机械设计自测.docx

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机械设计自测

   《机械设计》课程试题（七）

一．填空题（本大题共 5小题，每小题2分，总计10分）

1、已知减速直齿锥齿轮传动，大齿轮所受三个分力的大小分别为：

2360N，272N，816N，试分别指出：

Ft2＝____________N，Fa2＝______________N，Fr2＝____________N。

2、V带（三角带）的截面尺寸越大，则带轮的最小直径应越________。

3、牌号为N68的润滑油表示其________0C时的________粘度为       。

4、一个圆锥滚子轴承宽度系列为窄系列，直径系列为中系列，内径为50mm，公差等级为P0级，其代号为_________________________________；。

5、当联轴器型式选定以后，在同一类型而尺寸大小不同的一系列联轴器型号中，选出所需型号应考虑：

（1）_______________________________________________；

（2）_______________________________________________；

（3）_______________________________________________。

二．分析题（本大题共 2小题，每小题6分，总计12分）

1、注出下列普通平键的有效接触长度

2、一对闭式软齿面直齿轮传动，其齿数与模数有两种方案：

a）m=4mm，z1=20，z2=60；b）m=2mm，z1=40，z2=120，其它参数都一样。

试问：

1）两种方案的接触强度和弯曲强度是否相同？

2）若两种方案的弯曲强度都能满足，则哪种方案比较好？

三．结构题（15分）

       改正下图所示的结构错误（指出错误，并将正确的结构画在轴心线下侧）

四．计算题（本大题共4小题，总计40分）

1、本小题8分

刚性凸缘联轴器用6个普通螺栓联接，螺栓均匀分布在D＝155?

mm的圆周上，接合面摩擦系数μ=0.12，摩擦传力的可靠性系数（防滑系数）

。

若联轴器传递的转矩T＝1500?

N⋅m，问每个螺栓预紧力F￠应为多大？

2、本小题10分

用绳索通过吊环螺钉起重，绳索受最大拉力

螺钉刚度与被联接件刚度之比

，试求：

1）为使螺钉头与重物接触面不离缝，螺钉的最小预紧力；

2）若预紧力为10kN，工作螺钉的剩余预紧力为多少？

3、本小题8分

某标准蜗杆传动，传动比为20，蜗轮齿数z2＝40，模数m=4mm，蜗杆分度圆直径d1=40mm，求蜗轮螺旋角β及中心距a。

4、本小题14分

一圆锥—圆柱齿轮减速器高速轴的支承布置结构如图所示，选择一对角接触球轴承7214C支撑，已求得左轴承Ⅰ的径向载荷Fr1=7000N，右轴承Ⅱ的径向载荷Fr2=1200N，轴受轴向载荷FA=FX=4000N，轴的转速n=1500rpm，载荷平稳，要求寿命Lh10≥8000小时，该轴承是否合用？

