机械设计期末考试题Word格式.docx
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24．设计一对圆柱齿轮传动时，通常把小齿轮的宽度做得比大齿轮宽一些，其主要原因是。
25．设计某减速器齿轮传动（齿面硬度HBS≤350），则该齿轮应按
设计，按校核。
26．在一个减速器中，有一对齿轮的齿面硬度HBS＞350，其主要失效形式是；
其设计准则是
27．斜齿圆柱齿轮传动螺旋角常用的范围是，螺旋角太小则
，螺旋角太大则。
28．斜齿圆柱齿轮传动中，螺旋角β过小，会使得，β过大又会使得；
在设计过程中，β的取值应为；
两齿轮的可通过调整β来圆整。
29．在圆柱蜗杆传动的参数中，、和为标准值，、必须取整数。
30．在蜗杆传动中，规定特性系数q（或选刀系数）主要是为了
31．阿基米德蜗杆传动正确啮合条件是、
和。
32．带传动工作时受、和应力，最大应力发生在。
当时会产生打滑现象，该现象一般发生在。
33．V型带传动的传动比随的变化而变化。
34．带传动正常工作时传动比不恒定的原因是由于，带传动的主要失效形式是和，故设计准则是。
35．带传动的弹性滑动是由产生的，可引起、等后果，可以通过来降低。
36．带传动的设计准则是。
37．带传动中，限制小带轮的最小直径是因为，限制带传动过大的传动比是因为。
38．选择V型三角带型号的依据是和。
39．V型带传动设计中最后算出的中心距a与初选中心距a。
不一致，这是由于。
40．套筒滚子链传动具有和，因此一般用于低速级传动。
41．根据载荷性质的不同，轴可分为、和。
42．在轴的结构设计中，起定位作用的轴肩处的圆角半径应该轴配合轮毂孔的倒角。
该段轴的长度应比轮毂长度2～3mm。
43．按弯扭组合应力校核轴的强度时，当量弯矩的计算中α是根据而引入的应力折合系数；
对于不变的转矩，α＝；
对于对称循环的转矩，α＝。
44．对于单向运转的转轴，进行疲劳强度校核时，其弯曲应力应按循环应力考虑；
而扭转剪应力通常按循环应力考虑。
45、7309C轴承的精度等级是；
类型是；
直径及宽度系列是；
轴承内径是。
46．与滚动轴承7118相配合的轴颈尺寸是mm。
47．从手册中查出某滚动轴承的基本额定动载荷值为：
C＝38500N，其含义是。
48．滚动轴承的基本额定寿命是指。
基本额定动载荷是表示。
49．在基本额定动载荷作用下，滚动轴承可以工作转而不发生点蚀失效，其可靠度为。
50．载荷一定的角接触球轴承当工作转速由850r/min下降为425r/min时，其寿命是原来的。
51．轴的支承结构型式有三种、、和。
52．滚动轴承预紧的目的是；
预紧结构的原则是。
53．滚动轴承常用密封方法有和两种。
54．设计联轴器时，在确定类型后，选择具体型号应考虑：
、、。
三、简答题
1．简述提高机械零件疲劳强度的措施有哪些？
2．常用的联接螺纹为什么采用三角形螺纹？
而梯形螺纹则用于传递动力和运动？
3．图示两种传动方案中，哪种方案较合理？
试分析说明原因。
4．简述带传动中的弹性滑动和打滑的异同点。
5．简述带传动产生弹性滑动的主要原因，它会引起什么后果？
6．圆柱齿轮设计中，齿数和模数的选择原则是什么？
7．简述齿轮传动的主要失效形式及其设计计算准则。
8．简述齿轮传动中，为什么两齿轮齿面要有一定的硬度差？
9．某一普通V带传动装置工作时可有两种输入转速：
