机械设计原理基础复习题.docx

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机械设计原理基础复习题

一，填空题

1、三角形螺纹的牙型角α＝（ 600  ），适用于（ 联接  ），而梯形螺纹的牙型角α＝（  300   ），适用于（  传动   ）。

2带传动在工作过程中，带内所受的应力有（松紧边拉力产生的拉应力 ）、（离心拉应力）和（弯曲应力），最大应力发生在（带绕进小带轮处）。

3根据齿轮设计准则，软齿面闭式齿轮传动一般按（ 接触强度    ）设计，按（ 弯曲强度    ）校核；硬齿面闭式齿轮传动一般按（  弯曲强度   ）设计，按（ 接触强度    ）校核。

4在变速齿轮传动中，若大、小齿轮材料相同，但硬度不同，则两齿轮工作中产生的齿面接触应力（  相同   ），材料的许用接触应力（不同），工作中产生的齿根弯曲应力（ 不同 ），材料的许用弯曲应力（  不同  ）。

5蜗杆传动的总效率包括啮合效率η

、（ 轴承效率η2    ）效率和（  搅油效率η3   ）效率。

其中啮合效率η

=（     ），影响蜗杆传动总效率的主要因素是（ 啮合效率 ）效率。

6轴按受载荷的性质不同，分为（ 转轴    ）、（  心轴   ）、（ 传动轴   ）。

7V带传动的主要失效形式是打滑和疲劳断裂。

8、滚动轴承接触角越大，承受（ 轴向  ）载荷的能力也越大。

二，选择题

1选取V带型号，主要取决于（     ）。

   A．带的线速度   B．带的紧边拉力

C．带的有效拉力   D．带传递的功率和小带轮转速

2、螺纹的公称直径是（A）。

A．大径B．中径C．小径D．分度圆直径

3循环特性r=－1的变应力是（     ）应力。

A．对称循环变   B、脉动循环变 C．非对称循环变   D．静

4当转速较低、同时受径向载荷和轴向载荷，要求便于安装时，宜选用（     ）。

A．深沟球轴承   B．圆锥滚子轴承   C．角接触球轴承   

三，计算题

1（13分）如图3-2所示的手摇起重绞车采用蜗杆传动。

巳知模数m＝8mm，蜗杆头数z1＝1，蜗杆分度圆直径d1＝80mm，蜗轮齿数z2＝40，卷筒直径D＝200mm，

蜗杆与蜗轮间的当量摩擦系数fV＝0.03，轴承和卷简中的摩擦损失等于6％，问：

（1）欲使重物W上升1m,手柄应转多少转?

并在图上标出手柄的转动方向。

（2）若重物W＝5000N，手摇手柄时施加的力F＝100N，手柄转臂的长度L应是多少?

2（10分）某轴系部件采用一对7208AC滚动轴承支承，如图3-3所示。

己知作用于轴承上的径向载荷Fr1＝1000N，Fr2＝2060N，作用于轴上的轴向载荷FA=880N，轴承内部轴向力Fd与径向载荷Fr的关系为Fd＝0.68Fr,试求轴承轴向载

荷Fa1和Fa2。

3如图2所示某电梯传动装置中采用蜗杆传动，电机功率P=10kW，转速n1＝970r／min，蜗杆传动参数z1＝2；z2＝60；直径系数q＝8；总效率η＝0．8，m＝8，右旋蜗杆，试计算：

