機(jī)械設(shè)計(jì)期末試卷及答案1

1、中原工學(xué)院20032004學(xué)年第一學(xué)期機(jī)械制造及自動(dòng)化專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)課程期末試卷專業(yè)_班級(jí)_姓名_學(xué)號(hào)_題號(hào)一二三四五六七八九總分一、是非題(用“”表示正確，“”表示錯(cuò)誤填在題末的括號(hào)中)。(本大題共10小題，每小題1分，總計(jì)10分)1、受靜載荷作用的零件只能產(chǎn)生靜應(yīng)力，受變載荷作用的零件才能產(chǎn)生變應(yīng)力。 （ ）2、受交變橫向載荷作用的普通螺栓聯(lián)接，在正常工作時(shí)螺栓桿所受到的拉力不變。 （ ）3、為了使V帶的工作側(cè)面能與V帶輪輪槽的工作側(cè)面緊緊貼合，因?yàn)閂帶的剖面楔角為40，因而V帶輪輪槽角也相應(yīng)為40 。 （ ）4、為了避免帶打滑，可將帶輪上與帶接觸的表面加工得粗糙些以增大摩擦。 （ ）5、

2、對(duì)輪齒沿齒寬作適當(dāng)?shù)男扌危ü男锡X），可以大大改善載荷沿接觸線分布不均勻的現(xiàn)象。 （ ）6、齒面點(diǎn)蝕是潤(rùn)滑良好的軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)常見(jiàn)的失效形式。 （ ）7、直齒圓錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算中，通常近似地以大端分度圓處的當(dāng)量圓柱齒輪來(lái)代替圓錐齒輪進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。 （ ）8、與齒輪傳動(dòng)的變位方法相類似，不僅可以對(duì)蝸桿進(jìn)行變位加工，而且也可以對(duì)蝸輪進(jìn)行變位加工。 （ ）9、某45鋼軸的剛度不足，可以采取改用40Cr合金鋼措施來(lái)提高其剛度。 （ ）10、滾動(dòng)軸承的基本額定壽命是指一組軸承中10%的軸承發(fā)生疲勞破壞，而90%的軸承不發(fā)生疲勞破壞前的轉(zhuǎn)數(shù)（以106為單位）或工作小時(shí)數(shù)。 （ ）二、選擇題(將正確的代碼

3、A、B、C、D填入橫線上方的空格處)。(本大題共15小題，每小題1.5分，總計(jì)15分)1零件的截面形狀一定，當(dāng)截面尺寸增大時(shí)，其疲勞極限值將隨之_ _。 A. 增高 B. 降低 C. 不變 D. 有時(shí)增高，有時(shí)降低2對(duì)于聯(lián)接用螺紋，主要要求聯(lián)接可靠，自鎖性能好，故常選用_ _。A升角小，單線三角形螺紋B升角大，雙線三角形螺紋C. 升角小，單線梯形螺紋D升角大，雙線矩形螺紋3. 設(shè)計(jì)鍵聯(lián)接時(shí)，有以下主要內(nèi)容：按使用要求選擇鍵的類型；對(duì)鍵聯(lián)接進(jìn)行必要的強(qiáng)度校核計(jì)算；按軸徑選擇鍵的剖面尺寸；按輪轂寬度選擇鍵的長(zhǎng)度。在具體設(shè)計(jì)時(shí)，一般的順序?yàn)?。A. ； B.； C. ； D. 4選取V帶型號(hào)，主要取

4、決于_。A帶傳遞的功率和小帶輪轉(zhuǎn)速 B帶的線速度C. 帶的緊邊拉力 D帶的松邊拉力5帶傳動(dòng)不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，其原因是_。A.帶容易變形和磨損 B.帶傳動(dòng)工作時(shí)由拉力的變化而引起的彈性滑動(dòng)C.帶在帶輪上出現(xiàn)打滑 D.帶的彈性變形不符合虎克定律6. 輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算中的齒形系數(shù)與 無(wú)關(guān)。A齒數(shù) B變位系數(shù)C模數(shù) D斜齒輪的螺旋角7. 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式： mm 計(jì)算齒輪傳動(dòng)的模數(shù)時(shí)，其公式中應(yīng)代入： 。A. 小齒輪的 B.與中的較大值C. 大齒輪的； D.與中的較小值8. 對(duì)閉式蝸桿傳動(dòng)進(jìn)行熱平衡計(jì)算，其主要目的是為了防止溫升過(guò)高而導(dǎo)致 。A.材料的力學(xué)性能下降； B.潤(rùn)滑油變質(zhì)；C.

