机械设计基础考研真题分析计算题部分汇总.docx

1、机械设计基础考研真题分析计算题部分汇总机械设计基础考研真题分析计算题部分汇总机械设计基础考研真题分析计算部分题目汇总二 分析计算题 1如图所示的蜗杆传动和圆锥齿轮传动的组合，已知输出轴上的圆锥齿轮z 4的转向心n 4。（1）为使中间轴上的轴向力能抵消一部分，试确定蜗杆传动的螺旋线方向和蜗杆的转向； （2）在图上标出各轮轴向力的方向。2图示为某转轴由一对30307E 型号的圆锥滚子轴承支承。轴承所受的径向负荷：R 1=8000N， R 2=5000N，轴上作用的轴向负荷F a = l000N，载荷系数f p =1.2，轴承内部轴向力计算公式为S=R/2Y；e = 0.3；当A/Re时，X= 1，

2、Y= 0，当A/Re 时，X=0.4，Y= 1.9，试求： （1）两个轴承的轴向载荷A 1、A 2；（2）两个轴承的当量动载荷P 1、P 2。3已知普通螺栓联接的相对刚度C 1/(C1+C2)=0.7，作用一工作载荷F=2000N，试求当剩余预紧力F=0、F=0.5F和F=F时，螺栓所受预紧力F和总拉力F 0。4一V 带传动传递的最大功率P=5kw，主动带轮的基准直径d 1=180mm，转速n 1=1000r/min，初拉力F 0=1100N，试计算传动带的紧边拉力F 1和松边拉力F 2。5图中所示轴承中，采用一对角接触球轴承（轴承的附加轴向力的计算式为S=0.7R），轴承的径向载荷分别为R

3、1=15000N，R 2=7000N，作用在轴上的轴向外加载荷Fa=5600N，46312型轴承的e=0.68，当轴承的轴向载荷与径向载荷之比A/Re 时，X= 0.41，Y= 0.87， fp =1，试计算：（1）两个轴承的轴向载荷A 1、A 2； （2）两个轴承的当量动载荷P 1、P 2。6如图所示为斜齿圆柱齿轮减速器和蜗杆减速器组成的二级减速装置。 1）小圆柱齿轮主动时，画出蜗轮的旋转方向及其各分力方向。2）从轴承和轴受力情况分析，这样设计斜齿轮和蜗杆的螺旋方向是否合理？为什么？ 3）按图示方案设计完成后，如果误将蜗杆减速器放在高速级，而负载功率及转速均不变，分析可能会出现什么问题？1电

4、动机 2、4联轴器 3斜齿圆柱齿轮减速器 5蜗杆减速器7受轴向力紧螺栓联接的螺栓刚度为C 1=400000N/mm，被联接件刚度为C 2=1600000N/mm，螺栓所受预紧力F =8000N，螺栓所受工作载荷F=4000N。要求： 1）按比例画出螺栓与被联接件变形关系图（比例尺自定）； 2）用计算法求出螺栓所受的总拉力F 0和剩余预紧力F 。8某单根V 带传动，已知小轮包角1=150，若带与带轮间的当量摩擦因素=0.5，张紧力F 0=280N，带速=7m/s，若不计离心力影响，试求该传动所能传递的最大功率P 。29如下图示，一钢制液压油缸，已知油压p=1.6N/mm，D=160 mm，采用8

5、个螺栓进行联接。根据密封性要求，对于压力容器可取残余预紧力Q r =1.8Q（工作载荷）。另外，螺栓材料的屈服强度为 s =306，e安全系数可取3。试计算其缸盖联接螺栓的直径d 。10一对角接触球轴承反安装（宽边相对安装）。已知：径向力F rI =6750N，F rII =5700N，外部轴向力F A =3000N，方向如图所示，试求两轴承的当量动载荷P I 、P II ，并判断哪个轴承寿命短些。注：内部轴向力F s =0.7Fr ，e=0.68，X=0.41、Y=0.87。11一V 带传动传递的功率P=10kw，带的速度v=12.5m/s，预紧力F 0=1000N试求紧边拉力F 1及松边拉

