机械设计基础期末题库(含答案)_长沙理工大学

长沙理工大学机械设计期末考试题库含答案

机械设计试卷3

一 选择填空题 （每空一分共20分） 1在常用的螺纹连接中，自锁性能最好的螺纹是 普通螺纹 ，其牙型角60。 2普通平键连接工作时，平键的工作面是 侧面，平键的剖面尺寸bh按 轴径 从标准中查取。平键连接主要失效形式是 压溃 。

3带传动中，若1为主动轮圆周速度，2为从动轮圆周速度，为带速，则这些速度之间存在的关系是 12 。

4 V带传动中，V带截面楔角40，则V带轮的轮槽角φ0应 < 40。 5在设计V带传动时，V带的型号可根据 计算功率 和 小带轮转速 查选型图确定。

6对于一对材料相同的钢制软齿面齿轮传动，为使大小齿轮接近等强度，常用的热处理方法是小齿轮 调质 ，大齿轮 正火 。

7根据轴的承载情况，自行车的前轴承受弯矩作用应称为 心 轴。中间轴应称为 转 轴。

8代号为6206的滚动轴承，其类型是 深沟球轴承，内径d= 30 mm。 9温度和压力是影响粘度的主要因素，若温度升高，则 粘度降低（或减少） ， 若压力升高，则 粘度增加（或变大）。 10 在下列联轴器中，能补偿两轴的相对位移以及可缓冲吸振的是 D 。 A凸缘联轴器 B齿式联轴器 C万向联轴器 D弹性柱销轴器

11在蜗杆传动中，规定蜗杆分度圆直径的目的是 减少蜗轮滚刀的数量，利于刀具标准化。

12普通平键连接工作时，平键的工作面是 侧面。 二 简答题(共5题，每题6分)

1 简述齿轮传动的失效形式和开式齿轮传动的设计准则 答：失效形式包括： 轮齿折断（1分）、齿面疲劳点蚀（1分）、齿面磨损（1分）、齿面胶合（1分）、轮齿塑性变形（1分）。

开式齿轮传动的设计准则：按齿根弯曲疲劳强度进行设计，然后考虑磨损的影响将模数适当加大。（1分） 2 以框图形式说明转轴的设计过程。

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已知条件选择轴的材料初算轴径结构设计计算弯矩校核计算完善设计修改直径转轴设计程序框图

3简述蜗杆传动的正确啮合条件。 答：中间平面上，蜗杆轴向模数与蜗轮端面模数相等，均为标准值（2分）；蜗杆轴面压力角与蜗轮端面压力角相等，且为标准值（2分）；蜗杆与蜗轮轮齿的螺旋线方向相同并且蜗杆分度圆柱上的导程角等与蜗轮分度圆柱上的螺旋角。（2分）

4 简述动载系数Kv和齿间载荷分配系数Kα的含义并各举出两个主要影响因素。

答：动载系数Kv是考虑由于齿轮制造精度、运转速度等轮齿内部因素引起的附加动载荷影响系数。（1.5分）

影响Kv的主要因素有由基节和齿形误差产生的传动误差、节线速度误差和轮齿啮合刚度等。

齿间载荷分配系数Kα是考虑同时啮合的各对轮齿载荷分配不均匀对轮齿应力的影响系数。（1.5分）

影响K的主要因素有轮齿制造误差，特别是基节偏差、轮齿的啮合刚度、重合度和跑合情况等。 三 分析计算题

1．如图a、b分别为二级标准斜齿圆柱齿轮减速器的两种布置形式。已知齿轮2模数mn2=2.5mm，z2=57，β2=13°；齿轮3模数mn3=3mm，z3=19；齿轮4轮齿旋向为右旋。若主动轴I转向如图所示，试：

1）图a、b两种布置形式哪种布置合理？并分析为什么？（2分） 2）为使中间轴Ⅱ的受力合理，试确定齿轮2轮齿旋向。（2分） 3）在你认为齿轮布置合理的图上，画出各齿轮受力方向。（3分）

4）为使轴Ⅱ的外部轴向力为零，试计算出齿轮3的螺旋角β3的值？（7分） 5）若主动轴I转向相反，轴Ⅱ的轴向力还是否为零？（1分）

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图a 图b 1）图b布置形式合理（1分）。理由：将齿轮布置在远离转矩输入端的位置，（1）可利用轴的弯曲和扭转变形的综合作用使齿轮的最大载荷降低；（2）也可使载荷分布不均状况得以改善（答对一个或两个理由都得1分）。 2）如本题答图a、b所示：a、b两图中齿轮2皆为左旋。(2分，每画对1个得1分)

3）如本题答图b所示：（总计6对分力总计3分。每画对1对分力得0.5分）

4）

齿轮2、3的圆周力分别为：

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2cos3TII2TII2TIIFt3d3mn3z3/cos3mn3z32TII2TII2cos2TII （1）

