2010年机械设计试卷及答案

第1页共35页机械设计自测试题Ⅰ一、是非题和选择题[是非题在括号内填√(正确)或填×(不正确)，选择题在空格处填相应的答案号]I-1选用普通平键时，键的截面尺寸b×h和键长L都是根据强度计算确定的。()I-2圆柱齿轮结构形式和毛坯获取方法的选择都与齿轮的外径大小有关()I-3圆柱螺旋弹簧的弹簧丝直径d=6mm，旋绕比C=5，则它的内径D1=30mm。()I-4V带横截面中两工作面之间的夹角为40°，所以带轮槽角也是40°。()I-5变应力是由变载荷产生，也可能由静载荷产生。()I-6在承受横向载荷的普通紧螺栓联接中，螺栓杆__________作用。(1)受切应力(2)受拉应力(3)受扭转切应力和拉应力(4)既可能只受切应力又可能只受拉应力I-7在下列四种向心滚动轴承中，_____________型除可以承受径向载荷外，还能承受不大的双向轴向载荷。(1)60000(2)N0000(3)NA0000(4)500001-8在载荷比较平稳，冲击不大，但两轴轴线具有一定程度的相对偏移的情况下，两轴间通常宜选____________联轴器。(1)刚性(2)无弹性元件的挠性(3)有弹性元件的挠性(4)安全I-9采取___________的措施不能有效地改善轴的刚度。(1)改用其它高强度钢材(2)改变轴的直径(3)改变轴的支承位置(4)改变轴的结构I-10在滑动轴承材料中，__________通常只用于作为双金属或三金属轴瓦的表层材料。(1)铸铁(2)轴承合金(3)铸造锡磷青铜(4)铸造黄铜二、填空题I-11在承受轴向载荷的紧螺栓联接中，当预紧力F0和轴向工作载荷F一定时，若降低螺栓的刚度Cb，则螺栓中的总拉力将______________。I-12在转轴的结构设计中，轴的最小直径dmin是按____________________初步确定的。I-13圆柱螺旋弹簧的旋绕比C(弹簧指数)选得过大则弹簧将______________。I-14蜗杆传动的失效形式与齿轮传动的失效形式相类似，其中蜗杆传动最易发生____________失效。I-15带传动正常工作时不能保证准确的传动比，是因为________________________________。I-16对于闭式软齿面齿轮传动，在传动尺寸不变并满足弯曲疲劳强度要求的前提下，齿数宜适当取多些。其目的是_________________________________________________________________。I-17滑块联轴器属于_____________________联轴器。I-18滚子链传动中，限制链轮最少齿数的目的是__________________________。I-19相同系列和尺寸的球轴承与滚子轴承相比较，_______________________轴承的承载能力高，______________________轴承的极限转速高。I-20____________键联接既可用于传递转矩，又可承受单向的轴向载荷，但轴与轮毂的对中性较差。三、问答题I-21用同一材料制成的机械零件和标准试件的疲劳极限通常是不相同的，试说明导致不相同的主要原因。I-22在设计齿轮的过程中，当出现满足齿根弯曲疲劳强度条件而不满足齿面接触疲劳强度条件时，可以考虑从哪几方面提高齿面接触疲劳强度?I-23在哪些场合，滚动轴承是难以替代滑动轴承的?为什么?四、分析题I-24图示为圆锥-圆柱齿轮传动装置。轮1为主动轮，转向如图所示，轮3、4为斜齿圆柱齿轮。(1)轮3、4的螺旋方向应如何选择，才能使轴Ⅱ上两齿轮的轴向力相反?(2)画出齿轮2、3所受各分力的方向。I-25试用受力变形线图说明受轴向工作载荷的紧螺栓联接中螺栓所受的总载荷F2与预紧力F0的关系。试题I-24图五、计算题I-26一根轴用两个角接触球轴承支承，如图所示。Ll=40mm，L2=200mm，轴端作用有轴向力Fae=820N，径向力Fre=1640N。