6、力F 2。12图示为二级斜齿圆柱齿轮减速器，各已知条件如图示。 1）为使轴的轴向力相互抵消一部分，试确定各齿轮的螺旋方向，请标在图上；2）分别画出轴上齿轮2、3啮合点处的三个分力F r 、F a 、F t （表示垂直穿出纸面； 表示垂直进入纸面）3) 试通过齿轮受力分析绘出中间轴（轴）强度计算的受力简图。13 某汽缸，缸内压力p 在00.5MPa之间变化，汽缸内直径 D = 800mm，汽缸盖上用28个M16（d 1 = 13.835mm）的普通螺栓联接，螺栓材料为45号钢，许用拉应力= 280 Mpa。采用铜皮石棉垫片密封，其螺栓相对刚度系数C b /(Cb +Cm ) = 0.8。为保证密

7、封性要求，若采用残余预紧力Q p 为螺栓的工作压力F 的1.5倍，试计算螺栓所需的预紧力Q p 并校核螺栓的静强度。14某通风机用的斜齿圆柱齿轮减速器中，有一轴颈直径d=60mm，转速n=1280r/min，已知两支承上的径向载荷R 1=6000N， R2=5000N，轴向载荷A=1700N，并指向轴承1，（如下图示），负荷有轻微振动，要求轴承寿命L h =6000h，试选择抽承的类型和型号。（提示：建议用深沟球轴承，212型轴承：Cr=36800N，C 0r=27800N，可取e=0.26，当A/Re 时，X=1 Y=0，A/Re时，X=0.56 Y=1.71， 312型轴承：Cr=6280

8、0N, C 0r=38500N; 取e=0.23, A/Re 时X=1 Y=0; A/Re时，X=0.56, Y=1.92。15有一受预紧力F 和轴向工作载荷F=1000N作用的紧螺栓联接，已知预紧力F =1000N，螺栓的刚度Cb 与被联接件刚度Cm 相等。试计算该螺栓所受的总拉力F0=?残余预紧力F=?在预紧力F 不变的条件下，若保证被联接件间不出现缝隙，该螺栓的最大轴向工作载荷F max 为多少？16一水泵轴选用深沟球轴承支承，已知轴颈d=35mm，转速n=2900r/min，轴承所受的径向载荷Fr=2300N,轴向载荷Fa=540N，要求使用寿命L h =5000h，试选择轴承型号。（

9、注：可取e=0.22, 207轴承Cr=25500N， Cor=15200N, 307轴承Cr=33200N, Cor=19200N，A/Re 时，X=1, Y=0，A/Re时, x=0.56, Y=1.99，取f p =1.1, ft =1）17已知一对渐开线标准直齿圆柱齿轮外啮合传动，其参数为：齿数z 1=18，z 2=54，分度圆压*力角=20，齿顶高系数ha =1， 顶隙系数C =0.25，小齿轮1的齿顶圆直径d a1=100mm，求模数m ，标准中心距a ，大、小齿轮的分度圆直径d 1, d2, 分度圆齿厚S ，齿根圆直径d f1、d f2。218某压力容器的盖与缸体用6个普通螺栓联

10、接，缸内压强p=2N/mm，缸径D=150mm，根据联接的紧密性要求，每个螺栓的残余预紧力Q 1P =1.6F，F 为单个螺栓的工作拉力，螺栓材料为235号钢，许用拉应力=150N/mm，试计算所需螺栓的小径d 1。19有一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动如图示，请在图上作出：（1）理论啮合线； （2）节圆；(3) 啮合角。20已知一对直齿圆锥齿轮传动，其主动轮所受三个分力的大小为圆周力t = 2220N , 径向力r = 640N , 轴向力Fa = 320 N , 求从动轮三个分力的大小。21 3图(a)所示为直齿圆锥斜齿圆柱齿轮两级减速器。在图（）中 （1）分别标出这三个齿轮受力的作用点和三

11、个分力（圆周力t 、径向力r 、轴向力Fa ）的方向。（2）用文字说明斜齿圆柱齿轮是左旋齿轮还是右旋齿轮。22图示某圆锥齿轮减速器的主动轴，由一对圆锥滚子轴承支承，已知轴承承受的径向载荷分别为r1 = 2500N , r2 =700N , 圆锥齿轮受轴向力Fx = 250N , 求轴承和所受轴向力Fa1和Fa2。并在图上标出轴承内部轴向力的方向。（轴承内部轴向力S=r/2Y, 轴承系数Y=1.6）23图示某齿轮减速器的主动轴，其转速n = 3000 r / min , 由一对角接触球轴承支承，已知轴承承受的径向载荷分别为r 1 = 1000N , r 2 = 2100N ,外加轴向载荷Fx =

