《機(jī)械設(shè)計(jì)》試題及答案

1、機(jī)械設(shè)計(jì)試題A一、填空（每空1分，共20分）1. 在疲勞曲線上，以循環(huán)基數(shù)N0為界分為兩個(gè)區(qū)：當(dāng)N三N0時(shí)，為（）區(qū)；當(dāng)N<N0時(shí)，為（）區(qū)。2. 剛度是指機(jī)械零件在載荷作用下抵抗（）的能力。零件材料的彈性模量越小，其剛度就越（）。3. 潤滑油的（）性越好，則其產(chǎn)生邊界膜的能力就越強(qiáng)；（）越大，則其內(nèi)摩擦阻力就越大。4. 為改善潤滑油在某些方面的性能，在潤滑油中加入的各種具有獨(dú)特性能的化學(xué)合成物即為）。正是由于（和（）蝸桿傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是齒面間的（溫升較高。鏈傳動(dòng)水平布置時(shí)，最好（）邊在上，（設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)被聯(lián)接軸的轉(zhuǎn)速、（）和（徑向滑動(dòng)軸承的半徑間隙與軸頸半徑之比稱為（之比稱為偏心率e

2、。10.對于普通平鍵，考慮到載荷分布的不均勻性，雙鍵聯(lián)接的強(qiáng)度按（二、判斷題（每小題1分，共10分）（正確的劃“錯(cuò)誤的劃“X”）1.十字滑塊聯(lián)軸器中的所有元件都是剛性元件，因此屬于剛性聯(lián)軸器。5.6.7.8.9.）現(xiàn)象，使帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比不準(zhǔn)確。帶傳動(dòng)的主要失效形式為（）很大，因此導(dǎo)致傳動(dòng)的（）在下。）選擇聯(lián)軸器的型號）；而（）與（）個(gè)鍵計(jì)算。較低、（）2. 兩摩擦表面的粗糙度值越小，則越容易實(shí)現(xiàn)液體動(dòng)力潤滑。（）3. 在計(jì)算轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度時(shí)，安全系數(shù)法比當(dāng)量彎矩法更精確。（）4. 相嚙合的蝸桿和蝸輪的螺旋角必須大小相等，旋向相反。（）5. 閉式齒輪傳動(dòng)皆須首先按齒面接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定傳動(dòng)的

3、幾何尺寸，然后校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。（）6. 由于鏈傳動(dòng)不需要張緊力，故作用在軸上的載荷較小。（）7. 正是由于過載時(shí)產(chǎn)生“彈性滑動(dòng)”，故帶傳動(dòng)對傳動(dòng)系統(tǒng)具有保護(hù)作用。8. 楔鍵只能用于單向傳動(dòng)，雙向傳動(dòng)時(shí)，必須采用兩個(gè)楔鍵。（）9性能等級為6.6級的螺栓，其屈服點(diǎn)bs=600MPa。（）s10.機(jī)械零件的計(jì)算分為設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算，兩種計(jì)算的目的都是為了防止機(jī)械零件在正常使用期限內(nèi)發(fā)生失效。（）三、簡答題（每小題5分，共20分）1. 簡述為什么開式齒輪傳動(dòng)一般不會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象？2對于滾動(dòng)軸承的軸系固定方式，請解釋什么叫“兩端固定支承”？3簡述形成穩(wěn)定動(dòng)壓油膜的條件？4解釋名詞:滾動(dòng)軸承的壽命

4、；滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷。四、（15分）某軸用一對同型號角接觸球軸承支承，受力情況如圖所示。已知：內(nèi)部軸向力FS=0.68fr第6頁FFe=0.68。當(dāng)FAWe時(shí)，X=l,Y=0；當(dāng)pAe時(shí)，X=0.41,Y=0.87。問哪個(gè)軸承的壽命低？RR五、（15分）如圖所示的螺栓組聯(lián)接，已知外載荷F=5KN，各有關(guān)幾何尺寸如圖所示。試計(jì)算受力最大1(10螺栓所受的橫向工作載荷Fsmax六、（20分）設(shè)計(jì)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比i=3.2，允許傳動(dòng)比有不超過±5%的誤差。通過強(qiáng)度計(jì)算已確定中心距a=320mm，模數(shù)m三3mm，取齒寬系數(shù)=1o試確定下列幾何尺寸：m、zz2、d12d1

