1、 机械设计 复习题 一 选择题: 1. 下列组合中的零、部件，都属于“机械设计”课程研究对象的是 ( D ) A. 齿轮、轴、柴油机的曲轴 B. V 带、滚子链、汽门顶杆 C. 平键、六角头螺栓、活塞 D. 滚动轴承、弹簧、联轴器 2. 对于启动频繁的转轴上的扭转剪切应力，一般将其处理为 ( C ) A. 静应力 B. 对称循环变应力 C. 脉动循环变应力 D. 复合应力 3. 当螺纹的牙型角越大时，螺纹副的当量摩擦角越大，此时 影响螺纹副效率的主要参数是 ( D ) A. 升角 B. 线数 C. 螺距和牙形角 D. 升角和牙形角 4. V 带设计中确定 V 带根数的依据是 ( C ) A.
2、计算功率 B. 传动功率 C. 带传动的设计准则 D. 计算功率与小带轮转速 5. 造成带传动传动比不准确的原因是 ( D ) A. 带轮传动的张紧力不足 B. 带传动的打滑 C. 传动的功率大于设计值 D. 带传动的弹性滑动 6. 下列参数组中，对套筒滚子链承载 能力影响最明显的是 ( A ) A 链节距和小链轮齿数1B 链节数和小链轮齿数1C 中心距和链节距 D 中心距和链节数 7. 齿轮传动的载荷系数中，动载荷系数V，除决定于齿轮的圆周 速度以外，与下列因素有关的是 ( C ) A.齿面粗糙度 B.轮齿宽度 C.齿轮制造精度 D. 端面重合度 8. 下列中作为蜗杆传动最主要的缺点是 (
3、D ) A. 制造费用较高 B. 对啮合副的材料要求较高 C. 难以进行精确的强度计算 D. 传动效率较低、发热较大 9当摩擦发生在流体内部的分子之间时，称为： ( C ) A. 干摩擦 B. 边界摩擦 C. 流体摩擦 D. 混合摩擦 10. 滚动轴承一般由如下几个部份组成，它们分别称为 : （ A ） A. 内圈、外圈、滚动体和保持架 B. 上圈、下圈、滚动体和保持架 C. 紧圈、活圈、滚动体和保持架 D. 动圈、座圈、滚动体和保持架 11当 转轴上的支点位置尚未确定时，初估轴的直径使用的计算依据是 （ A ） A.扭转强度 B. 弯曲强度 D.弯曲刚度 D. 复合强度 12要求补偿位移且载
4、荷平稳时，优先选用的联轴器的类别为 ( C ) A. 采用刚性联接 B 采用金属弹性元件的挠性联接 C. 采用刚性元件的挠性联接 D 采用非金属弹性元件的挠性联接 13. 标准平键联接的承载能力，通常取决于 ( D ) A. 轮毂的挤压强度 B. 键的剪切强度 C. 键的弯曲强度 D. 键工作表面的挤压强度 14. 下列组合中，全部都属于轴系零部件的是 ( B ) A. 圆螺母、弹簧、轴端档圈 B. 滚动轴承、轴、联轴器 C. V 带、滚子链、蜗杆 D. 齿轮、轴、六角头螺栓 15. 转轴上的弯曲应力，属于 ( B ) A. 静应力 B. 对称循环变应力 C. 脉动循环变应力 D. 复合应力
5、16. 查取 V带型号的依据是 ( D ) A. 带轮的最小直径 B. 带的线速度 C. 传动功率与小轮转速 D. 计算功率与小带轮转速 17. 使带传动产生弹性滑动的主要原因是 ( D ) A. 带轮传动的张紧力不足 B. 带的弹性太大 C. 传动的功率大于设计值 D. 带是弹性体，主、从边存在拉力差 18. 齿轮传动的载荷系数中，载荷集中系数 ，除决定于齿轮宽度 以外，与下列因素有关的是 ( B ) A.齿面粗糙度 B. 齿面硬度 C.制造精度 D. 端面重合度 19 下列中作为蜗杆传动最主要的优点是 ( B ) A. 传动平稳，噪音小 B. 单级传动比大而结构紧凑 C. 在一定条件下能自
6、锁 D. 可实现空间相交轴传动 20 当摩擦发生在金属表面的吸附膜之间时， 称为： ( B ) A. 干摩擦 B. 边界摩擦 C. 流体摩擦 D. 混合摩擦 21. 带有保持架的滚动轴承，其磨损与不带保持架的滚动轴承相比 （ B） A. 普遍增大 B.普遍减小 C. 没有明显差别 D. 在滚子轴承中普遍减小，在球轴承中普遍增大 22 解释轴的当量弯矩图作用的较全面的说法是： ( D ) A. 计算最小轴径 B. 按弯扭合成校核轴的强度 C. 确定轴的危险剖面位置 D. 按弯扭合成校核轴的强度和确定轴的危险 剖面位置 23要求补偿位移且载荷不平稳严重时，优先选用的联轴器的类别为 ( D ) A.