300r/min和600r/min，若传递的功率不变，试问：
该带传动应按哪一种转速设计？
为什么？
10．螺纹连接的防松方法，按其工作原理可分为哪几种？
针对每一种试举一例。
四、综合分析题
1．如图传动系统中，1、5为蜗杆，2、6为蜗轮，3、4为斜齿轮，7、8为直齿圆锥齿轮。
已知蜗杆1为主动，锥齿轮8转动方向如图。
（1）斜齿圆柱齿轮3、4和蜗轮2、6的旋向；
（2）标注出蜗杆1的转动方向；
（3）标出Ⅱ轴上各齿轮的受力图。
2．图示为一手动绞车的传动示意图，（斜齿轮－蜗杆传动），重物Q；
钢丝绳绕在D＝200mm的卷筒上，卷筒与蜗轮4联为一体。
已知斜齿轮的传动比i12＝3，蜗杆传动的传动比i34＝50，设蜗轮传动的效率η＝0.4，其余功率损失忽略不计。
（1）已知蜗杆3旋向如图，试确定蜗轮的旋向；
（2）提升重物时，在轴1上用箭头表示出手柄的转动方向；
（3）为使轴Ⅱ上的轴向力最小，在图示画出两个斜齿轮的旋向；
（4）提升重物时，在图中标出蜗杆3所受各力的方向；
（5）若Q＝21KN，要匀速提升重物，则加在手柄上的切向力F至少需要多大？
3．用图示传动装置提升重物，试分析确定：
（1）为使轴Ⅱ上蜗杆的轴向力Fa4与斜齿轮的轴向力Fa3部分抵消，试确定蜗杆、蜗轮和各斜齿轮的旋向；
（2）标出轴Ⅱ上各啮合点处作用力；
（3）在图中标出斜齿轮、蜗杆及电机的转向。
34
4、在图示轮系中，已知轴1的转向，1、2为一对锥齿轮，3、4为一对斜齿轮，5、6为蜗杆传动，蜗轮6上悬挂一重物。
现要重物上升，且要轴Ⅲ上的轴向力能相互抵消一部分。
（1）确定Ⅱ、Ⅲ轴的转向；
（2）确定3、4、5、6齿轮的旋向；
（3）画出Ⅲ轴上各齿轮的受力方向。
5．图示为某直齿圆锥－斜齿轮二级减速器简图，此减速器用于重载、中速。
其输入轴I轴的转向如图所示。
试问：
（1）此减速器中斜齿轮宜选齿面为宜，轮齿材料可以是，轮齿的主要失效形式为，故先按设计计算，求出参数，再按校核。
（2）请在简图上画出有利于改善轴II轴向受力情况的各斜齿轮的旋向。
（3）在图上画出锥齿轮2、斜齿轮3在啮合点处所受各分力的方向。
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6．图示为提升重物的传动装置，蜗轮旋向为左旋。
试分析：
（1）、为使轴II所受轴向力最小，试在图中画出各斜齿轮的轮齿旋向和蜗杆的旋向。
（2）、画出轴II上各齿轮在啮合点处的径向力、轴向力和圆周力的方向。
（3）、若斜齿轮采用软齿面齿轮传动，试述其设计准则。
（4）、按承载性质进行分类时，II轴属于那种类型，简述其设计步骤。
7．图示为某两级斜齿轮减速器简图，此减速器用于重载、有冲击处。
其输入轴I轴转速较高，转向如图所示。
斜齿轮1的螺旋角为15º
，左旋。
1）此减速器斜齿轮宜选齿面为宜，轮齿的主要失效形式为，故先按设计计算，求出参数，再按校核。
2）请在简图上画出有利于改善轴II轴向受力情况的各个齿轮的旋向。
3）在图上画出齿轮3指定点A的受力图。
8、图示为二级减速器，已知轴I为输入轴，轴Ⅲ为输出轴且转向如图所示，为使II轴的轴向力尽可能小，试求：
1、试在图中画出斜齿轮的轮齿旋向和各轴转向
2、画出齿轮2、3在啮合点处的径向力、轴向力和圆周力的方向。
3、若齿轮采用软齿面齿轮传动，试述其设计准则。
4、按承载性质进行分类时，II轴属于那种类型，简述其设计步骤。
五、计算题
