機(jī)械設(shè)計(jì)試題及答案

1、機(jī)械設(shè)計(jì)試題A一、填空（每空1分，共20分）1 .在疲勞曲線上，以循環(huán)基數(shù)No為界分為兩個(gè)區(qū)：當(dāng)NANo時(shí),為（）區(qū)；當(dāng)N<No時(shí)，為（）區(qū)2 .剛度是指機(jī)械零件在載荷作用下抵抗（）的能力。零件材料的彈性模量越小，其剛度就越（）。3 .潤滑油的（）性越好，則其產(chǎn)生邊界膜的能力就越強(qiáng)；（）越大，則其內(nèi)摩擦阻力就越大。4 .為改善潤滑油在某些方面的性能，在潤滑油中加入的各種具有獨(dú)特性能的化學(xué)合成物即為（）。5 .正是由于（）現(xiàn)象，使帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比不準(zhǔn)確。帶傳動(dòng)的主要失效形式為（）和（）。6 .蝸桿傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是齒面間的（）很大，因此導(dǎo)致傳動(dòng)的（）較低、溫升較高。7 .鏈傳動(dòng)水平布置時(shí)，最好

2、（）邊在上，（）在下。8 .設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)被聯(lián)接軸的轉(zhuǎn)速、（）和（）選擇聯(lián)軸器的型號(hào)。9 .徑向滑動(dòng)軸承的半徑間隙與軸頸半徑之比稱為（）；而（）與（）之比稱為偏心率。10 .對(duì)于普通平鍵，考慮到載荷分布的不均勻性，雙鍵聯(lián)接的強(qiáng)度第i頁按（）個(gè)鍵計(jì)算。二、判斷題（每小題1分，共10分）（正確的劃“，”，錯(cuò)誤的劃“X”）1 .十字滑塊聯(lián)軸器中的所有元件都是剛性元件，因此屬于剛性聯(lián)軸器。（）2 .兩摩擦表面的粗糙度值越小，則越容易實(shí)現(xiàn)液體動(dòng)力潤滑。（）3 .在計(jì)算轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度時(shí)，安全系數(shù)法比當(dāng)量彎矩法更精確。（）4 .相嚙合的蝸桿和蝸輪的螺旋角必須大小相等，旋向相反。（）5 .閉式齒輪傳動(dòng)皆須首先按齒

3、面接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定傳動(dòng)的幾何尺寸，然后校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。（）6 .由于鏈傳動(dòng)不需要張緊力，故作用在軸上的載荷較小。（）7 .正是由于過載時(shí)產(chǎn)生“彈性滑動(dòng)”，故帶傳動(dòng)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)具有保護(hù)作用。（）8 .楔鍵只能用于單向傳動(dòng)，雙向傳動(dòng)時(shí)，必須采用兩個(gè)楔鍵。（）9 .性能等級(jí)為6.6級(jí)的螺栓，其屈服點(diǎn)s=600MPa。（）10 .機(jī)械零件的計(jì)算分為設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算，兩種計(jì)算的目的都是為了防止機(jī)械零件在正常使用期限內(nèi)發(fā)生失效。（）三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分）1 .簡(jiǎn)述為什么開式齒輪傳動(dòng)一般不會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象？2 .對(duì)于滾動(dòng)軸承的軸系固定方式，請(qǐng)解釋什么叫“兩端固定支承”？第2頁3 .

4、簡(jiǎn)述形成穩(wěn)定動(dòng)壓油膜的條件？4 .解釋名詞：滾動(dòng)軸承的壽命；滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷。四、（15分）某軸用一對(duì)同型號(hào)角接觸球軸承支承，受力情況如圖所示。已知：內(nèi)部軸向力Fs=0.68fe=0.68。當(dāng)獸We時(shí)，X=1,FR丫=0；當(dāng)色e時(shí)，X=0.41,Y=0.87。問哪個(gè)軸承的壽命低？2FrFx=900NFri=4000NFr2=2500N五、（15分）如圖所示的螺栓組聯(lián)接，已知外載荷F=5KN,各有關(guān)幾何尺寸如圖所示。試計(jì)算受力最大螺栓所受的橫向工作載荷Fsmax六、（20分）設(shè)計(jì)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比i=3.2,允許傳動(dòng)比有不超過士5%的誤差。通過強(qiáng)度計(jì)算已確定中心距a=320

