機械設計期末試卷及答案1

1、中原工學院20032004學年第一學期機械制造及自動化專業(yè) 機械設計課程期末試卷專業(yè)_班級_姓名_學號_題號一二三四五六七八九總分一、是非題(用“”表示正確，“”表示錯誤填在題末的括號中)。(本大題共10小題，每小題1分，總計10分)1、受靜載荷作用的零件只能產(chǎn)生靜應力，受變載荷作用的零件才能產(chǎn)生變應力。 （ ）2、受交變橫向載荷作用的普通螺栓聯(lián)接，在正常工作時螺栓桿所受到的拉力不變。 （ ）3、為了使V帶的工作側面能與V帶輪輪槽的工作側面緊緊貼合，因為V帶的剖面楔角為40，因而V帶輪輪槽角也相應為40 。 （ ）4、為了避免帶打滑，可將帶輪上與帶接觸的表面加工得粗糙些以增大摩擦。 （ ）5、

2、對輪齒沿齒寬作適當?shù)男扌危ü男锡X），可以大大改善載荷沿接觸線分布不均勻的現(xiàn)象。 （ ）6、齒面點蝕是潤滑良好的軟齒面閉式齒輪傳動常見的失效形式。 （ ）7、直齒圓錐齒輪的強度計算中，通常近似地以大端分度圓處的當量圓柱齒輪來代替圓錐齒輪進行強度計算。 （ ）8、與齒輪傳動的變位方法相類似，不僅可以對蝸桿進行變位加工，而且也可以對蝸輪進行變位加工。 （ ）9、某45鋼軸的剛度不足，可以采取改用40Cr合金鋼措施來提高其剛度。 （ ）10、滾動軸承的基本額定壽命是指一組軸承中10%的軸承發(fā)生疲勞破壞，而90%的軸承不發(fā)生疲勞破壞前的轉數(shù)（以106為單位）或工作小時數(shù)。 （ ）二、選擇題(將正確的代碼

3、A、B、C、D填入橫線上方的空格處)。(本大題共15小題，每小題1.5分，總計15分)1零件的截面形狀一定，當截面尺寸增大時，其疲勞極限值將隨之_ _。 A. 增高 B. 降低 C. 不變 D. 有時增高，有時降低2對于聯(lián)接用螺紋，主要要求聯(lián)接可靠，自鎖性能好，故常選用_ _。A升角小，單線三角形螺紋B升角大，雙線三角形螺紋C. 升角小，單線梯形螺紋D升角大，雙線矩形螺紋3. 設計鍵聯(lián)接時，有以下主要內(nèi)容：按使用要求選擇鍵的類型；對鍵聯(lián)接進行必要的強度校核計算；按軸徑選擇鍵的剖面尺寸；按輪轂寬度選擇鍵的長度。在具體設計時，一般的順序為 。A. ； B.； C. ； D. 4選取V帶型號，主要取

4、決于_。A帶傳遞的功率和小帶輪轉速 B帶的線速度C. 帶的緊邊拉力 D帶的松邊拉力5帶傳動不能保證準確的傳動比，其原因是_。A.帶容易變形和磨損 B.帶傳動工作時由拉力的變化而引起的彈性滑動C.帶在帶輪上出現(xiàn)打滑 D.帶的彈性變形不符合虎克定律6. 輪齒彎曲強度計算中的齒形系數(shù)與 無關。A齒數(shù) B變位系數(shù)C模數(shù) D斜齒輪的螺旋角7. 按齒根彎曲疲勞強度設計公式： mm 計算齒輪傳動的模數(shù)時，其公式中應代入： 。A. 小齒輪的 B.與中的較大值C. 大齒輪的； D.與中的較小值8. 對閉式蝸桿傳動進行熱平衡計算，其主要目的是為了防止溫升過高而導致 。A.材料的力學性能下降； B.潤滑油變質；C.

