機(jī)械設(shè)計期中考試試卷2011-11

1、北京信息科技大學(xué)（籌）2011 2012學(xué)年第一學(xué)期考試試卷出題、審核登記表出題單位機(jī)電工程學(xué)院（系、部）機(jī)械設(shè)計教研室課程名稱機(jī)械設(shè)計考試班級車輛0901，0902，學(xué)生人數(shù)62考試方式開卷、閉卷、其它試卷頁數(shù)A卷：5頁B卷： 頁附草稿紙：5張出卷負(fù)責(zé)人簽 字王科社教研室主任簽字交卷時間收卷人簽字備 注注：1、請按表格要求認(rèn)真填寫或在相應(yīng)位置劃。 2、此表原件授課學(xué)院（系、部）留存，教務(wù)處留復(fù)印件。附件二：北京信息科技大學(xué)（籌）20112012學(xué)年第一學(xué)期考試試卷印刷承辦登記表課程名稱機(jī)械設(shè)計考試班級車輛0901，0902，印刷試卷類別A卷B卷學(xué)生人數(shù) 62送印日期11月8日份數(shù)62送印人簽

2、字承印日期 月 日承印負(fù)責(zé)人領(lǐng) 卷 人 日期：備注注：1、請按表格要求認(rèn)真填寫或在相應(yīng)位置劃。 2、此表教務(wù)處留存。北京信息科技大學(xué)（籌）20112012學(xué)年第一學(xué)期 機(jī)械設(shè)計課程期中考試試卷授課系別：_機(jī)電工程學(xué)院_ 適用班級：_車輛0901，0902，_ 考試形式：閉卷_班級： 姓名： 學(xué)號： 題號一二三四五六七總分題分2010243610100得分一、選擇題(將正確的代碼A、B、C、D填入橫線上方的空格處)。(本大題共20小題，每小題1分，總計20分)1機(jī)械設(shè)計課程研究的內(nèi)容只限于_ _。A.專用零件和部件 B.在高速高壓環(huán)境溫度過高或過低等特殊條件下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和

3、部件 C.在普通工作條件下工作的一般參數(shù)的通用零件和部件 D.標(biāo)準(zhǔn)化的零件和部件2.下列四種敘述中， _是正確的。A變應(yīng)力只能由變載荷產(chǎn)生B變應(yīng)力只能由靜載荷產(chǎn)生C靜載荷不能產(chǎn)生變應(yīng)力D變應(yīng)力也可能由靜載荷產(chǎn)生3. 發(fā)動機(jī)連桿橫截面上的應(yīng)力變化規(guī)律如圖所示，則該變應(yīng)力的循環(huán)特性系數(shù)r為_。 A0.24 B0.24 C4.17 D4.174.在常用螺紋類型中，主要用于傳動的是_。A矩形螺紋、梯形螺紋、普通螺紋B矩形螺紋、鋸齒形螺紋、管螺紋 C梯形螺紋、普通螺紋、管螺紋 D梯形螺紋、矩形螺紋、鋸齒螺紋5.一精致普通螺栓的螺栓頭上標(biāo)記著6.8（強(qiáng)度級別），則該螺栓材料的屈服極限近似為_ N/mm2。

4、LA600B800 C680D480 6在螺栓連接中，往往在一個螺栓上采用雙螺母，其目的是_。A.提高強(qiáng)度 B.提高剛度 C.防松 D.減小每圈螺紋牙上的受力7.普通平鍵聯(lián)接與楔鍵聯(lián)接相比，最重要的優(yōu)點是_。A鍵槽加工方便B對中性好 C應(yīng)力集中小D可承受軸向力8帶傳動不能保證準(zhǔn)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9. 輪齒彎曲強(qiáng)度計算中的齒形系數(shù)與 無關(guān)。A齒數(shù) B變位系數(shù) C模數(shù) D斜齒輪的螺旋角10.與齒輪傳動相比，_不是蝸桿傳動的優(yōu)點。A.傳動平穩(wěn)噪聲小 B.傳動比可以很大 C.可

