機(jī)械工程師考試習(xí)題

機(jī)械設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)題

（1）圓柱普通螺紋主要幾何參數(shù)有哪些？試簡述之。

1.大徑■一螺紋的最大直徑，在標(biāo)準(zhǔn)中定為公稱直徑。

2.小徑4一螺紋的最小直徑，在強(qiáng)度計(jì)算中常作為螺桿危險(xiǎn)截面的計(jì)算直徑。

3.中徑4一通過螺紋軸向截面內(nèi)牙型上的溝槽卻凸起寬度相等的假想圓柱面

的直徑。對于矩形螺紋為=@+4）/2

4.螺距P—螺紋相鄰兩個(gè)牙型上對應(yīng)點(diǎn)間的軸向距離。

5.導(dǎo)程5^一"螺紋上任一點(diǎn)沿同一條螺旋線轉(zhuǎn)一周所移動(dòng)的軸向距離，S=nP,n

為螺紋的螺旋線數(shù)目。

6.升角一一在中徑圓柱上螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面的夾角，其計(jì)

S即

事=arctan——=arctan—

算式為叫加2。

7.牙型角一一螺紋軸向截面內(nèi)，螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角。

（2）受拉緊螺栓聯(lián)接中，螺栓的強(qiáng)度計(jì)算公式^＞【4x13尸"（九中的系數(shù)

“1.3”是考慮什么因素而引入的？

考慮擰緊時(shí)由于螺紋摩擦力矩引起的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的影響。

（3）聯(lián)接螺紋是具有自鎖性的螺紋，為什么還需防松？防松的根本問題是什么？

按防松原理不同，防松的方法可分為幾類？

在沖擊、振動(dòng)或變載荷下，或當(dāng)溫度變化大時(shí)，滿足＜A（升角小于當(dāng)量

摩擦角）的螺紋聯(lián)接瓦能松動(dòng)，甚至松脫而需防松。

防松的根本問題在于防止螺紋副相對轉(zhuǎn)動(dòng)。

按防松原理不同可分為利用摩擦（如雙螺母、彈簧墊圈）、直接鎖?。ㄈ绮?/p>

形螺母和開口銷）和破壞螺紋副關(guān)系（如焊、膠粘）三類。

（4）在帶傳動(dòng)中，影響能傳遞的最大有效圓周力的因素有哪些？（要求答出四種

因素）其關(guān)系如何？

在帶傳動(dòng)中影響能傳遞的最大有效圓周力的因素及其關(guān)系：

1）初拉力F0,最大有效圓周力與初拉力F0成正比；

2）包角，最大有效圓周力隨包角增大而增大；

3）摩擦系數(shù)，最大有效圓周力隨摩擦系數(shù)增大而增大；

4）帶的型號，型號：Y,Z,A,B,C,D,E,從左向右各種型號的單根帶能傳遞

的最大有效圓周力增大；

5）帶的結(jié)構(gòu)，圓帶小，平帶大,V帶（三角帶）更大。

6）帶的根數(shù)，根數(shù)愈多能傳遞的最大有效圓周力愈大。

（5）圖示減速器，其錐齒輪I的旋轉(zhuǎn)方向如圖示。

1）合理確定第二級斜齒輪傳動(dòng)螺旋線的方向（圖中畫出）；

2）畫出軸II上作用于齒輪上的圓周力、徑向力、軸向力的方向。

(6)圖示兩傳動(dòng)方案，哪個(gè)合理？并說明理由。

方案a合理。理由為：

因帶傳動(dòng)靠摩擦傳動(dòng)，傳動(dòng)平穩(wěn)，但傳遞的轉(zhuǎn)矩較小，且過載打滑能保護(hù)電

動(dòng)機(jī)，故帶傳動(dòng)置于高速級是合理的。

方案b中的帶傳動(dòng)置于低速級，則帶傳遞的轉(zhuǎn)矩要增大3倍(略去效率損失),

而使帶的根數(shù)增多，導(dǎo)致帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)尺寸過大，故方案b不合理。

(7)滾動(dòng)軸承密封的目的是什么？密封裝置可分為哪兒大類?

