機(jī)械設(shè)計(jì)試題及答案

1、機(jī)械設(shè)計(jì)試題(一一、選擇題:本題共 10個(gè)小題,每小題 2分,共 20分,在每小題給出的四個(gè)選 項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的。把所選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。 1. 一般工作條件下, 齒面硬度 HB 350的閉式齒輪傳動(dòng), 通常的主要失效形式為 【 B 】 A .輪齒疲勞折斷 B. 齒面疲勞點(diǎn)蝕C .齒面膠合 D. 齒面塑性變形2. 帶傳動(dòng)在工作時(shí)產(chǎn)生彈性滑動(dòng), 是由于 【 C 】 A .包角 太小 B. 初拉力 F 0太小C .緊邊與松邊拉力不等 D. 傳動(dòng)過載3.下列四種型號(hào)的滾動(dòng)軸承,只能承受徑向載荷的是 【 B 】 A . 6208 B. N208 C. 3208 D. 52084

2、. 下列四種螺紋, 自鎖性能最好的是 【 D 】 A .粗牙普通螺紋 B. 細(xì)牙普通螺紋C .梯形螺紋 D. 鋸齒形螺紋5. 在潤滑良好的條件下, 為提高蝸桿傳動(dòng)的嚙合效率, 可采用的方法為 【 C 】 A .減小齒面滑動(dòng)速度 s B. 減少蝸桿頭數(shù) Z 1C .增加蝸桿頭數(shù) Z 1D. 增大蝸桿直徑系數(shù) q6. 在圓柱形螺旋拉伸 (壓縮 彈簧中, 彈簧指數(shù) C 是指 【 D 】A .彈簧外徑與簧絲直徑之比值B .彈簧內(nèi)徑與簧絲直徑之比值C .彈簧自由高度與簧絲直徑之比值D .彈簧中徑與簧絲直徑之比值7. 普通平鍵接聯(lián)采用兩個(gè)鍵時(shí), 一般兩鍵間的布置角度為 【 B 】 A . 90°

3、B. 120°C.135°D.180°8. V 帶在減速傳動(dòng)過程中, 帶的最大應(yīng)力發(fā)生在 【 D 】 A . V 帶離開大帶輪處 B. V帶繞上大帶輪處C . V 帶離開小帶輪處 D. V帶繞上小帶輪處9. 對于普通螺栓聯(lián)接, 在擰緊螺母時(shí), 螺栓所受的載荷是 【 D 】 A .拉力 B. 扭矩C .壓力 D. 拉力和扭矩10. 滾子鏈傳動(dòng)中, 鏈節(jié)數(shù)應(yīng)盡量避免采用奇數(shù), 這主要是因?yàn)椴捎眠^渡鏈節(jié)后 【 D 】 A .制造困難 B. 要使用較長的銷軸C .不便于裝配 D. 鏈板要產(chǎn)生附加的彎曲應(yīng)力二、 填空題:本大題共 10個(gè)小題, 每空 1分, 共 20分。 把

4、答案填在題中橫線上。1.軸如按受載性質(zhì)區(qū)分,主要受 彎矩 的軸為心軸,主要受2.代號(hào) 62203的滾動(dòng)軸承,為 深溝球軸承 軸承,其內(nèi)徑為 mm 。3.在一般機(jī)械中的圓柱齒輪傳動(dòng),往往使小齒輪齒寬 b 1大于 大齒輪齒寬 b 2;在計(jì) 算齒輪強(qiáng)度時(shí),工作齒寬 b 應(yīng)取 大齒輪齒寬 b 2。4.普通平鍵聯(lián)接的工作面是鍵的 兩側(cè)面 ;楔鍵聯(lián)接的工作面是鍵的5.為了便于互換及適應(yīng)大量生產(chǎn),軸承內(nèi)圈孔與軸的配合采用與軸承座孔的配合采用 基軸 制。6. 不隨時(shí)間變化的應(yīng)力稱為 靜應(yīng)力 隨時(shí)間變化的應(yīng)力稱為 變應(yīng)力 , 具有周期性的變應(yīng)力稱為 循環(huán)變應(yīng)力 。7.按照平面圖形的形狀,螺紋分為 三角形螺紋 和

5、 等。 1. 8.按照工作條件,齒輪傳動(dòng)可分為 閉式傳動(dòng)9. 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí), 軟齒面閉式傳動(dòng)通常先按動(dòng)尺寸,然后驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度。2. 10.直徑較小的鋼制齒輪,當(dāng)齒根圓直徑與軸徑接近時(shí),可以將齒輪和軸做成一體, 稱為 齒輪軸 。三、簡答題:本大題共 6個(gè)小題,每題 5分,共 30分。把答案填在題中橫線上。 1.簡述螺紋聯(lián)接的基本類型主要有哪四種?螺栓聯(lián)接、螺釘聯(lián)接、雙頭螺柱聯(lián)接、緊定螺釘聯(lián)接。2.提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施有哪些?1降低螺栓總拉伸載荷的變化范圍; 2改善螺紋牙間的載荷分布; 3減小應(yīng)力集中; 4避免或 減小附加應(yīng)力。3.閉式蝸桿傳動(dòng)的功率損耗主要包括哪三部分?閉式蝸桿傳動(dòng)的功率