5、以自鎖 D.傳動效率高11. 對于普通圓柱蝸桿傳動，下列說法錯誤的是_。A.傳動比不等于蝸輪于蝸桿分度圓直徑比 B.蝸桿直徑系數(shù)越小，則蝸桿剛度越大 C.在蝸輪端面內(nèi)模數(shù)與壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值 D.蝸桿頭數(shù)多時，傳動效率提高12.帶傳動在工作時，假定小帶輪為主動輪，則帶內(nèi)應(yīng)力的最大值發(fā)生在帶 。A進(jìn)入大帶輪處 B進(jìn)入小帶輪處 C離開大帶輪處 D離開小帶輪處13、零件受交變應(yīng)力時，N次循環(huán)時的疲勞極限為，其中代號注腳“r”代表_。A.B.C.D.14.蝸桿直徑系數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)化，是為了_。A.保證蝸桿有足夠的剛度 B.提高蝸桿傳動的效率 C.利于蝸輪滾刀的標(biāo)準(zhǔn)化 D.便于蝸桿刀具的標(biāo)準(zhǔn)化15.V帶輪是采用

6、實心式、輪輻式或腹板式，主要取決于_。A傳遞的功率B帶的橫截面尺寸 C帶輪的直徑D帶輪的線速度16. 一對相嚙合的圓柱齒輪，其接觸應(yīng)力的大小是_。A. B. C. D.可能相等，也可能不等17. 齒面硬度為5662HRC的合金鋼齒輪的加工工藝過程為_。A齒坯加工一淬火一磨齒一滾齒 B齒坯加工一淬火一滾齒一磨齒C齒坯加工一滾齒一滲碳淬火一磨齒 D齒坯加工一滾齒一磨齒一淬火18、考慮滑動率e，則帶傳動的實際傳動比_。A.B. C. D.19帶傳動的主動輪與從動輪的兩軸線位于同一水平面內(nèi)，為使傳遞功率增大，應(yīng)使_在上。A.松邊 B.緊邊 C.條件不足無法判斷 D.哪邊在上與傳遞功率大小無關(guān)20蝸桿傳

7、動通常需作熱平衡計算的主要原因在于_。A.傳動比較大 B.傳力比較大 C.蝸輪材料較軟 D.傳動效率較低二、填空題（本大題共6小題，每空0.5分，滿分10分）1.同一聯(lián)接處使用兩個平鍵，應(yīng)錯開_ _布置；采用兩個楔鍵或兩組切向鍵時，要錯開_ _；采用兩個半圓鍵，則應(yīng)_ _。2.產(chǎn)品開發(fā)性設(shè)計的核心是_ _及_ _設(shè)計工作。 3.帶傳動的失效形式有： 和 。4. 蝸輪輪齒的失效形式有_。但因蝸桿傳動在齒面間有較大的相對滑動速度，所以更容易產(chǎn)生_和_失效。5.齒輪輪齒常見的失效形式有： 、 、 、 、 。6. 螺紋聯(lián)接的防松，按其防松原理分為_防松、_防松和_防松。三、問答題（有9小題，每題4分，

8、選作6題，滿分24分.在答題紙上寫清題號回答）1. 常用螺紋聯(lián)接的類型有哪幾種？應(yīng)用場合是什么？ 2. 普通螺紋分為粗牙和細(xì)牙螺紋，請問細(xì)牙螺紋有什么特點？用于何處？ 3. 普通平鍵的公稱長度L與工作長度l之間有什么關(guān)系？ 4. 什么是材料的疲勞極限（又稱無限壽命疲勞極限）？如何表示？ 5. 為了避免帶傳動出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，把帶輪與帶接觸的工作表面加工粗糙一些以增大摩擦，這樣做合理嗎，為什么？ 6一對齒輪傳動，若按無限壽命考慮，如何判斷其大小齒輪中哪個不易出現(xiàn)齒面點蝕？哪個不易發(fā)生齒根彎曲疲勞折斷？7.對于緊螺栓聯(lián)接，其螺栓的拉伸強(qiáng)度條件式中的系數(shù)1.3的含義是什么？ 8帶傳動的打滑是如何發(fā)生的？

