机械设计试题(E卷)与答案

UploadByYelkyQQ1216534370北京机械工业学院机械设计考题与答案一、是非题（有5小题，每题1分，共5分。正确在括号内写“T”，错误在括号内写“F”）1．双螺母防松结构中，如两螺母厚度不同，应先安装薄螺母，后安装厚螺母。（T）2．滚动轴承的轴向系数Y值越大，其承受轴向能力越大。（F）3．减速器的齿轮和滚动轴承可以采用不同的润滑剂。（T）4．设计蜗杆传动时，为了提高传动效率，可以增加蜗杆的头数。（T）5．失效就是零件断裂了。（F）二、选择题（有5小题，每题2分,共10分。在每小题的选项中，只有一项是符合题目要求的，把所选项的字母填在题中的横线上）6．温度对润滑油粘度的影响是随着温度的升高润滑油的粘度C。A）提高B）不变C）降低7．设计时键的截面尺寸通常是根据D从标准中选取。A）键传递的转矩B）轴的转速C）轮毂的长度D）轴的直径8．下列四种叙述中D是正确的。A）变应力只能由变载荷产生B）静载荷不能产生变应力C）变应力是由静载荷产生D）变应力是由变载荷产生，也可能由静载荷产生9．从经济观点考虑，单件生产的齿轮减速箱的箱体最好采用C。A）灰铸铁铸造B）铸钢铸造C）钢板焊接10．由下列不同材料制造的零件，其形状、尺寸、结构、表面加工情况和工作条件等完全相同，其中有效应力集中系数最大的是B。A）HT200灰铸铁B）40CrNi钢C）45钢三、填空题（有5小题，20个空，每空1分,共20分。把答案填在题中横线上）11．对下列各种零件至少举出一种常用材料的牌号，齿轮45，40Cr，滑动轴承轴瓦ZQSn10-1，ZQAl9-4，蜗轮轮缘ZQSn10-1，ZQAl9-4，螺钉Q235，20，弹簧65Mn，碳素弹簧钢丝，弹簧垫圈65Mn，滚动轴承套圈GCr15，滚动轴承保持架08F，键45。12．带传动的失效形式为打滑和疲劳破坏。因此，其主要设计依据为在保证带传动不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。13．轴按承载分为心轴，转轴和传动轴。14．螺纹联接按防松原理可分为摩擦防松，机械防松和其它防松。15．灰铸铁齿轮常用于开式传动中，这种齿轮的主要失效形式是磨损。四、问答题（有5小题，每题4分,共20分）16．什么是等强度设计？在设计中如何应用？答：一个机器的各零件或一个零件对于各种失效方式具有同样的承载能力。在设计中的应用有二：一是使各部分等强度，避免某些部分强度过大，浪费材料；二是故意设置薄弱环节，过载时失效，使其它部分在过载时不致于损坏而得到保护。17．什么是机械零件的失效？答：机械零件由于某种原因不能正常工作，叫失效。18．滑动轴承计算中，计算p，pv，v各考虑什么问题？答：p——轴承磨损；pv——发热；v——局部磨损。19．齿轮传动中的载荷系数K=KAKvKαKβ，KAKvKαKβ各为什么系数，各考虑什么因素对齿轮传动的影响？答：齿轮传动中的载荷系数K=KAKvKαKβ中，KA是使用系数，考虑外部因素引起附加动载荷UploadByYelkyQQ1216534370对齿轮传动的影响；Kv是动载系数，考虑齿轮制造、安装误差等引起附加动载荷对齿轮传动的影响；Kα是齿间载荷分配系数，考虑多齿啮合间分配载荷的不均匀现象对齿轮传动的影响；Kβ是齿向载荷分布系数，考虑载荷沿接触线分布不均的现象对齿轮传动的影响；20．什么叫机械零件的计算准则？常用的机械零件的计算准则有那些？答：机械零件的计算准则就是为防止机械零件的失效而制定的判定条件，常用的准则有强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则、可靠性准则等？五、分析题（有2小题，每题6分,共12分）21．一钢制液压油缸，缸内油压P＝2.5MPa(静载)，油缸内径D＝125mm，缸盖由6个M16的螺钉联接在缸体上.螺钉刚度Cb与缸体缸盖的刚度Cm之比为l/4，螺钉材料的性能等级为5.6级，安全系数取S＝1.5，M16螺钉的小径d1=13.835mm.若根据联接的紧密性要求，要求残余预紧力QP‘＞1.5F.试分析预紧力QP应控制在什么范围内才能满足此联接的要求?解1.计算单个螺钉的工作拉力F（2分）油缸盖联接所受的载荷FΣ=pD2/4，每个螺钉的工作拉力F＝FΣ／6＝p×D2/4/6＝2.5(125)2／4/6＝5113.27N2.计算允许的螺钉最大总拉力Q（2分）螺钉材料性能等级为5.6级，s＝300MPa，许用应力[]=s/S＝300/1.5＝200MPa.