机械设计.docx
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机械设计
《机械设计》
一、选择填空
1.当被联接件之一的厚度较大，且零件需要经常拆卸的场合，应采用。
（a）普通螺栓联接；（b）螺钉联接；（c）双头螺柱联接；（d）紧定螺钉联接。
2.用公式
验算平键联接的挤压强度时，许用挤压应力[?
p]应按的材料确定。
（a）键；（b）轴；（c）轮毂；（d）键、轴、轮毂中的弱者。
3.齿轮传动中，轮齿的齿面点蚀通常首先发生在表面。
（a）齿顶顶部；（b）靠近节线的齿顶；（c）靠近节线的齿根；（d）齿根根部。
4.以Z表示齿轮的齿数，在查取齿形系数YFa时，斜齿轮按ZV=查取；锥齿轮按ZV=查取。
（a）Z/cos?
；（b）Z/cos2?
；（c）Z/cos3?
；（d）Z/cos?
；（e）Z/cos2?
；（f）Z/cos3?
。
5.直齿圆锥齿轮传动强度计算一般按的当量园柱齿轮传动进行。
（a）大端；（b）距大端处；（c）齿宽中点处；（d）小端。
6.两轴交错角为900的阿基米德蜗杆传动，在上蜗杆与蜗轮的啮合相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。
（a）法面；（b）端面；（c）中间平面；（d）蜗杆轴的横截面。
二、填空
1.齿轮的齿根弯曲疲劳强度计算中，齿形系数YFa主要与齿轮的
和有关。
2.角接触轴承的接触角α是指和之间的夹角。
3.受剪螺栓用公式
进行挤压强度验算时，取作计算对象。
4.普通平键联接工作时，键的为工作面，键的
为非工作面。
5.V带传动的主要失效形式是
。
6.闭式蜗杆传动的功率损耗包括传动啮合效率、和
三项。
7.轴上零件的轴向定位与固定方法中能用于较大轴向力的有、
（任填两项）。
三、问答题
1.在使用条件下，单根V带所能传递的功率
，式中
、
、
的名称是什么？
为什么要引入它们？
2.三角形螺纹具有自锁性能，但对于重要螺纹联接为什么还要防松？
按工作原理分有哪三种防松方法？
各举一例说明。
四、分析题
1受力分析
如图所示，已知蜗杆1为主动件，圆锥齿轮Z5的转向为n3，要求：
（1）
按II、III两轴上的轴承受外加轴向
载荷较小的条件确定蜗杆轴I的转向（在图
上n1处画箭头表示）；
（2）在图上画出蜗轮Z2和斜齿轮Z3、Z4
齿的旋向，并用文字（右或左）在图上（旋）
的位置标出蜗杆齿的旋向；
（3）在图上画出蜗轮Z2和斜齿轮Z3、Z4在
啮合处的Ft、Fa、Fr的方向（画在“O”处）。
2应力分析
如图所示V带传动，轮1为主动轮。
试在图上画出带的应力分布、写出最大应力表达式并标出最大应力发生位置。
五、计算题
1.有一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，已知条件为：
小齿轮齿数Z1=30；传动比i=2；模数m=3mm；齿轮宽度b1=85mm、b2=80mm；输入轴转速n1=1000r/min；输入轴功率P1=20kW；载荷系数k=；
；齿轮材料的许用接触应力为?
?
H?
1=500MPa、?
?
H?
2=400MPa。
试校核该齿轮传动的接触疲劳强度是否满足要求。
计算公式:
mm
2.如图所示一对7307AC型滚动轴承，其受力大小及作用位置如图所示。
轴转速n=1000r/min，载荷平稳（fp=，常温下工作，要求：
（1）求Ⅰ、Ⅱ轴承所受轴向载荷Fa1、Fa2；
（2）计算轴承使用寿命。
（注：
轴承e、X、Y的数值查附表，内部轴向力S的计算公式如附表所示，基本额定动负荷Cr=33400N）
附表
Fa/Fr?