6、損耗包括三部分:輪齒嚙合的功率損耗, 軸承中摩擦損耗和攪動(dòng)箱體內(nèi) 潤滑油的油阻損耗。4.簡述帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)?適于中心矩較大的場合; 帶具有良好的擾性, 可緩和沖擊、吸收振動(dòng); 過載時(shí)帶與帶輪間會(huì) 出現(xiàn)打滑,打滑雖使傳動(dòng)失效,當(dāng)可防止損壞其他零件;5.鏈傳動(dòng)的主要失效形式有哪些?鏈板疲勞破壞;滾子套筒的沖擊疲勞破壞;銷軸與套筒的膠合;鏈條鉸鏈磨損;過載拉斷。 6.滾動(dòng)軸承的基本類型有哪些?調(diào)心球軸承、調(diào)心滾子軸承、圓錐滾子軸承、推力球軸承、深溝球軸承、角接觸球軸承、推 力圓柱滾子軸承、圓柱滾子軸承、滾針軸承等。四、結(jié)構(gòu)改錯(cuò)1、圖示為一用對圓錐滾子軸承外圈窄邊相對安裝的軸系結(jié)構(gòu)。請按示例所示,指出圖

7、中 的其他結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤(不少于 7處 (7分(注:潤滑方式、倒角和圓角忽略不計(jì)。 例缺少調(diào)整墊片解 缺少調(diào)整墊片輪轂鍵槽不對與齒輪處鍵槽的位置不在同一角度上鍵槽處表達(dá)不正確(應(yīng)該局部剖視端蓋孔與軸徑間無間隙多一個(gè)鍵齒輪左側(cè)軸向定位不可靠齒輪右側(cè)無軸向定位軸承安裝方向不對軸承外圈定位超高軸與軸承端蓋相碰2、請說明圖示軸系結(jié)構(gòu)中用數(shù)字標(biāo)出位置的錯(cuò)誤(不合理的原因。 (5分軸肩的高度超出了軸承內(nèi)圈的外徑;軸段的長度應(yīng)該小于輪轂的寬度;螺紋軸段缺少螺紋退刀槽;鍵槽應(yīng)該與中間部位的鍵槽在同一母線上布置;鍵的長度應(yīng)該小于軸段的長度。機(jī)械設(shè)計(jì)考題與答案一、 是非題(有 5小題,每題 1分,共 5分。正 確在括號(hào)

8、內(nèi)寫 “ T ” , 錯(cuò)誤在括號(hào)內(nèi)寫 “ F ” 1.雙螺母防松結(jié)構(gòu)中,如兩螺母厚度不同,應(yīng)先安裝薄螺母,后安裝厚螺母。 (T 2.滾動(dòng)軸承的軸向系數(shù) Y 值越大,其承受軸向能力越大。 (F 3.減速器的齒輪和滾動(dòng)軸承可以采用不同的潤滑劑。 (T 4.設(shè)計(jì)蝸桿傳動(dòng)時(shí),為了提高傳動(dòng)效率,可以增加蝸桿的頭數(shù)。 (T 5.失效就是零件斷裂了。 (F 二、選擇題(有 5小題,每題 2分 , 共 10分。在每小題的選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求 的,把所選項(xiàng)的字母填在題中的橫線上6.溫度對潤滑油粘度的影響是隨著溫度的升高潤滑油的粘度 C 。A 提高 B不變 C降低7.設(shè)計(jì)時(shí)鍵的截面尺寸通常是根據(jù) D 從

9、標(biāo)準(zhǔn)中選取。A 鍵傳遞的轉(zhuǎn)矩 B軸的轉(zhuǎn)速 C輪轂的長度 D軸的直徑8.下列四種敘述中 D 是正確的。A 變應(yīng)力只能由變載荷產(chǎn)生 B靜載荷不能產(chǎn)生變應(yīng)力 C變應(yīng)力是由靜載荷產(chǎn) 生 D變應(yīng)力是由變載荷產(chǎn)生,也可能由靜載荷產(chǎn)生9.從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)考慮,單件生產(chǎn)的齒輪減速箱的箱體最好采用 C 。A 灰鑄鐵鑄造 B鑄鋼鑄造 C鋼板焊接10.由下列不同材料制造的零件,其形狀、尺寸、結(jié)構(gòu)、表面加工情況和工作條件等 完全相同,其中有效應(yīng)力集中系數(shù)最大的是 B 。A HT200灰鑄鐵 B 40CrNi 鋼 C 45鋼 三、填空題(有 5小題, 20個(gè)空,每空 1分 , 共 20分。把答案填在題中橫線上11.對下列各種

10、零件至少舉出一種常用材料的牌號(hào),齒輪 45, 40Cr ,滑動(dòng)軸承軸 瓦 ZQSn10-1, ZQAl9-4 ,蝸輪輪緣 ZQSn10-1, ZQAl9-4 ,螺釘 Q235, 20 , 彈簧 65Mn, 碳素彈簧鋼絲 ,彈簧墊圈 65Mn , 滾動(dòng)軸承套圈 GCr15 ,滾動(dòng) 軸承保持架 08F ,鍵 45 。12.帶傳動(dòng)的失效形式為 打滑 和 疲勞破壞 。因此,其主要設(shè)計(jì)依據(jù)為 在保 證帶傳動(dòng)不打滑的條件下,具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命 。13.軸按承載分為 心軸 , 轉(zhuǎn)軸 和 傳動(dòng)軸 。14.螺紋聯(lián)接按防松原理可分為 摩擦防松 , 機(jī)械防松 和 其它防松 。 15.灰鑄鐵齒輪常用于 開 式傳