目的：防止灰塵，水等雜物進(jìn)入軸承，防止?jié)櫥瑒┝魇А?/p>

分類：可分為接觸式和非接觸式兩大類。

(8)滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體有哪些形狀？

球，圓柱滾子，圓錐滾子，鼓形滾子，滾制。

（9）圖示為開式蝸桿-斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知蝸桿主動(dòng)，螺旋線方向?yàn)橛倚?

大齒輪4的轉(zhuǎn)向如圖示，試畫出：

1）蝸桿的轉(zhuǎn)向。

2）使軸II上兩輪的軸向力抵消一部分時(shí)齒輪3、4的螺旋線方向。

3）蝸輪2和齒輪3的受力圖（用分力表示）。

如圖。

（10）圖示蝸桿-圓維齒輪傳動(dòng)，已知蝸桿主動(dòng)，左旋，轉(zhuǎn)向如圖示，試求:

1）為使蝸輪與錐齒輪3的軸向力方向相反，畫出軸H、HT的轉(zhuǎn)向。

2）畫出軸H上兩輪所受各分力方向。

如圖。

（11）以下情況下各應(yīng)選擇哪種軸上零件的軸向固定裝置？列舉其名稱（各舉

一種即可）并畫出結(jié)構(gòu)圖。

1）軸上零件受兩個(gè)方向的較大的軸向力。

2）軸上零件受軸向力很小，但要求在安裝時(shí)能軸向調(diào)整軸上零件的位置。

3）軸上零件不受軸向力，但要求結(jié)構(gòu)盡量簡單，重量輕。

答：1）一邊用軸肩定位，另一邊用套筒定位，或用圓螺母壓緊。

2）兩邊各用一個(gè)鎖緊擋圈（雙鎖緊擋圈結(jié)構(gòu)）用緊定螺釘固定在軸上。

3)兩邊各用一個(gè)彈性檔圈。

(12)齒輪軸由一對相同的圓錐滾子軸承支承，兩軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷分別為『

5850N,K=3118N,軸轉(zhuǎn)速爐480r/min,若要求軸承預(yù)期壽命［《J=】200°h,

軸承的基本額定動(dòng)載荷應(yīng)為多少？

因?yàn)樵拢驹?，所以?yīng)按/軸承求心

=51206N

c>pt娓8號

選一對相同的圓錐滾子軸承，基本額定動(dòng)載荷應(yīng)大于或等于51206No

(13)齒輪軸由一對當(dāng)量動(dòng)載荷分別為R=8800N,R=6780N的角接觸球軸承支

承，軸轉(zhuǎn)速/T=710r7min,若要求預(yù)期壽命［ZjN24000h,兩軸承的基本額定動(dòng)載

荷各應(yīng)為多大？

儡=88。。、科票L84N

=67g內(nèi)富368298N

(14)圓錐滾子軸承30208(107208)的基本額定動(dòng)載荷為小34kM,承受當(dāng)量動(dòng)載荷

A3000N,軸轉(zhuǎn)速爐960r/min,求壽命為多少小時(shí)？

16670,C、.16670,34000.^

J7=-----(―)=-----x(------)皿56800kh

,同960’3000，=

(15)軸系由一對圓錐滾子軸承32307(舊7607)支承，基本額定動(dòng)載荷。=57.7kN,

軸轉(zhuǎn)速廳1380r/min,兩軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷分別為A=4000N,R=6120N,預(yù)期

壽命為a]=20000h,試分析軸承是否滿足要求。

馬》月，2軸承為危險(xiǎn)軸承。

0陋產(chǎn)

=21386h

%1380,6120，

%%>[4]

