机械设计试卷及答案3套1

第 1 页 共 25 页

《机械设计》课程试题（一）

一、填空题(每空1分共31分)

1、当一零件受脉动循环变应力时，则其平均应力是其最大应力的（ ）。

2、三角形螺纹的牙型角α＝（ ），适用于（ ），而梯形螺纹的牙型角α＝（ ），

适用于（ ）。 3、螺纹连接防松，按其防松原理可分为（ ）防松、（ ）防松和（ ）防松。 4、带传动在工作过程中，带内所受的应力有（ ）、（ ）和（ ），最大应

力发生在（ ）。 5、链传动设计时，链条节数应选（ ）数(奇数、偶数)。链轮齿数应选（ ）数；速

度较高时，链节距应选（ ）些。 6、根据齿轮设计准则，软齿面闭式齿轮传动一般按（ ）设计，按（ ）校核；硬齿

面闭式齿轮传动一般按（ ）设计，按（ ）校核。 7、在变速齿轮传动中，若大、小齿轮材料相同，但硬度不同，则两齿轮工作中产生的齿面接触应力

（ ），材料的许用接触应力（ ），工作中产生 的齿根弯曲应力（ ），材料的许用弯曲应力（ ）。

8、蜗杆传动的总效率包括啮合效率η、（ ）效率和（ ）效率。其中啮合效率η

=（ ），影响蜗杆传动总效率的主要因素是（ ） 效率。

9、轴按受载荷的性质不同，分为（ ）、（ ）、（ ）。 10、滚动轴承接触角越大，承受（ ）载荷的能力也越大。

得分 二、单项选择题(每选项1分,共11分)

1、循环特性r=－1的变应力是（ ）应力。

A．对称循环变 B、脉动循环变 C．非对称循环变 D．静

2、在受轴向变载荷作用的紧螺柱连接中，为提高螺栓的疲劳强度，可采取的措施是( )。 A、增大螺栓刚度Cb，减小被连接件刚度Cm B．减小Cb．增大Cm C．增大Cb和Cm D．减小Cb和Cm

3、在螺栓连接设计中，若被连接件为铸件，则往往在螺栓孔处做沉头座孔．其目的是( )。 A．避免螺栓受附加弯曲应力作用 B．便于安装 C．为安置防松装置

第 2 页 共 25 页

4、选取V带型号，主要取决于（ ）。 A．带的线速度 B．带的紧边拉力

C．带的有效拉力 D．带传递的功率和小带轮转速

5、对于标准齿轮传动，影响齿形系数Y的主要几何参数是（ ）。

A．齿轮的模数 B．齿轮的压力角 C．齿轮的齿数 D．齿轮的顶隙系数

6、一斜齿圆柱齿轮传动，已知法向模数Mn＝4mm，齿数Z1=20，螺旋角β＝1432’2”，齿宽b1＝80，b2＝75mm，则该传动的齿宽系数φd等于（ ）。

A．0.852 B．O.88 C．0.8 D．0.907

7、同一工作条件，若不改变轴的结构和尺寸，仅将轴的材料由碳钢改为合金钢，可以提高轴的（ ）而不能提高轴的（ ）。 A．强度 B．刚度

8、当转速较低、同时受径向载荷和轴向载荷，要求便于安装时，宜选用（ ）。

A．深沟球轴承 B．圆锥滚子轴承 C．角接触球轴承

9、滑动轴承计算中限制pv值是考虑限制轴承的（ ）。 A．磨损 B．发热 C．胶合 D．塑性变形

10、圆柱螺旋弹簧的弹簧丝直径d=6mm,旋绕比C=5,则它的内径D1等于（ ）。

A、30mm, B、24mm, C、36mm, D、40mm

0

得分

三、计算题(38分)

1、(15分)有一受预紧力F0和轴向工作载荷作用的紧螺栓连接，已知预紧力F0＝1000 N，螺栓的刚度Cb与连接件的刚度Cm相等，轴向工作载荷F=1000N，试计算该螺栓所受的总拉力F2＝?剩余预紧力F1＝?在预紧力F0不变的条件下，若保证被连接件间不出现缝隙，该螺栓的最大轴向工作载荷Fmax为多少?

