机械设计试题答案(2006A)

机械设计试题（1） 一、判断题（正确“T”，错误“F”，共10分，每题1分） ⒈塑性材料在变应力作用下的主要失效形式是疲劳破坏。（ ） ⒉在有较大冲击和振动载荷的场合，宜优先选用弹性柱销联轴器。（ ） ⒊平键只能用于静联接。（ ）

⒋摩擦型带传动不能保证准确传动比的原因是带在带轮上出现打滑。（ ） ⒌轮齿疲劳点蚀通常首先出现在齿廓的节线靠近齿根处。（ ） ⒍在齿轮传动中，两轮齿面接触应力是相等的。（ ） ⒎蜗杆传动用于传递两相交轴的运动与动力。（ ） ⒏代号为62308的轴承的内径为308mm。（ ）

⒐滑动轴承形成液体动压润滑的过程中，轴颈中心位置是变动的。（ ） ⒑自行车的前轮轴是固定心轴。（ ） 二、选择题（共30分，每题2分）

⒈某零件受稳定的对称循环变应力，其塑性材料有限寿命N的疲劳极限??1N是通过（ ）求得的。

A.疲劳曲线图 B.极限应力线图 C.Miner假说 ⒉计算采用三角形螺纹的紧螺栓连接的拉伸强度时，考虑到拉伸与扭转的复合作用，应将拉伸载荷增加到原来的（ ）倍。

A. 1.3 B.1.25 C. 1.1 D.0.3 ⒊带传动在工作中产生弹性滑动的原因是（ ）。

A. 带的弹性与紧边和松边有拉力差 B. 带与带轮间摩擦系数小 C. 传递的外载荷过大 D.初拉力过小

⒋在一定转速下，要减轻链传动的运动不均匀性和动载荷，应（ ）。 A.增大链节距和链轮齿数 B. 减小链节距，增大链轮齿数 C.减小链节距和链轮齿数 D. 增大链节距，减小链轮齿数 ⒌软齿面闭式齿轮传动的主要失效形式是（ ）。

A.齿面胶合 B.齿面疲劳点蚀 C.齿面磨损 D.轮齿折断

⒍在开式齿轮传动中，齿轮模数m应根据（ ）条件确定，再考虑磨损适当增大。 A. 齿面接触疲劳强度 B. 齿根弯曲疲劳强度 C.齿面胶合强度 D.齿轮工作环境 ⒎斜齿圆柱齿轮的齿数z与模数mn不变，若增大螺旋角β，则分度圆直径（ ）。 A.不变 B. 减小 C. 增大 D.难以确定

⒏键的剖面尺寸通常是根据（ ）从标准中选取。

A.传递的转矩 B.传递的功率 C. 轴的直径 D. 轮毂的长度 ⒐当要求转速较高时，宜选用（ ）。

A.圆锥滚子轴承 B.滚针轴承 C.深沟球轴承 D.圆柱滚子轴承 ⒑两相对滑动的接触表面，依靠吸附膜进行润滑的摩擦状态称为（ ）。 A.液体摩擦 B. 混合摩擦 C.干摩擦 D. 边界摩擦 ⒒温度升高，润滑油的粘度（ ）。

A.随之升高 B.保持不变 C. 可能升高也可能降低 D.随之降低

⒓非液体摩擦滑动轴承设计中，验算p≤[p]是为了防止发生（ ）失效。 A.过热胶合 B.过大塑性变形 C. 点蚀 D. 过度磨损 ⒔当转轴的转矩按脉动循环变化时，该轴的当量弯矩公式Me?M2?(?T)2中α=

（ ）。

A.α=1 B. α=0.8 C. α=0.3 D. α=0.6 ⒕采用变位蜗杆传动时，是（ ）。

A.仅对蜗杆进行变位 B.蜗杆、蜗轮均不变位 C.蜗杆、蜗轮同时变位 D. 仅对蜗轮进行变位

⒖普通受拉紧螺栓连接，受横向载荷时，螺栓中受（ ）。 A.拉应力 B. 压应力 C.剪切应力 D. 拉应力和扭剪应力 三、简答题

⒈（4分）写出一维雷诺方程，并解释形成液体动压润滑的必要条件。

⒉（6分）按防松原理螺纹防松的方法可分几类？每一类各举两个具体的防松方法。 ⒊（3分）带传动的主要失效形式是什么？最大应力的部位在哪里？

⒋（4分）有一种V带传动、链传动和齿轮传动组成的减速传动装置，试合理确定其传动布置方案，并说明其理由。 四、计算题

⒈（10分）图1示传动机构中，蜗杆主动，转向如图示，欲使Ⅱ轴上所受的轴向力最小，试确定蜗杆1、齿轮3和齿轮4的螺旋方向、轴Ⅲ的转向，并在图中标出蜗轮2和齿轮4的受力图（各用3个分力表示）。