1．一转轴受规律性非稳定对称循环变应力如图所示，转轴工作的总时间t=300h，转速n=150r/min，材料为40Cr调质，硬度为200HBS，-1=388MPa，（K）D=2.7。
[S]=1.3，循环基数N0=107,m=9。
求寿命系数KN，转化为等效稳定变应力时的疲劳极限-1e和实际安全系数S，轴的强度是否满足要求？
2．一零件用合金钢制成，其危险截面上的最大工作应力max=240MPa，最小工作应力min=-40MPa，该合金钢的机械性能-1=450MPa，s=800MPa，=0.1，b=900MPa。
零件危险截面的系数为K=1.3，=0.78，=1，要求：
（1）绘制材料的简化极限应力图；
（2）求极限值
，
；
（3）取[s]=1.3，校核此轴是否安全。
3．45钢经调质后的性能为σ-1=307MPa,m=9,No=5×
106,以此材料作试件
进行实验,先以对称循环变应力σ1=500MPa作用104次，再以σ2=400N/mm2作用于试件，求还能循环多少次才会使试件破坏。
（要点分析：
这是属于不稳定变应力作用下的疲劳强度计算问题，应根据疲劳损伤累积假说（Miner定理）进行计算：
4．一个受弯曲稳定变应力作用的轴类零件，最大工作应力σmax＝400MPa，最小工作应力σmin＝－100MPa，已知材料的对称循环疲劳极限σ－1＝450MPa，脉动循环疲劳极限σo＝700MPa，屈服极限σs＝800MPa，
试求：
（2）在简化极限应力图上标明工作应力点N；
（3）说明零件可能的失效形式。
5．液压缸盖螺栓组选用6个Ｍ16的螺栓。
若已知螺栓的小径d1=13.835ｍｍ，螺栓材料许用拉应力[]=110Mpa,液压缸直径D=150mm，液压缸压强p=2Mpa，预紧力Qp=11000N，螺栓的相对刚度KL=0.8，进行下列计算：
（1）、求单个螺栓所受的工作载荷Q、总拉力Q0和被联接件间的残余预紧力Qp’；
（2）、校核螺栓的强度是否满足；
（3）、按比例画出螺栓与被联接件间的受力变形图，并在图中标出螺栓和被联接件的初始变形量L，T和Qp，Q，Qp’，Q0。
6．图示一起重机卷筒，钢丝绳起重量W＝60000N，利用双头螺柱夹紧产生的摩擦力矩使转矩由齿轮传到卷筒上。
由8个螺柱均匀分布在直径D＝500mm的圆周上。
连接件接触面间的摩擦系数为f＝0.12，且希望摩擦力矩比计算值大20％，螺柱材料为6.6级，45钢，控制预紧力，取安全系数〔S〕＝2，试求：
螺柱所需最小直径（或计算直径）。
7．如图所示以厚度=12mm的钢板用四个普通螺栓固联在厚度1=30mm的铸铁支架上，已知载荷F=12000N,L=400mm,=100mm，试确定螺栓的小径的计算值。
已知结合面间的摩擦系数为f=0.15，防滑安全系数kS=1.2，螺栓性能等级4.6，材料普通碳素结构钢，屈服极限s=240MPa，安全系数S=2.2。
8、（在最后一页）
9．图示某转轴两端各用一个30204轴承支承，轴上载荷Fr=1000N，Fa=300N，轴转速为100r/min，载荷系数fp=1.2，常温下工作。
已知：
30204轴承基本额定动载荷C=28.2kN，轴承内部派生轴向力S=R/2Y（Y是A/Re时的轴向系数），e=0.35，A/Re，X=1，Y=0；
A/Re，X=0.4，Y=1.7。
求：
1）
两轴承所承受的径向力；
2）两轴承的当量动载荷；
3）危险轴承的寿命。