第 3 页 共 25 页

2、(13分)如图3-2所示的手摇起重绞车采用蜗杆传动。巳知模数m＝8mm，蜗杆头数z1＝1，蜗杆分度圆直径d1＝80mm，蜗轮齿数z2＝40，卷筒直径D＝200mm，蜗杆与蜗轮间的当量摩擦系数fV＝0.03，轴承和卷简中的摩擦损失等于6％，问：

(1)欲使重物W上升1m,手柄应转多少转?并在图上标出手柄的转动方向。

(2)若重物W＝5000N，手摇手柄时施加的力F＝100N，手柄转臂的长度L应是多少?

3、(10分)某轴系部件采用一对7208AC

滚动轴承支承，如图3-3所示。己知作用于轴承上的径向载荷Fr1＝1000N，Fr2＝2060N，作用于轴上的轴向载荷FA=880 N，轴承内部轴向力Fd与径向载荷Fr的关系为Fd＝0.68Fr,试求轴承轴向载荷Fa1和Fa2。

四、分析题(20分)

1.(10分)如图4-1为圆柱齿轮—蜗杆传动。已知斜齿轮1的转动方向和斜齿轮2的轮齿旋向。 (1)在图中啮合处标出齿轮1和齿轮2所受轴向力Fa1和Fa2的方向。

(2)为使蜗杆轴上的齿轮2与蜗杆3所产生的轴向力相互抵消一部分，试确定并标出蜗杆3轮齿的螺旋线方向，并指出蜗轮4轮齿的螺旋线方向及其转动方向。

(3)在图中啮合处标出蜗杆和蜗轮所受各分力的方向。

第 4 页 共 25 页

2、(10分)指出图4-2

画○编号，并分析错误原因)，正确结构图。

中的结构错误(在有错处并在轴心线下侧画出其

第 5 页 共 25 页

《机械设计》课程试题（一）

答案与评分标准

一、填空题(每空1分共31分)

1、50%。2、60、联接、30、传动。3、摩擦、机械、永久。

4、松紧边拉力产生的拉应力、离心拉应力、弯曲应力,带绕进小带轮处。5、偶、奇、小。6、接触强度、弯曲强度、弯曲强度、接触强度。7、相同、不同、不同、不同。8、啮合效率、轴承效率η2、搅油效率η3，啮合效率。9、转轴、心轴、传动轴。10、轴向。 二、单项选择题(每选项1分,共11分) 1、A。2、B。3、A。4、D。5、C。 6、D。7、A、B。8、B。9、B。10、B。 三、计算题(38分) 1.(15分)

0

0

2、(13分)

第 6 页 共 25 页

[解] (1) i=z2/z1＝40

设重物上升1m，手柄应转x转，则 (5分)

手柄的转动方向ω示于图中(3分) (2)

(总效率2分,L3分) 3、(10分)

[解] 7208C轴承的α＝15，内部轴向力 Fd＝0.4Fr,

Fd1＝0．4Fr1＝0.4×1000=400N (2分) 方向如解所示向左

Fd2＝0.4Fr2＝0.4×2060=824N (2分) 方向如图所示向右

Fd2十FA＝824十880＝1704＞Fd1 故轴承1为压紧端，轴承2为放松端。 Fa1＝Fd2十FA=1704N (3分)

Fa2＝Fd2＝824N (3分)

0

第 7 页 共 25 页

四、分析题(20分) 1.(10分)

(1)在图中啮合处齿轮1和齿轮2所受轴向力Fa1和Fa2的方向如图(2分)。

(2)蜗杆3轮齿的螺旋线方向，蜗轮4轮齿的螺旋线方向及其转动方向如图(2分)。 (3)蜗杆和蜗轮所受各分力的方向。(6分)

2、(10分)[解] 画出的正确结构图如图。 ①固定轴肩端面与轴承盖的轴向间距太小。 ②轴承盖与轴之间应有间隙。

③轴承内环和套简装不上，也拆不下来。 ④轴承安装方向不对。

⑤轴承外圈内与壳体内壁间应有5-8mm间距。 ⑥与轮毂相配的轴段长度应小于轮毂长。

⑦轴承内圈拆不下来。 每指出1个错误得1分,满分5分；

第 8 页 共 25 页

每改正1个错误得1分,满分5分。

《机械设计》课程试题（二）

一、填空题（25分）[每空1分]