（已查得7214C轴承的C=89628N，判断系数e=0.5，X=0.4，Y=1.4）。

五．大型题（本大题共2小题，总计23分）

1、本小题12分

一对斜齿圆柱齿轮传动，由强度设计得：

mn=3mm，z1=25，z2=75，β=8︒06￠342。

已知：

传递的功率P1＝70kW，转速n1=750r/min。

求从动轮所受各分力（忽略摩擦损失），并在图中示出各分力的方向。

2、本小题11分

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）螺旋角β的大小。

《机械设计》课程试题（七）

参考答案

一.   填空题（本大题共 5小题，每小题2分，总计10分）

1、2360，816，272

2、大

3、40，运动，厘斯

4、30310。

5、

（1）传递扭矩

（2）载荷性质

（3）轴直径要求

二.   分析题（本大题共 2小题，每小题6分，总计12分）

     1、

2、1）两种方案的接触强度相同，弯曲强度不同，a方案弯曲强度较高。

2）b方案较好。

在满足弯曲疲劳强度的基础上将模数取得小些，齿数增多使重合度增加，改善了传动平稳性和载荷分配情况。

m小，滑动速度小，降低了磨损和胶合的可能性，同时也节省材料。

 三.   结构题（15分）

 略

 四.   计算题（本大题共4小题，总计40分）

1、本小题8分

，故

      2、本小题10分

1）螺钉头与重物接触面不离缝，应使剩余预紧力

故得螺钉最小预紧力

2）预紧力F￠＝10kN，则工作螺钉剩余预紧力

3、本小题8分

1）蜗轮螺旋角等于蜗杆导程角，故

2）

4、本小题14分

求附加轴向力Fs1、Fs2

 Fs1=1.25×Fr2×tgα=1.25×7000×tg15°=2345N

Fs2=1.25×Fr1×tgα=1.25×1200×tg15°=402N

2）求轴承轴向力支反力Fa1、Fa2:

    因为 Fs2+Fx=402+4000=4402>Fs1=2345N

        ∴Fa1=Fs2+Fx=402+4000=4402N（被压紧）

                Fa2:

=Fs2=402（被放松）

求P1、P2：

∵Fa1/Fr1=4402/7000=0.629＞e=0.5

∴P1=fd（XFr1+YFa1）=1×（0.4×7000+1.4×4402）=8962.8N

∵Fa2/Fr2=402/1200=0.335＜e=0.5

∴P2=fd×Fr2=1×1200=1200N

∵P1＞P2  

 ∴Lh10=

＞8000h合用

五.   大型题（本大题共2小题，总计23分）

      1、本小题12分

      2、本小题11分

1）斜齿轮3为右旋，斜齿轮4为左旋。

2）

，

因为

，所以

，

《机械设计》课程试题（八）

一、填空与选择填空题：

（每空2分,共15分）

1、用于联接的螺纹是（        ），其原因是（                 ）：

2、受轴向工作载荷F作用的紧螺栓联接，螺栓和被联接件的刚度分别为

和

，其预紧力为

，则剩余预紧力

为（                      ）；

3、形成流体动压润滑的必要条件是（                         ）、（                               ）和（                                   ）；

4、直齿圆锥齿轮的强度可近似按（                        ）强度进行计算；

5、阿基米德蜗杆传动在（        ）面上的模数m和压力角取α取标准；在该平面内，

蜗杆与蜗轮的啮合相当于（                  ）与（                   ）的啮合；

6、键的剖面尺寸是由（                ）确定的，而键长是由（          ）确定的；

7、滚动轴承的基本额定动负荷C是指（                                        ）；

8、闭式软齿面齿轮传动一般按（        ）设计，按（       ）校核。

  A.齿根弯曲疲劳强度 B.齿面接触疲劳强度 C.齿面磨损 D.齿面胶合

9、标注螺纹时（                 ）；

A.右旋螺纹不必注明            B.左旋螺纹不必注明

C.左、右旋螺纹都必须注明      D.左、右旋螺纹都不必注明

10、对齿面硬度≤350HBS的一对齿轮传动，选取齿面硬度时应使（     ）；

A.小齿轮齿面硬度<大齿轮齿面硬度

B.小齿轮齿面硬度=大齿轮齿面硬度

C.小齿轮齿面硬度>大齿轮齿面硬度

D.小齿轮齿面硬度≤大齿轮齿面硬度

11、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α    D.变位系数x

11、一齿轮传动装置如图所示，轮2主动，轮1与轮3从动，则轮2的齿面接触应力按（           ）_而变化，齿根弯曲应力按（              ）而变化。

A.对称循环     B.脉动循环    C.不对称循环D.以上三种都不对

二、分析题：

简要回答以下问题（本大题共4小题，总计15分）

1、什么是带传动的弹性滑动现象？

（本小题3分）

2、试写出一维雷诺方程表达式，并说明其中各符号的含义。

（本小题4分）

3、试写出轴承代号7416E/p4的意义。

（本小题4分）

4、说明闭式蜗杆传动的主要实效形式及设计准则。

（本小题4分） 

三、计算题（共30分）：

1.图示托架受铅垂力F（N），托架与托体之间的摩擦系数为μs,,可靠系数Kf=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。