10．图示一蜗杆轴上正安装一对30208型圆锥滚子轴承，
根据蜗杆轴的受力，求得两支承的径向反力Fr1=2600N,Fr2=2000N,蜗杆转速为n1=960r/min，蜗杆的轴向力FA=1000N，方向如图所示；
轴承载荷系数fp=1.1，轴承工作温度＜120°
其它数据为：
e=0.38，Y=1.6；
Fa/Fr>
e时，X=0.4，Y=1.6；
Fa/Fre，X=1，Y=0；
派生轴向力Fs＝Fr/2Y；
轴承基本额定动载荷C=63kN，ε＝10/3。
试计算：
（1）两轴承承受的当量动载荷；
（2）计算危险轴承的寿命。
11．图示斜齿圆柱齿轮由一对反装的7307AC型滚动轴承支承，
轴转速为n=200r/min，齿轮受到圆周力Ft=1890N,径向力Fr=700N,轴向力Fa=360N，方向如图所示，齿轮分度圆直径d＝188mm,轴承跨距L=200mm,轴承载荷系数fp=1,其它数据为：
S=0.7R；
A/R>
e时，X=0.41，Y=0.87；
A/Re，X=1，Y=0；
e＝0.7。
计算：
（1）、两轴承承受的径向力；
（2）、两轴承承受的当量动载荷;
12．某减速器轴上安装有一对30312轴承，查表得该轴承的基本额定动载荷C＝101KN；
判别系数e＝0.3，X＝0.4，Y＝2，轴的转速n＝10000r/min，受力如图，已求出两轴承径向反力Fr1＝6000N，Fr2＝8000N，轴向力FA＝1000N，载荷系数fp＝1，试求轴承寿命为多少小时？
13．图示锥齿轮轴，转向如图。
其由一对角接触轴承支承，轴承代号为7210AC，传动时啮合点B所受三个力的大小分别为：
圆周力Ft＝1200N，径向力FR＝415N，轴向力FA＝135N，载荷有轻微冲击；
载荷系数fp＝1.2,e＝0.68，FS＝0.7Fr。
试分析哪个轴承更危险？
14、图示为一12mm厚度的薄板，用三个普通螺栓固定在机架上。
已知R＝6000N，螺栓、板和机架材料许用拉应力〔σ〕＝120MPa，许用剪切应力〔τ〕＝90MPa，
许用挤压应力〔σp〕＝150MPa,板间摩擦系数fc＝0.2，
（1）确定合理的螺栓直径。
（2）如改用铰制孔螺栓，直径怎样变化？
※应如何计算。
六、轴系结构改错题
1、在图中齿轮轴系结构中至少找出10处错误，用序号在图中标出错误所在位置并简要说明错误理由。
轴承为脂润滑。
2、至少找出图中齿轮轴系结构的10处错误，用序号在图中标出错误所在位置并说明错误理由。
3、至少找出图中齿轮轴系结构的10处错误，用序号在图中标出错误所在位置并说明错误理由。
轴承为脂润滑
4、至少找出图中齿轮轴系结构的10处错误，用序号在图中标出错误所在位置并说明错误理由。
5、至少找出图中齿轮轴系结构的10处错误，用序号在图中标出错误所在位置并说明错误理由。
6、至少找出图中齿轮轴系结构的10处错误，用序号在图中标出错误所在位置并说明错误理由。
8．图示为刚性联轴器，由6个均布在直径D0＝195mm的圆周上的螺栓连接，联轴器传递的扭矩T＝2600N.mm。
试按下列两种情况校核该螺栓连接的强度。
（1）采用M16的小六角头铰制孔用螺栓，图中方案一所示，螺栓受剪面处直径d0＝17mm，螺栓材料为45钢，其许用剪切应力【τ】＝195MPa，许用挤压应力【σp1】＝300MPa；
联轴器的材料为HT250，许用挤压应力【σp2】＝100MPa。
