机械设计试题库及答案解析.docx
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机械设计试题库及答案解析
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3-1示螺栓联接中,采用两个
M20的普通螺栓，其许用拉应力
2
[σ]＝l60N／mm，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）
图3-1
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。
Fae
图3-3
四、分析题（20分）
、（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。
答案
一填空题
1、大,中,v。
2、600、联接、300、传动。
3、摩擦、机械、永久4、轴径d、侧面。
5、包角α。
6、变量、常数。
7、相同、不同、不同、不同。
8、节点。
9、p、pv。
10、无弹性元件,有弹性元件。
二选择题
1、B。
2、D。
3、D。
4、A。
5、D。
6、A。
7、D。
8、B。
9、C。
10、B。
三计算题
1、螺栓预紧后，接合面所产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷，假设各螺栓所需预紧力均为F0
则由平衡条件
F0
KSF
fF0
ZiKSF
fZi
可得
（4分）
4
1.3F0
[]
d12
螺栓危险截面的强度条件为
于是得
（4分
（5分）
3、（14分）
[解]Fd1＝0.7Fr1＝0.7×1650=1155N（2分）
方向向右
Fd2＝0.7Fr2＝0.7×3500=2450N（2分）
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（2分）
Fa2＝Fd2＝2450N（2分）
（3分）
（3分）
四、分析题（26分）
2、（14分）[解]画出的正确结构图如图。
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，与轴肩端面应有间隙，所以套筒内轴颈右端面应左移1～
2mm；
⑥与蜗轮轮毂配合轴颈长度应比轮毂长短1～2mm，轴颈右端面缩进去；
⑦左轴承内圈不能被轴环全挡住，轴环左部轴径减小至内圈厚度的2／3左右；⑧透盖和闷盖外圆外侧应倒角，与箱体间均应有调整垫片。
⑨轴的左端伸出轴承内圈过长，应缩短一点。
每指出一处错误1分,说明原因1分,指出五个错误算满分10分；画出正确图形4分。
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?
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。
图3-3
四、分析题（20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。
答案三、计算题（38分）
1.
3、（10分）[解]7208C
轴承的α＝150，内部轴向力
Fd＝0.4Fr,
Fd1＝0．4Fr1（5＝0.4分）×1000=400NF2=F0方向如解所示向左
F
d2＝0.4Fr2＝0.4×2060=824N
（2分）
方向如图所示向右
F
d2十FA＝824十880＝1704＞Fd1
故轴承1为压紧端，轴承
2为放松端。
（5分）
F1=F0
a2＝Fd2＝824N
（3
分）
Fa1＝Fd2十FA=1704N（3
分）F
四、分析题（20分）
F1=F2
2、（10分）[解]
画出的正确结构图如图。
F1
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。
F1=F2
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