e
Fa/Fr>e
e
FS
X
Y
X
Y
1
0
《机械设计》
一、选择填空
1.工程中常见的联接螺纹是三角螺纹。
（a）右旋单线；（b）左旋单线；（c）右旋双线；（d）左旋双线。
2.平键联接中，键的工作面是。
（a）上下面；（b）两侧面；（c）上下面和两侧面；（d）两头的端面。
3.闭式齿轮传动中，轮齿的齿面点蚀（接触疲劳磨损）通常首先发生在表面。
（a）齿顶顶部；（b）靠近节线的齿顶；（c）靠近节线的齿根；（d）齿根根部。
4.与齿轮传动相比，蜗杆传动的主要缺点是。
（a）传动比大；（b）效率低；（c）传动尺寸大；（d）蜗杆的支撑刚性差。
5.直齿圆锥齿轮传动强度计算一般按的当量圆柱齿轮传动进行。
（a）大端；（b）距大端处；（c）齿宽中点处；（d）小端。
6.两轴交错角为900的阿基米德蜗杆传动，其蜗轮与蜗杆的啮合在上相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。
（a）法面；（b）端面；（c）中间平面；（d）蜗杆轴的横截面。
二、填空
1.螺栓组联接受横向外载荷作用，若采用铰制孔用螺栓联接，则靠___________________
___________________来传递载荷。
2.设计平键联接时，键的截面尺寸（
）是根据
确定的。
3.带传动的主要失效形式是、。
4.齿轮的齿根弯曲疲劳强度计算公式中，齿形系数YFa主要与齿轮的和有关。
5.闭式蜗杆传动的传动效率包括：
传动的啮合效率、和
三项。
6.轴上零件常用的轴向定位与固定方法有、（任填两项）。
7.按许用弯曲应力计算法设计轴的直径时，当量弯矩公式
中引入应力校正系数
是因为。
三、问答题
1.紧螺栓连接的强度可按纯拉伸计算，但需将拉力增大30%，为什么？
2.在相当的条件下，为什么V带所能传递的功率大于平带？
3.在设计软齿面齿轮传动时，常使大小齿轮的齿面硬度相差几十个HB单位，应使哪个齿轮硬？
为什么？
4.联轴器和离合器的功用有哪些主要的相同与不同之处？
四、计算题
1.一轴承架用4只普通螺栓和机座联接，轴承架受向上的载荷P作用。
已知：
螺栓预紧力为
；相对刚度为
；接合面的许用挤压应力为[σp]；联接的结构和尺寸如图示,螺栓危险剖面的计算直径为dc；螺栓的许用拉应力为[σ]。
要求：
1）.说明联接可能出现的失效形式；
2）.对应列出联接正常工作条件的表达式。
2.有一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，已知条件为：
小齿轮齿数Z1=28；Z2=83；模数m=3.5mm；齿轮宽度b1=85mm、b2=80mm；输入轴转速n1=955r/min；输入轴功率P1=10kW；载荷系数k=；
；齿轮材料的许用接触应力为?
?
H?
1=470MPa、?
?
H?
2=330MPa。
试校核该齿轮传动的接触疲劳强度是否合格。
计算公式:
mm
3.如图一对7207AC型滚动轴承，其受力大小及作用位置如图所示。
轴转速n=800r/min，载荷平稳（fd=，常温下工作，要求：
（1）求Ⅰ、Ⅱ轴承所受轴向载荷Fa1、Fa2；
（2）计算轴承使用寿命L10h。
[注：
轴承e、X、Y的数值查附表，（内部）附加轴向力Fs的计算公式如附表所示，基本额定动负荷Cr=22500N]
附表
Fa/Fr?