5、、d2、b1、b2o（模數(shù)系列:3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、7、8、）機(jī)械設(shè)計(jì)試題A標(biāo)準(zhǔn)答案一、填空（每空1分，共20分）1. 在疲勞曲線上，以循環(huán)基數(shù)N0為界分為兩個(gè)區(qū)：當(dāng)N三N0時(shí)，為（無限壽命區(qū)）區(qū)；當(dāng)N<N0時(shí)，為（有限壽命區(qū)）區(qū)。2. 剛度是指機(jī)械零件在載荷作用下抵抗（彈性變形）的能力。零件材料的彈性模量越小，其剛度就越（小）。3. 潤滑油的（油）性越好，則其產(chǎn)生邊界膜的能力就越強(qiáng)；（粘度）越大，則其內(nèi)摩擦阻力就越大。4. 為改善潤滑油在某些方面的性能，在潤滑油中加入的各種具有獨(dú)特性能的化學(xué)合成物即為（添加劑）。5. 正是由于（彈性滑動(dòng)）現(xiàn)象，使帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比不準(zhǔn)確

6、。帶傳動(dòng)的主要失效形式為（打滑）和（帶的疲勞破壞）。6. 蝸桿傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是齒面間的（相對滑動(dòng)速度）很大，因此導(dǎo)致傳動(dòng)的（效率）較低、溫升較高。7. 鏈傳動(dòng)水平布置時(shí)，最好（緊邊）邊在上，（松邊）在下。8. 設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)被聯(lián)接軸的轉(zhuǎn)速、（轉(zhuǎn)矩）和（直徑）選擇聯(lián)軸器的型號。9. 徑向滑動(dòng)軸承的半徑間隙與軸頸半徑之比稱為（相對間隙）；而（偏心距）與（半徑間隙）之比稱為偏心率e。10. 對于普通平鍵，考慮到載荷分布的不均勻性，雙鍵聯(lián)接的強(qiáng)度按（1.5）個(gè)鍵計(jì)算。二、判斷題（每小題1分，共10分）（正確的劃“廠，錯(cuò)誤的劃“X”）1十字滑塊聯(lián)軸器中的所有元件都是剛性元件，因此屬于剛性聯(lián)軸器。（X）2

7、兩摩擦表面的粗糙度值越小，則越容易實(shí)現(xiàn)液體動(dòng)力潤滑。（丿）3在計(jì)算轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度時(shí)，安全系數(shù)法比當(dāng)量彎矩法更精確。（丿）4相嚙合的蝸桿和蝸輪的螺旋角必須大小相等，旋向相反。（X）5閉式齒輪傳動(dòng)皆須首先按齒面接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定傳動(dòng)的幾何尺寸，然后校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。（X）6由于鏈傳動(dòng)不需要張緊力，故作用在軸上的載荷較小。（丿）7正是由于過載時(shí)產(chǎn)生“彈性滑動(dòng)”，故帶傳動(dòng)對傳動(dòng)系統(tǒng)具有保護(hù)作用。（X）8楔鍵只能用于單向傳動(dòng)，雙向傳動(dòng)時(shí)，必須采用兩個(gè)楔鍵。（X）9性能等級為6.6級的螺栓，其屈服點(diǎn)bs=600MPa。（X）s10.機(jī)械零件的計(jì)算分為設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算，兩種計(jì)算的目的都是為了防止機(jī)

8、械零件在正常使用期限內(nèi)發(fā)生失效。（丿）三、簡答題（每小題5分，共20分）1. 簡述為什么開式齒輪傳動(dòng)一般不會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象？答：因?yàn)樵陂_式齒輪傳動(dòng)中，磨粒磨損的速度比產(chǎn)生點(diǎn)蝕的速度還快，在點(diǎn)蝕形成之前，齒面的材料已經(jīng)被磨掉，故而一般不會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象。2. 對于滾動(dòng)軸承的軸系固定方式，請解釋什么叫“兩端固定支承”？答：兩端固定支承即為軸上的兩個(gè)軸承中，一個(gè)軸承的固定限制軸向一個(gè)方向的串動(dòng)，另一個(gè)軸承的固定限制軸向另一個(gè)方向的串動(dòng)，兩個(gè)軸承的固定共同限制軸的雙向串動(dòng)。3簡述形成穩(wěn)定動(dòng)壓油膜的條件？答：1）兩摩擦表面之間必須能夠形成收斂的楔形間隙；2）兩摩擦表面之間必須有充足的、具有一定粘度的潤滑油；