1、 滚动轴承轴系一端固定一端游动的固定方式常用

在 或 情况下。

2、dn值大的滚动轴承应采用 润滑，而dn值小的滚动轴承可采用 润滑。 3、滑动轴承保证液体动压润滑的条件

有 。

4、混合摩擦（非液体摩擦）滑动轴承计算应校

核 、 、 值。

5、列举两种刚性联轴器的名称，并说明是否具有补偿轴向。径向或角向位移的能

力： ， 。

6、轴按所受载荷性质分类，只承受弯矩的称 轴；只承受扭矩称 轴；承受弯矩和扭矩称 轴。

7、直齿圆锥齿轮的当量齿数Ｚｖ＝ ；标准模数和压力角在 ；受力分析和强度计算用 直径。

8、带传动的主要失效形式为 和 。

9、带工作是截面上产生的应力

有 ， ， 。 10、在齿轮传动中，大小齿轮的接触应力是 等的，大小齿轮的弯曲应力是 等的。

第 9 页 共 25 页

二、选择题（11分）[每空1分]

1、滚动轴承内圈与轴配合的正确标注应为 。

A .Ф30H7/k6 B. Ф30H7 C .Ф30k6

2、下列滚动轴承密封装置，其中 是属于接触式密封，而 是属于非接触式密封。

Ａ.毡圈密封 Ｂ.甩油环 Ｃ.密封环 Ｄ.缝隙密封

3、在 情况下，滑动轴承润滑油的粘度不应选得较高。

Ａ.重载 Ｂ.高速 Ｃ.工作温度 Ｄ.高承受变载或冲击振动载荷

4、两相对滑动的接触表面，依靠吸附油膜进行润滑的摩擦状态称 。

Ａ.液体摩擦 Ｂ.半液体摩擦 Ｃ.混合摩擦 Ｄ.边界摩擦

5、半圆键联接当采用双键时两键应 布置。

Ａ.在周向相隔９０o Ｂ.在周向相隔１２０o

Ｃ.在周向相隔１８０o Ｄ.在轴向沿同一直线 6、为了提高受轴向变载荷螺栓联接的疲劳强度，应 。

Ａ.增加螺栓刚度。 Ｂ.降低螺栓刚度。 Ｃ.降低被联接件刚度。

7、弹簧Ａ的刚度为Ｋ１，弹簧Ｂ的刚度为Ｋ２，两弹簧并联的刚度为 。

Ａ. Ｋ１ Ｂ. Ｋ２ Ｃ. Ｋ１＋Ｋ２ Ｄ. Ｋ１Ｋ２／（Ｋ１＋Ｋ２）

8、强度等级为６.8级的螺栓材料σｓ＝ ＭＰａ。

Ａ. ６００ Ｂ. ８００ Ｃ. ６８０ Ｄ. ４８０

9、链轮中心距已定，合理确定链传动的链长时，应取 。

Ａ. 任意值 Ｂ. 等于链节长度的偶数倍 Ｃ.等于链节长度的奇数倍

10、带传动的两带轮直径不相等，一般情况下，应使哪个轮曹楔角较大 ？

第 10 页 共 25 页

Ａ. 大轮 Ｂ. 小轮 Ｃ. 主动论 Ｄ. 从动轮 三、计算题（34分）

1、（14分）图示为手动铰车中所采用的蜗杆传动。已知m=8mm，d1=80mm ，z1=1，i=40，卷筒的直径D=250mm，试计算：（1）欲使重物上升1m，应转动蜗杆的转数；（2）设蜗杆和蜗轮间的当量摩擦系数为0.18，检验该蜗杆传动是否满足自锁条件；（3）设重物重Q=5kN，通过手柄转臂施加的力F=100N，手柄转臂的长度l的最小值 (不计轴承效率) 。

