共门分）1、如果一个零件的应力循环特性广=*6, <T；1 =8OMpa,则此时CTmax2、普通螺纹的公称直径指的是螺纹的径，计算螺纹危险截面时使用的是螺纹的径。（1分）3、普通平键联接的工作面是.主要失效形式是,其键的剖面尺寸亦按由标准中选定，而键长厶通常按 从标准中查取。（2分）4、带工作时截面上产生的应力有、.最大应力值为o （2分）5、在设计V带传动中时，V带的型号是根据_和选取的。（1分）6、在链传动中，链轮的转速,节距.则传动的动载荷越大。仃分）7、安装于某轴单支点上的代号为6208的一对滚动轴承，其

38、内径mm,轴承名称为o （分）8、安装滚动轴承时，其内圈与轴径一般是采用配合关系,以保证两者之间没有相对的转动。（1分）9、在轴的结构设计中，轴的最小直径是按初步确定的。（1分）二、选择题（共20分，每小题2分）1、机械零件由于某些原因不能时称为失效。A. 工作 B.连续工作C.正常工作 D.负载工作2、绘制零件简化的极限应力图时所必需的已知数据是o<A、屮o、 K °B CTq 、 bs 、 K aD 0*|、屮、Ka3、带传动中，主动轮圆周速度Vi从动轮v：圆周速度带速v,它们之间的 关系为oA. Vi 二 vr 二 vC Vi V V24、带张紧的目的是。A、减轻带的弹性

39、滑动C、改变带的运动方向5、与齿轮传动相比链传动的主要特点这B Vi > v> v：D. v > Vi> v2B、提高带的寿命D、使带具有一定的初拉力曰疋A.适合于高速B.制造成本咼C.安装精度要求较低D.有过载保护6、一齿轮传动，主动轮1用45号钢调质，从动轮2用45号钢正火，则 它们的齿面接触应力oA. ain > cr/2 B. a/n < aH2 C.= all2 D.无法判断7、在蜗杆传动中，蜗杆材料和蜗轮材料的组合，应该选取oA.钢蜗杆与青铜蜗轮B.青铜蜗杆与钢蜗轮C. 青铜蜗杆与青铜蜗轮D.钢蜗杆与钢蜗轮8、设计斜齿圆柱齿轮传动时，螺旋角P般在

40、8°20°范围内选取，p太小斜齿轮传动的优点不明显，太大则会引起OA.大的切向力B.大的轴向力C.小的切向力D.小的轴向力9、在不完全液体润滑滑动轴承设计中，除了限制轴承Q值外，还要对轴承py值进行验算.其主要目的是OA.限制轴承过渡磨损B.限制轴承的温升C.保证轴承的强度D.限制轴承的质量10、在进行滚动轴承组合设计时，对支承跨距很长，工作温度变化很大的 轴，为适应轴有较大的伸缩变形，应考虑OA.将一端轴承设计成游动的B.采用内部间隙可调整的轴承C.采用内部间隙不可调整的轴承D.轴颈与轴承内圈采用很松的配三、简答题(共25分，每小题5分)1、螺纹联接主要有哪几种基本类型？

41、试简述其特点及使用场合。(不要 求画图)(5分)2、带传动中的弹性滑动与打滑有何区别对传动有何影响什么叫打滑如何避免打滑3、为什么点蚀主要发生在节线附近齿根面上(5分)4、对标准直齿圆柱齿轮传动，问：(1) 计算大、小齿轮弯曲强度时所用公式是否相同？(2) 计算大、小齿轮弯曲强度时那些参数取值不同？(3) 两轮弯曲强度大小通过那些参数比较就能看出来可得到什么结论(5 分)注：咕壽曲心E5、形成液体动力润滑的必要条件是什么？四、分析题(共20分，第1题12分，第2题8分)1、如图1所示机械传动系统，已知I轴转向试分析：(在图上画出或 写出)(1) 为使II轴所受的轴向力最小，确定两斜齿圆柱齿轮螺