5、mm,模數(shù)mA3mm,取齒寬系數(shù)d=1。試確定下列幾何尺寸：m、zi、Z2、di、d2、bi、b2。（模數(shù)系列:3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、7、8、）機(jī)械設(shè)計(jì)試題A標(biāo)準(zhǔn)答案一、填空（每空1分，共20分）1 .在疲勞曲線上，以循環(huán)基數(shù)No為界分為兩個(gè)區(qū)：當(dāng)NAN。時(shí)，為（無限壽命區(qū)）區(qū)；當(dāng)NvNo時(shí)，為（有限壽命區(qū)）區(qū)。2 .剛度是指機(jī)械零件在載荷作用下抵抗（彈性變形）的能力。零件材料的彈性模量越小，其剛度就越（?。?。3 .潤滑油的（油）性越好，則其產(chǎn)生邊界膜的能力就越強(qiáng)；（粘度）越大，則其內(nèi)摩擦阻力就越大。4 .為改善潤滑油在某些方面的性能，在潤滑油中加入的各種具有獨(dú)特性能的化學(xué)合

6、成物即為（添加劑）。5 .正是由于（彈性滑動(dòng)）現(xiàn)象，使帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比不準(zhǔn)確。帶傳動(dòng)的主要失效形式為（打滑）和（帶的疲勞破壞）。6 .蝸桿傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是齒面間的（相對(duì)滑動(dòng)速度）很大，因此導(dǎo)致傳動(dòng)的（效率）較低、溫升較高。7 .鏈傳動(dòng)水平布置時(shí)，最好（緊邊）邊在上，（松邊）在下。8 .設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)被聯(lián)接軸的轉(zhuǎn)速、（轉(zhuǎn)矩）和（直徑）選擇聯(lián)軸器的型號(hào)。9 .徑向滑動(dòng)軸承的半徑間隙與軸頸半徑之比稱為（相對(duì)間隙）；而（偏心距）與（半徑間隙）之比稱為偏心率。10 .對(duì)于普通平鍵，考慮到載荷分布的不均勻性，雙鍵聯(lián)接的強(qiáng)度按（1.5）個(gè)鍵計(jì)算。二、判斷題（每小題1分，共10分）（正確的劃，錯(cuò)誤的劃“X”）1

7、 .十字滑塊聯(lián)軸器中的所有元件都是剛性元件，因此屬于剛性聯(lián)軸器。（X）2 .兩摩擦表面的粗糙度值越小，則越容易實(shí)現(xiàn)液體動(dòng)力潤滑。（V）第5頁3 .在計(jì)算轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度時(shí)，安全系數(shù)法比當(dāng)量彎矩法更精確。（V）4 .相嚙合的蝸桿和蝸輪的螺旋角必須大小相等，旋向相反。（X）5 .閉式齒輪傳動(dòng)皆須首先按齒面接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定傳動(dòng)的幾何尺寸，然后校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。（X）6 .由于鏈傳動(dòng)不需要張緊力，故作用在軸上的載荷較小。（V）7 .正是由于過載時(shí)產(chǎn)生“彈性滑動(dòng)”，故帶傳動(dòng)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)具有保護(hù)作用。（X）8 .楔鍵只能用于單向傳動(dòng)，雙向傳動(dòng)時(shí)，必須采用兩個(gè)楔鍵。（x）9 .性能等級(jí)為6.6級(jí)的螺栓

8、，其屈服點(diǎn)s=600MPa。（X）10 .機(jī)械零件的計(jì)算分為設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算，兩種計(jì)算的目的都是為了防止機(jī)械零件在正常使用期限內(nèi)發(fā)生失效。（V）三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分）1 .簡(jiǎn)述為什么開式齒輪傳動(dòng)一般不會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象？答：因?yàn)樵陂_式齒輪傳動(dòng)中，磨粒磨損的速度比產(chǎn)生點(diǎn)蝕的速度還快，在點(diǎn)蝕形成之前，齒面的材料已經(jīng)被磨掉，故而一般不會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象。2 .對(duì)于滾動(dòng)軸承的軸系固定方式，請(qǐng)解釋什么叫“兩端固定支承”？答：兩端固定支承即為軸上的兩個(gè)軸承中，一個(gè)軸承的固定限制軸向一個(gè)方向的串動(dòng)，另一個(gè)軸承的固定限制軸向另一個(gè)方向的串動(dòng)，兩個(gè)軸承的固定共同限制軸的雙向串動(dòng)。3 .簡(jiǎn)述形成穩(wěn)定動(dòng)壓油膜

