中国矿业大学《机械设计》试卷答案卷六套合集.doc

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1、如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流中国矿业大学机械设计试卷答案卷六套合集【精品文档】第 23 页中国矿业大学20062007学年第一学期机械设计试卷A卷学院 班级 姓名 学号 一选择题（每题2分，共20分）1.在带、链、齿轮组成的多级传动中，带传动应放在 。高速级 低速级 高速级或低速级均可2悬置螺母的主要作用是 。作为联接的防松装置 减小螺栓系统的刚度 使螺母中各圈螺纹受力较均匀 防止螺栓受弯曲载荷3非液体滑动轴承，其润滑状态通常为 。边界润滑 流体润滑 混合润滑 边界润滑或混合润滑4为了保证轴承内圈与轴肩端面的良好接触，轴承的圆角半径r与轴肩处的圆角半径rl应有 关系。r=rl； r

2、r1； r S1（1分）（1分） A1= S2 Fa=1150N A2= S2=650N（1分）2) X1=0.4，Y1=1.6 (1分) （1分）X2=1，Y2=0 (1分)（1分）3）（1分） 中国矿业大学20062007学年第一学期机械设计试卷B卷一选择题（每题2分，共20分）1 为了保证轴承内圈与轴肩端面的良好接触，轴承的圆角半径r与轴肩处的圆角半径rl应有 关系。r=rl； rr1； rrl 2带传动中，主动轮上的滑动弧是发生在带与带轮的 。绕进段 退离段 全部包围弧段3. 计算轴的当量弯矩公式中中折算系数，是考虑T对M的： 。 大小不同 方向不同 类型不同 应力循环特性不同4带传动

3、设计中，应验算小带轮包角不要过小，这是为了 。提高传动寿命； 减小对轴的压力；减小结构尺寸； 提高摩擦力保证有一定承载能力5非液体滑动轴承，其润滑状态通常为： 。边界润滑 流体膜润滑 混合润滑 边界润滑或混合润滑6蜗杆传动热平衡计算的目的是为了控制温升，防止 。蜗杆机械性能下降 润滑油变性或齿面胶合 传动效率下降 蜗轮材料退火7为提高螺栓在变载荷作用下的疲劳强度，可采取 的措施。增大螺栓刚度 适当减小预紧力减小螺栓刚度 减小被联接件刚度8只受预紧力作用的普通螺栓联接，螺栓危险剖面上单元体的应力状态为 。简单拉伸 纯剪切 拉扭组合 拉弯组合 9转轴上载荷和支点位置都已确定后，轴的直径可以根据来

4、进行计算或校核。抗弯强度； 扭转强度； 扭转刚度； 弯扭合成强度10对液体动压轴承需要足够的供油量主要是为了 。补充端泄油； 提高承载能力； 提高轴承效率； 减轻磨损四试用液体动压润滑的一维雷诺方程（油膜压力，液体动力粘度，V动板速度，X如图所示）说明：（1） 产生动压油膜的必要条件有哪些？（3分）（2） 画出动板速度V的方向以及定性画出入口处、出口处、pmax对应处油层速度分布图。（5分）（3） 定性画出平板液体动压油膜压力沿X的分布图。（4分）解：1）收敛的间隙；2）足够的带油速度；3）油的粘度足够大XPh0V五如图所示螺栓联接中采用两个M20的螺栓，其小径d117. 294mm，螺栓许用

5、拉应力，被联接件结合面的摩擦系数f0.20，可靠性系数。试计算联接容许传递的静载荷Q。(12分)解：由结合面不滑移得： (4分) 由螺栓强度得： （5分）其中m=2, z=2 （1分）解得 （2分）六某矿车自重1KN，载重3KN，矿车的两根同样的车轴各支承在同样的一对车轮上，支承距a=600mm，轨距b=900mm，若车轴材料的许用弯曲应力=70N/mm2，试画出车轴的弯矩图并确定车轴危险断面的直径d。(12分)解：车轴弯矩图如下图 M600900 最大弯矩 (4分) 车轴危险断面的直径 (4分)中国矿业大学20072008学年第一学期机械设计试卷（A）答案卷一选择题（本题共10小题，每小题2

