机械设计三组试题(带答案)

第1页共3页专业：层次：年级：班级：座号：学号：姓名：·························密······························封·······························线·························机械设计试卷一、填空题：（共13小题，每空1分，共25分）)1.当所受轴向载荷通过螺栓组形心时，螺栓组中各螺栓承受的相等。)2．从结构上看，带轮由、轮辐和三部分组成。)3．在直齿圆柱齿轮传动的接触疲劳强度计算中，以为计算点，把一对轮齿的啮合简化为两个相接触的模型。)4．按键齿齿廓曲线的不同，花键分为花键和花键。)5．请写出两种螺纹联接中常用的防松方法：和。)6．疲劳曲线是在一定时，表示疲劳极限与之间关系的曲线。)7．理论上为接触或接触的零件，在载荷作用下，接触处局部产生的应力称为接触应力。)8．开式齿轮传动的主要失效形式是：和。)9．螺纹连接防松，按其防松原理可分为防松、防松和防松。)10.一个零件的磨损过程大致可分为三个阶段即、、。)11.带传动工作时，设小带轮为主动轮，则带的最大应力发生在。12.一斜齿圆柱轮传动，已知法向模数Mn=4mm，齿数Z1=20,螺旋角β=14°32’2”，齿宽b1=80，b2=75mm，则该传动的齿宽系数φd等于。)13.带传动的主要失效形式为和。二、选择题：（共10小题，每小题2分，共计20分）题号12345678910答案)1.三个相同的零件甲、乙、丙承受的σmax是相同的，但应力的循环特性r分别为-1、0、+1，其中最易疲劳损伤的零件是（）。A.甲B.乙C.丙)2.仅受预紧力作用的紧螺栓连接，螺栓的计算应力为：σca=1.3𝐹0𝜋4𝑑12，式中的“1.3”是考虑（）。A.安装时可能产生的偏心载荷B.载荷可能波动C.拉伸和扭转的复合作用D.螺栓材料的机械性能不稳定)3.当键连接的强度不足时可采用双键，使用两个平键时，要求两键（）布置。A.在同一条直线上B.相隔90°C.相隔120°D.相隔180°)4.带传动中，V1为主动轮的圆周速度，v2为从动轮的圆周速度，v为带速，这些速度之间的关系是（）。A.v1=v2=vB.v1vv2C.v1v2vD.v1=v2v)5.带传动中出现打滑现象是因为（）。A.带的张紧力不足B.带受拉塑性变形大C.外载荷过大（超载）)6．链传动中，链节数常采用偶数，这是为了使链传动（）。A.工作平稳B.提高传动效率C.避免采用过渡链节D.链条和链轮轮齿磨损均匀)7.一般开式齿轮传动轮齿面的主要失效形式是（）。A.齿面点蚀B.齿面胶合C.齿面磨损D.齿面塑型变形)8.由于蜗杆传动效率低，发热大，因此在设计时必须进行（）。A.热平衡计算B.效率计算C.滑动速度计算第2页共3页专业：层次：年级：班级：座号：学号：姓名：·························密······························封·······························线·························9.在普通圆柱蜗杆传动设计中，除对模数标准化外，还规定蜗杆分度圆直径取标准值，其目的是（）。A.便于蜗杆传动几何尺寸的计算B.为了提高加工精度C.为了装配方便D.限制加工涡轮的刀具数量并有利于刀具的标准化)10.在下述材料中，不宜用于制造轴的材料是（）。A.45钢B.40CrC.QT600-3D.ZcuSn10P1三、简答题：（共3小题，每小题5分，共15分）)1.螺纹连接防松的工作原理是什么？防松的方法有哪几种？分别举一实例。)2．与齿轮等啮合传动相比较，试分析带传动的优点和缺点。)3．齿轮传动的精度指标分为哪几个公差组？他们分别决定什么？四、计算题：（共3小题，每小题10分，共30分）)1.某受稳定弯曲变应力作用的轴类零件，最大工作应力σmax=400MPa，最小工作应力σmin=-100MPa。已知材料的对称循环疲劳极限σ-1=450MPa，脉动循环疲劳极限σ0=700MPa，屈服极限σz=800MPa。1)试绘出材料的按折线简化的极限应力图；2)在简化极限应力图上标明工作应力点M；3)说明该零件可能的失效形式(简单加载)。）2.如图所示的轴承装置中，采用一对角接触球轴承（轴承的附加轴向力的计算式为Fs=0.7Fr），轴承径向载荷Fr1=16000N,Fr2=7500N，作用在轴上的轴向载荷FA=5950N，46312型轴承的e=0.68，当Fa/Fre时，X=0.43,Y=0.88，fp=1轴承的额定动载荷C=80KN，试求：1)各轴承所受的轴向载荷Fa1,Fa2为多少？2)求各轴承的当量动载荷。3)计算轴承的工作寿命（轴承的转速为n=600r/min）。4)若轴承所受的当量动载荷增加1倍，则轴承的寿命是原寿命的多少倍？）3.一圆形压力容器的顶盖用M16(d1=15mm)螺栓联接。已知螺栓的许用应力[σ]=120Mpa，顶盖所受工作压强P=2Mpa，容积的内径D=180mm，试求：1）所需螺栓个数z(取残余预紧力F1=1.4F,F为工作载荷)。2）预紧力F0（取相对刚度𝐶𝑏𝐶𝑏+𝐶𝑚=0.4）。