5、蝸桿受熱變形過大； D.潤滑條件惡化。9. 按彎扭合成強度條件計算軸的應力時，公式中折合系數(shù)是考慮 。A.材料抗彎與抗扭的性能不同； B.彎曲應力和扭轉切應力的循環(huán)特性不同；C.軸的結構設計要求； D.強度理論的要求。10. 下列四種軸承中，必須成對使用是 。A. 圓錐滾子軸承； B. 深溝球軸承； C.推力球軸承； D.圓柱滾子軸承 三、計算題(本大題共小題，每小題各15分，共計45分)1.某零件用40Cr鋼制成，材料的力學性能為：S=800MPa，-1=480MPa，=0.2。零件彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)K=1.5。已知作用在零件上的工作應力：max=450MPa，min=150MPa，

6、應力循環(huán)特性常數(shù)，試求：繪制出該零件的極限應力簡圖；在所繪制的零件極限應力簡圖中，標出零件的工作應力點，加載應力變化線以及極限應力點；用圖解法確定該零件的極限應力的平均應力me和應力幅ae以及計算安全系數(shù)Sca；用計算法確定該零件的計算安全系數(shù)Sca。若許用安全系數(shù)為S=1.3，問該零件是否滿足強度要求。2.如下圖所示為一個鑄鐵托架，用四個普通螺栓固定在鑄鋼立柱上，已知W=1000N，L=700mm，L1=300mm，接觸面間的摩擦系數(shù)f=0.2，螺栓的許用拉應力=50MPa，防滑系數(shù)KS=1.3。試確定螺栓所需要的公稱直徑d。普通螺紋基本尺寸（GB19681）dd11210.1061411.

7、8351613.8351815.2962017.2942420.752 3一工程機械傳動裝置中的軸，采用一對圓錐滾子軸承支承，背靠背的反裝(如題圖所示)，已知作用于軸上的徑向力Fr9000N，軸向力Fa1200N，其方向和作用位置如圖所示，運轉中受輕微沖擊（fP1.2），常溫下工作（ft1），試求：表16-12 30000軸承當量動載荷的X、Y值A/ReA/ReeX1Y0X0.4Y1.60.37軸承派生的內(nèi)部軸向力：SR/（2Y）題3.圖(1)軸承所受的徑向載荷R1 ，R2 ；(2)軸承派生的內(nèi)部軸向載荷S1，S2，并在圖中畫出其方向；(3)軸承所受的軸向載荷A1 ，A2 ；(4)軸承所受的當

8、量動載荷P1 ，P2。 四.傳動零件受力分析題（本題15分）下圖為一直齒圓錐齒輪斜齒圓柱齒輪蝸桿蝸輪三級傳動。已知圓錐齒輪1為主動件，轉向如圖所示。試在下圖中標出：各輪的轉向；欲使軸、軸上軸承所受的軸向力為最小時，斜齒圓柱齒輪和蝸桿蝸輪的旋向（要求畫出并用文字標出他們的旋向）；各輪在嚙合點處的諸分力（Ft、Fr、Fa）的方向。五.軸系零件結構改錯（本題15分）下圖為一齒輪減速器部分裝配圖，試指出結構不合理及錯誤所在（不考慮圓角和鑄造斜度以及不計重復錯誤，指出十處或十處以上錯誤者滿分）。例如：精加工面過長且裝拆軸承不便。按上述范例在圖中標出結構不合理及錯誤所在，并用文字說明原因（如果不說明原因不

9、給分）。中原工學院20032004學年第一學期機械制造及自動化專業(yè) 機械設計課程期末試卷（答案）一、是非題(用“”表示正確，“”表示錯誤填在題末的括號中)。(本大題共10小題，每小題1分，總計10分)1、受靜載荷作用的零件只能產(chǎn)生靜應力，受變載荷作用的零件才能產(chǎn)生變應力。 （ ）2、受交變橫向載荷作用的普通螺栓聯(lián)接，在正常工作時螺栓桿所受到的拉力不變。 （ ）3、為了使V帶的工作側面能與V帶輪輪槽的工作側面緊緊貼合，因為V帶的剖面楔角為40，因而V帶輪輪槽角也相應為40 。 （ ）4、為了避免帶打滑，可將帶輪上與帶接觸的表面加工得粗糙些以增大摩擦。 （ ）5、對輪齒沿齒寬作適當?shù)男扌危ü男锡X）

