機械設(shè)計期末試卷及答案

1、中原工學(xué)院20032004學(xué)年第二學(xué)期機械制造及自動化專業(yè)機械設(shè)計課程期末試卷專業(yè)班級姓名學(xué)號題四五六七八九總分一、是非題（用“J”表示正確，“x”表示錯誤填在題末的括號中）。（本大題共10小題，每小題1分，總計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，因為V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、對輪齒沿齒寬作適當(dāng)?shù)男扌危ü男?/p>

2、齒），可以大大改善載荷沿接觸線分布不均勻的現(xiàn)象。（）6、齒面點蝕是潤滑良好的軟齒面閉式齒輪傳動常見的失效形式。（）7、直齒圓錐齒輪的強度計算中，通常近似地以大端分度圓處的當(dāng)量圓柱齒輪來代替圓錐齒輪進行強度計算。（）8、與齒輪傳動的變位方法相類似，不僅可以對蝸桿進行變位加工，而且也可以對蝸輪進行變位加工。（）9、某45鋼軸的剛度不足，可以采取改用40Cr合金鋼措施來提高其剛度。（）10、滾動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）。（本大題共15小

3、題，每小題分，總計15分）1. 零件的截面形狀一定，當(dāng)截面尺寸增大時，其疲勞極限值將隨之_。A. 增高B降低C.不變D.有時增高，有時降低2. 對于聯(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)計鍵聯(lián)接時，有以下主要內(nèi)容：按使用要求選擇鍵的類型；對鍵聯(lián)接進行必要的強度校核計算；按軸徑選擇鍵的剖面尺寸；按輪轂寬度選擇鍵的長度。在具體設(shè)計時，一般的順序為。A.TTT；B.TTT；C.TTT；D.TTT4. 選取V帶型號，主要取決于。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

4、拉力D帶的松邊拉力5帶傳動不能保證準確的傳動比，其原因是A.帶容易變形和磨損C.帶在帶輪上出現(xiàn)打滑B. 帶傳動工作時由拉力的變化而引起的彈性滑動6.輪齒彎曲強度計算中的齒形系數(shù)YFa與無關(guān)。A.齒數(shù)zB變位系數(shù)x7.C.模數(shù)mD斜齒輪的螺旋角按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計公式：m>3'1ed；i2kF7FV|SaF丿mm計算齒輪傳動的模數(shù)時，其公D.帶的彈性變形不符合虎克定律IYY式中|I應(yīng)代入:'F丿C.大齒輪的IYY)匸2Sa2、F2丿IYYIYY)glSal與D.F1F2中的較小值IYYIYYIYY)A.小齒輪的alSalB.alSal與I2丿FlI2丿Fl/F2中的較大值

5、8. 對閉式蝸桿傳動進行熱平衡計算，其主要目的是為了防止溫升過高而導(dǎo)。A.材料的力學(xué)性能下降；B.潤滑油變質(zhì)；C. 蝸桿受熱變形過大；D.潤滑條件惡化。9. 按彎扭合成強度條件計算軸的應(yīng)力時，公式中折合系數(shù)a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)計要求；D.強度理論的要求。10. 下列四種軸承中，必須成對使用是。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、計算題（本大題共3小題，每小題各15分，共計45分）1某零件用40Cr鋼制成，材料的力學(xué)性能為：o=800MPa,o=480MPa,屮二。零件彎曲疲勞ST。極限的

6、綜合影響系數(shù)K二。已知作用在零件上的工作應(yīng)力：Q=450MPa,a=150MPa，應(yīng)力循環(huán)特。maxmin性r二常數(shù)，試求：繪制出該零件的極限應(yīng)力簡圖；在所繪制的零件極限應(yīng)力簡圖中，標出零件的工作應(yīng)力點M，加載應(yīng)力變化線以及極限應(yīng)力點M1'；用圖解法確定該零件的極限應(yīng)力的平均應(yīng)力。'和應(yīng)力幅。'以及計算安全系數(shù)S；meaeca用計算法確定該零件的計算安全系數(shù)S。ca若許用安全系數(shù)為S二，問該零件是否滿足強度要求。2.如下圖所示為一個鑄鐵托架，用四個普通螺栓固定在鑄鋼立柱上，已知W=1000N，L=700mm,Li=300mm，接觸面間的摩擦系數(shù)仁，螺栓的許用拉應(yīng)力o=5

7、0MPa，防滑系數(shù)儀二。試確定螺栓所需要的公稱直徑d。ddi121416182024普通螺紋基本尺寸(GB19681)3.工程機械傳動裝置中的軸，采用一對圓錐滾子軸承支承，背靠背的反裝(如題3圖所示)，已知作用于軸上的徑向力F=9000N，軸向力F=1200N，其方向和作用位置如圖a所示，運轉(zhuǎn)中受輕微沖擊(f=),常溫下工作(f=1)，試求：P(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S2,并在圖中畫出其方向；(3) 軸承所受的軸向載荷A1，A2；(4) 軸承所受的當(dāng)量動載荷卩丄，P2。t表16-1230000軸承當(dāng)量動載荷的X、Y值A(chǔ)/RWeA/R>eeX=1