e
Fa/Fr>e
e
FS
X
Y
X
Y
1
0
五、分析题
1．受力分析：
图示为电动机驱动的带传动和锥——柱齿轮传动系统的水平布置图，要求在图上标出：
（1）由带传动的特性确定各轴转向；
（2）为使减速器中间轴（Ⅲ轴）受轴向力较小，试确定斜齿轮3、4的螺旋角方向；
（3）确定齿轮1、4的受力方向（用分力箭头Ft、Fr、Fa表示在啮合点处，垂直指向纸面用
、垂直离开纸面用⊙表示）。
2．结构分析：
如图，若不考虑润滑问题的影响，并忽略倒角和圆角等细节。
1）试按示例1所示，标明并指出轴系结构中的其他错误（指出六个以上的错误得满分）。
2）说明该轴系的轴向支承形式为哪种？
示例：
1——左轴承外圈无轴向固定。
《机械设计》补充题
单项选择题
1.机械设计课程主要研究的对象是____。
A.通用机械零部件B.各类机械零部件C.专用机械零部件D.标准机械零部件
2.在计算零件强度时，若实际安全系数远大于许可安全系数，则____。
A.零件强度不够B.零件强度足够，且材料消耗少
C.零件强度足够，但零件重量过大D.零件强度不够，且材料消耗多
3.螺纹的公称直径（管螺纹例外）是指其____。
A.大径dB.中径d2C.小径d1D.当量直径d0
4.连接螺纹多用____螺纹是由于存在楔面摩擦，自锁性好。
A.梯形B.三角形C.锯齿形D.矩形
5.当两个被连接件之一太厚，不宜制成通孔，且连接需要经常拆装时，适宜采用____连接。
A.螺栓B.螺钉C.双头螺柱D.紧定螺钉
6.仅受预紧力F0作用的紧螺栓联接，其螺栓的计算应力为σ=1.3F0/（πd12/4），式中将拉应力增大30%的原因是考虑。
A.安装时可能产生的偏心载荷B.载荷可能有波动
C.拉伸和扭转的复合作用D.螺栓材料的机械性能不稳定
7.平键连接中的平键截面尺寸b×h是按____选定的。
A.转矩TB.功率PC.轴径dD.三种选取方法都有
8.键的长度尺寸确定的方法是____确定。
A.仅按轮毂宽度B.按轮毂宽度和标准系列
C.经强度校核后再按标准系列D.按轴的长度
9.楔键连接的缺点是____。
A.键的斜面加工困难B.键安装时易损
C.键装入键槽后，在轮毂中产生初应力D.轴和轴上零件的对中性差
10.在V带传动设计中，根据带轮轴传递的转矩，可以选定V带的____。
A.材料B.型号C.基准长度D.根数
11.带传动在工作时产生弹性滑动，原因之一是。
A.包角α1太小B.初拉力F0太小C.紧边与松边拉力不等D.传动过载
12.普通V带传动中，小带轮包角α1应不小于120°，主要是为了。
A.减小弹性滑动B.减小离心拉应力C.减小弯曲应力D.增大摩擦力
13.V带在减速传动过程中，带的最大应力发生在。
A.V带离开大带轮处B.V带绕上大带轮处
C.V带离开小带轮处D.V带绕上小带轮处
14.带传动产生打滑的原因是。
.
A.紧边拉力F1大于摩擦力极限值B.松边拉力F2大于摩擦力极限值
C.有效圆周力Fe大于摩擦力极限值D.（F1+F2）/2大于摩擦力极限值
15设计V带传动时，为防止_____，应限制小带轮的最小直径。
A.带内的弯曲应力过大B.小带轮上的包角过小C.带的离心力过大D.带的长度过长
16.滚子链中，滚子的作用是。
A.缓和冲击B.减轻套筒与轮齿间的磨损
C.提高链的破坏载荷D.保证链条与轮齿间的良好啮合
17.链传动中，若大链轮的齿数过多，其后果是。
A链条磨损加快B.链传动噪音增大
C.链磨损后，容易脱链D.链传动的动载荷增大
18.齿形链比滚子链适用于高速传动，这是因为它。
A.工作平稳，抗冲击B.节距相同时，重量较轻