（1）电梯上升时，标出电机转向；

（2）标出蜗杆所受各力的方向；

（3）计算蜗轮所受各力大小。

 解：

（1）电机转向箭头向上；

（2）蜗杆受各力方向如图； 

（3）蜗轮所受各力大小为：

4根据工作条件，决定在某传动轴上安装一对角接触向心球轴承（如图所示），已知两个轴承受到的径向载荷分别为Fr1＝1650N和Fr2=3500N。

外加轴向力Fae＝1020N。

（1）若派生轴向力Fd＝0.7Fr，试计算两个轴承实际受到的轴向载荷Fa1和Fa2。

Fd1＝0.7Fr1＝0.7×1650=1155N 

方向向右

Fd2＝0.7Fr2＝0.7×3500=2450N 

   方向向左

   Fd1十Fae＝1155十1020＝2175＜Fd2

故轴承1为压紧端，轴承2为放松端。

   Fa1＝Fd2-Fae=2450-1020N=1430  

Fa2＝Fd2＝2450N                

5

四，改错题

1（10分）指出图4-2中的结构错误（在有错处画○编号，并分析错误原因），并在轴心线下侧画出其正确结构图。

《机械设计》课程试题

（一）

一、填空题（每空1分共31分）        

1、当一零件受脉动循环变应力时，则其平均应力是其最大应力的（ 50% ）。

2、三角形螺纹的牙型角α＝（600），适用于（联接 ），而梯形螺纹的牙型角α＝（ 300），适用于（ 传动 ）。

3、螺纹连接防松，按其防松原理可分为（摩擦）防松、（机械）防松和（永久）防松。

4、带传动在工作过程中，带内所受的应力有（松紧边拉力产生的拉应力 ）、（离心拉应力）和（弯曲应力），最大应力发生在（带绕进小带轮处）。

5、链传动设计时，链条节数应选（偶）数（奇数、偶数）。

链轮齿数应选（ 奇 ）数；速度较高时，链节距应选（ 小 ）些。

6、根据齿轮设计准则，软齿面闭式齿轮传动一般按（接触强度）设计，按（弯曲强度）校核；硬齿面闭式齿轮传动一般按（弯曲强度）设计，按（接触强度）校核。

7、在变速齿轮传动中，若大、小齿轮材料相同，但硬度不同，则两齿轮工作中产生的齿面接触应力（相同），材料的许用接触应力（不同），工作中产生的齿根弯曲应力（不同），材料的许用弯曲应力（不同）。

8、蜗杆传动的总效率包括（ 啮合）效率和（轴承效率η2     ）效率。

其中啮合效率η

=（搅油效率η3），影响蜗杆传动总效率的主要因素是（啮合效率）

9、轴按受载荷的性质不同，分为（转轴）、（心轴）、（ 传动轴）。

10、滚动轴承接触角越大，承受（轴向）载荷的能力也越大。

二、单项选择题（每选项1分,共11分）

1、循环特性r=－1的变应力是（ A    ）应力。

A．对称循环变   B、脉动循环变 C．非对称循环变   D．静

2、在受轴向变载荷作用的紧螺柱连接中，为提高螺栓的疲劳强度，可采取的措施是（ B  ）。

A、增大螺栓刚度Cb，减小被连接件刚度Cm B．减小Cb．增大Cm

C．增大Cb和Cm   D．减小Cb和Cm

3、在螺栓连接设计中，若被连接件为铸件，则往往在螺栓孔处做沉头座孔．其目的是（ A  ）。

A．避免螺栓受附加弯曲应力作用   B．便于安装   C．为安置防松装置

4、选取V带型号，主要取决于（D     ）。

A带的线速度B带的紧边拉力C带的有效拉力D带传递的功率和小带轮转速

5、对于标准齿轮传动，影响齿形系数Y

的主要几何参数是（ C    ）。

A．齿轮的模数   B．齿轮的压力角  C．齿轮的齿数   D．齿轮的顶隙系数

6、一斜齿圆柱齿轮传动，已知法向模数Mn＝4mm，齿数Z1=20，螺旋角β＝14032’2”，齿宽b1＝80，b2＝75mm，则该传动的齿宽系数φd等于（ D    ）。