9、的條件？答：1）兩摩擦表面之間必須能夠形成收斂的楔形間隙；2）兩摩擦表面之間必須有充足的、具有一定粘度的潤滑油；3）兩摩擦表面之間必須有足夠的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。4 .解釋名詞；滾動(dòng)軸承的壽命；滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷。答：1）滾動(dòng)軸承的壽命即滾動(dòng)軸承中內(nèi)、外圈滾道以及滾動(dòng)體，任一元件出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕第6頁之前，兩套圈之間的相對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)總轉(zhuǎn)數(shù)。也可用恒定轉(zhuǎn)速下的運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)表示;2）基本額定動(dòng)載荷即基本額定壽命為106轉(zhuǎn)時(shí)，軸承所能承受的最大載荷。四、解：(1)Fsi0.68Fri=0.6840002720(N)1.5分Fs20.68Fr2=0.6825001700(N)1.5分(2)Fs2Fx1700900

10、2600(N)<Fs12720(N)故Fa1Fs12720(N)3分Fs1Fx27209001820(N)>Fs21700(N)故Fa2Fs1Fx1820(N)FA1Fr1272040000.68e,則X=1,丫=0。則FP1fP(X1FR1Y1FA1)fP(1400002720)=4000fp(N)FA2FR2182025000.728>e,則X=0.41,Y=0.87o則FP2fP(X2FR2Y2FA2)fP(0.4125000.871820)3500fp(N)由于FP1>FP2,故軸承1的壽命短。五、解：（1）將F向螺栓組形心平移，同時(shí)得轉(zhuǎn)矩ToT=500XF=5

11、X105X500=2.5X106(N)在F作用下，各螺栓所受橫向力為FFsi=z510341250(N)在T作用下，各螺栓所受橫向力也相等，為Fs2rTT2.51064r24r4,802802=5524.3(N)顯然，1、2兩螺栓所受的橫向力最大，為22FsmaxFs1Fs22FsFs2cos125025524.32212505524.3cos1356469(N)六、解:(1)a1m(z122"導(dǎo)22a2320ZiZ2m=5（mm）（應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)值）聯(lián)立ZiZ2Z2iZ1(1)、(2)2320=1283.2乙解得30.47Z297.53(1)(2)ZiZ298dimz1530150(mm

12、)d2mz2598490(mm)2分bdd11150(mm)2分取b2b150(mm),b1b21015010160(mm)4分1 1.汪：本題王要考察：m是否為標(biāo)準(zhǔn)值？是否滿足a-(d1d2)-m(z1z2)?各參數(shù)2 2和尺寸取值圓整是否合理？機(jī)械設(shè)計(jì)試題B一、填空（每空1分，共20分）1 .當(dāng)所受軸向載荷通過（）時(shí)，螺栓組中各螺栓承受的（）相等。2 .從結(jié)構(gòu)上看，帶輪由（）、輪輻和（）三部分組成。3 .在直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算中，以（）為計(jì)算點(diǎn)，把一對(duì)輪齒的嚙合簡(jiǎn)化為兩個(gè)（）相接觸的模型。4 .按鍵齒齒廓曲線的不同，花鍵分為（）花鍵和（）花鍵。5 .請(qǐng)寫出兩種螺紋聯(lián)接中常用的

13、防松方法：（）和（）。6 .疲勞曲線是在（）一定時(shí)，表示疲勞極限a與（）之間關(guān)系的曲線。7 .理論上為（）接觸或（）接觸的零件，在載荷作用下，接觸處局部產(chǎn)生的應(yīng)力稱為接觸應(yīng)力。8 .開式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是：（）和（）。9 .徑向滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算主要是限制壓強(qiáng)、（）和第10頁（）不超過許用值。10 .在類型上，萬向聯(lián)軸器屬于（）聯(lián)軸器，凸緣聯(lián)軸器屬于（）聯(lián)軸器。二、選擇填空（每空1分，共10分）1.下列磨損中，不屬于磨損基本類型的是（）；只在齒輪、滾動(dòng)軸承等高副零件上經(jīng)常出現(xiàn)的是（）。（1）粘著磨損；（2）表面疲勞磨損；（3）磨合磨損；（4）磨粒磨損。2.在通過軸線的截面內(nèi)，（）的齒廓