5、蝸桿受熱變形過(guò)大； D.潤(rùn)滑條件惡化。9. 按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算軸的應(yīng)力時(shí)，公式中折合系數(shù)是考慮 。A.材料抗彎與抗扭的性能不同； B.彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的循環(huán)特性不同；C.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求； D.強(qiáng)度理論的要求。10. 下列四種軸承中，必須成對(duì)使用是 。A. 圓錐滾子軸承； B. 深溝球軸承； C.推力球軸承； D.圓柱滾子軸承 三、計(jì)算題(本大題共小題，每小題各15分，共計(jì)45分)1.某零件用40Cr鋼制成，材料的力學(xué)性能為：S=800MPa，-1=480MPa，=0.2。零件彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)K=1.5。已知作用在零件上的工作應(yīng)力：max=450MPa，min=150MPa，

6、應(yīng)力循環(huán)特性常數(shù)，試求：繪制出該零件的極限應(yīng)力簡(jiǎn)圖；在所繪制的零件極限應(yīng)力簡(jiǎn)圖中，標(biāo)出零件的工作應(yīng)力點(diǎn)，加載應(yīng)力變化線以及極限應(yīng)力點(diǎn)；用圖解法確定該零件的極限應(yīng)力的平均應(yīng)力me和應(yīng)力幅ae以及計(jì)算安全系數(shù)Sca；用計(jì)算法確定該零件的計(jì)算安全系數(shù)Sca。若許用安全系數(shù)為S=1.3，問(wèn)該零件是否滿足強(qiáng)度要求。2.如下圖所示為一個(gè)鑄鐵托架，用四個(gè)普通螺栓固定在鑄鋼立柱上，已知W=1000N，L=700mm，L1=300mm，接觸面間的摩擦系數(shù)f=0.2，螺栓的許用拉應(yīng)力=50MPa，防滑系數(shù)KS=1.3。試確定螺栓所需要的公稱直徑d。普通螺紋基本尺寸（GB19681）dd11210.1061411.

7、8351613.8351815.2962017.2942420.752 3一工程機(jī)械傳動(dòng)裝置中的軸，采用一對(duì)圓錐滾子軸承支承，背靠背的反裝(如題圖所示)，已知作用于軸上的徑向力Fr9000N，軸向力Fa1200N，其方向和作用位置如圖所示，運(yùn)轉(zhuǎn)中受輕微沖擊（fP1.2），常溫下工作（ft1），試求：表16-12 30000軸承當(dāng)量動(dòng)載荷的X、Y值A(chǔ)/ReA/ReeX1Y0X0.4Y1.60.37軸承派生的內(nèi)部軸向力：SR/（2Y）題3.圖(1)軸承所受的徑向載荷R1 ，R2 ；(2)軸承派生的內(nèi)部軸向載荷S1，S2，并在圖中畫(huà)出其方向；(3)軸承所受的軸向載荷A1 ，A2 ；(4)軸承所受的當(dāng)

8、量動(dòng)載荷P1 ，P2。 四.傳動(dòng)零件受力分析題（本題15分）下圖為一直齒圓錐齒輪斜齒圓柱齒輪蝸桿蝸輪三級(jí)傳動(dòng)。已知圓錐齒輪1為主動(dòng)件，轉(zhuǎn)向如圖所示。試在下圖中標(biāo)出：各輪的轉(zhuǎn)向；欲使軸、軸上軸承所受的軸向力為最小時(shí)，斜齒圓柱齒輪和蝸桿蝸輪的旋向（要求畫(huà)出并用文字標(biāo)出他們的旋向）；各輪在嚙合點(diǎn)處的諸分力（Ft、Fr、Fa）的方向。五.軸系零件結(jié)構(gòu)改錯(cuò)（本題15分）下圖為一齒輪減速器部分裝配圖，試指出結(jié)構(gòu)不合理及錯(cuò)誤所在（不考慮圓角和鑄造斜度以及不計(jì)重復(fù)錯(cuò)誤，指出十處或十處以上錯(cuò)誤者滿分）。例如：精加工面過(guò)長(zhǎng)且裝拆軸承不便。按上述范例在圖中標(biāo)出結(jié)構(gòu)不合理及錯(cuò)誤所在，并用文字說(shuō)明原因（如果不說(shuō)明原因不