42、旋线的方向；(2) 确定蜗轮旋转方向和螺旋线方向；(3) 画出II轴上斜齿圆柱齿轮受力的三个分力的方向；(4) 画出II轴上锥齿轮受力的三个分力的方向。I2、图2所示为三级减速装置传动方案简图，要求总传动比1=50,这样布置是否合理为什么试画出合理的传动方案简图（不采用蜗杆传动）某传动装置，根据工作条件决定采用一对角接触球轴承（如图3），暂定轴承型号为7307ACo已知：轴承荷载F,.| = 1OOON , F,.2 = 206aV , Fae = 880 ,转7307AC3340010计 设 构结知 、 O 六U图6中所示轴系结构有错误和不合理的地方，请指出并说明原因。 要求：请在图示中的结

43、构错误处引出线并标上序号，如1、2、3、图6哈工大2011年机械设计试题及答案、填空题及选择填空题（27分，每空1分）1 当动压润滑条件不具备.且边界膜遭破坏时，就会出一和一同时存在的现象.这种摩擦状态称为一O公称直径为d=16mm的螺纹副，螺纹头数n=2,螺距p=4mm,纹中径d2=D2=14mm,牙侧角p=15o,螺纹副材料的当量摩擦系数f'二,经计算该螺纹副自锁性要求。a满足b.不满足导向平键连接的主要失效形式是设计时通过限制来进行耐磨性计算；半圆键的缺点是所以主要适用于轴端。作为标准普通V带工作面的两侧面夹角为（p=40o;相应的V带轮槽的两侧面夹角则Oa.大于40o b.小于

44、40o c.等于40oo主领审签传动带所能传递的最大有效圆周力”吨与、等因素有关，它们的值越大，”吨就越大。当传递的外载荷超过时，带在带轮上发生打滑现象；而且在传动比大于1的情况下打滑总是先从 带轮上开始的，其原因是,6. 齿轮传动的五种主要失效形式中，最严重、必须避免的失效形式是；软齿面闭式齿轮传动最主要的失效形式是；高速重载齿轮传动易发生；轮齿的塑性变形常发生在齿面材料较软、低速重载、频繁起动的传动中。7. 下列齿轮参数中，对齿形系数Yf没有影响的是。乩齿数b.变位系数c.齿顶高系数d.压力角e.模数8. 按国家标准GB/292-93规定，型号7212 C/DB轴承的类型为宽度类型为_精度

45、等级为_,公称接触角a = o。9. 对于转动的滚动轴承，其主要失效形式是；对于不转动、低速或摆动的轴承，主要失效形式是；对于高速轴承，是其主要失效形式。10. 滑动轴承一般由轴颈、轴瓦、轴承座三者组成，其失效形式主要是,主要发生在上。二、问答题（24分海小题4分）1. 齿向载荷分布系数K卩的物理意义是什么改善齿向载荷分布不均匀状况的措施有哪些2. 试述齿轮传动的设计准则。3. 按在支撑轴上零件传递运动和动力时受到的载荷类型的不同，轴分为 那几种类型？并分别举例说明。4 给出滚动轴承的当量静载荷P0的定义。5 .同滚动轴承相比，液体摩擦滑动轴承有哪些特点？6 在一些基本假设条件下，流体形成动压

46、的必要条件是什么？三、分析计算题（29分，第一小题19分，第二小题10分）1 重物匀速升降装置采用如图a所示的电机+圆柱蜗杆传动系统，已知 蜗杆传动的模数m =8mm,蜗杆头数及分度圆直径分别为z,=l、 di=80mmT蜗轮齿数z2=50,卷筒直径D=250mmo重物匀速升降的速 度v=40m/min!最大载重量W为4kN,工况系数Ka按计，试分析、计 算提升重物时的下列问题：1）该装置以40m/min的速度匀速升起重物lm时，蜗杆应转多少转？ 并在图中标明蜗杆的转向、蜗轮轮齿旋向、节点位置处蜗杆及蜗轮 的受力方向。（5分）2）若蜗杆与蜗轮齿面间当量摩擦系数f'=,该机构能否自锁（2

