机械设计试题库及答案

1、精品文档一、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

2、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)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。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；当量摩擦系数越大，自锁性能越差；当量摩擦系数越大，

3、自锁性能越好；.精品文档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 )在同直线上 ; B 相隔 900 ; C 相隔 1200 ； D 相隔 18004、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

4、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2 l60Nmm，联接件接合面间摩擦系数f

5、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).精品文档图 3-13、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Fr 11650N 和 Fr 2=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 。Fae图 3-3四、分析题 (20 分)、 (10 分) 指出图 4-2确结构图。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答案.精品文档一填空题1

6、、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。二选择题1、 B。2、 D。 3、D。4、 A。 5、D。6、 A。 7、 D。8、 B。9、C。 10、B。三计算题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F0K S Ff F0Z i K S Ff Z i可得(4 分)41.3F0 d12螺栓危险截面的强度条件为于是得(4 分(5 分)3、(14 分) 解Fd1 0.

7、7Fr1 0.71650=1155N(2 分 )方向向右Fd20.7Fr2 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。Fa1Fd2-Fae=2450-1020N =1430(2 分 )Fa2Fd2 2450N(2 分 )(3 分).精品文档(3 分)四、分析题 (26 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

8、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12mm；与蜗轮轮毂配合轴颈长度应比轮毂长短12mm，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 23 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。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F01000 N，螺栓的刚度 C

9、b 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 ?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.精品文档Fd 0.68F r , 试求轴承轴向载荷Fa1 和 Fa2 。图 3-3四、分析题 (20 分)2、(10 分 ) 指出图 4-2 中的结构错误 (

10、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 三、计算题 (38 分)1.精品文档3、 (10 分) 解 7208C轴承的 150，内部轴向力 Fd 0.4F r ,Fd1 04Fr1(5 0.4分)1000=400NF2=F0 方向如解所示向左Fd2 0.4F r2 0.4 2060=824N(2 分)方向如图所示向右Fd2 十 FA 824 十 8801704Fd1故轴承 1 为压紧端，轴承2 为放松端。(5 分)F1=F0a2 Fd2 824N(3分)Fa1 Fd2 十 FA =1704N (3分 ) F四、分析题 (20 分)F1=F22、 (10 分) 解

11、画出的正确结构图如图。F1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。F1=F2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F01 分,满分 5分。1 分 , 满分 5 分；每改正 1 个错误得(5 分)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。.精品文档答：1）联轴器的键 1 应

12、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；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234567891011122轴肩高过内圈高度3 齿轮轮毂的长度要长过

13、与其配合的轴段的长度12mm4两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。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

14、号为7307AC 。已知轴承载荷R1=1200 N ，R2=2050N，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；f F=1.5；7307AC 轴承的径向额定动载荷C=32800 N 。）（14 分）.精品文档解：（1）先计算轴承1、 2 的轴向力 A 1、 A2：两个 70000AC 型轴承的内部轴向力为S

15、10.7R10.71200840NS20.7R20.720501435N因为 S1F A8408801720 NS2所以 A2S1FA1720N ，A1S1840N（ 2）计算轴承 1、2 的当量动载荷：A18400.70.68R1120070000AC 型轴承 e=0.68 ，而A217200.840.68R22050所以 X 1=0.41、 Y 1=0.87； X 2=0.41、 Y 2=0.87。故径向当量动载荷为P10.4112000.878401222.8NP20.4120500.8517202302.5N（ 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

16、以轴承2 的径向当量动载荷 P2 为计算依据。f P P260n1 / 31.52302.56050001/ 3C2Lh200029130.05 NfT1061106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 ，f F1.2 ，f T 1。额定动载荷C29500，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)两轴承的当量动载荷 P1 、P2，并指出哪个是危险轴承 ? (6 分 )计算轴

17、承的寿命。 (4 分 )FrA/C0eA/Rexy错误！未找到引用源。0.0250.220.562.00.040.241.80.070.271.6.精品文档题四图3解：R1=R2=1200N1）A 1= Fa ，A2=0。（ 2）A/C 0=0.04， e=0.24,A1/R1=0.6eX1=0.56，Y1=1.8 ,X2=1, Y2=0P=xR+y A；P1=1968 N ，P 2=1200NP1 P2轴承 1危险1063ft C2256 h（ 3） Lhn f F P60六、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。二、标

18、准件（4 题共12 分，每小题3 分）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HRC2838，不经表面处理的圆柱销。键18 100 GB/T 1096-2003销 10 100 GB/T 119-20003、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。.精品文档（ 1）6308/C3（ 2）7214B（3）30213/P46308/ C3 表示内径为40mm， 0

19、3 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： 08A188 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 188 GB/T1243

20、 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

21、的V 带1）受稳态应力的零件是： A 、 F、 G、 H、 I、 J2）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（ d1 13.835mm）的普通螺栓，螺栓材料的许用拉应力180MPa ，cccm) 0.5 ，按紧密性要求，剩余预紧力F1 =1.83FF螺栓的相对刚度b/( b，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pF0 。

