《机械设计》考试复习题(2011)(计算题答案).doc

《机械设计》考试复习题

一、填空题：
1 零件强度计算中的许用安全系数是用来考虑 。
2 一个零件的磨损大致可以分为 磨损、 磨损、 磨损三个阶段，在设计和使用时，应力求 、 、 。
3 在变应力工况下，机械零件的损坏将是 ，这种损坏的断面包括 。
4 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 ，拧紧螺母时效率公式为 。
5 用四个铰制孔螺栓联接两个半凸缘联轴器，螺栓均布在直径为20㎜的圆周上，轴上转矩为100N·m ，每个螺栓受的横向力为 N。
6 仅承受预紧力的紧螺栓联接强度计算时，螺栓的危险截面上有 和 载荷联合作用。因此，在截面上有 应力和 应力。
7 螺纹联接常用的防松原理有 ， ， 。其对应的防松装置有 ， ，
。
8 当采用两个楔键传递周向载荷时，应使两键布置在沿周向相隔 的位置，在强度校核时只按 个键计算。
9 平键联接的主要失效形式有：工作面 （静联接），工作面 （动联接），个别情况下会出现键的剪断。

10 选择普通平键时，键的截面尺寸（ b×h ）是根据 查标准来确定；普通平键的工作面是 。
11 带传动中，打滑是指 ，多发生在 轮上。刚开始打滑时紧边拉力F1与松边拉力F2的关系为 。
12 带传动与齿轮传动一起作减速工作时，宜将带传动布置在齿轮传动之 ；当带传动中心距水平布置时，宜将松边安置在 方。带传动一周过程中，带所受应力的大小要发生
次变化，其中以 应力变化最大，而 应力不变化。
13 带传动中，用 方法可以使小带轮包角加大。
14 链传动中，即使主动链轮的角速度ω1=常数，也只有当 时，从动轮的角速度ω2和传动比i才能得到恒定值。
15 开式链传动的主要失效形式是 。
16 链传动工作时，其转速越高，其运动不均匀性越 ，故链传动多用于 速传动。
17 链传动中，小链轮的齿数越多时，则传动平稳性越 。
18 链传动的 传动比不变， 传动比是变化的。
1９　齿轮传动强度设计中，σＨ是　　　应力，［σ］Ｈ是　　　应力，σＦ是　　　应力，［σ］Ｆ是　　　应力。
20 在圆柱齿轮传动中，齿轮直径不变而减小模数m ,对轮齿的弯曲强度、接触强度及传动的工作平稳性的影响分别为 ， ， 。
21 对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般只需按 设计。
22 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 对轮齿承担。
23 减速蜗杆传动中，主要的失效形式 、 、 、和 ，常发生在 。
24 蜗杆传动中，由于 ，需要进行 计算，若不能满足要求，可采取 ，
， 。
25 蜗杆传动工作时，作用在蜗杆上的三个啮合分力通常 最大。
26 滑动轴承的半径间隙与轴承的半径之比称为 间隙轴承的偏心距与半径间隙的比值称为 。
27 对非液体摩擦滑动轴承，为防止轴承过多磨损，应校核 ，为防止轴承温升过高产生胶合，应校核 。
28　推力球轴承，中系列，内径d ＝40㎜，普通级精度，此轴承代号是 ；深沟球轴承，轻窄系列（2），D级精度。内径d ＝10㎜，此轴承代号是 。
29 滚动轴承的基本额定动载荷是指 ，某轴承在基本额定动载荷作用下的基本额定寿命为 。
30 滚动轴承的选择主要取决于 。滚动轴承按其承受载荷的方向及公称接触角的不同，可分为主要承受径向载荷的 轴承和主要承受轴向载荷的 轴承。
31 如将轴类零件按受力方式分类，可将受 作用的轴称为心轴，受 作用的轴称为传动轴，受 作用的轴称为转轴，自行车的后轮轴是 轴。
32 轴上零件的轴向定位和固定，常用的方法有 ， ， 和 。
33 斜齿圆柱齿轮设计时，计算载荷系数K中包含的KA是 系数，它与 有关；KV是 系数，它与 有关；Kβ是 系数，它与 有关。
34 在齿轮传动中，主动轮所受的圆周力Ft1与其回转方向 ，而从动轮所受的圆周力Ft2与其回转方向 。

二、选择题：　
35一钢制零件材料的疲劳强度极限σr=152N/mm2,取寿命指数m=9，应力循环基数N0=5×106，则当应力循环次数N=8×106时，材料的疲劳强度极限σrN= N/mm2。
A 144; B 152; C 160.

