機械期末考試答案

《機械設計》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M為界分為兩個區(qū)：當時，

為（）區(qū)；當NVN。時，為（）區(qū)。

2.剛度是指機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，則其產生邊界膜的能力就越強;

（）越大，則其內摩擦阻力就越大。

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

特性能的化學合成物即為（）。

5.正是由于（）現(xiàn)象，使帶傳動的傳動比不準確。

帶傳動的主要失效形式為（）和（）。

6.蝸桿傳動的主要缺點是齒面間的（）很大，

因此導致傳動的（）較低、溫升較高。

7.鏈傳動水平布置時，最好（）邊在上，（）在下。

8.設計中，應根據被聯(lián)接軸的轉速、（）和（）選

擇聯(lián)軸器的型號。

9.徑向滑動軸承的半徑間隙與軸頸半徑之比稱為（）；

而（）與（）之比稱為偏心率￡。

10.對于普通平鍵，考慮到載荷分布的不均勻性，雙鍵聯(lián)接的強度

按（）個鍵計算。

二、判斷題（每小題1分，共10分）（正確的劃“J”，錯誤的劃“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。（）

2.兩摩擦表面的粗糙度值越小，則越容易實現(xiàn)液體動力潤滑。（）

3.在計算轉軸的強度時，安全系數法比當量彎矩法更精確。（）

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.閉式齒輪傳動皆須首先按齒面接觸強度進行設計計算，確定傳動

的兒何尺寸，然后校核齒根彎曲疲勞強度。（）

6.由于鏈傳動不需要張緊力，故作用在軸上的載荷較小。（）

7.正是由于過載時產生“彈性滑動”，故帶傳動對傳動系統(tǒng)具有保

護作用。（）

8.楔鍵只能用于單向傳動，雙向傳動時一，必須采用兩個楔鍵。（）

9.性能等級為6.6級的螺栓，其屈服點q=600MPa。（）

10.機械零件的計算分為設計計算和校核計算，兩種計算的目的都

是為了防止機械零件在正常使用期限內發(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一般不會出現(xiàn)點蝕現(xiàn)象？

2.對于滾動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)定動壓油膜的條件？

4.解釋名詞：滾動軸承的壽命；滾動軸承的基本額定動載荷。

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：內部軸向力乙=0.68FR,e=0.68。當時，X=l,

FR

Y=0；當時，X=0.41,丫=0.87。問哪個軸承的壽命低？

FRI=4000NFR2=2500N

五、（15分）如圖所示的螺栓組聯(lián)接，已知外載荷尸=5KN,各有關

兒何尺寸如圖所示。試計算受力最大螺栓所受的橫向工作載荷Amax。

六、（20分）設計一個標準直齒圓柱齒輪傳動，傳動比i=3.2,允許

傳動比有不超過±5%的誤差。通過強度計算已確定中心距a=

320mm,模數加N3mm,取齒寬系數匕,=1。試確定下列兒何尺寸:

"2、Zi、z2>4、4、"、匕2。

（模數系列：3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、7、8、…）

《機械設計》試題A標準答案

一、填空（每空1分，共20分）

1.在疲勞曲線上，以循環(huán)基數M為界分為兩個區(qū)：當N》No時,為（無限壽命區(qū)）區(qū)；

當N<No時，為（有限壽命區(qū)）區(qū)。

2.剛度是指機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）o

3.潤滑油的（油）性越好，則其產生邊界膜的能力就越強；（粘度）越大，則其內

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特性能的化學合成物

即為（添加劑）。

5.正是由于（彈性滑動）現(xiàn)象，使帶傳動的傳動比不準確。帶傳動的主要失效形式為

（打滑）和（帶的疲勞破壞）。

6.蝸桿傳動的主要缺點是齒面間的（相對滑動速度）很大，因此導致傳動的（效率）

較低、溫升較高。

7.鏈傳動水平布置時，最好（緊邊）邊在上，（松邊）在下。

8.設計中，應根據被聯(lián)接軸的轉速、（轉矩）和（直徑）選擇聯(lián)軸器的型號。

9.徑向滑動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￡。

10.對于普通平鍵，考慮到載荷分布的不均勻性，雙鍵聯(lián)接的強度按（1.5）個鍵計算。

二、判斷題（每小題1分，共10分）（正確的劃“J”，錯誤的劃“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）

