机械设计期末考试题及答案

机械设计期末测试题

一、是非题（“√”表示是，“Х”表示非，每小题1分，共10分 ）

1、螺纹联接中，只要螺旋副具有自锁性，则任何情况下都无需考虑防松。 （ Х ） 2、滚动轴承内圈与轴径的配合通常采用基轴制。 （ Х ） 3、验算径向滑动轴承的pv值是为了限制轴承的温升，保证轴承的抗胶合能力。 （ √ ） 4、蜗杆传动的传动比i=n1/n2=d2/d1=z2/z1 。 （ Х ） 5、在V带传动中，采用张紧轮调节带传动的张紧力时，张紧轮应安装在紧边内侧，靠近小带轮处。（ Х ） 6、将齿轮的轮齿加工成鼓形是为了改善齿面载荷分布不均的情况。 （ √ ） 7、普通平键的定心精度高于花键的定心精度。 （ Х ） 8、链传动中链轮齿数应尽量取奇数。 （ √ ）

9、V带两工作面间的夹角为40°，则与之相配合的带轮槽角也应为40°。 （ Х ） 10、其它条件不变，若球轴承的基本额定动载荷增加1倍，则该轴承的基本额定寿命将降至原来的1/8。

（ Х ）

二、填空题（每空1分，共15分）

1、某零件的σs＝500Mpa，σm＝200Mpa，σa＝200Mpa，工作点位于塑性安全区，则该零件的安全系数S＝ 1.25 。

2、普通平键的截面尺寸根据___轴的直径_________ 确定，键的长度一般参考 轮毂宽度 确定。 3、带传动中发生打滑的原因是 过载 ，发生弹性滑动的原因是 带是弹性体 和 带轮两侧的带存在拉力差 。

4、尺寸相同、结构相似的球轴承和滚子轴承相比较，承载能力较大的是 滚子轴承 ，极限转速较高的是 球轴承 。

5、带传动的应力由 离心应力 、 拉应力 、 弯曲应力 三部分组成。 6、在标准直齿圆柱齿轮传动中，当齿轮分度圆直径不变而减小模数时，对齿轮弯曲疲劳强度和接触疲劳强度的影响分别是 减小 和______ 不变 。

7 、蜗杆传动的失效通常发生在__蜗轮____轮齿上，其变位的目的是 凑配中心距或提高蜗杆传动的承载能力及传动效率 。 三、选择题（每小题2分，共16分）

１、在常用的螺纹联接中，自锁性能最好的螺纹是（ A ）。

A）三角形螺纹 B）梯形螺纹 C）锯齿形螺纹 D）矩形螺纹 2、当键联接强度不足时，可采用双键，使用两个平键，要求键（ D ）布置。 A）在同一直线上 B）相隔90 ° C）相隔120 ° D）相隔180 °

3、带传动中，v1为主动轮圆周速度、v2为从动轮圆周速度、v为带速，这些速度之间关系正确的是（ B ）。 A）v1=v2=v B）v1>v>v2 C）v1v2

4、一标准直齿圆柱齿轮传动，主动轮1和从动轮2材料的热处理硬度相同，齿数z1

A）σF1>σF2 B）σF1=σF2 C）σF1<σF2 5、下列轴承型号中，承受轴向径向联合载荷能力最高的轴承是（ C ）。 A）5306 B）N306 C）30306 D）6306 6、采用普通螺栓联接的凸缘联轴器，在传递扭矩时，（ D ）。 A）螺栓的横截面受剪切 B）螺栓与螺栓配合面受挤压 C）螺栓同时受挤压和剪切 D）螺栓受拉伸和扭转

7、按弯扭合成强度条件计算轴的应力时，公式中折合系数α是考虑（ B ）。 A）材料抗弯与抗扭的性能不同 B）弯曲应力和扭转切应力的循环性质不同 C）强度理论的要求

8、若两轴有较大的角位移，则应选用（ C ）： 凸缘联轴器 B）十字滑块联轴器 C）十字轴式万向联轴器 D）弹性套柱销联轴器

四、简答题（共25分）

1、 减速带传动中为什么要使小带轮直径d1≥ddmin，主动轮包角α1≥120°？

通常推荐带速在（5～25）m/s之间，若带速超出此范围会有什么影响？

答：

1） 小带轮直径越小，带的弯曲应力越大，所以为了避免带弯曲应力过大，要限制小带轮最小直径； 2） 主动轮包角α1影响带的最大有效拉力，α1越小带的最大有效拉力越小，为了增大带传动的最大

