贵州大学考研机械设计试题库及答案2014

一、 填空题

1, 轻载，转速高并要求旋转精度高的支承可采用（ ）轴承。当轴的跨度大，刚度低时可采用（ ）轴承。

2， 在平键联接中，键的（ ）面是工作面，剖面尺寸b×h是根据（ ）

按标准选取。

3， 齿轮传动的失效形式是（ ），（ ），（ ）， （ ）。 4， 轴的结构设计中，实现轴上零件轴向定位的方法有（ ），（ ）。 5， 皮带传动中，松边应布置在（ ），链传动中松边应布置在（ ）。 6， 滑动轴承的常用材料中，（ ）不能单独制作轴瓦，只能贴附在轴瓦上作

（ ）。

7， 齿轮的失效形式中，点蚀是由（ ）应力引起的，折断是由（ ）

应力引起的。

8， 角接触球轴承在使用中应（ ），（ ）。

9， 一对相互啮合传动的齿轮，其齿面接触应力σH1和σH2的大小关系是

（ ），而齿根弯曲应力σF1 和σF1的大小关系是（ ）。 10，皮带传动不能保正精确传动比是因为皮带的（ ），而链传动的瞬时传动比变化则是由于链条的（ ）。

二、选择题

1，带传动的主动轮圆周速度V1，从动轮圆周速度V2，带速度V，则___。 （ ）

A，V1=V=V2 B，V1>V>V2 C，V1

A, 齿轮 B, 皮带 C, 蜗杆 D，链 3，闭式软齿面齿轮的设计准则是___。 （ ）

A,按弯曲疲劳强度设计

B,按弯曲疲劳强度设计，按接触疲劳强度校核 C,按接触疲劳强度设计，按弯曲疲劳强度校核 D，按弯曲疲劳强度校核 4，带传动的紧边拉力F1，松边拉力F2，初拉力F0。则有效圆周为__ _ 。 （ ）

A,F2+F0 B,F1 +F0 C, F1+F2 D,F1-F2

5，齿轮弯曲强度不足时会导致___。 （ ）

A,齿面磨损 B, 轮齿折断 C, 齿面胶合 D, 齿面点蚀 6，蜗杆传动用于传递___之间的运动和动力。 （ ）

A,平行轴 B,相交轴 C, 垂直相交轴 D, 垂直不交轴 7，滑动轴承轴瓦上的油沟位置应在___。 （ ）

A,承载区 B, 非承载区 C, 轴瓦分型处 D，任意位置 8，一般的转轴，其弯曲应力为___。 （ ）

A,对称循环应力 B, 脉动循环应力 C, 静应力 D，不确定 9，流体的粘度标志着流体的___大小。 （ ）

A, 强度 B,刚度 C,油性 D，内摩擦阻力 10，受预紧力F0和工作拉力F的紧螺栓联接中，螺栓总拉力F2 _ 。 （ ）

A, F0 +F B, F1+F C, F0+F1 D, F

1

（F0螺栓预紧力 F1剩余预紧力 F2螺栓总拉力 F工作载荷）

三、分析简答题

1，下图中，Z1的旋向如图。欲使中间轴的两轴承受力尽量小，Z3的旋向应是左旋还是右旋？（图上标出Z2，Z3的旋向）；并标出齿轮Z2，Z3的受力方向。

减速器 中间轴主视图 中间轴左视图

2，下图为一流体动压润滑向心滑动轴承。 a) 标出轴的转向；b)画出油膜压力分布示意图； h?h0?pc) 由一维雷诺方程说明油膜承载机理 ?6???xh3 3，图示为紧螺栓连接的两方案，分析回答哪个方案较为合理。 四、计算题（共35分） 1，一混合润滑滑动轴承，其轴瓦材料的[p]=15MPa, [v]=12m/s,[pv]=10MPa m/s,已知该轴承所受径向载荷为F=25000N，d=60mm,b/d=1,n=1500rpm, 该轴承是否会失效？（10分）

