机械设计基础自考题模拟3.docx
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机械设计基础自考题模拟3
机械设计基础自考题模拟3
一、单项选择题
在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的。
1.联轴器和离合器均具有的主要作用是
A.连接两轴，使其一同回转并传递转矩
B.补偿两轴的综合位移
C.防止机器发生过载
D.缓和冲击和振动
答案：
A
[解答]本题主要考查的知识点为联轴器和离合器的主要作用。
[要点透析]联轴器和离合器是机械传动中常用的部件，它们主要用来连接不同部件之间的两轴，使其一同回转并传递运动和转矩。
2.对于工作载荷平稳，不发生相对位移，转速稳定且对中性好的两轴，宜选用联轴器。
A.刚性凸缘
B.滑块
C.弹性柱销
D.齿轮
答案：
A
[解答]本题主要考查的知识点为刚性凸缘联轴器的应用场合。
[要点透析]刚性凸缘联轴器对中精度可靠，传递转矩大，结构简单，但要求两轴对中性好。
主要用于载荷平稳，两轴能较好对中的场合。
3.若两根轴工作中有相对位移，常选用的联轴器为
A.固定式刚性联轴器
B.可移式刚性联轴器
C.弹性联轴器
D.挠性联轴器
答案：
D
4.使用时，只能在停车后或两轴转速差较小时接合，否则会因撞击而损坏离合器。
A.牙嵌离合器
B.摩擦离合器
C.磁粉离合器
D.超越离合器
答案：
A
[解答]本题主要考查的知识点为牙嵌离合器的特点及应用。
[要点透析]牙嵌离合器结构简单，尺寸小，所连接的两轴不会发生相对转动。
但接合应在两轴不转动或转速差很小时进行，以免因受冲击载荷而使凸牙断裂。
5.工作时承受弯矩并传递转矩的轴称为
A.固定心轴
B.转轴
C.传动轴
D.转动心轴
答案：
B
6.传动轴的强度应按计算。
A.弯矩
B.扭矩
C.弯矩、扭矩合成
D.弯矩或扭矩
答案：
B
[解答]本题主要考查的知识点为传动轴的强度计算。
[要点透析]只传递转矩的轴按扭转强度计算；只承受弯矩的轴，按弯曲强度计算；既承受弯矩又传递转矩的轴，按弯扭合成强度计算。
传动轴只传递转矩，于是传动轴的强度计算应按扭矩计算。
7.在正常工作情况下滚动轴承的主要失效形式是，设计时要进行轴承的寿命计算。
A.磨损
B.疲劳点蚀
C.塑性变形
D.磨损和胶合
答案：
B
8.工作以传递转矩为主，不承受弯矩或弯矩很小的轴称为
A.心轴
B.转轴
C.传动轴
D.挠性轴
答案：
C
9.轴常用的材料是
A.铸铁与碳素钢
B.碳素钢与合金钢
C.合金钢与青铜
D.青铜与铸铁
答案：
B
[解答]本题主要考查的知识点为轴的常用材料。
[要点透析]轴的常用材料主要有碳素钢、合金钢、球墨铸铁和高强度铸铁。
10.与滚动轴承配合的轴颈，必须符合滚动轴承的标准系列。
A.宽度
B.外径
C.内径
D.宽度和外径
答案：
C
[解答]本题主要考查的知识点为轴的各轴段直径的确定。
[要点透析]与滚动轴承相配合的轴段直径必须符合滚动轴承的内径标准系列。
11.增大轴的阶梯过渡圆角半径的优点是
A.使零件的轴向定位比较可靠
B.使轴的加工方便
C.使零件的轴向固定比较可靠
D.降低轴在截面突变处的应力集中，提高轴的疲劳强度
答案：
D
[解答]本题主要考查的知识点为提高轴的疲劳强度措施。
[要点透析]为了提高轴的疲劳强度，应尽量减少应力集中源和降低应力集中的程度。
为此，可采取如下措施：
（1）轴的阶梯过渡圆角半径在满足轴上零件轴向固定可靠的条件下，应尽量采用较大值。
（2）轴和轮毂采用过盈配合时，可在轮毂或轴上开卸载槽或加大配合部分直径。
（3）设计时可适当考虑使用盘铣刀加工和渐开线花键连接。
12.对于不完全液体润滑径向滑动轴承，为了保证轴承的润滑，不产生过度的磨损，应限制轴承的
A.平均压力p
B.pv值
C.滑动速度v
D.摩擦系数μ
答案：
A
13.用于高速、重载和对轴承支撑位置精度要求较高的场合的轴承是
A.液体润滑滑动轴承
B.不完全液体润滑滑动轴承
C.滚动摩擦轴承
D.圆柱滚子轴承
答案：
A
[解答]本题主要考查的知识点为液体润滑滑动轴承的应用。
[要点透析]液体润滑滑动轴承由于轴承的摩擦表面不直接接触，所以大大减小了摩擦损失和表面磨损，但这种轴承的制造精度要求高，用于高速、重载和对轴承支撑位置精度要求较高的场合。
14.不完全液体润滑径向滑动轴承的主要失效形式是
A.折断
B.疲劳点蚀
C.塑性变形
D.磨损和胶合
答案：
D
15.只能承受轴向载荷而不能承受径向载荷的滚动轴承是
