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机械设计试题 一、单项选择题（共 25分，每题 1 分）1选择 V 带的型号是根据（C）。A传递功率 B 转速 C.计算功率和转速 D小带轮直径 2静联接的平键联接，其主要失效形式是（C）。A键拉断 B 键工作面的磨损 C工作面压溃 D工作面扭曲 3标准齿轮的齿形系数 YFa 的大小取决于（B）。A齿轮的模数 B齿轮的齿数 C.齿轮的宽度 D 齿轮的精度 4 在蜗杆传动设计中，除规定模数标准化外，还规定蜗杆直径 d1 取标准，其目的是（B）。A限制加工蜗杆的刀具数量 B限制加工蜗轮的刀具数量并便于刀具的标准化 C为了装配方便 D为了提高加工精度 5受轴向载荷的紧螺栓联接，为保证被联接件不出现缝隙，因此（B）。A剩余预紧力 F 应小于零 B剩余预紧力 F应大于零 C剩余预紧力 F应等于零 D预紧力 F应大于零 6对于温度变化不大的短轴，考虑结构简单，轴承部件的轴向固定方式宜采用（A）。A两端固定 B两端游动 C一端固定一端游动 7按基本额定动负荷选定的滚动轴承，在预定使用期限内其失效率最大为（C）。A 1%B5%C10%D50%8对于硬度小于 350HBS 的闭式齿轮传动，当采用同牌号的钢材制造时，一般采用的热处理方法 是（C）。A 小齿轮淬火，大齿轮调质 B小齿轮淬火，大齿轮正火 C小齿轮调质，大齿轮正火 D 小齿轮正火，大齿轮调质 9校核 P值的目的是为了限制滑动轴承的 C。A点蚀破坏 B疲劳破坏 C.温升 D.过度磨损 10只能承受轴向载荷的滚动轴承的类型代号为 D。A“7”型 B“2”型 C“6”型 D“5”型算功率和转速键拉断键工作面的磨损工作面压溃标准齿轮的齿形系数的大小取决于齿轮的模数齿轮的齿数齿轮的宽度齿轮的精度在蜗杆传动设计中除规定模数标准化外还规定蜗杆直径准其目的是小带轮直径工作面扭曲取标限制加工栓联接为保证被联接件不出现缝隙因此剩余预紧力应小于剩余预紧力应大于剩余预紧力应等于预紧力应大于对于温度变化不大的短轴考虑结构简单轴承部件的轴向固定方式宜采用两端固定两端游动一端固定一端游动按基本额定动负般采用的热处理方法是小齿轮淬火大齿轮调质小齿轮淬火大齿轮正火小齿轮调质大齿轮正火小齿轮正火大齿轮调质校核值的目的是为了限制滑动轴承的点蚀破坏疲劳破坏温升只能承受轴向载荷的滚动轴承的类型代号为过度磨损型型 般开式齿轮传动的主要失效形式是C A既承受弯矩又承受转矩 B只承受弯矩不承受转矩 C只承受转矩不承受弯矩 D 承受较大轴向载荷 当键联接强度不足时可采用双键。使用 2 个平键时要求键 D 布置。A在同一直线上 B 相隔 90 C相隔 120 D相隔 180 在滑动轴承材料中，B 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。按弯曲扭转合成计算轴的应力时，要引入系数，这 是考虑 B A轴上有键槽而削弱轴的强度而引人系数 B按第三强度理论合成正应力与切应力时的折合系数 C正应力与切应力的循环特性不同的系数 滚动轴承寿命计算公式 L(c)中，为寿命指数，对于滚子轴承，等于 C P A 3 B.3 C.10 D.1 10 3 3 紧联接螺栓按拉伸强度计算时，应将拉伸载荷增大到原来的 的影响。A螺纹中应力集中 B.扭应力的影响 C载荷变化和冲击 D.安全因素 链传动中作用在轴上的压力要比带传动小，这主要是由于 C A这种传动只用来传递小功率 B.