9、給分）。中原工學(xué)院20032004學(xué)年第一學(xué)期機(jī)械制造及自動(dòng)化專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)課程期末試卷（答案）一、是非題(用“”表示正確，“”表示錯(cuò)誤填在題末的括號(hào)中)。(本大題共10小題，每小題1分，總計(jì)10分)1、受靜載荷作用的零件只能產(chǎn)生靜應(yīng)力，受變載荷作用的零件才能產(chǎn)生變應(yīng)力。 （ ）2、受交變橫向載荷作用的普通螺栓聯(lián)接，在正常工作時(shí)螺栓桿所受到的拉力不變。 （ ）3、為了使V帶的工作側(cè)面能與V帶輪輪槽的工作側(cè)面緊緊貼合，因?yàn)閂帶的剖面楔角為40，因而V帶輪輪槽角也相應(yīng)為40 。 （ ）4、為了避免帶打滑，可將帶輪上與帶接觸的表面加工得粗糙些以增大摩擦。 （ ）5、對(duì)輪齒沿齒寬作適當(dāng)?shù)男扌危ü男锡X）

10、，可以大大改善載荷沿接觸線分布不均勻的現(xiàn)象。 （ ）6、齒面點(diǎn)蝕是潤(rùn)滑良好的軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)常見(jiàn)的失效形式。 （ ）7、直齒圓錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算中，通常近似地以大端分度圓處的當(dāng)量圓柱齒輪來(lái)代替圓錐齒輪進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。 （ ）8、與齒輪傳動(dòng)的變位方法相類似，不僅可以對(duì)蝸桿進(jìn)行變位加工，而且也可以對(duì)蝸輪進(jìn)行變位加工。 （ ）9、某45鋼軸的剛度不足，可以采取改用40Cr合金鋼措施來(lái)提高其剛度。 （ ）10、滾動(dòng)軸承的基本額定壽命是指一組軸承中10%的軸承發(fā)生疲勞破壞，而90%的軸承不發(fā)生疲勞破壞前的轉(zhuǎn)數(shù)（以106為單位）或工作小時(shí)數(shù)。 （ ）二、選擇題(將正確的代碼A、B、C、D填入橫線上方的空格處

11、)。(本大題共15小題，每小題1.5分，總計(jì)15分)1零件的截面形狀一定，當(dāng)截面尺寸增大時(shí)，其疲勞極限值將隨之_ B _。 A. 增高 B. 降低 C. 不變 D. 有時(shí)增高，有時(shí)降低2對(duì)于聯(lián)接用螺紋，主要要求聯(lián)接可靠，自鎖性能好，故常選用_ A _。A升角小，單線三角形螺紋B升角大，雙線三角形螺紋C. 升角小，單線梯形螺紋D升角大，雙線矩形螺紋3. 設(shè)計(jì)鍵聯(lián)接時(shí)，有以下主要內(nèi)容：按使用要求選擇鍵的類型；對(duì)鍵聯(lián)接進(jìn)行必要的強(qiáng)度校核計(jì)算；按軸徑選擇鍵的剖面尺寸；按輪轂寬度選擇鍵的長(zhǎng)度。在具體設(shè)計(jì)時(shí)，一般的順序?yàn)?C 。A. ； B.； C. ； D. 4選取V帶型號(hào)，主要取決于_ D _。A帶的

12、松邊拉力 B帶的線速度C. 帶的緊邊拉力 D帶傳遞的功率和小帶輪轉(zhuǎn)速5帶傳動(dòng)不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，其原因是_B_。A.帶容易變形和磨損 B.帶傳動(dòng)工作時(shí)由拉力的變化而引起的彈性滑動(dòng)C.帶在帶輪上出現(xiàn)打滑 D.帶的彈性變形不符合虎克定律6. 輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算中的齒形系數(shù)與 C 無(wú)關(guān)。A齒數(shù) B變位系數(shù)C模數(shù) D斜齒輪的螺旋角7. 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式： mm 計(jì)算齒輪傳動(dòng)的模數(shù)時(shí)，其公式中應(yīng)代入： B 。A. 小齒輪的 B.與中的較大值C. 大齒輪的； D.與中的較小值8. 對(duì)閉式蝸桿傳動(dòng)進(jìn)行熱平衡計(jì)算，其主要目的是為了防止溫升過(guò)高而導(dǎo)致 D 。A.材料的力學(xué)性能下降； B.潤(rùn)滑油變質(zhì)；C

13、.蝸桿受熱變形過(guò)大； D.潤(rùn)滑條件惡化。9. 按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算軸的應(yīng)力時(shí)，公式中折合系數(shù)是考慮 C 。A.材料抗彎與抗扭的性能不同； B. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求；C. 彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的循環(huán)特性不同； D.強(qiáng)度理論的要求。10. 下列四種軸承中，必須成對(duì)使用是 A 。A. 圓錐滾子軸承； B. 深溝球軸承； C.推力球軸承； D.圓柱滾子軸承 三、計(jì)算題(本大題共小題，每小題各15分，共計(jì)45分)1.某零件用40Cr鋼制成，材料的力學(xué)性能為：S=800MPa，-1=480MPa，=0.2。零件彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)K=1.5。已知作用在零件上的工作應(yīng)力：max=450MPa，min=