7、 采用刚性联接 B 采用金属弹性元件的挠性联接 C. 采用刚性元件的挠性联接 D 采用非金属弹性元件的挠性联接 24. 键联接的主要用途是使轴与轮毂之间 ( C ) A.沿轴向固定并传递轴向力 B. 沿轴向可作相对滑动 C.沿周向固定并传递扭矩 D. 安装与拆卸方便 二 填空题 1、圆柱齿轮传动设计，齿宽系数d=b/d1,当b愈大，承载能力也愈 大 ，但使偏载 现象严重，因此d取值应恰当，对称布置的齿轮比悬臂布置的齿轮取偏大 值. 2、 代号为 36205 的滚动轴承, 其内径 d= 25 mm, 尺寸系列代号为 62 , 轴承类型代号为 3 。 3、右图所示的联轴器的名称为 凸缘联轴器 适宜
8、的使用场合为 载荷平稳且要求严格对中 。 4、 圆柱齿轮传动设计，齿宽b = d d1称为 计算 齿宽，通常是将其值圆整后作为 大 齿轮的齿宽，为补偿轴向定位误差，取小齿轮齿 宽 大于 大齿轮齿宽 5、 号为 6211 的滚动轴承, 其内径 d= 55 mm, 尺寸系列代号为 2 , 轴承类型代号为 6 。 6、 右图所示的联轴器的名称为 弹性套柱销联轴器具有补偿 综合 位移的能力，当传递的载荷不平稳时具有 缓冲减振 的能力。 三 问答题: 1、 同一型号的三角带, 为何小带轮直径越小, 单根三角带所能传递的功率越小? 答： 由 P= v 得，直径越小，转速一定时，线速度越小，所以能传递的功率
9、越小。 tF直径越小，皮带在小带轮上的弯曲应力越大，许可的最大拉应力即 就越小，因此能传递的功率也就越小。 tF2、 链速 V 一定时, 链轮齿数 Z 的多少和链节距 P 的大小对链传动的动载荷有何影响 ? 答： 齿数 Z 越大，动载荷越小。 链节距越小，动载荷越小。 3、 请比较齿轮传动与蜗杆传动的主要 失效形式的异同点。 答： 两者主要失效形式都有点蚀、断齿、胶合、磨损。 不同的是对于蜗杆传动，胶合失效和磨损必须首先考虑。而对于齿轮传动以点蚀、断齿失效为主。 4、右下图为何种螺纹联结类型， 需使用哪些联结件。有何应用特点？ 答： 螺钉联接 需使用六角头螺栓及垫圈。 适用于被联接件之一不便钻
10、通孔，且不需经常装拆的场合。 5、 带传动与链传动具有优缺点的互补性，带传动有些优点恰好是链传动的缺点，而链传动有些优点又恰好是带传 动的缺点，请各举一例说明。当某传动装置采用一级带传动、一级链传动时, 两级传动的配置的顺序该怎样才合理。 答：带传动传动平缓，具有缓冲减振作用，链传动传动平稳性较差。 链传动平均传动比是一个定值，但带传动传动比不准确。 带传动放高速级，链传动放低速级。 6、 请简要说明链传动的多边形效应对 传动性能的影响，链轮齿数 Z 的多少对多边形效应有何影响? 答：链传动的多边形效应造成瞬时传动比不是个定值（波动），因此传动不平稳。 链轮齿数 Z 越大，多边形效应越小。 7
11、、 请列出一般动力传动时齿轮传动的两个 计算准则，在闭式齿轮传动设计中，分别用这两个准则来设计哪两个参数？ 答：齿面接触疲劳准则：H H 齿根弯曲疲劳准则：F F 使用H H 计算准则计算分度圆直径 1d使用F F 计算准则计算或校核模数 m 8、右下图为何种螺纹联结类型，需使 用哪些联结件。有何应用特点？ 答： 双头螺柱联接 使用双头螺柱,六角螺母。 垫圈，适用于被联接件之一不便钻通孔，且需经常装拆的场合。 四 分析计算题 1、 已知一扳手由两段钢板，用 2 个螺栓联结而成，结构如图。扳手拧紧力 P=100 N。求： (1) 若板间摩擦系数 f=0.12,螺栓材料的许用应力 =120MPa,
