机械设计试题与答案

1、（机械制造行业） 机械设计试题与答案机械设计试题（A卷）与答案一、填空题每空 0.5分，24空计12分1、从防松工作原理来看，弹簧垫圈属于摩擦防松；止动垫圈与园螺母配用属于机械防松措施。2、平键的工作面为两侧面，工作时靠轴槽、键及毂槽的侧面受挤压来传递转矩。3、 在下列各种联轴器中，能补偿两轴间轴线偏移、但不能吸振缓冲的是c、d、e ;既能补偿两轴间轴线偏移、又能吸振缓冲的是 f、g、h；适用于转矩小、转速高、频繁正反转的是f、g ；可实现两轴轴线角位移最大的是 c。（ 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、弹性套柱销联轴器；g、尼龙柱销联轴器

2、；h、轮胎联轴器。）4、 设计圆柱螺旋弹簧时，其弹簧丝直径d按强度条件确定，其工作圈数n按刚度条件确定。5、蜗杆传动时的螺旋线方向应与蜗轮螺旋线方向相同。蜗杆的导程角应等于与蜗轮的螺旋角。6、 在传动比不变的条件下，V带传动的中心距增大，则小轮的包角增大，因而带传动的承载能力提高。7、在工作中只受弯矩不受扭矩的轴叫做心轴，只受扭矩不受弯矩的轴叫做传动轴，同时受弯矩和扭矩的轴叫做转轴。自行车前轮轴属于心轴。8、 非液体摩擦滑动轴承是工作在混合摩擦状态，验算Pv值为了限制轴承的工作温升不超过许用值。二、问答题30分1、有一卷筒支座，采用普通螺栓组联接在混凝土基座上，如图所示。卷筒上作用一平行于螺栓

3、组联接接合面、垂直向下的载荷Q。请回答： 1）简述该螺栓组联接的设计主要过程与内容要求：简明扼要、不必写出计算公式；5分2 ）该卷筒的支撑轴属于哪类轴?2分3）图中所示的两种卷筒支撑方案，哪一个更合理？为什么？3分答1）该螺栓组联接的设计主要过程与内容:卷俺支撑方案2+按受倾覆力矩的基本卷筒支撑方案1I i f 1 *.LI - P11(f 1S将该螺栓组联接受力简化。简化成受横向载荷基本螺栓组联接、受倾覆力矩基本螺栓组联接；如图所示0.5+ 0.5 = 1 分确定受力最大螺栓的工作载荷。螺栓组联 接，计算受力最大螺栓 所承受的工作载荷;0.5 + 0.5 = 1 分确定预紧力。按受横向载荷的

4、基本螺栓组联接，根据接合面不产生相对滑移确定每个螺栓所需的预紧力；0.5 + 0.5 = 1分检验接合面上的挤压应力。上端边缘是否岀现间隙、下端是否被压坏？ 确定螺栓直径。按受轴向载荷的单个紧螺栓联接进行强度计算，确定螺栓直径。0.5 + 0.5 = 1分2）心轴2分0.5 + 0.5 = 1 分方案I轴的弯犯图方案H轴的弯矩图2、简述选择蜗杆头数乙和蜗轮的齿数Z2应考虑哪些因素?3）方案II较方案I合理。1分 根据相应轴的弯矩图如图所示可 知此结论。2分答：蜗杆头数通常取为1、2、4、6。当传动比大或要求自锁时可取头为1，但传递效率低，当传动比较小时，为了避免蜗轮轮齿发生根切，或传递功率大时

5、，为了提高传动效率，可采用多头蜗杆， 但是蜗杆头数过多时，制造较高精度的蜗杆和蜗轮滚刀有困难。蜗轮齿数选择。蜗轮的齿数不应小于28，为了避免用蜗轮滚刀切制蜗轮时发生根切。但对于动力传动，蜗轮齿数也不宜大于80。因为当蜗轮直径d2不变时，蜗轮齿数越大，模数就越小，将削弱蜗轮轮齿的弯曲强度；而如果模数不变，则蜗轮直径将要增大，传动结构尺寸变大，蜗杆轴的支承跨 距加长，致使蜗杆的弯曲刚度降低，容易产生挠曲而影响正常的啮合。3、齿轮传动设计中，影响齿向载荷分布系数的主要因素有哪些？ 4分答：影响齿轮载荷分布系数的主要因素：齿轮的制造和安装误差；齿轮相对轴承的布置；轴的弯曲 变形与扭转变形；齿宽b的大小

6、选用不当；齿面硬度等。4、什么是带传动的滑动率？滑动率如何计算？ 答：由于弹性滑动引起带传动中从动轮圆周速度低于主动轮轮圆速度，其相对降低率通常称为带传动滑动系数或滑动率，用表示。2分其中：v 1为主动轮转速； V2为从动轮转速。2分5、试写岀一维雷诺方程，并说明形成液体动压润滑的必要条件。答：（2分）流体具有粘性（）；有足够的速度（）且流体从大口进小口岀；具有收敛性楔形间隙（）。（6分）三、分析计算题38分1、有一单个紧螺栓联接， 已知预紧力 F/= 7500N，轴向工作载荷 F = 6000N，螺栓刚度Cb = 200N/卩m，被联接件刚度 Cm = 800N/卩m，要求：1 ）计算螺栓所