12、 900N , 求轴承1和2所受轴向力Fa 1和Fa 2。并在图上标出轴承内部轴向力Fs 的方向。（轴承内部轴向力Fs= 0.68r ）24根据给出的已知条件，（1）在图a ）中标出蜗轮的转向并用文字说明旋向；（2）在图b ）中标出蜗杆的 转向；（3）在图c ）中标出斜齿轮2轮齿的螺旋线方向，并用文字分别说明这两个齿轮是左旋齿轮还是右旋齿轮。25两块钢板由4个M8螺栓以普通螺栓联接形式联接以传递横向载荷，螺栓材料为Q235 (相当旧牌 号A3) ，其抗拉强度为410 470MPa，屈服极限为240MPa ，设联接安全系数S =1.3, 联接支承面间 的摩擦系数f=0.15, 联接的可靠性系数C

13、=1.3, 求该联接能传递的横向载荷R .(M8的小径为6.647mm) 。26两块钢板由4个螺栓以普通螺栓联接形式联接，传递的横向载荷R 的最大值为2270N ，螺栓材料Q235(相当旧牌号A3) ，其抗拉强度为410470MPa，屈服极限为240MPa ，设联接安全系数 S =1.3, 联接支承面间的摩擦系数f=0.15, 联接的可靠性系数C=1.3, 求满足该螺栓联接的螺栓小径值。27 已知一对渐开线标准外啮合圆柱齿轮传动的模数m=5mm、压力角=20、中心距a=350mm、传动比i 12=9/5，试求两轮的齿数、分度圆直径、齿顶圆直径、基圆直径以及分度圆上的齿厚和齿槽宽。28如图所示，

14、已知输出轴上的锥齿轮Z4的转向n 4，为了使中间轴上的轴向力能抵消一部分，试求： 1）在图上标出各轮的转向。2）判断蜗杆传动的螺旋角方向（蜗杆、蜗轮）3）蜗杆、蜗轮所受各力方向以及锥齿轮Z3所受轴向力方向。（要求标在图上或另画图表示）29 如图所示，已知轴承1径向载荷F r1=2100N，轴承2径向载荷F r2=1200N，轴向外载荷F A =900N，轴承转速n =1500r /min ，运转中有中等冲击f p =1. 2，室温工作，预期寿命Fe =0. 7，选用轴承型号7307AC ，已查得C =33400N ，F =0.7Fr a e L h 5000h ，F r时，x =1，y =0，

15、F ae 时，x =0. 41，y =0. 85，试计算轴承寿命是否满足要求。F r30如图所示为一根安装有两个斜齿轮的转轴，它由一对30312E 型号的圆锥滚子轴承支承已知：大斜齿轮的轴向力FA13000N ，小斜齿轮的轴向力FA28000N ，轴承所受的径向力R113600N ，R2=22100N，轴向内部轴向力公式为S=R/(2Y)，Y=1.7，试求两轴承所受的轴向力A1与A2。31一深沟球轴承所受径向载荷F r =7200N ，转速n =1800r/min ，预期寿命L h =3000h ，中等冲击f p =1.5，室温下工作f T =1。试计算轴承应有的径向基本额定动载荷C 值。（提

16、示：L h p 60n）C f T 1061*32已知某对渐开线直齿圆柱齿轮传动，中心距a =350mm，传动比i =2.5，=20，h a =1，*C =0.25，根据强度等要求，模数m 必须在5、6、7mm 三者选择，试设计此对齿轮的以下参数和尺寸：1）齿轮的齿数z 1、z 2，模数m ，传动类型；，啮合角；2）分度圆直径d 1、d 2，顶圆直径d al 、d a2，根圆直径d f 1、d f 2，节圆直径d 1、d 23）若实际的安装中心距=351mm，则上述哪些参数变化？数值为多少？33 在图示的二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器中，已知：动力从轴输入，轴为输出轴，其转动方向如图所示，齿轮4