链的质量大，离心力也大 C啮合传动不需很大的初拉力 D.在传递相同功率时，圆周力小 键的剖面尺寸通常根据 C 按标准选取。金属弹性元件挠性联轴器中的弹性元件都具有 A对中 B减磨 的功能。C缓冲和减振 D缓冲 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 B 22 23 A齿面胶合 B疲劳点蚀 C齿面磨损 D 轮齿折断 斜齿圆柱齿轮螺旋角 的一般取值范围为 A 2 10 B.8 25 设计链传动时，为了降低动载荷，一般采用 A较多的链轮齿数 z 和较小的链节距 p C较多的 z 和较大的 p V 带传动中，带在小带轮上的包角 1 一般不小于 A 90 B 120 C150 根据轴的承载情况，A 的轴称为转轴。B。C.15 30 D.20 40 A。B较少的 z 和较小的 p D较少的 z 和较大的 p B。D 170 1.3 倍，这是考虑到 算功率和转速键拉断键工作面的磨损工作面压溃标准齿轮的齿形系数的大小取决于齿轮的模数齿轮的齿数齿轮的宽度齿轮的精度在蜗杆传动设计中除规定模数标准化外还规定蜗杆直径准其目的是小带轮直径工作面扭曲取标限制加工栓联接为保证被联接件不出现缝隙因此剩余预紧力应小于剩余预紧力应大于剩余预紧力应等于预紧力应大于对于温度变化不大的短轴考虑结构简单轴承部件的轴向固定方式宜采用两端固定两端游动一端固定一端游动按基本额定动负般采用的热处理方法是小齿轮淬火大齿轮调质小齿轮淬火大齿轮正火小齿轮调质大齿轮正火小齿轮正火大齿轮调质校核值的目的是为了限制滑动轴承的点蚀破坏疲劳破坏温升只能承受轴向载荷的滚动轴承的类型代号为过度磨损型型 24链传动中，链节数取偶数，链轮齿数为奇数，最好互为质数，其原因 A A磨损均匀 B具有抗冲击能力 C减少磨损与胶合 D瞬时传动比为定值 25齿面硬度 HB 350HBS 的闭式钢制齿轮传动中，主要失效形式为 B A 齿面磨损 B 齿面点蚀 C齿面胶合 D.轮齿折断、填空题（20 分）（请将答案直接填写在空格内）1普通平键联接的工作面是 两侧面，主要失效形式是 键的压溃。其键的剖面 尺寸 bh按 轴的直径 由标准中选定，而键长 L 通常按 强度条件 从标准中查取。2在螺栓联接中，当螺栓轴线与被联接件表面不垂直时，螺栓中将产生 弯曲 附加应力。3形成流体动压润滑的必要条件是 油的粘度，存在油楔，相对速度。4一对闭式直齿圆柱齿轮，m=3mm，z1=21，z2=63，=20，小齿轮用 40Cr 钢，表面淬火，HRC=55，H1=1200MPa；大齿轮用 45 号钢，调质，HB=220240，H2=600MPa。若齿轮传动工 作时，齿面接触应力为 H=500MPa，则小齿轮的接触强度安全系数为大齿轮的 2/3 倍。（2 分）5蜗杆传动工作时，作用在蜗杆上的三个啮合分力通常 轴向分力 最大。6链传动中，即使主动链轮的角速度 1常数，也只有当 两链轮的齿数相等且传动的中心距恰 为节距 p的 整数倍 时，从动链轮的角速度 2和传动比 i 才能得到恒定值。7蜗杆头数愈少，其升角愈 小，传动的啮合效率愈 低。齿面滑动速度愈 8钢制齿轮渗碳淬火后，热处理变形大，一般都要经过 磨齿，否则不能保证 齿轮精度。9当链速 0.6m/s时，链条主要失效形式为 静力拉断，故要进行 静力强度 校核。10自行车的中轴是 传动 轴，而前轮轴是 心 轴。