2

2，两板用两根普通螺栓联接。已知FR=1800N，可靠性系数kf=1.2，接合面摩擦系数μs=0.1，螺栓许用拉应力[σ]=100MPa。求dc? （10分）

3，有一对圆锥滚子轴承如图所示安装。已知FA=500N，Fr1=2000N，Fr2=3000N。载荷 平稳，常温工作，n=970r/min,求轴承寿命（15分）

注：该轴承Cr=34KN, 附加轴向力Fs=Fr/2Y,Y=1.6,冲击载荷系数fd=1；

设e=0.38；当Fa/Fr＞e, X=0.4,Y=1.6； 当Fa/Fr≤e, X=1,Y=0

一、 填空题 1、对于闭式软齿面齿轮传动，主要按 强度进行设计，而按 强度进行校核，这时影响齿轮强度的最主要几何参数是 。

2、一对齿轮啮合时，其大、小齿轮的接触应力是 ；而其许用接触应力是 的；小齿轮的弯曲应力与大齿轮的弯曲应力一般也是 。

3、在斜齿轮弯曲强度计算中的齿形系数YFa与 无关，与 有关。 4、一对外啮合斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是 、 、 。

5、在蜗杆传动中，产生自锁的条件是 。

6、有一普通圆柱蜗杆传动，已知蜗杆头数Z1=2，蜗杆直径系数q=8，蜗轮齿数Z2=37，模数m=8mm，则蜗杆分度圆直径d1= mm；蜗轮分度圆直径d2= mm；传动比i= 。

7、在带传动中，弹性滑动是 避免的，打滑是 避免的。 8、举出两种常用的轴上零件固定的方法： ； 。 9、螺纹联接防松的实质是 。 二、选择题

1、 链传动作用在轴和轴承上的载荷比带传动要小，这主要是因为 。 A、链传动只用来传递较小功率B、链速较高时，在传递相同功率时，圆周力小

3

C、链传动是啮合传动，无需大的张紧力 D、链的质量大，离心力大

2、设计V带传动时，为防止 ，应限制小带轮的最小直径。 A、带内的弯曲应力过大 B、小带轮上的包角过小 C、带的离心力过大 D、带的长度过长 3、选取V带型号，主要取决于 。

A、带传递的功率和小带轮转速 B、带的线速度 C、带的紧边拉力 C、带的松边拉力 4、带传动不能保证准确的传动比，其原因是 。 A、带容易变形和磨损 B、带在带轮上出现打滑

C、带传动工作时发生弹性滑动 D、带的弹性变形不符合虎克定律 5、 具有良好的调心作用。

A、深沟球轴承 B、调心滚子轴承 C、推力球轴承 D、圆柱滚子轴承

6角接触球轴承承受轴向负荷的能力，随接触角α的增大而 。 A、增大 B、减少

C、不变 D、增大或减少随轴承型号而定 7、非液体摩擦滑动轴承，验算pv≤[pv]是为了防止轴承 。 A、过渡磨损 B、过热产生胶合 C、产生塑性变形 D、发生疲劳点蚀 8、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

9、液体动压润滑滑动轴承能建立油压的条件中，不必要的条件是 。A、轴颈和轴承间构成楔形间隙 B、充分供应润滑油 C、轴颈和轴承表面之间有相对滑动 D、润滑温度不超过50?C 10、普通平键联接工作时，键的主要失效形式为 。

4

A、键受剪切破坏 B、键侧面受挤压破坏 C、剪切与挤压同时产生 D、磨损和键被剪断 11、工作时只承受弯矩，不传递转矩的轴称为 。

A、心轴 B、转轴 C、传动轴 D、曲轴 12、当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，细牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁性能 。

A、好 B、差 C、相同 D、不一定 13、预紧力为F0的单个紧螺栓联接，受到轴向工作载荷F下作用后，螺栓受到的总拉力F2 F0+F

A、大于 B、等于 C、小于 D、大于或等于 14、齿轮传动在以下几种工况中， 的齿宽系数ψd可取大些。 A、悬臂布置 B、不对称布置 C、对称布置 D、同轴式减速器布置 15、我国标准规定：蜗杆传动的模数应取 模数。

A、蜗轮端面模数mt B、蜗杆轴向模数mχ C、蜗杆周向模数mn

三、分析简答题

1、设Cb为螺栓刚度，Cm为被联接件刚度，试分析当Cb 》 Cm和Cb《 Cm时螺栓总拉力F2、预紧力F0和轴向工作载荷F之间的关系。

2、轴的计算当量弯矩公式M=M2?(?T)2中，应力折合系数α的含义是什么？如何取值？

3、液体摩擦动压润滑滑动轴承的相对间隙ψ的大小，对滑动轴承的承载能力，温升和运转精度有何影响？

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？

四、计算题

'