10、，可以大大改善載荷沿接觸線分布不均勻的現(xiàn)象。 （ ）6、齒面點蝕是潤滑良好的軟齒面閉式齒輪傳動常見的失效形式。 （ ）7、直齒圓錐齒輪的強度計算中，通常近似地以大端分度圓處的當量圓柱齒輪來代替圓錐齒輪進行強度計算。 （ ）8、與齒輪傳動的變位方法相類似，不僅可以對蝸桿進行變位加工，而且也可以對蝸輪進行變位加工。 （ ）9、某45鋼軸的剛度不足，可以采取改用40Cr合金鋼措施來提高其剛度。 （ ）10、滾動軸承的基本額定壽命是指一組軸承中10%的軸承發(fā)生疲勞破壞，而90%的軸承不發(fā)生疲勞破壞前的轉數(shù)（以106為單位）或工作小時數(shù)。 （ ）二、選擇題(將正確的代碼A、B、C、D填入橫線上方的空格處

11、)。(本大題共15小題，每小題1.5分，總計15分)1零件的截面形狀一定，當截面尺寸增大時，其疲勞極限值將隨之_ B _。 A. 增高 B. 降低 C. 不變 D. 有時增高，有時降低2對于聯(lián)接用螺紋，主要要求聯(lián)接可靠，自鎖性能好，故常選用_ A _。A升角小，單線三角形螺紋B升角大，雙線三角形螺紋C. 升角小，單線梯形螺紋D升角大，雙線矩形螺紋3. 設計鍵聯(lián)接時，有以下主要內(nèi)容：按使用要求選擇鍵的類型；對鍵聯(lián)接進行必要的強度校核計算；按軸徑選擇鍵的剖面尺寸；按輪轂寬度選擇鍵的長度。在具體設計時，一般的順序為 C 。A. ； B.； C. ； D. 4選取V帶型號，主要取決于_ D _。A帶的

12、松邊拉力 B帶的線速度C. 帶的緊邊拉力 D帶傳遞的功率和小帶輪轉速5帶傳動不能保證準確的傳動比，其原因是_B_。A.帶容易變形和磨損 B.帶傳動工作時由拉力的變化而引起的彈性滑動C.帶在帶輪上出現(xiàn)打滑 D.帶的彈性變形不符合虎克定律6. 輪齒彎曲強度計算中的齒形系數(shù)與 C 無關。A齒數(shù) B變位系數(shù)C模數(shù) D斜齒輪的螺旋角7. 按齒根彎曲疲勞強度設計公式： mm 計算齒輪傳動的模數(shù)時，其公式中應代入： B 。A. 小齒輪的 B.與中的較大值C. 大齒輪的； D.與中的較小值8. 對閉式蝸桿傳動進行熱平衡計算，其主要目的是為了防止溫升過高而導致 D 。A.材料的力學性能下降； B.潤滑油變質；C

13、.蝸桿受熱變形過大； D.潤滑條件惡化。9. 按彎扭合成強度條件計算軸的應力時，公式中折合系數(shù)是考慮 C 。A.材料抗彎與抗扭的性能不同； B. 軸的結構設計要求；C. 彎曲應力和扭轉切應力的循環(huán)特性不同； D.強度理論的要求。10. 下列四種軸承中，必須成對使用是 A 。A. 圓錐滾子軸承； B. 深溝球軸承； C.推力球軸承； D.圓柱滾子軸承 三、計算題(本大題共小題，每小題各15分，共計45分)1.某零件用40Cr鋼制成，材料的力學性能為：S=800MPa，-1=480MPa，=0.2。零件彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)K=1.5。已知作用在零件上的工作應力：max=450MPa，min=