22、max 及每个螺栓连接所需的预紧力.精品文档1、计算每个螺栓允许的最大总拉力：d12F2.2 分41.320815 N.1 分1、 计算容器内液体最大压强F2F1F2.8F .1分F208157434 N .1分2.8FD 2 / 4 pmax .1分12pmax1.82 MPa .1分F0F2CbF .分CbCm23、(208150.57434)17098N.分12、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FR1 =2000N， FR2 = 4000N ，轴上作用的轴向外加载荷FX =1000N, 轴承内部附加轴向力FS 的计算为FS =0.7

23、 FR ，当轴承的轴向载荷与径向载荷之比FAe 时，X= 0.41 ，Y= 0.87 ，当 FAe，X=1，FRFRY= 0 ，e = 0.68，载荷系数f p = 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。FS10.7FR10.720001400 N .1分解：（1） FS20.7 FR20.740002800 N .1分FS1FX1400 10002400FS2.1 分轴承 1 为压紧端，轴承2 为放松端1 分.精品文档FA12800 1000 1800N.2 分FA2FS22800NFA1FR118000.9e0.68, X10

24、.41,Y10.871 分2000.P1f p ( X1 FR1Y1 FA1 )2000 0.410.87 18002386 N .1分(2)2800FA 2FR20.7e0.68, X 20.41,Y20.87.1分4000P2fF ( X 2 FR2Y2 FA2 )4000 0.410.8728004076 N .1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

25、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.精品文档要留有间歇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NN0 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为改善润滑油在某方面

26、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元件都是刚性元因此属于刚性联轴器（）

27、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 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

28、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？.精品文档四、（ 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FS 0.68 FR ，e 0.68。当 FA e 时， X 1，Y 0；当 FA e 时， X 0.41， Y 0.87。问哪个轴承的寿命低？FRFR12F x =900NF R1=4000NFR2 =2500N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

29、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a320mm ，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、 ）四、解：（ 1） F s10.68FR1 0.684000 2720（ N ）1.5分F s20.68FR2 0.68 2500 1700（ N ） 1.5 分（2） Fs2F（N ） Fs12720 （N）故FA1Fs127

30、20 （N） 3 分Fs1Fx27209001820 （ N） Fs21700 （N）.精品文档故FA 2Fs1Fx1820 （ N ）3 分FA12720e，则 X 1， Y=0 。FR10.684000则FP1f P ( X 1FR1Y1F A1 )f P (1 4 00 0 02 72 0) 4000f P （ N）3 分FA 21820FR 20.728 e，则 X 0.41， Y 0.87。2500则FP2f P ( X 2 FR2Y2 FA2 )f P (0.41 25000.8718 20)3500 fP （N ）3分由于FP1 FP2 ，故轴承 1 的寿命短。五、解：（ 1）将

31、 F 向螺栓组形心平移，同时得转矩T。500F061FT160T=500 F5105 500 2.5106（ N） 4 分在 F 作用下，各螺栓所受横向力为F5 103 3分Fs141250 （ N）z在 T 作用下，各螺栓所受横向力也相等，为rTT2.5 106Fs224r4802 5524.3（ N） 4 分4r802显然， 1、2 两螺栓所受的横向力最大，为Fs maxFs1 2Fs2 22Fs1Fs2 cos.精品文档125025524.32212505524.3cos1356469（N） 4 分六、解：（ 1）由 a1 m(z1 z2 ) 得 z1z22a2 32 02mm取m =5

32、（mm）（应为标准值）z12320则z21285z2iz1 3.2z1联立 （1）、（2）解得z130.47 ，z297.53取z130 ，z2982 分1） 2分2） 2分 4 分d1mz1530150 （ mm ） 2 分d 2mz2598490（ mm） 2 分bd d1 1150 （ mm ）2 分取 b2 b15 0（mm），b1b21015010 160 （mm ）4分a1d2 )1z2 ) ？各参数和尺寸注：本题主要考察：m 是否为标准值？是否满足(d1m( z122取值圆整是否合理？四、（ 15 分）已知某材料的力学性能为：1 350MPa，m 9， N 0 5 10 6，对此

33、材料进行对称循环疲劳试验，依次加载应力为： （ 1）1 550MPa，循环次数 n1 5 104 ；（ 2）2 450 MPa，循环次数 n2 2 10 5 ；（ 3）3 =400 MPa。求：发生疲劳破坏时，3 的循环次数 n3？六、（ 18 分） 图示为一蜗杆轴用两个角接触球轴承支承。已知蜗杆所受轴向力Fx 580N ，两轴承的径向力为： FR 1 935N， FR2 1910N ，载荷性质系数fP 1.1。试计算两个轴承的当量动载荷。注：内部轴向力FS eFR， e0.36。.精品文档当FAe 时， X 1，Y 0；当FAe 时， X 0.41，Y 0.87。FRFR12F xF R1F R2四、解：（ 1）由疲劳曲线方程m NC1 N 0m得 N1N0m9N 11N0350568.64 3 分55010101m9N 21N045051068.2105 3 分5502m9N 31N040051062.8