C.成本较低D.可以采用齿数很少的链轮
19.齿轮传动中，轮齿的齿面疲劳点蚀，通常首先发生在。
A.齿顶部分B.靠近节线的齿顶部分C.齿根部分D.靠近节线的齿根部分
20.一对相啮合的圆柱齿轮的Z2＞Z1，b1＞b2，两者的接触应力大小关系是。
A.σH1＜σH2B.σH1＞σH2C.σH1=σH2D.很难确定
21.一对圆柱齿轮，在确定大小齿轮的宽度时，通常把小齿轮的齿宽设计得比大齿轮大一些，其主要目的是。
A.提高啮合效率B.为了强度需要和便于安装
C.为了使传动平稳D.为了使小齿轮的弯曲强度与大齿轮相近
22.齿轮弯曲疲劳强度计算中的齿形系数与____无关。
A.模数B.齿数C.当量齿数D.变位系数
23.一对斜齿圆柱齿轮传动中，____的计算值不应圆整。
A.分度圆直径B.轮齿宽度C.传动中心距D.齿数
24.标准斜齿圆柱齿轮传动中，查取齿形系数数值时，应按____。
A.法面模数B.齿宽C.实际齿数D.当量齿数
25.在润滑良好的条件下，为提高蜗杆传动的啮合效率，应采用。
A.大直径的蜗杆B.单头蜗杆C.多头蜗杆D.较多的蜗轮齿数
26.普通圆柱蜗杆中，在中间平面上具有直线齿廓的蜗杆是。
A.阿基米德蜗杆B.渐开线蜗杆C.法向直廓蜗杆D.锥面包络蜗杆
27.在蜗杆传动设计中，GB规定蜗杆直径与模数配对使用，其目的在于。
A.容易实现传动中心距的标准化B.便于蜗杆尺寸计算
C.提高蜗杆刚度D.减少蜗轮滚刀数目，有利于刀具标准化
28.蜗杆传动中比较理想的配对材料组合是。
A.钢—青铜B.钢—铸铁C.钢—钢D.钢—铝合金
29.工作时只承受弯矩，不传递转矩的轴，被称为。
A.心轴B.转轴C.传动轴D.固定轴
30.在转轴的初步设计中，初定轴的直径是按确定。
A.弯曲强度B.扭转强度C.轴段的长度D.轴段上零件的孔径
31.不完全液体润滑滑动轴承，验算压强pv≤[pv]的目的在于避免轴承产生。
A.过度磨损B.塑性变形C.疲劳破坏D.温升过高而胶合
32.验算滑动轴承最小油膜厚度hmin的目的是。
A.确定轴承是否能获得液体摩擦B.控制轴承的发热量
C.计算轴承内部的摩擦阻力D.控制轴承的压强p
33.动压滑动轴承能建立油压的条件中，不必要的条件是＿＿。
A.轴颈和轴承间构成楔形间隙B.充分供应润滑油
C.轴颈和轴承表面之间有相对滑动D.润滑油的温度不超过50度
34.巴氏合金是用来制造。
A.单层金属轴瓦B.双层或多层金属轴瓦C.含油轴承轴瓦D.非金属轴瓦
35.在正常情况下，滚动轴承的主要失效形式为。
A.滚动体与滚道的工作面上产生疲劳点蚀B.滚动体碎裂
C.滚道磨损D.滚动体与套圈之间发生胶合
36.滚动轴承的基本额定寿命是指一批同规格的轴承在规定的试验条件下运转，其中轴承发生破坏时所达到的寿命。
A.1%B.5%C.10%D.15%
37.一根转轴采用一对滚动轴承支承，其承受载荷为径向力和较大的轴向力，并且冲击和振动较大。
因此宜选择____。
A.深沟球轴承B.角接触球轴承C.圆锥滚子轴承D.圆柱滚子轴承
38.滚动轴承内圈与轴的配合以及外圈与座孔的配合，。
A.全部采用基轴制B.内圈与轴采用基轴制，外圈与座孔采用基孔制
C.全部采用基孔制D.内圈与轴采用基孔制，外圈与座孔采用基轴制
39.型号22126滚动轴承的内径d为。
A.6mmB.26mmC.126mmD.130mm
40.滚动轴承采用轴向预紧的主要目的是。
A.降低运转噪音B.提高运转精度C.提高承载能力D.防止轴的轴向窜动
41.若转轴在载荷作用下弯曲变形较大或两轴承座孔不能保证良好的同轴度，则宜选用____。