三、问答题（共 9分，每题 3分）l什么叫弹性滑动？什么叫打滑？试分别说明它们产生的原因和由此带来的后果。答：这种由于材料的弹性变形而产生的滑动称为弹性滑动。带传动中弹性滑动是不可避免的。从上述可知，由于弹性滑动的影响。从动轮的圆周速度总是小于主动轮的圆周速度。弹性滑动A传递扭矩大小 B.功率大小 C.轴的直径 D.轮毂的长度 算功率和转速键拉断键工作面的磨损工作面压溃标准齿轮的齿形系数的大小取决于齿轮的模数齿轮的齿数齿轮的宽度齿轮的精度在蜗杆传动设计中除规定模数标准化外还规定蜗杆直径准其目的是小带轮直径工作面扭曲取标限制加工栓联接为保证被联接件不出现缝隙因此剩余预紧力应小于剩余预紧力应大于剩余预紧力应等于预紧力应大于对于温度变化不大的短轴考虑结构简单轴承部件的轴向固定方式宜采用两端固定两端游动一端固定一端游动按基本额定动负般采用的热处理方法是小齿轮淬火大齿轮调质小齿轮淬火大齿轮正火小齿轮调质大齿轮正火小齿轮正火大齿轮调质校核值的目的是为了限制滑动轴承的点蚀破坏疲劳破坏温升只能承受轴向载荷的滚动轴承的类型代号为过度磨损型型引起速 度损失。在一定的条件下，摩擦力的大小有一个极限值，即最大摩擦力，若带所需传递的圆周力超过这 个极限值时，带与带轮将发生显著的相对滑动，这种现象称为打滑。这就使传动失效。经常出现打滑 将使带的磨损加剧，传动效率降低。2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：其顺序分别为：V 带传动，齿轮传动，链传动。因为 V 带传动平稳，可用于高速级。齿轮传动传动比范围宽，平稳，用于中速级。链传动由 于多边形效应，引起附加动载荷与链速有关，故用于低速级。3在直齿圆柱齿轮设计中，保持传动比 i、中心距 a、齿宽 b 及许用应力不变的情况下，若减小 模数 m，并相应增加齿数 z1 和 z2，试问对齿面接触强度和齿根弯曲强度有何影响？在闭式传动中，如 齿根弯曲强度允许，采用减小模数与增加齿数的方法有何益处？答：对齿面接触强度无影响，使齿根弯曲强度降低。采用减小模数与增加齿数的方法可提高传动 的平稳性和减少噪声，还可以减轻齿轮的重量和金属切削量，节省制造费用，并能减少滑动系数，减 小磨损，提高抗胶合能力。算功率和转速键拉断键工作面的磨损工作面压溃标准齿轮的齿形系数的大小取决于齿轮的模数齿轮的齿数齿轮的宽度齿轮的精度在蜗杆传动设计中除规定模数标准化外还规定蜗杆直径准其目的是小带轮直径工作面扭曲取标限制加工栓联接为保证被联接件不出现缝隙因此剩余预紧力应小于剩余预紧力应大于剩余预紧力应等于预紧力应大于对于温度变化不大的短轴考虑结构简单轴承部件的轴向固定方式宜采用两端固定两端游动一端固定一端游动按基本额定动负般采用的热处理方法是小齿轮淬火大齿轮调质小齿轮淬火大齿轮正火小齿轮调质大齿轮正火小齿轮正火大齿轮调质校核值的目的是为了限制滑动轴承的点蚀破坏疲劳破坏温升只能承受轴向载荷的滚动轴承的类型代号为过度磨损型型四、计算题（共30分，每题 10分）1有一钢制液压油缸，如图 1 所示。缸内油压 P=3MPa，缸体内径 D=160mm，D0=200mm，缸盖外径 D1=240mm.。为保证气密性要求。残余预紧力取为工作载荷的 弧线距离不大于 100mm。已知螺栓的许用应力为 =180MPa。试计算：（1）最少的螺栓数目；（2）单个螺栓承受的总拉力；（3）螺栓小径。