14、為直邊梯形；在與基圓柱相切的截面內(nèi)，（）的齒廓一側(cè)為直線，另一側(cè)為曲線。（1）阿基米德蝸桿；（2）法向直廓蝸桿；（3）漸開線蝸桿；（4）錐蝸桿。3、對(duì)于直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，其齒根彎曲疲勞強(qiáng)度主要取決于（）;其表面接觸疲勞強(qiáng)度主要取決于（）。（1）中心距和齒寬；（2）中心距和模數(shù)；（3）中心距和齒數(shù)；（4）模數(shù)和齒寬。4、對(duì)于徑向滑動(dòng)軸承，（）軸承具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉的特點(diǎn)；（）軸承必須成對(duì)使用。（1）整體式；（2）剖分式；（3）調(diào)心式；（4）調(diào)隙式。第11頁5 .在滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)中，為了減小附加動(dòng)載荷，應(yīng)（）。（1）增大鏈節(jié)距和鏈輪齒數(shù)；（2）增大鏈節(jié)距并減小鏈輪齒數(shù)；（3）減小鏈節(jié)距和鏈輪

15、齒數(shù)；（4）減小鏈節(jié)距并增加鏈輪齒數(shù)。6 .對(duì)中性高且對(duì)軸的削弱又不大的鍵聯(lián)接是（）聯(lián)接。（1）普通平鍵；（2）半圓鍵；（3）楔鍵；（4）切向鍵。三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分）1 .畫圖表示機(jī)械零件的正常磨損過程，并指出正常磨損過程通常經(jīng)歷哪幾個(gè)磨損階段？2 .簡(jiǎn)述Miner法則（即疲勞損傷線性累積假說）的內(nèi)容。3 .簡(jiǎn)述齒向載荷分布系數(shù)K和齒間載荷分配系數(shù)K分別考慮的是什么因素對(duì)齒輪所受載荷的影響？4 .試分析張緊力Fo對(duì)帶傳動(dòng)正反兩方面的影響。四、（15分）已知某材料的力學(xué)性能為：i=350MPa,m=9,N。=5X106,對(duì)此材料進(jìn)行對(duì)稱循環(huán)疲勞試驗(yàn)，依次加載應(yīng)力為：（1）1=550

16、MPa,循環(huán)次數(shù)m=5X104；（2）2=450MPa,循環(huán)次數(shù)n2=2X105；（3）3=400MPa。求：發(fā)生疲勞破壞時(shí)，3的循環(huán)次數(shù)n3=?六、(18分)圖示為一蝸桿軸用兩個(gè)角接觸球軸承支承。已知蝸桿所受軸向力Fx=580N,兩軸承的徑向力為：Fri=935N,fR2=1910N,載荷性質(zhì)系數(shù)fp=1,1o試計(jì)算兩個(gè)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷。注：*內(nèi)部軸向力Fs=eFR,e=0.36。*當(dāng)FAwe時(shí)，X=1,Y=0;當(dāng)色e時(shí)，X=0.41,Y=0.87。1.aFr1FrFr2耨FR2八、(17分)圖示為由圓錐齒輪和斜齒圓柱齒輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)。已知：I軸為輸入軸，轉(zhuǎn)向如圖所示，輸出軸功率Pw=5K

17、W,轉(zhuǎn)速nw=157rpm,各輪齒數(shù)為：4=25,左=60,Z3=22,Z4=84,設(shè)效率為100%。(1)在圖中標(biāo)出各輪轉(zhuǎn)向，并計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩。(2)為使2、3兩輪的軸向力方向相反，確定并在圖中標(biāo)出3、4兩輪的螺旋方向。(3)在圖中標(biāo)出2、3兩輪在嚙合點(diǎn)處所受各分力(Ft、Fr、Fx)的方向。機(jī)械設(shè)計(jì)試題B標(biāo)準(zhǔn)答案一、填空（每空1分，共20分）1 .當(dāng)所受軸向載荷通過（螺栓組形心）時(shí)，螺栓組中各螺栓承受的（軸向工作拉力）相等。2 .從結(jié)構(gòu)上看，帶輪由（輪轂）、輪輻和（輪緣）三部分組成。3 .在直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算中，以（節(jié)點(diǎn)）為計(jì)算點(diǎn)，把一對(duì)輪齒的嚙合簡(jiǎn)化為兩個(gè)（圓柱體）相接觸