   A．0.852   B．O.88   C．0.8   D．0.907

7、同一工作条件，若不改变轴的结构和尺寸，仅将轴的材料由碳钢改为合金钢，可以提高轴的（A     ）而不能提高轴的（ B    ）。

   A．强度   B．刚度  

8、当转速较低、同时受径向载荷和轴向载荷，要求便于安装时，宜选用（  B   ）。

A．深沟球轴承   B．圆锥滚子轴承   C．角接触球轴承   

9、滑动轴承计算中限制pv值是考虑限制轴承的（ B    ）。

    A．磨损   B．发热   C．胶合   D．塑性变形

10、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等于（   B  ）。

A、30mm,  B、24mm,    C、36mm,    D、40mm 

三、计算题（38分）

1、（15分）有一受预紧力F0和轴向工作载荷作用的紧螺栓连接，已知预紧力F0＝1000N，螺栓的刚度Cb与连接件的刚度Cm相等，轴向工作载荷F=1000N，试计算该螺栓所受的总拉力F2＝?

剩余预紧力F1＝?

在预紧力F0不变的条件下，若保证被连接件间不出现缝隙，该螺栓的最大轴向工作载荷Fmax为多少?

   2、（13分）如图3-2所示的手摇起重绞车采用蜗杆传动。

巳知模数m＝8mm，蜗杆头数z1＝1，蜗杆分度圆直径d1＝80mm，蜗轮齿数z2＝40，卷筒直径D＝200mm，蜗杆与蜗轮间的当量摩擦系数fV＝0.03，轴承和卷简中的摩擦损失等于6％，问：

（1）欲使重物W上升1m,手柄应转多少转?

并在图上标出手柄的转动方向。

（2）若重物W＝5000N，手摇手柄时施加的力F＝100N，手柄转臂的长度L应

是多少?

解:

（1）i=z2/z1＝40

设重物上升1m，手柄应转x转，则

手柄的转动方向ω示于图中（3分）

3、（10分）某轴系部件采用一对7208AC滚动轴承支承，如图3-3所示。

己知作用于轴承上的径向载荷Fr1＝1000N，Fr2＝2060N，作用于轴上的轴向载荷FA=880N，轴承内部轴向力Fd与径向载荷Fr的关系为Fd＝0.68Fr,试求轴承轴向载荷Fa1和Fa2。

[解] 7208C轴承的α＝150，内部轴向力

Fd＝0.4Fr,

 Fd1＝0．4Fr1＝0.4×1000=400N （2分）

方向如解所示向左

 Fd2＝0.4Fr2＝0.4×2060=824N  （2分）

方向如图所示向右

   Fd2十FA＝824十880＝1704＞Fd1

故轴承1为压紧端，轴承2为放松端。

   Fa1＝Fd2十FA=1704N   （3分）

Fa2＝Fd2＝824N        （3分） 

四、分析题（20分）

1.（10分）如图4-1为圆柱齿轮—蜗杆传动。

已知斜齿轮1的转动方向和斜齿轮2的轮齿旋向。

（1）在图中啮合处标出齿轮1和齿轮2所受轴向力Fa1和Fa2的方向。

（2）为使蜗杆轴上的齿轮2与蜗杆3所产生的轴向力相互抵消一部分，试确定并标出蜗杆3轮齿的螺旋线方向，并指出蜗轮4轮齿的螺旋线方向及其转动方向。

（3）在图中啮合处标出蜗杆和蜗轮所受各分力的方向。

解:

（1）在图中啮合处齿轮1和齿轮2所受轴向力Fa1和Fa2的方向如图（2分）。

（2）蜗杆3轮齿的螺旋线方向，蜗轮4轮齿的螺旋线方向及其转动方向如图（2分）。

2、（10分）指出图4-2中的结构错误（在有错处画○编号，并分析错误原因），并在轴心线下侧画出其正确结构

图。

①固定轴肩端面与轴承盖的轴向间距太小。

②轴承盖与轴之间应有间隙。

③轴承内环和套简装不上，也拆不下来。

④轴承安装方向不对。

⑤轴承外圈内与壳体内壁间应有5-8mm间距。

⑥与轮毂相配的轴段长度应小于轮毂长。

⑦轴承内圈拆不下来。

每指出1个错误得1分,满分5分；每改正1个错误得1分,满分5分。

《机械设计》课程试题

（二）

一、填空题（25分）[每空1分]