9、它與彈性滑動有何區(qū)別？打滑對帶傳動會產(chǎn)生什么影響？ 9在開式齒輪傳動中，為什么一般不出現(xiàn)點蝕破壞？五、分析與計算題(本大題共5小題，10，6，8，6,6共計36分)1. 如圖所示，用8個M24（d1=20.752 mm）的普通螺栓聯(lián)接的鋼制液壓油缸，螺栓材料的許用應(yīng)力=80 MPa，液壓油缸的直徑D =200 mm，為保證緊密性要求，剩余預(yù)緊力為F1=1.6F，試求油缸內(nèi)許用的的最大壓強(qiáng)Pmax。2. 設(shè)V帶所能傳遞的最大功率P = 5 kW，已知主動輪直徑= 140mm，轉(zhuǎn)速n1= 1460 r/min，包角，帶與帶輪間的當(dāng)量摩擦系數(shù)，試求最大有效圓周力 和緊邊拉力。3圖示雙級斜齒圓柱齒輪減

10、速器，高速級：mn=2 mm，z1=22，z2 =95，a =120，齒輪1為右旋；低速級：mn= 3 mm，z3 =25，z4=79，a =160。主動輪轉(zhuǎn)速n1=960 r/min，轉(zhuǎn)向如圖，傳遞功率P = 4 kW，不計摩擦損失，試：(1) 標(biāo)出各輪的轉(zhuǎn)向和齒輪2的螺旋線方向；(2) 合理確定3、4輪的螺旋線方向；(3) 畫出齒輪2、3 所受的各個分力；4.某輸送帶由電機(jī)通過三級減速傳動系統(tǒng)來驅(qū)動，減速裝置有：二級斜齒圓柱齒輪傳動、滾子鏈傳動、V帶傳動。試分析如題10-67圖所示傳動布置方案的不合理之處，簡單說明錯誤原因，畫出正確的傳動方案布置圖。5. 如圖所示傳動系統(tǒng)中，1、5為蝸桿，

11、2、6為蝸輪，3、4為斜齒圓柱齒輪，7、8為直齒圓錐齒輪。已知：蝸桿1主動，圓錐齒輪8轉(zhuǎn)動方向如圖。為使各中間軸上輪齒的軸向力能相互抵消一部分，要求：（1）標(biāo)出蝸桿1的轉(zhuǎn)動方向。（2）標(biāo)出斜齒圓柱齒輪3、4和蝸輪2、6的螺旋線方向。 六、結(jié)構(gòu)題（本大題1小題，10分)1.分析題圖所示的螺紋聯(lián)接結(jié)構(gòu)，找出其中的錯誤，簡單說明原因，并畫圖改正。 a b c題圖北京信息科技大學(xué)（籌）20112012學(xué)年第一學(xué)期 機(jī)械設(shè)計課程期中考試試卷標(biāo)準(zhǔn)答案。題號一二三四五六七總分題分2010243610100得分一、選擇題(將正確的代碼A、B、C、D填入橫線上方的空格處)。(本大題共20小題，每小題1分，總計2

12、0分)1機(jī)械設(shè)計課程研究的內(nèi)容只限于_C_。A.專用零件和部件 B.在高速高壓環(huán)境溫度過高或過低等特殊條件下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件 C.在普通工作條件下工作的一般參數(shù)的通用零件和部件 D.標(biāo)準(zhǔn)化的零件和部件2.下列四種敘述中，_D_是正確的。A變應(yīng)力只能由變載荷產(chǎn)生B變應(yīng)力只能由靜載荷產(chǎn)生C靜載荷不能產(chǎn)生變應(yīng)力D變應(yīng)力也可能由靜載荷產(chǎn)生3. 發(fā)動機(jī)連桿橫截面上的應(yīng)力變化規(guī)律如題3-2圖所示，則該變應(yīng)力的循環(huán)特性系數(shù)r為_B_。 A0.24 B0.24 C4.17 D4.174.在常用螺紋類型中，主要用于傳動的是_D_。A矩形螺紋、梯形螺紋、普通螺紋B矩形螺紋、鋸齒形螺紋、管螺