47、分）3）若重物W=4kN.传动装置总的传动效率为试计算出电机的输 出转矩Tm应是多少（2分）4）若蜗轮轴采用如图b所示的两个角接触轴承7209 C支撑形式，L二100mm,蜗杆传动效率川二，卷筒、联轴器（连接蜗轮轴与卷筒 轴）、蜗轮轴上轴承的效率合计为H2 =.轴承7209 C的基本额定动 载荷和基本额定静载荷分别为C二29800N. Co二23800N,其内部轴 向力S=,径向载荷系数X和轴向载荷系数Y分别为和，fr=, fp=, 试计算轴承II的寿命Lh为多少小时（10分）2 图c所示为一托架，20kN的载荷作用在托架宽度方向的对称线上，用 四个螺栓将托架连接在一钢制横梁上，螺栓的相对刚度

48、为，螺栓组连接采用普通螺栓连接形式，假设被连接件都不会被压溃、也不滑移试计 算：1）该螺栓组连接的接合面不出现间隙所需的螺栓预紧力F至少应大于 多少（接合面的抗弯剖面模量W=xl06mm3） （7分）2）若受力最大螺栓处接合面间的残余预紧力F要保证6956N.计算该 螺栓所需预紧力F、所受的总拉力F（）o （3分）00S5 5 4=图C托架（图中尺寸单位:mm）四、结构题（20分）1 .试说明实现轴上零件轴向固定的五种方法，并分别画出相应于各种轴 向固定方法的结构图；画出模锻轮坯、腹板式大齿轮在转轴的轴端实 现轴向固定与周向固定的结构图（要求齿轮也要画岀来）。（12分）2 图d和图c为凸缘联轴

49、器的两个半联轴器的将两根轴连接起来的两种形式的部分结构，请将未画出的其余部分补全.成为完整的结构。（5分）3. 现有成品一级标准圆柱齿轮减速器一台输入轴与小齿轮采用普通平 键连接，轴与小齿轮轮毂配合段轴颈直径d=40mm,该轴段长度 1=58mm,键槽长L=50mm,小齿轮轮毂键槽深2。为得到比现有减速 器更大的减速比，现在需要重新设计、更换该减速器的齿轮。已知重 新设计得到的齿轮模数小齿轮齿顶圆直径dal=69mm,齿根圆直径 dfi=,齿宽bi=60mm,如果采用该小齿轮.试根据上述数据进行分析： 该减速器的输入轴是否具有可以继续使用的可能性（3分）一、填空题及选择填空题（27分，每空1分

50、）注 1当动压润滑条件不具备.且边界膜遭破坏时，就会出现流体摩 意理、行边界摩擦和干摩擦同时存在的现象,这种摩擦状态称为混合摩为理。规2.公称直径为J=16mm的螺纹副，螺纹头数斤=2,螺距p=4mm,范 螺纹中径J2=D2=14mm,牙侧角0=15o,螺纹副材料的当量摩擦系数 f=,经计算该螺纹副2自锁性要求。乩满足b.不满足遵3导向平键连接的主要失效形式是工作面的磨损，设计时通过守 限制工作面间的压强来进行耐磨性计算；半圆键的缺点 考 是 键槽对轴强度削弱较大，所以主要适用于轴端。场4作为标准普通V带工作面的两侧面夹角为0=4Oo,相应的V带纪 轮律轮槽的两侧面夹角则亠。a大于40o b小

51、于40o c等于40o。管导核字 主领审签5 传动带所能传递的最大有效圆周力与初拉力鬥1、带在小带上的包角Q丄、带与带轮间的摩擦系数/等因素有关,它们的值越 大，Fn诳就越大。当传递的外载荷超过最大有效圆周力下的承载能力 时，带在带轮上发生打滑现象；而且在传动比大于1的情况下，打 滑总是先从小带轮上开始的，其原因是带在小带轮上的包角小于 大带轮上的包角（或带在大带轮上的包角大于小带轮上的包角、。6齿轮传动的五种主要失效形式中，最严重、必须避免的失效形式 是轮齿折断；软齿面闭式齿轮传动最主要的失效形式是齿面疲劳点 蝕；高速重载齿轮传动易发生热胶合；轮齿的塑性变形常发生在 齿面材料较软、低速重载、