11、動(dòng)中,這種齒輪的主要失效形式是 磨 損 。四、問答題(有 5小題,每題 4分 , 共 20分16.什么是等強(qiáng)度設(shè)計(jì)?在設(shè)計(jì)中如何應(yīng)用?答:一個(gè)機(jī)器的各零件或一個(gè)零件對于各種失效方式具有同樣的承載能力。在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用有二:一是使各部分等強(qiáng)度,避免某些部分強(qiáng)度過大,浪費(fèi)材料;二 是故意設(shè)置薄弱環(huán)節(jié),過載時(shí)失效,使其它部分在過載時(shí)不致于損壞而得到保護(hù)。17.什么是機(jī)械零件的失效?答:機(jī)械零件由于某種原因不能正常工作,叫失效。18.滑動(dòng)軸承計(jì)算中,計(jì)算 p , pv , v 各考慮什么問題?答:p 軸承磨損;pv 發(fā)熱;v 局部磨損。19.齒輪傳動(dòng)中的載荷系數(shù) K=KA K v K K , K A K

12、 v K K 各為什么系數(shù),各考慮什么因素對齒 輪傳動(dòng)的影響?答:齒輪傳動(dòng)中的載荷系數(shù) K=KA K v K K 中, K A 是使用系數(shù),考慮外部因素引起附加動(dòng)載 荷 對齒輪傳動(dòng)的影響; K v 是動(dòng)載系數(shù),考慮齒輪制造、安裝誤差等引起附加動(dòng)載 荷對齒輪傳動(dòng)的影響; K是齒間載荷分配系數(shù), 考慮多齒嚙合間分配載荷的不均 勻現(xiàn)象對齒輪傳動(dòng)的影響; K是齒向載荷分布系數(shù), 考慮載荷沿接觸線分布不均 的現(xiàn)象對齒輪傳動(dòng)的影響;20.什么叫機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則?常用的機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則有那些? 答:機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則就是為防止機(jī)械零件的失效而制定的判定條件, 常 用的準(zhǔn)則有強(qiáng)度準(zhǔn)則、剛度準(zhǔn)則、壽命準(zhǔn)則、

13、振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則、可靠性準(zhǔn)則等? 五、分析題(有 2小題,每題 6分 , 共 12分21. 一鋼制液壓油缸,缸內(nèi)油壓 P =2.5MPa(靜載 ,油缸內(nèi)徑 D=125mm ,缸蓋由 6個(gè) M16的螺釘聯(lián)接在缸體上 . 螺釘剛度 C b 與缸體缸蓋的剛度 Cm之比為 l/4,螺釘材料的性能等級(jí)為 5.6級(jí), 安全系數(shù)取 S =1.5, M16螺釘?shù)男?d1=13.835mm.若根據(jù)聯(lián)接的緊密性要求,要求殘余預(yù)緊力 Q P >1.5F. 試分析預(yù)緊力 QP應(yīng)控制在什么范圍內(nèi)才能滿足此聯(lián)接的要求 ? 解1.計(jì)算單個(gè)螺釘?shù)墓ぷ骼?F(2分油缸蓋聯(lián)接所受的載荷 F=pD 2/4,每個(gè)螺釘?shù)墓ぷ骼?/p>

14、力 F =F/6=p ×D 2/4/6=2.5 (1252/4/6=5113.27 N 2.計(jì)算允許的螺釘最大總拉力 Q(2分螺釘材料性能等級(jí)為 5.6級(jí), s =300MPa ,許用應(yīng)力 = s/S=300/1.5=200MPa. 由強(qiáng)度條件 ca =1.3Q/( d 2/4 Q d 2/4/1.3= ×13.8352×200/4/1.3=23127.83 N3.求預(yù)緊力 Qp 的允許范圍(2分 1按螺釘強(qiáng)度條件求允許的最大預(yù)緊力Q =Q p 十 C b /(C b +Cm F 23127.83 N Qp 23127.83-0.2F =23127.83-0.2&

15、#215;5113.27=22105.17 N2按聯(lián)接緊密性條件求最小的預(yù)緊力,根據(jù)聯(lián)接緊密性要求, Q P 1.5F QP =Q p - Cm /(C b +Cm F=Qp -0.8F 1.5F 即 Qp 1.5F 十 0.8F =2.3F =l1760.52 N 由以上計(jì)算結(jié)果可知,預(yù)緊力 Q p 應(yīng)控制為l1760.52 N Q p 22105.17 N22.一傳動(dòng)裝置,輸入轉(zhuǎn)矩為 T 1,輸出轉(zhuǎn)矩為 T 2,速比為 i ,總效率為,試 證明 T 2= T1×i ×答:設(shè)輸入功率為 P 1(kW ,輸出功率為 P 2(kW ,輸入轉(zhuǎn)速為 n 1(r/min , 輸出轉(zhuǎn)

16、速為 n 2(r/min , T=9.55×106×P/n(N.mm P1= T1×n 1/(9.55×106 P2= T2×n 2/(9.55×106 = P2/ P1=( T2×n 2/(9.55×106/( T1×n 1/(9.55×106 = T2×n 2/( T1×n 1 i= n2/ n1 = T2/ T1/i 即 T 2= T1×i ×六、 計(jì)算題 (有 2小題, 每題 6分 , 共 12分 23. 一對 46210角接觸球軸承 反安裝,如圖

17、 1所示。已知軸承 1和 軸 承 2 的 徑 向 載 荷 分 別 為 R 1=2000N,R 2=4000N,軸上作用的軸 向載荷 F a =800N(指向軸承 2 , 軸承的派生軸向力 S 的計(jì)算式 S =0.68R ,e =0.68, X =0.41,Y =0.87。 軸承載荷有輕微沖擊,載荷系數(shù) f F =1.2,工作溫度不大于 120C 。試求: (1 軸承 1和軸承 2的軸向載荷 A 1和 A 2; (2 軸承 1和軸承 2的當(dāng)量動(dòng)載荷 P 1和 P 2。解 :(1計(jì)算軸承的軸向載荷 S 1=0.68R 1=0.68×2000=1360 N S 2=0.68R 2=0.68