Ft2d2mn2z2/cos2mn2z2（2分）

齿轮2、3的轴向力分别为：

Fa3Ft3tan3Fa2Ft2tan2（2分）

为使轴II的轴向力为零，应满足如下条件：

Fa3Fa2Ft3tan3Ft2tan2 （2）

（1分）

将（1）式代入（2）式中整理得：

sin3（1分） 所

以

mn3z3mzsin23arcsin(n33sin2)mn2z2mn2z2

，

3193arcsin(sin13)5.12.557。6529454 8

（1分）

6） 即使轴I反转，轴II的轴向力仍为零。（1分）

2（总15分）： 如图所示，一级斜齿圆柱齿轮减速器传动装置的小齿轮为悬臂布置形式。该齿轮的轴系采用一对角接触球轴承背对背安装的支撑形式。已知：轴承径向载荷Fr1、Fr2方向如图所示，大小分别为：Fr1=5500N、Fr2=3000N，小齿轮轴向力A=1500N。轴承内部轴向力按S=0.4Fr计算。 1）分别计算图该对轴承的轴向力Fa1、Fa2。（8分）

2）若该对轴承的寿命为8000小时，现将载荷加大一倍，将转速减小一半，试计算后确定该对轴承能否满足载荷及转速改变后寿命至少2500小时的工作要求？（7分）

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1） S1=0.4Fr1 = 0.4x5500 = 2200(N) ，方向向左； （1分）

S2=0.4Fr2 = 0.4x3000 = 1200(N) ，方向向右； （1分） 根据轴的转向及小齿轮旋向判断出：小齿轮轴向力A向左。（3分） S1+A = 2200+1500 = 3700 (N) > S2 = 1200 (N) （1分） 所以，Fa2 = S1+A = 3700 N （1分）

Fa1 = S1 = 2200 N (1分)

（以上步骤中公式正确、轴向力A方向判断正确，仅计算结果错误，只扣1分。） 2）

Lh106(fTCfPP)3(60n)L'h106(fTCfP(2P))3(60n2)2Lh/828000/82000(小时)2500(小时)(3分)(3分)

（1分）结论：不满足。 （没有中间步骤和计算公式，只答不满足，“蒙对的”

给1分）

四 结构题

1 下图分别用六角头M16的普通螺栓、六角头M16的铰制孔螺栓连接两块厚度为20mm的钢板，采用弹簧垫圈，补画出其余结构线条，并注明那个是普通螺栓连接，那个是铰制孔螺栓连接（4分）。 答案：

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普通螺栓连接（2分） 铰制孔螺栓连接（2分）

2 (结构设计题)指出齿轮轴系结构图中的错误（指出并改正8处即可），说明错误原因，并在中心线上方画出正确结构（16分）。已知： 1）齿轮是油润滑，轴承是脂润滑；

2）轴承为深沟球轴承。

答案：任意标出8处错误，并在上部改正这8处错误（每处2分）。 错误1：键槽的长度不能大于与其连接的联轴器轴毂的长度； 错误2：联轴器没有轴向定位； 错误3 ：没有密封；

错误4 ：密封处的轴径不能和轴承安装处的轴径相同；

错误5：轴承端盖作为轴承外圈的定位，其内圈直径不能小于轴承外环内径；

错误6：套筒作为轴承内圈的定位，其外径不能大于轴承内环外径； 错误7：螺栓连接处的画法不对，包括螺纹画法和光孔的画法； 错误8：没有画剖面线； 错误9：用套筒对齿轮进行轴向定位时，套筒不能同时与轴肩和齿轮接触； 错误10：两个键槽的位置应在同一直线上，确保两个键槽一次装夹加工出来；

错误11：轴肩作为轴承内圈的定位，其直径不能大于轴承内环外径； 错误12：同错误5；

错误13：没有画剖面线；

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错误14：轴的伸出长度不应超过联轴器，这样无法实现两个半联轴器的连接；

错误15：联轴器没有实现轴向固定，可采用紧定螺钉或轴端挡圈固定； 错误16：齿轮是油润滑，轴承是脂润滑，因此应该有两个挡油环。

机 械 设 计试卷4

一、简答题

1、齿轮强度计算中，有哪两种强度计算理论？分别针对哪些失效？若齿轮传动为闭式软齿面传动，其设计准则是什么？

2、连接螺纹能满足自锁条件，为什么还要考虑防松？根据防松原理，防松分哪几类？（8分）

3、联轴器和离合器的功用是什么？二者的区别是什么？（6分）

4、链传动产生动载荷的原因是什么？为减小动载荷应如何选取小链轮的齿数和链条节距？（6分） 二、选择题

1、当两个被联接件之一太厚，不易制成通孔且需要经常拆卸时，往往采用 。

A．螺栓联接 B．双头螺柱联接 C．螺钉联接 2、滚动轴承中，为防止轴承发生疲劳点蚀，应进行 。 A. 疲劳寿命计算 B. 静强度计算 C. 极限转速验算 3、阿基米德蜗杆的 参数为标准值。 A. 轴面 B. 端面 C. 法面

4、一对相啮合的圆柱齿轮的Z1＜Z2 ， b1>b2,其齿面接触应力的大小为 。

A. σH1=σH2 B. σH1>σH2 C. σH1<σH2

5、V带传动设计中，限制小带轮的最小直径主要是为了_______。 A．使结构紧凑 B．限制弯曲应力

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C．限制小带轮上的包角 摩擦力

D．保证带和带轮接触面间有足够

6、在齿轮抗弯强度的设计公式m≥A.D.

2KT1YFaYSa中，应代入_ __。 2dz1FYFa1YSa1F1 B.与

YFa2YSa2F2 C.

