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长沙理工大学机械设计期末考试题库含答案

机械设计试卷3

一选择填空题(每空一分共20分)

1在常用的螺纹连接中,自锁性能最好的螺纹是普通螺纹,其牙型角

2普通平键连接工作时,平键的工作面是侧面,平键的剖面尺寸

轴径从标准中查取。

平键连接主要失效形式是压溃。

3带传动中,若

为主动轮圆周速度,

为从动轮圆周速度,

为带速,则这些速度之间存在的关系是

4V带传动中,V带截面楔角

,则V带轮的轮槽角φ0应<

5在设计V带传动时,V带的型号可根据计算功率和小带轮转速查选型图确定。

6对于一对材料相同的钢制软齿面齿轮传动,为使大小齿轮接近等强度,常用的热处理方法是小齿轮调质,大齿轮正火。

7根据轴的承载情况,自行车的前轴承受弯矩作用应称为心轴。

中间轴应称为转轴。

8代号为6206的滚动轴承,其类型是深沟球轴承,内径d=30mm。

9温度和压力是影响粘度的主要因素,若温度升高,则粘度降低(或减少),

若压力升高,则粘度增加(或变大)。

10在下列联轴器中,能补偿两轴的相对位移以及可缓冲吸振的是D。

A凸缘联轴器B齿式联轴器C万向联轴器D弹性柱销轴器

11在蜗杆传动中,规定蜗杆分度圆直径的目的是减少蜗轮滚刀的数量,利于刀具标准化。

12普通平键连接工作时,平键的工作面是侧面。

二简答题(共5题,每题6分)

1简述齿轮传动的失效形式和开式齿轮传动的设计准则

答:

失效形式包括:

轮齿折断(1分)、齿面疲劳点蚀(1分)、齿面磨损(1分)、齿面胶合(1分)、轮齿塑性变形(1分)。

开式齿轮传动的设计准则:

按齿根弯曲疲劳强度进行设计,然后考虑磨损的影响将模数适当加大。

(1分)

2以框图形式说明转轴的设计过程。

3简述蜗杆传动的正确啮合条件。

答:

中间平面上,蜗杆轴向模数与蜗轮端面模数相等,均为标准值(2分);蜗杆轴面压力角与蜗轮端面压力角相等,且为标准值(2分);蜗杆与蜗轮轮齿的螺旋线方向相同并且蜗杆分度圆柱上的导程角等与蜗轮分度圆柱上的螺旋角。

(2分)

4简述动载系数Kv和齿间载荷分配系数Kα的含义并各举出两个主要影响因素。

答:

动载系数Kv是考虑由于齿轮制造精度、运转速度等轮齿内部因素引起的附加动载荷影响系数。

(1.5分)

影响Kv的主要因素有由基节和齿形误差产生的传动误差、节线速度误差和轮齿啮合刚度等。

齿间载荷分配系数Kα是考虑同时啮合的各对轮齿载荷分配不均匀对轮齿应力的影响系数。

(1.5分)

影响Kα的主要因素有轮齿制造误差,特别是基节偏差、轮齿的啮合刚度、重合度和跑合情况等。

三分析计算题

1.如图a、b分别为二级标准斜齿圆柱齿轮减速器的两种布置形式。

已知齿轮2模数mn2=2.5mm,z2=57,β2=13°;齿轮3模数mn3=3mm,z3=19;齿轮4轮齿旋向为右旋。

若主动轴I转向如图所示,试:

1)图a、b两种布置形式哪种布置合理?

并分析为什么?

(2分)

2)为使中间轴Ⅱ的受力合理,试确定齿轮2轮齿旋向。

(2分)

3)在你认为齿轮布置合理的图上,画出各齿轮受力方向。

(3分)

4)为使轴Ⅱ的外部轴向力为零,试计算出齿轮3的螺旋角β3的值?

(7分)

5)若主动轴I转向相反,轴Ⅱ的轴向力还是否为零?