18、×4000=2720 N S 1、 S 2方向見圖 2因?yàn)?F a + S 2=800+2720=3520 N>S 1 所以 軸承 1“壓緊” , A 1= F a + S 2=800+2720=3520 (2分 軸承 2“放松” , A 2= S 2=2720 N(2分 (2計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷軸承 1 A 1/R 1=3520/2000=1.76>e =0.68,則取圖 1X 1=0.41,Y 1=0.87 P 1=f F (X 1R 1+Y 1A 1=1.2×(0.41×2000+0.87×3520=3882.4 N (2分 軸承 2

19、A 2/R 1=2720/4000=0.68 e =0.68,則取 X 2=1,Y 2=0 P2=f F X 2R 2=1.2×1×4000=4800 N (2分 24.已知 V 帶傳動(dòng)中,最大傳遞功率 P =8kW,帶的速度 v =10m/s,若緊邊拉力 F 1為松邊拉力 F 2的 2倍,此時(shí)小帶輪上包 角 1=120,求:(1有效拉力 F e ; (2緊邊拉力 F 1; (3當(dāng)量摩 擦系數(shù) f 。解 :有效拉力 F e =1000P /v =1000×8/10=800 N (2分 又知 :F 1-F 2= F e , F 1=2F 2則緊邊拉力 F 1=2 F

20、 e =1600 N (2分 根據(jù)歐拉公式得 當(dāng)量摩擦系數(shù) f '=ln(F 1/F 2/=ln2/(3.14×120/180 =0.693/2.0933=0.331 (2分 七、結(jié)構(gòu)題(有 4小題,每題分別為 10分 ,2分, 2分, 2分,共 16分25. 圖 3中為一對圓錐滾子軸承支承的軸系,齒輪油潤滑,軸承脂潤滑,軸端裝有聯(lián)軸器。 試指出圖中的結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤 (在圖中錯(cuò)誤處寫出序號(hào)并在下半部改 正,按序號(hào)簡要說明錯(cuò)誤的內(nèi)容 (每指出一處 , 并正確說明錯(cuò)誤內(nèi)容和改正的 , 得 1分 , 總分為 10分 鍵的位置應(yīng)與齒輪處在同一直線上,而且結(jié)構(gòu)不正確; 軸承蓋孔徑應(yīng)大于軸徑,

21、避免接觸; 此處不應(yīng)有鍵聯(lián)接;軸長應(yīng)短于輪轂長度,保證軸套壓緊齒輪; 軸應(yīng)有軸環(huán),使齒輪定位; 軸承應(yīng)正裝;軸不應(yīng)與軸承蓋相碰,且不需這么長; 左右兩軸承蓋與箱體間應(yīng)有調(diào)整墊片;兩軸承內(nèi)側(cè)應(yīng)加封油環(huán);f e F F =21箱體加工面與非加工面未分開。26.畫出 V 帶與帶輪槽的正確安裝圖;27.畫出普通螺栓聯(lián)接的結(jié)構(gòu)圖28.畫出普通平鍵 A 型、 B 型、 C 型的形狀26,27,28題答案 :機(jī)械設(shè)計(jì)試題(二一、填空題(25分 每空 1分 1、 滾動(dòng)軸承軸系一端固定一端游動(dòng)的固定方式常用在 跨距較大 或 工作溫 度較高 情況下。2、 dn 值大的滾動(dòng)軸承應(yīng)采用 油 潤滑,而 dn 值小的滾動(dòng)

22、軸承可采用 潤滑 脂 潤滑。3、滑動(dòng)軸承保證液體動(dòng)壓潤滑的條件有 .相對滑動(dòng)的兩表面間必須形成收 斂的楔形間隙; . 被油膜分開的兩表面必須有足夠的相對滑動(dòng)速度, 其運(yùn)動(dòng)方 向必須使?jié)櫥痛罂谶M(jìn)小口出; 3潤滑油必須有一定的粘度供油要充分 。4、混合摩擦(非液體摩擦滑動(dòng)軸承計(jì)算應(yīng)校核 P 、 V 、 PV 值。5、列舉兩種剛性聯(lián)軸器的名稱,并說明是否具有補(bǔ)償軸向。徑向或角向位移的 能力:套筒式聯(lián)軸器(無補(bǔ)償能力、凸緣式聯(lián)軸器(無補(bǔ)償能力 。6、軸按所受載荷性質(zhì)分類,只承受彎矩的稱 心 軸;只承受扭矩稱 傳動(dòng) 軸;承受彎矩和扭矩稱 轉(zhuǎn) 軸。7、 直齒圓錐齒輪的當(dāng)量齒數(shù)Zv=z/cos; 標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)

23、和壓力角在 齒輪大 端 ;受力分析和強(qiáng)度計(jì)算用 平均分度圓 直徑。8、帶傳動(dòng)的主要失效形式為 打滑 和 疲勞破壞 。9、帶工作是截面上產(chǎn)生的應(yīng)力有 拉應(yīng)力 , 彎曲應(yīng)力 ,離心應(yīng)力 。10、 在齒輪傳動(dòng)中, 大小齒輪的接觸應(yīng)力是 相 等的, 大小齒輪的彎曲應(yīng)力是 不 等的。二、選擇題(11分 每空 1分 1、滾動(dòng)軸承內(nèi)圈與軸配合的正確標(biāo)注應(yīng)為 C 。A .30H7/k6 B. 30H7 C .30k62、下列滾動(dòng)軸承密封裝置,其中 AC 是屬于接觸式密封,而 BD 是屬 于非接觸式密封。A . 氈圈密封 B . 甩油環(huán) C . 密封環(huán) D . 縫隙密封3、在 B 情況下,滑動(dòng)軸承潤滑油的粘度不