兩軸承都滿足要求。

(16)深溝球軸承6208(舊208)的基本額定動(dòng)載荷G=25.6kN,當(dāng)量動(dòng)載荷P=

5200N,T作轉(zhuǎn)速/7=630r/min,試計(jì)算軸承壽命4,如要求一班制T.作三年(按

每年工作260天)，軸承壽命是否滿足要求？

25600J=3157h

f—P63052002

[￡h]=8x260x3=6240h

不滿足要求。

(17)如圖所示,軸支承在一對7209AC角接觸球軸承上,FR=3000N,

內(nèi)部軸向力FS=0.7Fr0求：

1)兩軸承各受多大徑向力和軸向力。

2)哪個(gè)軸承壽命低？為什么？

a

F式L+3L)_4x3000

1)%==4000N

3Z3

P.L3000

==------1000N

3L3

=0.7^=0,7x4000=2800N

%=07飽=07x1000=700N

%=%=%=2800N

2)月i>%,2Fj所以6>瑪。

,尸1,兩軸承C、相同，L>Lf左軸承壽命低。

(18)30208圓錐滾子軸承在室溫下工作，轉(zhuǎn)速/尸750r/min,查得軸承基本額定

動(dòng)載荷C=34000N,要求軸承壽命不低于8000h,問此軸承最大能承受的當(dāng)量動(dòng)

載荷為多少？

aa16670

34000xW---------=5816N

￥8000x750

（19）軸系由一對圓錐滾子軸承30208（舊7208）支承，轉(zhuǎn)速爐960r/min,兩軸

承的當(dāng)量動(dòng)載荷分別為尸尸4200N,月二3300N,當(dāng)置靜載荷分別為為=2800N,

%=1535N,軸承基本額定動(dòng)載荷C=34kN,額定靜載荷G=31kN,要求預(yù)期壽命

[4]=18000h,靜安全系數(shù)5,試分析軸承是否滿足要求。

6>4,用，所以/軸承為危險(xiǎn)軸承。

2寫即=鬻*)*85004⑷

易占=2

328

軸承滿足要求。

二、結(jié)構(gòu)題

（1）指出圖示某齒輪軸系的結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤，軸承為脂澗滑，齒輪為油潤滑（用筆圈出

錯(cuò)誤之處，并簡單說明錯(cuò)誤原因，不要求改正）。

答：1）軸承配用不合適：①向心推力軸承單個(gè)使用；

2）轉(zhuǎn)動(dòng)件與靜止件直接接觸：②軸伸與端蓋；

3）軸上零件未定位，未固定：③套筒頂不住齒輪；④聯(lián)軸器周向未固定,

⑤聯(lián)軸器軸向未固定

4）工藝不合理：⑥懸伸軸精加工面過長，裝配軸承不便；⑦箱體端面均加

工面與非加工面沒有分開；⑧端蓋與箱體端面之間無墊片，無法調(diào)整軸承游隙；

⑨齒輪周向定位鍵過長，套筒無法裝入；⑩左端軸承處軸肩過高；

5）潤滑與密封問題：（11）齒輪油潤滑，軸承脂潤滑而無擋油環(huán)；（12）無密

封，端蓋不應(yīng)與軸接觸；

6）制圖問題：（13）缺線。

⑵指出下圖中軸系的結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤（用筆圈出錯(cuò)誤之處，并簡要說明錯(cuò)誤原因，不