F0
1分,满分5分。
1分,满分5分；每改正1个错误得
（5分）
4.下图为斜齿轮、轴、轴承组合结构图。
齿轮用油润滑，轴承用油脂润滑，请指出该轴系结构设计中的错误。
要求：
1．在图中用序号标注设计错误处；
2．在图下方的空白处标注序号，按序号列出错误，并提出修改建议；
3．不必在图中直接改正。
答：
（1）联轴器的键1应采用C型键联接，同时，键的布置应与齿轮轴段处的键在同一母线上；
（2）轴承端盖与轴之间应有间隙并设计密封件；
（3）左边轴承轴段与轴承端盖轴段之间应设计一个阶梯，不应为同一直径轴，以便于轴承安装；
（4）左轴承端盖与轴承座间应有垫片；
（5）左端轴承内圈厚度应略高于轴环厚度；
（6）齿轮宽度应略短于相应轴段长度1-2mm；
（7）齿轮轴上的键长应短于轴段长度；
（8）右端轴承内圈厚度应略高于轴环厚度；
（9）、右轴承端盖与轴承座间应有垫片；
编写序号列出图中的各设计错误，并指出设计错误的原因。
（注：
不必改正）
示例：
①轴承端盖与箱体间无垫片,无法调整轴承游隙
23456789101112
①
2
轴肩高过内圈高度
3齿轮轮毂的长度要长过与其配合的轴段的长度
1－2mm
4
两端的轴承要加挡油环
5套筒高度高过右边轴承内圈的高度
6
轴承端盖与轴要留有间歇
7
轴承端盖与轴间要有密封圈
8联轴器没有定位轴肩
9联轴器与端盖之间应间隙
10
键槽位置不对，轴上键槽应在同一母线上。
11联轴器上键槽应为通
12轴应短1－2mm
三、简答题（每小题
5分，共
10分）
1、有一由
V带传动、链传动和齿轮传动组成的减速传动装置，试合理确定其传动布置顺序，并说明其
原因。
答：
V
带传动→齿轮传动→链传动。
V带传动在高速级可使有效拉力小，并
且可以缓冲吸振。
链传动在低速级传动的不均匀性和动载荷小。
五、计算题
1、一机械传动装置，采用一对角接触球轴承，暂定轴承型号为
7307AC。
已知轴承载荷
R1=1200N，R2=2050
N，FA=880N，转速n=5000r/min，运转中受中等冲击，预期寿命Lh=2000h，试问所选轴承型号是否恰
当？
（注：
70000AC型轴承的内部轴向力为0.7R；对70000AC型轴承，e=0.68；当A/R>e时，X=0.41、
Y=0.87；当A/Re时，X=1、Y=0；fT=1；fF=1.5；7307AC轴承的径向额定动载荷C=32800N。
）（14分）
解：
（1）先计算轴承1、2的轴向力A1、A2：
两个70000AC型轴承的内部轴向力为
S1
0.7R1
0.7
1200
840N
S2
0.7R2
0.7
2050
1435N
因为S1
FA
840
880
1720N
S2
所以A2
S1
FA
1720N，
A1
S1
840N
（2）计算轴承1、2的当量动载荷：
A1
840
0.7
0.68
R1
1200
70000AC型轴承e=0.68，而
A2
1720
0.84
0.68
R2
2050
所以X1=0.41、Y1=0.87；X2=0.41、Y2=0.87。
故径向当量动载荷为
P1
0.41
1200
0.87
840
1222.8
N
P2
0.41
2050
0.85
1720
2302.5
N
（3）计算所需的径向额定动载荷
C
因两端选择同样尺寸的轴承，而
P2＞P1，故应以轴承
2的径向当量动载荷P2为计算依据。
fPP2
60n
1/3
1.5
2302.5
60
5000
1/3
C2
Lh
2000
29130.05N
fT
106
1
106
因为C2＜C，故所选7307AC轴承合适。
2、某两端固定轴采用一对深沟球轴承
（6208），已知轴上的轴向外载荷
Fa＝720Ｎ，径向外载荷
Fr=2400N（对称布置），ｎ＝1440r/min，fF＝1.2，fT＝1。
额定动载荷C＝29500Ｎ，额定静载荷C0＝18000
Ｎ，求该对轴承的寿命。
求
（1）两轴承的轴向力A1、A2（4分）
（2）两轴承的当量动载荷P1、P2，并指出哪个是危险轴承?