YFa1YSa1F1与

YFa2YSa2F2中大者

YFa1YSa1F1YFa2YSa2F2中小者

7、链传动中，链节数常选偶数，是为了使链传动 。

A．工作平稳 B．避免过渡链节 C．链条与链轮磨损均匀 8、滑动轴承中，含油轴承是采用 材料制成的。 A．硬木 B．粉末冶金 C．塑料

9、承受预紧力F′的紧螺栓联接在受轴向工作拉力F时，剩余预紧力为F″，其螺栓所受的总拉力Fo为__ 。

A．Fo＝F十F′ B．Fo＝F十F″ C．Fo＝F′十F″

10、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。 A．在同一条直线上 B．相隔90° C．相隔120° D．相隔180° 11、下列零件的失效中， 不属于强度问题。

A．螺栓断裂 B．齿轮的齿面上发生疲劳点蚀 C．蜗杆轴产生过大的弯曲变形 D．滚动轴承套圈的滚道上被压出深的凹坑

12、带传动发生打滑总是______ _。 A．在小轮上先开始 B．在大轮上先开始 C．在两轮上同时开始 D．不定在哪轮先开始 三、分析题

1. 如图所示，1、2是一对蜗杆蜗轮传动，3、4是一对斜齿轮传动。已知1为原动件，4为输出件，各轮转向如图所示。为了使中间轴上蜗轮2和斜齿轮3的轴向力互相抵消一部分，

⑴试确定1、2、3、4各轮的旋向；

⑵在图上标出2和3所受各力的方向。

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3、如图所示为带传动简图。轮1为主动轮。试问：

（1）带传动的主要失效形式有哪些？带传动工作时为什么出现弹性滑动现象？能否避免弹性滑动？

（2）带传动工作时，带处于图中哪一点应力最大？最大应力max＝？ （5分）

四、计算题

1、某轴由一对代号为30212的圆锥滚子轴承支承，其基本额定动载荷C = 97.8 kN。轴承受径向力Fr1= 6000N，Fr2 =16500N。轴的转速 n =500 r/min，轴上有轴向力FA = 3000 N，方向如图。轴承的其它参数见附表。动载荷系数 fd = 1，温度系数ft= 1。 试：（1）说明轴承代号的意义；

（2）确定轴承的寿命。(以小时为单位) 1 0 0.4 1.5 S e Fa/Fr≤e Fa/Fr＞e Fr 2YX Y X Y 0.40

2、一牵曳钩用2个M10(d1=8.376mm)的普通螺栓固定于机体上，如图所示。已知接合面间摩擦系数 f =0.15，可靠性系数 Kf=1.2，螺栓材料强度级别为6.6级，屈服极限σs=360MPa，安全系数S=3。试计算该螺栓组连接允许的最大牵引力R max=?（6分）

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五、改错题

试分析如图所示轴系结构中的错误，并加以改正。（指出错误之处，并编上号，简述其错误原因，并改正之。）（至少改正5处）

机械设计试卷1

一．选择题

1．为了保证轴承内圈与轴肩端面的良好接触，轴承的圆角半径r与轴肩处的圆角半径rl应有 关系。

①r=rl； ②r>r1； ③r2．带传动中，主动轮上的滑动弧是发生在带与带轮的 。 ①绕进段 ②退离段 ③全部包围弧段 3. 计算轴的当量弯矩公式中MeM2(T)2中折算系数，是考虑T对M的： 。

① 大小不同 ②方向不同 ③类型不同 ④应力循环特性不同 4．带传动设计中，应验算小带轮包角不要过小，这是为了 。 ①提高传动寿命； ②减小对轴的压力；

③减小结构尺寸； ④提高摩擦力保证有一定承载能力 5．非液体滑动轴承，其润滑状态通常为： 。

①边界润滑 ②流体膜润滑 ③混合润滑 ④边界润滑或混合

润滑

6．蜗杆传动热平衡计算的目的是为了控制温升，防止 。

①蜗杆机械性能下降 ②润滑油变性或齿面胶合 ③传动效率下降 ④蜗轮材料退火

7．为提高螺栓在变载荷作用下的疲劳强度，可采取 的措施。

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①增大螺栓刚度②适当减小预紧力③减小螺栓刚度④减小被联接件

刚度

8．只受预紧力作用的普通螺栓联接，螺栓危险剖面上单元体的应力状态为 。

①简单拉伸 ②纯剪切 ③拉扭组合 ④拉弯组合

9．转轴上载荷和支点位置都已确定后，轴的直径可以根据来 进行计算或校核。①抗弯强度； ②扭转强度； ③扭转刚度； ④弯扭合成强度

10．对液体动压轴承需要足够的供油量主要是为了 。

①补充端泄油； ②提高承载能力； ③提高轴承效率； ④减轻磨损

二．填空题

1．在带、链和齿轮组成的多级传动中，带传动宜布置在 级。 2．需成对使用的滚动轴承类型有 。

3．对于链速v<0.6m／s的低速链传动，因其主要失效形式是链条的 ，故应按 强度条件进行计算。

4．当被联接件之一很厚、且该联接需经常拆卸时，应采用 联接；当用螺纹联接件联接轴和轴上零件时，常采用 联接。 5．如需在同一轴段内安装一对平键时，应将它们布置在 位置。

6．计算载荷Fca、名义载荷F和载荷系数K的关系式 ，强度计算时应该

用 载荷。

7．实际的轴多做成阶梯形，这主要是为了 。

8．滚动轴承额定寿命是指该型轴承有 ％发生 失效前的总工作转数。

9．联轴器只有在机器 时才能结合和断开两轴的联接；在机器运行中要进行轴的分离和接合，需要采用 。

10．闭式齿轮传动的主要失效形式是 、 、 、 。

三．1如图所示二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器，I、III轴分别为输入和输出轴。已知1轮的转向和螺旋线旋向，欲使II轴上两轮的轴向力抵消一部分，要求：