1、 滚动轴承轴系一端固定一端游动的固定方式常用在___________或___________情况下。

2、dn值大的滚动轴承应采用________润滑，而dn值小的滚动轴承可采用__________润滑。

3、滑动轴承保证液体动压润滑的条件有____________________________________________。

4、混合摩擦（非液体摩擦）滑动轴承计算应校核____________、___________、________值。

5、列举两种刚性联轴器的名称，并说明是否具有补偿轴向。

径向或角向位移的能力：

_______________ ，_____________________。

6、轴按所受载荷性质分类，只承受弯矩的称__________轴；只承受扭矩称____________轴；

承受弯矩和扭矩称____________________轴。

7、直齿圆锥齿轮的当量齿数Ｚｖ＝_______________；标准模数和压力角在______________；

受力分析和强度计算用_______________直径。

8、带传动的主要失效形式为__________________________和_________________________。

9、带工作是截面上产生的应力有________________，________________ ，____________ 。

10、在齿轮传动中，大小齿轮的接触应力是______等的，大小齿轮的弯曲应力是______等的。

二、选择题（11分）[每空1分]

1、滚动轴承内圈与轴配合的正确标注应为（          ）。

  A.Ф30H7/k6    B.Ф30H7      C.Ф30k6

2、下列滚动轴承密封装置，其中（　　　）是属于接触式密封，而（　　）是属于非接触式密封。

Ａ.毡圈密封　　Ｂ.甩油环　　Ｃ.密封环　　Ｄ.缝隙密封

3、在（　　　　）情况下，滑动轴承润滑油的粘度不应选得较高。

Ａ.重载　Ｂ.高速　Ｃ.工作温度　Ｄ.高承受变载或冲击振动载荷

4、两相对滑动的接触表面，依靠吸附油膜进行润滑的摩擦状态称（　　　　）。

Ａ.液体摩擦　Ｂ.半液体摩擦　Ｃ.混合摩擦　Ｄ.边界摩擦

5、半圆键联接当采用双键时两键应（　　　　）布置。

　　Ａ.在周向相隔９０o　     Ｂ.在周向相隔１２０o　　　

　Ｃ.在周向相隔１８０o　　　Ｄ.在轴向沿同一直线

6、为了提高受轴向变载荷螺栓联接的疲劳强度，应（　　　　　）。

　　Ａ.增加螺栓刚度。

　Ｂ.降低螺栓刚度。

　Ｃ.降低被联接件刚度。

7、弹簧Ａ的刚度为Ｋ１，弹簧Ｂ的刚度为Ｋ２，两弹簧并联的刚度为（　　　　　）　。

　　Ａ.　Ｋ１　　Ｂ.　Ｋ２　　Ｃ.Ｋ１＋Ｋ２  Ｄ.　　Ｋ１Ｋ２／（Ｋ１＋Ｋ２）

8、强度等级为６.8级的螺栓材料σｓ＝（　　　　　）ＭＰａ。

Ａ.　６００　Ｂ.　８００　　Ｃ.　６８０　Ｄ.　４８０

9、链轮中心距已定，合理确定链传动的链长时，应取（　　　　　）。

Ａ.　任意值　　　Ｂ.　等于链节长度的偶数倍  Ｃ.等于链节长度的奇数倍

10、带传动的两带轮直径不相等，一般情况下，应使哪个轮曹楔角较大（　　　　　）？

　　Ａ.　大轮　Ｂ.　小轮　Ｃ.　主动论　　Ｄ.　从动轮

 三、计算题（34分）

1、（14分）图示为手动铰车中所采用的蜗杆传动。

已知m=8mm，d1=80mm，z1=1，i=40，卷筒的直径D=250mm，试计算：

（1）欲使重物上升1m，应转动蜗杆的转数；

（2）设蜗杆和蜗轮间的当量摩擦系数为0.18，检验该蜗杆传动是否满足自锁条件；（3）设重物重Q=5kN，通过手柄转臂施加的力F=100N，手柄转臂的长度l的最小值（不计轴承效率）。