A.推力球轴承
B.深沟球轴承
C.圆锥滚子轴承
D.角接触球轴承
答案：
A
16.滚动轴承的额定寿命是指一批同规格的轴承在同样条件下运转，其中有轴承发生破坏时所运转的总转数。
A.1%
B.5%
C.10%
D.15%
答案：
C
[解答]本题主要考查的知识点为基本额定寿命的定义。
[要点透析]基本额定寿命是指一批相同型号的轴承，在同样条件下运转，其中有10%的轴承产生疲劳点蚀时所运转的总转数。
17.滚动轴承的基本代号自左向右分别表示
A.尺寸系列、轴承类型和轴承内径
B.轴承内径、尺寸系列和轴承类型
C.轴承类型、尺寸系列和轴承内径
D.轴承类型、轴承内径和尺寸系列
答案：
C
18.深沟球轴承，内径为100mm，宽度系列为0，直径系列为2，公差等级为6，游隙0组，其代号为
A.6220/P6
B.60220/C0
C.60220/P6
D.6220/P6/C0
答案：
A
19.安装飞轮不能达到调节机械非周期性速度波动目的的原因是
A.飞轮的作用只是“吸收”能量
B.飞轮的作用只是“释放”能量
C.飞轮既能创造出能量，也能消耗能量
D.飞轮的作用只是“吸收”和“释放”能量
答案：
D
[解答]本题主要考查的知识点为非周期性速度波动中安装飞轮的作用。
[要点透析]安装飞轮不能达到调节机械非周期性速度波动目的的原因是飞轮的作用只是“吸收”和“释放”能量，它既不能创造出能量，也不能消耗能量。
20.转子的静平衡条件是分布于转子上的各个偏心质量的
A.离心惯性力合力为零
B.离心惯性力的合力矩为零
C.离心惯性力合力及合力矩均为零
D.离心惯性力的合力及合力矩均不为零
答案：
A
[解答]本题主要考查的知识点为回转件静平衡条件。
[要点透析]转子静平衡条件是分布于转子上的各个偏心质量的离心惯性力合力为零或质径积的向量和为零。
二、填空题
1.用______连接的两根轴在机器运转时不能分开，只有在机器停车后，通过拆卸才能分离。
答案：
联轴器
2.______在机器运转时，可通过操纵机构随时能使两轴接合或分离。
答案：
离合器
3.滚动轴承与滑动轴承的根本区别是以______摩擦代替了滑动摩擦。
答案：
滚动
4.轴主要由轴颈、轴头和______三部分组成。
答案：
轴身
5.轴在扭转切应力作用下的失效形式为______或过量的扭转变形。
答案：
疲劳扭断
6.轴结构设计的主要要求是：
有利于提高轴的______；轴上零件定位要准确，固定要牢靠；便于轴上零件的装拆和调整；具有良好的加工工艺等。
答案：
强度和刚度
7.根据滑动轴承的受载方向不同，可分为径向滑动轴承、______和径向止推滑动轴承。
答案：
止推滑动轴承
8.滚动轴承类型的选择主要根据轴承的载荷、轴承的转速、______和经济性。
答案：
轴承的调心性
9.因为滚动轴承是标准件，所以内圈与轴的配合应按______，外圈与孔的配合应按基轴制。
答案：
基孔制
10.当执行机构需作往复移动而原动机作回转运动时，执行机构可选用______、凸轮机构、螺旋机构或齿轮齿条机构等。
答案：
连杆机构
三、分析题
1.轴支承在30314滚动轴承上，轴左端锥齿轮所受的轴向力为FA，左轴承为1，右轴承为2，如图所示安装。
（1）说明轴承代号的含义。
（2）若轴承径向力Fr1＞Fr2，试写出两轴承上轴向载荷的计算式。
答案：
解：
（1）圆锥滚子轴承，内径为5×14=70（mm），普通级精度。
（2）因Fr1＞Fr2所以Fr1＞FS2
若FS2+FA＞FS1，则Fa1=FS2+FA，
Fa2=FS2
若FS2+FA＜FS1，则Fa1=FS1，
Fa2=FS1-FA
2.如图所示电动绞车的3种传动方案。
试从结构、性能、经济性和对工作条件的适应性等方面加以比较。
答案：
解：
图（a）采用两级圆柱齿轮减速器。
由于采用闭式齿轮传动，故适用于较恶劣的环境下工作，使用和维护方便，适于繁重、长期工作场合。
缺点是机构尺寸较大。
图（b）采用了蜗杆加速器，故只需要一级传动就能满足传动比要求，结构紧凑，且反行程具有自锁性。
缺点是传动效率较低，长期连续使用时不够经济。
图（c）采用一级圆柱齿轮减速器和一级开式齿轮传动，成本较低。
但由于有开式齿轮传动，故不适用于恶劣环境，使用寿命较短。
四、计算题
1.如图所示轴上装有一对角接触滚子轴承，外圈窄边相对安装。
轴上作用的轴向力为FA=170N，两轴承的径向力分别为Fr1=2232N，Fr2=1588N，判别系数e=0.29，内部轴向力为FS=Fr/2Y，其中Y=2。