17、的轮齿旋向为右旋。试解答： （1）标出输入轴和中间轴的转向。（2）确定并标出齿轮1、2、3的轮齿旋向，要求使轴上所受轴向力尽可能小。（3）标出各齿轮在啮合点处所受各分力的方向。（4）画出轴联同齿轮2和齿轮3一体的空间受力图。34 图中所示为一汽缸盖螺栓联接预紧时的受力变形图当螺栓再承受F 1000-2000N 的工作载荷时，试求：螺栓总拉力F0应如何变化，最大拉力和最小拉力为多少？35设两极斜齿圆柱齿轮减速器的已知条件如图所示 低速极斜齿轮的螺旋角方向如何选择才能使中间轴上两齿轮的轴向力方向相反？低速极螺旋角2应为多大才能使中间轴上的两齿轮的轴向力完全抵消（1=15z 2=51，m n =3m

18、m，z 3=17，m n =5mm）？ 在个各齿轮分离体的啮合点处标出齿轮的轴向力Fa ，径向力Fr 和圆周力Ft 的方向。36图示为斜齿轮、蜗杆传动装置，斜齿轮1为主动轮，已知蜗轮的转向及蜗杆的旋向如图所示。若使轴上轴向力最小，试确定齿轮1、2的螺旋角的方向，并画出各轮的受力方向。37一外啮合标准直齿圆柱齿轮，已知：Z 1=20，Z 2=40，中心距a=90mm，求两个齿轮的直径与分度圆直径。38图示为斜齿圆柱齿轮蜗杆传动，小斜齿轮为右旋，由电动机驱动，转动方向如图，若要求蜗杆和大斜齿轮的轴向力方向相反？（1）确定其余各齿轮的旋向和转动方向。（2）在各个齿轮分离体的啮合点处标出齿轮的轴向力F

19、a ，径向力Fr和圆周力Ft 的方向。39一对正常齿标准直齿圆柱齿轮传动。小齿轮因遗失需配制。已测得大齿轮的齿顶圆直径d a2=306mm，齿数z 2=100,压力角=20，两轴的中心距a=192mm，试确定小齿轮的：模数m 、齿数z 1；计算分度圆直径d 1；齿顶圆直径d a1；齿根圆直径d f1；基圆齿距p b1。40在下图中画出带工作时的应力分布图（注明各应力名称），并指出最大应力max ？最大应力发生在何处？41在图示汽缸盖的螺栓联结中，已知汽缸的直径D 400mm ，汽缸内气体的压强p 在00.6MPa 的范围内循环变化，采用16个M22mm 的螺栓（d119.294mm ）, 联接

20、的相对刚性系数C1/C1+C2=0.8,其残余预紧力F ”1.6F ，螺栓的许用应力500MPa ，许用应力幅a20MPa ，试校核该螺栓的静强度和疲劳强度是否满足使用要求。42一蜗杆传动的手动起重装置如图所示。已知：起重量Q 5000N ，卷筒的计算直径D 180mm ，作用于手柄上的圆周力F 100N 。起重时手柄顺时针转动如图，转速n 20r/min，手摇臂长l 200mm ，蜗杆为阿基米德蜗杆，蜗杆头数z 11，模数m 5mm ，蜗杆直径系数q 10，总传动效率0.4。试求： 1蜗杆和蜗轮的螺旋线方向3蜗杆传动的中心距a 2应有的蜗轮齿数z 2；43已知在一级蜗杆传动中，蜗杆为主动轮，

21、蜗轮的螺旋线方向和转动方向如图所示。试将蜗杆、蜗轮的轴向力、圆周力、蜗杆的螺旋线方向和转动方向标在图中。44试分析只受预紧力F 作用的单个螺栓联接的应力情况，写出其强度计算公式，并指出公式中每个参数的物理意义。45某轴用一对圆锥滚子轴承支承，外圈窄边相对安装，已知两轴承所承受的径向载荷分别为F r =9000N,Fr =5000N，其内部轴向力分别为F S =2430N,FS =1350N,传动件作用于轴上的轴向力F A =1000N,判断系数e=0.32,当F a /Fr e 时，X=1,Y=0,当F a /Fr e时，X=0.4，Y=1.88。试分别计算出轴承的当量动载荷。46现有一个标准