2.兩摩擦表面的粗糙度值越小，則越容易實現(xiàn)液體動力潤滑。（V）

3.在計算轉軸的強度時，安全系數法比當量彎矩法更精確。（V）

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.閉式齒輪傳動皆須首先按齒面接觸強度進行設計計算，確定傳動的幾何尺寸，然后校

核齒根彎曲疲勞強度。（X）

6.由于鏈傳動不需要張緊力，故作用在軸上的載荷較小。（V）

7.正是由于過載時產生“彈性滑動”，故帶傳動對傳動系統(tǒng)具有保護作用。（X）

8.楔鍵只能用于單向傳動，雙向傳動時，必須采用兩個楔鍵。（X）

9.性能等級為6.6級的螺栓，其屈服點巴=600MPa。（X）

10.機械零件的計算分為設計計算和校核計算，兩種計算的目的都是為了防止機械零件在

正常使用期限內發(fā)生失效。（J）

三、簡答題（每小題5分，共20分）

1.簡述為什么開式齒輪傳動一般不會出現(xiàn)點蝕現(xiàn)象？

答：因為在開式齒輪傳動中，磨粒磨損的速度比產生點蝕的速度還快，在點蝕形成之前，

齒面的材料已經被磨掉，故而一般不會出現(xiàn)點蝕現(xiàn)象。

2.對于滾動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軸承中，一個軸承的固定限制軸向一個方向的串動，另

一個軸承的固定限制軸向另一個方向的串動，兩個軸承的固定共同限制軸的雙向串動。

3.簡述形成穩(wěn)定動壓油膜的條件？

答：I）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；

3）兩摩擦表面之間必須有足夠的相對運動速度。

4.解釋名詞；滾動軸承的壽命；滾動軸承的基本額定動載荷。

答：1）滾動軸承的壽命即滾動軸承中內、外圈滾道以及滾動體，任一元件出現(xiàn)疲勞點蝕

之前，兩套圈之間的相對運轉總轉數。也可用恒定轉速下的運轉小時數表示；

2）基本額定動載荷即基本額定壽命為1（）6轉時，軸承所能承受的最大載荷。

四、解：（1）F“=S68FR1=0.68x4000=2720（N）----------------1.5分

F(2=0.6SFR2=0.68x2500=1700(N)1.5分

(2)FS2+FX=1700+900=2600(N)<Fsl=2720(N)

故FM=FV1=2720(N)---------------------------3分

F(1-Fv=2720-900=1820(N)>F12=1700(N)

故&2=-￡=1820(N)----------------------3分

區(qū)=22^2=068=e,則X=l,丫=0。

FRI4000

則FPI^fp(XtFR]+riF/11)=//>x(lx4000+Ox2720)=4000/P(N)

-------------------------------3分

2==0.728>e,貝ijx=0.41,丫=0.87。

FR22500

XF+yF

則fp(2K22A2)^fpx(0.4lx2500+0.87x1820)

=3500fp(N)-----------------------------3分

由于42‘故軸承1的壽命短。

T=500XF=5X105X500=2.5X106(N)4分

F5x103

在F作用下，各螺栓所受橫向力為'=—=±^L=1250(N)----3分

z4

在T作用下，各螺栓所受橫向力也相等，為

6

rrTT2.5xl0,、八

F?=—r=—=---/==5524.3(N)----------4分

-4r4r4XA/802+802

顯然，1、2兩螺栓所受的橫向力最大，為

"max=+F『-2F*F,2cosa

=V12502+5524.32-2xl250x5524.3xcosl35°

二6469(N)-----------4分

12a2x320

六、解：(1)由a=—m(z，+Z2)得+z

22min

取m=5(mm)(應為標準值)—2分

2x320

則4+22-5-=128(1)----2分

分

z2=%=3.2Z](2)----2

聯(lián)立⑴、(2)解得=30.47,z2=97.53

分

取Z1=30,z2=98------4

或=mz]=5x30==150(mm)一2分

=490(mm)一分

d2=mz2=5x982

b=：-1x150(mm)—一2分

取b>=/?=150(mm),，=%+10=150+10=160(mm)---4分

注：本題主要考察：m是否為標準值？是否滿足a=；(4+〃2)=；6億+Z2)?各參數

和尺寸取值圓整是否合理?