9、3）兩摩擦表面之間必須有足夠的相對運(yùn)動(dòng)速度；4）最小油膜厚度處表面不平度高峰不直接接觸。4解釋名詞；滾動(dòng)軸承的壽命；滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷。答：1）滾動(dòng)軸承的壽命即滾動(dòng)軸承中內(nèi)、外圈滾道以及滾動(dòng)體，任一元件出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕之前，兩套圈之間的相對運(yùn)轉(zhuǎn)總轉(zhuǎn)數(shù)。也可用恒定轉(zhuǎn)速下的運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)表示；2）基本額定動(dòng)載荷即基本額定壽命為106轉(zhuǎn)時(shí)，軸承所能承受的最大載荷。四、解：（1）F二°.68F=°.68x4000=2720（N）1.5分s1R1F二0.68F=0.68x2500二1700(N)s2R2f+f二1700+900二2600(N)s2x故F=F=2720(N)A1s1f-f

10、二2720-900二1820(N)s1x故FA2=F-F二1820s1xN)2)>Fs2二1700(N)vF二2720(N)s11.5分3分3分F-AiFR1二型二0.68二e貝x=14000，貝Y=0。F=f(XfP1P1R1P1+YF)=fx(1x4000f0x2720=4000f(N)1A1PP3分FA2FR2e，貝yX=0.41,Y=0.87。FP2=fP(X2Fr2+YF)=fx(0.41x2500+0.87x18202A2P=3500fp(n)3分由于FP1>FP2，故軸承1的壽命短五、解：（1）將F向螺栓組形心平移，同時(shí)得轉(zhuǎn)矩T。F4分在F作用下，各螺栓所受橫向力為F

11、_5x103F=Fs1Z4=1250N)3分160T=500XF=5X105X500=2.5X106(N)在T作用下，各螺栓所受橫向力也相等，為rTT2.5x106F=s24r24r4x、；802+802=5524.3N)4分顯然，1、2兩螺栓所受的橫向力最大，為F=、F2+F2-2FFcosasmaxs1s2s1s2=<12502+5524.32-2x1250x5524.3xcos135=6469(N)4分1 2a2x320六、解：(1)由a=2m(£+z丿得£+z2=2 1212mm取m=5(mm)(應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)值)2分2x320則z+z=125-128(1)2分z=

12、iz=3.2z211(2)2分聯(lián)立(1)、(2)解得z=30.471z=97.532取z=30,1z=9824分第5頁d=mz=5x30=15011mm）2分d=mz=5x98=49022mm）2分b=屮d=1x150（mm）d12分第15頁取b2=b=150（mm）4分b=b+10=150+10=160（mm）12注：本題主要考察：m是否為標(biāo)準(zhǔn)值？是否滿足a=2（d+d2）=2m（幷+Z2）?各參數(shù)和尺寸取值圓整是否合理？（為便于裝配和調(diào)整，將小齒輪B增加5-10mm）機(jī)械設(shè)計(jì)試題B一、填空（每空1分，共20分）1當(dāng)所受軸向載荷通過（）時(shí)，螺栓組中各螺栓承受的（）相等。2從結(jié)構(gòu)上看，帶輪由（

13、）、輪輻和（）三部分組成。3在直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算中，以（）為計(jì)算點(diǎn)，把一對輪齒的嚙合簡化為兩個(gè)（）相接觸的模型。4按鍵齒齒廓曲線的不同，花鍵分為（）花鍵和（）花鍵。5請寫出兩種螺紋聯(lián)接中常用的防松方法：（）和（）。6疲勞曲線是在（）一定時(shí)，表示疲勞極限卩1與與（）之間關(guān)系的曲線。7理論上為（）接觸或（）接觸的零件，在載荷作用下，接觸處局部產(chǎn)生的應(yīng)力稱為接觸應(yīng)力。8開式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是：（）和（）。9徑向滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算主要是限制壓強(qiáng)、（）和（）不超過許用值。10在類型上，萬向聯(lián)軸器屬于（）聯(lián)軸器，凸緣聯(lián)軸器屬于（）聯(lián)軸器。二、選擇填空（每空1分，共10分）1下列磨損