要求改正）。

（2）1）擋板與軸端應(yīng)有間隙；

2）平鍵頂部與輪槽間應(yīng)有間隙；

3）聯(lián)軸器與端蓋應(yīng)不接觸，軸應(yīng)有定位臺肩；

4）此處應(yīng)加工成階梯軸；

5）缺調(diào)整墊片；

6）軸的臺肩應(yīng)在軸套內(nèi)；

7）輪轂挖槽太寬（此處輪轂不太寬，不必挖槽）；

8）箱體臺肩應(yīng)去掉；

9）軸臺肩太高，不便丁裝拆；

10）一個(gè)軸上的兩個(gè)鍵槽應(yīng)在同一軸線上。

⑶圖示為一懸臂安裝的錐齒輪，為了改善錐齒輪的嚙合性能，試列出常用的3

種提高軸及軸承座剛度的措施。

（3）1）采用滾子軸承，通常用單列圓錐滾子軸承，并采用反安裝（背靠背）方式,

尺寸A盡量減小，而，不宜太小，h（2.0-2.5）72O

2）軸承座孔壁應(yīng)有足夠厚度，并設(shè)置加強(qiáng)肋。

3）采用雙點(diǎn)支承結(jié)構(gòu)（即小錐齒輪右端增加?個(gè)滾動(dòng)釉承，避免懸臂結(jié)構(gòu)）。

（4）指出圖示軸系的結(jié)溝錯(cuò)誤，齒輪采用油潤滑，軸承為脂潤滑（用筆圈出錯(cuò)誤

之處，并注明錯(cuò)誤名稱，不要求改正）。

（4）1）缺擋油環(huán);

2）套杯左端凸肩內(nèi)徑太小，拆卸外圈困難；

3）軸頸太大，內(nèi)圈無法從右側(cè)裝入；

4）兩外圈間缺套筒，右軸承外圈無軸向固定；

5）軸徑太大;

6）彈性擋圈無法調(diào)整軸承間隙（改為圓螺母調(diào)整）；

7）缺調(diào)整墊片；

8）缺軸上配合零件的定位軸肩；

9）間隙太大；

10）精加工面過長，應(yīng)加工成階梯軸；

11）缺調(diào)整墊片。

（5）下圖齒輪為懸臂布置，軸系為兩個(gè)型號不同的軸承（軸承外徑、內(nèi)徑大小見

圖），齒輪為油潤滑，軸承為脂潤滑，試畫出此軸系結(jié)構(gòu)。

（6）下圖齒輪軸系為兩端單向固定結(jié)構(gòu),齒輪為油潤滑，軸承為脂潤滑（軸承為

深溝球軸承型），試畫出此軸系結(jié)構(gòu)。

疼

f園

----------g-"-

tHt

籀他齒輪箱體

跚旨_--L--—_

9

（7）畫螺釘聯(lián)接結(jié)構(gòu)圖（螺釘、彈簧墊圈、被聯(lián)接件裝配在一起的結(jié)構(gòu)）。

⑴

(8)試改正下圖中的錯(cuò)誤結(jié)構(gòu)(另畫出一正確結(jié)構(gòu)圖即可)。

(9)請?jiān)谙聢D中畫出用緊定螺釘把軸上零件固定的結(jié)構(gòu)。

（10）推導(dǎo)圖示夾緊聯(lián)接的螺栓受力計(jì)算公式（螺栓數(shù)為2）。

尸明,

?蟲）些

單個(gè)螺栓所需預(yù)緊力22mB,式中為接合面摩擦系數(shù)。

（11）鋼齒輪與直徑曲80mm的鋼軸用普通平鍵B22100GB1096-90,靜聯(lián)接,

鍵高爐14nim,工作時(shí)有沖擊，取[0]=6°MPa,求鍵能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩。

2“佝

1）1=Z=100mm

^=1x14x100x80x60=1680000Nmm=1680Nm

乙z

（12）對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。問：

1）計(jì)算大、小齒輪彎曲強(qiáng)度時(shí)所用公式是否相同？

2）計(jì)算大、小齒輪彎曲強(qiáng)度時(shí)哪些參數(shù)取值不同？

3）兩輪彎曲強(qiáng)度大小通過哪些參數(shù)比較就能看出來？可得到什么結(jié)論?