《機械設計》試題B

一、填空（每空1分，共20分）

1.當所受軸向載荷通過（）時，螺栓組中各螺栓承

受的（）相等。

2.從結構上看，帶輪由（）、輪輻和（）三部分

組成。

3.在直齒圓柱齒輪傳動的接觸疲勞強度計算中，以（）

為計算點，把一對輪齒的嚙合簡化為兩個（）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

（）o

6.疲勞曲線是在（）一定時一，表示疲勞極限b2與

（）之間關系的曲線。

7.理論上為（）接觸或（）接觸的零件，在載

荷作用下，接觸處局部產生的應力稱為接觸應力。

8.開式齒輪傳動的主要失效形式是：（）和

()o

9.徑向滑動軸承的條件性計算主要是限制壓強、（）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.下列磨損中，不屬于磨損基本類型的是（）；只在齒輪、滾

動軸承等高副零件上經常出現(xiàn)的是（）o

（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，（）的齒廓為直邊梯形；在與基圓柱相

切的截面內，（）的齒廓一側為直線，另一側為曲線。

（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，其齒根彎曲疲勞強度主要取決于（）；

其表面接觸疲勞強度主要取決于（）。

（1）中心距和齒寬；（2）中心距和模數；

（3）中心距和齒數；（4）模數和齒寬。

4、對于徑向滑動軸承，（）軸承具有結構簡單，成本低廉的特點;

（）軸承必須成對使用。

（1）整體式;（2）剖分式;

（3）調心式;（4）調隙式。

5.在滾子鏈傳動的設計中，為了減小附加動載荷，應（）。

（1）增大鏈節(jié)距和鏈輪齒數；（2）增大鏈節(jié)距并減小鏈輪齒數;

（3）減小鏈節(jié)距和鏈輪齒數；（4）減小鏈節(jié)距并增加鏈輪齒數。

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.畫圖表示機械零件的正常磨損過程，并指出正常磨損過程通常經

歷哪幾個磨損階段？

2.簡述Miner法則（即疲勞損傷線性累積假說）的內容。

3.簡述齒向載荷分布系數和齒間載荷分配系數分別考慮的是

什么因素對齒輪所受載荷的影響？

4.試分析張緊力同對帶傳動正反兩方面的影響。

四、（15分）已知某材料的力學性能為：O-.,=350MPa,m=9,No=

5X106,對此材料進行對稱循環(huán)疲勞試驗，依次加載應力為：（1）（7,

4

=550MPa,循環(huán)次數〃i=5XIO*；（2）cr2=450MPa,循環(huán)次數〃2

5

=2X1O；（3）（T3=400MPao求：發(fā)生疲勞破壞時，方的循環(huán)次數

〃3=?

六、（18分）圖示為一蝸桿軸用兩個角接觸球軸承支承。已知蝸桿

所受軸向力尸x=580N,兩軸承的徑向力為:尸M=935N,FR2=1910N,

載荷性質系數人=1」。試計算兩個軸承的當量動載荷。

注：*內部軸向力心=0尸區(qū)，e=0.36。

*當勿We時，X=l,丫=0；當黑＞e時，X=0.41,丫=0.87。

12

◎

應

FRIFR2

八、（17分）圖示為由圓錐齒輪和斜齒圓柱齒輪組成的傳動系統(tǒng)。

已知：I軸為輸入軸，轉向如圖所示，輸出軸功率Pm=5KW,轉速

〃m=157rpm,各輪齒數為：與=25,z2=60,方=22,584,設效率為

100%。

（1）在圖中標出各輪轉向，并計算各軸的轉矩。

（2）為使2、3兩輪的軸向力方向相反，確定并在圖中標出3、4

兩輪的螺旋方向。

（3）在圖中標出2、3兩輪在嚙合點處所受各分力（K、F『、Fx）

的方向。

IIIII

1

3E%

《機械設計》試題B標準答案

一、填空（每空1分，共20分）

1.當所受軸向載荷通過（螺栓組形心）時，螺栓組中各螺栓承受的（軸向工作拉力）

相等。

2.從結構上看，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的接觸疲勞強度計算中，以（節(jié)點）為計算點，把一對輪齒的