由强度条件ca＝1.3Q/(d2/4)≤[]Q≤d2[]/4/1.3＝×13.8352×200/4/1.3＝23127.83N3.求预紧力Qp的允许范围（2分）1)按螺钉强度条件求允许的最大预紧力Q＝Qp十Cb/（Cb+Cm）F≤23127.83N∴Qp≤23127.83-0.2F＝23127.83-0.2×5113.27=22105.17N2)按联接紧密性条件求最小的预紧力，根据联接紧密性要求，QP‘≥1.5F∴QP‘＝Qp-Cm/（Cb+Cm）F=Qp-0.8F≥1.5F即Qp≥1.5F十0.8F＝2.3F＝l1760.52N由以上计算结果可知，预紧力Qp应控制为l1760.52N≤Qp≤22105.17N22．一传动装置，输入转矩为T1，输出转矩为T2，速比为i，总效率为，试证明T2=T1×i×η答：设输入功率为P1（kW），输出功率为P2（kW），输入转速为n1（r/min），输出转速为n2（r/min），∵T=9.55×106×P/n(N.mm)∴P1=T1×n1/(9.55×106)P2=T2×n2/(9.55×106)∵η=P2/P1=(T2×n2/(9.55×106))/(T1×n1/(9.55×106))=T2×n2/(T1×n1)i=n2/n1∴η=T2/T1/i即T2=T1×i×η六、计算题（有2小题，每题6分,共12分）23．一对46210角接触球轴承反安装，如图1所示。已知轴承1和轴承2的径向载荷分别为R1=2000N,R2=4000N,轴上作用的轴向载荷Fa=800N(指向轴承2)，轴承的派生轴向力S的计算式S=0.68R，e=0.68，X=0.41,Y=0.87。轴承载荷有轻微冲击，载荷系数fF=1.2，工作温度不大于图1UploadByYelkyQQ1216534370120C。试求：(1)轴承1和轴承2的轴向载荷A1和A2；(2)轴承1和轴承2的当量动载荷P1和P2。解:(1)计算轴承的轴向载荷S1=0.68R1=0.68×2000=1360NS2=0.68R2=0.68×4000=2720NS1、S2方向见图2因为Fa+S2=800+2720=3520N＞S1所以轴承1“压紧”，A1=Fa+S2=800+2720=3520(2分)轴承2“放松”，A2=S2=2720N(2分)（2）计算轴承的当量动载荷轴承1A1/R1=3520/2000=1.76＞e=0.68,则取X1=0.41,Y1=0.87P1=fF(X1R1+Y1A1)=1.2×(0.41×2000+0.87×3520)=3882.4N(2分)轴承2A2/R1=2720/4000=0.68≤e=0.68,则取X2=1,Y2=0P2=fFX2R2=1.2×1×4000=4800N(2分)24．已知V带传动中，最大传递功率P=8kW，带的速度v=10m/s，若紧边拉力F1为松边拉力F2的2倍，此时小带轮上包角1=120，求：（1）有效拉力Fe；（2）紧边拉力F1；（3）当量摩擦系数fˊ。解:有效拉力Fe=1000P/v=1000×8/10=800N(2分)又知:F1-F2=Fe,F1=2F2则紧边拉力F1=2Fe=1600N(2分)根据欧拉公式得当量摩擦系数f=ln(F1/F2)/α=ln2/(3.14×120/180)=0.693/2.0933=0.331(2分)七、结构题（有4小题，每题分别为10分,2分，2分，2分，共16分）25．图3中为一对圆锥滚子轴承支承的轴系，齿轮油润滑，轴承脂润滑，轴端装有联轴器。试指出图中的结构错误（在图中错误处写出序号并在下半部改正，按序号简要说明错误的内容）（每指出一处,并正确说明错误内容和改正的,得1分,总分为10分）图2第六大题第23小题答案图feFF21UploadByYelkyQQ1216534370答:错误处见图3（改正的图未示出）共页第5页①键的位置应与齿轮处在同一直线上，而且结构不正确；②轴承盖孔径应大于轴径，避免接触；③此处不应有键联接；④轴长应短于轮毂长度，保证轴套压紧齿轮；⑤轴应有轴环，使齿轮定位；⑥轴承应正装；⑦轴不应与轴承盖相碰，且不需这么长；⑧左右两轴承盖与箱体间应有调整垫片；⑨两轴承内侧应加封油环；⑩箱体加工面与非加工面未分开。26．画出V带与带轮槽的正确安装图；27．画出普通螺栓联接的结构图28．画出普通平键A型、B型、C型的形状26,27,28题答案:八、设计题（有1小题，5分）29．设计一转椅的升降机构，升降通过一手柄进行控制。设计需画出结构示意图，并作必要的说明。答：没有标准答案，可根据创意的新颖性及是否达到设计要求给0～5分。