机械设计试卷样本.doc

一、判断题（每小题2分，共14分）
1、受横向载荷的普通螺栓所受的载荷是工作载荷加剩余预紧力。　　　 　（　　）
2、开式齿轮传动中最常见失效形式为磨损。　　　　　　　　　　　　 　（　　）
3、在带传动中，带在大小带轮上的应力不相等，带在小带轮上的弯曲应力较大，而在大带轮上的离心应力较大。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（　　）
4、链传动能传递较大动力，但传动平稳性差。    　　　　　　　　　 　（　　）
5、平键的工作表面为两面。                                       （　　）
6、蜗轮滚刀和齿轮滚刀可通用。　　　　　　　　　 　　　　　　　　（　　）
7、滚动轴承内孔下偏差零。                            　　　　　 （　　）
二、选择题（每小题2分，共20分） 
1、表示       之间关系的曲线叫极限应力曲线
A、应力和时间t             B、应力幅和平均应力
C、疲劳极限和应循环次数N   D、疲劳极限和应力循环次数N
2、当被联接件之一很厚，联接需常拆装，常用         联接。螺纹联接中按相同尺寸比较，成本最低的是          联接。
A、螺钉           B、普通螺栓   C、铰制孔螺栓   D、双头螺柱
3、存有一定安装误差时，我们宜采用      。
A、凸缘联轴器   B、套筒联轴器 C、弹性柱销联轴器   D、齿轮联轴器
4、润滑脂为       润滑剂。
A、气体      B、液体       C、半液体       D、固体
5、下列直径、系列相同的四种轴承中，       承受径向载荷最大。
A、向心短圆柱滚子轴承  B、深沟球轴承 C、角接触球轴承   D、推力球轴承
6、轴的周向定位中，承载能力最高的是         。
A、平键联接     B、楔键联接 C、半圆键联接       D、花键联接
7、大尺寸的蜗轮通常采用组合结构，其目的是         。

A、提高刚度   B、延长寿命 C、节约贵重金属      D、提高传动效率
8、为了提高齿轮齿根弯曲强度应         。
A、增大模数     B、增大分度圆直径 C、增加齿数  　 D、减少齿宽
9、链磨损后将会导致           。
     A、销轴的破坏   B、套筒的破坏  C、链板的破坏  D、脱链
10、同种材质、型号的V型带所能传递的功率主要取决于          。
  A.传动比      B.传递中心距和带长 C.小带轮包角       D.小带轮直径和带速
三、简答题（每小题4分，共16分）
1、什么是带的弹性滑动和打滑？它们对带传动有何影响？

2、齿轮设计中为什么要引入载荷系数？它由哪几部分组成？与两系数本质区别是什么？

3、常见轴上零件的轴向定位有哪几种（不少于五种）最常见周向定位是什么？

4、什么是链传动的多边形效应？其影响因素有哪些？

四、 图示用普通螺栓联接机座承受旋转力矩T=400N•m，轴向力FQ=104N,螺栓布置如图示，已知a=200mm，b=80mm,c=20mm,L1=300mm, L2=150mm,接合面摩擦系数f=0.15,防滑系数Ks=1.2,螺栓相对刚度Cb/(Cb+Cm)=0.3, 螺栓许用拉应力[σ]=120Mpa，接合面许用挤压应力 [σp]=90Mpa。试求联接螺栓组小径必须最小直径d1。　（12分）

五、图示为斜齿轮一蜗杆传动装置，已知两者传动中心距相等，动力由齿轮1输入。功率为3KW，齿轮1的转速n1=1430rpm(转向如图)，齿轮传动参数Z1=23，Z2=48，mn1=3mm, 蜗杆传动参数为Z3=2，Z4=27，m=6mm, q=9, 蜗杆传动效率η=0.8          (14分)
（1）分析齿轮2，蜗轮4在啮合点受力大小，并画出方向（用分力表示）。
（2）判断蜗轮4的转向（标明在图上） （3）求斜齿轮螺旋角β。
4）求蜗杆的螺旋升角λ。（5）蜗轮轴的输出扭矩T4。
（注：斜齿轮、轴承的功率损失均忽略不计）

六、   齿轮轴由一对30206圆锥滚子轴承支承，C=24800N,e=0.36, Y=1.7, 内部轴向力Fs=Fr/2Y，Fr1=5200N, Fr2=3800N, Fa=1200N, 方向如图所示。fp=1.2, n=960rpm。求两轴承寿命。
  （Fa/Fr>e, X=0.4, Y=1.7, Fa/Fr≤e, X=1, Y=0）　　　（12分）

