機械設(shè)計期末試卷及答案1講解學(xué)習(xí)

1、中原工學(xué)院2003 ? 2004 學(xué)年 第二學(xué)期機械制造及自動化專業(yè)機械設(shè)計課程期末試卷專業(yè) _ 班級 _姓名 _ 學(xué)號 _題- 一- 二號二三四五六七八九總分一、是非題 （用“V”表示正確，“x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(yīng)力，受變載荷作用的零件才能產(chǎn)生變應(yīng)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(cè)面能與V 帶輪輪槽的工作側(cè)面緊緊貼合，因為V 帶的剖面楔角為輪輪槽角也相應(yīng)為40o 。4、 為了避免帶打滑，可將帶輪上與帶接觸的表面加工得粗

2、糙些以增大摩擦。）5、 對輪齒沿齒寬作適當(dāng)?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。40o, 因而（）（）V 帶（）（現(xiàn)象。（ ）（）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(dāng)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10 、滾動軸承的基本額定壽命是指一組軸承中的轉(zhuǎn)數(shù)（以 10 6 為單位）或工作小時數(shù)。40Cr合金鋼措施來提高其剛度。10% 勺軸承發(fā)生疲勞破壞，（ ）（）

3、而 90% 勺軸承不發(fā)生疲勞破壞前二、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 15 小題，每小題 1.5 分，總計 15 分 ）1?零件的截面形狀一定，當(dāng)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(shè)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

4、體設(shè)計時，一般的順序為_A.T TT；B.T TT；C.T TT；D. T TT4.選取V 帶型號，主要取決于_。A. 帶傳遞的功率和小帶輪轉(zhuǎn)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)YFa 與 無關(guān)。A. 齒數(shù) zB. 變位系數(shù) xC.模數(shù) mD. 斜齒輪的螺旋角7. 按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計公式：m 3? 2KT 1 丫 FaYsamm 計算齒輪傳動的模數(shù)時，其公 dZ1F式中 YF應(yīng)代入： _

5、FA 小齒輪的丫Fa1丫 Sa1YFa1 Y Sa1與Y Fa2 YSa2中的較大值B.F1F 1F 2C. 大齒輪的Y Fa2 YSa2.D.Y Fa1 Y Sa1Y Fa2 Y Sa2與中的較小值；F1F28. 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(dǎo)致_A. 材料的力學(xué)性能下降；B.潤滑油變質(zhì)；C.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(yīng)力時，公式中折合系數(shù)a 是考慮 _ 。A. 材料抗彎與抗扭的性能不同；B.彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的循環(huán)特性不同 ;C. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)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

6、. 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3小題，每小題各15 分，共計45 分）1.學(xué)性能為s=800MPa某零件用 40Cr-i =480MPa,2鋼制成，材料的力產(chǎn) 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(yīng)力： bmax =450MPamin =150MPa,應(yīng)力循環(huán)特性r 常數(shù)，試求：繪制出該零件的極限應(yīng)力簡圖；在所繪制的零件極限應(yīng)力簡圖中，標出零件的工作應(yīng)力點M，加載應(yīng)力變化線以及極限應(yīng)力點MJ；用圖解法確定該零件的極限應(yīng)力的平均應(yīng)力me ' 和應(yīng)力幅ae ， 以及計算安全系數(shù)Sea ；用計

7、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, L i=300mm, 接觸面間的摩擦系數(shù)f=0.2 ，螺栓的許用拉應(yīng)力<r =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 (GB196 81)dd11210.1061411.8351613.8351815.2962017.2942420.7523 . 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 3圖所示 )，已知作用于軸上的徑向

8、力Fr = 9000N ，軸向力 Fa= 1200N ，其方向和作用位置如圖所示，運轉(zhuǎn)中受輕微沖擊( fp= 1.2 ) ，常溫下工作(1)軸承所受的徑向載荷R1 ,R 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 A 1 , A2 ； 軸承所受的當(dāng)量動載荷 P1 , P2。四?傳動零件受力分析題( 本題 15 分 )F 圖為一直齒圓錐齒輪-斜齒圓柱齒輪( ft= 1) ，試求 :表 16-12 30000軸承當(dāng)量動載荷的X、Y 值A(chǔ)/R < eA/R > eeX=1Y= 0X= 0.4Y= 1.60.37軸承派生的內(nèi)部軸向力：S= R/ (

