机械设计复习题答案.docx
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机械设计复习题答案
2012年机械设计自学考试备考试题
、选择填空:
1•如果危险截面上的应力超过零件的强度极限,则发生的失效形式为。
C
A.表面破坏B.残余变形C.整体断裂D.功能失效
2•零件设计时,限制零件中的应力不超过允许的限度的设计准则称为。
A
A.强度准则B.刚度准则C.寿命准则D.振动稳定性准则
3•按照机器的组成原理,变速箱是汽车的。
B
A.原动机B.传动部分C.执行部分D.控制系统
4.为了防止零件发生破坏,应采用的设计准则是。
D
A.刚度准则B.寿命准则C.振动稳定性准则D.强度准则
AVV*
第二早
、选择填空:
1.零件表面经淬火、渗氮、喷丸、滚子碾压等处理后,其疲劳强度
2.
A.降低B.提高C.不变D.提高或降低视处理方法而定
5.下列四种叙述中正确的是
A.变应力只能由变载荷产生B.静载荷不能产生变应力
C.变应力是由静载荷产生D.变应力是由变载荷产生,也可能由静载荷产生
6.零件的截面形状一定,如绝对尺寸增大,疲劳强度将随之。
B
A.提高B.降低C.不变D.不一定
二、填空题:
1.机械零件的疲劳极限与材料的疲劳极限的比值称为。
.综合影响系数
2.应力循环特性系数r=0的应力称为。
脉动循环
3变应力中应力比(循环特性)r=-1的应力称为。
对称循环
4.零件的截面形状一定,如绝对尺寸增大,疲劳强度将随之。
降低
5.对称循环变应力的应力比等于。
r=-1
6.零件疲劳强度极限的综合影响系数包括零件的有效应力集中系数、尺寸系数、强化系
数和。
表面质量系数
7.滑动摩擦分为干摩擦、流体摩擦、混合摩擦和。
边界摩擦
四、简答题:
1.试解释零件的疲劳极限低于材料试件的疲劳极限的原因:
由于结构上有应力集中、尺寸往往大于材料试件、表面质量与试件不同,所以使得零件的疲劳强度一般低于试件的疲劳强度
第四章
一、选择填空:
1.两摩擦面间被一层油膜隔开,能够部分避免金属直接接触的摩擦称为。
C
A.液体摩擦B.干摩擦C.边界摩擦D.混合摩擦
2.两摩擦表面被一层液体隔开,摩擦性质取决于液体内部分子间粘性阻力的摩擦状态称
为。
A
A.液体摩擦B.干摩擦
C.混合摩擦D.边界摩擦
3.两摩擦面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时的摩擦称为。
B
A.液体摩擦B.干摩擦C.边界摩擦D.混合摩擦
二、填空题:
1.由于摩擦表面材料微体积在重复变形时疲劳破坏而引起的机械磨损称为_。
疲劳磨损
2.摩擦表面被流体膜隔开,摩擦性质取决于内部分子积案粘性阻力的摩擦称
为。
边界摩擦
3.根据位移形式不同,动摩擦分为滑动摩擦和。
滚动摩擦
5.液体摩擦:
P49L20
第五章
-、选择填空:
1.在用于传动的几种螺纹中,矩形螺纹的主要优点是。
C
A.自锁性能好B.强度较高C.传动效率高D.制造方便
2.用于联接的螺纹牙型为三角形,这是因为三角形螺纹。
A
A.牙根强度高,自锁性能好B.传动效率高
C.防振性能好D.自锁性能差
3.当两个被联接件不宜制成通孔,且需要经常拆卸通常采用。
C
A.螺栓联接B.螺钉联接
C.双头螺柱联接D.紧定螺钉联接
4.当采用铰制孔用螺栓联接承受横向载荷时,螺栓杆受到作用。
C
A.弯曲和挤压B.拉伸和剪切
C.剪切和挤压D.扭转和弯曲
5.螺纹副中一个零件相对于另一个转过一圈时,它们沿轴线方向相对移动的距离是
。
A
A.线数螺距B.一个螺距C.线数导程D.导程/线数
6.用于螺纹危险截面计算的直径是。
B
A.螺纹的外径B.螺纹的内径C.螺纹的中径D.不确定
7.普通螺纹的公称直径为。
