《机械设计》试题A及答案

第页1《机械设计》试题A一、填空（每空1分，共20分）1．在疲劳曲线上，以循环基数N0为界分为两个区：当N≥N0时，为（）区；当N＜N0时，为（）区。2．刚度是指机械零件在载荷作用下抵抗（）的能力。零件材料的弹性模量越小，其刚度就越（）。3．润滑油的（）性越好，则其产生边界膜的能力就越强；（）越大，则其内摩擦阻力就越大。4．为改善润滑油在某些方面的性能，在润滑油中加入的各种具有独特性能的化学合成物即为（）。5．正是由于（）现象，使带传动的传动比不准确。带传动的主要失效形式为（）和（）。6．蜗杆传动的主要缺点是齿面间的（）很大，因此导致传动的（）较低、温升较高。7．链传动水平布置时，最好（）边在上，（）在下。8．设计中，应根据被联接轴的转速、（）和（）选择联轴器的型号。9．径向滑动轴承的半径间隙与轴颈半径之比称为（）；而（）与（）之比称为偏心率。10．对于普通平键，考虑到载荷分布的不均匀性，双键联接的强度第页2按（）个键计算。二、判断题（每小题1分，共10分）（正确的划“√”，错误的划“×”）1．十字滑块联轴器中的所有元件都是刚性元件，因此属于刚性联轴器。（）2．两摩擦表面的粗糙度值越小，则越容易实现液体动力润滑。（）3．在计算转轴的强度时，安全系数法比当量弯矩法更精确。（）4．相啮合的蜗杆和蜗轮的螺旋角必须大小相等，旋向相反。（）5．闭式齿轮传动皆须首先按齿面接触强度进行设计计算，确定传动的几何尺寸，然后校核齿根弯曲疲劳强度。（）6．由于链传动不需要张紧力，故作用在轴上的载荷较小。（）7．正是由于过载时产生“弹性滑动”，故带传动对传动系统具有保护作用。（）8．楔键只能用于单向传动，双向传动时，必须采用两个楔键。（）9．性能等级为6.6级的螺栓，其屈服点s＝600MPa。（）10．机械零件的计算分为设计计算和校核计算，两种计算的目的都是为了防止机械零件在正常使用期限内发生失效。（）三、简答题（每小题5分，共20分）1．简述为什么开式齿轮传动一般不会出现点蚀现象？2．对于滚动轴承的轴系固定方式，请解释什么叫“两端固定支承”？第页33．简述形成稳定动压油膜的条件？4．解释名词:滚动轴承的寿命；滚动轴承的基本额定动载荷。四、（15分）某轴用一对同型号角接触球轴承支承，受力情况如图所示。已知：内部轴向力SF＝0.68RF，e＝0.68。当RAFF≤e时，X＝1，Y＝0；当RAFF＞e时，X＝0.41，Y＝0.87。问哪个轴承的寿命低？Fx=900NFR1=4000NFR2=2500N12第页4五、（15分）如图所示的螺栓组联接，已知外载荷F＝5KN，各有关几何尺寸如图所示。试计算受力最大螺栓所受的横向工作载荷Fsmax。六、（20分）设计一个标准直齿圆柱齿轮传动，传动比i＝3.2，允许传动比有不超过±5％的误差。通过强度计算已确定中心距a＝320mm，模数m≥3mm，取齿宽系数d＝1。试确定下列几何尺寸：m、z1、z2、d1、d2、b1、b2。（模数系列：3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、7、8、…）第页5《机械设计》试题A标准答案一、填空（每空1分，共20分）1．在疲劳曲线上，以循环基数N0为界分为两个区：当N≥N0时，为（无限寿命区）区；当N＜N0时，为（有限寿命区）区。2．刚度是指机械零件在载荷作用下抵抗（弹性变形）的能力。零件材料的弹性模量越小，其刚度就越（小）。3．润滑油的（油）性越好，则其产生边界膜的能力就越强；（粘度）越大，则其内摩擦阻力就越大。4．为改善润滑油在某些方面的性能，在润滑油中加入的各种具有独特性能的化学合成物即为（添加剂）。5．正是由于（弹性滑动）现象，使带传动的传动比不准确。带传动的主要失效形式为（打滑）和（带的疲劳破坏）。6．蜗杆传动的主要缺点是齿面间的（相对滑动速度）很大，因此导致传动的（效率）较低、温升较高。