注：％=等〈川

答：1）公式相同：bm[PJ

2）匕、&及"4取值不同。

3）由M與kJ的比較即可看出，此直小的強(qiáng)度高。

（13）如圖所示起重機(jī)卷筒，鋼絲繩起重量”=60000N,利用雙頭螺柱夾緊產(chǎn)生的

摩擦力矩使轉(zhuǎn)矩由齒輪傳到卷筒上。8個(gè)螺柱均勻分布在直徑4二500mm的圓

周上。聯(lián)接件接觸面摩擦系數(shù)=0.12,為了安全，希望摩擦力矩比計(jì)算值大

20%,螺柱材料為6.8級,45鋼，q=480MPa?？刂祁A(yù)緊力，取安全系數(shù)[國卜2,

試求螺柱所需最小直徑（或計(jì)算直徑）。

r==60000X=12000000Nmm

答：轉(zhuǎn)矩22

[a]==240MPa

許用拉應(yīng)力

KjT1,2x12000000

=60000N

每個(gè)螺柱所需預(yù)緊力

”或4）＞回串、呼厘=2。342mm

螺柱小徑V刎"71x240

由強(qiáng)度條件,

（14）圖示螺栓聯(lián)接中，采用兩個(gè)M16（小徑4=13835mm,中徑4=14.701mm,）

的普通螺栓，螺栓材料為45鋼，8.8級，＜7s=640MPa,聯(lián)接時(shí)不嚴(yán)格控制預(yù)

緊力（取安全系數(shù)［&1=4,被聯(lián)接件接合面間的摩擦系數(shù)二0.2。若考慮摩擦

傳力的可靠性系數(shù)（防滑系數(shù)）小二12,試計(jì)算該聯(lián)接允許傳遞的靜載荷人（取

計(jì)算直徑。=d）o

[a]==——=160MPa

解：許用拉應(yīng)力Fd4

設(shè)每個(gè)螺栓所需預(yù)緊力為/；,貝嚴(yán)故

<*5.2x02x2夕.2P

"4123

由強(qiáng)度條件，知

F<噠回一-1383526。.儂€^

4x1.34x13

2*18502=123347N

故R3

(15)軸系由一對角接觸球軸承7307AC(IIJ46307)支承，軸承的基本額定動(dòng)載荷

C；=33400N,軸承“背對背”安裝(反安裝)，已知軸轉(zhuǎn)速爐5000r/min,￡=900N,

月產(chǎn)1000N,凡=2100N,￡=1.5,預(yù)期壽命%]=2000h,試校核軸承是否滿足要求。

eF./F>eFJFWeF.

0.7存0.41,髭1,六00.1F.

片0.85

解：（1）計(jì)算內(nèi)部軸向力

Fdl=0.7Frl=0.71000=700N（1分）

Fd2=0.7Fr2=0.72100=1470N（:分）

（2）計(jì)算軸向力

Fd2+FA=1470+900=2370R尸700N

“1”軸承壓緊，“2”軸承放松（2分）

R尸F(xiàn)d2+FA=2370N（1分）

Fn2=Fd2=1470N（1分）

_2370,2?7>.

用「1000.,,%=041,3二。85

P1=島+）=1.5x（041x1000+085x2370）=36368N

/_147O_O7

瓦■?酒匕=1,丫2=。

^=15X2100=3150N

E>2，/羯承為危險(xiǎn)軸承，按其核驗(yàn)壽命。

=磔四（￡）*=16￡70^33400）3=5>[A1

%力%5000,36368,2582"」，滿足要求。

島

（16）一對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知：z】=20,Z2=40,小輪材料為40Cr,