1）画出2、3、4轮螺旋线旋向；

2）画出2、3轮的圆周力、轴向力和径向力的方向及2轮的转向。

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2如图所示螺栓联接中采用两个M20的螺栓，其小径d1＝17. 294mm，螺栓许用拉应力[]160MPa，被联接件结合面的摩擦系数f＝0.20，可靠性系数Kf1.2。试计算联接容许传递的静载荷Q。

3．某矿车自重1吨，载重3吨，矿车的两根同样的车轴各支承在同样的一对车轮上，支承距a=600mm，轨距b=900mm，若车轴材料的许用弯曲应力[σ]=70N/mm2，试画出车轴的弯矩图并确定车轴危险断面的直径d。

4．一工程机械中的传动装置，根据工作条件决定采用一对圆锥滚子轴承，并暂定轴承型号为30308，已知轴承载荷R1＝2400N，R2＝5000N，轴上的轴向载荷Fa＝800 N，轴转速n=500r/min，运转中取载荷系数fp＝1.5，预期寿命L’h＝12000小时，试求：

（1） 两轴承的轴向力A1，A2 （4分）

（2） 两轴承的径向载荷系数x1, x2以及轴向载荷系数y1,y2（4分） （3） 两轴承的当量动载荷P1，P2（4分） （4） 该轴承是否满足寿命要求？（2分） （注：30308轴承：额定动载荷C＝90800N，额定静载荷C0r＝108000N，e=0.35，y=1.7。

AA当e时，x=0.4,y=1.7；当e时，x=1，y=0） RR

机械设计试卷2

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一、填空题〔每空1分，计25分〕

1、一减速齿轮传动，主动轮1用45号钢调质，从动轮用45号钢正火，则它们齿面接触应力的关系是 。

a、H1H2；b、H1H2；c、H1H2。

2、带传动中紧边拉力为F1，松边拉力为F2，则其传递的有效圆周力F为 。

a、F1F2；b、(F1F2)/2；c、F1F2；d、(F1F2)/2。

3、对于硬齿面闭式齿轮传动，其齿面接触承载能力较高，故通常先按 强度进行设计，然后校核 强度。 4、蜗杆的 模数为标准模数，蜗轮的 压力角为标准压力角。

a、法面； b、端面； c、轴面。

5、带在带轮上即将打滑而尚未打滑的临界状态时，F1与F2的关系可用著名的欧拉公式表示为 。

6、在蜗杆传动中，当需要自锁时，应使当量摩擦角 蜗杆导程角。 a、小于；b、大于；c、等于。

7、计算蜗杆传动的传动比时，公式 是错误的。

a、i1/2；b、in1/n2；c、id2/d1；d、iz2/z1。 8、蜗杆传动的失效通常是发生在 上。

9、设计圆柱螺旋弹簧时，其弹簧直径d按 条件确定，其工作圈数n

按 条件确定。

10、弹簧指数C＝ ，C值越大，刚度越 。 11、楔键联接靠 传递转矩，用于对中性要求不高的联接。

12、按国家标准GB/292-93规定，代号为7210 C的滚动轴承类型为 ，其内径为 mm，宽度系列为 系列，直径系列为 系列，C代表 ，其精度为 级。 13、下列各种联轴器中，能减缓振动和冲击的是 ；可实现两轴线角位移最大的是 ；常用于两轴线对中性不好、低速情况下的是 和 。

a. 套筒联轴器；b. 凸缘联轴器；c. 万向联轴器；d. 十字滑块联轴器；e. 齿轮联轴器；f. 弹性柱销联轴器。） 二、问答题

1、试分析影响带传动所能传递最大有效圆周力Fmax 的主要因素。（5分） 2、试说明齿形系数YF与齿轮的哪些参数有关，YF对齿根弯曲应力F有何影响？（5分）

3、为提高轮齿的抗折断能力，可采取哪些措施？（5分）

4、螺纹联接防松的实质是什么？按工作原理分，防松的方法有哪几类？（5分）

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5、什么是滚动轴承的基本额定动负荷？其方向是如何确定的？（5分） 6、简述非液体摩擦径向滑动轴承校核计算的主要内容？（5分） 三、分析计算题

1、如图示，卷筒与齿轮用普通螺栓联接在一起（螺栓个数Z=8），轴不旋转，卷筒与齿轮在轴上旋转，已知卷筒所受旋转力矩T=107Nmm，螺栓分布直径D0=500mm，卷筒与齿轮接合面间摩擦系数f=0.12，可靠性系数Kf =1.2，螺栓材料的屈服极限σS=300Mpa，安全系数S=3。试设计该螺栓组的螺栓直径。（10分）

普通螺纹基本尺寸表（第一系列） 公称直径d 中径d2 小径d1 螺距p 24 22.051 20.752 3 30 27.727 26.211 3.5 36 33.402 31.670 4 42 39.077 37.129 4.5 48 44.725 42.587 5