1

2

Fa

　　七、试分析下列结构合理性。（12分）

答案
一、判断题（每小题1.5分，共15分）
1、×  2、√  3、×  4、√  5、√ 6、× 7、× 8、×  9、√ 10、×
二、选择题（每小题1.5分，共15分）
1、B  2、D B  3、C  4、C  5、A  6、D  7、C  8、A  9、D  10、D
三、简答题（每小题5分，共25分）
1、答：（1）由于带是弹性体，带的紧边和松边拉力不等，因而引起带与带轮之间的滑动成为弹性滑动，当外载荷增大，超过带与小带轮轮槽接触面间的摩擦力总和时带将沿着整个接触弧滑动，称为打滑。
（2）弹性滑动使传动比增加，磨损增加，温度上升，转动效率降低，打滑使传动失效，带将严重磨损。
2、答：由于原动机和工作机的类型，性能、工作情况不同，齿轮的制造、安装、误差、受载变形等因素的影响，齿轮在运转中产生附加载荷，载荷在齿面上分布也不均匀，因此要引入载荷系数k，由四个部分组成，即，其中考虑作用在齿面上的载荷沿接触线呈不均匀分布的影响，为考虑同时啮合的点对齿轮间载荷分配不均匀的影响。
3、答：三类1）心轴，只承受弯矩而不承受转矩的轴，如自行车前轮轴
2）传动轴，只承受转矩而不承受弯矩的轴，如汽车的传动轴。
3）转轴，既承受弯矩又承受转矩的轴，如齿轮减速器中的轴。
4、答：带传动进行张紧是为了保护初拉力F  ，从而保证带传动的能力。
常见的张紧装置有3类，1、远期张紧装置2、自动张紧装置3、张紧轮张紧装置
5、答：螺纹联接件上的螺纹要满足自锁条件，常采用右旋、单线的三角形螺纹。
四、解题要点：
1、由作用下，各螺栓所受的工作拉力

2、由作用下，各螺栓所受的工作拉力

是残余预紧力
    螺栓工作时，
    ≥    
3、由，则预紧力 

满足。
五、解题要点：
解：3）

2）Ft2、Fr2、Fa2及Ft4、Fr4、Fa4的方向略。蜗轮旋转方向为逆时针
4）
5）  

1）   

六、解题要点：
（1）计算轴承的轴向力
需先计算轴承的内部轴向力Fs。对于所选轴承，
    N     N
轴向力分布图为

“压紧、放松”判别法 Fs1+Fa=1529.41N+1200N=2729.41N>Fs2=1117.65N
故轴有向右移动的趋势，此时Ⅱ轴承被压紧，I轴承被放松。因此轴承的轴向力为
Fa1=Fs1=1529.41N Fa2=Fs1+Fa=2729.41N
（2）计算当量动载荷 故查表得X=1, Y=0。则
   N
查系数表，X=0.4，Y=1.7。 故     N
（3）验算轴承寿命。

七、试分析下列结构合理性。（10分）
解题要点：
（1）支点轴向固定结构错误
1）无法调整轴承间隙，端盖与机座间应加调整垫片。（2）转动件与静止件接触错误
1）右端盖不应与轴接触，孔径应大于轴径。（3）轴上零件固定错误
1）套筒作用不确定，且轴上有键，无法顶住齿轮；2）齿轮的轴向固定不可靠（过定位）；
3）联轴器轴向位置不确定。（4）加工工艺不合理 1）联轴器键槽未开通；（5）装配工艺错误
1）轴肩直径过大，左轴承无法拆下；2）齿轮处键过长，轴颈右侧应减小长度。
3）左轴承处轴的长度太短且无倒角；（6）润滑与密封错误 1）轴承处未加挡油盘；
2）右端盖未考虑密封。