12、可靠系数 1.2, 若使用普通六角螺栓，试依据强度 条件计算出螺栓的危险剖面应具有的最小直径。 (2) 若采用铰制孔用螺栓, 钢板强度足够，与使用普通螺栓相比较,螺栓直径是增大还是减小? 为什么 ?(简要回答即可) 解： （1）力平移 作左钢板受力分析： 1RF = =2RF2P2a =10aP =5P = + =5.5P 1TF1TFmaxF1RF1TF =0F12.02.1maxF=55P=5500 （N） 1d43.10F=12055003.14=8.7 mm (2）直径减小，因为此时螺栓直接承受剪切与挤压。 2. 如右图所示为蜗轮蜗杆 圆锥齿轮组合传动装置。蜗杆转向 n1如图所示。已知
13、蜗杆为右旋。 (1)中间轴上的轴向力能否抵消一部分？ (2) 确定轴的转向( 画在图上) ； (3)在蜗轮上标出蜗轮的圆周力 Ft2、径向力Fr2、轴向力 Fa2的方向。 ( 方向指向纸面的用 表示, 相反的则用表示) 答： （1）轴II 上的轴向力能抵消一部分。 （2） （3） 如图 3一闭式标准圆柱齿轮传动, 模数 m=5 mm，小齿轮齿数Z1=25、传动比 i=2.4, 查得大、小齿轮的齿形系数 YFa2=2.32, YFa1=2.72, 大、小齿轮的应力修正系数Ysa2=1.76, Ysa1=1.58,而大小齿轮的许用弯曲应力为： F2=300 MPa， F1=320 MPa，并且算得
14、大齿轮的齿根弯曲应力 F2=280 MPa。试问： （备用公式） 1）哪一个齿轮的弯曲疲劳强度高？ 22131FsaFadFYYZmKT =2）两个齿轮的弯曲疲劳强度是否足够？ 答： （1）由111saFaFYY=58.172.2320=74.46 e=0.68, X=0.41 ,Y=0.87 1aF1rF/ =1.6 e, X=0.41 ,Y=0.87 2aF2rF=0.413000+0.872100=3057 N 1P=0.411000+0.871600=1802 N 2P则： =hL36)305725200(12006010=7780 h 7200 所以所选轴承合适。 5、 已知一横梁由
15、两段钢板，用 2 个螺栓联结而成。尺寸如图，横梁所受的载荷F 为 60 kN 作用。求： (1) 若板间摩擦系数 f=0.18,螺栓材料的许用应力 =110MPa,可靠系数 1.2, 若使 用普通六角螺栓，试依据强度条件提出对螺栓直径的要求。 (2) 若采用铰制孔用螺栓 , 钢板强度足够，与使用普通螺栓相比较 ,螺栓直径是增大还是减小 ? 为什么 ? (简要回答即可 ) 解： （1） 求 ： 1100=F 400 =1R1R1R114F=21.82KN 作左板受力分析： 1RF = =2RF282.21=10.91 KN 1TF = =2TF200T=2004001R=43.64 KN = +