14、150MPa，應(yīng)力循環(huán)特性常數(shù)，試求：繪制出該零件的極限應(yīng)力簡(jiǎn)圖；（4分）在所繪制的零件極限應(yīng)力簡(jiǎn)圖中，標(biāo)出零件的工作應(yīng)力點(diǎn)，加載應(yīng)力變化線以及極限應(yīng)力點(diǎn)；（4分）用圖解法確定該零件的極限應(yīng)力的平均應(yīng)力me和應(yīng)力幅ae以及計(jì)算安全系數(shù)Sca；4分用計(jì)算法確定該零件的計(jì)算安全系數(shù)Sca。（2分）若許用安全系數(shù)為S=1.3，問(wèn)該零件是否滿足強(qiáng)度要求。（1分）解：(1)； MPa在零件的極限應(yīng)力簡(jiǎn)圖中，各點(diǎn)坐標(biāo)為： A（0，）=A（0，320）；B（，）=（400，266.7）；C（S，0）=（800，0）或G=G（2）m=（max+min）/2=（450+150）/2=300MPa，a=（max-

15、min）/2=（450-150）/2=150MPa工作應(yīng)力點(diǎn)，加載應(yīng)力變化線以及極限應(yīng)力點(diǎn)如圖所示（3）由圖可量的極限應(yīng)力點(diǎn)M的平均應(yīng)力me=505.26MPa，應(yīng)力幅ae=252.63MPa 極限應(yīng)力點(diǎn)M的疲勞極限r(nóng)M=me+ae=757.89MPa 計(jì)算安全系數(shù)Sca=rM/max=757.89/450=1.684（4）（5）Sca=1.6841.3, 該零件能滿足強(qiáng)度要求。2.如下圖所示為一個(gè)鑄鐵托架，用四個(gè)普通螺栓固定在鑄鋼立柱上，已知W=1000N，L=700mm，L1=300mm，接觸面間的摩擦系數(shù)f=0.2，螺栓的許用拉應(yīng)力=50MPa，防滑系數(shù)KS=1.3。試確定螺栓所需要的公

16、稱直徑d。普通螺紋基本尺寸（GB19681）d121416182024d110.10611.83513.83515.29617.29420.752解：（1）將W向O點(diǎn)平移得： W=W=1000N； T=WL=1000700=7105（Nmm）；(2分)（2）在W作用下：R1W= R2W= R3W= R4W=W/Z=1000/4=250（N），方向如圖所示； 在T作用下：R1T= R2T= R3T= R4T=(N），方向如圖所示；由受力圖可知，在W和T共同作用下，以螺栓2、3聯(lián)接處所受的橫向載荷為最大，即為：（N） （7分）（3）由螺栓2或螺栓3處聯(lián)接不滑移的條件得：QpfZm=KSR2 ， （

17、N） （3分）（4）由螺栓桿強(qiáng)度條件得：（mm）故應(yīng)選擇M18的普通螺栓，d1=15.29614.795 （3分）3一工程機(jī)械傳動(dòng)裝置中的軸，采用一對(duì)圓錐滾子軸承支承，背靠背的反裝(如題圖所示)，已知作用于軸上的徑向力Fr9000N，軸向力Fa1200N，其方向和作用位置如圖所示，運(yùn)轉(zhuǎn)中受輕微沖擊（fP1.2），常溫下工作（ft1），試求：表16-12 30000軸承當(dāng)量動(dòng)載荷的X、Y值A(chǔ)/ReA/ReeX1Y0X0.4Y1.60.37軸承派生的內(nèi)部軸向力：SR/（2Y）題3.圖(1)軸承所受的徑向載荷R1 ，R2 ；(2)軸承派生的內(nèi)部軸向載荷S1，S2，并在圖中畫(huà)出其方向；(3)軸承所受的

18、軸向載荷A1 ，A2 ；(4)軸承所受的當(dāng)量動(dòng)載荷P1 ，P2。 解：(1)R1FrL2/(L1L2)9000260/(190260)5200N，R2FrL1/(L1L2)9000190/(190260)3800N； (3分)(2)S1R1/（2Y）5200/（21.6）=1625N，S2R2/(2Y)3800/(21.6)=1187.5N，其方向如圖所示； (3分)(3) FaS212001187.52387.5S11625，軸有向右竄動(dòng) 故：軸承1為壓緊端，A1 FaS212001187.52387.5N，軸承2為放松端，A2S21187.5N (3分)(4)計(jì)算軸承1、2的當(dāng)量動(dòng)載荷：軸承1:A1R1 2387.552000.4590.37=e，故：X10.4、Y11.6；P1fp(X1RlY1A1)1.2（0.45200+1.62387.