A
A.大径B.小径C.不确定D.中径
8.螺纹的牙型角为口、升角为屮、当量摩擦角为则螺纹副的自锁条件为。
C
A.'-w:
B.:
w;vC.■-<;'vD.;-v<
9.普通螺纹轴截面的牙型为。
C
A.矩形B.梯形C.三角形D.圆形
10.普通螺栓联接中的松螺栓联接和紧螺栓联接之间的主要区别是,松螺栓联接的螺纹部
分不承受。
B
A.拉伸作用B.扭转作用C.剪切作用D.弯曲作用
二、填空题:
1.在常用的螺纹牙型中,矩形螺纹用于传动是因为。
传动效率高
2.常用的螺纹牙型中,传动效率最高的是。
矩形螺纹
3.普通螺纹的轴截面牙型为。
三角形
4.螺栓连接时,采用悬置螺母的目的是。
改善螺纹牙齿上载荷分布不均程度
5.三角螺纹一般用于。
联接
6.沿两根以上的等距螺旋线形成的螺纹称为。
双线螺纹
7.常用的螺纹牙型中,自锁性最好的是。
三角形
8.受轴向变载荷的紧螺栓联接中,降低螺栓的刚度可使螺纹连接的强度得到。
提高
9.梯形螺纹主要用于。
传动
四、简答题:
1.螺纹连接预紧的目的是什么?
:
P68L7
2.简述螺纹联接的基本类型、适用场合。
螺栓联接,用于被联接件上开有通孔的场合;螺钉联接,用于被联接件上不能开有通孔
且不需经常拆卸的场合,双头螺柱联接,用于被联接件上不能开有通孔需经常拆卸的场合紧定螺钉联接,用于固定两个零件的相对位置,传递不大的载荷。
3.螺纹连接的常用防松措施有哪些?
p70表5-3
4.螺纹联接为什么要防松?
防松的根本问题是什么?
因为在冲击、振动或变载荷作用下,以及在高温或温度变化较大的情况下,联接都会
发生松脱。
一旦松脱会影响机器正常工作甚至造成严重事故。
防松的根本是防止螺纹副在受载时发生相对转动。
5.说明降低应力幅提高螺栓联接疲劳强度的方法和具体措施。
方法一是降低螺栓刚度,具体措施有适当增加螺栓的长度,或采用腰杆状螺栓和空心螺
栓;方法二是增加被联接件的刚度,具体措施有不用垫片或用刚度较大的垫片。
6.螺旋副自锁条件是什么?
哪种螺纹牙型自锁性最好?
为什么?
自锁条件为.螺旋线升角小于等于当量摩擦角,即屮wPv;三角螺纹自锁性最好,原因
是其牙侧角最大。
五、综合应用:
1.一个托架1用三个铰制孔用螺栓与机架2相连接。
已知:
螺栓材料许用剪切应力
!
.l-100MPa,横向载荷Fr=900N,L=300mm,a=100mm。
确定受力最大螺栓及所受
剪力Fmax=?
,判断布置形式是否合理;并按剪切强度确定所需螺栓剪切面的最小直径
节二―气
aa
丨■・丨■■1
j
JM
解:
1)将Fr平移至螺栓组中心,附加扭矩T=2.7105Nmm
亠Fr900
在Fr作用下每个螺栓所受剪力为Ffr300N
Z3
T27汉105在T作用下两侧螺栓所受剪力为Ft二丄=27竺=1350N
2a2汉100
右侧螺栓受力最大,Fmax=Ff•Ft=1650N,布置形式不合理。
2)
受剪切面最小直径
d°
4Fmax
416500
=4.6mm
3.图示一铸铁吊架用两只普通螺栓固定在梁上。
吊架承受的载荷Fq=100000N螺栓材料许用
应力[d]=100MPa,取残余预紧力为工作拉力的0.4倍,试确定螺栓所需最小直径。
解:
1)单个螺栓受工作拉力F二乞二100000=50000N
Z2
2)残余预紧力Fj=0.4F-0.450000=20000N
3)单个螺栓受总拉力F2=片F=2000050000=70000N
4.(本题10分)如图所示的螺栓组联接(凸缘联轴器)。
4个普通螺栓均匀的分布在
D=200mm的圆周上,传递的转矩T=8105Nmm。
螺栓材料许用拉应力为
Ll-160MPa,被联接件表面的摩擦因数f=0.15,联接的可靠性系数Ks=1.2,确定安装
时所需预紧力及所需的螺栓的最小直径d^?