 机械设计模拟试题
一、选择题（每题2分，共20分）
1、一对相啮合的圆柱齿轮的Z2>Z1, b1>b2, 其接触应力的大小为：
A）. sH13sH2, B）.sH1>sH2, C）.sH1A）.齿面点蚀,  B). 齿面磨粒磨损,  C). 齿面胶合,  D). 齿面塑性变形
4、带传动的中心距与两带轮直径之差保持一定时，若增大传动比，则小带轮上包角          。
A）.减小,  B). 增大,  C). 不变
5、圆柱齿轮传动中，在齿轮材料、齿宽和齿数相同的情况下，当增大模数时，轮齿的弯曲强度          。
A）. 降低,   B). 不变,  C). 提高
6、蜗杆传动中，蜗杆主动时的啮合效率为：            。
A）.     B).    C).   D).
7、P和Z分别代表链传动中的节距和链轮齿数。当转速一定时，要减轻链传动的运动不均匀性和动载荷，应             。
A）.增大P和Z,  B). 增大P减小Z,  C). 减小P和Z, D). 减小P增大Z
8、角接触球轴承和圆锥滚子轴承的轴向承载能力随接触角α增大而         。
A）.增大,  B). 减小, C). 不变,   D).增大或减小随轴承型号而定
9、对于渐开线圆柱齿轮传动的齿面接触疲劳强度计算，一般以         处的接触应力作为计算应力。
A）.齿根,   B). 齿顶,  C). 节圆,  D). 齿端面
10、一批在同样载荷和同样工作条件下运转的型号相同的滚动轴承，        。
A）.它们的寿命相同, B). 90%的轴承寿命相同, C).它们的最低寿命相同, D). 它们的寿命不相同
二、填空题（每空1分，共20分）
1、受预紧力和轴向工作载荷的螺栓，其总拉力为         与        之和。
2、普通平键的工作面是        ，工作时靠       传递转矩。
3、根据齿形不同，花键分为       、       和        三种。
4、带传动的主要失效形式为        和         两种。
5、链传动中，链轮转速      、链节距        、链轮齿数        ，则动载都将愈大。
6、齿轮传动的主要失效形式有       、          、          、        、            五种。
7、滚动轴承常见的失效形式有         、            、                  、            三种。
三、问答题（每题2分，共14分）
   1、拧紧螺纹联结为什么要考虑防松？防松方法分为哪几种？
   2、带传动中，主动轮圆周速度、带速、从动轮圆周速度是否相等？为什么？
1.  试述齿轮传动计算动载荷中的系数KA、KV、Ka、Kβ、各是什么系数？它们分别考虑什么因素影响？
2.  皮带传动中心距取的过大与过小各有什么不利影响？
3.  轴的主要作用是什么？
4.  滚动轴承一般由哪几部分零件构成？各起什么作用？
5.  获得流体动压润滑的必要条件是什么？
四、分析及计算题
1、（本题6分）如图所示为一传动系统，已知动力从锥齿轮1输入，转向如图所示。试判断：
（1）、蜗杆3的齿向及蜗轮4的转动方向；
（2）、锥齿轮1、2啮合处及蜗轮4蜗杆3啮合处各个力的方向。

（题1图）
2、（本题10分）已知一托架边板用四个螺栓与相邻机架联接（假设螺栓靠剪切传力），托架受一与边板螺栓组对称轴线相平行，大小为3500N的载荷作用，如图所示。试问：每个螺栓所受的力是多少？方向如何？

（题2图）

3、（本题10分）如图所示，齿轮轴由两个角接触球轴承支承，轴承承受径向载荷：Fr1=900N,Fr2=2100N, 内部轴向力S=0.7Fr, 轴向载荷Fa=900N。
求：（1）、轴承1、2上所受的轴向力Fa1、Fa2, 并标出内部轴向力S1、S2的方向；
   （2）、求轴承1、2上的当量动载荷P1、P2（已知P=fp(XFr+Yfa,  fp=1.5)

Fa/Fr£0.7
Fa/Fr>0.7
X
Y
X
Y
1
0
0.41
0.85

             （题3图）
4、（本题10分）一个由40Cr制成的零件，已知smax=185MPa, smin=-75MPa, bs=1, es=0.9, ks=1.3, s-1=351MPa, ys=0.3, ss=550MPa,  求此零件的疲劳安全系数和静强度安全系数。