2、如图所示，a)、b)分别为斜齿圆柱齿轮的悬臂布置和对称布置的支承形式。

图1)、2) 分别为一对角接触球轴承背对背、面对面安装支承形式。

1）请合理选择斜齿轮不同布置形式下，一对角接触球轴承的支承形式，你认为正确的，在“□”中打“√”：

图a)所示悬臂布置宜采用： □图1)； □图2) 图b)所示对称布置宜采用： □图1)； □图2)。（2分）

2）根据1）中的选择结果计算图a）所示情况下，轴承的轴向力Fa1、Fa2。

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已知：轴承径向载荷Fr1、Fr2、齿轮的轴向力A方向如图所示，大小分别为：Fr1=4000N、Fr2=2000N，A=2000N。轴承内部轴向力S=0.4Fr。（4分）

3）若该对轴承的寿命为5000小时，现将当量动载荷加大一倍，将转速减小一半，试计算后确定该对轴承能否满足载荷及转速改变后寿命至少1000小时的工作要求？（4分）

3、在图示传动系统中，1和2均为斜齿圆柱齿轮，3为蜗杆， 4为蜗轮。已知齿轮1轮齿螺旋线方向为左旋，其转向如图所示，试回答下列问题： 1）齿轮2的轮齿螺旋线方向是 旋。（1分） 2）在图中画出齿轮1、齿轮2在节点A所受的轴向力Fa1和Fa2的方向。（2分） 3）为使在Ⅱ轴上的齿轮2与蜗杆3的轴向力相互抵消一部分，蜗杆3的螺旋线方向应该

是 旋，并在图中画出蜗杆的旋向；在节点B处画出蜗杆3所受的轴向力Fa3、圆周力Ft3和径向力Fr3的方向，在节点B处画出蜗轮4所受的圆周力（8分） Ft4和径向力Fr4的方向，在图中画出蜗轮4的转动方向。

蜗轮4 齿轮1

³ Ⅰ ² A ² B ³ Ⅱ 电动机 蜗杆3

齿轮2

4、一对标准斜齿圆柱齿轮传动如图所示，已知：输入轴转速n1960r/min，输入功率P3kW，齿轮齿数z121，z2=62，法向模数mn2.5mm，分度圆

螺旋角8.849725，分度圆柱上的法面压力角n20，试计算： （1）输入轴I上的转矩；（2）大斜齿圆柱齿轮上三个分力的大小。（4分）

四题

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四、结构题（10分）

1、如图所示，已知圆锥滚子轴承安装在零件1的轴承座孔内。由于结构限制，设计时不能改变零件1的尺寸。试问：采用何种方法以便于轴承外圈拆卸？并在右侧图上画出零件1的结构。（2分）

2、写出实现上零件轴向固定的四种方法，并画出相应的结构图。（8分）

机械设计试卷5

一、填空

2．刚度是指机械零件在载荷作用下抵抗（ ）的能力。零件材料的弹性模量越小，其刚度就越（ ）。 3．润滑油的（ ）性越好，则其产生边界膜的能力就越强；（ ）越大，则其内摩擦阻力就越大。

4．为改善润滑油在某些方面的性能，在润滑油中加入的各种具有独特性能的化学合成物即为（ ）。

5．正是由于（ ）现象，使带传动的传动比不准确。带传动的主要失效形式为（ ）和（ ）。

6．蜗杆传动的主要缺点是齿面间的（ ）很大，因此导致传动的（ ）较低、温升较高。

7．链传动水平布置时，最好（ ）边在上，（ ）在下。 8．设计中，应根据被联接轴的转速、（ ）和（ ）选择联轴器的型号。

9．径向滑动轴承的半径间隙与轴颈半径之比称为（ ）；而（ ）与（ ）之比称为偏心率。 10．对于普通平键，考虑到载荷分布的不均匀性，双键联接的强度按（ ）个键计算。 二、判断题

1．十字滑块联轴器中的所有元件都是刚性元件，因此属于刚性联轴器。 （ ）

2．两摩擦表面的粗糙度值越小，则越容易实现液体动力润滑。（ ） 3．在计算转轴的强度时，安全系数法比当量弯矩法更精确。 （ ） 4．相啮合的蜗杆和蜗轮的螺旋角必须大小相等，旋向相反。 （ ）

5．闭式齿轮传动皆须首先按齿面接触强度进行设计计算，确定传动的几何尺寸，然后校核齿根弯曲疲劳强度。 （ ）

6．由于链传动不需要张紧力，故作用在轴上的载荷较小。 （ ） 7．正是由于过载时产生“弹性滑动”，故带传动对传动系统具有保护作用。 （ ）

8．楔键只能用于单向传动，双向传动时，必须采用两个楔键。 （ ） 9．性能等级为6.6级的螺栓，其屈服点s＝600MPa。 （ ） 10．机械零件的计算分为设计计算和校核计算，两种计算的目的都是为了防止

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机械零件在正常使用期限内发生失效。 （ ） 三、简答题

1．简述为什么开式齿轮传动一般不会出现点蚀现象？

2．对于滚动轴承的轴系固定方式，请解释什么叫“两端固定支承”？ 3．简述形成稳定动压油膜的条件？

4．解释名词: 滚动轴承的寿命； 滚动轴承的基本额定动载荷。 四、（15分）某轴用一对同型号角接触球轴承支承，受力情况如图所示。已知：

FF内部轴向力FS＝0.68FR，e＝0.68。当A≤e时，X＝1，Y＝0；当A＞e时，

FRFRX＝0.41，Y＝0.87。问哪个轴承的寿命低？

五、（15分）如图所示的螺栓组联接，已知外载荷F＝5KN，各有关几何尺寸如图所示。试计算受力最大螺栓所受的横向工作载荷Fsmax。

1Fx=900N2FR1=4000NFR2=2500N 五题 四题

六、设计一个标准直齿圆柱齿轮传动，传动比i＝3.2，允许传动比有不超过±5％的误差。通过强度计算已确定中心距a＝320mm，模数m≥3mm，取齿宽系数d＝1。试确定下列几何尺寸：m、z1、z2、d1、d2、b1、b2。