9、 2Y)L1=190mm2=260軸承 1=9000I - 12002題 3.圖蝸桿蝸輪三級傳動。已知圓錐齒輪1 為主動件，轉(zhuǎn)向如圖所示。試在下圖中標出：各輪的轉(zhuǎn)向；欲使軸n、軸川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(jié)構(gòu)改錯（本題15 分）下圖為一齒輪減速器部分裝配圖，試指出結(jié)構(gòu)不合理及錯誤所在（不考慮圓角和鑄造斜度以及不計重復(fù)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(jié)構(gòu)不合理及錯誤所在，并用文字說明原因（如果不說明

10、原因不給分）。精加工面過長且裝拆軸承不便 _A中原工學(xué)院2003 ? 2004 學(xué)年 第一學(xué)期機械制造及自動化專業(yè)機械設(shè)計課程期末試卷（答案）一、是非題 （用“V”表示正確， “X”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(yīng)力，受變載荷作用的零件才能產(chǎn)生變應(yīng)力。（X ）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。（V ）3、 為了使 V 帶的工作側(cè)面能與 V 帶輪輪槽的工作側(cè)面緊緊貼合，因為V 帶的剖面楔角為40o, 因而 V 帶 輪輪槽角也相應(yīng)為 40o 。（ X ）4、 為了避免

11、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。（X ）5、 對輪齒沿齒寬作適當(dāng)?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。（ V ）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。（V ）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(dāng)量圓柱齒輪來代替圓錐齒輪進行強度計算。（X ）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。（ X ）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。（X ）10 、 滾動軸承的基本額定壽命是指一組軸承中10% 勺軸承發(fā)生疲勞破壞，而

12、90% 勺軸承不發(fā)生疲勞破壞前的轉(zhuǎn)數(shù)（以 10 6 為單位）或工作小時數(shù)。（V ）二、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 15 小題，每小題 1.5分，總計 15 分）1?零件的截面形狀一定，當(dāng)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(shè)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

13、鍵的剖面尺寸；按輪轂寬度選擇鍵的長度。在具體設(shè)計時，一般的順序為C4 . 選取 V 帶型號，主要取決于D。A. 帶的松邊拉力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(zhuǎn)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A. TTT；B.TTT；C. TTT；D. TTTA. 齒數(shù)zB?X變位系數(shù)C.模數(shù) m. 斜齒輪的螺旋角6.輪齒彎曲強度計算中的齒形系數(shù)丫尸玄 與C 無關(guān)。3l2KT 1YFa YSam- 2mm 計算齒輪傳動的模數(shù)時，其公7.按齒根彎曲疲勞

14、強度設(shè)計公式： dZ1F式中 丫 F aY Sa 應(yīng)代入：B。FA.小齒輪的丫 Fa1 YSa1B.丫Fa1 YSa1F1F1C.大齒輪的丫 Fa2 丫 Sa2 .丫 Fa1 YSa1；D.F1F28. 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(dǎo)致A.材料的力學(xué)性能下降；B.潤滑油變質(zhì)；丫 Fa 2與丫 Sa2中的較大值F2與 Sa22 丫中的較小值F2D 。C.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(yīng)力時，公式中折合系數(shù)a 是考慮C 。A.材料抗彎與抗扭的性能不同；B.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求；C.彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的循環(huán)特性不同；D.強度理論的要求

15、。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 3 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(xué)性能為s=800MPa-i =480MPa,2 產(chǎn) 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(yīng)力max =450MPamin =150MPa,應(yīng)力循環(huán)特性r 常數(shù)，試求：繪制出該零件的極限應(yīng)力簡圖；（4 分）在所繪制的零件極限應(yīng)力簡圖中，標出零件的工作應(yīng)力點M，加載應(yīng)力變化線以及極限應(yīng)力點 M1'；（ 4分）用圖解法確定該零件的極限

