復(fù)旦大學(xué)機(jī)械設(shè)計考試試題及答案匯總

1、一、簡答題 （本大題共4小題，總計26分）1、 齒輪強(qiáng)度計算中，有哪兩種強(qiáng)度計算理論？分別針對哪些失效？若齒輪傳動為閉式軟齒面?zhèn)鲃樱湓O(shè)計準(zhǔn)則是什么？ （6分）齒面的接觸疲勞強(qiáng)度和齒根的彎曲疲勞強(qiáng)度的計算，齒面的接觸疲勞強(qiáng)度針對于齒面的疲勞點蝕失效和齒根的彎曲疲勞強(qiáng)度針對于齒根的疲勞折斷。齒輪傳動為閉式軟齒面?zhèn)鲃樱湓O(shè)計準(zhǔn)則是按齒面的接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計，校核齒根的彎曲疲勞強(qiáng)度。 2、連接螺紋能滿足自鎖條件，為什么還要考慮防松？根據(jù)防松原理，防松分哪幾類？（8分）因為在沖擊、振動、變載以及溫度變化大時，螺紋副間和支承面間的摩擦力可能在瞬間減小或消失，不再滿足自鎖條件。這種情況多次重復(fù)，就會使聯(lián)接松

2、動，導(dǎo)致機(jī)器不能正常工作或發(fā)生嚴(yán)重事故。因此，在設(shè)計螺紋聯(lián)接時，必須考慮防松。根據(jù)防松原理，防松類型分為摩擦防松，機(jī)械防松，破壞螺紋副關(guān)系防松。3、聯(lián)軸器和離合器的功用是什么？二者的區(qū)別是什么？（6分）聯(lián)軸器和離合器的功用是聯(lián)接兩軸使之一同回轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)矩。二者區(qū)別是：用聯(lián)軸器聯(lián)接的兩軸在工作中不能分離，只有在停機(jī)后拆卸零件才能分離兩軸，而用離合器可以在機(jī)器運轉(zhuǎn)過程中隨時分離或接合兩軸。4、鏈傳動產(chǎn)生動載荷的原因是什么？為減小動載荷應(yīng)如何選取小鏈輪的齒數(shù)和鏈條節(jié)距？（6分）得分二、選擇題 （在每題若干個選項中選出正確的選項填在橫線上。本大題共12小題，總計24分）1、當(dāng)兩個被聯(lián)接件之一太厚，不易

3、制成通孔且需要經(jīng)常拆卸時，往往采用 。A螺栓聯(lián)接 B雙頭螺柱聯(lián)接 C螺釘聯(lián)接2、滾動軸承中，為防止軸承發(fā)生疲勞點蝕，應(yīng)進(jìn)行 。A. 疲勞壽命計算 B. 靜強(qiáng)度計算 C. 極限轉(zhuǎn)速驗算3、阿基米德蝸桿的 參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值。A. 軸面 B. 端面 C. 法面4、一對相嚙合的圓柱齒輪的Z1Z2 ， b1>b2,其齒面接觸應(yīng)力的大小為 。A. H1=H2 B. H1>H2 C. H1<H2 5、V帶傳動設(shè)計中，限制小帶輪的最小直徑主要是為了_。A使結(jié)構(gòu)緊湊B限制彎曲應(yīng)力C限制小帶輪上的包角D保證帶和帶輪接觸面間有足夠摩擦力6、在齒輪抗彎強(qiáng)度的設(shè)計公式m中，應(yīng)代入_ _。A. B. C.與

4、中大者 D.與中小者7、鏈傳動中，鏈節(jié)數(shù)常選偶數(shù)，是為了使鏈傳動 。A工作平穩(wěn) B避免過渡鏈節(jié) C鏈條與鏈輪磨損均勻8、滑動軸承中，含油軸承是采用 材料制成的。A硬木 B粉末冶金 C塑料9、承受預(yù)緊力F的緊螺栓聯(lián)接在受軸向工作拉力F時，剩余預(yù)緊力為F，其螺栓所受的總拉力Fo為_ 。AFoF十F BFoF十F CFoF十F 10、當(dāng)鍵聯(lián)接強(qiáng)度不足時可采用雙鍵。使用兩個平鍵時要求鍵 布置。A在同一條直線上 B相隔90°C相隔120° D相隔180°11、下列零件的失效中， 不屬于強(qiáng)度問題。A螺栓斷裂 B齒輪的齒面上發(fā)生疲勞點蝕C蝸桿軸產(chǎn)生過大的彎曲變形 D滾動軸承套圈