解:
1)每个螺栓所受的的预紧力
2)所需的螺栓的最小直径
二22.8mm
5.2F0=5.216000
二!
「丨:
3.14160
4•图示紧螺栓连接,已知横向载荷R=36000N接合面i=1,摩擦系数f=0.12,联接的可
靠性系数Ks=1.2,螺栓数量z=4,螺栓材料许用应力.1-100N/mm,试计算所需螺
2)所需的螺栓的最小直径
5・290000.12.2mm
3.14100
5.(10分)图示紧螺栓连接,采用两个M16(d1=13.835mm)普通螺栓,已知摩擦系数f=0.12,防滑系数Ks=1.2,螺栓材料许用应力I-100N/mm2,试计算连接所能传递的横向载荷
R=?
解:
1)预紧力的最大值
..g2!
」3.1413.8352100
冬=
"41.341.3
Ks
1155820.12
1.2
=2312N
6.(10分)图示轴承盖用4个螺钉固定于铸铁箱体上,已知作用于轴承盖上的力Fq=10.4kN,
螺钉材料许用应力!
「I-80N/mm2,取残余预紧力为工作拉力的0.4倍,求螺栓所需最小
直径。
2)每个螺栓总拉力F2=FF^1.4F=1.42.6=3.64kN
7.(12分)气缸盖联接结构如图所示,气缸内径D=250mm为保证气密性要求采用12个M18
的螺栓,螺纹小径15.294mm,许用拉应力L-)=120MPa取残余预紧力为工作拉力的1.5倍,
求气缸所能承受的最大压强。
解:
1)每个螺栓总拉力
F2岂兰3・1415・2942120“6949N
41.3
41.3
2)每个螺栓所受轴向工作载荷
由于F2=F亠Ft=2.5F
所以F二比二I?
949二6780N
2.52.5
3)最大压力
4FZ46780
二D2一3.142502
=1.66mpa
第六章
'、选择填空:
1.B型普通平键其端部形状为。
B
A.圆头B.方头C.单圆头D.钩头
2.轴的键槽加工方式通常采用。
D
A.插削B.拉削
C.钻及铰D.铳削
3.普通平键的长度主要选择根据是。
B
A.传递转矩大小B.轮毂长度C.轴的直径D.传递功率大小
4.平键静连接的主要失效形式是。
A
A.工作面被压溃B.工作面过度磨损C.键被剪断D.键被弯断
5.矩形花键联接常采用的定心方式是。
C
A.按大径定心B.按侧面定心C.按小径定心D.按大径和小径共同定心
6.图1中联接形式是。
B
A.切向键B.楔键C.平键D.半圆键
匡]
7.图2中联接形式是。
A
A.切向键B.楔键C.平键D.半圆键
•、填空题:
1.普通平键的工作面为。
两侧面
2.导向平键的工作面为。
两侧面
3.楔键的工作面是。
上下两面
4.按齿形不同,花键可分为矩形花键和。
渐开线花键
5.楔键的上表面和与它相配合的轮毂键槽底面的斜度为1:
100
6.普通平键按结构可分为圆头、平头及。
单圆头
7.平键联接中普通平键用于静联接,导向楔键和滑键用于。
动联接
8.导向平键联接,其主要失效形式是工作面的。
磨损
9.零件的周向定位的目的是限制轴上零件与轴发生相对转动,最常用的周向定位零件是
花键和。
键
第八章
'、选择填空:
1.提高带传动工作能力的措施有。
A
A.将带轮加工粗糙一些,增大摩擦系数B.降低传动比
C.尽可能提高带的圆周速度D.降低初拉力(张紧力)Fo
2.带传动中,两带轮与带的摩擦系数相同,直径不等,如有打滑则先发生在小轮上,其
原因是。
B
A.包角大B.包角小C.直径小D.转速高
3.带传动的小带轮包角过小时,会导致。