6、分，共20分，选错或不选不计分）1. 在带传动中，若发生打滑现象，则在 。 大带轮上先发生； 小带轮上先发生； 大小带轮上同时发生2受倾覆力矩作用的螺栓组联接，每个螺栓所受的工作载荷 。 相等； 与到倾覆轴的距离成正比； 与到倾覆轴的距离成反比3在液体动压润滑单油楔轴承中，油孔和油沟应开在油膜的_。承载区； 非承载区； 两者均可）4滚动轴承的直径系列代号是指 。 结构相同、内径相同而宽度不同 结构相同、内径相同而外径不同 结构相同、内径相同而宽度与外径不同5平键与切向键的受力方式为 。 挤压、剪切，挤压； 挤压、剪切，剪切； 挤压、剪切，剪切、挤压6 蜗杆齿面上受到Ft1、Fr1与Fa1的作用

7、力，其中最大的力是 。 Ft1 Fr1 Fa17在滚子链中，设置滚子的目的在于 。 减轻链与轮齿表面的摩擦与磨损 增加承载能力 减小振动与噪音8联轴器和离合器的共性作用是 。 缓和冲击和振动 补偿两轴间可能的位移 传递扭矩 防止机器发生过载9当普通螺栓受横向力或旋转力矩或倾覆力矩作用时，螺栓上的受力为?。 轴向拉力 剪切力 轴向拉力与剪切力 轴向压力与剪切力10火车车箱的车轮轴是 。 转轴； 心轴； 传动轴二填空题（本题共10小题，每小题2分，共20分，填错或不填不计分）1滚动轴承的基本额定动载荷是指基本额定寿命为106转时所能承受的载荷。2带传动与链传动的本质区别是 前者是摩擦传动后者是啮合

8、传动 。3直齿圆锥齿轮的接触强度与弯曲强度可近似按 齿宽中点的当量直齿圆柱齿轮强度进行计算。4闭式软齿面齿轮传动一般按 接触强度设计，按弯曲强度校核。5在设计图纸上注明某链条的标记为“24A260”，其中“24A”代表 链号 ，“60”代表 节数 。6滚动轴承工作时，滚动体和转动套圈的表面接触应力循环特性为 周期变幅脉动循环。7一对普通齿轮传动（精度7、8、9级）轮齿弯曲强度公式是按载荷作用在_单齿对啮合高点推导出来的。8在齿轮的弯曲强度计算中，齿形系数YFa与齿轮基本参数中的 模数 无关。9对深沟球轴承进行轴向预紧的目的在于提高承载能力、增加旋转精度 。10螺纹的牙型与用途相关，当用于联接时

9、牙型角较小；当用于联接时牙型角较大。11机械零件的磨损过程大致分成_ 跑合磨损 _阶段、_ 稳定磨损 _阶段和_ 剧烈磨损 _阶段。12为保证轴上零件能靠紧定位面，轴肩处的圆角半径应 小于 零件上的倒角或圆角半径。三当计入轴的变形时，试分析方案1与方案2中，哪一个有利于齿面接触应力的均匀分布；从加工的角度分析，零件1与零件2中哪一个有利于加工。 （6分）Z1Z2Z3方案2方案1Z1Z2Z3夹具夹具零件1零件2答：方案2有利于齿面接触应力的均匀分布，轴的弯曲与扭转变形对齿面接触应力的均匀分布影响较小。 （3分）零件2有利于加工，轴向定位尺寸较长。 （3分）四. 一个V带传动，主动轮D1250 m

10、m，转速n11200 r/min、包角172，带与带轮间的当量摩擦系数为fv0.333。在即将打滑时测得功率P15.7kW，求此时紧边拉力F1和有效拉力Fe。（10分）解：VD1n1/(601000)2501200/(601000)15.7 m/s， （2分）Fe1000P/V100015.7/15.71000 N， （2分）fv(172/180)0.3330.99965， （2分）由F1/F2efv12.717，根据FeF1F21.717 F2，得F2582 N， （2分）于是F12. 717 F22.7175821581 N。 （2分）五. 当一个螺栓的预紧力为20 KN，刚度与被联接件刚

11、度的关系为C1C2/3，联接所受工作载荷在40 KN至10 KN之间交替变化时，试计算( 1 ) 螺栓上工作拉力变化的幅值F1与F2；( 2 ) 螺栓中总拉力的最大值与最小值；( 3 ) 若工作载荷为静载荷，F40 KN，240 N，求螺栓的最小直径d1。(12分)解：(1) 已知C1C2/3，F1040KN，F1F C1/(C1+C2)，于是得F1F C1/(C1+C2)10(1/3)/( 1/3+1)2.5 KN，（2分）F2F C1/(C1+C2)40(1/3)/( 1/3+1)10 KN，（2分）螺栓上的拉力变化的幅值为2.5 KN至10 KN。(2) 已知F020 KN，FF0+F，

