大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)考試試題及答案

1、第 頁試。題A四、（15分）某軸用一對(duì)同型號(hào)角接觸球軸承支承，受力情況如圖所示。已知內(nèi)部軸向力F=0.68F,e=0.68。SRF當(dāng)faWe時(shí)，X=l,Y=0；RF當(dāng)fae時(shí),RX=0.41,Y=0.87。問哪個(gè)軸承的壽命低?Fx=900NF=4000NR1Fr2=2500N五、（15分）如圖所示的螺栓組聯(lián)接，已知外載荷F=5KN，各有關(guān)幾何尺寸如圖所示。試計(jì)算受力最大螺栓所受的橫向工作載荷Fsmax一、填空（每空1分，共20分）在疲勞曲線上，以循環(huán)基數(shù)N0為界分為兩個(gè)區(qū):當(dāng)NN0時(shí)，為（無限壽命區(qū)）區(qū)；當(dāng)NN0時(shí)，為（有限壽命區(qū)）區(qū)。剛度是指機(jī)械零件在載荷作用下抵抗（彈性變形）的能力。零件材

2、料的彈性模量越小，其剛度就越（?。?潤滑油的（油）性越好，則其產(chǎn)生邊界膜的能力就越強(qiáng)；（粘度）越大，則其內(nèi)摩擦阻力就越大.為改善潤滑油在某些方面的性能，在潤滑油中加入的各種具有獨(dú)特性能的化學(xué)合成物即為（添加劑）.正是由于（彈性滑動(dòng)）現(xiàn)象，使帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比不準(zhǔn)確。帶傳動(dòng)的主要失效形式為（打滑）和（帶的疲勞破壞）.蝸桿傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是齒面間的（相對(duì)滑動(dòng)速度）很大，因此導(dǎo)致傳動(dòng)的（效率）較低、溫升較高。7鏈傳動(dòng)水平布置時(shí)，最好（緊邊）邊在上,（松邊）在下。8.設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)被聯(lián)接軸的轉(zhuǎn)速、（轉(zhuǎn)矩）和（直徑）選擇聯(lián)軸器的型號(hào)。9徑向滑動(dòng)軸承的半徑間隙與軸頸半徑之比稱為（相對(duì)間隙）;而（偏心距）與（半徑

3、間隙）之比稱為偏心率10.對(duì)于普通平鍵，考慮到載荷分布的不均勻性，雙鍵聯(lián)接的強(qiáng)度按（1。5）個(gè)鍵計(jì)算。二、判斷題（每小題1分，共10分）（正確的劃“”，錯(cuò)誤的劃“X”）十字滑塊聯(lián)軸器中的所有元件都是剛性元件，因此屬于剛性聯(lián)軸器.（X）兩摩擦表面的粗糙度值越小，則越容易實(shí)現(xiàn)液體動(dòng)力潤滑。（V）在計(jì)算轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度時(shí)，安全系數(shù)法比當(dāng)量彎矩法更精確。（V）相嚙合的蝸桿和蝸輪的螺旋角必須大小相等，旋向相反.（X）5.閉式齒輪傳動(dòng)皆須首先按齒面接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定傳動(dòng)的幾何尺寸,然后校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。（X）由于鏈傳動(dòng)不需要張緊力，故作用在軸上的載荷較小。（V）正是由于過載時(shí)產(chǎn)生“彈性滑動(dòng)”,故帶傳

4、動(dòng)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)具有保護(hù)作用。（X）楔鍵只能用于單向傳動(dòng)，雙向傳動(dòng)甘，必須采用兩個(gè)楔鍵。（X）性能等級(jí)為6.6級(jí)的螺栓，其屈服點(diǎn)s=600MPa。（X）10.機(jī)械零件的計(jì)算分為設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算，兩種計(jì)算的目的都是為了防止機(jī)械零件在正常使用期限內(nèi)發(fā)生失效.V）三、簡答題（每小題5分，共20分）簡述為什么開式齒輪傳動(dòng)一般不會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象？答：因?yàn)樵陂_式齒輪傳動(dòng)中，磨粒磨損的速度比產(chǎn)生點(diǎn)蝕的速度還快，在點(diǎn)蝕形成之前，齒面的材料已經(jīng)被磨掉，故而一般不會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象。對(duì)于滾動(dòng)軸承的軸系固定方式，請(qǐng)解釋什么叫“兩端固定支承”？答：兩端固定支承即為軸上的兩個(gè)軸承中，一個(gè)軸承的固定限制軸向一個(gè)方向的串動(dòng)，另一個(gè)

5、軸承的固定限制軸向另一個(gè)方向的串動(dòng)，兩個(gè)軸承的固定共同限制軸的雙向串動(dòng)。簡述形成穩(wěn)定動(dòng)壓油膜的條件?答：1）兩摩擦表面之間必須能夠形成收斂的楔形間隙；2）兩摩擦表面之間必須有充足的、具有一定粘度的潤滑油;3）兩摩擦表面之間必須有足夠的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。解釋名詞；滾動(dòng)軸承的壽命；滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷.答：1）滾動(dòng)軸承的壽命即滾動(dòng)軸承中內(nèi)、外圈滾道以及滾動(dòng)體，任一元件出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕之前，兩套圈之間的相對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)總轉(zhuǎn)數(shù)。也可用恒定轉(zhuǎn)速下的運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)表示；2）基本額定動(dòng)載荷即基本額定壽命為106轉(zhuǎn)時(shí)，軸承所能承受的最大載荷。F二0.68F0.68x4000二2720,R1=（N）F二0.68F0.68x25