图1

⒉（10分）某受轴向变载荷的紧螺栓连接，已知螺栓的预紧力F0?9000N，轴向工作变载荷为0~8000N，螺栓的刚度和被连接件的刚度之间的关系式为

cb?0.5，求⑴画出该cm螺栓连接的受力变形线图，并在图上标出当工作载荷最大时，螺栓承受的总拉力F2、螺栓的载荷增量?F和剩余预紧力F1；⑵如螺栓的小径为10.375mm，则螺栓的工作应力幅?a、平均应力?m为多少？

⒊（10分）在图2所示的轴承装置中，轴承型号为70312AC，轴的转速为1000r/min，轴承1的径向载荷Fr1?15000，轴承2的径向载荷Fr2?7000N，作用在轴上的轴向载N，荷FA?5700N，该轴承的e?0.68，派生轴向力计算公式Fd?0.7Fr，当

Fa?e时，FrX?0.41，Y?0.87，fp?1，轴承的基本额定动载荷C?78kN，试求：⑴各轴承所受

的轴向载荷Fa1、Fa2；⑵计算轴承的工作寿命。

图2

⒋（5分）指出图3所示轴系结构设计中的错误，说明错误的原因。（指出5处得满分）

图3

⒌（8分）某合金钢制造的零件，其材料性能为：???0.2，??1?500MPa，

?S?800MPa，工作应力为?max?300MPa，?min??100MPa，r=C，综合影响系数

K??2，按无限寿命计算，求⑴画出零件的简化极限应力线图；⑵在图中标出工作应力点

的位置，可能发生的失效，说明原因。 答案

一、T,T,F,F,T,T,F,F,T,T

二、A,A,A,B,B,B,C,C,C,D,D,D,D,D,D

三、⒈

h?h0?p?6?v(1分),三个条件：润滑油具有足够的粘度，且供油充分（1分）；?xh3两相对运动表面需形成收敛的楔形间隙，带润滑油从大口进入，小口流出（1分）；流

体有足够的速度（1分）。 ⒉摩擦防松（1分），如弹簧垫圈、双螺母、尼龙圈锁紧螺母（1分）；机械防松（1分），如圆螺母与止动垫圈、开口销与六角开槽螺母、串接钢丝（1分）；其他放松方法（永久防松）（1分），如冲点（破坏螺纹副）、焊接、粘接（1分）

⒊打滑、疲劳破坏(2分)；紧边绕上小带轮处（1分）。 ⒋应按V带传动—齿轮传动—链传动减速顺序布置（2分）。因V带传动靠摩擦力工作，传递圆周力不大，而且传动平稳，能缓冲吸振，适合于高速传动；链传动速度不均匀，冲击及动载荷较大，用于低速，同时它是啮合传动，承载能力较高；齿轮传动适用范围较广，但高速驶要求精度较高，所以用于第二级中速传动。（2分） 四、⒈蜗杆1右旋，齿轮3右旋，齿轮4左旋；轴3转向向上；Fr2向上、Ft2向里、Fa2向左；Fr4向下、Ft4向里、Fa4向左

⒉

（3分）

F2?F0?cb1F?9000??8000?11667N （1分）

cb?cm3?F?cbF?2667N （1分）

cb?cmcm2F?9000??8000?3667N （1分）

cb?cm3F1?F0??max?4?1.3F24?1.3?11667??179.4MPa （1分） 22?d1??10.375?min?4?1.3F04?1.3?8000??123MPa （1分） 22?d1??10.375?28.2MPa （1分） ?m??a??max??min2?max??min2?151.2MPa（1分）

⒊（1）Fd1?0.7Fr1?10500；Fd2?0.7Fr2?4900N，向左（1分）； N，向右（1分） Fa1?5700?4900?10600； Fa2?4900N （1分）； N （1分） （2）

Fa1?e，PN 1?fp(X1Fr1?Y1Fa1)?0.41?15000?0.87?10600?15372Fr1（1分）

Fa2?e，P2?fp(X2Fr2?Y2Fa2)?0.41?7000?0.87?4900?7133N Fr2（1分）

Lh?16667C?16667780003()?()?2177.46 (小时) （4分） 1000P1100015372⒋⑴左轴端段不应有键；⑵锥齿轮与键联接处结构不正确；⑶左轴承轴肩过高；⑷两

轴承无法安装；⑸轴承盖处无密封；⑹轴承盖与轴承座间缺调整垫片；⑺两轴承间轴段直径设计不合理；⑻两轴承外圈应置一套筒；⑼套杯左端应有挡肩；⑽右轴承的右侧轴上加一段螺纹，配以圆螺母以调整轴承间隙；⑾右轴承右侧轴段直径应作相应改变，变为阶梯直径递减式；⑿套杯不固定。

⒌ ?0?2??12?500，A（0，250）（1分），C（800，0）??833.3MPa （1分）

1???1?0.2（1分），D（416.65,208.3）（1分）,工作应力点M：?m?100MPa（1分），?a?200MPa（1分），疲劳破坏（1分），图3分。

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