最新機械設(shè)計試題及答案

1、精品文檔精品文檔注 意 行 為 規(guī) 范遵 守 考 場 紀 律管導(dǎo)核字 主領(lǐng)審簽帶輪上開始的，其原因是 2011年機械設(shè)計試題及答案一、填空題及選擇填空題（27分，每空1分）1 當(dāng)動壓潤滑條件不具備，且邊界膜遭破壞時，就會出現(xiàn) 和同時存在的現(xiàn)象，這種摩擦狀態(tài)稱為 2. 一公稱直徑為d=16mm的螺紋副，螺紋頭數(shù) n=2,螺距p=4mm,螺 紋中徑d2=D2=14mm,牙側(cè)角3=15q螺紋副材料的當(dāng)量摩擦系數(shù)f '=0.080.10,經(jīng)計算該螺紋副 自鎖性要求。a.滿足b.不滿足3. 導(dǎo)向平鍵連接的主要失效形式是 ，設(shè)計時通過限制來進行耐磨性計算；半圓鍵的缺點是，所以主要適用于軸端。4作為

2、標準普通 V帶工作面的兩側(cè)面夾角為$=40o,相應(yīng)的V帶輪輪槽的兩側(cè)面夾角則。a.大于40o b.小于40o c.等于40a5傳動帶所能傳遞的最大有效圓周力Fmax與、等因素有關(guān)，它們的值越大，F(xiàn)max就越大。 當(dāng)傳遞的外載荷超過 時，帶在帶輪上發(fā)生打滑現(xiàn)象；而且在傳動比大于1的情況下打滑總是先從小6. 齒輪傳動的五種主要失效形式中，最嚴重、必須避免的失效形式是;軟齒面閉式齒輪傳動最主要的失效形式是 高速重載齒輪傳動易發(fā)生 ;輪齒的塑性變形常發(fā)生在齒面材料較軟、低速重載、頻繁起動的傳動中。7. 下列齒輪參數(shù)中，對齒形系數(shù)Yf沒有影響的是 。a.齒數(shù) b.變位系數(shù)c.齒頂高系數(shù) d.壓力角 e.

3、模數(shù)8.按國家標準 GB/292-93規(guī)定，型號 7212 C/DB軸承的類型為 ，寬度類型為，精度等級為 ，公稱接觸角 a= 9. 對于轉(zhuǎn)動的滾動軸承，其主要失效形式是；對于不轉(zhuǎn)動、低速或擺動的軸承，主要失效形式是 ; 對于高速軸承，是其主要失效形式。10. 滑動軸承一般由軸頸、軸瓦、軸承座三者組成，其失效形式主要是，主要發(fā)生在上。二、問答題（24分,每小題4分）1. 齒向載荷分布系數(shù) Kb的物理意義是什么？改善齒向載荷分布不均勻狀況的措施有哪些？2. 試述齒輪傳動的設(shè)計準則。3. 按在支撐軸上零件傳遞運動和動力時受到的載荷類型的不同，軸分為那幾種類型？并分別舉例說明。4. 給出滾動軸承的當(dāng)

4、量靜載荷P0的定義。5. 同滾動軸承相比，液體摩擦滑動軸承有哪些特點？6 在一些基本假設(shè)條件下，流體形成動壓的必要條件是什么？三、分析計算題（29分，第一小題19分，第二小題10分）1一重物勻速升降裝置采用如圖a所示的電機+圓柱蝸桿傳動系統(tǒng)，已知蝸桿傳動的模數(shù)m =8mm ,蝸桿頭數(shù)及分度圓直徑分別為可=1、d1=80mm,蝸輪齒數(shù)Z2=50,卷筒直徑D=250mm。重物勻速升降的速度v=40m/min，最大載重量 W為4kN，工況系數(shù)KA按1.0計，試分析、計算提升重物時的 下列問題：1 ）該裝置以40m/min的速度勻速升起重物 1m時，蝸桿應(yīng)轉(zhuǎn)多少轉(zhuǎn)？并在圖中標明蝸桿的轉(zhuǎn)向、 蝸輪輪齒旋