D
A.带截面上的应力增大B.带的弹性滑动加剧
C.带在工作时会产生颤动D.传动能力下降易产生打滑
4.V带传动,中心距最适宜的范围为两带轮直径之和的。
C
A.(0.7~1)倍B.(1~1.5)倍C.(0.7~2)倍D.(1~2)倍
5.V带传动设计中,限制带轮最小直径主要是为了。
B
A.是结构紧凑B.限制弯曲应力
C.保证带与带轮之间有足够的摩擦力D.限制小带轮包角
6.带传动传动比不恒定的原因是。
C
A.中心距大B.打滑C.弹性滑动D.过载
•、填空题:
1.V带传动的传动比不恒定主要原因是。
带的弹性滑动
2.带传动的带轮直径越小,则带内的弯曲应力越。
大
3.由于带传动存在着弹性滑动现象,所以带传动的传动比。
不恒定
4.传动带根据截面形状可分为平带、圆带、多楔带和。
V带
5.带传动的类型,根据工作原理可分为啮合型带传动和。
摩擦传动
6.与平带相比,V带传动允许的传动比。
大
第九章
'、选择填空:
1.链传动的特点是。
D
A.瞬时传动比是常数
B.平均传动比不是常数
C.瞬时传动比和平均传动比的都不是常数
D.瞬时传动比不是常数而平均传动比是常数
2.在一定转速下,增大节距P,减小乙链传动的不均匀性和动载荷。
A
A.增大B.减小C.不变D.无法确定
3.链条由于静强度不够而被拉断的现象,多发生在。
A
A.低速重载B.高速重载
4.链条中宜尽量避免使用过渡链节,这主要是因为
装配困难
要使用较长的销轴
A.过渡链节的链板要受附加弯矩的作用B.
C.过渡链节制造困难D.
5.链传动中两轮轴线的相对位置应。
A
A.平行B.相交成一定的角度C.相交成直角D.成任意角交错
6.
链传动的合理链长应取。
A
5.链传动中链轮的齿数越少,则链传动的动载荷越。
越大
6.通常情况下,链传动的最大中心距不超过。
80p(节距)
7.链传动中链条的节距越小,则链传动的动载荷越。
越小
8.链传动瞬时传动比。
不恒定
第十章
'、选择填空:
1.为了提高齿轮传动的抗点蚀的能力,可考虑采用。
D
A.降低齿面硬度B.提高齿面硬度
C.减少齿轮齿数,增大模数D.加大传动中心距
2..设计圆柱齿轮传动时,小齿轮的齿宽bi与大齿轮的齿宽b2的关系应为°B
A..bi=b2B.bi>bC.bi 3•闭式软齿面齿轮传动主要失效形式是。 B A.轮齿折断B.齿面点蚀C.齿面磨损D.齿面胶合 4. 设计齿轮传动时,齿面接触疲劳强度主要针对的失效形式是 A.齿面塑性变形B.轮齿疲劳断裂C.齿面点蚀 7. 开式齿轮传动的主要失效形式是 8.下列传动形式中传动效率最高的是 A.带传动B.链传动C.蜗杆传动D.齿轮传动 9.齿轮设计时计算轮齿齿根的弯曲强度的目的是为避免。 A A轮齿折断B齿面点蚀C齿面磨损D塑性变形 •、填空题: 1.闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式为。 轮齿折断 2.软齿面齿轮的齿面硬度小于或等于。 350HB 3.一对圆柱齿轮,通常取小齿轮齿宽大于大齿轮齿宽其目的是。 保证齿轮的啮合宽度 4.齿轮传动的中心距a及齿宽b不变,增加齿数,则齿轮的接触强。 不变 5.一对软齿面齿轮传动中,通常小齿轮齿面硬度要比大齿轮齿面硬度__。 大(30~50)HB 6.齿面硬度w350HBS的齿轮传动,称为。 软齿面齿轮 7.在齿轮传动中,大小齿轮互相对应的齿面点的接触应力是。 相等的 8.齿轮的精度等级主要根据载荷和。 圆周速度 9.