率为P = 7.5 kW，带速??= 10

2、（10分）一普通V带传动传递功m/s，紧边拉力是松边拉力的两倍，即力和有效拉力。

F1=2F2，试求紧边拉力、松边拉

3、（10分）图示为一刚性凸缘联轴器，材料为Q215钢，传递的最大转矩为1400 N.m（静载荷）。已知轴的材料为45钢，工作时有轻微冲击。试根据图示和表为该联轴器选择平键，确定键的尺寸，并校核其强度（

）。

第 11 页 共 25 页

四、分析题（30分）[每题10分]

1、在图示轴的结构图中存在多处错误，请指出错误点，说明出错原因，并加以改正。

2、立式搅拌机由电动机远距离传动如图，连续工作，搅拌机转速n = 30 r/min，电动机转速nd = 1440 r/min，功率P = 5.5 kW。试设计传动方案，画出传动简图，分配各级传动比。各种传动的单级传动比常用值见下表。（10分）

各种传动的单级传动比常用值

第 12 页 共 25 页 传动类型 平带传动 V带传动 链传动 传动比 ≤5 ≤6 ≤6 传动类型 圆柱齿轮传动 圆锥齿轮传动 蜗杆传动 传动比 ≤5 ≤3 8~40 第 13 页 共 25 页 《机械设计》课程试题（二）

答案与评分标准

一、填空题（25分）[每空1分]

1、跨距较大 或 工作温度较高 。

2、 油 ， 润滑脂 。

3、 ①．相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙；②．被油膜分开的两表面必须有足够的相对滑动速度，其运动方向必须使润滑油大口进小口出； 3润滑油必须有一定的粘度供油要充分 。

4、 P 、 V 、 PV 。 5、①套筒式联轴器（无补偿能力）、②凸缘式联轴器（无补偿能力）。

6、 心 轴； 传动 轴；转 轴。

7、 z/cosδ ； 齿轮大端 ； 平均分度圆 。 8、 打滑 和 疲劳破坏 。

9、拉应力 ， 弯曲应力 ，离心应力 。 10、相 等的， 不 等的。

二、选择题（11分）[每空1分]

1、 C 。2、 AC， BD 3、 B4、 D 5、 D

6、 B 7、 C 8、 D 9、 B 10、 B 三、计算题（34分）

1、解：

（1）重物上升1m时，卷筒转动圈数：N2=1000/πD=1000÷(250x3.14)=1.27

蜗杆转动圈数为：N1=i N2=40x1.27=50.96(圈) （4分）

第 14 页 共 25 页

（2）蜗杆直径系数q=d1/m=80÷8=10

导程角：γ=arctan=arctan=7.125o

当量摩擦角：

o

v

=arctanfv= arctan=10.204

：因为： γ〈

v

所以 蜗杆传动满足自锁条件 （4分）

（3）蜗杆传动的啮合效率：

: 则： 2、 解:

分）

（2 分）

=

6分） （2

（

第 15 页 共 25 页

（2

分）

==750N （2 分）

所以 =2x750=1500N （2 分）

3、解:由轴径φ55查下表,选取键b=16,h=10,键长L=90

键的工作长度l=L-b=90-16=74mm

键与联轴器的接触长度k=0.5h=0.5x10=5mm

由〉[]=100

可见联接挤压强度不够，考虑到相差较大，所以应采用双键，相隔180布置 ，双键的工作长度l=1.5x74=111mm

见的标记为:键16x90

四、分析题（30分）[每题10分]

1、1.无垫片；2无间隙、无密封3键太长4无定位轴肩5无轴肩 6套筒高于内圈高度7轴和轮毂一样长，起不到定位作用； 8无定位；9无垫片10采用反装。

第 16 页 共 25 页

指出1处（0.5分）改正1处（0.5分）

2、（10分）

总传动比:i=n/nD=1440/30=48 （2分）

方案：电动机 带传动(i=3) 蜗杆传动(i=16) （4分）

画出方案图（4分）

第 17 页 共 25 页

3、传动力分析

如图所示为一蜗杆-圆柱斜齿轮-直齿圆锥齿轮三级传动。已知蜗杆为主动，且按图示方向转动。试在图中绘出：

（1）各轮传向。（2.5分）

（2）使II、III轴轴承所受轴向力较小时的斜齿轮轮齿的旋向。（2分）

（3）各啮合点处所受诸分力

、、的方向。（5.5分）

《机械设计》课程试题（三）

一、填空题(每空1分共24分)