35采用螺纹连接时，若被连接件之一厚度较大，且材料较软，强度较低，需要经常装拆，则一般宜采用 ；
A. 螺栓连接； B 螺钉连接 C 双头螺柱连接； D 紧定螺钉连接。
36零件表面在混合润滑状态时的摩擦系数比液体润滑状态时的摩擦系数 。
A 大；B 小；C 可能大，可能小；D 相等。
37 为了减轻摩擦副的表面疲劳磨损，下列措施中， 是不合理的。
A 降低表面粗糙度； B 增大润滑油粘度；
C 提高表面硬度； D 提高相对滑动速度。
38 一螺栓联接拧紧后预紧力为QP，工作时又受轴向工作拉力F，被联接件上的残余预紧力为QP′，则螺栓所受总拉力Q等于 。（Cb/（Cb+Cm）为螺栓的联接相对刚度）
A QP+F； B QP′+F；
C QP + QP′； D QP′+F×Cb/（Cb+Cm）。
39用于薄壁零件连接的螺纹，应采用 。
A 三角形细牙螺纹；B 梯形螺纹；C 锯齿形螺纹；D 多线的三角形细牙螺纹。
40 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。
A 在同一直线上； B 相隔90°；
C 相隔120°； D 相隔180°。
41 标准平键的承载能力通常取决于 。
A 键的抗剪强度； B 键的弯曲强度；
C 键联接工作表面挤压强度；D 轮毂的挤压强度。
42 当轮毂轴向移动距离较小时可采用 联接。
A 普通平键； B 半圆键； C 导向平键； D 任意。
43带传动采用张紧轮的目的是 。
A 减轻带的弹性滑动； B 提高带的寿命；
C 改变带的运动方向； D 调节带的初拉力。
44 带传动主要依靠 来传递运动和功率的。
A 带与带轮接触面之间的正压力； B 带的紧边拉力；
C 带与带轮接触面之间的摩擦力； D 带的初拉力。
45设计V带传动时发现V带根数过多，可采用 来解决。
A 增大传动比； B 加大传动中心距； C 选用更大截面型号的V带。
46带传动采用张紧轮的目的是 。
A 减轻带的弹性滑动； B 提高带的寿命；
C 改变带的运动方向； D 调节带的初拉力。
47带传动不能保证精确的传动比，其原因是 。
A 带容易变形和磨损； B 带在带轮上打滑；
C 带的弹性滑动； D 带的材料不遵守虎克定律。
48链传动中，链节数常采用偶数，这是为了使链传动 。
A 工作平稳； B 链条与链轮轮齿磨损均匀；
C 提高传动效率才； D 避免采用过渡链节。
49链传动设计中，当载荷大、中心距小、传动比大时， 宜选用________。  
A.大节距单排链 B.小节距多排链
C. 小节距单乔链 D. 大节距多排链 
50链传动的中心距一般取为 C 。　　　
A.（10～20）p　　B.（20～30）p　　C.（30～50）p　　D.（50～80）p