12、得F120+2.522.5 KN，（2分）F220+1030 KN。（2分）(3) mm （4分）六在直齿圆柱齿轮传动的设计中，接触应力H由下式计算(8分)(1) 该式计算的接触应力H位于齿面的哪个位置节点；(2分)(2) 节点区域系数ZH是节点处齿廓形状对接触应力的影响； (2分)(3) 载荷系数KKAKVKK 。 (4分)七在下图所示的传动系统中，1、3 为蜗杆，2、4为蜗轮，2、3为斜齿圆柱齿轮，4、5为直齿圆锥齿轮。已知蜗杆1为主动件，要求输出齿轮5的回转方向如图所示。(1) 若轴I、II、III上所受轴向力能抵消一部分，确定各个齿轮的螺旋线方向；(4分) (2) 在图上画出各轴的回转

13、方向与轴向受力 (4分)题7图答案图231215443力转向23125443n5 八. 图示的轴由两个角接触球轴承支承，轴承承受的径向载荷为R11000 N，R2 2000 N，轴向载荷FA900 N，方向向右，载荷系数fP1.35。轴承的接触角25，判断系数e0.68。当A/Re时，x1，y0；当A/Re时，x0.41，y0.87。派生轴向力S0.7R。(1) 计算轴承1上的当量载荷P1。(6分)题8图轴承2轴承1FA左端盖右端盖机架机架nR2R1FAS2S1A2A1轴向力示意图(2) 计算轴承2上的当量载荷P2。(6分)解：1) 由派生轴向力S0.7R得S10.7R10.71000700

14、N，S20.7R20.720001400 N。2) S2FA14009002300 N，大于轴承1上产生的S1(700 N)，为此，轴承1上的轴向力A12300 N；轴承2上的轴向力A2S21400 N。轴承1上的x1，y1：A1/R12300/10002.3e，x10.41，y10.87；轴承2上的x2，y2：A2/R21400/20000.7e，x20.41，y20.87。(1) 轴承1上的当量载荷P1P1fP(x1R1y1A1)1.35(0.4110000.872300)3255 N(2) 轴承2上的当量载荷P2P2fP(x2R2y2A2)1.35(0.4120000.871400)27

15、51 N五、改错题 （本题10分）试分析如图所示轴系结构中的错误，并加以改正。（指出错误之处，并编上号，简述其错误原因，并改正之。）（至少改正5处）指出错误之处，并编上号，简述其错误原因（略）。改正为：中国矿业大学20072008学年第一学期机械设计试卷（B）答案卷一选择题（本题共10小题，每小题2分，共20分，选错或不选不计分）1. 某V带传动，当带的线速度增加1倍，则带内的离心应力增加了 。1倍；2倍；3倍；4倍2为了提高受轴向变载荷螺栓的疲劳强度，应 。增加联接件刚度；降低联接件刚度；增加螺栓刚度3与矩形螺纹相比，三角螺纹的自锁性能相对 ，机械效率相对 。差高； 好低； 好高4各种滚动轴

16、承的滚动体与内外圈之间的接触状态为 。都是点接触 都是线接触既有点接触也有线接触5平键与楔键的受力方式为 。 挤压、剪切，挤压； 挤压、剪切，剪切； 挤压、剪切，剪切、挤压6普通蜗杆传动设计时，以作为设计式的原因在于 减少加工蜗轮的刀具数量； 减少加工蜗杆的刀具数量；与加工无关7在设计滚子链传动时，链轮齿数最好取，链条节数最好取 。奇数 奇数；奇数 偶数； 偶数 偶数8联轴器的主要作用在于 。 缓和冲击和振动； 两轴间存在各种误差时，正常传递转矩； 防止机器发生过载； 两轴间无各种误差时，才能传递转矩9当配合螺栓受横向力或旋转力矩作用时，螺栓上的主要受力为。 轴向拉力； 剪切力； 挤压力与剪切

17、力； 轴向拉力与剪切力10十字滑块联轴器是 机构在联轴器上的应用。 曲柄摇块机构； 双转块机构； 双滑块机构二填空题（本题共10小题，每小题2分，共20分，填错或不填不计分）1滚动轴承内圈与轴颈的配合比外圈与座孔的配合要紧。2在一般情况下，链传动的瞬时传动比 不等于常数 。3在对直齿圆锥齿轮传动进行结构设计时，其中的一个零件称为套杯，套杯的主要作用为 调节一对直齿圆锥齿轮的锥顶到重合。4闭式硬齿面齿轮传动一般按 弯曲强度设计，按接触强度校核。5在承载能力方面，链条“24A160”比“28A160” 小 。6设计滑动轴承的主要目标是减少摩擦与磨损、提高位置精度与工作寿命。7在斜齿轮的接触强度计算