当Fa/Fr≤e时，X=1，Y=0；当Fa/Fr＞e时，X=0.4，Y=2。
试计算轴承的当量动载荷P1、P2。
答案：
解：
计算派生轴向力
FS2+FA=397+170=567（N）＞FS1
所以
Fa1=FS2+FA=567N
Fa2=FS2=397N
计算轴承的当量动载荷
P1=X1Fr1+Y1Fa1=Fr1=2232（N）
P2=X2Fr2+Y2Fa2=Fr2=1588（N）
[解答]解此类题型的步骤是：
由径向力计算出每个轴承派生出的轴向力；对轴系的所有轴向力进行比较，判断出受压轴承和放松轴承，计算出轴承的轴向力；根据公式P=XFr+YFa计算出轴承的当量动载荷。
2.如图所示，已知轴承1径向载荷Fr1=2100N，轴承2径向载荷Fr2=1200N，轴向外载荷FA=900N，轴承转速n=1500r/min，运转中有中等冲击fp=1.2，室温工作，预期寿命Lh≥5000h，选用轴承型号7307AC，已查得C=23400N，e=0.68，FS=0.7Fr。
当
时，X=1，Y=0；当
时，X=0.41，Y=0.87。
试计算轴承寿命是否满足要求。
答案：
解：
FS1=0.68Fr1=0.68×2100=1428（N）
FS2=0.68Fr2=0.68×1200=816（N）
经分析得：
Fa1=FS1=1428（N）
Fa2=FS1+FA=1428+900=2328（N）
则X1=1，Y1=0
则X2=0.41，Y2=0.87
P1=X1Fr1+Y1Fa1=Fr1=2100N
P2=X2Fr2+Y2Fa2=0.41×1200+0.87×2328
=2517.36（N）
故以轴承2验算寿命，得：
=5164（h）＞5000h
故轴承满足要求。
3.某工程机械传动中轴承配置形式如图所示。
已知轴承型号为30311，判别系数e=0.35，内部轴向力为FS=Fr/2Y，其中Y=1.7。
当Fa/Fr≤P时，X=1，Y=0；当Fa/Fr＞e时，X=0.4，Y=1.7，两轴承的径向载荷Fr1=4000N，Fr2=5000N，外加轴向载荷FA=2000N，其方向如图所示。
试画出内部轴向力FS1、FS2的方向，并计算轴承的当量动载荷P1、P2。
答案：
解：
FS1和FS2的方向如图所示。
因FS2+FA=1470.6+2000=3470.6（N）＞FS1
所以轴承1“压紧”，轴承2“放松”。
Fa1=FS2+FA=3470.6NFa2=FS21470.6N
则X1=0.4，Y1=1.7
则X2=1，Y2=0
P1=X1Fr1+Y1Fa1
=0.4×4000+1.7×3470.6=7500（N）
P2=X2Fr2+Y2Fa2=1×5000+0=5000（N）
4.已知某机器一个稳定运动循环内的等效阻力矩MVC-φ曲线如图所示，等效驱动力矩为常数。
并知等效构件的最大角速度为ωmax=200rad/s，最小角速度为ωmin=180rad/s。
试求：
（1）等效驱动力矩Mva的值。
（2）当不计其余构件的转动惯量时，飞轮的转动惯量JF的值。
答案：
解：
（1）求驱动力矩Mva。
在一个运动周期中，驱动力矩Mva和阻力矩Mvc所做的功分别为：
由Wva=Wvc得：
（2）求飞轮的转动惯量JF
最大盈亏功
五、设计题
1.指出下图所示轴的结构错误及不合理处，并说明其原因。
（注：
不考虑轴承的润滑问题及图中的倒角和圆角）
答案：
解：
如图所示。
①轴端过长，不应与端盖相接触，应与轴承左端一边稍长些。
②齿轮轴向固定不可靠，轴头长应比齿轮轮毂宽短一些。
③齿轮无周向固定，应加键连接。
④齿轮无轴向安装基准，套筒应改为轴肩或轴环。
⑤轴承安装不方便，应加轴肩。
⑥带轮无轴向安装基准，应加套筒。
⑦带轮无周向固定，应加键连接。
⑧带轮轴向固定不可靠，带轮轮毂应比轴头宽一些。
2.已知一起重机卷筒的滑动轴承所承受的径向载荷Fr=105N，轴的直径d=90mm，轴的转速n=9r/min，轴瓦材料采用ZCuAl10Fe3，其宽度为1.5d，试设计此轴承。
（已知[p]=15MPa，[pv]=12MPa·m/s）
答案：
解：
轴承类型的选择：
该起重机是低速重载，且对轴承的要求不高，故采用非液体摩擦轴承；又因外载荷仅为重物引起的径向载荷，故采用向心轴承。
确定轴瓦宽度：
B=1.5d=1.5×90=135（mm）
校核p值和pv值：
[解答]设计滑动轴承的步骤为：
轴承类型的选择，确定轴瓦宽度，校核p值和pv值。
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