14、中，不屬于磨損基本類型的是（）；只在齒輪、滾動(dòng)軸承等高副零件上經(jīng)常出現(xiàn)的是（）。（1）粘著磨損；（2）表面疲勞磨損；（3）磨合磨損；（4）磨粒磨損。2在通過軸線的截面內(nèi)，（）的齒廓為直邊梯形；在與基圓柱相切的截面內(nèi)，（）的齒廓一側(cè)為直線，另一側(cè)為曲線。（1）阿基米德蝸桿；（2）法向直廓蝸桿；（3）漸開線蝸桿；（4）錐蝸桿。3、對于直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，其齒根彎曲疲勞強(qiáng)度主要取決于（）；其表面接觸疲勞強(qiáng)度主要取決于（）。（1）中心距和齒寬；（2）中心距和模數(shù)；（3）中心距和齒數(shù)；（4）模數(shù)和齒寬。4、對于徑向滑動(dòng)軸承，（）軸承具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉的特點(diǎn)；（）軸承必須成對使用。（1）整體式；（2）剖

15、分式；（3）調(diào)心式；（4）調(diào)隙式。5在滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)中，為了減小附加動(dòng)載荷，應(yīng)（）。（1）增大鏈節(jié)距和鏈輪齒數(shù)；（2）增大鏈節(jié)距并減小鏈輪齒數(shù)；（3）減小鏈節(jié)距和鏈輪齒數(shù)；（4）減小鏈節(jié)距并增加鏈輪齒數(shù)。6對中性高且對軸的削弱又不大的鍵聯(lián)接是（）聯(lián)接。（1）普通平鍵；（2）半圓鍵；（3）楔鍵；（4）切向鍵。三、簡答題（每小題5分，共20分）1畫圖表示機(jī)械零件的正常磨損過程，并指出正常磨損過程通常經(jīng)歷哪幾個(gè)磨損階段？2簡述Miner法則（即疲勞損傷線性累積假說）的內(nèi)容。3簡述齒向載荷分布系數(shù)K和齒間載荷分配系數(shù)忙分別考慮的是什么因素對齒輪所受載荷的影響？4試分析張緊力F0對帶傳動(dòng)正反兩方面的影

16、響。四、（15分）已知某材料的力學(xué)性能為：b1=350MPa,m=9,N0=5X1°6，對此材料進(jìn)行對稱循環(huán)疲勞試驗(yàn)，依次加載應(yīng)力為：（1）b1=550MPa，循環(huán)次數(shù)ni=5X104；（2）b2=450MPa,循環(huán)次數(shù)n2=2X105；（3）b3=400MPa。求：發(fā)生疲勞破壞時(shí)，b3的循環(huán)次數(shù)”3=?六、（18分）圖示為一蝸桿軸用兩個(gè)角接觸球軸承支承。已知蝸桿所受軸向力F=580N,兩軸承的徑向x力為：F=935N,F=1910N，載荷性質(zhì)系數(shù)仁=1.1。試計(jì)算兩個(gè)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷。R1R2P注：內(nèi)部軸向力FS=eFR，e=0.36。SRFF水當(dāng)FA壬。時(shí)，X=1，Y=0；當(dāng)FA

17、>e時(shí)，X=0.41，Y=0.87。RR八、（17分）圖示為由圓錐齒輪和斜齒圓柱齒輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)。已知：1軸為輸入軸，轉(zhuǎn)向如圖所示,輸出軸功率P=5KW，轉(zhuǎn)速n=157rpm，各輪齒數(shù)為：z,=25,z2=60,z3=22,z4=84，設(shè)效率為100%。1234（1）在圖中標(biāo)出各輪轉(zhuǎn)向，并計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩。（2）為使2、3兩輪的軸向力方向相反，確定并在圖中標(biāo)出3、4兩輪的螺旋方向。(3) 在圖中標(biāo)出2、3兩輪在嚙合點(diǎn)處所受各分力(Ft、Fr、Fx)的方向。機(jī)械設(shè)計(jì)試題B標(biāo)準(zhǔn)答案一、填空（每空1分，共20分）1當(dāng)所受軸向載荷通過（螺栓組形心）時(shí)，螺栓組中各螺栓承受的（軸向工作拉力）相等。2