(1分)

图a图b

1)图b布置形式合理(1分)。

理由:

将齿轮布置在远离转矩输入端的位置,

(1)可利用轴的弯曲和扭转变形的综合作用使齿轮的最大载荷降低;

(2)也可使载荷分布不均状况得以改善(答对一个或两个理由都得1分)。

2)如本题答图a、b所示:

a、b两图中齿轮2皆为左旋。

(2分,每画对1个得1分)

3)如本题答图b所示:

(总计6对分力总计3分。

每画对1对分力得0.5分)

4)

齿轮2、3的圆周力分别为:

(1)(2分)

齿轮2、3的轴向力分别为:

(2分)

为使轴II的轴向力为零,应满足如下条件:

(2)(1分)

(1)式代入

(2)式中整理得:

(1分)

所以,

(1分)

6)即使轴I反转,轴II的轴向力仍为零。

(1分)

2(总15分):

如图所示,一级斜齿圆柱齿轮减速器传动装置的小齿轮为悬臂布置形式。

该齿轮的轴系采用一对角接触球轴承背对背安装的支撑形式。

已知:

轴承径向载荷Fr1、Fr2方向如图所示,大小分别为:

Fr1=5500N、Fr2=3000N,小齿轮轴向力A=1500N。

轴承内部轴向力按S=0.4Fr计算。

1)分别计算图该对轴承的轴向力Fa1、Fa2。

(8分)

2)若该对轴承的寿命为8000小时,现将载荷加大一倍,将转速减小一半,试计算后确定该对轴承能否满足载荷及转速改变后寿命至少2500小时的工作要求?

(7分)

 

1)S1=0.4Fr1=0.4x5500=2200(N),方向向左;(1分)

S2=0.4Fr2=0.4x3000=1200(N),方向向右;(1分)

根据轴的转向及小齿轮旋向判断出:

小齿轮轴向力A向左。

(3分)

S1+A=2200+1500=3700(N)>S2=1200(N)(1分)

所以,Fa2=S1+A=3700N(1分)

Fa1=S1=2200N(1分)

(以上步骤中公式正确、轴向力A方向判断正确,仅计算结果错误,只扣1分。

2)

结论:

不满足。

(没有中间步骤和计算公式,只答不满足,“蒙对的”给1分)

四结构题

1下图分别用六角头M16的普通螺栓、六角头M16的铰制孔螺栓连接两块厚度为20mm的钢板,采用弹簧垫圈,补画出其余结构线条,并注明那个是普通螺栓连接,那个是铰制孔螺栓连接(4分)。

答案:

普通螺栓连接(2分)铰制孔螺栓连接(2分)

2(结构设计题)指出齿轮轴系结构图中的错误(指出并改正8处即可),说明错误原因,并在中心线上方画出正确结构(16分)。

已知:

1)齿轮是油润滑,轴承是脂润滑;

2)轴承为深沟球轴承。

答案:

任意标出8处错误,并在上部改正这8处错误(每处2分)。

错误1:

键槽的长度不能大于与其连接的联轴器轴毂的长度;

错误2:

联轴器没有轴向定位;

错误3:

没有密封;

错误4:

密封处的轴径不能和轴承安装处的轴径相同;

错误5:

轴承端盖作为轴承外圈的定位,其内圈直径不能小于轴承外环内径;

错误6:

套筒作为轴承内圈的定位,其外径不能大于轴承内环外径;

错误7:

螺栓连接处的画法不对,包括螺纹画法和光孔的画法;

错误8:

没有画剖面线;

错误9:

用套筒对齿轮进行轴向定位时,套筒不能同时与轴肩和齿轮接触;

错误10:

两个键槽的位置应在同一直线上,确保两个键槽一次装夹加工出来;

错误11:

轴肩作为轴承内圈的定位,其直径不能大于轴承内环外径;

错误12:

同错误5;

错误13:

没有画剖面线;

错误14:

轴的伸出长度不应超过联轴器,这样无法实现两个半联轴器的连接;

错误15:

联轴器没有实现轴向固定,可采用紧定螺钉或轴端挡圈固定;

错误16:

齿轮是油润滑,轴承是脂润滑,因此应该有两个挡油环。

机械设计试卷4

一、简答题

1、齿轮强度计算中,有哪两种强度计算理论?

分别针对哪些失效?

若齿轮传动为闭式软齿面传动,其设计准则是什么?

2、连接螺纹能满足自锁条件,为什么还要考虑防松?

根据防松原理,防松分哪几类?

(8分)

3、联轴器和离合器的功用是什么?

二者的区别是什么?

(6分)

4、链传动产生动载荷的原因是什么?

为减小动载荷应如何选取小链轮的齿数和链条节距?

(6分)

二、选择题

1、当两个被联接件之一太厚,不易制成通孔且需要经常拆卸时,往往采用。

A.螺栓联接B.双头螺柱联接C.螺钉联接

2、滚动轴承中,为防止轴承发生疲劳点蚀,应进行。

A.疲劳寿命计算B.静强度计算C.极限转速验算

3、阿基米德蜗杆的参数为标准值。

A.轴面B.端面C.法面

4、一对相啮合的圆柱齿轮的Z1<Z2,b1>b2,其齿面接触应力的大小为。

A.σH1=σH2B.σH1>σH2C.σH1<σH2

5、V带传动设计中,限制小带轮的最小直径主要是为了_______。

A.使结构紧凑B.限制弯曲应力

C.限制小带轮上的包角D.保证带和带轮接触面间有足够摩擦力

6、在齿轮抗弯强度的设计公式m≥

中,应代入___。

A.