（2）采用M16的普通螺栓，如图示方案二，接合面间的摩擦系数为f＝0.15，螺栓材料45钢，许用拉应力【σ】＝240MPa，螺纹内径d1＝13.835mm,防滑安全系数Kn＝1.2。
机械设计课程考核试卷模拟试题
一、选择题
1、相同公称尺寸的三角形粗牙螺纹和细牙螺纹相比，细牙螺纹。
A.自锁性好，强度低；
B．自锁性好，强度高；
C．自锁性差，强度低；
D．自锁性差，强度高；
2、对于紧螺栓联接，当螺栓的总拉力F2和残余预紧力F1不变时，若将螺栓由实心变成空心，则螺栓的应力幅A和预紧力F0会发生变化。
A.A增大，F0应适当减小；
B.A增大，F0应适当增大；
C.A减小，F0应适当减小；
D.A减小，F0应适当增大；
3、设计键联接的主要程序是：
a按轮毂长度选择键长；
b按轴的直径确定键的剖面尺寸；
c按使用要求选择键的类型；
d进行必要的强度校核
A.abcdB.bacdC.cbadD.cabd
4、工作条件和型号一定的V形带，其弯曲应力随小带轮直径的增大而。
A.降低；
B.增大；
C.无影响
5、圆柱齿轮传动，当齿轮直径不变而减少齿数时，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。
6、按有限寿命设计一对齿轮传动，如大小齿轮的材料相同，热处理后表面强度也相同，则接触疲劳破坏将发生在。
A．大轮；
B.小轮；
C.同时；
D.不一定
7、蜗杆传动的传动比i为。
A.
B.
C.
8、对于一般传递动力的蜗杆传动，其选择蜗轮材料的主要依据是。
A.齿面滑动速度vs；
B.传动效率；
C.配对蜗杆的齿面硬度；
D.蜗杆触动的载荷大小
9、在进行滚动轴承组合设计时，对支撑跨距很长，工作温度变化很大的轴，为适应轴有较大的伸缩变形，应考虑。
A.将一端轴承设计成游动的；
B.采用内部间隙可调的轴承；
C.轴颈和轴承内圈采用很松的配合；
D.将两轴承设计成双支点单向固定的。
10、齿式联轴器属于。
A.刚性联轴器；
B.无弹性元件的挠性联轴器；
C.有弹性元件的挠性联轴器
二、填空题（本大题共8小题，每空0.5分，共10分）
1、联接承受横向载荷，当采用普通螺栓联接时，靠____________平衡横向载荷，当采用铰制孔螺栓联接时，靠____________来平衡横向载荷，。
2、平键联接的失效形式有：
工作面_______（静联接），工作面_______（动联接）。
个别情况会出现键的剪切破坏。
3、在设计带传动时，带的型号是根据和选定的。
4、带传动中，带的最大应力发生在带的_______刚刚进入_______带轮处，其值为___________。
5、带传动的最大有效圆周力的影响因素有、、。
6、轴上零件的周向定位方式有______________、_______________、___________。
7、在斜齿圆柱齿轮传动设计中，应取_______模数为标准值。
而在直齿圆柱齿轮传动设计中，应取_______模数为标准值。
8、轴承代号为30308/P5的轴承内径为、类型为、公差等级为。
三、判断题
1、带传动是靠带与带轮接触面上的摩擦力传递载荷的，所以带轮工作表面愈粗糙愈好。
2、设计齿轮传动时，同一齿数的标准直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮的齿形系数YFa是相等的。
3、有一根45钢轴（工作温度<
200℃）刚度不足，可采用40Cr钢代替以提高刚度。