16、 =10.91+43.64=54.55 KN maxF1RF1TF =0F18.055.542.1 =363.7 KN =210)2/(3.1dF=2103.14dF 1d =1103637003.14=73.97 （mm） （2）若采用铰制孔用螺栓直径将减小，因为此时螺栓直接承受剪力。 2.如右图所示传动系统，已知齿轮与蜗杆传动如图所示。 1） 为使中间轴上的轴向力能够抵消一部分， 试确定蜗杆的螺旋线的旋向，在图中标出。 2） 确定蜗轮的转向 (画在图上 ) 3） 在蜗轮上标出蜗轮的圆周力Ft4、径向力 Fr4、轴向力 Fa4的方向。 ( 方向指向纸面的用 表示 , 相反的则用表示 ) 解：
17、 3一对标准直齿圆柱齿轮传动参数见下表。试： 1）比较哪个齿轮易疲劳点蚀；哪 个齿轮易弯曲疲劳折断？ 2）若载荷系数 K=1.3，按齿根弯曲疲劳强度计算，该齿轮传动允许传递的最大转矩 T1等于多少？ 齿轮 m/mm Z b/mm YFaYsaF H 1 3 17 60 2.97 1.52 390 500 2 3 45 55 2.35 1.68 370 470 （备用公式） 2122131211FsaFadFHHEHYYZmKTuubdKTZZ= 解： （1）齿轮2易点蚀 齿轮1易弯曲疲劳折断 因为：111saFaFYY=52.197.2390=86.39 222saFaFYY=68.135.2
18、370=93.72 （2） 1T 1735522saFaFYKY=379604.6 （Nmm） 4、如图所示，轴由一对 30307 圆锥滚子轴承支承 (反装 )。已知 Fr1 2500 N, Fr2 5000 N ,作用在轴上的外加轴向载荷 Fae1=400 N Fae2=2400 N,方向如图所示。若载荷系数 fP 1, 轴在常温下工作。试计算轴承当量动载荷大小，并判断哪个轴承寿命短些？ (该轴承 e 0.37, X 0.4, Y 1.6) 。 )2( YFFrd=轴承内部附加轴向力：解： 1dF =6.122500=781.25 N 2dF =6.125000=1563 N 1aF = =
19、781.25 1dF- =1563-2000=-437 2dFaeF=781.25 1aF2aF =1dF +aeF =781.25+2000=2781.25 =2500 N 1aF / =0.3125 e, Y=1.6,X=0.4 2rF1P2P =0.45000+1.62781.25=6450 N 所 以轴承2寿命短些 五、结构改错 1、指出下图中的错误（在错误处画，简要说明原因） 。 拆卸； 轮周向定位； 应有连接螺钉 。 指出轴承部件图中的错误结构（5 处即可） （指出错误的位置，并做简单说明，如示例 ，答：错误结构如下图所示： 答： 处应有调整垫片； 轴承端盖应顶住轴承外环； 套筒过高，轴承无法 不便于固定齿轮； 应有键进行齿 应有密封； 密封处留有间隙；2、相同错误按一处算） 。 2 356 7 无调整垫片。 2、滚动轴承内圈的定位轴肩已高于内圈高度，无法拆卸。 3、轴环处圆角半径大于轮毂圆角半径，无法实现对轮毂的轴向定位。 4、安装齿轮处键槽位置偏左，应该稍偏向右端。 5、轮毂的宽度小于相应轴段的宽度，无法实现对轮毂的轴向定位。 6、密封圈处轴承盖与轴之间没有间隙。 7、密封槽应为梯形。 8、应有轴肩，以便装拆轴承。 9、应有轴肩，以便轴上零件定位。 10、轴上的两个键应在同一侧。 4 8 9 10