6、00二1700,、二1700+900二2600F二2720,、（N）Fs2二1700(N)F故A1FR1F=f(XFP1P1R13分x=e，則X=1，Y=0.+YF)=fx(1x4000+0 x2720)f、1A1p=4000p(N)3分F-2FR2F=f(XF+YF)=fx(0.41x2500+0.87x1820)P2黑二0.728e,則X=0.41,Y=0。87。由于FP1P2R2=3500f、p（N）FP2，故軸承1的壽命短。3分2取第3頁五、解：(1)將F向螺栓組形心平移，同時(shí)得轉(zhuǎn)矩T。F160T=500XF=5X105X500=2o5X106(N)4分在F作用下，各螺栓所受橫向力為F

7、s1=-=斗03=1250(N)3分s1z4在T作用下，各螺栓所受橫向力也相等，為廠rTT2.5x106F=s24r24r4xp802+802=5524.3(n)4分顯然，1、2兩螺栓所受的橫向力最大，為F=QF2+F2-2FFcosasmaxs1s2s1s2=v.12502+5524.32-2x1250 x5524.3xcos135二6469(N)4分六、解:(1)由1a=m(z+z)得2122a2x320z+z=12mm取m=5(mm)(應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)值)2x320則z+z=128125z=iz=3.2z2112分2分2分聯(lián)立(1)、(2)解得z=30.47,1=97.53z=30,1z=982

8、4分第 頁TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark28 d=mz=5x30=150(mm)2分11 HYPERLINK l bookmark30 d=mz=5x98=490(mm)2分22 HYPERLINK l bookmark32 b=屮d=1x150(mm)2分d1取b=b=150(mm),b=b+10=150+10=160(mm)4分212注:本題主要考察：m是否為標(biāo)準(zhǔn)值？是否滿足a=(d+d)=1m(z+z)?各參數(shù)和212212尺寸取值圓整是否合理?四、(15分)已知某材料的力學(xué)性能為：b=350MPa,m=9,N0=5X106,對(duì)此材料進(jìn)10行對(duì)稱循環(huán)

9、疲勞試驗(yàn),依次加載應(yīng)力為：(1)b1=550MPa，循環(huán)次數(shù)n1=5X104；(2)=450MPa,循環(huán)次數(shù)n=2X105；(3)b=400MPa.求：發(fā)生疲勞破壞時(shí)，b的循環(huán)次233數(shù)n3=？六、(18分)圖示為一蝸桿軸用兩個(gè)角接觸球軸承支承。已知蝸桿所受軸向力F=580N,x兩軸承的徑向力為：F=935N,F=1910N,載荷性質(zhì)系數(shù)f=1。1。試計(jì)算兩個(gè)軸承R1R2P的當(dāng)量動(dòng)載荷。注：內(nèi)部軸向力F=eFR,e=0。36。SRFF大當(dāng)寸We時(shí)，X=1,Y=0;當(dāng)fAe時(shí)，X=0.41,Y=0.87。RR12八、(17分)圖示為由圓錐齒輪和斜齒圓柱齒輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)。已知：1軸為輸入軸，轉(zhuǎn)向

10、如圖所示，輸出軸功率P=5KW,轉(zhuǎn)速n=157rpm,各輪齒數(shù)為：產(chǎn)25,z2=60,z3=22,z4=84,山山1234第4頁設(shè)效率為100.（1）在圖中標(biāo)出各輪轉(zhuǎn)向，并計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩。（2）為使2、3兩輪的軸向力方向相反，確定并在圖中標(biāo)出3、4兩輪的螺旋方向（3）在圖中標(biāo)出2、3兩輪在嚙合點(diǎn)處所受各分力（FF、F）的方向。trxIIIII機(jī)械設(shè)計(jì)試題B標(biāo)準(zhǔn)答案一、填空（每空1分，共20分）1當(dāng)所受軸向載荷通過（螺栓組形心）時(shí)，螺栓組中各螺栓承受的（軸向工作拉力）相等。2從結(jié)構(gòu)上看,帶輪由（輪轂）、輪輻和（輪緣）三部分組成。3在直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算中,以（節(jié)點(diǎn)）為計(jì)算點(diǎn)，把一對(duì)