16、應(yīng)力的平均應(yīng)力me ' 和應(yīng)力幅ae ， 以及計算安全系數(shù)Sea ； 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： ?乙空 0800 MPa1 0.2在零件的極限應(yīng)力簡圖中,各點坐標為 :A ( 0,=) =A( 0，320)；=(400,266.7 );C (< S, 0) = (800,0)或G一1.5 800480480 2 800553.85,246.15=G°.1.50.21.50.2(Ta(2)m=( 莎max + cr min )/2= (450+150 ) /

17、2=300MPa,r a = (r max - r min )/2= (450-150 ) /2=150MPa工作應(yīng)力點 M，加載應(yīng)力變化線以及極限應(yīng)力點MJ 如圖所示(3) 由圖可量的極限應(yīng)力點 M 的平均應(yīng)力 r me ' =505.26MPa , 應(yīng)力幅 r ae' =252.63MPa 極限應(yīng)力點 M 的疲勞極限 r rM ' =r me ' + r ae ' =757.89MPa計算安全系數(shù) Sca = r r M' / r max =757.89/450=1.684( 4) Sca4801.6841.5 150 0.2 300( 5)

18、v Sca =1.684 > 1.3,?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, L 1=300mm, 接觸面間的摩擦系數(shù)f=0.2 ，螺栓的許用拉應(yīng)力r =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d121416182024( GB196 81)d110.10611.83513.83515.29617.29420.752R2解：（ 1）將W 向0 點平移得:W =W=1000N ; W 作用下： (2) 在T=WL=1000 X 700=7 XI0 5 ( Nm

19、m );RiW = R 2W = R3 W = R 4W =W/Z=1000/4=250(2 分)N ) ，方向如圖所示;在T'作用下:T= R 2T= R 3T= R 4T=T7105Ri2Ll Z824.96 （N），方向如圖所示 ;300 42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 :R2 R32R： 2 2 RW R； COS135? 2502 824.96 2 2 250 824.96cos1351017.2 （ N ）（ 7分）（3）由螺栓 2 或螺栓 3 處聯(lián)接不滑移的條件得：pfZm=K SR2,p沁竺遊 6611.88

20、 ( N)(3 分)Q? QfZm 0.2 1 1（ 4 ）由螺栓桿強度條件得 :5.2Q p5.2 6611.88d1:3.14 5014.795 ( mm )故應(yīng)選擇 M18 的普通螺栓， d1 =15.296 > 14.795(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 3圖所示）， 已知作用于軸上的徑向力Fr = 9000N , 軸向力 Fa = 1200N, 其方向和作用位置如圖所示，運轉(zhuǎn)中受輕微沖擊（fp = 1.2 ），常溫下工作（ ft = 1），試求：表 16-12 30000軸承當(dāng)量動載荷的X、Y 值A(chǔ)/R < eA/R

21、 > ee(1) 軸承所受的徑向載荷Ri ,R2;X = 1Y = 0X= 0.4Y=1.60.37軸承派生的內(nèi)部軸向載荷i2,軸承派生的內(nèi)部軸向力：S= R/ ( 2Y)S ,S并在圖中畫出其方向；L1=190mmL 2=260 i(3) 軸承所受的軸向載荷 Ai，A2 ；軸承 1Fi=9000軸承 2軸承所受的當(dāng)量動載荷Pi，P2 。解： (1)R 1= FrL2/(L 1 + L2) = 9000廠- 1200X 260/(190 + 260) = 5200N ,R2 = FrL1/(L 1+ L2) = 9000 X1題 3.圖2190/(190 + 260) = 3800N ;

22、(3 分)(2)S 1= R1/( 2Y )=5200/( 2S2= R2/(2Y)= 3800/(2X 1.6)=1187.5N ，其方向如圖所示 ;(3 分) F a+ S2 = 1200 + 1187.5 = 2387.5 > S1 = 1625 ，軸有向右竄動故：軸承 1 為壓緊端，A1 = F a+ S2= 1200 + 1187.5 = 2387.5N ,軸承 2 為放松端， A 2 = S2 = 1187.5N(3 分)(4) 計算軸承 1、 2 的當(dāng)量動載荷：軸承 1:A1/ R1= 2387.5 /5200= 0.459 > 0.37=e，故： X1 = 0.4 、Y1 = 1.6 ;P1= fp(X 1Rl+ Y1A1) = 1.2X( 0.4 X 200+1.