18、中，渐开线在法面节点上的曲率半径1、2分别为8在齿轮的接触强度计算中，系数Z考虑 重合度 对接触应力的影响。9圆锥滚子轴承应成对 使用。10在螺栓联接上紧时，阻碍螺母上紧的力矩为螺纹力矩与结合面力矩。三当齿轮的尺寸比较大，工作温度差达100C以上，试分析图(a)与图(b)所设计的齿轮中，哪一个有利于保持齿轮的几何精度？若齿轮的宽度B400 mm，传递的转矩T2107 Nmm，A型普通平键的截面尺寸bh4525，键联接的许用挤压应力100 N/mm2，求轮毂处的宽度L （10分）答：图(b)有利于保持齿轮的几何精度。 （5分）mm题3图(a)(b)20002002000200轮毂处的宽度Llb3

19、2045365 mm。 （5分）四. V带传动所传递功率为10 kW，带速V10 m/s，小带轮上的包角1135，带与带轮间的当量摩擦系数fV0.5。（1）求有效拉力Fe；（2）若测得带松边的拉力F2400 N，问此时是否发生打滑？（10分）解：（1）由Fe1000P/V，得Fe1000 N，（4分）fV0.5 (135/180)1.178。（2）由F1/F2efv1e1.1783.248，根据FeF1F22.248 F2，得F2Fe/ 2.2481000/ 2.248445 N400 N，F2的最大值445 N大于工作时的拉力400 N，不产生打滑。（6分）五. 当螺栓的预紧力F010 KN

20、，螺栓的刚度与被联接件刚度的关系为CbCm/4，联接所受工作载荷在25 KN至5 KN之间交替变化时，试计算( 1 ) 螺栓上工作拉力变化的幅值F1与F2；( 2 ) 螺栓中总拉力的最大值与最小值；。(12分)解：(1) 已知CbCm/4，F525 KN，F1F Cb/(Cb+Cm)，于是得F1F Cb/(Cb+Cm)5(1/4)/( 1/4+1)5 KN （3分）F2F Cb/(Cb+Cm)40(1/4)/( 1/4+1)8 KN（3分）螺栓上的拉力变化的幅值为5 KN至8 KN （2分）(2) 已知F010 KN，FF0+F，得F110+515 KN（2分）F210+818 KN（2分）六

21、在直齿圆柱齿轮传动的设计中，齿根弯曲应力F由下式计算(8分)(1) 该式计算的齿根弯曲应力F位于哪个位置上 齿根30切线的位置 ；(2分)(2) 齿形系数YFa是考虑齿根几何形状对齿根弯曲应力的影响；(2分)(2) 应力修正系数YFa是考虑齿根过渡曲线的应力集中及其他应力对齿根弯曲应力的影响。 (4分)七下图所示为斜齿轮、圆锥齿轮、蜗杆传动机构，试回答下列问题：(1) 合理确定斜齿轮1、2和蜗杆3、蜗轮4的螺旋方向；(2分)(2) 画出斜齿轮2、锥齿轮3及蜗轮4的受力情况；(4分)(3) 标出各个齿轮的回转方向。(2分)题7图124323n1124323n1F21aF12aF32aF23aF4

22、3a右旋蜗杆右旋蜗轮n4n2n3八. 图示的轴由两个圆锥滚子轴承支承，轴承承受的径向载荷为R11500 N，R2 2500 N，轴向载荷FA1250 N，方向向右，载荷系数fP1.25。派生轴向力SR/(2y)，y1.6，判断系数e0.37。当A/Re时，PxRyA1R0A；A/Re时，PxRyA0.4R1.6A。(1) 计算轴承1上的当量载荷P1。(6分)(2) 计算轴承2上的当量载荷P2。(6分)题8图轴承2轴承1FA左端盖右端盖机架机架nR2R1FAS2S1A2A1轴向力示意图解：1) 由派生轴向力SR/(2y)得S1R1/(2y)1500/(21.6)469 N，S2R2/(2y)25

23、00/(21.6)781 N。2) S2FA78112502031 N，大于轴承1产生的S1(469 N)，为此，轴承1上的轴向力A1S2FA2031 N；轴承2上的轴向力A2S2781 N。轴承1上的x1，y1：A1/R12031/15001.354e，x10.4，y11.6；轴承2上的x2，y2：A2/R2781/25000.3124e，x21，y20。(3) 轴承1上的当量载荷P1P1fP(x1R1y1A1)1.25(0.415001.62031)4812 N(4) 轴承2上的当量载荷P2P2fP(x2R2y2A2)1.25(125000781)3125 N中国矿业大学20082009学