5、的滾道上被壓出深的凹坑12、帶傳動發(fā)生打滑總是_。A在小輪上先開始B在大輪上先開始C在兩輪上同時開始D不定在哪輪先開始三、分析題 （本大題共3小題，總計20分）1. 如圖所示，1、2是一對蝸桿蝸輪傳動，3、4是一對斜齒輪傳動。已知1為原動件，4為輸出件，各輪轉(zhuǎn)向如圖所示。為了使中間軸上蝸輪2和斜齒輪3的軸向力互相抵消一部分，試確定1、2、3、4各輪的旋向；在圖上標(biāo)出2和3所受各力的方向。 （10分）1、2、3輪左旋，4輪右旋2、寫出一維雷諾方程的表達(dá)式，說明油膜承載的必要條件，并指出圖示四種情況，哪一種能夠形成流體動壓潤滑油膜？ （5分）A B C D 形成動力潤滑的必要條件：1）相對運動的兩

6、表面間必須形成楔形間隙；2）被油膜分開的兩表面須有一定的相對滑動速度，其方向應(yīng)保證潤滑油由大口進(jìn)，從小口出；3）潤滑油須有一定的粘度，供油要充分。B能夠形成流體動壓潤滑油膜3、如圖所示為帶傳動簡圖。輪1為主動輪。試問： （1）帶傳動的主要失效形式有哪些？帶傳動工作時為什么出現(xiàn)彈性滑動現(xiàn)象？能否避免彈性滑動？（2）帶傳動工作時，帶處于圖中哪一點應(yīng)力最大？最大應(yīng)力smax？ （5分） 帶傳動的主要失效形式有打滑和疲勞斷裂。彈性滑動是由拉力差引起的，（只要傳遞圓周力，必然會產(chǎn)生彈性滑動）。彈性滑動是正常的工作現(xiàn)象，不可避免。圖中A點應(yīng)力最大，四、計算題 （本大題共2小題，總計20分） 1、某軸由一對

7、代號為30212的圓錐滾子軸承支承，其基本額定動載荷C = 97.8 kN。軸承受徑向力Fr1= 6000N，F(xiàn)r2 =16500N。軸的轉(zhuǎn)速 n =500 r/min，軸上有軸向力FA = 3000 N，方向如圖。軸承的其它參數(shù)見附表。動載荷系數(shù) fd = 1，溫度系數(shù)ft= 1。試：（1）說明軸承代號的意義；SFa/FreFa/FreeXYXY0.40100.41.5（2）確定軸承的壽命。(以小時為單位) （14分） 解：3：軸承類型代號，圓錐滾子軸承；02：尺寸系列代號（0：寬度系列代號，2：直徑系列代號）；12：內(nèi)徑系列代號，內(nèi)徑為60mm；公差等級為0級。1）求內(nèi)部派生軸向力S1、S

8、2的大小方向裝 訂 線班級： 學(xué)號： 姓名：2）求軸承所受的軸向力3）軸承的當(dāng)量動載荷4）計算軸承壽命2、一牽曳鉤用2個M10(d1=8.376mm)的普通螺栓固定于機(jī)體上，如圖所示。已知接合面間摩擦系數(shù) f =0.15，可靠性系數(shù) Kf=1.2，螺栓材料強(qiáng)度級別為6.6級，屈服極限s=360MPa，安全系數(shù)S=3。試計算該螺栓組連接允許的最大牽引力R max=?（6分）五、改錯題 （本題10分）分析如圖所示軸系結(jié)構(gòu)中的錯誤，并加以改正。（指出錯誤之處，并編上號，簡述其錯誤原因，并改正之。）（至少改正5處）2011年機(jī)械設(shè)計試題及答案一、填空題及選擇填空題（27分，每空1分）1當(dāng)動壓潤滑條件不

9、具備，且邊界膜遭破壞時，就會出現(xiàn) 、 和 同時存在的現(xiàn)象，這種摩擦狀態(tài)稱為 。2. 一公稱直徑為d=16mm的螺紋副，螺紋頭數(shù)n=2,螺距p=4mm, 螺紋中徑d2=D2=14mm,牙側(cè)角=15º,螺紋副材料的當(dāng)量摩擦系數(shù)f =0.080.10, 經(jīng)計算該螺紋副 自鎖性要求。a. 滿足 b. 不滿足3. 導(dǎo)向平鍵連接的主要失效形式是 ，設(shè)計時通過限制 來進(jìn)行耐磨性計算；半圓鍵的缺點是 ，所以主要適用于軸端。4. 作為標(biāo)準(zhǔn)普通V帶工作面的兩側(cè)面夾角為=40º，相應(yīng)的V帶輪輪槽的兩側(cè)面夾角則 。 a.大于40º b.小于40º c. 等于40º。5