13、紋C梯形螺紋、普通螺紋、管螺紋D梯形螺紋、矩形螺紋、鋸齒螺紋5.一精致普通螺栓的螺栓頭上標(biāo)記著6.8（強(qiáng)度級別），則該螺栓材料的屈服極限近似為_ N/mm2。LA600B800 C680D480 6在螺栓連接中，往往在一個螺栓上采用雙螺母，其目的是_C_。A.提高強(qiáng)度 B.提高剛度 C.防松 D.減小每圈螺紋牙上的受力7.普通平鍵聯(lián)接與楔鍵聯(lián)接相比，最重要的優(yōu)點是_B_。A鍵槽加工方便B對中性好 C應(yīng)力集中小D可承受軸向力8帶傳動不能保證準(zhǔn)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9. 輪

14、齒彎曲強(qiáng)度計算中的齒形系數(shù)與 C 無關(guān)。A齒數(shù) B變位系數(shù) C模數(shù) D斜齒輪的螺旋角10.與齒輪傳動相比，_D_不是蝸桿傳動的優(yōu)點。A.傳動平穩(wěn)噪聲小 B.傳動比可以很大 C.可以自鎖 D.傳動效率高11. 對于普通圓柱蝸桿傳動，下列說法錯誤的是_B_。A.傳動比不等于蝸輪于蝸桿分度圓直徑比 B.蝸桿直徑系數(shù)越小，則蝸桿剛度越大 C.在蝸輪端面內(nèi)模數(shù)與壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值 D.蝸桿頭數(shù)多時，傳動效率提高12.帶傳動在工作時，假定小帶輪為主動輪，則帶內(nèi)應(yīng)力的最大值發(fā)生在帶 B 。A進(jìn)入大帶輪處 B進(jìn)入小帶輪處 C離開大帶輪處 D離開小帶輪處13、零件受交變應(yīng)力時，N次循環(huán)時的疲勞極限為，其中代號注腳“

15、r”代表_D_。A.B.C.D.14.蝸桿直徑系數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)化，是為了_C_。A.保證蝸桿有足夠的剛度 B.提高蝸桿傳動的效率 C.利于蝸輪滾刀的標(biāo)準(zhǔn)化 D.便于蝸桿刀具的標(biāo)準(zhǔn)化15.V帶輪是采用實心式、輪輻式或腹板式，主要取決于_C_。A傳遞的功率B帶的橫截面尺寸 C帶輪的直徑D帶輪的線速度16. 一對相嚙合的圓柱齒輪，其接觸應(yīng)力的大小是_C_。A. B. C. D.可能相等，也可能不等17. 齒面硬度為5662HRC的合金鋼齒輪的加工工藝過程為_C_。A齒坯加工一淬火一磨齒一滾齒 B齒坯加工一淬火一滾齒一磨齒C齒坯加工一滾齒一滲碳淬火一磨齒 D齒坯加工一滾齒一磨齒一淬火18、考慮滑動率e，則

16、帶傳動的實際傳動比_C_。A.B. C. D.19帶傳動的主動輪與從動輪的兩軸線位于同一水平面內(nèi)，為使傳遞功率增大，應(yīng)使_A_在上。A.松邊 B.緊邊 C.條件不足無法判斷 D.哪邊在上與傳遞功率大小無關(guān)20蝸桿傳動通常需作熱平衡計算的主要原因在于_D_。A.傳動比較大 B.傳力比較大 C.蝸輪材料較軟 D.傳動效率較低二、填空題（本大題共6小題，每空0.5分，滿分10分）1.同一聯(lián)接處使用兩個平鍵，應(yīng)錯開_180°_布置；采用兩個楔鍵或兩組切向鍵時，要錯開_90-120°_；采用兩個半圓鍵，則應(yīng)_布置在一條直線上_。2.產(chǎn)品開發(fā)性設(shè)計的核心是_功能設(shè)計_及_結(jié)構(gòu)_設(shè)計工作