（6分）
（3）计算轴承的寿命。
（4分）
Fr
A/C0
e
A/R>e
x
y
错误！
未找到引用源。
0.025
0.22
0.56
2.0
0.04
0.24
1.8
0.07
0.27
1.6
题四——图3
解：
R1=R2=1200N
（1）A1=Fa，A2=0。
（2）A/C0=0.04，e=0.24,
A1/R1=0.6>e
X1=0.56，Y1=1.8,
X2=1,Y2=0
P=xR+yA；
P1=1968N，
P2=1200N
P1＞P2
轴承1
危险
106
3
ftC
2256h
（3）Lh
nfFP
60
六、改错题（10分）
下图所示为一齿轮轴部件图，请在有结构错误的地方用序号标出，并逐条写出错误的内容，不必改正。
二、标准件（4题共12分，每小题3分）
2、请按GB/T1096-2003标准标注出：
宽为18mm、高为11mm、长为100mm圆头普通平键；按GB/T119-2000
标准标注出：
直径为10mm，长为100mm，直径允差为d4，材料为35号钢，热处理硬度为HRC28～38，
不经表面处理的圆柱销。
键18100GB/T1096-2003销10100GB/T119-2000
3、根据下面所给出的轴承代号，指出下面轴承相应的类型、尺寸系列、内径、公差等级和游隙组别。
（1）6308/C3
（2）7214B（3）30213/P4
6308/C3—表示内径为
40mm，03尺寸系列的深沟球轴承，
0级公差，
3组游隙。
7214B—表示内径为
70mm，02尺寸系列的角接触球轴承，接触角为
40，0级公差，
0组游隙。
30213/P4—表示内径为
65mm，02尺寸系列的圆锥滚子轴承，
4级公差，
0组游隙。
4、根据下面所给出带、滚子链编号，指出这些零件的公称尺寸。
（1）带：
A1000GB/T11544-1997
（2）链：
08A—1—88GB/T1243—2006（注：
此链的节距为0.5英寸）
（1）A1000GB/T11544-1997：
基准长度为1000mm的A型普通V带。
（2）08A—1—88GB/T1243—2006：
A系列、节距12.7mm、单排、88节的滚子链
三、问答题（4题共20分，每小题5分）
1、简述静强度设计和疲劳强度设计的不同之处。
2、当设计链传动时，选择齿数和节距时应考虑哪些问题？
3、闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？
4、在具有稳定输入、输出功率的机器上，转轴以定速转动，当不考虑外来冲击和载荷波动等作用时，
请分别将内部受的是稳态应力或交变应力的零件的编号写入下面相应的分类中。
A．机箱箱体的地脚螺栓；B．装有齿轮的旋转轴；C．轴上的齿轮；D．轴上的蜗杆；E．轴上的滚
动轴承；F．轴上的平键；G．联轴器上的螺栓；H．轴上的销；I．联轴器；J．离合器；K．输出端的滚
子链；L．输入端的V带．
（1）受稳态应力的零件是：
A、F、G、H、I、J
（2）受交变应力的零件是：
B、C、D、E、K、L、
（3）利用摩擦工作的零件有：
A、E、J、G、L
五、计算题（2题共20分，每小题10分）
1、一压力容器盖螺栓组连接如图所示，已知容器内径D=250mm，内装具有一定压强的液体，沿凸
缘圆周均匀分布
12个M16（d1＝13.835mm）的普通螺栓，螺栓材料的许用拉应力[]
180MPa，
螺栓的相对刚度
cb/（cbcm）0.5，按紧密性要求，剩余预紧力
F1=1.83F，F为螺栓的轴向工
作载荷
试计算：
该螺栓组连接允许容器内的液体最大压强
pmax及每个螺栓连接所需的预紧力
F0。
1、计算每个螺栓允许的最大总拉力：
[
]d12
.........................2分
F2
1.3
4
20815N.............................
1分
1、计算容器内液体最大压强
F
F
F
2.8F........................
1分
2
1
F
20815
7434N.....................
1分
2.8
F
D2/4
pmax............................
1分
12
pmax
1.82MPa..............................
1分
F0
F2
Cb
F...........................................
分
Cb
Cm
2
3、
（20815
0.5
7434）
17098N......................
分
1
2、下图所示为一对角接触球轴承支承的轴系，轴承正安装（面对面），已知两个轴承的径向载荷分别为
FR1=2000N，FR2=4000N，轴上作用的轴向外加载荷
FX=1000N,轴承内部附加轴向力
FS的计算为
FS=0.7FR，当轴承的轴向载荷与径向载荷之比
FA
＞e时，X=0.41，Y=0.87，当FA
≤e，X=1，
FR
FR
Y=0，e=0.68
，载荷系数
fp=1.0，试计算：
（1）两个轴承的轴向载荷
FA1、FA2；2）两个轴承的当量
动载荷P1、P2。
FS1
0.7FR1
0.7
2000
1400N............................
1分
解：
（1）F
S2
0.7F
0.7
4000
2800N...........................
1分
R2
FS1
FX14001000
2400
FS2.........................
1分
轴承1为压紧端，轴承2为放松端⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1分
FA1
280010001800N
.2分
FA2
FS2
2800N
⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
FA1
FR1
1800
0.9
e
0.68,X1
0.41,Y1
0.87
1分
2000
..........................
P1
fp（X1FR1
Y1FA1）
20000.41
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