10、. 傳動帶所能傳遞的最大有效圓周力Fmax與 、 、 等因素有關(guān)，它們的值越大，F(xiàn)max就越大。當(dāng)傳遞的外載荷超過 時，帶在帶輪上發(fā)生打滑現(xiàn)象；而且在傳動比大于1的情況下打滑總是先從小帶輪上開始的，其原因是 。6. 齒輪傳動的五種主要失效形式中，最嚴(yán)重、必須避免的失效形式是 ；軟齒面閉式齒輪傳動最主要的失效形式是 ；高速重載齒輪傳動易發(fā)生 ；輪齒的塑性變形常發(fā)生在齒面材料較軟、低速重載、頻繁起動的傳動中。7. 下列齒輪參數(shù)中，對齒形系數(shù)YF沒有影響的是 。 a. 齒數(shù) b. 變位系數(shù) c. 齒頂高系數(shù) d. 壓力角 e. 模數(shù)8. 按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/292-93規(guī)定，型號7212 C/DB軸承的

11、類型為 ，寬度類型為 ，精度等級為 ，公稱接觸角 = º。9. 對于轉(zhuǎn)動的滾動軸承,其主要失效形式是 ；對于不轉(zhuǎn)動、低速或擺動的軸承，主要失效形式是 ； 對于高速軸承， 是其主要失效形式。10. 滑動軸承一般由軸頸、軸瓦、軸承座三者組成，其失效形式主要是 ，主要發(fā)生在 上。二、問答題（24分,每小題4分）1. 齒向載荷分布系數(shù)K的物理意義是什么？改善齒向載荷分布不均勻狀況的措施有哪些？2. 試述齒輪傳動的設(shè)計準(zhǔn)則。3. 按在支撐軸上零件傳遞運動和動力時受到的載荷類型的不同，軸分為那幾種類型？并分別舉例說明。4給出滾動軸承的當(dāng)量靜載荷P0的定義。5同滾動軸承相比，液體摩擦滑動軸承有哪些

12、特點？6在一些基本假設(shè)條件下，流體形成動壓的必要條件是什么？三、分析計算題（29分,第一小題19分，第二小題10分）1一重物勻速升降裝置采用如圖a所示的電機(jī)+圓柱蝸桿傳動系統(tǒng)，已知蝸桿傳動的模數(shù)m =8mm，蝸桿頭數(shù)及分度圓直徑分別為z1=1、d1=80mm，蝸輪齒數(shù)z2=50，卷筒直徑D=250mm。重物勻速升降的速度v=40m/min，最大載重量W為4kN，工況系數(shù)KA按1.0計，試分析、計算提升重物時的下列問題：1）該裝置以40m/min的速度勻速升起重物1m時，蝸桿應(yīng)轉(zhuǎn)多少轉(zhuǎn)？并在圖中標(biāo)明蝸桿的轉(zhuǎn)向、蝸輪輪齒旋向、節(jié)點位置處蝸桿及蝸輪的受力方向。（5分）2）若蝸桿與蝸輪齒面間當(dāng)量摩擦系

13、數(shù)f = 0.18，該機(jī)構(gòu)能否自鎖？（2分）3）若重物W=4kN，傳動裝置總的傳動效率為 =0.5，試計算出電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩Tm應(yīng)是多少？（2分）4）若蝸輪軸采用如圖b所示的兩個角接觸軸承7209 C支撐形式, L=100mm，蝸桿傳動效率1 = 0.7，卷筒、聯(lián)軸器(連接蝸輪軸與卷筒軸)、蝸輪軸上軸承的效率合計為2 = 0.8，軸承7209 C的基本額定動載荷和基本額定靜載荷分別為C = 29800N、C0 = 23800N, 其內(nèi)部軸向力S=0.4Fr，徑向載荷系數(shù)X和軸向載荷系數(shù)Y分別為0.44和1.36，fT=1.0，fP=1.5，試計算軸承II的壽命Lh為多少小時？（10分）2圖c所示

14、為一托架，20kN的載荷作用在托架寬度方向的對稱線上，用四個螺栓將托架連接在一鋼制橫梁上，螺栓的相對剛度為0.3，螺栓組連接采用普通螺栓連接形式，假設(shè)被連接件都不會被壓潰、也不滑移，試計算:1) 該螺栓組連接的接合面不出現(xiàn)間隙所需的螺栓預(yù)緊力F 至少應(yīng)大于多少？（接合面的抗彎剖面模量W=12.71×106mm3）（7分）2）若受力最大螺栓處接合面間的殘余預(yù)緊力F 要保證6956N，計算該螺栓所需預(yù)緊力F 、所受的總拉力F0。（3分）四、結(jié)構(gòu)題（20分）1試說明實現(xiàn)軸上零件軸向固定的五種方法，并分別畫出相應(yīng)于各種軸向固定方法的結(jié)構(gòu)圖；畫出模鍛輪坯、腹板式大齒輪在轉(zhuǎn)軸的軸端實現(xiàn)軸向固定與