11、輪齒的嚙合簡化為兩個(gè)（圓柱體）相接觸的模型。4按鍵齒齒廓曲線的不同，花鍵分為（矩形）花鍵和（漸開線）花鍵。5請(qǐng)寫出兩種螺紋聯(lián)接中常用的防松方法：（雙螺母等）和（防松墊圈等）.6疲勞曲線是在（應(yīng)力比）一定時(shí)，表示疲勞極限b與（循環(huán)次數(shù)）之間關(guān)系的曲線。7理論上為（點(diǎn)）接觸或（線）接觸的零件，在載荷作用下，接觸處局部產(chǎn)生的應(yīng)力稱為接觸應(yīng)力。8.開式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是：（齒面的磨粒磨損）和（斷齒）。9徑向滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算主要是限制壓強(qiáng)、（速度）和（pv值）不超過許用值。10在類型上，萬向聯(lián)軸器屬于（無彈性元件的撓性）聯(lián)軸器，凸緣聯(lián)軸器屬于（剛性）聯(lián)軸器。二、選擇填空（每空1分,共10分）1

12、下列磨損中，不屬于磨損基本類型的是（3）；只在齒輪、滾動(dòng)軸承等高副零件上經(jīng)常出現(xiàn)的是（2）。（1）粘著磨損；（2）表面疲勞磨損；（3）磨合磨損；（4）磨粒磨損.2在通過軸線的截面內(nèi)，（1）的齒廓為直邊梯形；在與基圓柱相切的截面內(nèi)，（3）的齒廓一側(cè)為直線，另一側(cè)為曲線。（1）阿基米德蝸桿；（2）法向直廓蝸桿；（3）漸開線蝸桿;（4）錐蝸桿。3、對(duì)于直齒圓柱齒輪傳動(dòng),其齒根彎曲疲勞強(qiáng)度主要取決于（4）；其表面接觸疲勞強(qiáng)度主要取決于（1）。（1）中心距和齒寬；（2）中心距和模數(shù)；（3）中心距和齒數(shù)；（4）模數(shù)和齒寬.4、對(duì)于徑向滑動(dòng)軸承，（1）軸承具有結(jié)構(gòu)簡單,成本低廉的特點(diǎn);（3）軸承必須成對(duì)使用

13、。（1）整體式；（2）剖分式；（3）調(diào)心式；（4）調(diào)隙式.5在滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)中,為了減小附加動(dòng)載荷，應(yīng)（4）。（1）增大鏈節(jié)距和鏈輪齒數(shù)；（2）增大鏈節(jié)距并減小鏈輪齒數(shù);（3）減小鏈節(jié)距和鏈輪齒數(shù)；（4）減小鏈節(jié)距并增加鏈輪齒數(shù).6對(duì)中性高且對(duì)軸的削弱又不大的鍵聯(lián)接是（1）聯(lián)接.（1）普通平鍵;（2）半圓鍵；（3）楔鍵；（4）切向鍵。三、簡答題（每小題5分，共20分）畫圖表示機(jī)械零件的正常磨損過程，并指出正常磨損過程通常經(jīng)歷哪幾個(gè)磨損階段？答：主要經(jīng)歷三個(gè)階段：磨合磨損階段；穩(wěn)定磨損階段；劇烈磨損階段。簡述Miner法則（即疲勞損傷線性累積假說）的內(nèi)容。答：在規(guī)律性變幅循環(huán)應(yīng)力作用下，各應(yīng)力

14、對(duì)材料造成的損傷是獨(dú)立進(jìn)行的，并可以線性地累積成總損傷，當(dāng)各應(yīng)力的壽命損傷率之和等于1時(shí)，材料將會(huì)發(fā)生疲勞。K簡述齒向載荷分布系數(shù)Kb和齒間載荷分配系數(shù)Ka分別考慮的是什么因素對(duì)齒輪所受載荷的影響？答：系數(shù)KKB考慮的是載荷沿齒向分布不均勻性對(duì)齒輪輪齒所受載荷的影響；系數(shù)Ka考慮的是載荷在同時(shí)嚙合的齒對(duì)之間分配不均對(duì)齒輪輪齒所受載荷的影響。試分析張緊力F0對(duì)帶傳動(dòng)正反兩方面的影響.答：張緊力F0越大，則帶傳動(dòng)的承載能力就越大，但同時(shí)帶中所受的拉應(yīng)力也越大，小帶中的拉應(yīng)力，提高帶的壽命，但帶傳從而降低帶的壽命;張緊力越小，動(dòng)的承載能力會(huì)降雖可減低。-1密1彳1P2勺123mNm0Nm0(350)

15、91550J(45091550丿f400辛1550丿x5x106=8.6x104x5x106=8.2x105x5x106=2.85x105疲勞曲線方程2)根據(jù)Miner法則5x1042x105n+3=18.6x1048.2x1052.85x105解得：n=4.98x1043五、Fs1F二0.36F二0.36x935(N)二336.6(N)R1二0.36F二0.36x1910(N)二687.6(N)R2+F二687.6+580二1267.6(N)x+F二1267.6(N)s2x二336.6-580=243.4(N)s1Fs2(FP1FP2六、解：i14i34)FA1-FxFs2二F2分F=336.6(N)s13分F二687.6(N)s2F=F=687.6(N)A2s2F1267.6436A1=1.36F935R13分X=0.41Y=0.871，1(XF+YF)=1.1x(0.41x935+0.87x1267.6)=1634.78eN)F687.6A210.36eX1F1910故2P1R11A1=fRXF+YF)=1.1x(1x1910+0 x687.6)=2101P2R