A.深沟球轴承B.圆柱滚子轴承C.调心滚子轴承D.推力球轴承
42.按弯扭合成计算轴的强度时，
式中α是为了考虑扭矩与弯矩所产生的应力。
A.方向不同B.循环特性可能不同C.类型不同D.位置不同
43.采用_____措施不能有效地改善轴的刚度。
A.改用高强度合金钢B.改变轴的直径C.改变轴的支撑位置D.改变轴的结构
44.设计减速器中的轴，其一般设计步骤为＿＿。
A.先进行结构设计，再按转矩、弯曲应力和安全系数校核
B.按弯曲应力初算轴径，再进行结构设计，最后校核转矩和安全系数
C.根据安全系数定出轴径和长度，冉校核转矩和弯曲应力
D.按转矩初估轴径，再进行结构设计，最后校核弯曲应力和安全系数
45.转动的轴，受不变的载荷，其所受的弯曲应力的性质为＿＿。
A.脉动循环B.对称循环C.静应力D.非对称循环
46.联轴器与离合器的主要作用是。
A.缓和冲击和振动B.补偿两轴的不同心度或热膨胀
C.传递转矩D.防止机器过载
47.在下列联轴器中，能补偿两轴的相对位移，并能缓和冲击、吸收振动的是。
A.凸缘联轴器B.滑块联轴器C.万向联轴器D.弹性套柱销联轴器
48.滑块联轴器是一种。
A.刚性联轴器B.有弹性元件的挠性联轴器C.无弹性元件的挠性联轴器D.安全联轴器
49.弹性柱销联轴器是一种。
A.刚性联轴器B.有非金属弹性元件的挠性联轴器
C.无金属弹性元件的挠性联轴器D.安全联轴器
50.带、齿轮和链组成的减速传动系统，其合理传动连接顺序应当是。
A.带→齿轮→链→输出B.链→齿轮→带→输出
C.齿轮→带→链→输出D.带→链→齿轮→输出
计算与分析
1.某托架上有一紧螺栓连接（M10，d1=8.376mm，许用应力[σ]=120MPa），已知螺栓刚度为Cb，托架刚度为Cm，且Cm=4Cb，螺栓受到的预紧力F0=4000N，轴向工作载荷F=2800N，
试校核螺栓强度。
2.某高压容器的紧螺栓连接，为了气密性的要求，螺栓工作时的残余预紧力F1=2500N。
现知在承载前的单个螺栓与容器的受力变形线图如下所示。
试求：
（1）螺栓受到的预紧力F0的大小？
并图上标示。
（2）螺栓工作时承受的轴向工作载荷（外载荷）F？
并图上标示。
（3）该容器连接处漏气时，螺栓轴向工作载荷Fmax达到多少？
并图上标示。
（4）若该连接选用了螺栓M16（d1=13.835mm，许用应力[σ]=100MPa），请校核螺栓强度。
3.某压力容器盖用均匀分布的12个M16（d1=13.835mm）普通螺栓连接，螺栓材料的[σ]=180MPa，螺栓相对刚度为，按气密性要求，每个螺栓残余预紧力F1=1.8F，F为螺栓的轴向工作载荷。
试计算该螺栓连接允许的最大压强Pmax及每个螺栓所需的预紧力F0。
4.已知某单级外啮合直齿圆柱齿轮减速器中一对齿轮的参数如下：
齿数
模数
齿宽
许用接触应力
小齿轮
Z1=24
m=2.5mm
b1=65mm
[σH]1=560MPa
大齿轮
Z2=101
m=2.5mm
b2=60mm
[σH]2=520MPa
若工作时小齿轮的转速n1=955r/min，载荷系数K=，ZEZH=，试按接触疲劳强度计算该减速器能够传递的最大功率Pmax
5.某单级外啮合直齿圆柱齿轮减速传动，已知主动小齿轮上的扭矩T1=104Nmm，齿宽b=d1，载荷系数K=，传动比i=4，ZEZH=，[σH]1=600MPa，[σH]2=500MPa，试按接触疲劳强度计算该齿轮传动的最小中心距amin。
6.某直齿圆柱齿轮齿条传动。