1、如图示：一钢板用4个普通螺栓与立柱联接，钢板悬臂端作用一载荷P=20000N，

接合面摩擦系数f=0.16，防滑系数Ks =1.2，螺栓材料的许用拉伸应力[σ]=120Mpa，试计算该螺栓组螺栓的小径dc。 （14分）

5

2、如图所示轴用一对7207AC型轴承支承，轴 受径向力FR=15000N，轴向载荷FA=2500N，轴 的转速n=400r/min，L=100mm。轴承的负荷系数 Fd=1.2，额定动负荷C=22500N。试计算该轴承 的寿命为多少小时 (13分)

提示：7207AC型轴承的有关参数： 轴承类型 7207AC

3、已知一标准直齿圆锥-斜齿圆柱齿轮如图。直齿锥齿轮的传动比i=2.5,压力角

α=20，齿宽中点分度圆的圆周力Ft1=5600N；斜齿圆柱齿轮分度圆螺旋角β=11?36'，分度圆的圆周力Ft3=9500N。试求： （14分） （1）在a图上标出各轮的转向。

（2）轴Ⅱ上的轴向力的大小和方向。（在b图上作） （提示：直齿圆锥齿轮的轴向力公式Fa2=Ft1 tanα cosδ1，分锥角tanδ1=Z1/Z2,斜齿

圆柱齿轮的轴向力Fa3=Ft3 tanβ） nⅠⅡⅢⅡFa/FR≤e X 1 Y 0 Fa/FR＞e X 0.41 Y 0.87 e 0.68 Fd 0.68FR

a)b) 6

《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

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)

7

=（ ），影响蜗杆传动总效率的主要因

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

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＝14032’2”，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（ ）。

8

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 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?

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?

9

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。

10

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。

11

《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、600、联接、300、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)

2、(13分)

12

[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＝150，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)

13

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)

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。

14

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；每改正1个错误得1分,满分5分。

《机械设计》课程试题（二）

15

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 。

16

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。 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。

17

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／（Ｋ

１＋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 ？

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

手柄转臂施加的力的最小值 (不计轴承效

F=100N，手柄转臂的长度l率) 。

18

2、（10分）一普通V带传动传递功率为P = 7.5 kW，带速??= 10 m/s，紧边拉力是松边拉力的两倍，即F1=2F2，试求紧边拉力、松边拉力和有效拉力。

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（

）。

19

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

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 20

《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

21

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）

（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：

ov

=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：

（6分） 2、 解:

22

（2 分）

（2 分）

=

（2 分）

=

=750N （2 分）

所以

=2x750=1500N

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

2 分） 23

（

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。

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）

24

（

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） 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）

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《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。

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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900 ; C．相隔1200； D相隔1800

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 。

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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 。 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／mm2，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)

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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。

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＝

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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。

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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。

2011年机械设计试题及答案

一、填空题及选择填空题（27分，每空1分）

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1．当动压润滑条件不具备，且边界膜遭破坏时，就会出现 、 和 同时存在的现象，这种摩擦状态称为 。 2. 一公称直径为d=16mm的螺纹副，螺纹头数n=2,螺距p=4mm, 螺 纹中径d2=D2=14mm,牙侧角β=15o,螺纹副材料的当量摩擦系数 f ′ =0.08~0.10, 经计算该螺纹副 自锁性要求。 a. 满足 b. 不满足

3. 导向平键连接的主要失效形式是 ，设计时通过 限制 来进行耐磨性计算；半圆键的缺点 是 ，所以主要适用于轴端。 4. 作为标准普通V带工作面的两侧面夹角为φ=40o，相应的V带轮 轮槽的两侧面夹角则 。 a.大于40o b.小于40o c. 等于40o。

5. 传动带所能传递的最大有效圆周力Fmax与 、 、 等因素有关，它们的值越大，Fmax就越大。 当传递的外载荷超过 时，带在带 轮上发生打滑现象；而且在传动比大于1的情况下打滑总是先从小 带轮上开始的，其原因是 。 6. 齿轮传动的五种主要失效形式中，最严重、必须避免的失效形式 是 ；软齿面闭式齿轮传动最主要的失效形式是 ； 高速重载齿轮传动易发生 ；轮齿的塑性变形常发生在 齿面材料较软、低速重载、频繁起动的传动中。