5、（本题10分）指出图中齿轮轴系上的错误，并简要说明理由。

（题5图）

广东海洋大学2005 —— 2006学年第 2 学期
《  机 械 设 计  》课程试题
一、     单项选择题：（每小题1.5分，共12分）
1．联轴器和离合器的主要作用是      。
A. 防止机器发生过载  B. 联接两轴使其一同旋转并传递转矩C. 缓和冲击和振动    D. 补偿所联接两轴的各种相对位移
2．按转矩T估算轴的直径，求出的结果应作为承受转矩作用的轴段的      。
A．最小直径   B．最大直径   C．平均直径   D．危险直径
3．在被联接件之一较厚、并经常装拆之处，应选用      联接。
A．螺栓       B．螺钉       C．双头螺柱   D．紧定螺钉
4．在滑动轴承的计算中，验算pv≤[pv]目的是限制      。
A．磨损       B．温升       C．点蚀       D．塑性变形
5．设计键联接时，平键的截面尺寸b×h是按照      确定的。
A．轴的转矩   B．轴的转速   C．轴的直径   D．轮毂长度
6．p表示链条节距，z表示链轮齿数，当转速一定时，若要减少链传动的运动不均匀性和动载荷，采取的措施是      。
A．增大p和增大z   B．减小p和减小z C．增大p和减小z    D．减小p和增大z
7．在带传动中，设v1为主动轮圆周速度，v2为从动轮圆周速度，v为带速，则      。
A．v1＝v＝v2    B．v1＞v＞v2    C．v1＜v＜v2    D．v1＞v＜v2
8．若保持齿轮传动的中心距a不变，而增加齿数z，下列说法中错误的是      。
A．改善传动的平稳性   B．减少金属切削量   C．增大重合度   D．提高轮齿的弯曲强度
二、     填空题：（每空1.5分，共33分）
1．按其承受载荷方向的不同，滑动轴承可分为              和                 。
2．蜗杆传动的失效形式有点蚀、齿根折断、齿面胶合、过度磨损等，其中可能性最大的是             和              。
3．链传动的失效形式有               、                、                  和链条静力拉断。
4．代号为6102的滚动轴承类型是                        ，其内径尺为         mm，其公差等级为        级。
5．带传动工作时，带与带轮之间的              现象会导致传动比不恒定，但这是带传动正常工作时固有的特性；而带与带轮间的              现象则是带传动的失效形式之一。
6．用双键时，两个平键应布置在                         ，两个半圆键应布置在                              ；但在强度校核时应按        个键计算。
7．联轴器与离合器的主要作用相似，但其根本区别是：离合器可以                                                 。
8．带传动的带速v过大会导致                           ，而v过小又会使                                      ，因此在设计时需要验算带速。
9. 设计一般使用的齿轮传动时，通常按保证               
强度及保证                   强度两准则进行设计。
10. 取30个某种型号的滚动轴承进行寿命试验，若所加的载荷恰好等于该轴承的基本额定动载荷，则该批轴承的寿命就是          r（转）；若轴承运转到上述转数时停止试验，此时未失效的轴承数应该还有       个。
三、     计算分析题：（每小题13分，共39分）
1、下左图为斜齿轮－蜗杆传动系统，小斜齿轮1为主动轮，其转向如图示，要求轴Ⅱ上蜗杆3与大斜齿轮2所受的轴向力相反。
（1）在图上画出小齿轮1、蜗杆3轮齿的螺旋线方向，并用文字标出蜗轮4的螺旋线方向和旋转方向；
（2）画出各轮所受轴向力的作用位置和方向（要写出力的符号）。

2、如图所示，有一汽缸盖与缸体采用螺钉联接（图中只画出螺钉中心线）。已知汽缸中的压力p＝2 Mpa，汽缸内径D＝300 mm；螺钉个数z＝12，许用拉应力[σ]＝120Mpa，为保证气密性要求，螺钉剩余预紧力F1＝1.7F（F为螺钉的轴向工作载荷）。试求螺钉的小径d1。（解答做在下页，注意题目要求）

 解：（1）计算总工作载荷
（2）计算单个螺钉的工作载荷
（3）计算螺钉所受的总拉力
（4）计算所需螺钉的小径
3、如图所示为安装着两个斜齿圆柱齿轮的转轴，它由一对圆锥滚子轴承支承。已知：大、小斜齿轮的轴向力分别为FA1＝3000N、FA2＝8000 N，它们的方向如图示；轴承所受的径向载荷分别为Fr1＝13600 N、Fr2＝22100 N；轴承派生轴向力计算公式为Fd＝Fr/(2Y)，Y＝1.7。试求两轴承的轴向载荷Fa1和Fa2。