（15分） 

2、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：

]     （本题15分） 

四、分析题（25分）：

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的齿斜方向；

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 

五、结构题：

（本题15分）

分析图中结构错误，并将正确结构画出来。

《机械设计》课程试题（八）

参考答案

一、

1、 三角形，自锁性好

2、 F′+

F

3、 沿运动方向有从大到小的楔型间隙，两表面有一定的相对运动，润滑油有一定的黏度且供油充足

4、 齿宽中点处的当量直齿轮

5、 中间截面，梯形齿条与渐开线齿轮

6、 轴径，轮毂宽（或轴段长）

7、 基本额定寿命为一百万转时轴承能承受的最大载荷

8、 B,A9、 A10、C11、A12、B, B

二、

1、 由于带的弹性引起的带与轮之间部分接触弧的相对滑动现象

2、  p/ x=6ην（h―h0）/h3

3、 角接触球轴承，窄系列，直径系列为重系列，内径为80，加强型，4级公差等级

4、 胶合、点蚀；按接触强度设计及热平衡计算（防胶合）

三、1解：

（1）求F′：

不下滑条件：

4F′·μs≥kfF∴F′≥

（2）求F：

F=

 = 

=

 （3）求F0=F′+

F=

+0.2F

 （4）求d1:

由公式

≤[σ]∴d1≥

2、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

；

四、  1．图示  

           2．图示

3．

五、

 机械设计自测试题一

一、是非题和选择题[是非题在括号内填√（正确）或填×（不正确），选择题在空格处填相应的答案号]

I-1 选用普通平键时，键的截面尺寸b×h和键长L都是根据强度计算确定的。

     （   ）

I-2 圆柱齿轮结构形式和毛坯获取方法的选择都与齿轮的外径大小有关            （   ）

I-3 圆柱螺旋弹簧的弹簧丝直径d=6mm，旋绕比C=5，则它的内径D1=30mm。

    （   ）

I-4 V带横截面中两工作面之间的夹角为40°，所以带轮槽角也是40°。

         （   ）

I-5 变应力是由变载荷产生，也可能由静载荷产生。

                           （   ）

I-6 在承受横向载荷的普通紧螺栓联接中，螺栓杆__________作用。

（1）受切应力 

（2）受拉应力 （3）受扭转切应力和拉应力 （4）既可能只受切应力又可能只受拉应力

I-7 在下列四种向心滚动轴承中，_____________型除可以承受径向载荷外，还能承受不大的双向轴向载荷。

（1）60000   

（2）N0000   （3）NA0000   （4）50000

1-8 在载荷比较平稳，冲击不大，但两轴轴线具有一定程度的相对偏移的情况下，两轴间通常宜选____________联轴器。

（1）刚性   

（2）无弹性元件的挠性   （3）有弹性元件的挠性   （4）安全

I-9 采取___________的措施不能有效地改善轴的刚度。

（1）改用其它高强度钢材 

（2）改变轴的直径 （3）改变轴的支承位置 （4）改变轴的结构

I-10 在滑动轴承材料中，__________通常只用于作为双金属或三金属轴瓦的表层材料。

（1）铸铁 

（2）轴承合金 （3）铸造锡磷青铜 （4）铸造黄铜

二、填空题

I-11 在承受轴向载荷的紧螺栓联接中，当预紧力F0和轴向工作载荷F一定时，若降低螺栓的刚度Cb，则螺栓中的总拉力将______________。

I-12 在转轴的结构设计中，轴的最小直径dmin是按____________________初步确定的。

I-13 圆柱螺旋弹簧的旋绕比C（弹簧指数）选得过大则弹簧将______________。

I-14 蜗杆传动的失效形式与齿轮传动的失效形式相类似，其中蜗杆传动最易发生____________失效。

I-15 带传动正常工作时不能保证准确的传动比，是因为________________________________。

I-16 对于闭式软齿面齿轮传动，在传动尺寸不变并满足弯曲疲劳强度要求的前提下，齿数宜适当取多些。

其目的是_________________________________________________________________。

I-17 滑块联轴器属于_____________________联轴器。

I-18 滚子链传动中，限制链轮最少齿数的目的是__________________________。

I-19 相同系列和尺寸的球轴承与滚子轴承相比较，_______________________轴承的承载能力高，______________________轴承的极限转速高。