7. 下列齿轮参数中，对齿形系数YF没有影响的是 。 a. 齿数 b. 变位系数 c. 齿顶高系数 d. 压力角 e. 模数

8. 按国家标准GB/292-93规定，型号7212 C/DB轴承的类型为 ，宽度类型为 ，精度等级为 ，公称接触角α = o。

9. 对于转动的滚动轴承,其主要失效形式是 ；对于不转动、低速或摆动的轴承，主要失效形式是 ； 对于高速轴承， 是其主要失效形式。

10. 滑动轴承一般由轴颈、轴瓦、轴承座三者组成，其失效形式主要是 ，主要发生在 上。

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二、问答题（24分,每小题4分）

1. 齿向载荷分布系数Kβ的物理意义是什么？改善齿向载荷分布不均匀状况的措施有哪些？ 2. 试述齿轮传动的设计准则。

3. 按在支撑轴上零件传递运动和动力时受到的载荷类型的不同，轴分为那几种类型？并分别举例说明。

4．给出滚动轴承的当量静载荷P0的定义。

5．同滚动轴承相比，液体摩擦滑动轴承有哪些特点？ 6．在一些基本假设条件下，流体形成动压的必要条件是什么？ 三、分析计算题（29分,第一小题19分，第二小题10分）

1．一重物匀速升降装置采用如图a所示的电机+圆柱蜗杆传动系统，已知蜗杆传动的模数m =8mm，蜗杆头数及分度圆直径分别为z1=1、d1=80mm，蜗轮齿数z2=50，卷筒直径D=250mm。重物匀速升降的速度v=40m/min，最大载重量W为4kN，工况系数KA按1.0计，试分析、计算提升重物时的下列问题：

1）该装置以40m/min的速度匀速升起重物1m时，蜗杆应转多少转？并在图中标明蜗杆的转向、蜗轮轮齿旋向、节点位置处蜗杆及蜗轮的受力方向。（5分） 2）若蜗杆与蜗轮齿面间当量摩擦系数f ′= 0.18，该机构能否自锁？（2分）

3）若重物W=4kN，传动装置总的传动效率为η =0.5，试计算出电机的输出转矩Tm应是多少？（2分）

4）若蜗轮轴采用如图b所示的两个角接触轴承7209 C支撑形式, L=100mm，蜗杆传动效率η1 = 0.7，卷筒、联轴器(连接蜗轮轴与卷筒轴)、蜗轮轴上轴承的效率合计为η2 = 0.8，轴承7209 C的基本额定动载荷和基本额定静载荷分别为C = 29800N、C0 = 23800N, 其内部轴向力S=0.4Fr，径向载荷系数X和轴向载荷系数Y分别为0.44和1.36，fT=1.0，fP=1.5，试计算轴承II的寿命Lh为多少小时？（10分）

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2．图c所示为一托架，20kN的载荷作用在托架宽度方向的对称线上，用四个螺栓将托架连接在一钢制横梁上，螺栓的相对刚度为0.3，螺栓组连接采用普通螺栓连接形式，假设被连接件都不会被压溃、也不滑移，试计算:

1) 该螺栓组连接的接合面不出现间隙所需的螺栓预紧力F′ 至少应大于多少？（接合面的抗弯剖面模量W=12.71×106mm3）（7分）

2）若受力最大螺栓处接合面间的残余预紧力F′′ 要保证6956N，计算该螺栓所需预紧力F′ 、所受的总拉力F0。（3分）

四、结构题（20分）

1．试说明实现轴上零件轴向固定的五种方法，并分别画出相应于各种轴向固定方法的结构图；画出模锻轮坯、腹板式大齿轮在转轴的轴端实现轴向固定与周向固定的结构图（要求齿轮也要画出来）。（12分）

2．图d和图e为凸缘联轴器的两个半联轴器的将两根轴连接起来的两种形式的部分结构，请

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将未画出的其余部分补全，成为完整的结构。（5分）

3. 现有成品一级标准圆柱齿轮减速器一台，输入轴与小齿轮采用普通平键连接，轴与小齿轮轮毂配合段轴颈直径d=40mm，该轴段长度l=58mm，键槽长L=50mm,小齿轮轮毂键槽深t1=3.3mm。为得到比现有减速器更大的减速比，现在需要重新设计、更换该减速器的齿轮。已知重新设计得到的齿轮模数m=3.0mm, 小齿轮齿顶圆直径da1=69mm, 齿根圆直径df1=55.5mm，齿宽b1=60mm，如果采用该小齿轮，试根据上述数据进行分析：该减速器的输入轴是否具有可以继续使用的可能性？（3分）