试分别求出两轴承所受的径向载荷Fr1、Fr2和轴向载荷Fal、Fa2(注：轴承派生轴向力Fd=0.68Fr)。第2页共35页试题I-26图I-27凸缘联轴器用一圆头普通平键与轴相联接，已知键的尺寸为b×h×L=10×8×50(单位均为mm)，轴的直径d=35mm，键联接的许用挤压应力[σp]=100MPa，试求该联接所允许传递的转矩。I-28某机械结构如图所示，一滑轨用4个M12(d1=10.1mm)的普通螺栓固定在两立柱上，滑块的最大行程为300mm，若螺栓材料的屈服极限σS=320MPa，螺纹联接的安全系数S=4，接合面摩擦系数f=0.2，防滑系数Ks=1.2。试确定滑块上所允许承受的最大载荷F。试题I-28图试题I-29图六、结构分析题I-29试指出图示轴系中的错误结构并改正。械设计自测试题Ⅱ一、是非题和选择题[是非题在括号内填√(正确)或填×(不正确)，选择题在空格处填相应的答案号]Ⅱ-1液体润滑滑动轴承中，摩擦阻力的大小取决于润滑油的粘度，而与轴承的转速大小无关。()Ⅱ-2因普通带传动是摩擦传动，所以传动中会出现弹性滑动现象，但只要设计得合理，就可以避免弹性滑动。()Ⅱ-3为保证普通圆柱蜗杆传动良好的磨合(跑合)和耐磨性，通常采用钢制蜗杆与铜合金蜗轮。()Ⅱ-4齿式联轴器是一种无弹性元件的挠性联轴器，它对轴的安装精度要求不高，允许有一定的偏移量。()Ⅱ-5圆柱螺旋压缩弹簧和拉伸弹簧受载时，弹簧丝截面上的应力是不同的，前者为压应力，后者为拉应力。()Ⅱ-6设计过盈联接时，若其它条件不变，仅将实心轴改为空心轴，则联接所能传递的载荷将______。(1)增大(2)减小(3)不变Ⅱ-7预紧力为F0的单个紧螺栓联接，受到轴向工作载荷F之后，螺栓杆受到的总载荷F2______F0+F。(1)大于(2)等于(3)小于Ⅱ-8齿轮强度计算中引入动载系数Kv是考虑了___________。(1)外加于齿轮上的载荷状态，如载荷不均匀或有一定程度的冲击(2)齿轮制造和装配误差及啮合刚度的变化所引起齿轮传动的动载荷(3)前面(1)与(2)两类因素的总和Ⅱ-9按弯扭合成强度条件计算轴的应力时，要引入系数α，这个α是考虑______________。第3页共35页(1)轴上有键槽而削弱轴的强度所引入的系数(2)按第三强度理论合成正应力与切应力时的折合系数(3)正应力与切应力的应力比不同而引入的系数Ⅱ-10滚动轴承与液体动力润滑滑动轴承比较，在高速运转条件下，滚动轴承的___________。(1)噪声较大(2)承受冲击载荷能力较高(3)寿命较长二、填空题Ⅱ-11在螺纹联接中，当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔采用普通螺栓联接时，往往可采用________________________联接或_______________________联接。Ⅱ-12同类型的普通V带与窄V带相比(如A型与SPA型，B型与SPB型……)，________V带的承载能力要高得多。Ⅱ-13滚动轴承的基本额定动载荷C，是指在该载荷作用下，轴承的__________________寿命恰好为__________________。Ⅱ-14增加蜗杆头数，可以________传动效率，但蜗杆头数过多，将会给________________带来困难。Ⅱ-15滚子链的铰链磨损后，链的实际节距变长，若链轮的磨损可忽略不计，这时链条在传动过程中易在_______________链轮上发生脱链。Ⅱ-16螺纹联接防松按工作原理可分为___________________和___________________两类，弹簧垫圈防松属于_____________________。Ⅱ-17在进行直齿圆锥齿轮传动的强度计算时，是按圆锥齿轮______________处的_____________来建立该圆锥齿轮强度计算模型的。Ⅱ-18其它条件不变，若将作用在球轴承上的当量动载荷增加一倍，则该轴承的基本额定寿命将降至原来的________________________。