大輪材料為45鋼，齒形系數(shù)洛尸2.8,JU2.4,應(yīng)力修正系數(shù)K.F1.55,大，67,

許用應(yīng)力=6gMpaJoJ=500MPaJap]j=179MPaJap]2=144MPao

問：1）哪個(gè)齒輪的接觸強(qiáng)度弱？

2）哪個(gè)齒輪的彎曲強(qiáng)度弱？為什么？｛8分｝

答：1）大齒輪的接觸強(qiáng)度弱。因?yàn)橄嗷Ш系囊粚X輪，其接觸應(yīng)力相等，而

大輪的許用應(yīng)力小。（4分）

2）大齒輪的彎曲強(qiáng)度弱。彎曲強(qiáng)度的大小主要取決于比值：

及]28x15524x167“鵬

｝警=-----=0.024—1=--------=0.028

179

[叫,㈤2144

比值大的彎曲強(qiáng)度低，故大齒輪的彎曲強(qiáng)度低。（4分）

（17）有一軸由月、〃兩軸承支持，軸上作用力￡、￡,8C之間有扭矩4500Nn）ni,

設(shè)扭矩是穩(wěn)定的，軸的許用應(yīng)力[+lb]=170MPa,[01,]=75MPa,[-lb]=45MPa,求

此軸在彎矩最大處的直徑至少應(yīng)為多少。（10分）

fl-1DQN住=15?

￡SCD

3042__J

1）軸受外力

4=100N用=160N

為=113J2N

Z=13688N

最大彎矩在。點(diǎn)。此處當(dāng)量彎矩

M=W+(切

0.265

[*]170

M'=/656?+(0265x4500)2=5780Nmm

取

d=llmmo

（18）圖示一蝸桿軸上正安裝一對30208型圓錐滾子軸承，根據(jù)蝸桿軸上的受

力，求得兩支承的徑向反力凡=2600N,A2=2000N,蝸桿轉(zhuǎn)速〃尸960r/min,蝸桿

的軸向力片=1OOON,沖擊載荷系數(shù)￡=1.1,試計(jì)算兩軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷。（10

分）

（注：30208型軸承的內(nèi)部軸向力F產(chǎn)F/2Y,其中：Y=1.6計(jì)算系數(shù)e=0.38,,

Fa/Fre時(shí)，X=04,丫=16,Fa/Fre時(shí)，X=\,）-0,）

7

解：Fdl=Frl/2Y=2600/216=812.5N

Fd2=Fr2/2Y=2000/216=625N

Fd2+K=625+1000=1625Fdl=812.5N

“1”軸承壓緊，“2”軸承放松

Fa尸F(xiàn)d2+FA=1625N

Fa2=Fd2=625N

行螺”…5。.38蒞=04we

P\=h（X島+%）=11X（04X2600+16x162*=4004N

3=絲=0313＜。=0.38

%2000,蒞=1,4=0

月=11x2000=2200N

&J!/

（19）軸由一對角接觸球軸承支承，根據(jù)軸上的受力，求得兩支承的徑向反力

凡二972.6N,蜃=35972軸向力匕=37ON,軸承載荷系數(shù)求兩個(gè)軸承

的當(dāng)量載荷。（14分）

注：角接觸球軸承（。=40°）,內(nèi)部軸向力乙二

精品word文檔

eFJFWeFJF)e

1.14廬1,片0廬0.35,片0.57

解:

Fvl=eF,i=1.14x972.6=1108JN

FV2=eFr2=1.14x3597=4100.IN

&+?》&,左軸承壓緊。

=FS2+FA=4100.1+370=4470.1/V

2七=4100.IN

（20）試選擇帶輪與軸連接采用的A型普通平鍵。已知軸和帶輪的材料分別為鋼

與鑄鐵，帶輪與軸配合直徑d=40mm,輪轂長度1=70耐，傳遞的功率=10K肌轉(zhuǎn)速

n=970r/min,,載荷有輕微沖擊。

?6-1普通平■和It通楔■的主要尺寸

軸的直徑d.6~8>8-10>10-12>12-17>17-22>22-30>30*38>38-44

-

健寬心健高A2x23x34x45x56x68x710x812x8

軸的直校d>44-50>50-58>58-65>65-75>75*85>85-95>95-110>110-130

曜竟心稷高A14x916x1018x1120x1222x1425x1428x1632x18

6.8,10.12.14.16.18.20.22.25,28.32.36.