机械设计样卷及各章例题

1一、填空（填上正确答案，每空1分，共8分）1．带传动的主要失效形式是和；带传动的设计准则是。2．闭式软齿面齿轮传动，主要失效形式是，应按强度进行设计，再按强度进行校核计算。3．链传动工作时,转速越高，链节距越，小链轮的齿数越，其运动不均匀性越大。二、单向选择题（将正确答案的序号填在横线上，每题1分，共20分）1．不完全液体润滑滑动轴承正常工作时，其工作表面的摩擦状态是。A）干摩擦状态；B）边界摩擦或混合状态；C）完全液体摩擦状态。2．转动心轴工作时,若外载荷的大小、方向均不变,则轴受弯曲应力的性质是。A）对称循环变应力；B）脉动循环变应力；C）静应力；D）非对称循环变应力。3．半圆键联接当采用双键应布置。A）周向相隔90。；B）周向相隔120。；C）周向相隔180。；D）轴向沿同一直线。4．强度等级为6.8级的螺栓材料σs=Mpa。A)600；B)800；C)680；D)480。5．在带传动设计中根据来选择带的型号。A）P，n1B）Pca,n1C）P，i。6．温度升高时，润滑油的粘度。A）随之升高；B）保持不变；C）随之降低；D）随油的种类或升高或降低。7．带传动中两轮摩擦系数相同，直径不同。如发生打滑，先发生在。A）大轮；B）小轮；C）不一定；D两轮同时打滑。8．在螺栓的直径参数中，用来计算螺栓的强度。A）中径；B）小径；C）大径。9．对圆柱体配合，常用基孔制，但也有些情况下用基轴制，如。A）滚动轴承外圈和机座孔；B）滚动轴承内圈与轴；C）齿轮孔与轴；D）蜗轮与轴。10．角接触球轴承，内径100mm，轻系列，接触角为15，0组游隙，其代号为。2A)7220；B)7220C；C)7220AC。11．蜗杆分度圆的直径为：。A）11mzd；B）mqd1；C）qzd11；D）idd21。12.键的剖面尺寸通常是根据按标准选择。A）传递扭矩的大小；B）传递功率的大小；C）轴的直径；D）轮毂的长度。13．在转轴的初步设计计算中，轴的直径是按进行估算。A）弯曲强度；B）扭转强度；C）复合强度；D）相配零件的孔径。14．被联接件受横向载荷作用时，若采用普通螺栓联接，则载荷靠来传递。A）接合面之间的摩擦力；B）螺栓的剪切和挤压；C）螺栓的剪切和被联接件的挤压。15．带传动的离心应力不宜过大，因此设计带传动时应限制。A)横截面积A；B)单位长度的质量；C)带速V。16.在非液体润滑滑动轴承中，限制pv值的主要目的是：。A）防止轴承材料过度磨损；B）防止轴承材料因压力过大而过度发热；C）防止轴承材料发生塑性变形；D）防止出现过大的摩擦阻力矩。17．滚动轴承6210的额定动载荷C=35.0KN,表示该轴承在35.0KN的负荷下，寿命为106r时，其可靠度为。A）50％；B）90％；C)95%；D）85％。18．采用的措施不能有效地改善轴的刚度。A）改变轴的直径；B）改变轴的支承位置；C）改用高强度的钢；D）改变轴的结构。19．预紧力为F0的单个螺栓联接，受到轴向工作载荷F之后，螺栓杆受到的总载荷F2F0＋F。A）大于；B）等于；C）小于。20．在闭式软齿面齿轮传动中，若大小齿轮采用不同的材料和热处理，则它们的齿面接触应力。A）12HH；B）12HH；C）12HH；D）12HH。三、分析题（13分）3d0D6035图示斜齿轮-锥齿轮-蜗杆蜗轮组成的三级传动系统，为使轴Ⅱ、Ⅲ的轴向力最小，要求：（1）确定两个斜齿轮1、2和蜗杆5、蜗轮6的旋向；（2）标出每个轮所受的轴向力的方向。（3）标出轴Ⅱ、Ⅲ及蜗轮6的旋转方向。四、简要回答下列问题（每题5分，共10分）1．带传动中弹性滑动和打滑的区别和联系是什么?2．形成液体动力润滑的必要条件是什么？五、计算题（共计41分）1.图示一凸缘联轴器，用6个M10的铰制孔用螺栓联接，011dmm，螺栓中心所在圆直径340Dmm，其他尺寸如图。两半联轴器材料为HT200，其许用挤压应力100pMPa；螺栓材料的许用剪切应力92MPa，许用拉力120MPa。计算该螺栓组联接允许传递的最大扭矩maxT。若在此最大扭矩maxT的作用下，改用普通螺栓联接，计算所需螺栓的小径1d（设两半联轴器间的摩擦系数0.16f，防滑系数1.2sk）。（本题12分）42.轴系由一对7205AC轴承支承（C=15800N），轴的转速n=1380r/min，0.68drFF，轴上传动件受力400aeFN,1875rFN，21512rFN，方向如图。求：(1)计算两个轴承所受的轴向载荷1aF、2aF；（2）计算两轴承的当量动载荷1P、2P；（3）计算危险轴承的寿命hL(注：e=0.68,若arFeF,则：X=1,Y=0；若arFeF,则：X=0.41,Y=0.87)（本题12分）3．一带传动传递的功率P=4.7KW，小带轮基准直径dd1=200mm,小带轮的转速n1=1800r/min,预紧力F0=225N，求有效拉力Fe、紧边拉力F1和松边拉力F2。（本题5分）4．已知某零件,其材料的机械性能为σs=800MPa,σ-1=440MPa,σ0=720Mpa。已知零件上的最大工作应力max260MPa，最小工作应力min120MPa，应力变化规律为min常数，综合影响系数2K。绘制此零件的简化极限应力线图，并用图解法求零件的安全系数。（本题12分）六、结构改错（8分，指出图中不正确的地方，并简要说明原因，改对8处即得8分）53.2典型题型精解例3.1某钢材的对称循环弯曲疲劳极限1275MPa，屈服极限355sMPa，去循环基数7010N，寿命指数9m，试求循环次数N分别为510，6510，810次时相应的寿命系数NK和疲劳极限1N。