（1）重物上升1m时，卷筒转动圈数：

N2=1000/πD=1000÷（250x3.14）=1.27

蜗杆转动圈数为：

N1=iN2=40x1.27=50.96（圈）

（2）蜗杆直径系数q=d1/m=80÷8=10

导程角：

γ=arctan

=arctan

=7.125o

  当量摩擦角：

v=arctanfv=arctan

=10.204o

：

因为：

γ〈

v

所以蜗杆传动满足自锁条件  （4分）

2、（10分）一普通V带传动传递功率为P=7.5kW，带速?

?

=10m/s，紧边拉力是松边拉力的两倍，即F1=2F2，试求紧边拉力、松边拉力和有效拉力。

3、（10分）图示为一刚性凸缘联轴器，材料为Q215钢，传递的最大转矩为1400N.m（静载荷）。

已知轴的材料为45钢，工作时有轻微冲击。

试根据图示和表为

该联轴器选择平键，确定键的尺寸，并校核其强度（

）。

 3、解:

由轴径φ55查下表,选取键b=16,h=10,键长L=90

键的工作长度l=L-b=90-16=74mm

键与联轴器的接触长度k=0.5h=0.5x10=5mm

由

〉[

]=100

可见联接挤压强度不够，考虑到相差较大，所以应采用双键，相隔180布置，双键的工作长度l=1.5x74=111mm

见的标记为:

键16x90

四、分析题（30分）[每题10分]

1、在图示轴的结构图中存在多处错误，请指出错误点，说明出错原因，并加以改正。

解：

1.无垫片；2无间隙、无密封3键太长4无定位轴肩5无轴肩

6套筒高于内圈高度7轴和轮毂一样长，起不到定位作用；

8无定位；9无垫片10采用反装。

2、立式搅拌机由电动机远距离传动如图，连续工作，搅拌机转速n=30r/min，电动机转速nd=1440r/min，功率P=5.5kW。

试设计传动方案，画出传动简图，分配各级传动比。

各种传动的单级传动比常用值见下表。

（10分）

各种传动的单级传动比常用值

传动类型

传动比

传动类型

传动比

平带传动

≤5

圆柱齿轮传动

≤5

V带传动

≤6

圆锥齿轮传动

≤3

链传动

≤6

蜗杆传动

8~40

《机械设计》课程试题（三）

一、填空题（每空1分共24分）

1.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（        ）。

2、三角形螺纹的牙型角α＝（        ），适用于（        ），而梯形螺纹的牙型角α＝（        ），适用于（        ）。

3、螺纹联接防松，按其防松原理可分为（        ）防松、（        ）防松和  （       ）防松。

4、选择普通平键时，键的截面尺寸（b×h）是根据 （        ） 查标准来确定的,普通平键的工作面是 （        ）。

5、带传动的传动比不宜过大，若传动比过大将使  （        ），从而使带的有效拉力值减小。

6、链传动瞬时传动比是  （        ），其平均传动比是 （        ）。

7、在变速齿轮传动中，若大、小齿轮材料相同，但硬度不同，则两齿轮工作中产生的齿面接触应力（        ），材料的许用接触应力（        ），工作中产生的齿根弯曲应力（        ），材料的许用弯曲应力（        ）。

8、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，其载荷由一对轮齿承担。

9、对非液体摩擦滑动轴承，为防止轴承过度磨损，应校核（        ），为防止轴承温升过高产生胶合,应校核（        ）。

10、挠性联抽器按是否具行弹性元件分为（       ）挠性联轴器和（      ）挠性联轴器两大类。

二、单项选择题（每选项1分,共10分）

1.采用螺纹联接时,若被联接件之—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螺栓联接；   B双头螺柱联接；   C螺钉联接。