I-20 ____________键联接既可用于传递转矩，又可承受单向的轴向载荷，但轴与轮毂的对中性较差。

三、问答题

I-21 用同一材料制成的机械零件和标准试件的疲劳极限通常是不相同的，试说明导致不相同的主要原因。

I-22 在设计齿轮的过程中，当出现满足齿根弯曲疲劳强度条件而不满足齿面接触疲劳强度条件时，可以考虑从哪几方面提高齿面接触疲劳强度?

I-23 在哪些场合，滚动轴承是难以替代滑动轴承的?

为什么?

四、分析题

I-24 图示为圆锥-圆柱齿轮传动装置。

轮1为主动轮，转向如图所示，轮3、4为斜齿圆柱齿轮。

（1）轮3、4的螺旋方向应如何选择，才能使轴Ⅱ上两齿轮的轴向力相反?

（2）画出齿轮2、3所受各分力的方向。

 试题I-24图

I-25 试用受力变形线图说明受轴向工作载荷的紧螺栓联接中螺栓所受的总载荷F2与预紧力F0的关系。

五、计算题     

I-26 一根轴用两个角接触球轴承支承，如图所示。

Ll=40mm，L2=200mm，轴端作用有轴向力Fae=820N，径向力Fre=1640N。

试分别求出两轴承所受的径向载荷Fr1、Fr2和轴向载荷Fal、Fa2（注：

轴承派生轴向力Fd=0.68Fr）。

        试题I-26图             

I-27 凸缘联轴器用一圆头普通平键与轴相联接，已知键的尺寸为b×h×L=10×8×50（单位均为mm），轴的直径d=35mm，键联接的许用挤压应力[σp]=100MPa，试求该联接所允许传递的转矩。

I-28 某机械结构如图所示，一滑轨用4个M12（d1=10.1mm）的普通螺栓固定在两立柱上，滑块的最大行程为300mm，若螺栓材料的屈服极限σS=320MPa，螺纹联接的安全系数S=4，接合面摩擦系数f=0.2，防滑系数Ks=1.2。