齿轮传动的中心距a不变,增加齿数,则齿轮的弯曲强度。 降低 五、综合应用: 1.(本题8分)一对锥齿轮传动。 已知小圆锥齿轮1为主动轮,其转动方向如图。 直齿 圆锥齿轮的锥顶角'1=21.8,压力角a=20o,齿宽中点分度圆的径向Fr1=1893N;试求: 圆锥齿轮2所受圆周力、轴向力大小;在图上标出圆锥齿轮2转动方向和所受各力的方向。 (注: tan20: 0.36,cos21.8: 0.93,sin21.8: 0.37) ___l-J-fJi ■-'.d'--iL 解: 1)圆锥齿轮2所受圆周力 2)圆锥齿轮2所受轴向力大小Fa2二Fr1=1893N 3)力的方向如图: 圆周力垂直纸面向里,轴向力向下,径向力向左,转动方向如图箭头向右 2.(本题8分)图示为一对锥齿轮与一对斜齿圆柱齿轮组成的二级减速器。 已知小圆 锥齿轮1为主动轮,其转动方向如图。 直齿圆锥齿轮齿宽中点分度圆的径向Fr1=1893N; 斜齿圆柱齿轮分度圆螺旋角J1136、压力角a=20o,螺旋角一: 的方向如图,径向力 Fra=3530N。 试求: 斜齿轮3所受圆周力、轴向力大小及n轴轴向合力,在图上标出斜齿轮3所受各 力的方向及转动方向。 (注: tan20•: 0.36,cos1136': .0.98) 解: 1)齿轮2所受轴向力大小Fa2二Fr1=1893N 2)斜齿轮3所受圆周力Ft3=F^cos二3530cos1136=9500N(9609N) tanjtan20 3)斜齿轮3所受轴向力大小 Fa3=Ft3tanl;-9500(9609)tan1136'=1950(1972)N 4)n轴轴向合力Fa2—Fa3=1893—1950=57(79)N 5)力的方向如图: 圆周力垂直纸面向外,轴向力向上,径向力向左,转动方向如图箭 头向右 3.一对斜齿圆柱齿轮传动,参数为: mn=3.5mm,,乙=25,z2=76,-=105416。 已知传递的 功率P=7.5kW,转速n! =730r/min。 求从动轮所受各分力(忽略摩擦损失),并在图中示出 各分力的方向。 (8分) 解: 1)从动轮所受各分力 6P6754 「=9.55106」=9.551069.76104N.mm m730 Fa2=Ft2tan1;=2190.7tan105416^406N 2)从动轮所受各分力的方向如图: 圆周力垂直纸面向外,轴向力向右,径向力向下,转动方向如图箭头向上 5.(本题15分)设两级斜齿圆柱齿轮减速器的已知条件如图所示,试问: 1)低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴上两齿轮的轴向力方向相反;2)低速级螺旋角卩应取多大数值才能使中间轴上两个轴向力互相抵消。 (2)d2二=158.4mm cos匕 sin1: =0.1438 '■=8.27 6.(本题15分)已知直齿圆锥-斜齿圆柱齿轮减速器布置和转向如图所示。 锥齿轮 me=5mm,齿宽系数R=0.3,乙=25,z2=60;斜齿轮mn二6mm,z3=21, Z4=84。 欲使轴n上的轴向力在轴承上的作用完全抵消,求斜齿轮3、4的螺旋角'-3的大 小和旋向。 (提示: 锥齿轮的力作用在齿宽中点。 ) 解: 1)齿轮3、4的螺旋线方向如图所示。 dm2=d21—0.5R=5601—0.50.35=247.5mm Fa2=Ft1tan二sin「2-tan二sinj2 dm2 Fa3=Ft2tan: =-T-tan-T^sin: d3621 Fa2=Fa3 tan二sin、2sin: dm2621 sin'=0.1710 ■-=9.85°=9050'54" 一、选择填空: 1.