24、應(yīng)選得較高。A . 重載 B . 高速 C . 工作溫度 D . 高承受變載或沖擊振動(dòng)載荷4、兩相對滑動(dòng)的接觸表面,依靠吸附油膜進(jìn)行潤滑的摩擦狀態(tài)稱 D 。 A . 液體摩擦 B . 半液體摩擦 C . 混合摩擦 D . 邊界摩擦5、半圓鍵聯(lián)接當(dāng)采用雙鍵時(shí)兩鍵應(yīng) D 布置。A . 在周向相隔90o B . 在周向相隔120oC . 在周向相隔180o D . 在軸向沿同一直線6、為了提高受軸向變載荷螺栓聯(lián)接的疲勞強(qiáng)度,應(yīng) B 。A . 增加螺栓剛度。 B . 降低螺栓剛度。 C . 降低被聯(lián)接件剛度。7、彈簧A的剛度為K 1,彈簧B的剛度為K 2,兩彈簧并聯(lián)的剛度為 C 。 A . K 1 B

25、 . K 2 C . K1+K 2 D . K 1K 2/(K 1+K 2 8、強(qiáng)度等級(jí)為6.8級(jí)的螺栓材料 s=D MPa。A . 600B . 800C . 680D . 4809、鏈輪中心距已定,合理確定鏈傳動(dòng)的鏈長時(shí),應(yīng)取 B 。A . 任意值 B . 等于鏈節(jié)長度的偶數(shù)倍 C . 等于鏈節(jié)長度的奇數(shù)倍 10、帶傳動(dòng)的兩帶輪直徑不相等,一般情況下,應(yīng)使哪個(gè)輪曹楔角較大 B ? A . 大輪 B . 小輪 C . 主動(dòng)論 D . 從動(dòng)輪三、計(jì)算題(34分1、 (14分 圖示為手動(dòng)鉸車中所采用的蝸桿傳動(dòng)。 已知 m =8mm, d 1=80mm , z 1=1, i =40,卷筒的直徑 D

26、 =250mm,試計(jì)算:(1欲使重物上升 1m ,應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿的轉(zhuǎn) 數(shù);(2設(shè)蝸桿和蝸輪間的當(dāng)量摩擦系數(shù)為 0.18,檢驗(yàn)該蝸桿傳動(dòng)是否滿足自 鎖條件;(3設(shè)重物重 Q =5kN,通過手柄轉(zhuǎn)臂施加的力 F =100N,手柄轉(zhuǎn)臂的長 度 l 的最小值 (不計(jì)軸承效 率 。解:(1重物上升 1m 時(shí), 卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù):N2=1000/D=1000÷(250x3.14=1.27蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)為:N 1 =i N2=40x1.27=50.96(圈 (2蝸桿直徑系數(shù) q=d1/m=80÷8=10 導(dǎo)程角:=arctan=arctan=7.125o當(dāng)量摩擦角: v =arctanfv= ar

27、ctan=10.204o:因?yàn)? v所以 蝸桿傳動(dòng)滿足自鎖條件 (3蝸桿傳動(dòng)的嚙合效率: 則:2、(10分一普通 V 帶傳動(dòng)傳遞功率為 P = 7.5 kW,帶速 ? = 10 m/s,緊邊拉 力是松邊拉力的兩倍,即 F 1=2F 2,試求緊邊拉力、松邊拉力和有效拉力。 = =750N 所以 =2x750=1500N (2 分3、 (10分 圖示為一剛性凸緣聯(lián)軸器, 材料為 Q215鋼, 傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為 1400 N.m (靜載荷。已知軸的材料為 45鋼,工作時(shí)有輕微沖擊。試根據(jù)圖示和表為 該聯(lián)軸器選擇平鍵,確定鍵的尺寸,并校核其強(qiáng)度(。 解 :由軸徑 55查下表 , 選取鍵 b=16,h=

28、10,鍵長 L=90鍵的工作長度 l=L-b=90-16=74mm鍵與聯(lián)軸器的接觸長度 k=0.5h=0.5x10=5mm由 =100可見聯(lián)接擠壓強(qiáng)度不夠,考慮到相差較大,所以應(yīng)采用雙鍵,相隔 180布置 , 雙鍵的工作長度 l=1.5x74=111mm見的標(biāo)記為 :鍵 16x90機(jī)械設(shè)計(jì)課程試題(三一、填空題 (每空 1分共 24分 1. 螺紋的公稱直徑是指螺紋的 大 徑,螺紋的升角是指螺紋 中 徑處的升角。螺旋的自鎖條件為 。2、三角形螺紋的牙型角 = 600,適用于 聯(lián)接 ,而梯形螺紋的牙型角 =300,適用于傳動(dòng) 。3、螺紋聯(lián)接防松,按其防松原理可分為 摩擦 防松、 機(jī)械 防松和 永

29、久 防松。4、選擇普通平鍵時(shí),鍵的截面尺寸 (b×h 是根據(jù) 軸徑 d 查標(biāo)準(zhǔn)來確定的 , 普 通平鍵的工作面是 側(cè)面 。5、帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比不宜過大,若傳動(dòng)比過大將使 包角 ,從而使帶的 有效拉力值減小。6、鏈傳動(dòng)瞬時(shí)傳動(dòng)比是 變量 ,其平均傳動(dòng)比是 常數(shù) 。 7、在變速齒輪傳動(dòng)中,若大、小齒輪材料相同,但硬度不同,則兩齒輪工作中 產(chǎn)生的齒面接觸應(yīng)力 相同 , 材料的許用接觸應(yīng)力 不同 , 工作中產(chǎn)生的齒 根彎曲應(yīng)力 不同 ,材料的許用彎曲應(yīng)力 不同 。8、直齒圓柱齒輪作接觸強(qiáng)度計(jì)算時(shí)取 節(jié)點(diǎn) 處的接觸應(yīng)力為計(jì)算依據(jù),其載 荷由一對輪齒承擔(dān)。9、對非液體摩擦滑動(dòng)軸承,為防止軸承過度磨