7．链传动水平布置时，最好（紧边）边在上，（松边）在下。8．设计中，应根据被联接轴的转速、（转矩）和（直径）选择联轴器的型号。9．径向滑动轴承的半径间隙与轴颈半径之比称为（相对间隙）；而（偏心距）与（半径间隙）之比称为偏心率。10．对于普通平键，考虑到载荷分布的不均匀性，双键联接的强度按（1.5）个键计算。二、判断题（每小题1分，共10分）（正确的划“√”，错误的划“×”）1．十字滑块联轴器中的所有元件都是刚性元件，因此属于刚性联轴器。（×）2．两摩擦表面的粗糙度值越小，则越容易实现液体动力润滑。（√）3．在计算转轴的强度时，安全系数法比当量弯矩法更精确。（√）4．相啮合的蜗杆和蜗轮的螺旋角必须大小相等，旋向相反。（×）5．闭式齿轮传动皆须首先按齿面接触强度进行设计计算，确定传动的几何尺寸，然后校核齿根弯曲疲劳强度。（×）第页66．由于链传动不需要张紧力，故作用在轴上的载荷较小。（√）7．正是由于过载时产生“弹性滑动”，故带传动对传动系统具有保护作用。（×）8．楔键只能用于单向传动，双向传动时，必须采用两个楔键。（×）9．性能等级为6.6级的螺栓，其屈服点s＝600MPa。（×）10．机械零件的计算分为设计计算和校核计算，两种计算的目的都是为了防止机械零件在正常使用期限内发生失效。（√）三、简答题（每小题5分，共20分）1．简述为什么开式齿轮传动一般不会出现点蚀现象？答：因为在开式齿轮传动中，磨粒磨损的速度比产生点蚀的速度还快，在点蚀形成之前，齿面的材料已经被磨掉，故而一般不会出现点蚀现象。2．对于滚动轴承的轴系固定方式，请解释什么叫“两端固定支承”？答：两端固定支承即为轴上的两个轴承中，一个轴承的固定限制轴向一个方向的串动，另一个轴承的固定限制轴向另一个方向的串动，两个轴承的固定共同限制轴的双向串动。3．简述形成稳定动压油膜的条件？答：1）两摩擦表面之间必须能够形成收敛的楔形间隙；2）两摩擦表面之间必须有充足的、具有一定粘度的润滑油；3）两摩擦表面之间必须有足够的相对运动速度。4．解释名词；滚动轴承的寿命；滚动轴承的基本额定动载荷。答：1）滚动轴承的寿命即滚动轴承中内、外圈滚道以及滚动体，任一元件出现疲劳点蚀之前，两套圈之间的相对运转总转数。也可用恒定转速下的运转小时数表示；2）基本额定动载荷即基本额定寿命为106转时，轴承所能承受的最大载荷。四、解：（1）1168.0RsFF＝2720400068.0（N）―――――――――1.5分2268.0RsFF＝1700250068.0（N）―――――――――1.5分（2）260090017002xsFF（N）＜27201sF（N）第页7故1AF27201sF（N）――――――――――――――――3分182090027201xsFF（N）＞17002sF（N）故2AF18201xsFF（N）―――――――――――――3分eFFRA68.04000272011，则X＝1，Y=0。则)2720040001()(1111P1PARPfFYFXfF＝4000Pf（N）――――――――――――――――――3分728.02500182022RAFF＞e，则X＝0.41，Y＝0.87。则)182087.0250041.0()(2222P2PARPfFYFXfFPf3500（N）―――――――――――――――――3分由于P1F＞P2F，故轴承1的寿命短。五、解：（1）将F向螺栓组形心平移，同时得转矩T。