5、向、節(jié)點位置處蝸桿及蝸輪的受力方向。（5分）2） 若蝸桿與蝸輪齒面間當(dāng)量摩擦系數(shù)f ' = 0.18該機構(gòu)能否自鎖？（ 2分）3） 若重物W=4kN，傳動裝置總的傳動效率為n =0.5試計算出電機的輸出轉(zhuǎn)矩 Tm應(yīng)是多少？ （ 2 分）4）若蝸輪軸采用如圖b所示的兩個角接觸軸承7209 C支撐形式，L=100mm ,蝸桿傳動效率 n =0.7,卷筒、聯(lián)軸器（連接蝸輪軸與卷筒軸）、蝸輪軸上軸承的效率合計為 n = 0.8,軸承7209 C 的基本額定動載荷和基本額定靜載荷分別為C = 29800N、Co = 23800N,其內(nèi)部軸向力 S=0.4F，徑向載荷系數(shù)X和軸向載荷系數(shù) Y分別為

6、0.44和1.36，斤=1.0，fp=1.5，試計算軸承II的壽命 Lh為多少小時？ （ 10分）圖忍重物升降裝置傳動系統(tǒng)簡圖圖h蝸輪軸的軸承支撐簡圖2圖c所示為一托架，20kN的載荷作用在托架寬度方向的對稱線上，用四個螺栓將托架連接在一鋼 制橫梁上，螺栓的相對剛度為 0.3,螺栓組連接采用普通螺栓連接形式，假設(shè)被連接件都不會被壓潰、 也不滑移，試計算：1）該螺栓組連接的接合面不出現(xiàn)間隙所需的螺栓預(yù)緊力F'至少應(yīng)大于多少？（接合面的抗彎剖面模量 W=12.71X 106mm3） （ 7 分）2）若受力最大螺栓處接合面間的殘余預(yù)緊力F'要保證6956N，計算該螺栓所需預(yù)緊力F&#

7、39;、所受的總拉力F。（ 3分）=600O 二*130ok圖C托架（圖中尺寸單位:mm）四、結(jié)構(gòu)題（20 分）1試說明實現(xiàn)軸上零件軸向固定的五種方法，并分別畫出相應(yīng)于各種軸向固定方法的結(jié)構(gòu)圖；畫出模鍛輪坯、腹板式大齒輪在轉(zhuǎn)軸的軸端實現(xiàn)軸向固定與周向固定的結(jié)構(gòu)圖（要求齒輪也要畫出來）（12 分）2圖d和圖e為凸緣聯(lián)軸器的兩個半聯(lián)軸器的將兩根軸連接起來的兩種形式的部分結(jié)構(gòu)，請將未畫 出的其余部分補全，成為完整的結(jié)構(gòu)。（5分）精品文檔3.現(xiàn)有成品一級標準圓柱齒輪減速器一臺，輸入軸與小齒輪采用普通平鍵連接，軸與小齒輪輪轂配合段軸頸直徑d=40mm ,該軸段長度l=58mm，鍵槽長L=50mm,小齒輪

8、輪轂鍵槽深 t1=3.3mm。為得 到比現(xiàn)有減速器更大的減速比，現(xiàn)在需要重新設(shè)計、更換該減速器的齒輪。已知重新設(shè)計得到的齒輪模數(shù)m=3.0mm,小齒輪齒頂圓直徑 dai=69mm,齒根圓直徑dfi=55.5mm，齒寬bi=60mm，如果采 用該小齒輪，試根據(jù)上述數(shù)據(jù)進行分析：該減速器的輸入軸是否具有可以繼續(xù)使用的可能性？ （3分）注 意 行 為 規(guī) 范遵一、填空題及選擇填空題（27分，每空1分）1. 當(dāng)動壓潤滑條件不具備，且邊界膜遭破壞時，就會出現(xiàn)流體摩擦、 邊界摩擦和干摩擦同時存在的現(xiàn)象，這種摩擦狀態(tài)稱為 混合摩擦。2. 一公稱直徑為d=16mm的螺紋副，螺紋頭數(shù)n=2,螺距p=4mm,螺