一、填空题及选择填空题（27分，每空1分）

1．当动压润滑条件不具备，且边界膜遭破坏时，就会出现流体摩擦、

边界摩擦和干摩擦同时存在的现象，这种摩擦状态称为混合摩擦。

2. 一公称直径为d=16mm的螺纹副，螺纹头数n=2,螺距p=4mm, 螺

纹中径d2=D2=14mm,牙侧角β=15o,螺纹副材料的当量摩擦系数

f′=0.08~0.10, 经计算该螺纹副 a 自锁性要求。 a.满足 b.不满足

3. 导向平键连接的主要失效形式是 工作面的磨损 ，设计时

40

通过

限制 工作面间的压强 来进行耐磨性计算；半圆键的缺点

是 键槽对轴强度削弱较大 ，所以主要适用于轴端。 4. 作为标准普通V带工作面的两侧面夹角为φ=40o，相应的V带轮 轮槽的两侧面夹角则 b 。 a.大于40o b.小于40o c. 等于40o。

5. 传动带所能传递的最大有效圆周力Fmax与初拉力F0、带在小带轮 上的包角α1、带与带轮间的摩擦系数f等因素有关，它们的值越大， Fmax就越大。当传递的外载荷超过最大有效圆周力下的承载能力 时，带在带轮上发生打滑现象；而且在传动比大于1的情况下，打 滑总是先从小带轮上开始的，其原因是带在小带轮上的包角小于 大带轮上的包角（或带在大带轮上的包角大于小带轮上的包角）。 6. 齿轮传动的五种主要失效形式中，最严重、必须避免的失效形式 是轮齿折断；软齿面闭式齿轮传动最主要的失效形式是齿面疲劳点 蚀；高速重载齿轮传动易发生热胶合；轮齿的塑性变形常发生在 齿面材料较软、低速重载、频繁起动的传动中。

7. 下列齿轮参数中，对齿形系数YF没有影响的是 e 。 a. 齿数 b. 变位系数 c. 齿顶高系数 d. 压力角 e. 模数 8. 按国家标准GB/292-93规定，型号7212 C/DB轴承的类型为 角接触球轴承，宽度类型为 窄系列 ，精度等级为 P0 ，公称接触角α =

15 o。

9. 对于转动的滚动轴承,其主要失效形式是 疲劳点蚀 , 对于不转动、低速或摆动的轴承，主要失效形式是 局部塑性变形 , 对于高速轴承， 发热以至胶合 是其主要失效形式。

10. 滑动轴承一般由轴颈、轴瓦、轴承座三者组成， 其失效形式主要是 胶合和磨损 ，主要发生在 轴瓦 上。 二、问答题（24分,每小题4分）

1. 齿向载荷分布系数Kβ的物理意义是什么？改善齿向载荷分布不均匀状况的措施有哪些？

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Kβ的物理意义——考虑沿齿宽方向载荷分布不均匀对轮齿应力的影响系数。(2分)

措施：（答出以下7点中3点以下者1分，答出3点以上者2分） 1) 齿轮的制造和安装精度↑ 2) 轴、轴承及机体的刚度↑ 3) 齿轮在轴上的布置——合理选择 4) 轮齿的宽度——设计时合理选择 5) 采用软齿面——通过跑合使载荷均匀 6) 硬齿面齿轮——将齿端修薄、或做成鼓形齿 7) 齿轮要布置在远离转矩输入端的位置。

2. 试述齿轮传动的设计准则

评分标准：以下4点各点1分

（1）软齿面闭式齿轮传动：通常先按齿面接触疲劳强度进行设计，然后校核齿根弯曲疲劳强度。

（2）硬齿面式齿轮传动：通常先按齿根弯曲疲劳强度进行设计，然后校核齿面接触疲劳强度。

（3）高速重载齿轮传动，还可能出现齿面胶合，故需校核齿面胶合强度。 （4）开式齿轮传动：目前多是按齿根弯曲疲劳强度进行设计，并考虑磨损的影响将模数适当增大（加大10~15%）。