T=500×F＝5×105×500＝2.5×106（N）―――――――4分在F作用下，各螺栓所受横向力为Fs1＝125041053zF（N）―――3分160160500FTF第页8在T作用下，各螺栓所受横向力也相等，为2262280804105.244FrTrrTs＝3.5524（N）――――――4分显然，1、2两螺栓所受的横向力最大，为cos2212221maxsssssFFFFF135cos3.5524125023.55241250226469（N）―――――――4分六、解：（1）由)(2121zzma得mmazz3202221取m=5（mm）（应为标准值）―――――――2分则5320221zz＝128（1）―――2分1122.3zizz（2）―――2分联立（1）、（2）解得47.301z，53.972z取301z，982z――――――4分15030511mzd（mm）―――――――2分49098522mzd（mm）―――――――2分15011dbd（mm）――――――――――2分取1502bb（mm），160101501021bb（mm）――4分注：本题主要考察：m是否为标准值？是否满足)(21)(212121zzmdda？各参数和尺寸取值圆整是否合理？第页9《机械设计》试题B一、填空（每空1分，共20分）1．当所受轴向载荷通过（）时，螺栓组中各螺栓承受的（）相等。2．从结构上看，带轮由（）、轮辐和（）三部分组成。3．在直齿圆柱齿轮传动的接触疲劳强度计算中，以（）为计算点，把一对轮齿的啮合简化为两个（）相接触的模型。4．按键齿齿廓曲线的不同，花键分为（）花键和（）花键。5．请写出两种螺纹联接中常用的防松方法：（）和（）。6．疲劳曲线是在（）一定时，表示疲劳极限γN与（）之间关系的曲线。7．理论上为（）接触或（）接触的零件，在载荷作用下，接触处局部产生的应力称为接触应力。8．开式齿轮传动的主要失效形式是：（）和（）。9．径向滑动轴承的条件性计算主要是限制压强、（）和第页10（）不超过许用值。10．在类型上，万向联轴器属于（）联轴器，凸缘联轴器属于（）联轴器。二、选择填空（每空1分，共10分）1．下列磨损中，不属于磨损基本类型的是（）；只在齿轮、滚动轴承等高副零件上经常出现的是（）。（1）粘着磨损；（2）表面疲劳磨损；（3）磨合磨损；（4）磨粒磨损。2．在通过轴线的截面内，（）的齿廓为直边梯形；在与基圆柱相切的截面内，（）的齿廓一侧为直线，另一侧为曲线。（1）阿基米德蜗杆；（2）法向直廓蜗杆；（3）渐开线蜗杆；（4）锥蜗杆。3、对于直齿圆柱齿轮传动，其齿根弯曲疲劳强度主要取决于（）；其表面接触疲劳强度主要取决于（）。（1）中心距和齿宽；（2）中心距和模数；（3）中心距和齿数；（4）模数和齿宽。4、对于径向滑动轴承，（）轴承具有结构简单，成本低廉的特点；（）轴承必须成对使用。（1）整体式；（2）剖分式；（3）调心式；（4）调隙式。第页115．在滚子链传动的设计中，为了减小附加动载荷，应（）。（1）增大链节距和链轮齿数；（2）增大链节距并减小链轮齿数；（3）减小链节距和链轮齿数；（4）减小链节距并增加链轮齿数。6．对中性高且对轴的削弱又不大的键联接是（）联接。（1）普通平键；（2）半圆键；（3）楔键；（4）切向键。三、简答题（每小题5分，共20分）1．画图表示机械零件的正常磨损过程，并指出正常磨损过程通常经历哪几个磨损阶段？2．简述Miner法则（即疲劳损伤线性累积假说）的内容。3．简述齿向载荷分布系数K和齿间载荷分配系数K分别考虑的是什么因素对齿轮所受载荷的影响？4．试分析张紧力F0对带传动正反两方面的影响。四、（15分）已知某材料的力学性能为：1＝350MPa，m＝9，0N＝5×610，对此材料进行对称循环疲劳试验，依次加载应力为：（1）1＝550MPa，循环次数n1＝5×410；（2）2＝450MPa，循环次数n2＝2×510；（3）3=400MPa。求：发生疲劳破坏时，3的循环次数n3＝？第页12六、（18分）图示为一蜗杆轴用两个角接触球轴承支承。已知蜗杆所受轴向力xF＝580N，两轴承的径向力为：1RF＝935N，R2F＝1910N，载荷性质系数Pf＝1.1。试计算两个轴承的当量动载荷。注：＊内部轴向力SF＝eFR，e＝0.36。＊当RAFF≤e时，X＝1，Y＝0；当RAFF＞e时，X＝0.41，Y＝0.87。八、