8、Y=0X=Y=軸承派生的內(nèi)部軸向力：S=R/(2Y)軸承1L1=190mml2=260i廣ir軸承2Fi=9000%狡Fi=12001養(yǎng)卜j*題3.圖四.傳動零件受力分析題(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傳動。已知圓錐齒輪1為主動件，轉(zhuǎn)向如圖所示。試在下圖中標出：各輪的轉(zhuǎn)向；欲使軸II、軸川上軸承所受的軸向力為最小時，斜齒圓柱齒輪和蝸桿蝸輪的旋向（要求畫出并用文字標出他們的旋向）；各輪在嚙合點處的諸分力（Ft、Fr、Fa）的方向。五.軸系零件結(jié)構(gòu)改錯（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)不合理及錯誤所在（不考慮圓角和鑄造斜度以及不計重復(fù)錯誤，指出十處或

9、十處以上錯誤者滿分）。例如：精加工面過長且裝拆軸承不便。按上述范例在圖中標出結(jié)構(gòu)不合理及錯誤所在，并用文字說明原因（如果不說明原因不給分）。中原工學(xué)院20032004學(xué)年第一學(xué)期機械制造及自動化專業(yè)機械設(shè)計課程期末試卷（答案）一、是非題（用“J”表示正確，“X”表示錯誤填在題末的括號中）。（本大題共10小題，每小題1分，總計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。（X）2、受交變橫向載荷作用的普通螺栓聯(lián)接，在正常工作時螺栓桿所受到的拉力不變。（V）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，因為V帶的剖面楔角為40。，因而V帶輪輪槽角也相應(yīng)

10、為40。（X）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。（X）5、對輪齒沿齒寬作適當(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。（V）6、齒面點蝕是潤滑良好的軟齒面閉式齒輪傳動常見的失效形式。（V）7、直齒圓錐齒輪的強度計算中，通常近似地以大端分度圓處的當(dāng)量圓柱齒輪來代替圓錐齒輪進行強度計算。（X）8、與齒輪傳動的變位方法相類似，不僅可以對蝸桿進行變位加工，而且也可以對蝸輪進行變位加工（X）9、某45鋼軸的剛度不足，可以采取改用40Cr合金鋼措施來提高其剛度。（X）10、滾動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

11、疲勞破壞前的轉(zhuǎn)數(shù)（以106為單位）或工作小時數(shù)。（V）二、選擇題（將正確的代碼A、B、C、D填入橫線上方的空格處）。（本大題共15小題，每小題分，總計15分）1. 零件的截面形狀一定，當(dāng)截面尺寸增大時，其疲勞極限值將隨之_B_。A.增高B降低C.不變D.有時增高，有時降低2. 對于聯(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)計鍵聯(lián)接時，有以下主要內(nèi)容：按使用要求選擇鍵的類型；對鍵聯(lián)接進行必要的強度校核計算;按軸徑選擇鍵的剖面尺寸;按輪轂寬度選擇鍵的長度。在具體設(shè)計時,一般的順序為。

12、A.TTT；B.TTT；C.TTT；D.TTT4. 選取V帶型號，主要取決于D。A.帶的松邊拉力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. 帶傳動不能保證準確的傳動比，其原因是B0A.帶容易變形和磨損B.帶傳動工作時由拉力的變化而引起的彈性滑動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.輪齒彎曲強度計算中的齒形系數(shù)YFa與一C一無關(guān)。A.齒數(shù)zB變位系數(shù)xC.模數(shù)mD斜齒輪的螺旋角7.按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計公式：iKFTFTmm計算齒輪傳動的模數(shù)時，其公YY）式中|r嚴I應(yīng)代入:'F丿(YY(YY(YY)A.小齒輪的a1Sa1B.a1Sa1與I2丿F1I2

13、丿F1/F2中的較大值(YY(YY(YY)；D.g1Sa1與C.大齒輪的中的較小值8. 對閉式蝸桿傳動進行熱平衡計算，其主要目的是為了防止溫升過高而導(dǎo)DA.材料的力學(xué)性能下降；B.潤滑油變質(zhì)；C.蝸桿受熱變形過大；D.潤滑條件惡化。9. 按彎扭合成強度條件計算軸的應(yīng)力時，公式中折合系數(shù)a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.強度理論的要求。10. 下列四種軸承中，必須成對使用是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、計算題（本大題共3小題，每小題各15分，共計45分）1某零件用40Cr鋼制成，