50齿轮表面非扩展性点蚀一般出现在 。
A 跑合阶段； B 稳定磨损阶段； C 剧烈磨损阶段。
51为了提高蜗杆的刚度，应 。
A 增大蜗杆的直径系数； B 采用高强度合金钢作蜗杆材料；
C 增加蜗杆硬度，减小表面粗糙度值。
52带传动中，主动轮圆周速度 n1，从动轮圆周速度 n2，带速n，它们之间存在的关系是
A n1 = n2 = n； B n1 ＞ n ＞ n2；
C n1 ＜ n ＜ n2； D n ＞ n1 ＞ n2；
53液体动压向心滑动轴承，若向心外载荷不变，减小相对间隙Ψ，则承载能力 ，而发热 。
A 增大； B 减小； C 不变。
54一蜗杆传动，已知模数m=4mm，蜗杆头数=1，蜗轮齿数=50，直径系数q=10，则该传动中心距a等于______mm。
A.124 B.125 C.120 D.130 E.140
55动压滑动轴承能建立动压的条件中，不必要的条件是 。
A 轴颈与轴瓦间构成楔形间隙；
B 充分供应润滑油；
C 润滑油温度不超过50℃；
D 轴颈与轴瓦表面之间有相对滑动，使润滑油从大口流向小口。
56下列各类轴承中， 能很好地承受径向载荷与轴向载荷的联合作用；而 则具有良好的调心作用。
A 圆柱滚子轴承； B 推力球轴承； C 圆锥滚子轴承；
D 调心滚子轴承； E 深沟球轴承。
57转速一定的深沟球轴承，当量动载荷由P增大到2P，其寿命由L10 。
A 下降为0.2L10； B 上升为2L10；
C下降为0.125L10； D 不变
58某角接触球轴承内径为45mm，精度等级为P0级，宽度系列为窄系列，直径系列为中系列，接触角为25o，其代号为___________。
A.7145 B.6209 C.7209C D.7309AC
59以下各滚动轴承中，轴承公差等级最高的是 ，承受径向载荷能力最高的是 。
A N207/P4; B 6207/P2; C 5207/P6.
59若希望某轴的一个滚动轴承支点具有一定的调心性时，可采用 轴承。　　　
　A. 1308　　B. 30308　　C. N308

59对滚动轴承进行密封，不能起到 作用。
A 防止外界灰尘侵入； B 降低运转噪声；
C 阻止润滑剂外漏； D 阻止箱体内的润滑油流入轴承。
60在滑动轴承材料中， 通常只用作双金属轴瓦的表层材料。
A 铸铁 B 巴氏合金 C 铸造锡磷青铜 D 铸造黄铜
61在作轴的疲劳强度校核计算时，对于一般转轴，轴的弯曲应力应按 考虑。而扭转切应力通常按 考虑。
A 脉动循环变应力； B 静应力；
C 非对称循环变应力； D 对称循环变应力。
62为了提高齿轮传动的接触强度，可采取 的方法，
A 采用闭式传动； B 增大传动中心距；
C 减少齿数； D 增大模数。
63一对圆柱齿轮，通常把小齿轮的齿宽做得比大齿轮宽一些，其主要原因是 。
A 使传动平稳； B 提高传动效率；
C 提高齿面接触强度； D 便于安装，保证接触线长。
64齿轮弯曲强度计算中的齿形系数与 无关。
A.模数m B.齿数z C.压力角a D.变位系数x
65斜齿圆柱齿轮的动载荷系数KV和相同尺寸精度的直齿圆柱齿轮相比较是 的。
A 相等； B 较小；
C 较大； D 可能大，也可能小。
66今有两个标准直齿圆柱齿轮，齿轮1的模数m1=5mm、z1=25，齿轮2的模数m2=3mm、z2=40，此时它们的齿形系数 。
A YFa1 ＜ YFa2； B YFa1 ＞ YFa2 ；
C YFa1 = YFa2 ； D YFa1 ≤ YFa2 。