在如下情况可采用蜗杆传动的是。 D A.轴线平行B.轴线相交成任意角度 C.相交成直角D.轴线成直角交错 2.蜗杆直径系数q(或蜗杆分度圆直径d1)值的标准化,是为了。 C A.保证蜗杆有足够的刚度B.提高蜗杆传动的效率 C.利于蜗轮滚刀的标准化D.便于蜗杆刀具的标准化 3.蜗轮轮毂常用材料是。 C A.45B.HT15C.ZCuSn10P1D.GCr15 4.蜗杆常用材料是。 A A.45钢B.HT150C.ZCuSn10P1D.GCr15 5.在蜗杆传动中,当其它条件相同时,增加蜗杆头数z1,则传动效率。 B A.降低B.提高C.不变D.可能提高,也可能降低 二、填空题: 1.蜗杆常用材料是。 钢 2当蜗杆螺旋线升角小于啮合面的当量摩擦角时,蜗杆传动具有。 自锁性 3.阿基米德蜗杆在垂直于蜗杆轴线的平面上,其齿廓线为。 .阿基米德螺旋线 三、简答题: 1.蜗杆传动的效率包括哪几部分? 影响蜗杆效率的主要因素是什么? 包括啮合效率,轴承摩擦效率和浸入油池中的零件的搅油效率。 主要因素是蜗杆的螺旋升角 2.蜗杆传动为什么要进行热平衡计算? 不平衡时通常采取哪些措施? 因为效率低,工作时发热量大,闭式传动中,如热量不能及时散逸,油温升高油稀 释,摩擦损失增大,甚至发生胶合,所以必须进行热平衡计算。 措施: 增加散热面积、在蜗杆端加装风扇、在传动箱内加装循环冷水管,压力循环供油系统。 3.蜗杆传动的失效形式有哪些? 为什么通常发生在蜗轮上? 点蚀、齿根折断、齿面胶合及过渡磨损。 由于材料和结构上的原因,蜗杆螺旋齿部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度,所以失效通常发生在蜗轮轮齿上。 4.蜗杆传动如图所示,蜗杆主动,转向为逆时针方向。 判断蜗轮转向及轮齿螺旋线方向。 答: 蜗轮为左旋,转向如图示。 5手动绞车采用圆柱蜗杆传动。 如果要使重物上升,在图中画出蜗杆的转向。 四、综合应用题: 1.(本题8分)一对蜗杆传动。 蜗杆转动方向如图所示。 已知: 转矩25Nm,蜗杆轴向 模数m=4mm压力角: '=20,头数乙=2,直径d1=40mmi蜗轮齿数z? =54,蜗杆传动的啮合效率=0.75;求蜗轮上的分力大小,在图中画出蜗轮所受的三个分力方向及转动方向。 (注: tan: =0.36) 解: 1) z54 扭矩T2=T12=250.75506.25N.m Zi 2 2) =454=216mm 3) Fa2 2T1225103 di 40 =1250N 4) Ft2 2506.25103 d2 216 二4687.5N 5)Fr2=Ft2tanj=4687.5tan20、1706.1N 6)力的方向如图: 轴向力垂直纸面向里,圆周力向下,径向力向左,转动方向如图顺 时针转动 第十三章 '、选择填空: 1. 。 C C.GCr15D.HT200 下列材料中常用作滚动轴承的材料是 A.ZCuSn10P1B.ZSnSb8Cu4 2. 在各种基本类型的向心滚动轴承中不能承受轴向载荷的是。 B C.推力球轴承D.圆柱滚子轴承 •、填空题: 1. 。 非接触式密封 滚动轴承的密封装置根据结构不同分为接触式密封、
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