22、渐开线正常齿制直齿圆柱齿轮，其齿数Z 1=24.齿顶圆直径d a1=78mm,要求为之配制一个大齿轮，装如中心距a=150mm的齿轮箱内传动。试确定所配制大齿轮的基本参数。47在图示蜗杆减速器中，蜗杆为主动轴，传递功率P=3kw,转速n 1=1420 r/min,传动效率=0.75，中心距 A=150mm, 蜗杆齿数 Z1=2,蜗轮齿数Z 2=50，模数m=5mm,试求蜗轮受力的大小和方向。48已知6104深沟球轴承承受径向载荷F r =4KN,载荷平稳，转速n =960 r/ min ，室温下工作，试求该轴承的基本额定寿命L h (ft =1,fp =1,X=1,Y=0,C=24100N)。

23、49已知一对标准斜齿圆柱齿轮传动的中心距a =160 mm ，齿数 Z1=23，Z 2=78， Mn=3mm ,试求该齿轮的螺旋角、端面模数、法面压力角、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径。50一刚性联轴器如图，其允许最大扭矩 T=1500Nm，若采用6.6级M16螺栓（d 1=13.835mm）以摩擦力来传递扭矩，螺栓材料为45钢（O =0.7Os ，接合面摩擦系数f=0.15，安装时不控制预紧力，试决定螺栓数（螺栓数常取整数）。51一对标准斜齿圆柱齿轮传动,m n =4mm,Z1=25,Z2=80,a=231mm,试计算螺旋角、端面模数m t 、大齿轮的当量齿数、分度圆直径、齿顶圆直径、齿

24、根圆直径。52设单根V 带所能传递的额定功率P ：42 kW，主动带轮d =160 mm，转速挖I=1 450 rrain ，包角口1=140。，带和带轮间的当量摩擦系数f=02。试求有效拉力F 和紧边拉力F1。53有一离心水泵的轴，由电动机经联轴器带动，传递功率P=3 kW，转速n=960 rmin ，轴的材料为45钢，调质处理，试按强度要求计算该轴所需的最小直径。54已知一传动轴直径d=32 1311TI ，转速n=960 r rain ，如果轴上的扭剪应力不允许超过70 MPa，求该轴能传递的功率为多大? 55图示为一斜齿圆柱齿轮传动。已知：传递功率P ：14 kW，转速n1=980 r

25、 min ；zl ：33，z2=165，mn=2mm，卢=8*0634，主动轮转向如图。试求：(1)定出从动轮的转向和轮齿的倾斜方向；(2)作用于轮齿上各力的大小；(3)画出在啮合点处各力的方向。56图示为一直齿圆锥齿轮传动。已知：传递功率Pl=9 kW，转速nl=970 r rain ；齿数z1=20，z2=60，大端模数m=4 1-llln ，齿宽6=38 rnln，从动大轮转向如图。试求：(1)定出主动轮的转向；(2)作用于轮齿上各力的大小；(3)画出在啮合点处各力的方向。 57在图示的二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器中，已知：动力从I 轴输入，轴为输出轴，其转动方向如图所示，齿轮4的轮齿旋

26、向为右旋。试解答：(1)标出输入轴I 和中间轴的转向；(2)确定并标出齿轮1，2和3的轮齿旋向，要求使轴上所受的轴向力尽可能小；(3)标出各齿轮在啮合点处所受合分力的方向；(4)画出轴联同齿轮2和3一体的空间受力图。58图示为一直齿圆锥齿轮斜齿圆柱齿轮二级减速器。已知：轴I 的输入功率为Pl ，转速为n1，转动方向如图所示，各齿轮齿数分别为zl ，z2，z3和24；齿轮1和3的模数分别为m1和m3；圆锥齿轮齿宽为6。试解答：(1)标出轴和轴的转动方向，并用已知条件写出各轴所受转矩的表达式；(2)为使轴上的齿轮2和3的轴向力完全抵消，试确定齿轮3和4的轮齿旋向，并用已知条件写出齿轮1和分锥角艿l