17、。 3.帶傳動的失效形式有：打滑和帶的疲勞破壞。4. 蝸輪輪齒的失效形式有_。但因蝸桿傳動在齒面間有較大的相對滑動速度，所以更容易產(chǎn)生_和_失效。答：齒面膠合，點蝕，磨損，齒根彎曲疲勞，膠合，磨損5.齒輪輪齒常見的失效形式有：輪齒折斷、齒面點蝕、齒面膠合、齒面磨損、齒面塑性變形。6. 螺紋聯(lián)接的防松，按其防松原理分為_防松、_防松和_防松。答：摩擦，機(jī)械，破壞螺紋副關(guān)系三、問答題（有9小題，每題4分，選作6題，滿分24分.在答題紙上寫清題號回答）1. 常用螺紋聯(lián)接的類型有哪幾種？應(yīng)用場合是什么？ 答：常用的螺紋聯(lián)接有4種類型：（1）螺栓聯(lián)接：用于被聯(lián)接件不太厚有足夠的裝配空間的場合。（2）雙頭

18、螺栓聯(lián)接：用于被聯(lián)接件之一很厚，又經(jīng)常拆裝的場合。（3）螺釘聯(lián)接：用于被聯(lián)接件之一很厚，又不經(jīng)常拆裝的場合。（4）緊釘螺釘聯(lián)接：用于固定兩被聯(lián)接件的相對位置，并且傳動力和力矩不大的場合。2. 普通螺紋分為粗牙和細(xì)牙螺紋，請問細(xì)牙螺紋有什么特點？用于何處？ 答：答：細(xì)牙螺紋螺距小、螺紋升角小、自瑣性好，強(qiáng)度高，但不耐磨損、易滑脫。用于粗牙對強(qiáng)度影響較大的零件（如軸和管狀件）、受沖擊振動和變載荷的聯(lián)接、薄壁零件的聯(lián)接、微調(diào)機(jī)構(gòu)等等。3. 普通平鍵的公稱長度L與工作長度l之間有什么關(guān)系？ 答:圓頭平鍵工作長度l = L- b；方頭平鍵的工作長度l = L；單圓頭平鍵l = L -b/2。4. 什么是

19、材料的疲勞極限（又稱無限壽命疲勞極限）？如何表示？答：用一組材料相同的標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行疲勞實驗，當(dāng)試件受無限次循環(huán)應(yīng)力作用下而不發(fā)生疲勞破壞時的最大應(yīng)力稱作材料的疲勞極限，用表示，r為應(yīng)力循環(huán)特征。 5. 為了避免帶傳動出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，把帶輪與帶接觸的工作表面加工粗糙一些以增大摩擦，這樣做合理嗎，為什么？答：不合理。因為在帶傳動中，彈性打滑是不可避免的，而如果帶輪的工作面比較粗糙，將會加劇帶的磨損，降低帶的使用壽命。因此，這樣做不合理。 6一對齒輪傳動，若按無限壽命考慮，如何判斷其大小齒輪中哪個不易出現(xiàn)齒面點蝕？哪個不易發(fā)生齒根彎曲疲勞折斷？答：一對齒輪的接觸應(yīng)力相等，哪個齒輪首先出現(xiàn)點蝕，取決于它