30、損,應(yīng)校核 p ,為防止軸承溫 升過高產(chǎn)生膠合 , 應(yīng)校核 pv 。10、 撓性聯(lián)抽器按是否具行彈性元件分為 無彈性元件 撓性聯(lián)軸器和 有彈性元 件 撓性聯(lián)軸器兩大類。二、單項(xiàng)選擇題 (每選項(xiàng) 1分 , 共 10分 1. 采用螺紋聯(lián)接時(shí) , 若被聯(lián)接件之厚度較大,且材料較軟,強(qiáng)度較低,需 要經(jīng)常裝拆,則一般宜采用 B 。A螺栓聯(lián)接; B雙頭螺柱聯(lián)接; C螺釘聯(lián)接。2. 螺紋副在摩擦系數(shù)一定時(shí) , 螺紋的牙型角越大 , 則 D 。A. 當(dāng)量摩擦系數(shù)越小,自鎖性能越好;B .當(dāng)量摩擦系數(shù)越小,自鎖性能越差;C. 當(dāng)量摩擦系數(shù)越大,自鎖性能越差;D. 當(dāng)量摩擦系數(shù)越大,自鎖性能越好;3、當(dāng)鍵聯(lián)接強(qiáng)度

31、不足時(shí)可采用雙鍵。使用兩個(gè)平鍵時(shí)要求鍵 D 布置。 A 在同直線上 ; B相隔 900 ; C.相隔 1200; D相隔 18004、普通平鍵聯(lián)接強(qiáng)度校核的內(nèi)容主要是 A 。A. 校核鍵側(cè)面的擠壓強(qiáng)度 ;B. 校核鍵的剪切強(qiáng)度; C.AB 兩者均需校核; D . 校 核磨損。5、選取 V 帶型號(hào),主要取決于 D 。A .帶的線速度 B.帶的緊邊拉力 C.帶的有效拉力 D.帶傳遞的 功率和小帶輪轉(zhuǎn)速6、為了限制鏈傳動(dòng)的動(dòng)載荷,在節(jié)距 p 和小鏈輪齒數(shù) z1一定時(shí) , .應(yīng)該限 制 A 。A .小鏈輪的轉(zhuǎn)速 n1; B.傳動(dòng)的功率 P ; C.傳遞的圓周力。7、圓柱齒輪傳動(dòng),當(dāng)齒輪直徑不變,而減小

32、模數(shù)時(shí),可以 D 。 A .提高輪齒的彎曲強(qiáng)度; B.提高輪齒的接觸強(qiáng)度;C. 提高輪齒的靜強(qiáng)度; D.改善傳動(dòng)的平穩(wěn)性。8、當(dāng)轉(zhuǎn)速較低、同時(shí)受徑向載荷和軸向載荷,要求便于安裝時(shí),宜選 用 B 。A .深溝球軸承 B.圓錐滾子軸承 C.角接觸球軸承9、溫度升高時(shí),潤滑油的粘度 C 。A. 隨之升高; B.保持不變; C .隨之降低; D.可能升高也可能降低。10、圓柱螺旋彈簧的彈簧絲直徑 d=6mm,旋繞比 C=5,則它的內(nèi)徑 D1等 于 B 。A 、 30mm, B、 24mm, C、 36mm, D、 40mm三、計(jì)算題 (38分 1、 (15分 圖 3-1示螺栓聯(lián)接中 , 采用兩個(gè) M2

33、0的普通螺 栓, 其許用拉應(yīng)力 =l60N /mm 2, 聯(lián)接件接合面間摩擦系數(shù) f =0.20, 防滑系數(shù) K s =1.2, 計(jì)算該聯(lián)接件允許傳遞的靜載荷 F =?(M20的螺栓 d1=17.294mm(10分 解:螺栓預(yù)緊后, 接合面所產(chǎn)生的最大摩擦力必須大于或等于橫向載荷, 假 設(shè)各螺栓所需預(yù)緊力均為 F 0則由平衡條件可得 (4分 螺栓危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度條件為 于是得 (4分 (5 圖 3-12、 (13分 如圖 3-2所示某電梯傳動(dòng)裝置中采用蝸桿傳動(dòng), 電機(jī)功率 P=10kW, 轉(zhuǎn) 速 n 1=970r /min , 蝸桿傳動(dòng)參數(shù) z 1=2; z 2=60; 直徑系數(shù) q =8; 總

34、效率 =0. 8, m =8,右旋蝸桿,試計(jì)算: 14分 (1電梯上升時(shí),標(biāo)出電機(jī)轉(zhuǎn)向; (2標(biāo)出蝸桿所受各力的方向; (3計(jì)算蝸輪所受各力大小。解: (1電機(jī)轉(zhuǎn)向箭頭向上; (1分 (2蝸桿受各力方向如圖 (3分 (3分 (3分 F r 2=F t2·tan =9845tan20°=3583N (3分 3、 根據(jù)工作條件,決定在某傳動(dòng)軸上安裝一對角接觸向心球軸承 (如圖所 示 ,已知兩個(gè)軸承受到的徑向載荷分別為 Fr 1=1650N 和 Fr 2=3500N。外加軸向 力 Fae =1020N 。 (1若派生軸向力 F d =0.7Fr ,試計(jì)算兩個(gè)軸承實(shí)際受到的 軸向載