1.螺纹的公称直径是指螺纹的 径，螺纹的升角是指螺纹 径处的升角。螺旋的自锁条件为 。

2、三角形螺纹的牙型角α＝ ，适用于 ，而梯形螺纹的牙型角α＝ ，适用于 。

3、螺纹联接防松，按其防松原理可分为 防松、 防松和 防松。

4、选择普通平键时，键的截面尺寸(b×h)是根据 查标准来确定的,普通平键的工作面是 。

5、带传动的传动比不宜过大，若传动比过大将使 ，从而使带的有效拉力值减小。6、链传动瞬时传动比是 ，其平均传动比是 。

7、在变速齿轮传动中，若大、小齿轮材料相同，但硬度不同，则两齿轮工作中产生的齿面接触应力 ，材料的许用接触应力 ，工作中产生的齿根弯曲应力 ，材料的许用弯曲应力 。

8、直齿圆柱齿轮作接触强度计算时取 处的接触应力为计算依据，其载荷由一对轮齿承担。

第 18 页 共 25 页

9、对非液体摩擦滑动轴承，为防止轴承过度磨损，应校核 ，为防止轴承温升过高产生胶合,应校核 。

10、挠性联抽器按是否具行弹性元件分为 挠性联轴器和 挠性联轴器两大类。

二、单项选择题(每选项1分,共10分)

1.采用螺纹联接时,若被联接件之—厚度较大，且材料较软，强度较低，需要经常装拆，则一般宜采用 。

A螺栓联接； B双头螺柱联接； C螺钉联接。

2.螺纹副在摩擦系数一定时,螺纹的牙型角越大,则 。

A. 当量摩擦系数越小，自锁性能越好； B．当量摩擦系数越小，自锁性能越差；

C. 当量摩擦系数越大，自锁性能越差； D.当量摩擦系数越大，自锁性能越好；

3、当键联接强度不足时可采用双键。使用两个平键时要求键 布置。(1分) A 在同—直线上; B相隔90 ; C．相隔120； D相隔180

0

0

0

4、普通平键联接强度校核的内容主要是 。

A.校核键侧面的挤压强度;B.校核键的剪切强度；C.AB两者均需校核；D．校核磨损。 5、选取V带型号，主要取决于 。

A．带的线速度 B．带的紧边拉力 C．带的有效拉力 D．带传递的功率和小带轮转速

6、为了限制链传动的动载荷，在节距p和小链轮齿数z1一定时,．应该限制 。

A．小链轮的转速n1； B.传动的功率P； C.传递的圆周力。 7、圆柱齿轮传动，当齿轮直径不变，而减小模数时，可以 。

第 19 页 共 25 页

A．提高轮齿的弯曲强度； B.提高轮齿的接触强度； C.提高轮齿的静强度； D．改善传动的平稳性。

8、当转速较低、同时受径向载荷和轴向载荷，要求便于安装时，宜选用 。 A．深沟球轴承 B．圆锥滚子轴承 C．角接触球轴承

9、温度升高时，润滑油的粘度 。

A.随之升高； B.保持不变；C．随之降低； D.可能升高也可能降低。

10、圆柱螺旋弹簧的弹簧丝直径d=6mm,旋绕比C=5,则它的内径D1等于 。

A、30mm, B、24mm, C、36mm, D、40mm

三、计算题(38分)1、(15分)图3-1示螺栓联接中,采用两个M20的普通螺栓，其许用拉应力[σ]＝l60N／mm，联接件接合面间摩擦系数f＝0.20，防滑系数Ks＝1.2，计算该联接件允许传递的静载荷F＝?(M20的螺栓d1＝17.294mm)(10分)

2

图3-1

2、(13分)如图3-2所示某电梯传动装置中采用蜗杆传动，电机功率P=10kW，转速n1＝970r／min，蜗杆传动参数z1＝2；z2＝60；直径系数q＝8；总效率η＝0．8，m＝8，右旋蜗杆，试计算：〔14分)