  解：左轴承编号1，右轴承编号2。
（1）分别计算两轴承的派生轴向力：

（2）判断被“放松”和被“压紧”的轴承： 轴有向右移动的趋势 ∴ 轴承1被“放松”，轴承2被“压紧”。
（3）计算两轴承的轴向载荷：
四、     结构改错题：（16分）如图所示为一轴系的部分结构。在错误处旁边注上数字编号1、2、3、……（相同类型错误只算一处），并在图下方说明错误原因（或者改正方法）。正确指出并说明8处错误就可得满分，将正确之处指错1处则倒扣1分。

广东海洋大学2005 —— 2006学年第 2 学期
《  机 械 设 计  》课程试题

一、     单项选择题：（每小题1.5分，共12分）
1、在链传动中，链条的节数应尽量取为（    ）。
A、标准值     B、偶数      C、奇数      D、5的整数倍
2、螺纹的公称直径是其（    ）。
A、大径     B、中径     C、小径     D、分度圆直径
3、在设计齿轮传动时，若中心距a保持不变，而增大模数m，将可以使（    ）。
A、齿面接触强度提高          B、齿根弯曲强度提高
C、接触与弯曲强度都提高      D、接触与弯曲强度都不变
4、只承受扭矩而不承受弯矩的轴称为（    ）。
A、转轴      B、心轴      C、传动轴      D、曲轴
5、下列材料中，（    ）一般不能用作轴的材料。
A、Q235     B、45       C、40Cr      D、HT200
6、选择键的截面尺寸b×h是按（    ）查标准选定。
A、强度     B、轴径     C、转速      D、转矩
7、在下列的叙述中，（    ）不是常用的滑动轴承的优点。
A、起动阻力小   B、抗冲击、振动能力很强C、径向尺寸小  D、承载能力很高
8、某型号滚动轴承的基本额定寿命为1000小时，那么该型号的一个轴承在承受基本额定动载荷的情况下，其实际使用寿命（    ）达到5000小时
A、不可能      B、可能        C、一定能
二、     填空题：（每空1.5分，共27分）
1、代号为30203的滚动轴承的类型是                    ，内径是           mm。
2、在链传动中，链节距p越大，冲击越        ；小链轮齿数z1越少，冲击越        。
3、在齿轮传动强度计算中，齿根弯曲疲劳强度计算所针对的失效是                    ，齿面接触疲劳强度计算所针对的失效形式是                        。
4、按分度圆直径从小到大，齿轮的结构形式采用             、              
                  、腹板式结构、                 四种。
5、若已知不完全液体润滑径向滑动轴承的径向载荷F（N）、轴颈转速n（r／min）、轴颈直径d（mm）、轴承宽度B（mm），则轴承工作能力的验算公式是                   、                        、                         。
6、联轴器所联两轴的相对位移形式一般分为4种，分别是             、            、            和综合位移。
7、花键的齿形分为               、               两类。
8、若蜗杆的头数z1＝2，模数m＝8 mm，直径系数q＝10，则蜗杆的分度圆直径d＝         mm。
9、蜗杆的材料一般为                  ，常用的蜗轮材料则为                                。
10、在带传动类型中应用最广的是       带传动；结构最简单、在传动中心距较大的情况下应用较多的是        带传动。
 三、     计算分析题：（共39分）
1、如下图所示联轴器采用普通螺栓联接。已知转矩T＝1000 Nm，螺栓（z＝8个）分布在直径D＝200 mm的圆周上，两半联轴器接合面间摩擦系数f＝0.12，取防滑系数KS＝1.2，螺栓材料的许用拉伸应力[σ]＝100 Mpa。试求所需螺栓的小径d1。（14分）

 解：
（1）计算连接所需的最小预紧力：由 （课本P76）得：

（2）计算螺栓的小径：由 得：

2、作出带传动工作时带的应力分布情况示意图。要求在图上用文字标出各种应力的名称，并且要基本表达出各种应力分布的位置和大小情况。（图在下页，注意题目要求）（12分）

3、某一轴选用轴承6211（基本额定动载荷C＝33.5 kN）支承。已知单个轴承受纯径向载荷Fr＝20 kN，转速n＝65 r/min，载荷平稳（取载荷系数fP＝1）。试求轴承的寿命。（13分）

四、    结构改错题：（16分）
如图所示为一蜗杆蜗轮减速器的部分结构。在错误处旁边注上数字编号1、2、3、……（相同类型错误只算一处），并说明错误原因（或者改正方法）。正确指出并说明8处错误就可得满分，将正确之处指错1处则倒扣1分。

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