35、荷 Fa 1和 Fa2。 解: Fd 1=0.7F r1=0.7×1650=1155N 方向向右F d 2=0.7 Fr2=0.7×3500=2450N (2 分 方向向左F d 1十 F ae =1155十 1020=2175 < F d2故軸承 1為壓緊端,軸承 2為放松端。F a 1=F d2-F ae =2450-1020N =1430 (2分 F a2=F d2=2450N (2分 四、分析題 (20分 1.(10分 如圖 4-1傳動(dòng)系統(tǒng),要求軸、上的軸向力抵消一部分,試 確定:1蝸輪 6的轉(zhuǎn)向;2斜齒輪 3、 4和蝸桿 5、蝸輪 6的旋向;3分別畫出蝸桿

36、5,蝸輪 6嚙合點(diǎn)的受力方向。(1 蝸輪 6的轉(zhuǎn)向?yàn)槟鏁r(shí)針方向;(2齒輪 3左旋,齒輪 4右旋,蝸桿 5右旋,蝸輪 6右旋; (4分 (3蝸桿 5嚙合點(diǎn)受力方向如圖 (a;蝸輪 6嚙合點(diǎn)受力方向如圖 (b。 (6分 機(jī)械設(shè)計(jì)試題(A 卷與答案一、填空題每空 0.5分, 24空計(jì) 12分1、 從防松工作原理來看, 彈簧墊圈屬于 摩擦 防松; 止動(dòng)墊圈與園螺母配用屬于 機(jī)械 防 松措施。2、平鍵的工作面為 兩側(cè) 面,工作時(shí)靠 軸槽、鍵及轂槽的側(cè)面受擠壓 來傳遞轉(zhuǎn)矩。3、在下列各種聯(lián)軸器中,能補(bǔ)償兩軸間軸線偏移、但不能吸振緩沖的是 c 、 d 、 e ;既 能補(bǔ)償兩軸間軸線偏移、又能吸振緩沖的是 f

37、 、 g 、 h ;適用于轉(zhuǎn)矩小、轉(zhuǎn)速高、頻繁正 反轉(zhuǎn)的是 f、 g ;可實(shí)現(xiàn)兩軸軸線角位移最大的是 c 。 (a 、套筒聯(lián)軸器; b 、凸緣聯(lián) 軸器; c 、萬向聯(lián)軸器; d 、十字滑塊聯(lián)軸器; e 、齒輪聯(lián)軸器; f 、彈性套柱銷聯(lián)軸器; g 、 尼龍柱銷聯(lián)軸器; h 、輪胎聯(lián)軸器。 4、 設(shè)計(jì)圓柱螺旋彈簧時(shí), 其彈簧絲直徑 d 按 強(qiáng)度 條件確定, 其工作圈數(shù) n 按 剛度 條 件確定。5、蝸桿傳動(dòng)時(shí)的螺旋線方向應(yīng)與蝸輪螺旋線方向 相同 。蝸桿的 導(dǎo)程 角應(yīng)等于與蝸輪 的螺旋角。6、在傳動(dòng)比不變的條件下, V 帶傳動(dòng)的中心距增大,則小輪的包角 增大 ,因而帶傳 動(dòng)的承載能力 提高 。7、

38、在工作中只受彎矩不受扭矩的軸叫做 心 軸,只受扭矩不受彎矩的軸叫做 傳動(dòng) 軸,同時(shí)受彎矩和扭矩的軸叫做 轉(zhuǎn) 軸。自行車前輪軸屬于 心 軸。8、 非液體摩擦滑動(dòng)軸承是工作在 混合 摩擦狀態(tài), 驗(yàn)算 Pv 值為了限制 軸承的工作溫升不 超過許用值 。二、問答題 30分1、有一卷筒支座,采用普通螺栓組聯(lián)接在混凝土基座上,如圖所示。卷筒上作用一平 行于螺栓組聯(lián)接接合面、垂直向下的載荷 Q 。請回答1 簡述該螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)主要過程與內(nèi)容要求:簡明扼要、不必寫出計(jì)算公式 ; 5分2 該卷筒的支撐軸屬于哪類軸? 2分3 圖中所示的兩種卷筒支撐方案,哪一個(gè)更合理?為什么? 3分 答 1）該螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)主

39、要過程與內(nèi)容： 將該螺栓組聯(lián)接受力簡化。 簡化成受橫向載荷 基本螺栓組聯(lián)接、受傾覆力矩基本螺栓組聯(lián)接；如 圖所示0.50.51 分 確定受力最大螺栓的工作載荷。 按受傾覆力 矩的基本螺栓組聯(lián)接，計(jì)算受力最大螺栓所承受的 工作載荷； 0.50.51 分 確定預(yù)緊力。 按受橫向載荷的基本螺栓組聯(lián) 接，根據(jù)接合面不產(chǎn)生相對滑移確定每個(gè)螺栓所需 的預(yù)緊力； 0.50.51 分 檢驗(yàn)接合面上的擠壓應(yīng)力。上端邊緣是否出現(xiàn)間隙、下端是否被壓壞？ 0.50.51 分 確定螺栓直徑。按受軸向 載荷的單個(gè)緊螺栓聯(lián)接進(jìn)行強(qiáng)度 計(jì) 算 ， 確 定 螺 栓 直 徑 。 0.50.51 分 2）心軸 2 分 3）方案 I