3. 按照轴所受载荷类型的不同，轴分为那几种类型？并分别举例说明。

评分标准：以下3点各点1分，举例正确合计1分。

（1）仅受弯矩M的轴——心轴，只起支撑零件作用，如自行车前轴。 （2）仅受转矩T的轴——传动轴，只传递运动和转矩不起支撑作用，如汽车

后轮传动轴。

（3）既受弯矩又受转矩的轴——转轴，既起支撑又起传运动和转矩作用，如

减速器的输出轴。

4．给出滚动轴承的当量静载荷P0的定义。

当量静载荷是一个假想载荷，其作用方向与基本额定静负荷相同，而在当量静载荷作用下，轴承的受载最大滚动体与滚道接触处的塑性变形总量与实际

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载荷作用下的塑性变形总量相同。（4分）

5．同滚动轴承相比，液体摩擦滑动轴承有哪些特点？

评分标准：以下6点中，答出1~2点2分，答出3~4点分3分，答出5~6点4分

1) 在高速重载下能正常工作，寿命长；

2) 精度高；滚动轴承工作一段时间后，旋转精度↓

3) 滑动轴承可以做成剖分式的 — 能满足特殊结构需要。如曲轴上的轴承； 4) 液体摩擦轴承具有很好的缓冲和阻尼作用，可以吸收震动，缓和冲击。 5) 滑动轴承的径向尺寸比滚动轴承的小。 6) 起动摩擦阻力较大。

6．在一些基本假设条件下，流体形成动压的必要条件是什么？

评分标准：答出1点2分，答出2点3分，答出3点4分

1) 流体必须流经收敛间隙,而且间隙倾角越大则产生的油膜压力越大。 2) 流体必须有足够的速度； 3) 流体必须是粘性流体。

三、分析计算题（29分,第一小题19分，第二小题10分）

1．一重物匀速升降装置采用如图a所示的电机+圆柱蜗杆传动系统，已知蜗杆传动的模数m =8mm，蜗杆头数及分度圆直径分别为z1=1、d1=80mm，蜗轮齿数z2=50，卷筒直径D=250mm。重物匀速升降的速度v=40m/min，最大载重量W为4kN，工况系数KA按1.0计，试分析、计算提升重物时的下列问题：

1）该装置以40m/min的速度匀速升起重物1m时，蜗杆应转多少转？并在图中标明蜗杆的转向、蜗轮轮齿旋向、节点位置处蜗杆及蜗轮的受力方向。（5分）

2）若蜗杆与蜗轮齿面间当量摩擦系数f ′= 0.18，该机构能否自锁？（2分）

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3）若重物W=4kN，传动装置总的传动效率为η =0.5，试计算出电机的输出转矩Tm应是多少？（2分）

4）若蜗轮轴采用如图b所示的两个角接触轴承7209 C支撑形式, L=100mm，蜗杆传动效率η1 = 0.7，卷筒、联轴器(连接蜗轮轴与卷筒轴)、蜗轮轴上轴承的效率合计为η2 = 0.8，轴承7209 C的基本额定动载荷和基本额定静载荷分别为C = 29800N、C0 = 23800N, 其内部轴向力S=0.4Fr，径向载荷系数X和轴向载荷系数Y分别为0.44和1.36，fT=1.0，fP=1.5，试计算轴承II的寿命Lh为多少小时？（10分）

1）蜗杆转：1*50/(3.14*D)=50/(3.14*0.25)=63.69(转) （1分）

蜗轮转速：40/（3.14*0.25）=50.96r/min

蜗杆转向(1分)、蜗轮轮齿旋向(1分)、蜗轮蜗杆受力分析方向如图所示（2分）。

2）写出公式得1分，结论正确得1分。

tan??z1m/d1?1?8/80?0.1tan?'?f'?0.18?tan??tan?'????' 结论：该机构满足自锁性条件。

3）写出公式得1.5分，结论正确得0.5分。

W?4kNT卷筒?TW?W?D/2?4000?250/2?500000Nmm

TW5?105Tm???2?104Nmm??i0.5?5044

4）公式、步骤都正确得9分（其中：轴承寿命计算公式占5分），计算结果正确得1分。

2．图c所示为一托架，20kN的载荷作用在托架宽度方向的对称线上，用四个螺栓将托架连接在一钢制横梁上，螺栓的相对刚度为0.3，螺栓组连接采用普通螺栓连接形式，假设被连接件都不会被压溃，试计算: 1) 该螺栓组连接的接合面不出现间隙所需的螺栓预紧力F′ 至少应大于多少？（接合面的抗弯剖面模量W=12.71×106mm3）（7分） 2）若受力最大螺栓处接合面间的残余预紧力F′′ 要保证6956N， 计算该螺栓所需预紧力F ′ 、所受的总拉力F0。（3分）

1）

（1）、螺栓组联接受力分析：将托架受力 情况分解成下图所示的受轴向载荷Q和受倾覆力矩M的两种基本螺栓组连接情况分别考

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