20、們的許用接觸應(yīng)力，其中較小者容易出現(xiàn)齒面點蝕。通常，小齒輪的硬度較大，極限應(yīng)力較大，按無限壽命設(shè)計，小齒輪的許用接觸應(yīng)力1 較大，不易出現(xiàn)齒面點蝕。判斷哪個齒輪先發(fā)生齒根彎曲疲勞折斷，即比較兩輪的彎曲疲勞強(qiáng)度，要比較兩個齒輪的和，其比值較小者彎曲強(qiáng)度較高，不易發(fā)生輪齒疲勞折斷。 7.對于緊螺栓聯(lián)接，其螺栓的拉伸強(qiáng)度條件式中的系數(shù)1.3的含義是什么？答：系數(shù)1.3是考慮到緊聯(lián)接時螺栓在總拉力F2的作用下可能補(bǔ)充擰緊，故將總拉力增加30%以考慮此時扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的影響。8帶傳動的打滑是如何發(fā)生的？它與彈性滑動有何區(qū)別？打滑對帶傳動會產(chǎn)生什么影響？答：打滑是由于過載所引起的帶在帶輪上全面滑動。打滑可以避

21、免，而彈性滑動不可以避免。打滑將使帶的磨損加劇，從動輪轉(zhuǎn)速急劇下降，使帶的運動處于不穩(wěn)定狀態(tài)，甚至使傳動失效。9在開式齒輪傳動中，為什么一般不出現(xiàn)點蝕破壞？答：開式齒輪傳動，由于齒面磨損較快，很少出現(xiàn)點蝕。五、分析與計算題(本大題共5小題，10，6，8，6,6共計36分)1 如圖所示，用8個M24（d1=20.752 mm）的普通螺栓聯(lián)接的鋼制液壓油缸，螺栓材料的許用應(yīng)力=80 MPa，液壓油缸的直徑D =200 mm，為保證緊密性要求，剩余預(yù)緊力為F1=1.6F，試求油缸內(nèi)許用的的最大壓強(qiáng)Pmax。例5-1圖解題要點：1先根據(jù)強(qiáng)度條件求出單個螺栓的許用拉力F2；2在求許用工作載荷F。解：根據(jù)

22、： ，解得： F2=20814 N依題意： 由： 2.6F = 20814，解得：F = 8005 N汽缸許用載荷： F = z F = 8F = 64043 N根據(jù)：解得： MPa2. 設(shè)V帶所能傳遞的最大功率P = 5 kW，已知主動輪直徑= 140mm，轉(zhuǎn)速n1= 1460 r/min，包角，帶與帶輪間的當(dāng)量摩擦系數(shù)，試求最大有效圓周力 和緊邊拉力。解題注意要點：1此題是在最大載荷條件下的受力計算，可以應(yīng)用歐拉公式；2題目數(shù)據(jù)沒有q，故忽略離心拉力qv2。解：帶速：10.702 m/s小帶輪包角： 弧度有效圓周力： N聯(lián)立： 解得： N， N3圖示雙級斜齒圓柱齒輪減速器，高速級：mn=2

23、 mm，z1=22，z2 =95，a =120，齒輪1為右旋；低速級：mn= 3 mm，z3 =25，z4=79，a =160。主動輪轉(zhuǎn)速n1=960 r/min，轉(zhuǎn)向如圖，傳遞功率P = 4 kW，不計摩擦損失，試：(1) 標(biāo)出各輪的轉(zhuǎn)向和齒輪2的螺旋線方向；(2) 合理確定3、4輪的螺旋線方向；(3) 畫出齒輪2、3 所受的各個分力；解題注意要點：(1) 一對斜齒輪旋向相反,1輪右旋,2輪左旋。(2) 為使3輪軸向力與2輪反向，3輪左旋、4輪右旋。例10-7 圖2解：(1) 各輪的轉(zhuǎn)向和2輪的螺向如例10-8圖2所示。(2) 3輪為左旋、4輪為右旋，如圖所示。(3) 齒輪2、3 所受的各個分力如圖所示。 4.某輸送帶由電機(jī)通過三級減速傳動系統(tǒng)來驅(qū)動，減速裝置有：二級斜齒圓柱齒輪傳動、滾子鏈傳動、V帶傳動。試分析如題10-67圖所示傳動布置方案的不合理之處，簡單說明錯誤原因，畫出正確的傳動方案布置圖。答題要點：1）V帶傳動比較適合高速傳動，而不適合低速傳動，應(yīng)布