40、I 較方案 I 合理。 1 分 根據(jù)相應(yīng)軸的彎矩圖如圖所 示可知此結(jié)論。 分 2 2、簡述選擇蝸桿頭數(shù) Z1 和蝸輪的齒數(shù) Z2 應(yīng)考慮哪些因素？ 答：蝸桿頭數(shù)通常取為 1、2、4、6。當(dāng)傳動(dòng)比大或要求自鎖時(shí)可取頭為 1，但傳遞效 率低， 當(dāng)傳動(dòng)比較小時(shí)， 為了避免蝸輪輪齒發(fā)生根切， 或傳遞功率大時(shí)， 為了提高傳動(dòng)效率， 可采用多頭蝸桿，但是蝸桿頭數(shù)過多時(shí)，制造較高精度的蝸桿和蝸輪滾刀有困難。 蝸輪齒數(shù)選擇。蝸輪的齒數(shù)不應(yīng)小于 28，為了避免用蝸輪滾刀切制蝸輪時(shí)發(fā)生根切。 但對于動(dòng)力傳動(dòng)，蝸輪齒數(shù)也不宜大于 80。因?yàn)楫?dāng)蝸輪直徑 d2 不變時(shí)，蝸輪齒數(shù)越大，模 數(shù)就越小，將削弱蝸輪輪齒的彎曲強(qiáng)

41、度；而如果模數(shù)不變，則蝸輪直徑將要增大，傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 尺寸變大，蝸桿軸的支承跨距加長，致使蝸桿的彎曲剛度降低，容易產(chǎn)生撓曲而影響正常的 嚙合。 3、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)中，影響齒向載荷分布系數(shù) K b 的主要因素有哪些？4 分 答：影響齒輪載荷分布系數(shù) K b 的主要因素：齒輪的制造和安裝誤差；齒輪相對軸承的 布置；軸的彎曲變形與扭轉(zhuǎn)變形；齒寬 b 的大小選用不當(dāng)；齒面硬度等。 4、什么是帶傳動(dòng)的滑動(dòng)率？滑動(dòng)率如何計(jì)算？ 答：由于彈性滑動(dòng)引起帶傳動(dòng)中從動(dòng)輪圓周速度低于主動(dòng)輪輪圓速度，其相對降低率 通常稱為帶傳動(dòng)滑動(dòng)系數(shù)或滑動(dòng)率，用 e 表示。 分 2 e= v1 - v2 n1 - i × n2

42、 = v1 n1 其中：v1 為主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速；v2 為從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速。 分 2 5、試寫出一維雷諾方程，并說明形成液體動(dòng)壓潤滑的必要條件。 h-h dp （2 分） = 6h × v × 3 0 dx h 流體具有粘性（ h ¹ 0 ） ；有足夠的速度（ v ¹ 0 ）且流體從大口進(jìn)小口出；具有收斂性 答： 楔形間隙（ h ¹ h0 ）（6 分） 。 三、分析計(jì)算題38 分 1、有一單個(gè)緊螺栓聯(lián)接，已知預(yù)緊力 F7500N，軸向工作載荷 F6000N，螺栓剛 度 Cb200N/ m，被聯(lián)接件剛度 Cm800N/ m，要求： 1）計(jì)算螺栓所受的總拉力

43、F0 和殘余預(yù)緊力 F； 分 4 2）為使接合面不出現(xiàn)縫隙，軸向工作載荷最大值 Fmax 是多少？2 分 3）若要使 F0 減小，又不增加螺栓個(gè)數(shù)，有哪些具體措施？2 分 要求：1 、2）要有詳細(xì)的計(jì)算步驟 答: 1）計(jì)算螺栓所受的總拉力 F0 和殘余預(yù)緊力 F F0FCb（CbCm）F 2.5 分 7500200（200800）×6000 8700（N） 0.5 分 F F0F870060002700（N） 1 分 2）為使接合面不出現(xiàn)縫隙，必須使 F 0，即： F F0F0 1.5 分 FF08700（N） ，即 Fmax8700N 0.5 分 3）使 F0 減小的具體措施： 減

44、小螺栓剛度 Cb：增大螺栓長度、減小螺栓桿直徑、作成 空心桿、在螺母下安裝彈性元件等； 0.50.51 分 增大被聯(lián)接件剛度 Cm：采用剛性大的墊片。 0.5 0.51 分 2、已知 V 帶傳動(dòng)所傳遞的功率 P=7.5kW，帶速 v=10m/s， 現(xiàn)測得張緊力 F0=1125N，試求緊邊拉力 F1 和松邊拉力 F2。各等 于多少？（5 分） 答： （1）有效圓周力 F = （2）Q F1 - F2 = F 1000P = 750 N2 分 V F1 + F2 = 2F0 F1=1500N F2=750N3 分 3、 如圖所示為某手動(dòng)簡單起重設(shè)備， 按圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿， 提升重物 G，試求： 1）蝸桿與蝸輪輪齒的螺旋線方向； 分） （2 2）在圖上標(biāo)出嚙合點(diǎn)處各力的方向； 分） （6 3）若蝸桿自鎖，反轉(zhuǎn)手柄使重物下降，求蝸輪上作用力方 向的變化。 分） （2 答： （1）蝸桿及蝸輪的輪齒螺旋線均為右旋，如圖。 分 2 （2）嚙合點(diǎn)所受各力 Fr1、Ft1、Fa1 及 Fr2、Ft2、Fa2 均示于圖解 中。 分 6 （3）反轉(zhuǎn)手柄使重物下降時(shí)，蝸輪上所受的 Fr2 不變，仍指 向蝸輪輪心；但 Ft2 與原來方向相反（即向左）推動(dòng)蝸輪逆時(shí)針轉(zhuǎn) 動(dòng)；Fa2 與原方向相反，變?yōu)橹赶蚣埫妫?