B.

C.

中大者D.

中小者

7、链传动中,链节数常选偶数,是为了使链传动。

A.工作平稳B.避免过渡链节C.链条与链轮磨损均匀

8、滑动轴承中,含油轴承是采用材料制成的。

A.硬木B.粉末冶金C.塑料

9、承受预紧力F′的紧螺栓联接在受轴向工作拉力F时,剩余预紧力为F″,其螺栓所受的总拉力Fo为__。

A.Fo=F十F′B.Fo=F十F″C.Fo=F′十F″

10、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。

A.在同一条直线上    B.相隔90°

C.相隔120°      D.相隔180°

11、下列零件的失效中,不属于强度问题。

A.螺栓断裂        B.齿轮的齿面上发生疲劳点蚀 

C.蜗杆轴产生过大的弯曲变形D.滚动轴承套圈的滚道上被压出深的凹坑

12、带传动发生打滑总是_______。

A.在小轮上先开始B.在大轮上先开始

C.在两轮上同时开始D.不定在哪轮先开始

三、分析题

1.如图所示,1、2是一对蜗杆蜗轮传动,3、4是一对斜齿轮传动。

已知1为原动件,4为输出件,各轮转向如图所示。

为了使中间轴上蜗轮2和斜齿轮3的轴向力互相抵消一部分,

⑴试确定1、2、3、4各轮的旋向;

⑵在图上标出2和3所受各力的方向。

3、如图所示为带传动简图。

轮1为主动轮。

试问:

(1)带传动的主要失效形式有哪些?

带传动工作时为什么出现弹性滑动现象?

能否避免弹性滑动?

(2)带传动工作时,带处于图中哪一点应力最大?

最大应力σmax=?

(5分)

四、计算题

1、某轴由一对代号为30212的圆锥滚子轴承支承,其基本额定动载荷C=97.8kN。

轴承受径向力Fr1=6000N,Fr2=16500N。

轴的转速n=500r/min,轴上有轴向力FA=3000N,方向如图。

轴承的其它参数见附表。

动载荷系数fd=1,温度系数ft=1。

试:

(1)说明轴承代号的意义;

(2)确定轴承的寿命。

(以小时为单位)

S

Fa/Fr≤e

Fa/Fr>e

e

X

Y

X

Y

0.40

1

0

0.4

1.5

2、一牵曳钩用2个M10(d1=8.376mm)的普通螺栓固定于机体上,如图所示。

已知接合面间摩擦系数f=0.15,可靠性系数Kf=1.2,螺栓材料强度级别为6.6级,屈服极限σs=360MPa,安全系数S=3。

试计算该螺栓组连接允许的最大牵引力Rmax=?

(6分)

五、改错题

试分析如图所示轴系结构中的错误,并加以改正。

(指出错误之处,并编上号,简述其错误原因,并改正之。

)(至少改正5处)

机械设计试卷1

一.选择题

1.为了保证轴承内圈与轴肩端面的良好接触,轴承的圆角半径r与轴肩处的圆角半径rl应有关系。

①r=rl;②r>r1;③r

2.带传动中,主动轮上的滑动弧是发生在带与带轮的。

①绕进段②退离段③全部包围弧段

3.计算轴的当量弯矩公式中

中折算系数

,是考虑T对M的:

①大小不同②方向不同③类型不同④应力循环特性不同

4.带传动设计中,应验算小带轮包角不要过小,这是为了。

①提高传动寿命;②减小对轴的压力;

③减小结构尺寸;④提高摩擦力保证有一定承载能力

5.非液体滑动轴承,其润滑状态通常为:

①边界润滑②流体膜润滑③混合润滑④边界润滑或混合润滑

6.蜗杆传动热平衡计算的目的是为了控制温升,防止。

①蜗杆机械性能下降②润滑油变性或齿面胶合

③传动效率下降④蜗轮材料退火

7.为提高螺栓在变载荷作用下的疲劳强度,可采取的措施。

①增大螺栓刚度②适当减小预紧力③减小螺栓刚度④减小被联接件刚度

8.只受预紧力作用的普通螺栓联接,螺栓危险剖面上单元体的应力状态为。

①简单拉伸②纯剪切③拉扭组合④拉弯组合

9.转轴上载荷和支点位置都已确定后,轴的直径可以根据来进行计算或校核。

①抗弯强度;②扭转强度;③扭转刚度;④弯扭合成强度

10.对液体动压轴承需要足够的供油量主要是为了。

①补充端泄油;②提高承载能力;③提高轴承效率;④减轻磨损

二.填空题

1.在带、链和齿轮组成的多级传动中,带传动宜布置在级。

2.需成对使用的滚动轴承类型有。

3.对于链速v<0.6m/s的低速链传动,因其主要失效形式是链条的,故应按强度条件进行计算。

4.当被联接件之一很厚、且该联接需经常拆卸时,应采用联接;当用螺纹联接件联接轴和轴上零件时,常采用联接。

5.如需在同一轴段内安装一对平键时,应将它们布置在位置。

6.计算载荷Fca、名义载荷F和载荷系数K的关系式,强度计算时应该

用载荷。

7.实际的轴多做成阶梯形,这主要是为了。

8.滚动轴承额定寿命是指该型轴承有%发生失效前的总工作转数。

9.联轴器只有在机器时才能结合和断开两轴的联接;在机器运行中要进行轴的分离和接合,需要采用。

10.闭式齿轮传动的主要失效形式是、、、

三.1如图所示二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器,

轴分别为输入和输出轴。

已知1轮的转向和螺旋线旋向,欲使

轴上两轮的轴向力抵消一部分,要求:

1)画出2、3、4轮螺旋线旋向;

2)画出2、3轮的圆周力、轴向力和径向力的方向及2轮的转向。

2如图所示螺栓联接中采用两个M20的螺栓,其小径d1=17.294mm,螺栓许用拉应力

,被联接件结合面的摩擦系数f=0.20,可靠性系数

试计算联接容许传递的静载荷Q。

3.某矿车自重1吨,载重3吨,矿车的两根同样的车轴各支承在同样的一对车轮上,支承距a=600mm,轨距b=900mm,若车轴材料的许用弯曲应力[σ]=70N/mm2,试画出车轴的弯矩图并确定车轴危险断面的直径d。

4.一工程机械中的传动装置,根据工作条件决定采用一对圆锥滚子轴承,并暂定轴承型号为30308,已知轴承载荷R1=2400N,R2=5000N,轴上的轴向载荷Fa=800N,轴转速n=500r/min,运转中取载荷系数fp=1.5,预期寿命L’h=12000小时,试求:

(1)两轴承的轴向力A1,A2(4分)

(2)两轴承的径向载荷系数x1,x2以及轴向载荷系数y1,y2(4分)

(3)两轴承的当量动载荷P1,P2(4分)

(4)该轴承是否满足寿命要求?

(2分)

(注:

30308轴承:

额定动载荷C=90800N,额定静载荷C0r=108000N,e=0.35,y=1.7。

时,x=0.4,y=1.7;当

时,x=1,y=0)

 

机械设计试卷2

一、填空题〔每空1分,计25分〕

1、一减速齿轮传动,主动轮1用45号钢调质,从动轮用45号钢正火,则它们齿面接触应力的关系是。

a、

;b、

;c、

2、带传动中紧边拉力为

,松边拉力为

,则其传递的有效圆周力

为。

a、

;b、

;c、

;d、

3、对于硬齿面闭式齿轮传动,其齿面接触承载能力较高,故通常先按强度进行设计,然后校核强度。

4、蜗杆的模数为标准模数,蜗轮的压力角为标准压力角。

a、法面;b、端面;c、轴面。

5、带在带轮上即将打滑而尚未打滑的临界状态时,

的关系可用著名的欧拉公式表示为。

6、在蜗杆传动中,当需要自锁时,应使当量摩擦角蜗杆导程角。

a、小于;b、大于;c、等于。

7、计算蜗杆传动的传动比时,公式是错误的。

a、

;b、

;c、

;d、

8、蜗杆传动的失效通常是发生在上。

9、设计圆柱螺旋弹簧时,其弹簧直径d按条件确定,其工作圈数n

按条件确定。

10、弹簧指数C=,C值越大,刚度越。

11、楔键联接靠传递转矩,用于对中性要求不高的联接。

12、按国家标准GB/292-93规定,代号为7210C的滚动轴承类型为,其内径为mm,宽度系列为系列,直径系列为系列,C代表,其精度为级。

13、下列各种联轴器中,能减缓振动和冲击的是;可实现两轴线角位移最大的是;常用于两轴线对中性不好、低速情况下的是和。

a.套筒联轴器;b.凸缘联轴器;c.万向联轴器;d.十字滑块联轴器;e.齿轮联轴器;f.弹性柱销联轴器。

二、问答题

1、试分析影响带传动所能传递最大有效圆周力Fmax的主要因素。

(5分)

2、试说明齿形系数

与齿轮的哪些参数有关,

对齿根弯曲应力

有何影响?