螺栓分布圆直径 图1 算功率和转速键拉断键工作面的磨损工作面压溃标准齿轮的齿形系数的大小取决于齿轮的模数齿轮的齿数齿轮的宽度齿轮的精度在蜗杆传动设计中除规定模数标准化外还规定蜗杆直径准其目的是小带轮直径工作面扭曲取标限制加工栓联接为保证被联接件不出现缝隙因此剩余预紧力应小于剩余预紧力应大于剩余预紧力应等于预紧力应大于对于温度变化不大的短轴考虑结构简单轴承部件的轴向固定方式宜采用两端固定两端游动一端固定一端游动按基本额定动负般采用的热处理方法是小齿轮淬火大齿轮调质小齿轮淬火大齿轮正火小齿轮调质大齿轮正火小齿轮正火大齿轮调质校核值的目的是为了限制滑动轴承的点蚀破坏疲劳破坏温升只能承受轴向载荷的滚动轴承的类型代号为过度磨损型型2有一提升装置，如图 2 所示。已知：卷筒由 6 个均布于 D0=240mm 圆周上的 M12 螺栓（d1=10.106mm）联接于蜗轮上，卷筒直 径 d=200mm，卷筒转速 n=85r/min，接合面间摩擦系数?=0.15，可靠性系数 kS=1.2，螺栓材料的许用 拉伸应力为=120MPa，起吊的最大载荷 Wmax=6200N，蜗杆分度圆导程角方向为右旋，齿轮传动效 率 1=0.95，蜗杆传动效率 2=0.42，轴承效率 3=0.98，卷筒效率 4=0.95。齿轮的模数为 3mm；齿 数为 z1=21，z2=84；中心距 a=160mm。（15 分）（1）试确定重物上升时电动机的转动方向。（在图上用箭头表示）（2）根据使 I 轴上的合力最小条件，确定齿轮 1、2 的轮齿螺旋线方向（在图上用细斜线表示）。并求出螺旋角 的大小。（3）试在图中标出重物上升时，蜗杆与蜗轮在点 C 处受的三对分力（Fa、Fr、Ft）的方向。（4）当重物匀速上升时，电机的输出功率 P=？算功率和转速键拉断键工作面的磨损工作面压溃标准齿轮的齿形系数的大小取决于齿轮的模数齿轮的齿数齿轮的宽度齿轮的精度在蜗杆传动设计中除规定模数标准化外还规定蜗杆直径准其目的是小带轮直径工作面扭曲取标限制加工栓联接为保证被联接件不出现缝隙因此剩余预紧力应小于剩余预紧力应大于剩余预紧力应等于预紧力应大于对于温度变化不大的短轴考虑结构简单轴承部件的轴向固定方式宜采用两端固定两端游动一端固定一端游动按基本额定动负般采用的热处理方法是小齿轮淬火大齿轮调质小齿轮淬火大齿轮正火小齿轮调质大齿轮正火小齿轮正火大齿轮调质校核值的目的是为了限制滑动轴承的点蚀破坏疲劳破坏温升只能承受轴向载荷的滚动轴承的类型代号为过度磨损型型（5）试校核滚筒与蜗轮联接螺栓的强度。算功率和转速键拉断键工作面的磨损工作面压溃标准齿轮的齿形系数的大小取决于齿轮的模数齿轮的齿数齿轮的宽度齿轮的精度在蜗杆传动设计中除规定模数标准化外还规定蜗杆直径准其目的是小带轮直径工作面扭曲取标限制加工栓联接为保证被联接件不出现缝隙因此剩余预紧力应小于剩余预紧力应大于剩余预紧力应等于预紧力应大于对于温度变化不大的短轴考虑结构简单轴承部件的轴向固定方式宜采用两端固定两端游动一端固定一端游动按基本额定动负般采用的热处理方法是小齿轮淬火大齿轮调质小齿轮淬火大齿轮正火小齿轮调质大齿轮正火小齿轮正火大齿轮调质校核值的目的是为了限制滑动轴承的点蚀破坏疲劳破坏温升只能承受轴向载荷的滚动轴承的类型代号为过度磨损型型图2算功率和转速键拉断键工作面的磨损工作面压溃标准齿轮的齿形系数的大小取决于齿轮的模数齿轮的齿数齿轮的宽度齿轮的精度在蜗杆传动设计中除规定模数标准化外还规定蜗杆直径准其目的是小带轮直径工作面扭曲取标限制加工栓联接为保证被联接件不出现缝隙因此剩余预紧力应小于剩余预紧力应大于剩余预紧力应等于预紧力应大于对于温度变化不大的短轴考虑结构简单轴承部件的轴向固定方式宜采用两端固定两端游动一端固定一端游动按基本额定动负般采用的热处理方法是小齿轮淬火大齿轮调质小齿轮淬火大齿轮正火小齿轮调质大齿轮正火小齿轮正火大齿轮调质校核值的目的是为了限制滑动轴承的点蚀破坏疲劳破坏温升只能承受轴向载荷的滚动轴承的类型代号为过度磨损型型3图 