（模数系列：3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、7、8、„）

机械设计试卷6

一、填空（每空1分，共20分）

1．当所受轴向载荷通过（ ）时，螺栓组中各螺栓承受的（ ）相等。 2．从结构上看，带轮由（ ）、轮辐和（ ）三部分组成。 3．在直齿圆柱齿轮传动的接触疲劳强度计算中， 以（ ）为计算点，把一对轮齿的啮合简化为两个（ ）相接触的模型。

4．按键齿齿廓曲线的不同，花键分为（ ）花键和（ ）花键。

5．请写出两种螺纹联接中常用的防松方法：（ ）和（ ）。

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6．疲劳曲线是在（ ）一定时，表示疲劳极限γN与（ ）之间关系的曲线。

7．理论上为（ ）接触或（ ）接触的零件，在载荷作用下，接触处局部产生的应力 称为接触应力。

8．开式齿轮传动的主要失效形式是：（ ）和（ ）。

9．径向滑动轴承的条件性计算主要是限制压强、（ ）和（ ）不超过许用值。

10．在类型上，万向联轴器属于（ ）联轴器，凸缘联轴器属于（ ）联轴器。 二、选择填空（每空1分，共10分）

1．下列磨损中，不属于磨损基本类型的是（ ）；只在齿轮、滚动轴承等高副零件上经常出现的是（ ）。 （1）粘着磨损；（2）表面疲劳磨损； （3）磨合磨损； （4）磨粒磨损。 2．在通过轴线的截面内，（ ）的齿廓为直边梯形；在与基圆柱相切的截面内，（ ）的齿廓一侧为直线，另一侧为曲线。（1）阿基米德蜗杆；（2）法向直廓蜗杆；（3）渐开线蜗杆；（4）锥蜗杆。

3、对于直齿圆柱齿轮传动，其齿根弯曲疲劳强度主要取决于（ ）；其表面接触疲劳强度主要取决于（ ）。 （1）中心距和齿宽； （2）中心距和模数； （3）中心距和齿数； （4）模数和齿宽。 4、对于径向滑动轴承，（ ）轴承具有结构简单，成本低廉的特点；（ ）轴承必须成对使用。 （1）整体式；（2）剖分式； （3）调心式； （4）调隙式。 5．在滚子链传动的设计中，为了减小附加动载荷，应（ ）。

（1）增大链节距和链轮齿数； （2）增大链节距并减小链轮齿数； （3）减小链节距和链轮齿数； （4）减小链节距并增加链轮齿数。 6．对中性高且对轴的削弱又不大的键联接是（ ）联接。 （1）普通平键； （2）半圆键； （3）楔键； （4）切向键。 三、简答题（每小题5分，共20分）

1．画图表示机械零件的正常磨损过程，并指出正常磨损过程通常经历哪几个磨损阶段？

2．简述Miner法则（即疲劳损伤线性累积假说）的内容。

3．简述齿向载荷分布系数K和齿间载荷分配系数K分别考虑的是什么因素对齿轮所受载荷的影响？

4．试分析张紧力F0对带传动正反两方面的影响。 四、（15分）已知某材料的力学性能为：1＝350MPa，m＝9，N0＝5³106，对此材料进行对称循环疲劳试验，依次加载应力为：（1）1＝550MPa，循环

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次数n1＝5³104；（2）循环次数n2＝2³105；（3）2＝450 MPa，3=400 MPa。求：发生疲劳破坏时，3的循环次数n3＝？ 五、（18分）图示为一蜗杆轴用两个角接触球轴承支承。已知蜗杆所受轴向力Fx＝580N，两轴承的径向力为：FR1＝935N，FR2＝1910N，载荷性质系数fP＝1.1。试计算两个轴承的当量动载荷。 注：＊内部轴向力FS＝eFR， e＝0.36。

FF ＊当A≤e时，X＝1，Y＝0；当A＞e时，X＝0.41，Y＝0.87。

FRFR1Fx2FR1FR2 六、（17分）图示为由圆锥齿轮和斜齿圆柱齿轮组成的传动系统。已知：Ⅰ轴为输入轴，转向如图所示，输出轴功率PⅢ＝5KW，转速nⅢ＝157rpm，各轮齿数为：z1=25，z2=60，z3=22，z4=84，设效率为100％。 （1） 在图中标出各轮转向，并计算各轴的转矩。

为使2、3两轮的轴向力方向相反，确定并在图中标出3、4两轮的螺旋方向。

（2） 在图中标出2、3两轮在啮合点处所受各分力(Ft、Fr、Fx)的方向。

Ⅱ31Ⅲ4n1Ⅰ2

机械设计试卷7

一、选择题：

1．在一般工作条件下，齿面硬度HB≤350的闭式齿轮传动，通常的主要失效形式为 【 】

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A．轮齿疲劳折断 B. 齿面疲劳点蚀C．齿面胶合 D. 齿面塑性变形