9、律 紋中徑d2=D2=14mm,牙側(cè)角3=15q螺紋副材料的當(dāng)量摩擦系數(shù)f =0.080.10,經(jīng)計算該螺紋副 a自鎖性要求。a滿足 b.不滿足3. 導(dǎo)向平鍵連接的主要失效形式是工作面的磨損 ，設(shè)計時通過精品文限制工作面間的壓強來進行耐磨性計算:半圓鍵的缺點是一鍵槽對軸強度削弱較大，所以主要適用于軸端。4作為標準普通V帶工作面的兩側(cè)面夾角為 忙40o,相應(yīng)的V帶輪 輪槽的兩側(cè)面夾角則b 。a.大于40o b小于40o c.等于40o5. 傳動帶所能傳遞的最大有效圓周力 Fmax與初拉力F0、帶在小帶輪 上的包角a、帶與帶輪間的摩擦系數(shù)f等因素有關(guān)，它們的值越大， Fmax就越大。當(dāng)傳遞的外載荷

10、超過 最大有效圓周力下的承載能力 時，帶在帶輪上發(fā)生打滑現(xiàn)象；而且在傳動比大于 1的情況下，打 滑總是先從小帶輪上開始的，其原因是 帶在小帶輪上的包角小于大帶輪上的包角 （或帶在大帶輪上的包角大于小帶輪上的包角）。6. 齒輪傳動的五種主要失效形式中，最嚴重、必須避免的失效形式 是輪齒折斷;軟齒面閉式齒輪傳動最主要的失效形式是齒面疲勞點 蝕；高速重載齒輪傳動易發(fā)生 熱膠合;輪齒的塑性變形常發(fā)生在 齒面材料較軟、低速重載、頻繁起動的傳動中。7. 下列齒輪參數(shù)中，對齒形系數(shù) Yf沒有影響的是e 。a.齒數(shù) b.變位系數(shù)c.齒頂高系數(shù) d.壓力角 e.模數(shù)8. 按國家標準GB/292-93規(guī)定，型號7

11、212 C/DB軸承的類型為 角接觸球軸承，寬度類型為窄系列，精度等級為P0 ,公稱接觸角a=15 o9. 對于轉(zhuǎn)動的滾動軸承，其主要失效形式是疲勞點蝕,對于不轉(zhuǎn)動、低速或擺動的軸承，主要失效形式是局部塑性變形，對于高速軸承，發(fā)熱以至膠合是其主要失效形式。10. 滑動軸承一般由軸頸、軸瓦、軸承座三者組成，其失效形式主要是 膠合和磨損，主要發(fā)生在 軸瓦 上。二、問答題（24分,每小題4分）1. 齒向載荷分布系數(shù)Kb的物理意義是什么？改善齒向載荷分布不均勻狀況的措施有哪些？Kb的物理意義一一考慮沿齒寬方向載荷分布不均勻?qū)嘄X應(yīng)力的影響系數(shù)。（2分）措施：（答出以下7點中3點以下者1分，答出3點以上

12、者2分）1）齒輪的制造和安裝精度T2）軸、軸承及機體的剛度T3）齒輪在軸上的布置合理選擇4）輪齒的寬度 設(shè)計時合理選擇5）采用軟齒面一一通過跑合使載荷均勻6）硬齒面齒輪將齒端修薄、或做成鼓形齒7）齒輪要布置在遠離轉(zhuǎn)矩輸入端的位置。2. 試述齒輪傳動的設(shè)計準則評分標準：以下4點各點1分（1）軟齒面閉式齒輪傳動： 通常先按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計，然后校核齒根彎 曲疲勞強度。（2）硬齒面式齒輪傳動：通常先按齒根彎曲疲勞強度進行設(shè)計，然后校核齒面接觸 疲勞強度。（3）高速重載齒輪傳動，還可能出現(xiàn)齒面膠合，故需校核齒面膠合強度。（4）開式齒輪傳動：目前多是按齒根彎曲疲勞強度進行設(shè)計，并考慮磨損的影響將