已知工作转矩T=，m=4mm，齿轮Z=73，b1=84mm，齿条b2=78mm，载荷系数K=，ZEZH=，试计算接触应力。
7.已知某轴的轴颈直径d=100mm，工作转速n=1440r/min，承受径向工作载荷F=37000N，轴上径向滑动轴承宽度B=200mm，相对间隙ψ=，润滑油的粘度η=，许用油膜厚度[h]=0.08mm。
问：
该滑动轴承工作时能否实现液体动压润滑？
8.如图所示为蜗杆传动和圆锥齿轮传动的组合。
已知输出轴上的锥齿轮Z4的转向n。
a）欲使中间轴上的轴向力能部分抵消，试确定蜗杆旋向和蜗杆的转向；
b）在图中标出各轮的轴向力的方向。
9.如图所示为斜齿轮传动和蜗杆传动的组合。
已知动力由斜齿轮1输入，蜗轮4输出，转向如图。
a）为使中间轴轴向力较小，请合理确定斜齿轮1、2和蜗杆的旋向；
b）在图中标出各轮的轴向力的方向。
10.图示某减速器主轴采用一对30204轴承，轴承1和2上的径向载荷分别为Fr1=1531N，Fr2=884N，轴向外载荷FA=400N（方向如图）。
已知轴承参数如下表，轴承工作转速n=1440r/min，fp=，ft=1，要求轴承的寿命不低于10000小时，试校核该对轴承是否适用。
30204型
e
Fa/Fr≤e
Fa/Fr＞e
C
S=
X=1Y=0
X=Y=
15800N
11.图示轴系两端采用一对7306AC轴承。
轴承参数如下：
7306AC
e
Fa/Fr≤e
Fa/Fr＞e
S=
X=1Y=0
X=Y=
已知轴上径向工作载荷FR1=1504N，FR2=2926N，轴向工作载荷FA=870N，FA方向及有关尺寸如图所示，fp=。
试解答：
（1）判断轴承是“压紧”还是“放松”；
（2）两轴承的当量动载荷P1和P2；
（3）判断哪个轴承的寿命长。
结构指错题
（忽略轴上的过渡圆角、倒角、越程槽及中心孔等次要结构设计）
考试课程名称：
机械设计标答奇评分标准学时：
60
考试方式：
闭卷，笔试
考试内容：
1．是非判断题（你认为命题正确的，请在答题纸上写好题号后面打√，否则画×；每题2分，共10分）
（1）细牙普通螺纹，牙细不耐磨，容易滑扣，所以自锁性能不如粗牙普通螺纹。
（×）
（2）直齿圆柱齿轮传动中节圆与分度圆永远相等。
（×）
（3）齿轮的载荷变化较大、齿宽系数较大，齿轮在轴上相对于轴承为非对称布置时，其载荷系数应取大些。
（√）
（4）对于受轴向变载荷的紧螺栓连接,在限定螺栓总拉力的条件下,提高螺栓疲劳强度的有效措施为同时增加螺栓和被连接件的刚度。
（×）
（5）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。
（√）
2．单项选择题（每小题2分，共2分，多选不得分）
（1）静联接的平键联接，其主要失效形式是B。
A、工作面扭曲；B、键工作面压溃；
C、工作面磨损；D、键拉断。
（2）带传动中，选择V带的型号是根据C。
A、小带轮直径；B、转速；
C、计算功率和小带轮转速；D、传递功率。
（3）带、齿轮与链组成传动系统，其传动链接顺序应当____A__．
Ａ、带→齿轮→链传动→输出 Ｂ、链→齿轮→带传动→输出
Ｃ、齿轮→带→链传动→输出
（4）开式齿轮传动的主要失效形式是C。
A、轮齿疲劳折断；B、齿面点蚀；
C、齿面磨损；D、齿面胶合;E、齿面塑性变形。
（5）链传动中，限制大链轮齿数不超过120是为了防止A发生。
A、跳齿或脱链；B、疲劳破坏；
C、磨损；D、胶合。
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