2．带传动在工作时产生弹性滑动，是由于 【 】

A．包角α太小 B. 初拉力F0太小C．紧边与松边拉力不等D. 传动过载

3．在下列四种型号的滚动轴承中，只能承受径向载荷的是 【 】

A．6208 B. N208 C. 3208 D. 5208

4．下列四种螺纹中，自锁性能最好的是 【 】

A．粗牙普通螺纹 B.细牙普通螺纹C．梯形螺纹 D.锯齿形螺纹

5．在润滑良好的条件下，为提高蜗杆传动的啮合效率，可采用的方法为 【 】

A．减小齿面滑动速度υs B. 减少蜗杆头数Z1

C．增加蜗杆头数Z1 D. 增大蜗杆直径系数q

6．在圆柱形螺旋拉伸（压缩）弹簧中，弹簧指数C是指 【 】

A．弹簧外径与簧丝直径之比值B．弹簧内径与簧丝直径之比值

C．弹簧自由高度与簧丝直径之比值D．弹簧中径与簧丝直径之比值

7．普通平键接联采用两个键时，一般两键间的布置角度为 【 】

A．90° B. 120° C.135° D.180°

8．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

9．对于普通螺栓联接，在拧紧螺母时，螺栓所受的载荷是 【 】

A．拉力B.扭矩C．压力D.拉力和扭矩

10．滚子链传动中，链节数应尽量避免采用奇数，这主要是因为采用过渡链节后 【 】

A．制造困难B.要使用较长的销轴C．不便于装配 D.链板要产生附加的弯曲应力 二、填空题： 1．轴如按受载性质区分，主要受 的轴为心轴，主要受 的轴为传动轴。

2．代号62203的滚动轴承，为 轴承，其内径为 mm。 3．在一般机械中的圆柱齿轮传动，往往使小齿轮齿宽b1 大齿轮齿宽b2；在计算齿轮强度时，工作齿宽b 应取 。

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4．普通平键联接的工作面是键的 ；楔键联接的工作面是键的 。

5．为了便于互换及适应大量生产，轴承内圈孔与轴的配合采用 制，轴承外圈与轴承座孔的配合采用 制。 6．不随时间变化的应力称为 ，随时间变化的应力称为 ，具有周期性的变应力称为 。

7．按照平面图形的形状，螺纹分为 、 和 等。

8．按照工作条件，齿轮传动可分为 和 两种。

9．齿轮传动设计时，软齿面闭式传动通常先按 设计公式确定传动尺寸，然后验算轮齿弯曲强度。

10．直径较小的钢制齿轮，当齿根圆直径与轴径接近时，可以将齿轮和轴做成一体，称为 。

三、简答题：本大题共3个小题，每题5分，共15分。把答案填在题中横线上。

1．简述螺纹联接的基本类型主要有哪四种？ 2．简述带传动的优点？

3．链传动的主要失效形式有哪些？ 四、计算题：

1下图表示两平板用2个M20的普通螺栓联接，承受横向载荷F=6000N，若取接合面间的摩擦系数ƒ=0.2，可靠性系数KS=1.2，螺栓材料的的许用应力[σ]=120N/mm2，螺栓的小径d1=17.294mm。试校核螺栓的强度。（10分）

2．一转轴被支承在两个型号为30208的圆锥滚子轴承上。已知：轴的转速为970 r／min，轴承I及轴承Ⅱ所受径向负荷分别为Fr1=2000N及FrⅡ=3000N，轴承基本额定动负荷Cr=34000N，e=0.38，轴向派生力Fd=Fr∕2Y；Fa∕Fr>e时：X=0.4、Y=1.6；Fa∕Fr ≤e时，X=1、Y=0；轴向外载荷FA=500N(方向如图所示)。设载荷平稳(fp=1)，试计算轴承1、2的当量动载荷P1、P2。 Fd1 Fd2