三、判断题
67一个平键联接能传递的最大转矩为T ，则安装一对平键能传递的转矩为 1.5T。（ ）
68在带传动中，传动带的最大应力发生在带开始绕入主动轮的那一点处。 （ ）
69带传动的传递功率过大打滑时，松边拉力为零。 （ ）
70链传动中，当主动链轮匀速回转时，链速是变化的。 （ ）
71在一定转速下，要减轻链传动的运动不均匀性，设计时，应选择较小节距的链条。（　）72旧自行车上链条容易脱落的主要原因是链条磨损后链节增大，以及大链轮齿数过多。　）
73按齿面接触疲劳强度设计计算齿轮传动是，若两齿轮的许用接触应力[σH]1≠[σH]2，在计算公式中应代入大者进行计算。 （ ）
74一对相啮合的齿轮，若大、小齿轮的材料、热处理情况相同，则它们的工作接触应力和许用接触应力均相等。 （ ）
75蜗杆传动的正确啮合条件之一是蜗杆的端面模数与蜗轮的端面模数相等。 （ ）
76液体动压滑动轴承中，轴的转速越高，则油膜的承载能力越高。 （　）
77滚动轴承的基本额定动载荷是指在此载荷作用下轴承工作106转时，轴承的90％不发生疲劳点蚀。 （ ）
78滚动轴承的基本额定寿命是指一批相同的轴承的寿命的平均值。 （ ）
79工称接触角α= 0的深沟球轴承，只能承受纯径向载荷。 （ ）
80滚动轴承内座圈与轴颈的配合，通常采用基轴制。 （ ）
81套筒联轴器中，是靠键或销传递扭矩。 （ ）
82由于转速较高时会产生较大的离心力和磨损，十字滑块联轴器只适应于转速较低的场合。
（ ）
83轴的结构设计中，一般应尽量避免轴截面形状的突然变化。宜采用较大的过渡圆角，也可以采用内圆角，凹切圆角。 （ ）
84在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆头数Z1，则传动效率提高。 （ ）
85在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆直径系数，将使传动效率降低。 （ ）
86用i = d2/d1计算蜗杆传动比是错误的。 （ ）
87两带轮直径一定时，减小中心距将引起带的弹性滑动加剧。 （　）

四、问答题：
88机械零件设计的一般步骤有哪些？其中哪个步骤对零件的最后尺寸起决定性的作用？为什么？
89螺纹联接常用的防松方法有哪些？它们是如何防松的？
90提高螺栓联接强度的措施有哪些？这些措施中哪些主要是针对静载荷？哪些主要是针对变载荷？
91在V带传动设计中，为什么要限制带的根数？限制条件如何？
92 V带传动设计中，中心距 a 过大或过小对V带传动有何影响？
93带传动减速工作时，带与小带轮之间的摩擦力和带与大带轮之间的摩擦力两者大小是否相等？为什么？带传动正常工作时的摩擦力与打滑时的摩擦力是否相等？为什么？
94齿轮传动设计中，小齿轮齿数Z1的选择对传动质量有何影响？闭式传动的软齿面与硬齿面及开式传动中，Z1的选择有何不同？

93齿轮传动中，载荷分布不均匀系数Kβ与哪些因素有关？如减小Kβ值可以采取哪些措施？
94一对标准直齿圆柱齿轮传动，其参数m=3mm，Z1=20，Z2=80。试问：
（1） 若改取m=4mm，当Z、b、材料及硬度，传递功率及转速均不变时，齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度有什么变化？
（2） 若改取m=2mm，Z1=30，Z2=120，其余条件不变时，齿根弯曲疲劳强度和齿面接触劳强度有什么变化？
95在齿轮传动设计中，若不满足σＨ≤[σH]的要求，请指出两种改进措施；若满足σＨ ≤ [σH]的要求，而不满足σF≤[σF]的要求，将如何改进设计？
96齿轮传动设计中，小齿轮齿数Z1的选择对传动质量有何影响？闭式传动的软齿面与硬齿面及开式传动中，Z1的选择有何不同？
97与普通V带相比，窄V带的截面形状及尺寸有何不同？其传动有何特点？
93滑动轴承上开设油孔和油槽时应注意哪些问题？
98有一由V带传动、链传动和齿轮传动组成的减速传动装置，试合理确定其传动装置顺序，并说明其原因；

99滑动轴承常见的失效形式有哪些？带传动工作时为什么会出现弹性滑动现象？这种滑动是否可以避免？
100当计算滑动轴承时，若温升过高，可采取什么措施使温升降低？
100滚动轴承的基本额定动载荷与当量动载荷有何区别？
101联轴器、离合器、安全联轴器和安全离合器有何区别？各用于什么场合？
102轴的三种强度计算方法各有何区别？各适应何种场合？
103链传动为什么要适当张紧？常用哪些张紧方法？如何适当控制松边的下垂度？
104链传动产生运动不均匀性的原因是什么？
104某套筒滚子链传动由于磨损导致链条节距增加，出现跳齿和脱链的现象，请问你可以采取哪些措施改善这种现象
105与直齿轮传动强度计算相比，斜齿轮传动的强度计算有何不同之处？
106齿轮传动有哪些润滑方式？它们的使用范围如何？
107与齿轮传动相比，为什么说蜗杆传动平稳，噪声低？
108蜗杆传动中，蜗杆所受的圆周力Ft1与蜗轮所受的圆周力Ft2是否相等？蜗杆所受的轴向力Fa1与蜗轮所受的轴向力Fa2是否相等？为什么？
109有一由V带传动、链传动和齿轮传动组成的减速传动装置，试合理确定其传动装置顺序，并说明其原因。
110某一普通V带传动装置工作时有两种输入转速：300r/min和600r/min，若传递的功率不变，试问：该带传动应按哪种转速设计？为什么？
111试分析齿轮传动中为何两齿轮齿面要有一定的硬度差？