2.螺纹副在摩擦系数一定时,螺纹的牙型角越大,则 （        ）。

A.当量摩擦系数越小，自锁性能越好；B．当量摩擦系数越小，自锁性能越差；

C.当量摩擦系数越大，自锁性能越差；D.当量摩擦系数越大，自锁性能越好；

3、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。

（1分）

   A 在同—直线上;   B相隔900;C．相隔1200；   D相隔1800

4、普通平键联接强度校核的内容主要是 （        ）。

A.校核键侧面的挤压强度;B.校核键的剪切强度；C.AB两者均需校核；D．校核磨损。

5、选取V带型号，主要取决于（        ）。

A．带的线速度   B．带的紧边拉力   C．带的有效拉力   D．带传递的功率和小带轮转速

6、为了限制链传动的动载荷，在节距p和小链轮齿数z1一定时,．应该限制 （        ） 。

A．小链轮的转速n1；   B.传动的功率P；   C.传递的圆周力。

7、圆柱齿轮传动，当齿轮直径不变，而减小模数时，可以（        ）。

A．提高轮齿的弯曲强度；  B.提高轮齿的接触强度；

C.提高轮齿的静强度；   D．改善传动的平稳性。

8、当转速较低、同时受径向载荷和轴向载荷，要求便于安装时，宜选用 （        ）。

A．深沟球轴承   B．圆锥滚子轴承   C．角接触球轴承   

9、温度升高时，润滑油的粘度（        ）。

A.随之升高；  B.保持不变；C．随之降低； D.可能升高也可能降低。

10、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等于（        ）。

A、30mm,  B、24mm,    C、36mm,    D、40mm

三、计算题（38分）1、（15分）图示螺栓联接中,采用两个M20的普通螺栓，其许用拉应力[σ]＝l60N／mm2，联接件接合面间摩擦系数f＝0.20，防滑系数Ks＝1.2，计算该联接件允许传递的静载荷F＝?

（M20的螺栓d1＝17.294mm）（10分）

2、（13分）如图示某电梯传动装置中采用蜗杆传动，电机功率P=10kW，转速n1＝970r／min，蜗杆传动参数z1＝2；z2＝60；直径系数q＝8；总效率η＝0．8，m＝8，右旋蜗杆，试计算：

〔14分）

（1）电梯上升时，标出电机转向；

（2）标出蜗杆所受各力的方向；

（3）计算蜗轮所受各力大小。

3、根据工作条件，决定在某传动轴上安装一对角接触向心球轴承（如图所示），已知两个轴承受到的径向载荷分别为Fr1＝1650N和Fr2=3500N。

外加轴向力Fae＝1020N。

（1）若派生轴向力Fd＝0.7Fr，试计算两个轴承实际受到的轴向载荷Fa1和Fa2。

 四、分析题（20分）

1.（10分）如图4-1传动系统，要求轴Ⅱ、Ⅲ上的轴向力抵消一部分，试确定：

   1）蜗轮6的转向；

   2）斜齿轮3、4和蜗杆5、蜗轮6的旋向；

   3）分别画出蜗杆5，蜗轮6啮合点的受力方向。

 解：

（1）蜗轮6的转向为逆时针方向；（2分）

（2）齿轮3左旋，齿轮4右旋，蜗杆5右旋，蜗轮6右旋；

（3）蜗杆5啮合点受力方向如图（a）；蜗轮6啮合点受力方向如图（b）。

（6分）

2、（10分）指出图4-2中的结构错误（在有错处画○编号，并分析错误原因），并在轴心线下侧画出其正确结构图。

解

①轴的右端面应缩到联轴器端面内1-2mm，轴端挡圈压到联轴器端面上，与轴端面留有间隙；

②联轴器与透盖不能接触，联轴器应右移；

③联轴器与轴配合直径应小一点，形成轴肩定位；

④联轴器处联接平键与蜗轮处联接平键应在一条线上；键与毂孔键槽底面间应有间隙；

⑤右轴承内圈左端面只能与套筒端面接触，