13、 模數(shù)適當(dāng)增大（加大1015%）。3. 按照軸所受載荷類型的不同，軸分為那幾種類型？并分別舉例說明。評分標準：以下3點各點1分，舉例正確合計1分。（1）僅受彎矩M的軸心軸，只起支撐零件作用，如自行車前軸。（2）僅受轉(zhuǎn)矩T的軸一一傳動軸，只傳遞運動和轉(zhuǎn)矩不起支撐作用，如汽車后輪傳 動軸。（3）既受彎矩又受轉(zhuǎn)矩的軸一一轉(zhuǎn)軸，既起支撐又起傳運動和轉(zhuǎn)矩作用，如減速器 的輸出軸。4. 給出滾動軸承的當(dāng)量靜載荷 P0的定義。當(dāng)量靜載荷是一個假想載荷，其作用方向與基本額定靜負荷相同，而在當(dāng)量靜載荷 作用下，軸承的受載最大滾動體與滾道接觸處的塑性變形總量與實際載荷作用下的 塑性變形總量相同。（4分）5. 同滾

14、動軸承相比，液體摩擦滑動軸承有哪些特點？評分標準：以下6點中，答出12點2分，答出34點分3分，答出56點4分1）在高速重載下能正常工作，壽命長；2）精度高；滾動軸承工作一段時間后，旋轉(zhuǎn)精度J3）滑動軸承可以做成剖分式的 一能滿足特殊結(jié)構(gòu)需要。如曲軸上的軸承;4）液體摩擦軸承具有很好的緩沖和阻尼作用，可以吸收震動，緩和沖擊。5）滑動軸承的徑向尺寸比滾動軸承的小。6）起動摩擦阻力較大。6. 在一些基本假設(shè)條件下，流體形成動壓的必要條件是什么？ 評分標準：答出1點2分，答出2點3分，答出3點4分1）流體必須流經(jīng)收斂間隙，而且間隙傾角越大則產(chǎn)生的油膜壓力越大。2）流體必須有足夠的速度；3）流體必須是

15、粘性流體。三、分析計算題（29分，第一小題 佃分，第二小題10分）1. 一重物勻速升降裝置采用如圖a所示的電機+圓柱蝸桿傳動系統(tǒng)，已知蝸 桿傳動的模數(shù)m =8mm，蝸桿頭數(shù)及分度圓直徑分別為 乙=1、di=80mm， 蝸輪齒數(shù)22=50，卷筒直徑D=250mm。重物勻速升降的速度 v=40m/min， 最大載重量W為4kN，工況系數(shù)Ka按1.0計，試分析、計算提升重物時 的下列問題：1）該裝置以40m/min的速度勻速升起重物1m時，蝸桿應(yīng)轉(zhuǎn)多少轉(zhuǎn)？并 在圖中標明蝸桿的轉(zhuǎn)向、蝸輪輪齒旋向、節(jié)點位置處蝸桿及蝸輪的受力 方向。（5分）2）若蝸桿與蝸輪齒面間當(dāng)量摩擦系數(shù) f ' = 0.1,

16、該機構(gòu)能否自鎖？ （2 分）3）若重物W=4kN，傳動裝置總的傳動效率為 n=05,試計算出電機的輸 出轉(zhuǎn)矩Tm應(yīng)是多少？ （ 2分）4） 若蝸輪軸采用如圖b所示的兩個角接觸軸承7209 C支撐形式，L=100mm，蝸桿傳動效率n = 07,卷筒、聯(lián)軸器（連接蝸輪軸與卷筒 軸）、蝸輪軸上軸承的效率合計為 n = 0.8,軸承7209 C的基本額定動 載荷和基本額定靜載荷分別為 C = 29800N、C。= 23800N,其內(nèi)部軸向 力S=04Fr，徑向載荷系數(shù)X和軸向載荷系數(shù)Y分別為0.44和1.36， fT=1.0，fp=15,試計算軸承II的壽命Lh為多少小時？ （ 10分）圖涼重物升降裝