试确定滑块上所允许承受的最大载荷F。

           试题I-28图

六、结构分析题

I-29 试指出图示轴系中的错误结构并改正。

           试题I-29图

 机械设计自测试题二

一、是非题和选择题[是非题在括号内填√（正确）或填×（不正确）

二、Ⅱ-1 液体润滑滑动轴承中，摩擦阻力的大小取决于润滑油的粘度，而与轴承的转速大小无关。

（   ）

Ⅱ-2 因普通带传动是摩擦传动，所以传动中会出现弹性滑动现象，但只要设计得合理，就可以避免弹性滑动。

  （   ）

Ⅱ-3 为保证普通圆柱蜗杆传动良好的磨合（跑合）和耐磨性，通常采用钢制蜗

杆与铜合金蜗轮。

（   ）

Ⅱ-4 齿式联轴器是一种无弹性元件的挠性联轴器，它对轴的安装精度要求不高，允许有一定的偏移量。

           （   ）

Ⅱ-5 圆柱螺旋压缩弹簧和拉伸弹簧受载时，弹簧丝截面上的应力是不同的，前者为压应力，后者为拉应力。

   （   ）

Ⅱ-6 设计过盈联接时，若其它条件不变，仅将实心轴改为空心轴，则联接所能传递的载荷将______。

（1）增大   

（2）减小   （3）不变

Ⅱ-7 预紧力为F0的单个紧螺栓联接，受到轴向工作载荷F之后，螺栓杆受到的总载荷F2______F0+F。

（1）大于   

（2）等于   （3）小于

Ⅱ-8 齿轮强度计算中引入动载系数Kv是考虑了___________。

（1）外加于齿轮上的载荷状态，如载荷不均匀或有一定程度的冲击

（2）齿轮制造和装配误差及啮合刚度的变化所引起齿轮传动的动载荷

 （3）前面

（1）与

（2）两类因素的总和

Ⅱ-9 按弯扭合成强度条件计算轴的应力时，要引入系数α，这个α是考虑______________。

（1）轴上有键槽而削弱轴的强度所引入的系数

（2）按第三强度理论合成正应力与切应力时的折合系数 

    （3）正应力与切应力的应力比不同而引入的系数

Ⅱ-10 滚动轴承与液体动力润滑滑动轴承比较，在高速运转条件下，滚动轴承的___________。

（1）噪声较大 

（2）承受冲击载荷能力较高 （3）寿命较长

二、填空题

Ⅱ-11 在螺纹联接中，当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔采用普通螺栓联接时，往往可采用________________________联接或_______________________联接。

Ⅱ-12 同类型的普通V带与窄V带相比（如A型与SPA型，B型与SPB型……），________V带的承载能力要高得多。

Ⅱ-13 滚动轴承的基本额定动载荷C，是指在该载荷作用下，轴承的__________________寿命恰好为__________________。

Ⅱ-14 增加蜗杆头数，可以________传动效率，但蜗杆头数过多，将会给________________带来困难。

Ⅱ-15 滚子链的铰链磨损后，链的实际节距变长，若链轮的磨损可忽略不计，这时链条在传动过程中易在_______________链轮上发生脱链。

Ⅱ-16 螺纹联接防松按工作原理可分为___________________和___________________两类，弹簧垫圈防松属于_____________________。

Ⅱ-17 在进行直齿圆锥齿轮传动的强度计算时，是按圆锥齿轮______________处的_____________来建立该圆锥齿轮强度计算模型的。

Ⅱ-18 其它条件不变，若将作用在球轴承上的当量动载荷增加一倍，则该轴承的基本额定寿命将降至原来的________________________。

Ⅱ-19 圆柱螺旋弹簧的弹簧丝直径d=6mm，内径D1=24mm，则它的旋绕比C=______________。

Ⅱ-20 渐开线圆柱齿轮的齿面接触应力在齿廓各处是不同的，在________________________处的接触应力最大，但一般的计算以______________________处的接触应力作为计算应力。

三、问答题

Ⅱ-21 V带传动中，在输入转速和带的型号不改变的情况下，若需要增大V带的传动比，可采取哪些措施?

这些措施对V带传动的承载能力有何影响?

为什么?

Ⅱ-22 一对直齿圆柱齿轮传动，若载荷、齿轮材料、齿宽、传动比及中心距等都不改变，试分析当增大小齿轮（主动轮）齿数z1时，将对齿轮传动的平稳性、齿根弯曲强度、齿面磨损、齿面接触强度及抗胶合能力等各有何影响。

为什么?

四、分析题

Ⅱ-23 零件等寿命疲劳曲线如图所示。

请画出以下两种零件中变应力的极限应力点。

（1）紧螺栓联接中，外加轴向工作载荷为脉动循环，M点为螺栓危险截面的工作应力点；

（2）在平衡位置上下振动的弹簧，工作应力点为N点。

试题Ⅱ-23图            

Ⅱ-24 在图示定轴轮系中，已知齿轮1主动，输入转速n1=500r/min，齿数z1=30，z2=25，工作寿命Lh=2000h，若齿轮1转向不变，试确定：

（1）各齿轮的接触应力和弯曲应力的应力比r值；

（2）齿轮2的接触应力和弯曲应力的循环次数N2。

               试题Ⅱ-24图

Ⅱ-25 在图示两支承中，已知图a的轴上仅受径向载荷Fre，支承跨距L1>L2；图b的轴上仅受轴向载荷Fae，轴承的派生轴向力Fd与径向载荷Fr的关系为Fd=0.4Fr。

试写出各轴承径向载荷Fr及轴向载荷Fa的计算式。

                                               a）                                                        b）

                                                                     试题Ⅱ-25图

五、计算题

Ⅱ-26 某链传动中，大链轮与轴用两个圆