14、150MPa，應力循環(huán)特性常數(shù)，試求：繪制出該零件的極限應力簡圖；（4分）在所繪制的零件極限應力簡圖中，標出零件的工作應力點，加載應力變化線以及極限應力點；（4分）用圖解法確定該零件的極限應力的平均應力me和應力幅ae以及計算安全系數(shù)Sca；4分用計算法確定該零件的計算安全系數(shù)Sca。（2分）若許用安全系數(shù)為S=1.3，問該零件是否滿足強度要求。（1分）解：(1)； MPa在零件的極限應力簡圖中，各點坐標為： A（0，）=A（0，320）；B（，）=（400，266.7）；C（S，0）=（800，0）或G=G（2）m=（max+min）/2=（450+150）/2=300MPa，a=（max-

15、min）/2=（450-150）/2=150MPa工作應力點，加載應力變化線以及極限應力點如圖所示（3）由圖可量的極限應力點M的平均應力me=505.26MPa，應力幅ae=252.63MPa 極限應力點M的疲勞極限r(nóng)M=me+ae=757.89MPa 計算安全系數(shù)Sca=rM/max=757.89/450=1.684（4）（5）Sca=1.6841.3, 該零件能滿足強度要求。2.如下圖所示為一個鑄鐵托架，用四個普通螺栓固定在鑄鋼立柱上，已知W=1000N，L=700mm，L1=300mm，接觸面間的摩擦系數(shù)f=0.2，螺栓的許用拉應力=50MPa，防滑系數(shù)KS=1.3。試確定螺栓所需要的公

16、稱直徑d。普通螺紋基本尺寸（GB19681）d121416182024d110.10611.83513.83515.29617.29420.752解：（1）將W向O點平移得： W=W=1000N； T=WL=1000700=7105（Nmm）；(2分)（2）在W作用下：R1W= R2W= R3W= R4W=W/Z=1000/4=250（N），方向如圖所示； 在T作用下：R1T= R2T= R3T= R4T=(N），方向如圖所示；由受力圖可知，在W和T共同作用下，以螺栓2、3聯(lián)接處所受的橫向載荷為最大，即為：（N） （7分）（3）由螺栓2或螺栓3處聯(lián)接不滑移的條件得：QpfZm=KSR2 ， （

17、N） （3分）（4）由螺栓桿強度條件得：（mm）故應選擇M18的普通螺栓，d1=15.29614.795 （3分）3一工程機械傳動裝置中的軸，采用一對圓錐滾子軸承支承，背靠背的反裝(如題圖所示)，已知作用于軸上的徑向力Fr9000N，軸向力Fa1200N，其方向和作用位置如圖所示，運轉中受輕微沖擊（fP1.2），常溫下工作（ft1），試求：表16-12 30000軸承當量動載荷的X、Y值A/ReA/ReeX1Y0X0.4Y1.60.37軸承派生的內(nèi)部軸向力：SR/（2Y）題3.圖(1)軸承所受的徑向載荷R1 ，R2 ；(2)軸承派生的內(nèi)部軸向載荷S1，S2，并在圖中畫出其方向；(3)軸承所受的

18、軸向載荷A1 ，A2 ；(4)軸承所受的當量動載荷P1 ，P2。 解：(1)R1FrL2/(L1L2)9000260/(190260)5200N，R2FrL1/(L1L2)9000190/(190260)3800N； (3分)(2)S1R1/（2Y）5200/（21.6）=1625N，S2R2/(2Y)3800/(21.6)=1187.5N，其方向如圖所示； (3分)(3) FaS212001187.52387.5S11625，軸有向右竄動 故：軸承1為壓緊端，A1 FaS212001187.52387.5N，軸承2為放松端，A2S21187.5N (3分)(4)計算軸承1、2的當量動載荷：軸承1:A1R1 2387.552000.4590.37=e，故：X10.4、Y11.6；P1fp(X1RlY1A1)1.2（0.45200+1.62387.