7、受的总拉力F0和残余预紧力 F; 4分2 ）为使接合面不出现缝隙，轴向工作载荷最大值Fmax是多少？ 2分3）若要使F0减小，又不增加螺栓个数，有哪些具体措施？ 2分要求：1、2 ）要有详细的计算步骤答：1 ）计算螺栓所受的总拉力F0和残余预紧力F，/Fo= F，+ Cb/（ Cb + Cm ） F 2.5 分=7500 + 200 /（ 200 + 800 ）X 6000=8700（ N ） 0.5 分F = Fo - F = 8700 - 6000 = 2700（ N ） 1 分2）为使接合面不出现缝隙，必须使F/z 0，即：F = F0 - F 0 1.5 分F V F0 = 8700（

8、 N ）,即 Fmax = 8700N 0.5 分3 ）使F0减小的具体措施：减小螺栓刚度 Cb :增大螺栓长度、减小螺栓杆直径、作成 空心杆、在螺母下安装弹性元件等；0.5 + 0.5 = 1分增大被联接件刚度Cm :采用刚性大的垫片。0.5 + 0.5 = 1分2、 已知V带传动所传递的功率 P=7.5kW，带速v=10m/s ，现测得张紧力F=1125N ，试求紧边拉力F1和松边拉力 F2。各等于多少？ （5分）答：（1）有效圆周力 N 2分（2 ）F1=1500NF2=750N 3 分3、 如图所示为某手动简单起重设备，按图示方向转动蜗杆，提升重物G,试求：1 ）蜗杆与蜗轮轮齿的螺旋线

9、方向；（2分）2） 在图上标出啮合点处各力的方向；（6分）3） 若蜗杆自锁，反转手柄使重物下降，求蜗轮上作用力方向的变化。（2分）答：（1）蜗杆及蜗轮的轮齿螺旋线均为右旋，如图。2分（2 ）啮合点所受各力Fr1、Ft1、Fa1及Fr2、Ft2、Fa2均示于图解中。6分（3 ）反转手柄使重物下降时，蜗轮上所受的Fr2不变，仍指向蜗轮轮心；但Ft2与原来方向相反（即向左）推动蜗轮逆时针转动；Fa2与原方向相反，变为指向纸面（即表示Fa2 ） 2分4、 一对圆锥滚子 3206轴承，安装形式如图。已知轴承I、II所受径向载荷为Fr1 =970N ，Fr2=840N ，A为作用于轴上的轴向力， A=23

10、7N ，载荷系数fp=1.1，温度系数fT=1.0，轴承内部轴向力 S的计 算式为，Y=1.7，e=0.36，试计算轴承I、II的当量动载荷 P1和P2 如果已知轴的转速n=1200r/min轴承的预期寿命为，问该轴承能否满足要求？ （12分）所需参数如下表。轴承型号基本额定动载荷C（N ）3206XYXY248000.41.710答:1 ） N （ 0.5 分）N（0.5 分）2） 判断 S2+A=247+237=484Si=285 （ 1 分）3）Fai =A+S 2=484N（ 1 分）Fa2=S 2=247N（1 分）4）（ 1 分）（1分）5）N （1 分）N （ 1 分）6） ，取

11、 P=P 1=1210.8N 计算轴承寿命 Lh （ 1分）（1分）r/minh （1 分）该轴承满足要求。（1分）四、结构题（15分）1、 在下面两个视图上，画出平键联接结构图。（5分）答：用方头键也可以，但右边b图结构要对。诸如：1） （ a）图键不打剖面线，（b ）图键过短，扣 0.51.0 分。2 ）如（b）图没剖键，键露过长扣1分。3 ）侧面工作，和上端留隙没画或画错扣23分。2、 指岀下列结构的错误（在有错处画X,简要说明原因，并在另一侧画岀其正确结构图。（找岀5处可即可，同类错误算一处，多找只算前5个答案，其余不计分）（10分）本题的典型错误：套筒过高，不便拆轴承；齿轮不能准确固

12、定；(A)Cb)安轴承处轴径不应和密封轴段轴径相同；透盖应密封；联轴器轴段轴径应比密封轴径小些（或 联轴器不能定位）；安联轴器轴段应比联轴器孔短；分箱面不应画剖面线；轴承凸台应突岀，以便加工；端盖应凹下去，以便减小加工面。一、选择题：本题共 10个小题，每小题 2分，共20分，在每小题给岀的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。把所选项前的字母填在题后的括号内。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【】A a bB. a sC. a oD. a - 13

13、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di dmin，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【】A 62o8B.N22o8

14、C.32o8D.52o8 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.9ommB.4ommC.19mmD.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：本大题共 1o 个小题，每空 1 分，共 2o 分。把答案填在题中横线上。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。

15、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，从外形看，有、碟形弹簧、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

16、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b =160MPa 。试求所需螺栓的最小直径 d 1。五、结构改错题：本大题只有一个小题，满分12 分标准答案纸一、选择题：1 5： DDDCC6-10 ： BBAAD二、填空题：1 . 350，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。打滑应当避免，弹性滑动不可避免。1分3 . 6 深沟球轴承1分3 中系列1分08 内径 d=40mm 1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