解由题意知709151101.6710mNNKN11111.67275459NNKMPa由于11459355NSMPaMPa，所以取11355NSMPa709262101.08510mNNKN12211.08275297NNKMPa因87301010NN，故应取7310N。70937310110mNNKN13311275275NNKMPa例3.2某合金钢制成的零件，其材料性能为：0.2，1450MPa，800SMPa。已知工作应力为max280MPa，min80MPa，C，1.62K。若设计S=1.3，并按无限寿命考虑，试分别用图解法和解析法校核该零件是否安全。解（1）解析法。maxmin2808010022mMPamaxmin2808018022aMPa若工作应力点在疲劳极限区614501.361.31.621800.3100caamSSK若工作应力点在屈服强度区8002.851.3180100ScaamSS所以该零件安全。（2）图解法。根据已知条件，可得A（0，450/1.62），C（800，0）。由10100222450692.3110.3MPa得D（692.3/2，692.3/2/1.62）。根据点A（0，277.78），C（800，0），D（346.15，213.67）按比例绘出该零件的极限应力线图，如图3.2.1所示。在图上确定M（100，180），因C，故自原点作过点M的射线与线AG交于M，则M为极限应力点。1.381.3caOMSSOM所以该零件安全。例5.3图5.3所示，支架用四个普通螺栓与立柱相联接。已知载荷12000PN，150Lmm，160Hmm，结合面摩擦系数0.15f，螺栓材料的许用应力7180MPa，被联接件刚度3mbCC，bC为螺栓刚度。取防滑系数1.2sK，求所需螺栓小径1d（结合面的工作能力不用验算）。图5.3解（1）在力P的作用下，螺栓组联接受到倾覆力矩M作用312000150101800MPLNm（2）螺栓所受拉力maxFmaxmax2321180025626221601042ziiHMMLMFNHHL即螺栓所受轴向工作载荷max5626FFN(3)在力P的作用下，根据联接结合面不滑移的条件为0sfFzKP，则01.212000240000.154sKPFNfz取024000FN(4)螺栓所受的总拉力2024000562525406.253bbbmbbCCFFFNCCCC(5)螺栓危险截面的直径（螺纹小径1d）为2141.341.325406.2515.285180Fdmm8例5.4如图所示，一铸铁支架用4个M16（113.835dmm）的普通螺栓安装在混凝土地基上，承受载荷10PKN，尺寸400hlmm，30，结合面摩擦系数0.3f，防滑系数1.2sK，螺栓材料的许用拉应力120MPa，螺栓相对刚度0.2bbmCCC，混凝土的许用挤压应力2.5pMPa。螺栓的预紧力011FKN。要求：（1）校核螺栓的强度；（2）校核支架是否滑移；（3）该结合面的承载面积42410Amm，抗弯截面系数63510Wmm。校核结合面能否既不压碎，也不松开。解VP作用于螺栓中心O，垂直向上。sin10000sin305000VPPNHP作用于结合面，水平向右。cos10000cos308660HPPNM作用在通过xx轴并垂直于结合面的对称平面内，顺时针方向。86600.43460HMPhNm9图5.6（1）校核螺栓的强度在轴向力VP的作用下，各螺栓所受的工作拉力为500012504VVPFNz在倾覆力矩M的作用下，左边两螺栓的受力最大，其值为3maxmax222134602001043252(200200)ziiMLFNL左边螺栓所受的轴向工作载荷为max125043255575VFFFN螺栓所受的总拉力为20110000.2562512115bbmCFFFNCC故螺栓的计算应力为22211.31.312115104.712013.83544caFMPaMPad可见螺栓的强度足够。（2）校核支架是否滑移。支架结合面不滑移的条件为0()mVSHbmCfzFPKPCC由于螺栓数目4z，而10.8mbbmbmCCCCCC故0()0.3(4110000.85000)12000mVbmCfzFPNCC而1.2866010392SHKPN可见条件成立，故支架不会滑移。（3）校核结合面能否既不压碎、不松开。右端10max03461()1346010(4110000.85000)4105101.6922.5mVbmpCMzFPACCWMPaMPa故结合面右端不会压碎。左端max03461()1346010(4110000.85000)4105100.3080mVbmCMzFPACCWMPa故结合面左端不会松开。例6.1平键联接中，两侧面是工作面；楔键联接中，上下面是工作面。平键联接中导向平键和花键用于动联接。例6.2平键联接的主要失效形式有：工作面压溃（静联接），工作面磨损（动联接），个别情况下会出现键的剪断。例6.3在平键联接中，静联接应验算挤压强度；动联接应验算耐磨性（压力）强度。例6.4在键联接强度不足时，可采用双键。使用两个平键时，要求键D布置。A.在同一直线上B.相隔90°C.相隔120°D.相隔180°例6.5当轮毂轴向移动距离较小时，可采用C联接，当轴向移动距离较大时，可采用D联接。A.普通平键B.半圆键C.