17、置傳動系統(tǒng)簡圖圖b.蝸輪軸的軸承支撐簡圖1）蝸桿轉(zhuǎn)：1*50/（3.14*D）=50/（3.14*0.25）=63.69（轉(zhuǎn)）（1 分）蝸輪轉(zhuǎn)速：40/（ 3.14*0.25） =50.96r/mi n蝸桿轉(zhuǎn)向（1分）、蝸輪輪齒旋向（1分）、蝸輪蝸桿受力分析方向如圖所示（2 分）2）寫出公式得1分，結(jié)論正確得1分。tan 二可口© =18/80=0.1tan Uo.18.tan : tan結(jié)論：該機構(gòu)滿足自鎖性條件。3）寫出公式得1.5分，結(jié)論正確得0.5分。W =4kNT卷筒=TW =W D/2 =4000250/2 =500000NmmTW5心054TmW2 104 Nmmd 0

18、.5 504） 公式、步驟都正確得9分（其中：軸承壽命計算公式占5分），計算結(jié)果正確 得1分。= JS7- P/2= WMOI x250 /2 = JOODOa Nttuk八晉爵mg耳=_島=玉=玉=空汪旦妙如訊d227；2x0.17357 kLOj 門心運” 朋 樹-=0.44643 xlO N8x5080碼=驗=0.44643 xLO JTT尺 x 冋a tana =卑tanu = 3.125 x tan20° xlO 3 = 1.13741耳=J耳;+ F： = 73.125 2 -bl .13741 2 xlO5 =1 .05P326 xlO3 = 3.32556 xlO3/

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20、67; = 0.654 xlO3-貝需計算軸範(fàn)的壽命和可口Pf)=疋耳十 F 碼“ =(D.44 xO .343634 + 1.36 x 0.93297 ) xlO 3 = 1.64 xlO 3 NL* =竺竺y =山 皿皿)，=581383 ©創(chuàng)沖 AP 60 x50 .96 1.5x1.64 xlO5精品文檔圖=托架（圏中尺寸單位：mm）受禰裁荷緊螺栓駛接化）受頊憧力矩的黑螺栓莊接F2 二Ml max 4i V6 106227.54 227.52= 6593.41(N)2. 圖c所示為一托架，20kN的載荷作用在托架寬度方向的對稱線上，用四 個螺栓將托架連接在一鋼制橫梁上，螺栓的

21、相對剛度為03,螺栓組連接采用普通螺栓連接形式，假設(shè)被連接件都不會被壓潰，試計算：1）該螺栓組連接的接合面不出現(xiàn)間隙所需的螺栓預(yù)緊力F至少應(yīng)大于多少？（接合面的抗彎剖面模量 W=127ixi06mm3） （7分）2） 若受力最大螺栓處接合面間的殘余預(yù)緊力要保證6956N,計算該 螺栓所需預(yù)緊力F '、所受的總拉力Fo。（3分）1）（1）、螺栓組聯(lián)接受力分析：將托架受力 情況分 解成下圖所示的受軸向載荷Q和受傾覆力矩M的兩 種基本螺栓組連接情況分別考慮。（2分）（2）計算受力最大螺栓的工作載荷 F: （1分）Q使每個螺栓所受的軸向載荷均等，為 FQ = 20000 = 5000（ N）Z

22、 4傾覆力矩M使左側(cè)兩個螺栓工作拉力減??；使右側(cè)兩個螺栓工作拉力增加，其值為:顯然，軸線右側(cè)兩個螺栓所受軸向工作載荷最大，均為:FF2 =11593.41( N)（3）根據(jù)接合面間不出現(xiàn)間隙條件確定螺栓所需的預(yù)緊力 F': （4分） 預(yù)緊力F'的大小應(yīng)保證接合面在軸線右側(cè)不能出現(xiàn)間隙，即："用側(cè)邊界=bp，' bpQ - b應(yīng) 04F1220x(600 - 200)4xF'8300022000Mpa) Mpa)/220x(600 - 200)8800022000C1-eM=O.g!如)6x10濟220；(如云/廠212 600F'b站惻邊界=aPF' - PQ -0.159-0 476=0.05()>0.F*> （0.159 + 0.476）x 22000 = 0.635 x 22000 = 1397O（AQ結(jié)論：為保證接合面下出現(xiàn)間隙.燥栓的預(yù)緊力護至少應(yīng)大于139702)若 F' =6956N,貝U: (3 分)Fr= F"+(l )F = 6956 +0.7x11593.41 = 15071.43(H) Cq + Cq= F + Frr= 11593