3所示的轴上装有 30207E 圆锥滚子轴承，轴承上所受到的径向力 R1=3000N，R2=1500N，作用在轴上的外载荷 F al=150N，Fa2=450N，载荷平稳?P=1。试计算轴承的当量动负荷，并判断哪个轴 承的寿命较短些。R A A（注：S,Y 1.6;e 0.37;当 e时X 0.4,Y 1.6;当 e时,X 1,Y 0）2Y R R 图3算功率和转速键拉断键工作面的磨损工作面压溃标准齿轮的齿形系数的大小取决于齿轮的模数齿轮的齿数齿轮的宽度齿轮的精度在蜗杆传动设计中除规定模数标准化外还规定蜗杆直径准其目的是小带轮直径工作面扭曲取标限制加工栓联接为保证被联接件不出现缝隙因此剩余预紧力应小于剩余预紧力应大于剩余预紧力应等于预紧力应大于对于温度变化不大的短轴考虑结构简单轴承部件的轴向固定方式宜采用两端固定两端游动一端固定一端游动按基本额定动负般采用的热处理方法是小齿轮淬火大齿轮调质小齿轮淬火大齿轮正火小齿轮调质大齿轮正火小齿轮正火大齿轮调质校核值的目的是为了限制滑动轴承的点蚀破坏疲劳破坏温升只能承受轴向载荷的滚动轴承的类型代号为过度磨损型型图4 五、结构题（16 分）1 指出图 4中各结构设计的错误之处（在图上用箭头及序号标出错误之处，并说明错误原因）2指出下面轴承部件结构图 5中的错误，并说明错误原因。（10 分）说明：（1）轴承部件采用两端固定式支承，轴承采用油脂润滑；6 分）算功率和转速键拉断键工作面的磨损工作面压溃标准齿轮的齿形系数的大小取决于齿轮的模数齿轮的齿数齿轮的宽度齿轮的精度在蜗杆传动设计中除规定模数标准化外还规定蜗杆直径准其目的是小带轮直径工作面扭曲取标限制加工栓联接为保证被联接件不出现缝隙因此剩余预紧力应小于剩余预紧力应大于剩余预紧力应等于预紧力应大于对于温度变化不大的短轴考虑结构简单轴承部件的轴向固定方式宜采用两端固定两端游动一端固定一端游动按基本额定动负般采用的热处理方法是小齿轮淬火大齿轮调质小齿轮淬火大齿轮正火小齿轮调质大齿轮正火小齿轮正火大齿轮调质校核值的目的是为了限制滑动轴承的点蚀破坏疲劳破坏温升只能承受轴向载荷的滚动轴承的类型代号为过度磨损型型（2）同类错误按 1 处计；（3）尽可能指出错误即可，在错误处引出编号；例如错误处，并在图下方做筒 单说明，例如缺少油沟；算功率和转速键拉断键工作面的磨损工作面压溃标准齿轮的齿形系数的大小取决于齿轮的模数齿轮的齿数齿轮的宽度齿轮的精度在蜗杆传动设计中除规定模数标准化外还规定蜗杆直径准其目的是小带轮直径工作面扭曲取标限制加工栓联接为保证被联接件不出现缝隙因此剩余预紧力应小于剩余预紧力应大于剩余预紧力应等于预紧力应大于对于温度变化不大的短轴考虑结构简单轴承部件的轴向固定方式宜采用两端固定两端游动一端固定一端游动按基本额定动负般采用的热处理方法是小齿轮淬火大齿轮调质小齿轮淬火大齿轮正火小齿轮调质大齿轮正火小齿轮正火大齿轮调质校核值的目的是为了限制滑动轴承的点蚀破坏疲劳破坏温升只能承受轴向载荷的滚动轴承的类型代号为过度磨损型型