Fr1Fr2FADP第3页共3页专业：层次：年级：班级：座号：学号：姓名：·························密······························封·······························线·························五、传动零件受力分析题：（共1小题，10分））如图所示轮系中，已知I轴转向如图所示，1、2轮为一对锥齿轮，3、4轮为一对斜齿轮，5、6轮为蜗杆和涡轮，现要提升重物,且要使Ⅲ轴上的力能互相抵消一部分。(1).确定Ⅱ、Ⅲ轴转向，以及3、4、5、6轮旋向。(2).画出在提升重物时啮合点处所受的力。(3).若z5=1,z6=57,q=11,蜗杆蜗轮副的当量摩擦系数fv=0.13，判断蜗杆是否自锁。wn1Ⅰ12345ⅡⅢ6第4页共3页专业：层次：年级：班级：座号：学号：姓名：·························密······························封·······························线·························参考答案一、填空题：（共13小题，每空1分，共25分）1.轴向工作拉力2.轮毂轮缘3.节点圆柱体4.矩形渐开线5.双螺母等防松垫圈等6.应力比循环次数7.点线8.齿面的磨粒磨损断齿9.摩擦机械破坏螺纹副10.磨合阶段稳定磨损阶段剧烈磨损阶段11.紧边进入小带轮处12.0.90713.打滑疲劳损坏二、选择题：（共10小题，每小题2分，共计20分）1-5ACDBC6-10CCADD三、简答题：（共3小题，每小题5分，共15分）1.防松的工作原理：防止螺旋副在受载时发生相对转动防松的方法：摩擦防松：对顶螺母、弹簧垫圈、自锁螺母机械防松：开口销与六角开槽螺母、止动垫圈、串联钢丝破坏螺旋副关系防松：铆合、冲点、涂胶黏剂2.（1）优点：1.因带有良好的弹性，可缓和冲击及振动，传动平稳，噪声小。2.靠摩擦传动的带，过载时将在轮面打滑，起到安全保护作用。3.可用于两轮中心距较大的场合。4.传动装置结构简单，制造容易，维修方便，成本较低。（2）缺点：1.靠摩擦传动的带传动，由于弹性变形而引起的带与带轮之间的弹性滑动，使传动比不稳定，不准确。2.传动带的寿命短，传动效率低。3.带传动不能用于恶劣的工作场合。3.第Ⅰ公差组：决定齿轮传递运动的准确速度第Ⅱ公差组：决定齿轮运转的平稳程度第Ⅲ公差组：决定齿轮载荷分布的均匀程度四、计算题：（共3小题，每小题10分，共30分）1.解：（1）折线ABES；见下图：（2）工作应力点M；σm-σn=σmin=-100σm=150MPaσa=250MpaM(150,250)（3)M点位于疲劳安全区，可能的失效形式为疲劳破坏。2.解：（1）轴承的附加轴向力Fs=0.7Fr∴Fs1=0.7Fr1=0.7×16000N=11200N.Fs2=0.7Fr2=0.7×7500N=5250N.如图所示，可知FS2=5950+5250=11200N=Fs1.∴该轴系达到轴向平衡Fa1=Fs1=11200N,Fa2=Fs2=5250N.(2)∵𝐹𝑎1𝐹𝑟1=0.7e=0.68,𝐹𝑎2𝐹𝑟2=0.7e=0.68∴P1=fp(XFr1+Yfa1)=(0.43×16000+0.88×11200)N=16736NP2=fp(XFr2+Yfa2)=(0.43×7500+0.88×5250)N=7845N(3)∵p1p2∴轴承1危险，因此只需要求轴承1的寿命：L10h=10660𝑛(𝑐𝑝)ε=10660×600(8000016736)3=3034hFS1FS2Fr1Fr2FA第5页共3页专业：层次：年级：班级：座号：学号：姓名：·························密······························封·······························线·························(4)∵寿命L10h=10660𝑛(𝑐𝑝)3∴当轴承所受的当量动载荷增加1倍，则轴承寿命是原来的18.3.解：（1）在压强P的作用下各螺栓所受的轴向工作载荷F=𝑃𝜋𝐷24𝑧.F2=F1+F=2.4F=2.4×𝑃𝜋𝐷24𝑧=0.6𝑃𝜋𝐷2𝑧.螺栓危险载面的强度为σca≤1.3𝐹2𝜋𝑑124≤[σ]即：F2≤𝜋𝐷2[𝜎]4×1.3即：0.6𝜋𝑃𝐷2𝑧≤𝜋𝑑12[𝜎]4×1.3⇒z≥0.6𝜋𝑃𝐷2×4×1.3𝜋𝑑12[𝜎]=0.6×2×4×1.3×1802120×152=7.48（2）取z=8，F=𝜋𝑃𝐷24𝑧=𝜋×2×18024×8=6361.7N又∵𝐶𝑏𝐶𝑏+𝐶𝑚=0.4，F0=F1+𝐶𝑏𝐶𝑏+𝐶𝑚F=1.6F+0.6F=2.2F=2.2×6361.7=13995.8N五、传动零件受力分析题：（共1小题，10分）(1)、(2)如图所示。(3).φv=arctanfv=arctan0.13r=arctan𝑧1𝑞=arctan111rφv,自锁。wn1Ⅰ12345ⅡⅢ6Fa1Fr2Fa2Ft1Ft2n2Fa4Ft4Fr4Ft3Fr3Fa3Fr1n3Fr5Fa5Ft5Ft6Fr6Fa6左旋