24、年第一学期机械设计试卷（A）答案卷1 填空（每小题2分，填对了得2分，填错或不填不得分，共20分）1平键的失效型式为侧面被压溃，中部被剪断 。2V型带传动的摩擦系数比平皮带传动的大 。3链传动相对于V型带传动的工作线速度是低还是高 低 。4在螺栓联接中，欲提高螺栓的疲劳寿命，则螺栓的相对刚度应当小 。5在普通螺栓联接中，螺栓危险截面上的应力状态为 。 （简单拉伸；纯剪切；拉弯组合；弯扭组合；拉扭组合）6在机械设计中，普遍采用阶梯轴的主要优点为 。（ 减轻轴的重量； 便于热处理； 便于零件的装配与定位； 抗弯能力强）。7球轴承比滚子轴承的承载能力 低 ；球轴承比滚子轴承的抗冲击能力 差 。8离合

25、器在工作原理上分为 机械离合；电磁离合。9圆柱形螺旋拉压弹簧应力最大的位置在内侧 。10在轴肩处设计出圆角，目的在于 减少应力集中 。2填空与选择填空（每小题2分，填对了得2分，填错或不填不得分，共20分）1细牙螺纹比粗牙螺纹的自锁性能 好 。2滚动轴承的额定动载荷是指在90可靠度与106转下所能承受的载荷。3设计滚子链传动时，链条节数最好取为偶数 。4已知一链传动，链号为24A(节距p38.10 mm)，小链轮齿数z119，转速n1380 r/min。试计算链条的平均速度V4.585 m/s、瞬时最大速度Vmax 4.605 m/s 。5在液体动压滑动轴承中，液体的粘度相对增加，则其承载能力

26、相对提高 。6非液体摩擦滑动轴承的主要失效形式是 。( 磨损； 轴瓦裂纹；) 点蚀7带传动中由于存在弹性滑动，所以，实际传动比比理论传动比大 。8十字滑块联轴器是双转块机构，其允许径向位移的能力相对 较大。9离合器相对于联轴器的工作特点为 可以在动态实现轴的结合与分离。10圆柱螺旋拉伸弹簧的旋绕比C相对减小，则其刚度增大 。3关于螺栓与平键设计计算（总分15分）69nT55501007515FRA5题3图在题3图所示的关于轴的部分结构设计中，已知轴的转速n520 r/min，轴上的转矩T600 Nm，轴的右端与凸缘联轴器相联接，联轴器采用6个M8的配合螺栓联接，其直径d09 mm，许用剪应力5

27、0 N/mm2。(1)求配合螺栓上的剪应力；判断该种联接的安全性。 （5分）(2)若采用4个M8的普通螺栓联接，d16.647 mm，kf1.25，f0.16，螺栓的许用应力615 N/mm2，求 (1) 每一个螺栓上应施加的预紧力F0；(2) 螺纹危险截面上的当量应力e；(3) 判断该种联接的安全性。 （2226分）(3)采用一个A型普通平键联接半联轴节，平键的横截面尺寸bh149 (mm2)，求键上的挤压应力p。（4分）答案3-1：每一个配合螺栓上的剪力FT/(Zr)600 Nm(60.050m)2 000 N，每一个配合螺栓的剪应力F/(92/4)2000/(92/4)31.438 N/

28、mm2， ，安全。(5分)3-2-1：每一个螺栓上应施加的预紧力F0F0kfT/(6rf)1.25600(60.0500.16 )15 625 N (2分)3-2-2：螺纹危险截面上的当量应力ee41.3F0/(d12)41.315625/(6.6472)585 N/mm2。 (2分) 3-2-3：安全性判断S/ e615/5851.05，安全。 (2分)3-3：p4T/(dhl)4600000/ 509(7514)87.4 N/mm2。 (4分)4计算V带传动的相关参数（332210分）已知一带传动的传动比i2.2，小带轮上带与轮的包角1158，传递的功率为P7.5 kw，带的工作速度V15 m/s，紧边拉力F1是松边拉力F2的2.2倍。求 (1) 有效拉力Fe；(2) 紧边拉力F1； (3) 预紧力F0。 (4) 带与带轮之间的摩擦系数fV1 。 （注： ln2=0.693147）答案4：4-1：1158158/1802.7576