14、材料的力學(xué)性能為：o=800MPa,o=480MPa,屮二。零件彎曲疲勞ST。極限的綜合影響系數(shù)K二。已知作用在零件上的工作應(yīng)力：Q=450MPa,a=150MPa，應(yīng)力循環(huán)特。maxmin性r二常數(shù)，試求：繪制出該零件的極限應(yīng)力簡圖；（4分）在所繪制的零件極限應(yīng)力簡圖中，標出零件的工作應(yīng)力點M，加載應(yīng)力變化線以及極限應(yīng)力點M1'；（4分）用圖解法確定該零件的極限應(yīng)力的平均應(yīng)力。'和應(yīng)力幅。'以及計算安全系數(shù)S；4分meaeca用計算法確定該零件的計算安全系數(shù)S。（2分）ca2b_b_15b0:.b=0若許用安全系數(shù)為S二，問該零件是否滿足強度要求。（1分）2=2x48

15、0=8004=800MPa1+屮1+0.2(5在零件的極限應(yīng)力簡圖中，各點坐標為：A(0，于）b二A(0，320)；B(0,2(5)二(400，)；C(o，0)二(800，0)2KS<5b_屮b、1&sK_屮丿(5(5(1.5x800-480480-0.2x800)、1.5_0.21.5_0.2丿=(553.85,246.15)(2) a=(a+a)/2二(450+150)/2=300MPa,o=(o-a)/2二(450-150)/2=150MPammaxminamaxmin工作應(yīng)力點M，加載應(yīng)力變化線以及極限應(yīng)力點M1如圖所示(3) 由圖可量的極限應(yīng)力點M'的平均應(yīng)力a

16、'二，應(yīng)力幅a'二meae極限應(yīng)力點M'的疲勞極限aM'二a'+a'二rmeae計算安全系數(shù)S二aM'/a=450=carmax4)Sca-1KQ+屮QQaQm4801.5x150+0.2x300二1.684(5)TS二，該零件能滿足強度要求。ca2如下圖所示為一個鑄鐵托架，用四個普通螺栓固定在鑄鋼立柱上，已知Wn000N,LhOOmm,1300，接觸面間的摩擦系數(shù)仁，螺栓的許用拉應(yīng)力alPOMPa，防滑系數(shù)儀二。試確定螺栓所需要的公稱直徑d。普通螺紋基本尺寸(GB19681)d121416182024d1Ign'?,!.-!RR

17、丨；4：:：解：(1)將W向0點平移得：W'=W=1000N；T二WL=1000X700=7X105(Nmm)；(2分)(2)在W'作用下：Rw=Rw=12在T'作用下：Rt=Rt=12Rw=3RT=3由受力圖可知，在w'R=R23Rw=W'/Z=1000/4=250（N），方向如圖所示；4R4t=T=一=824.96（N），方向如圖所示;2才Zx300x422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：=Qw）+Qt）一2?w）Rtlosl35。U2222=.'2502+824.962-2x250x824.96cos135。=

18、1017.2N）7分）3）由螺栓2或螺栓3處聯(lián)接不滑移的條件得：QfZm二KR,Q=KSR=1.3%1017.2二6611.88(N)pS2pfZm0.2x1x13分）由螺栓桿強度條件得：d.¥PN寄驊=14.7951、兀In3.14x50mm)故應(yīng)選擇M18的普通螺栓，di=>3一工程機械傳動裝置中的軸，采用一對圓錐滾子軸承支承，背靠背的反裝所示），已知作用于軸上的徑向力F=9000N,軸向力F=1200N,其方向和作用位置如圖所示,ra運轉(zhuǎn)中受輕微沖擊（f=）,常溫下工作（f=1），試求：3分）（如題3圖表16-1230000軸承當(dāng)量動載荷的X、Y值A(chǔ)/RWeA/R>

19、ee(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Si5S2,并在圖中畫出其方向；(3) 軸承所受的軸向載荷A1,A2;(4) 軸承所受的當(dāng)量動載荷P,P。12解：(1)R=FL/(L+L)=90001r212X260/(190+260)=5200N,R=FL/(L+L)=9000X2r112190/(190+260)=3800N；(3分)(2)S=R/(2Y)=5200/11(2X)=1625N，X=1Y=0X=Y=軸承派生的內(nèi)部軸向力：S=R/（2Y）Ll=190mm軸承1L2=260iiFi=9000Fi=12002題3.圖S2=R2/(2Y)=3800/(2X=,其方向如圖所示；(3分)(3) F+S=1200+=>S=1625，軸有向右竄動a21故：軸承1為壓緊端，A1=Fa+S2=1200+=，軸承2為放松端，A2=S2=(3分)22(4) 計算軸承1、2的當(dāng)量動載荷：軸承1:A/R=/5200=>=e，故：X=、Y=；1111P=f(XR+YA)=X(X5200+X)=7080N1p1