15、周向固定的結(jié)構(gòu)圖（要求齒輪也要畫出來）。（12分）2圖d和圖e為凸緣聯(lián)軸器的兩個半聯(lián)軸器的將兩根軸連接起來的兩種形式的部分結(jié)構(gòu)，請將未畫出的其余部分補(bǔ)全，成為完整的結(jié)構(gòu)。（5分）3. 現(xiàn)有成品一級標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪減速器一臺，輸入軸與小齒輪采用普通平鍵連接，軸與小齒輪輪轂配合段軸頸直徑d=40mm，該軸段長度l=58mm，鍵槽長L=50mm,小齒輪輪轂鍵槽深t1=3.3mm。為得到比現(xiàn)有減速器更大的減速比，現(xiàn)在需要重新設(shè)計、更換該減速器的齒輪。已知重新設(shè)計得到的齒輪模數(shù)m=3.0mm, 小齒輪齒頂圓直徑da1=69mm, 齒根圓直徑df1=55.5mm，齒寬b1=60mm，如果采用該小齒輪，試根據(jù)上

16、述數(shù)據(jù)進(jìn)行分析：該減速器的輸入軸是否具有可以繼續(xù)使用的可能性？（3分）一、選擇題：本題共10個小題，每小題2分，共20分，在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。把所選項前的字母填在題后的括號內(nèi)。1在一般工作條件下，齒面硬度HB350的閉式齒輪傳動，通常的主要失效形式為 【 】A輪齒疲勞折斷 B. 齒面疲勞點蝕 C齒面膠合 D. 齒面塑性變形2帶傳動在工作時產(chǎn)生彈性滑動，是由于 【 】A包角太小 B. 初拉力F0太小 C緊邊與松邊拉力不等 D. 傳動過載 3在下列四種型號的滾動軸承中，只能承受徑向載荷的是 【 】A6208 B. N208 C. 3208 D. 5208 4下列四種

17、螺紋中，自鎖性能最好的是 【 】A粗牙普通螺紋 B.細(xì)牙普通螺紋 C梯形螺紋 D.鋸齒形螺紋 5在潤滑良好的條件下，為提高蝸桿傳動的嚙合效率，可采用的方法為 【 】A減小齒面滑動速度s B. 減少蝸桿頭數(shù)Z1 C增加蝸桿頭數(shù)Z1 D. 增大蝸桿直徑系數(shù)q 6在圓柱形螺旋拉伸（壓縮）彈簧中，彈簧指數(shù)C是指 【 】A彈簧外徑與簧絲直徑之比值 B彈簧內(nèi)徑與簧絲直徑之比值C彈簧自由高度與簧絲直徑之比值 D彈簧中徑與簧絲直徑之比值 7普通平鍵接聯(lián)采用兩個鍵時，一般兩鍵間的布置角度為 【 】A90° B. 120° C.135° D.180°8V帶在減速傳動過程中，

18、帶的最大應(yīng)力發(fā)生在 【 】AV帶離開大帶輪處 B. V帶繞上大帶輪處 CV帶離開小帶輪處 D. V帶繞上小帶輪處 9對于普通螺栓聯(lián)接，在擰緊螺母時，螺栓所受的載荷是 【 】A拉力 B.扭矩 C壓力 D.拉力和扭矩 10滾子鏈傳動中，鏈節(jié)數(shù)應(yīng)盡量避免采用奇數(shù)，這主要是因為采用過渡鏈節(jié)后 【 】A制造困難 B.要使用較長的銷軸C不便于裝配 D.鏈板要產(chǎn)生附加的彎曲應(yīng)力二、填空題：本大題共10個小題，每空1分，共20分。把答案填在題中橫線上。1軸如按受載性質(zhì)區(qū)分，主要受 的軸為心軸，主要受 的軸為傳動軸。2代號62203的滾動軸承，為 軸承，其內(nèi)徑為 mm。3在一般機(jī)械中的圓柱齒輪傳動，往往使小齒輪齒寬b1 大齒輪齒寬b2；在計算齒輪強(qiáng)度時，工作齒寬b 應(yīng)取 。4普通平鍵聯(lián)接的工作面是鍵的 ；楔鍵聯(lián)接的工作面是鍵的 。5為了便于互換及適應(yīng)大量生產(chǎn)，軸承內(nèi)圈孔與軸的配合采用 制，軸承外圈與軸承座孔的配合采用 制。6不隨時間變化的應(yīng)力稱為 ，隨時間變化的應(yīng)力稱為 ，具有周期性的變應(yīng)力稱為 。7按照平面圖形的形狀，螺紋分為 、 和 等。8按照工作條件，齒輪傳動可分為 和 兩種。9齒輪傳動設(shè)計時，軟齒面閉式傳動通常先按 設(shè)計公式確定傳動尺寸，然后驗算輪齒彎曲強(qiáng)度。10直徑較小的鋼制齒輪，當(dāng)齒根圓直徑與軸徑接近時，可以將齒