有效拉力，防止打滑，一般α1≥120°；

3） 带速过小表示小带轮直径过小，将使所需的有效拉力Fe 过大，导致带的根数z过多，使得带传

动结构变大；带速过大则离心力Fc 过大，所以带速应在（5～25）m/s。

2、在圆柱齿轮减速器中，为什么小齿轮齿宽b1要略大于大齿轮齿宽b2？

在强度计算时齿宽系数ψd按b1还是按b2计算？为什么？

答：

1） 为了防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合齿宽减小而增大工作载荷，所以小齿轮

齿宽b1要略大于大齿轮齿宽b2；

2） 齿宽系数ψd按大齿轮齿宽b2计算；因为大齿轮齿宽b2是一对圆柱齿轮啮合时的实际接触宽度。

3、简述型号为7310的轴承的含义、特点及应用场合。

答：代号含义：7——角接触球轴承；（0）——正常宽度，0可省略不写；3——直径系列为中系列；

10——轴承内径为50mm。 特点及应用：可同时承受径向载荷和单方向的轴向载荷，极限转速较高，一般成对使用。

4、引起链传动速度不均匀的原因是什么？其主要影响因素有哪些？什么情况下能使其瞬时传动比恒定？

答：

1） 引起链传动速度不均的主要原因是链传动的多边形效应； 2） 主要影响因素有：链的速度、链节距以及链轮齿数；

3） 在大小链轮齿数相等z1=z2（即R1＝R2）,且传动的中心距恰为节距p的整数倍时，瞬时传动

比才恒定，即恒为1。

5、由齿轮传动、带传动、链传动组成的传动系统中，一般应把什么传动安排在最高速级？把什么传动安排在最低速级？为什么要这样安排？

答：一般把带传动安排在最高级，链传动安排在最低级；

带传动具有传动平稳、缓冲吸振的特点，所以放在高速级，对电机有利；链传动工作时有噪声，

且适于工作在速度较低的场合，所以一般安排在低速级。

五、计算题（18分）

1、（8分）如图所示的矩形钢板，用4个M20的铰制孔用螺栓（受剪处直径d0=21mm）固定在槽钢上，各尺寸关系如图所示（单位：mm），钢板悬臂端受外载荷FQ=16kN，试求：

1) 螺栓组受哪几种外载荷作用，各自载荷多少？（3分）

2) 找出受力最大的螺栓并求出其所受的切应力？（5分）

1) 螺栓组受到两种外载荷作用: ① 横向力 F=FQ=16kN

② 转矩 T?F(300?FQ 1 3 2 O 4 120)?16?103?360?5.76?106N?mm 22）由横向力F引起的各螺栓所受的剪力Fi相等：

F16?103??4?103N Fi?44 由于各螺栓的力矩r相等，由转矩T引起的各螺栓所受的剪力Fj相等： Fj?Fjmax?Trmax 且 rmax?ri?602 2?riT5.76?106 所以，可得Fj? ??16973N4ri4?602 由图示受力分析可知，螺栓2和4受力最大，其所受剪力的合力为：

F2?F4?Fi2?Fj2?2FiFjcos45??(4?10)?16973?2?4?10?16973cos45?2?10N3223?4

其切应力为：?2??4?F2?4?2?1042d0?4?57.7MPa

?2122、（10分）图示为成对安装的同型号为30206的滚动轴承。根据外载荷作用情况，

已知轴承的径向支反力Fr1=1500N，Fr2=2000N，轴向外载荷Fae=400N，转速n=1000rpm。试计算：

1） 判断该对轴承采用的是“正安装”还是“反安装”，并在图上标出其派生轴向力

的作用点及方向；（2分）

2） 轴承1、2 所受的轴向力Fa1、Fa2；（2分） 3） 轴承1、2 的当量动载荷P1、P2；（3分） 4） 计算该轴承的寿命。（3分）

[注：1、C=43200N ,Fd=Fr/2Y：e=0.37, Y=1.6；

Fa/Fr>e，X=0.4,Y=1.6；Fa/Fr≤e, X =1,Y=0；

2、取温度系数ft=1.0，载荷系数fp=1.0； ]

1 2

解：1）图示轴承采用“正安装”，派生轴向力如图所示：

2）Fd1?

Fr1F15002000??468.75N , Fd2?r2??625N 2Y2?1.62Y2?1.6 ? Fd2?Fae?625?400?1025N?Fd1 ∴ 轴承1“压紧”，轴承2“放松”。

3）

Fa11025??0.683?e , ?X1?0.4 ,Y1?1.6Fr11500Fa2625??0.3125?e , ?X2?1 ,Y2?0Fr22000

P1?fp(X1Fr1?Y1Fa1)?1.0?（0.4?1500?1.6?102）5?2240NP2?fp(X2Fr2?Y2Fa2)?1.0?（1?2000?0）?2000N

∵ P1〉P2 ∴ 对轴承1的寿命进行计算。

4）

106?ftC?Lh???60n?P?6?10?0.9?43200???60?1000?2240??225653.7h?103

六、受力分析（8分）

如图所示为斜齿圆柱齿轮—蜗杆传动，小齿轮1由电机驱动。已知蜗轮4为右旋，其转向如图所示。为使中间轴轴向力互相抵消一部分，试在图上标出： (1) 蜗杆的旋向；

(2) 齿轮1、2的旋向及转向；

(3) 作出各传动件在啮合点处的受力（用三向分力表示）情况。

2 Ⅱ

3 Ⅰ

1 4

七、轴系结构改错（8分）

图示轴系结构有很多的错误和不合理的地方，至少指出8处，先在错误处编上序

号，然后在试卷上按序号简要说明其错误原因。

1） 此处弹簧垫片开口错误，应为左旋；

2） 联轴器右端无轴向定位，轴应在此位置加工一轴肩； 3） 左侧轴承端盖不应与轴接触；

4） 安装左轴承的轴段应比安装密封毡圈的轴段直径略大，以利于轴承的安装； 5） 左轴承所在轴段不需要键联接；

6） 固定左轴承的套筒厚度太大，其外径应低于轴承内圈的高度； 7） 安装齿轮的轴段长度应比齿轮的轮毂宽度短2~3mm； 8） 安装齿轮的轴段缺少键联接； 9） 安装右轴承的轴段太长且轴端应倒角；

右侧轴承端盖与箱体外壁接触面之间缺少调整垫片。

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