(5分)

3、为提高轮齿的抗折断能力,可采取哪些措施?

(5分)

4、螺纹联接防松的实质是什么?

按工作原理分,防松的方法有哪几类?

(5分)

5、什么是滚动轴承的基本额定动负荷?

其方向是如何确定的?

(5分)

6、简述非液体摩擦径向滑动轴承校核计算的主要内容?

(5分)

三、分析计算题

1、如图示,卷筒与齿轮用普通螺栓联接在一起(螺栓个数Z=8),轴不旋转,卷筒与齿轮在轴上旋转,已知卷筒所受旋转力矩T=107Nmm,螺栓分布直径D0=500mm,卷筒与齿轮接合面间摩擦系数f=0.12,可靠性系数Kf=1.2,螺栓材料的屈服极限σS=300Mpa,安全系数S=3。

试设计该螺栓组的螺栓直径。

(10分)

普通螺纹基本尺寸表(第一系列)

公称直径d

中径d2

小径d1

螺距p

24

22.051

20.752

3

30

27.727

26.211

3.5

36

33.402

31.670

4

42

39.077

37.129

4.5

48

44.725

42.587

5

2、如图所示,a)、b)分别为斜齿圆柱齿轮的悬臂布置和对称布置的支承形式。

图1)、2)分别为一对角接触球轴承背对背、面对面安装支承形式。

1)请合理选择斜齿轮不同布置形式下,一对角接触球轴承的支承形式,你认为正确的,在“□”中打“√”:

图a)所示悬臂布置宜采用:

□图1);□图2)

图b)所示对称布置宜采用:

□图1);□图2)。

(2分)

2)根据1)中的选择结果计算图a)所示情况下,轴承的轴向力Fa1、Fa2。

已知:

轴承径向载荷Fr1、Fr2、齿轮的轴向力A方向如图所示,大小分别为:

Fr1=4000N、Fr2=2000N,A=2000N。

轴承内部轴向力S=0.4Fr。

(4分)

3)若该对轴承的寿命为5000小时,现将当量动载荷加大一倍,将转速减小一半,试计算后确定该对轴承能否满足载荷及转速改变后寿命至少1000小时的工作要求?

(4分)

3、在图示传动系统中,1和2均为斜齿圆柱齿轮,3为蜗杆,4为蜗轮。

已知齿轮1轮齿螺旋线方向为左旋,其转向如图所示,试回答下列问题:

1)齿轮2的轮齿螺旋线方向是旋。

(1分)

2)在图中画出齿轮1、齿轮2在节点A所受的轴向力

的方向。

(2分)

3)为使在Ⅱ轴上的齿轮2与蜗杆3的轴向力相互抵消一部分,蜗杆3的螺旋线方向应该

是旋,并在图中画出蜗杆的旋向;在节点B处画出蜗杆3所受的轴向力

、圆周力

和径向力

的方向,在节点B处画出蜗轮4所受的圆周力

和径向力

的方向,在图中画出蜗轮4的转动方向。

(8分)

 

4、一对标准斜齿圆柱齿轮传动如图所示,已知:

输入轴转速

,输入功率

kW,齿轮齿数

=62,法向模数

mm,分度圆螺旋角

,分度圆柱上的法面压力角

,试计算:

(1)输入轴I上的转矩;

(2)大斜齿圆柱齿轮上三个分力的大小。

(4分)

四题

 

四、结构题(10分)

1、如图所示,已知圆锥滚子轴承安装在零件1的轴承座孔内。

由于结构限制,设计时不能改变零件1的尺寸。

试问:

采用何种方法以便于轴承外圈拆卸?

并在右侧图上画出零件1的结构。

(2分)

2、写出实现上零件轴向固定的四种方法,并画出相应的结构图。

(8分)

机械设计试卷5

一、填空

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,双键联接的强度按()个键计算。

二、判断题

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

=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

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”?

3.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

=0.68

,e=0.68。

≤e时,X=1,Y=0;当

>e时,X=0.41,Y=0.87。

问哪个轴承的寿命低?

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。

五题四题

六、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

=1。

试确定下列几何尺寸:

m、z1、z2、d1、d2、b1、b2。

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