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五、结构改错题：请用圆圈标出错误的位置，满分8分

2004 秋

机械设计 一、选择填空题〔每空1分，计25分〕

1、按照摩擦界面的润滑状态，可将摩擦分为 、 、 和混合摩擦。

2、已知某三线螺纹中径为9.5mm，螺距为1mm，则螺纹的导程为 mm。 3、螺纹连接防松的实质就是 。按照防松方法的工作原理可将

其分为三类，分别是 、 、和 。 4、受轴向工作载荷的紧螺栓连接中，螺栓受到的总拉力F0与预紧力F′、残余预紧力F〞

和工作拉力F之间的关系为 。 a、F0FF ； b、FF0CB ； c、F0FF 。 FCBCm5、导向平键的工作面是 ，导向平键连接的主要失效形式是 。

6、V带传动中带工作中最大应力产生在 处， 其值为 。

7、齿轮传动中选取齿宽系数时，一般采用硬齿面齿轮时齿宽系数 采用软齿面齿轮时

齿宽系数，齿轮相对于轴承对称布置时的齿宽系数 齿轮悬臂布置时

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的齿宽系数。

a、大于； b、小于； c、等于。

8、一减速齿轮传动，主动轮1用45号钢调质，从动轮用45号钢正火，则它们齿面接触应

力的关系是H1 H2, 齿根弯曲应力的关系是F1 F2。 a、>； b、=； c、<。 轴承，其内

径为 mm，其精度为 级。

10、下列各种联轴器中，属于弹性联轴器的是 ；属于可移式刚性联轴器的是 ；

属于固定式刚性联轴器的是 和 。

a. 万向联轴器；b. 凸缘联轴器；c套筒联轴器；d弹性柱销联轴器。 11、联轴器和离合器都是用来实现轴与轴之间的连接，传递运动和动力。但联轴器与离合

器的主要区别在

于 。 二、问答题〔每题6分、计30分〕

1、分别说明普通螺纹、梯形螺纹的特点和应用场合。

2、分别说明硬齿面闭式齿轮传动和闭式蜗杆传动的主要失效形式与设计准则。 3、什么是摩擦型带传动中的弹性滑动现象？可否避免？它对带传动有何影响？

4、齿轮传动中的载荷系数K为四个系数的乘积，K=KAKVKβKα，分别说明KV

和Kβ的名称及引入该系数是为了考虑了哪些方面的影响。

5、写出一维流体动压基本方程（雷诺方程）并利用该方程说明形成流体动压润滑的必要条件。 三、分析计算题

1、在图示电动绞车系统中，件1和2均为斜齿圆柱齿轮，件3为蜗杆，件4为蜗轮。已知蜗轮蜗杆均为右旋，并且设计时Ⅱ轴上的齿轮2与蜗杆3的轴向力能够相互抵消一部分，试回答下列问题(共16分)：

9、按国家标准GB/292-1993规定，代号为32208的滚动轴承类型为

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①齿轮1的轮齿螺旋线方向是 旋。（2分）

②在图中用箭头表示出重物上升时齿轮1和齿轮2的转动方向以及齿轮2在节点A所受的轴向力Fa2的方向。（4分）

③重物上升时，在节点B处画出蜗杆3所受的轴向力Fa3、圆周力Ft3和径向力Fr3的方向，在节点B处画出蜗轮4所受的圆周力Ft4的方向。（4分） ④若起重量W=50000N，蜗杆头数z3=2，蜗杆分度圆直径d3=100mm，蜗轮齿数z4=60，模数m=5，卷筒直径D=300mm，传动效率η=0.75。试求节点B处

齿轮1³A·ⅠB蜗杆3Ⅱ电动机齿轮2³·蜗轮4DWFa3和Fa4的大小。

2、如图所示，某轴由一对7209 AC轴承支承，轴承采用面对面安装形式。已知两轴承径向载荷分别为Fr1=3000N，Fr2=4000N，轴上作用有轴向外载荷A=1800N。载荷平稳，在室温下工作，转速n=1000r/min。该轴承额定动载荷C=29800N，内部轴向力S=0.4Fr，e=0.68，当量动载荷系数如下表所示。试计

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算此对轴承的使用寿命。（9分）

Fa/Fr>e Fa/Fr≤e X Y X Y 0.41 0.87 1 0

四、结构题（20分）

1、如下图所示，轴承部件采用左端固定右端游动支承结构，指出图中错误并在不改变轴承类型前提下画出正确结构。直接画在中心线下方，轴承可采用简化画法。（6分）

2、如图连接面受转矩作用，利用四个螺栓完成连接，重新布置螺栓组使其受力更为合理，并在右边画出铰制孔用螺栓连接结构示意图。（6分） T T

3、完成图中轴系部件结构。（8分）

机械设计课程试题

一、填空及选择填空：把答案写在题中的空格里( 每空2分, 共26分) 1、工程上常用的螺纹联接的防松方法有___________、____________和_______________。

2、滚动轴承的基本额定寿命Lh10是指_______________。

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3、阿基米德蜗杆传动的正确啮合条件是______________、______________和_______________。

4、带传动中，带每转一周受____________应力、_________应力和________应力作用，最大应力发生在 ________________。 5、在闭式软齿面齿轮传动中（无冲击载荷），按________设计，按________校核

A.齿根弯曲疲劳强度 B.齿根弯曲静强度 C.齿面接触疲劳强度 D.齿面接触静强度

二、说明下列滚动轴承代号的意义 (本大题共4小题，每小题4分，总计16分)

1、6209 2、7311AC/P4/DF 3、30420/P2/DB 4、N220/P5 三、计算题（共30分）

1、.图示托架受铅垂力F（N），托架与托体之间的摩擦系数为µs,,可靠系数Kf=1,螺栓与被联接件的相对刚度为0.2，螺栓材料的许用应力为[σ]，按步骤列出螺栓根径d1的计算式。（14分）

2、一轴上有一对30204圆锥滚子轴承，轴承受载荷FR5400N，FA2700Nf1.1n=1250r/min ，运转时有轻微冲击p，试计算这对轴承当量动载荷p和

N； Cr28200N；e0.35；寿命L10h。轴承参数：d=20mm；C0r30500Fa/Fr≤e，x=1，y=0；Fa/Fr>e，x=0.4，y=1.7，[注：FsFr/(2Y)] (本题16分)

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1FF2

四、分析题（18分）

图示蜗杆-斜齿轮传动，已知蜗杆为左旋，转向如图示，蜗杆m=8mm，d1=64mm(q=8)，z1=2，z2=42，蜗杆输入转矩T1=38000N.mm，蜗杆传动效率＝0.75。试求：

1）画出蜗轮的转向； 2）欲使II轴的蜗轮2和齿轮3的轴向力抵消一部分，决定斜齿轮3、4的螺旋线方向； 3）分别求出蜗杆、蜗轮上各力的大小和方向。 五、指出下列轴系错误，并将正确的结构画在轴心线下面（14分）。 27 / 29

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