4、若一直齿圆柱齿轮传动的中心距和齿宽不变，增加两轮的齿数和，则可降低齿面接触应力，却增加了齿根的弯曲应力。
5、齿轮是标准零件。
6、一对圆柱齿轮，在确定齿轮宽度时，通常将小齿轮的宽度做得比大齿轮宽5～10mm。
7、减速器蜗杆传动一定不会发生自锁。
8、轴是用于支撑回转零件，并传递运动和动力的。
9、滚动轴承的额定寿命是指一批相同轴承的寿命的平均值。
10、滑键用于动联接，键的侧面是工作面。
四、简答题（共18分）
1、开式齿轮传动的主要失效形式是什么？
它会发生疲劳点蚀失效吗？
（6分）
2、有一新齿，其齿面硬度为280HBS，工作一段时间后，发现齿面出现麻点一样的凹坑，这是什么失效形式？
齿轮还能继续使用吗？
若要继续使用，应采取什么措施？
3、根据受载轴可分为哪几类，各受什么载荷？
五、分析计算题（共42分）
1、已知V带传动传递的功率P=5kW，已知n1=960rpm,d1=200mm,F1=2F2，求带速v、有效拉力Fe和预紧力F0。
（10分）
2、图示为一蜗杆-斜齿轮机构，已知从动轮4的旋向和转向如图，为使中间轴受力较小，试确定：
（1）1、2、3的旋向和主动件1的转向；
（2）画出蜗杆传动和斜齿传动的受力分析图。
3、一轴由两个圆锥滚子轴承支承，右轴承受径向载荷Fr2=4000N，左轴承受径向载荷Fr1=4250N，外加轴向力Fa=300N，方向自左至右，试计算二轴承的轴向力（Fd=0.7Fr）。
（12分）
机械设计试题
一、选择题
1、下列八种机械零件：
a：
汽车发动机的阀门弹簧；
b：
起重机的抓斗；
c：
汽轮机的轮叶；
d：
车床变速箱中的齿轮；
e：
纺织机的织梭；
f：
飞机的螺旋桨；
g：
柴油机的曲轴；
h：
自行车的链条。
其中有（）是专用零件而不是通用零件。
①三种②四种③五种④六种
2、调节机构中，若采用双线螺纹，螺距为2mm，为使螺杆沿轴向移动18mm（螺母只能转动），则螺母应转（）转。
①9②5③4.5④4
3、轴上装有一对平键时，若传递扭矩T=150N·
m，则验算强度时，仍可按一个平键来计算，只要把传递扭矩改为（）N·
m。
①120②100③75④50
4、标准平键联接的承载能力，通常取决于（）。
①轮毂的挤压强度②键的剪切强度③键的弯曲强度④键工作表面的挤压强度
5、在一定转速下，要减轻链传动的运动不均匀性和动载荷，应（）。
①增大链条节距t和链轮齿数Z②增大链条节距t，和减小链轮齿数Z
③减小链条节距t和链轮齿数Z④减小链条节距t，和增大链轮齿数Z
6、对于齿面硬度HB≤350的闭式齿轮传动，设计时一般（）。
①先按接触强度条件计算②先按弯曲强度条件计算③先按磨损条件计算④先按胶合条件计算
7、阿基米德圆柱蜗杆的（）模数，应符合标准数值。
①端面②法面③轴面
8、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为（）。
①液体摩擦②半液体摩擦③混合摩擦④边界摩擦
9、凸缘联轴器是一种（）联轴器。
①刚性固定式②刚性补偿式③金属弹簧式弹性④非金属弹性元件式弹性
10、离心式离合器中，与闸瓦相连接的弹簧，其作用是（）。
①缓冲吸振②控制运动③储存能量④测量载荷
二、填空题（每空2分，共20分）
1、非液体摩擦滑动轴承的设计计算，主要是在轴承的直径d和长度
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