Ⅱ-19圆柱螺旋弹簧的弹簧丝直径d=6mm，内径D1=24mm，则它的旋绕比C=______________。Ⅱ-20渐开线圆柱齿轮的齿面接触应力在齿廓各处是不同的，在________________________处的接触应力最大，但一般的计算以______________________处的接触应力作为计算应力。三、问答题Ⅱ-21V带传动中，在输入转速和带的型号不改变的情况下，若需要增大V带的传动比，可采取哪些措施?这些措施对V带传动的承载能力有何影响?为什么?Ⅱ-22一对直齿圆柱齿轮传动，若载荷、齿轮材料、齿宽、传动比及中心距等都不改变，试分析当增大小齿轮(主动轮)齿数z1时，将对齿轮传动的平稳性、齿根弯曲强度、齿面磨损、齿面接触强度及抗胶合能力等各有何影响。为什么?四、分析题Ⅱ-23零件等寿命疲劳曲线如图所示。请画出以下两种零件中变应力的极限应力点。(1)紧螺栓联接中，外加轴向工作载荷为脉动循环，M点为螺栓危险截面的工作应力点；(2)在平衡位置上下振动的弹簧，工作应力点为N点。试题Ⅱ-23图Ⅱ-24在图示定轴轮系中，已知齿轮1主动，输入转速n1=500r/min，齿数z1=30，z2=25，工作寿命Lh=2000h，若齿轮1转向不变，试确定：(1)各齿轮的接触应力和弯曲应力的应力比r值；(2)齿轮2的接触应力和弯曲应力的循环次数N2。试题Ⅱ-24图Ⅱ-25在图示两支承中，已知图a的轴上仅受径向载荷Fre，支承跨距L1L2；图b的轴上仅受轴向载荷Fae，轴承的派生轴向力Fd与径向载荷Fr的关系为Fd=0.4Fr。试写出各轴承径向载荷Fr及轴向载荷Fa的计算式。第4页共35页a)b)试题Ⅱ-25图五、计算题Ⅱ-26某链传动中，大链轮与轴用两个圆头(A型)普通平键相联接，键的尺寸b×A×L=20×12×80(单位均为mm)，轴直径d=70mm，联接的许用挤压应力[σp]=80MPa．，试求该联接所允许传递的最大转矩。Ⅱ-27某轴由对称布置的两个不完全液体润滑径向滑动轴承支承。轴的转速n=120r/min，轴承宽度B=90mm，装轴承处轴颈直径d=100mm，轴瓦材料为ZcuSn10P1([p]=15MPa，[v]=10m/s，[pv]=15MPa·m/s)，试计算每个轴承所允许承受的最大径向载荷。’Ⅱ-28某转动心轴用45钢制成，材料的疲劳极限σ-1=300MPa，应力循环基数N0=107，疲劳曲线指数m=9，轴的转速n=150/min，危险截面处弯曲疲劳极限的综合影响系Kσ=2.5。若要求轴的工作寿命不低于120小时，试问轴的弯曲应力不得超过多大?六、结构分析题Ⅱ-29试指出下列图中的错误结构并改正。a)单排滚子链轮b)双向固定支承c)综合d)双头螺柱联接试题Ⅱ-29图第5页共35页第一章绪论分析与思考题1-1机器的基本组成要素是什么?1-2什么是零件?什么是构件?什么是部件?试各举三个实例。1-3什么是通用零件?什么是专用零件?试各举三个实例。1-4机械设计课程研究的内容是什么?第二章机械设计总论分析与思考题2-1一台完整的机器通常由哪些基本部分组成?各部分的作用是什么?2-2设计机器时应满足哪些基本要求?设计机械零件时应满足哪些基本要求?2-3机械零件主要有哪些失效形式?常用的计算准则主要有哪些?2-4什么是零件的强度要求?强度条件是如何表示的?如何提高零件的强度?2-5什么是零件的刚度要求?刚度条件是如何表示的?提高零件刚度的措施有哪些?2-6零件在什么情况下会发生共振?如何改变零件的固有频率?2-7什么是可靠性设计?它与常规设计有何不同?零件可靠度的定义是什么?2-8机械零件设计中选择材料的原则是什么?2-9指出下列材料的种类，并说明代号中符号及数字的含义：HTl50，ZG230-450，65Mn，45，Q235，40Cr，20CrMnTi，ZCuSnl0Pb5。2-10机械的现代设计方法与传统设计方法有哪些主要区别?第三章机械零件的强度一、选择与填空题3