(1)电梯上升时，标出电机转向； (2)标出蜗杆所受各力的方向；

(3)计算蜗轮所受各力大小。

第 20 页 共 25 页

3、根据工作条件，决定在某传动轴上安装一对角接触向心球轴承(如图所示)，已知两个轴承受到的径向载荷分别为Fr1＝1650N和Fr2=3500N。外加轴向力Fae＝1020N。 (1)若派生轴向力Fd＝0.7Fr，试计算两个轴承实际受到的轴向载荷Fa1和Fa2。

四、分析题(20分)

1.(10分) 如图4-1传动系统，要求轴Ⅱ、Ⅲ上的轴向力抵消一部分，试确定：

1)蜗轮6的转向； 2)斜齿轮

3、4和蜗杆5、蜗轮6的旋向；

3)分别画出蜗杆5，蜗轮6啮合点的受力方向。

第 21 页 共 25 页

2、(10分)指出图4-2中的结构错误(在有错处画○编号，并分析错误原因)，并在轴心线下侧画出

其正确结构图。

图4-2

《机械设计》课程试题（三）

答案与评分标准

一、填空题(每空1分共24分)

1、大,中,

0

0

。

2、60、联接、30、传动。

3、摩擦、机械、永久。 4、轴径d、侧面。 5、包角α。 6、变量、常数。

7、相同、不同、不同、不同。

第 22 页 共 25 页

8、节点。 9、p、pv。

10、无弹性元件,有弹性元件。

二、单项选择题(每选项1分,共10分)

1、B。2、D。3、D。4、A。5、D。6、A。7、D。8、B。9、C。10、B。 三、计算题(40分)

1.(13分)

螺栓预紧后，接合面所产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷，假设各螺栓所需预紧力均为F0 则由平衡条件

可得

(4分)

螺栓危险截面的强度条件为

于是得 (4分)

(5分)

2、(13分)

第 23 页 共 25 页

[解]

(1)电机转向箭头向上； (1分)

(2)蜗杆受各力方向如图 (3分)

(3分)

(3分)

Fr2＝Ft2·tanα＝9845tan20°＝3583N (3分)

3、(14分) [解]

Fd1＝0.7Fr1＝0.7×1650=1155N (2分) 方向向右

Fd2＝0.7Fr2＝0.7×

3500=2450N (2分)

第 24 页 共 25 页

方向向左

Fd1十Fae＝1155十1020＝2175 ＜ Fd2 故轴承1为压紧端，轴承2为放松端。

Fa1＝Fd2-Fae=2450-1020N =1430 (2分)

Fa2＝Fd2＝2450N (2分)

(3分)

(3分) 四、分析题(26分)

1.(12分)(1) 蜗轮6的转向为逆时针方向； (2分)

(2)齿轮3左旋，齿轮4右旋，蜗杆5右旋，蜗轮6右旋；(4分)

(3)蜗杆5啮合点受力方向如图(a)；蜗轮6啮合点受力方向如图(b)。(6分)

第 25 页 共 25 页

2、(14分)[解] 画出的正确结构图如图。

①轴的右端面应缩到联轴器端面内1～2mm，轴端挡圈压到联轴器端面上，与轴端面留有间隙；

②联轴器与透盖不能接触，联轴器应右移；

③联轴器与轴配合直径应小一点，形成轴肩定位；

④联轴器处联接平键与蜗轮处联接平键应在一条线上；键与毂孔键槽底面间应有间隙；

⑤右轴承内圈左端面只能与套筒端面接触，与轴肩端面应有间隙，所以套筒内轴颈右端面应左移1～2mm； ⑥与蜗轮轮毂配合轴颈长度应比轮毂长短1～2mm，轴颈右端面缩进去；

⑦左轴承内圈不能被轴环全挡住，轴环左部轴径减小至内圈厚度的2／3左右； ⑧透盖和闷盖外圆外侧应倒角，与箱体间均应有调整垫片。

⑨轴的左

端伸出轴承内圈过长，应缩短一点。每指出一处错误1分,说明原因1分,指出五个错误算满分10分；画出正确图形4分。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/el8o.html