18、的模型。4 .按鍵齒齒廓曲線的不同，花鍵分為（矩形）花鍵和（漸開線）花鍵。5 .請(qǐng)寫出兩種螺紋聯(lián)接中常用的防松方法：（雙螺母等）和（防松墊圈等）。6 .疲勞曲線是在（應(yīng)力比）一定時(shí)，表示疲勞極限與（循環(huán)次數(shù)）之間關(guān)系的曲線。7 .理論上為（點(diǎn)）接觸或（線）接觸的零件，在載荷作用下，接觸處局部產(chǎn)生的應(yīng)力稱為接觸應(yīng)力。8 .開式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是：（齒面的磨粒磨損）和（斷齒）。9 .徑向滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算主要是限制壓強(qiáng)、（速度）和（pv值）不超過許用值。10 .在類型上，萬向聯(lián)軸器屬于（無彈性元件的撓性）聯(lián)軸器，凸緣聯(lián)軸器屬于（剛性）聯(lián)軸器。二、選擇填空（每空1分，共10分）1.下列磨損中

19、，不屬于磨損基本類型的是（3）;只在齒輪、滾動(dòng)軸承等高副零件上經(jīng)常出現(xiàn)的是（2）。（1）粘著磨損；（2）表面疲勞磨損；（3）磨合磨損；（4）磨粒磨損。2.在通過軸線的截面內(nèi)，（1）的齒廓為直邊梯形；在與基圓柱相切的截面內(nèi)，（3）的齒廓一側(cè)為直線，另一側(cè)為曲線。（1）阿基米德蝸桿；（2）法向直廓蝸桿；（3）漸開線蝸桿；（4）錐蝸桿。3、對(duì)于直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，其齒根彎曲疲勞強(qiáng)度主要取決于（4）;其表面接觸疲勞強(qiáng)度主要取決于（1）。（1）中心距和齒寬；（2）中心距和模數(shù)；（3）中心距和齒數(shù)；（4）模數(shù)和齒寬。4、對(duì)于徑向滑動(dòng)軸承，（1）軸承具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉的特點(diǎn)；（3）軸承必須成對(duì)使用。（1）

20、整體式；（2）剖分式；（3）調(diào)心式；（4）調(diào)隙式。5 .在滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)中，為了減小附加動(dòng)載荷，應(yīng)（4）。（1）增大鏈節(jié)距和鏈輪齒數(shù)；（2）增大鏈節(jié)距并減小鏈輪齒數(shù)；（3）減小鏈節(jié)距和鏈輪齒數(shù)；（4）減小鏈節(jié)距并增加鏈輪齒數(shù)。6 .對(duì)中性高且對(duì)軸的削弱又不大的鍵聯(lián)接是（1）聯(lián)接。（1）普通平鍵；（2）半圓鍵；（3）楔鍵；（4）切向鍵。三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分）1 .畫圖表示機(jī)械零件的正常磨損過程，并指出正常磨損過程通常經(jīng)歷哪幾個(gè)磨損階段？答：主要經(jīng)歷三個(gè)階段：磨合磨損階段；穩(wěn)定磨損階段；劇烈磨損階段。2 .簡(jiǎn)述Miner法則（即疲勞損傷線性累積假說）的內(nèi)容。答：在規(guī)律性變幅循環(huán)應(yīng)力作

21、用下，各應(yīng)力對(duì)材料造成的損傷是獨(dú)立進(jìn)行的，并可以線性地累積成總損傷，當(dāng)各應(yīng)力的壽命損傷率之和等于1時(shí)，材料將會(huì)發(fā)生疲勞。3 .簡(jiǎn)述齒向載荷分布系數(shù)K和齒間載荷分配系數(shù)K分別考慮的是什么因素對(duì)齒輪所受載荷的影響？答：系數(shù)K考慮的是載荷沿齒向分布不均勻性對(duì)齒輪輪齒所受載荷的影響；系數(shù)K考慮的是載荷在同時(shí)嚙合的齒對(duì)之間分配不均對(duì)齒輪輪齒所受載荷的影響。4 .試分析弓緊力F0對(duì)帶傳動(dòng)正反兩方面的影響。答：張緊力Fo越大，則帶傳動(dòng)的承載能力就越大，但同時(shí)帶中所受的拉應(yīng)力也越大，從而降低帶的壽命；張緊力越小，雖可減小帶中的拉應(yīng)力，提高帶的壽命，但帶傳動(dòng)的承載能力會(huì)降低。四、解：(1)由疲勞曲線方程mNC1N0m得N-NoN111mN0935055051068