52、频繁起动的传动中。7. 下列齿轮参数中，对齿形系数没有影响的是_。乩齿数b.变位系数c.齿顶高系数d.压力角c.模数8. 按国家标准GB/292-93规定，型号7212 C/DB轴承的类型为角接触球轴承,宽度类型为窄系列，精度等级为匹，公称接触角a = _15_oo9. 对于转动的滚动轴承，其主要失效形式是疲劳点蚀，对于不转动、低速或摆动的轴承，主要失效形式是局部塑性变形，对于高速轴承，发热以至胶合是其主要失效形式。10滑动轴承一般由轴颈、轴瓦、轴承座三者组成，其失效形式主要是 胶合和磨损，主要发生在轴瓦上。二、问答题（24分,每小题4分）1. 齿向载荷分布系数Kp的物理意义是什么改善齿向载荷

53、分布不均匀状况的措施有哪些心的物理意义考虑沿齿宽方向载荷分布不均匀对轮齿应力的影 响系数。（2分）措施：（答出以下7点中3点以下者1分，答出3点以上者2分）1）齿轮的制造和安装精度t2）轴、轴承及机体的刚度t3）齿轮在轴上的布置合理选择4）轮齿的宽度设计时合理选择5）采用软齿面通过跑合使载荷均匀6）硬齿面齿轮将齿端修薄、或做成鼓形齿7）齿轮要布置在远离转矩输入端的位置。2. 试述齿轮传动的设计准则评分标准：以下4点各点1分（1）软齿面闭式齿轮传动:通常先按齿面接触疲劳强度进行设计，然后校核齿根弯曲疲劳强度。（2）硬齿面式齿轮传动:通常先按齿根弯曲疲劳强度进行设计，然后 校核齿面接触疲劳强度。（

54、3）高速重载齿轮传动，还可能出现齿面胶合，故需校核齿面胶合强度。（4）开式齿轮传动：目前多是按齿根弯曲疲劳强度进行设计，并考虑 磨损的影响将模数适当增大（加大10-15%）。3按照轴所受载荷类型的不同，轴分为那几种类型？并分别举例说明。评分标准:以下3点各点1分，举例正确合计1分。（1）仅受弯矩M的轴一一卜轴，只起支撑零件作用，如自行车前 轴。（2）仅受转矩T的轴传动轴，只传递运动和转矩不起支撑作 用，如汽车后轮传动轴。（3）既受弯矩又受转矩的轴转轴，既起支撑又起传运动和转矩 作用，如减速器的输出轴。4给出滚动轴承的当量静载荷P0的定义。当量静载荷是一个假想载荷，其作用方向与基本额定静负荷相同

55、，而 在当量静载荷作用下，轴承的受载最大滚动体与滚道接触处的塑性变 形总量与实际载荷作用下的塑性变形总量相同。（4分）5同滚动轴承相比，液体摩擦滑动轴承有哪些特点？评分标准：以下6点中，答出广2点2分.答出34点分3分，答出 56点4分1）在高速重载下能正常工作，寿命长；2）精度高；滚动轴承工作一段时间后，旋转精度I3）滑动轴承可以做成剖分式的一能满足特殊结构需要。如曲轴上的 轴承；4）液体摩擦轴承具有很好的缓冲和阻尼作用，可以吸收震动缓和冲5）滑动轴承的径向尺寸比滚动轴承的小。6）起动摩擦阻力较大。6在一些基本假设条件下，流体形成动压的必要条件是什么？评分标准：答出1点2分，答出2点3分，答出3点4分1）流体必须流经收敛间隙，而且间隙倾角越大则产生的油膜压力越大。2）流体必须有足够的速度；3）流体必须是粘性流体。三、分析计算题（29分，第一小