27、 和齿轮3的螺旋角口之间的关系式：(3)标出各齿轮在啮合点处所受圆周力F 、径向力F ，和轴向力F 的方向；(4)画出轴联同齿轮2和3为一体的空间受力图。59图示为一起升机构传动简图。已知：电动机轴转向(图中n1) ，重物Q 运动方向(图中v) 。试确定：(1)电动机转向及重物Q 运行方向如图所示时，蜗杆螺旋线的旋向(绘在图上) ；(2)锥齿轮1与2，蜗杆3与蜗轮4在啮合点所受F 、F 、F 诸分力的方向(绘在图上) 。60图示为一蜗杆一圆柱斜齿轮一直齿圆锥齿轮三级传动。已知蜗杆为主动且按图示方向转动。试在图中绘出：(1)各轮转向；(2)使、轴轴承所受轴向力较小时的斜齿轮轮齿的旋向：(3)各啮

28、合点处所受诸分力Ft 、F ，、F 的方向。61某普通蜗杆传动，已知：m 。=8 rnlTl ，g=8，zl=1，i=25，蜗杆转速，2l=1 450 r min ，由电动机驱动，单向转动，载荷平稳，预期工作寿命15 000h ，蜗杆采用45号钢，HRC45，蜗轮用ZQSnl01金属模铸造。试计算蜗杆传动所能传递的功率Pl 。62某电梯传动装置中采用了蜗杆传动(图412) 。已知：电动机功率P=10 kW ，转速n ，=970 r rain ，蜗杆传动参数为21=1，z2=30，m=125 Inln，q=896，y=62206”，右旋，蜗杆蜗轮啮合效率叩l=O75，整个传动系统总效率叩=070

29、，卷简直径D3=600mrn。试求：(1)在图中画出电梯上升时，电动机的转向；(2)电梯上升的速度v ；(3)电梯的最大载重量w ；(4)画出蜗杆所受各分力方向(用轴测图画出) ，并求各分力大小。63试在图413中的各图上标出蜗轮(蜗杆) 的转向、蜗轮齿的倾斜方向，蜗杆及蜗轮所受各分力的方向。下列各图均是以蜗杆为主动件。64图414所示为一斜齿圆柱齿轮一圆柱蜗杆传动。已知蜗杆传动的效率7，蜗杆传动的传动比i ，斜齿轮2的分度圆直径d2和蜗轮的分度圆直径d4。不计斜齿轮传动功率损耗，为使蜗杆轴上的轴向力最小，现要求：(1)确定斜齿轮1、2的螺旋线方向；(2)确定蜗轮4的转动方向；(3)标出斜齿轮

30、2和蜗杆3的各分力方向；(4)证明：一4=号挚Rl(E为圆周力) 。65一手动绞车的简图如图所示。手柄l 与蜗杆2固接，蜗轮3与卷筒4固接。已知：m=8 mm ，zl=1，d1=63 mm，z2=50，蜗杆蜗轮齿面间的当量摩擦系数f ，=02，手柄1的臂长L=320 ITIITI，卷筒4直径d4=200 mm，重物W=1 000 N。试求：(1)在图上画出重物上升时蜗杆的转向及蜗杆、蜗轮齿上所受各分力的方向；(2)该蜗杆传动的啮合效率；(3)若不考虑轴承的效率，欲使重物匀速上升，手柄上应施加多大的力?(4)说明该传动是否具有自锁性?66图为一双级斜齿圆柱齿轮减速器的低速轴。已知齿轮上的圆周力F

31、t=8000 N ，径向力Fr=2980 N ，轴向力F=1700 N，分度圆直径d=398.71 mln，轴承型号为6308，载荷平稳。(1)1，2两轴承的当量动载荷P1，P2；(2)两轴承的寿命之比67有一转动装置的锥齿轮轴，选用圆锥滚子轴承30212支承，布置如图722所示。轴承所受的径向载荷Fl=3400 N，F2=8 500 N，f=1.0，常温下工作。如果轴承1的当量动载荷恰好为轴承基本额定动载荷的五分之一，试求：(1)滚动轴承所承受的轴向载荷F1，F2；(2)作用在轴上的外加轴向力FA 。68 如图示减速器一根轴用两个30310滚动轴承支承，轴承的径向载荷Fr=8000 N， F2=2000 N，齿轮上的轴向力FAl=2000 N，FA2=1 000N ，工作转速n=350rmin ，常温下工作，有中等冲击，试计算该滚动轴承的寿命。69试推导图示受转矩T 作用的螺栓组联接的螺栓受力计算式