五 分析计算题
1、 如图所示支架用4个普通螺栓连接在立柱上，已知载荷P = 12400N，连接的尺寸参数如图所示，接合面摩擦系数f = 0.2,螺栓材料的屈服极限σs = 270N/mm2 ,安全系数S = 1.5 ，螺栓的相对刚度，防滑系数Ks = 1.2 。试求所需螺栓小径d1 。

解：解：（1）螺栓组连接承受的倾覆力矩（顺时针方向）为

（2）在倾覆力矩M的作用下，左边两螺栓受力较大，所受载荷Fmax为

3） 在横向力P的作用下，支架与立柱接合面可能产生滑移，根据不滑移条件

可得

（1） 左边螺栓所受的总拉力F2 为

（2） 螺栓的许用应力为

（3） 螺栓危险截面的直径（螺纹小径d1）

2图示托架受铅垂力F（N），托架与托体之间的摩擦系数为 f,防滑系数Ks=1,螺栓与被联接件的相对刚度为0.2，螺栓材料的许用应力为[σ]，按步骤列出螺栓根径d1的计算式。

解：1）求预紧力F0′：不下滑条件：4 F0′·f ≥ ks F ∴F0′ ≥
（2）求工作载荷Fˊ：F = = =
(3) 求总载荷 F2 = F0′+ Fˊ = + 0.2 Fˊ
(4) 求d1: 由公式≤[σ] ∴ d1 ≥

3如图所示为一铸铁支架固定在水泥地基上，受载荷RV=5000N，方向如图。支架与地基间的摩擦系数µs=0.4，设螺栓材料为35号钢，许用应力[σ]=80MPa，螺栓的相对刚度，可靠系数Kf=1.2。其他尺寸见图。为保证正常工作，螺栓的根径d1至少要为多少？

解：1.求F :
2．求F‘：
3．求F0：

4．求d1：

4.螺栓组联接的二种方案如图所示，已知外载荷R，L = 300mm，a = 60mm，求：
（1）螺栓组在两个方案中受力最大螺栓的剪力各为多少？（剪力以R表示）     
（2）分析哪个方案较好，为什么？

解：把外载荷R向螺栓组连接的结合面形心简化，则该螺栓组连接受有横向载荷R和转矩T = RL作用。在 两个方案中横向载荷R使螺栓组中的每个螺栓受到的横向载荷相等，都等于R/3，且具有相同的方向；但由于螺栓布置方式不同，转矩T使两个方案中的每个螺栓受到的横向载荷却不同。因此，在两个方案中受力最大螺栓所受的横向载荷是不同的。
（1）方案a中：
螺栓3受力最大，所受的横向载荷
(5分)

方案b中：
螺栓5受力最大，所受横向载荷为

=1.962R (4分)
(2)比较两个方案中受力最大螺栓受力,显然方案(b)中受力最大的螺栓受力最小,而且从受力分析图中可以看出,方案(b)中的三个螺栓受力较均衡,因此方案(b)较好. (5分)

5图示传动中，蜗杆传动为标准传动：m=5mm，d1=50mm，z1=3(右旋)，z2＝40；标准斜齿轮传动 mn=5mm，z3=20，z4=50，要求使轴II的轴向力相互抵消，不计摩擦，蜗杆主动，试求：
1）斜齿轮3、4的螺旋线方向；
2）在图上标出II轴上零件所受分力的方向； 3）螺旋角b的大小。