18、從結(jié)構(gòu)上看，帶輪由（輪轂）、輪輻和（輪緣）三部分組成。3在直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算中，以（節(jié)點(diǎn)）為計(jì)算點(diǎn)，把一對輪齒的嚙合簡化為兩個(gè)（圓柱體）相接觸的模型。4按鍵齒齒廓曲線的不同，花鍵分為（矩形）花鍵和（漸開線）花鍵。5請寫出兩種螺紋聯(lián)接中常用的防松方法：（雙螺母等）和（防松墊圈等）。6疲勞曲線是在（應(yīng)力比）一定時(shí)，表示疲勞極限y與（循環(huán)次數(shù)）之間關(guān)系的曲線。7理論上為（點(diǎn)）接觸或（線）接觸的零件，在載荷作用下，接觸處局部產(chǎn)生的應(yīng)力稱為接觸應(yīng)力。8開式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是：（齒面的磨粒磨損）和（斷齒）。9徑向滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算主要是限制壓強(qiáng)、（速度）和（pv值）不超過許用值。1

19、0在類型上，萬向聯(lián)軸器屬于（無彈性元件的撓性）聯(lián)軸器，凸緣聯(lián)軸器屬于（剛性）聯(lián)軸器。二、選擇填空（每空1分，共10分）1下列磨損中，不屬于磨損基本類型的是（3）；只在齒輪、滾動(dòng)軸承等高副零件上經(jīng)常出現(xiàn)的是（2）。（1）粘著磨損；（2）表面疲勞磨損；（3）磨合磨損；（4）磨粒磨損。2在通過軸線的截面內(nèi)，（1）的齒廓為直邊梯形；在與基圓柱相切的截面內(nèi)，（3）的齒廓一側(cè)為直線，另一側(cè)為曲線。（1）阿基米德蝸桿；（2）法向直廓蝸桿；（3）漸開線蝸桿；（4）錐蝸桿。3、對于直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，其齒根彎曲疲勞強(qiáng)度主要取決于（4）；其表面接觸疲勞強(qiáng)度主要取決于（1）。（1）中心距和齒寬；（2）中心距和模數(shù)；（

20、3）中心距和齒數(shù)；（4）模數(shù)和齒寬。4、對于徑向滑動(dòng)軸承，（1）軸承具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉的特點(diǎn)；（3）軸承必須成對使用。（1）整體式；（2）剖分式；（3）調(diào)心式；（4）調(diào)隙式。5在滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)中，為了減小附加動(dòng)載荷，應(yīng)（4）。（1）增大鏈節(jié)距和鏈輪齒數(shù)；（2）增大鏈節(jié)距并減小鏈輪齒數(shù)；（3）減小鏈節(jié)距和鏈輪齒數(shù)；（4）減小鏈節(jié)距并增加鏈輪齒數(shù)。6對中性高且對軸的削弱又不大的鍵聯(lián)接是（1）聯(lián)接。（1）普通平鍵；（2）半圓鍵；（3）楔鍵；（4）切向鍵。三、簡答題（每小題5分，共20分）1. 畫圖表示機(jī)械零件的正常磨損過程，并指出正常磨損過程通常經(jīng)歷哪幾個(gè)磨損階段？答：主要經(jīng)歷三個(gè)階段：磨合磨

21、損階段；穩(wěn)定磨損階段；劇烈磨損階段。2. 簡述Miner法則（即疲勞損傷線性累積假說）的內(nèi)容。答：在規(guī)律性變幅循環(huán)應(yīng)力作用下，各應(yīng)力對材料造成的損傷是獨(dú)立進(jìn)行的，并可以線性地累積成總損傷當(dāng)各應(yīng)力的壽命損傷率之和等于1時(shí)，材料將會(huì)發(fā)生疲勞。3. 簡述齒向載荷分布系數(shù)Kr和齒間載荷分配系數(shù)K分別考慮的是什么因素對齒輪所受載荷的影pa響？答：系數(shù)Kp考慮的是載荷沿齒向分布不均勻性對齒輪輪齒所受載荷的影響；系數(shù)K考慮的是載荷在同時(shí)嚙合的齒對之間分配不均對齒輪輪齒所受載荷的影響。a4. 試分析張緊力F0對帶傳動(dòng)正反兩方面的影響。答：張緊力F0越大，則帶傳動(dòng)的承載能力就越大，但同時(shí)帶中所受的拉應(yīng)力也越大，從而降低帶的壽命;張緊力越小，雖可減小帶中的拉應(yīng)力，提高帶的壽命，但帶傳動(dòng)的承載能力會(huì)降低。四、解：（1）由疲勞曲線方程amN=C=oN-103分'350丫x5x106=8.6x104V550丿J9x5x106=8.2x1053分9、123(400丫1550丿x5x106=2.85x1053分2）