嚙合簡化為兩個（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（應力比）一定時，表示疲勞極限a2與（循環(huán)次數）之間關系的

曲線。

7.理論上為（點）接觸或（線）接觸的零件，在載荷作用下，接觸處局部產生的應

力稱為接觸應力。

8.開式齒輪傳動的主要失效形式是：（齒面的磨粒磨損）和（斷齒）。

9.徑向滑動軸承的條件性計算主要是限制壓強、（速度）和（pv值）不超過許用值。

10.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、滾動軸承等高副零件上

經常出現(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，（1）的齒廓為直邊梯形；在與基圓柱相切的截面內，（3）

的齒廓一側為直線，另一側為曲線。

（1）阿基米德蝸桿；（2）法向直廓蝸桿；

（3）潮開線蝸桿：（4）徘蝸桿。

3、對于直齒圓柱齒輪傳動，其齒根彎曲疲勞強度主要取決于（4）；其表面接觸疲勞強

度主要取決于（1）。

（1）中心距和齒寬；（2）中心距和模數；

（3）中心距和齒數；（4）模數和齒寬。

4、對于徑向滑動軸承，（1）軸承具有結構簡單，成本低廉的特點；（3）軸承必須

成對使用。

（1）整體式；（2）剖分式；

（3）調心式；（4）調隙式。

5.在滾子鏈傳動的設計中，為了減小附加動載荷，應（4）。

（1）增大鏈節(jié)距和鏈輪齒數；（2）增大鏈節(jié)距并減小鏈輪齒數；

（3）減小鏈節(jié)距和鏈輪齒數；（4）減小鏈節(jié)距并增加鏈輪齒數。

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.畫圖表示機械零件的正常磨損過程，并指出正常磨損過程通常經歷哪幾個磨損階段？

答：主要經歷三個階段：磨合磨損階段；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）的內容。

答：在規(guī)律性變幅循環(huán)應力作用下，各應力對材料造成的損傷是獨立進行的，并可以線性

地累積成總損傷，當各應力的壽命損傷率之和等于1時，材料將會發(fā)生疲勞.

3.簡述齒向載荷分布系數Kp和齒間我荷分配系數Ka分別考慮的是什么因素對齒輪所

受載荷的影響？

答：系數K〃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K0考慮的是載荷在同時嚙合的齒對之間分配不均對齒輪輪齒所受載荷的影響。

4.試分析張緊力且對帶傳動正反兩方面的影響。

答：張緊力F。越大，則帶傳動的承載能力就越大，但同時帶中所受的拉應力也越大，從而

降低帶的壽命；張緊力越小，雖可減小帶中的拉應力，提高帶的壽命，但帶傳動的承

載能力會降低。

四、解：（1）由疲勞曲線方程a"'N=C=a_tN0

得N=1N0

IbJ

/\W9

$=N0=（黑）x5xl06=8.6xl04-----------------------3分

（丫"/、9

N?=qNo=（嚼）x5xl（）6=8.2X105--------------------3分

（\m/、9

$=，N0=（禁）x5xl06=2.85xl05--------------------3分

nnfl

(2)根據Miner法則——d——4——=1

*N2N3

5xl042xl05a,八

8.6xl048.2xl052.85xl05

4

解得：n3=4.98x10-------------------------------3分

五、解：(1)工]=0.36FR]=0.36X935(N)=336.6(N)-<--------------2分

%=0.36Fft2=0.36x1910(^)=687.6(N)---------?一一2分

(2)%+工=687.6+580=1267.6(')>凡=336.6(N)

故尸AI=工2+匕=1267.6(N)----------------------------3分

F