解：1）斜齿轮3为右旋，斜齿轮4为左旋。2）略（6分）
3）

，
因为，所以
，

6某减速器轴上装有一对30312轴承，已查出C=101000N，判断系数e=0.30，x=0.4，y=2，轴的转速n=10000rpm，受力如图，已求出两轴承的径向支反力Fr1=6000N，Fr2=8000N，齿轮的轴向力FA=1000N，载荷系数fd=1，试求轴承寿命为多少小时？

解：
解：1）求Fs1、Fs2：

2）．求Fa1、Fa2 ：

∴ Fa1=FA+Fs2=1000+2000=3000N（被压紧）
Fa2=Fs2=2000N（被放松）
3）．求P1、P2 ：

∵x=1 y=0 ∴ 4）．求Lh10 ：
∵P1 > P2 ∴只求轴承1
小时

7轴系由一对圆锥滚子轴承支承（基本额定动载荷Cr=57700N），轴的转速n=1380r/min，已求得轴承的径向支反力为：Fr1=4000N，Fr2=6000N，轴向外载荷FA=860N，载荷系数fd=1.2。求轴承寿命为多少小时?
（轴承e=0.3，时X=0.4，Y=2）

解：

，2轴承压紧。
所以，， （7分）

，X2=0.4，Y2=2

应按2轴承校核，因
（8分）

8图示为蜗杆—斜齿轮传动，蜗杆由电动机驱动，转动方向如图。已知蜗杆轮齿的螺旋线方向为右旋，为使Ⅱ轴上的轴向力最小，试在图中标出：
1）．蜗轮2.斜齿轮3及4的螺旋线方向；
2）.Ⅱ轴上的零件所受各分力的方向；
3）. 如斜齿轮3的输入功率P=2kw,n=500rpm，分度圆直径d3=10mm,分度圆螺旋角β=150，求齿轮3、4所受各分力大小。

右旋

解：1．图示

2．图示；
3．

9一轴上有一对30204圆锥滚子轴承，轴承受载荷，n=1250r/min ，运转时有轻微冲击，试计算这对轴承当量动载荷p和寿命L10h。轴承参数：d=20mm；； ；；Fa/Fr≤e，x=1，y=0；Fa/Fr>e，x=0.4，y=1.7，[注：]

解：
如下图所示：

s1、s2方向如图所示
;
；；
，轴承2受压，
；；
，x1=1,y1=0

，x2=0.4，y2=1.7

； （5分）

10有一60000类轴承，根据疲劳寿命计算，预期寿命为，在下列情况下，轴承寿命L10和Lh各位多少？
（4） 当C，P不变时，轴的转速有n增加到2n时，L10和Lh各位多少？
（5） 当C，n不变时，当量动载荷由P增加到2P时，L10和Lh各位多少？
（6） 当n，P不变时，轴承尺寸改变，其其额定动载荷由C增加到2C，L10和Lh各位多少？
答：解：根据已知条件知

（1）当C、P不变时，轴的转速由n增加到2n时

（2）当C、n不变时，当量动载荷由P增加到2P时

(3) 当n、P不变时，轴的尺寸改变，其额定动载荷由C增加到2C时

11设有一对标准直齿圆柱齿轮，已知齿轮的模数m = 5mm，大、小齿轮的参数分别为：齿数Z2 = 60，Z1 = 25；从线图查得齿形系数YFa2 = 2.32, YFa1 =2.72;应力校正系数Ysa2 = 1.76,, Ysa1 = 1.58;徐用弯曲应力［σ］F2 =300Mpa，［σ］F1 =320Mpa；并且算得大齿轮的齿根弯曲应力
σF2 = 280Mpa。试问：
（1） 哪一个齿轮的弯曲疲劳强度高？
（2） 两个齿轮的弯曲疲劳强度是否足够？
解：（1）由
因0.01343 < 0.01361，故小齿轮的弯曲疲劳强度高。
（2）又已知，故大齿轮的弯曲疲劳强度足够。
而
故小齿轮的弯曲疲劳强度足够。
结论：两齿轮的弯曲疲劳强度均足够。

12 在下列各齿轮受力图中标注各力的符号（齿轮1主动）。并将没有标注完整的力标出来。各力符号应与教材一致，如Ft1，Ft2等。

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