机械设计考试试题及其答案.docx
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机械设计考试试题及其答案
A.轮齿疲劳折断B.齿面疲劳点蚀
C.齿面胶合D.齿面塑性变形
2.带传动在工作时产生弹性滑动,是由于【C】
A.包角a太小B.初拉力Fo太小
C.紧边与松边拉力不等D.传动过载
3.在下列四种型号的滚动轴承中,只能承受径向载荷的是【B】
A.6208B.N208C.3208D.5208
4.下列四种螺纹中,自锁性能最好的是【D】
A.粗牙普通螺纹B.细牙普通螺纹
C.梯形螺纹D.锯齿形螺纹
5.在润滑良好的条件下,为提高蜗杆传动的啮合效率,可采用的方法为【C】
A.减小齿面滑动速度usB.减少蜗杆头数Zi
C.增加蜗杆头数ZiD.增大蜗杆直径系数q
6•在圆柱形螺旋拉伸(压缩)弹簧中,弹簧指数C是指【D】
A.弹簧外径与簧丝直径之比值
B.弹簧内径与簧丝直径之比值
C.弹簧自由高度与簧丝直径之比值
D.弹簧中径与簧丝直径之比值
7.普通平键接联采用两个键时,一般两键间的布置角度为【B】
A.90°B.i20°C.i35°D.i80°
8.V带在减速传动过程中,带的最大应力发生在【D】
A.V带离开大带轮处B.V带绕上大带轮处
C.V带离开小带轮处D.V带绕上小带轮处
9.对于普通螺栓联接,在拧紧螺母时,螺栓所受的载荷是【D】
A.拉力B.扭矩
C.压力D.拉力和扭矩
10•滚子链传动中,链节数应尽量避免采用奇数,这主要是因为采用过渡链节后【D】
A.制造困难B.要使用较长的销轴
二、1•轴如按受载性质区分,主要受的轴为心轴,主要受转矩的轴为传动轴。
2.代号62203的滚动轴承,为深沟球轴承轴承,其内径为17mm。
3.在一般机械中的圆柱齿轮传动,往往使小齿轮齿宽bi大于大齿轮齿宽b2;在计算齿轮强度时,工作齿宽b应取大齿轮齿
宽b2。
4.普通平键联接的工作面是键的两侧面;楔键联接的工作面是键的上下面。
5.为了便于互换及适应大量生产,轴承内圈孔与轴的配合采用机孔制,轴承外圈与轴承座孔的配合采用基轴制。
6•不随时间变化的应力称为静应力,随时间变化的应力称为变应力,具有周期性的变应力称为循环变应
力。
7.按照平面图形的形状,螺纹分为三角形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹等。
8.按照工作条件,齿轮传动可分为开式传动和闭式传动两种。
9.齿轮传动设计时,软齿面闭式传动通常先按齿面接触强度设计公式确定传动尺寸,然后验算轮齿弯曲强度。
10.直径较小的钢制齿轮,当齿根圆直径与轴径接近时,可以将齿轮和轴做成一体,称为齿轮抽。
三、简答题:
本大题共6个小题,每题5分,共30分。
把答案填在题中横线上。
1.简述螺纹联接的基本类型主要有哪四种?
1.螺栓联接、螺钉联接、双头螺柱联接、紧定螺钉联接。
2.提高螺栓联接强度的措施有哪些?
2.降低螺栓总拉伸载荷的变化范围;改善螺纹牙间的载荷分布;减小应力集中;避免或减小附加应力。
3.闭式蜗杆传动的功率损耗主要包括哪三部分?
3.闭式蜗杆传动的功率损耗包括三部分:
轮齿啮合的功率损耗,轴承中摩擦损耗和搅动箱体内润滑油的油阻损耗。
4.简述带传动的优点?
4适于中心矩较大的场合;分带具有良好的扰性,可缓和冲击、吸收振动;过载时带与带轮间会岀现打滑,打滑虽使传动失效,当可防止
损坏其他零件;结构简单、成本低廉
5.链传动的主要失效形式有哪些?
4.链板疲劳破坏,滚子套筒的冲击疲劳破坏;销轴与套筒的胶合;链条铰链磨损;过载拉断。
6.滚动轴承的基本类型有哪些?
5.调心球轴承、调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力球轴承、深沟球轴承、角接触球轴承、推力圆柱滚子轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴
承等
四、计算题:
本大题只有一个小题,满分14分
下图表示两平板用2个M20的普通螺栓联接,承受横向载荷F=6000N,若取接合面间的摩擦系数?
=0.2,可靠性系数KS=1.2,螺栓材
料的的许用应力[b]=120N/mm2,螺栓的小径d1=17.294mm试校核螺栓的强度
竺塑“8000N
fmz0.2^P2
1.3岛13*18000
*3.1459刃4®側“SN“
核螺栓满足强度要求
五、结构改错题:
请用圆圈标岀错误的位置,满分16分
一、选择题:
{第二套}
1.齿轮传动中,轮齿的齿面疲劳点蚀,通常首先发生在
A.齿顶部分B.靠近节线的齿顶部分
C.齿根部分
D.
靠近节线的齿根部分
2•塑性材料制成的零件进行静强度计算时,其极限应力为
A.bbB.(TsC.()oD.b-i
3•带传动中,弹性滑动【D】
A.在张紧力足够时可以避免
B.在传递功率较小时可以避免
C.在小带轮包角足够大时可以避免
D.是不可避免
4.齿轮传动中,通常开式传动的主要失效形式为【C】
A.轮齿折断B.齿面点蚀
C.齿面磨损D.齿面胶合
5•在润滑良好的条件下,为提高蜗杆传动的啮合效率,应采用【C】
A.大直径系数的蜗杆B.单头蜗杆
C.多头蜗杆D.较多的蜗轮齿数
6.设计V带传动时,选择小带轮基准直径dl>dmin,其主要目的是为了【B】
A.使传动的包角不致于过小
B.使带的弯曲应力不致于过大
C.增大带轮间的摩擦力
D.便于带轮的制造
7.在下列四种型号的滚动轴承中,只能承受轴向载荷的是【B】
A.6208B.N2208C.3208D.5208
8.对于相对滑动速度较高(Vs6m/s)的重要蜗杆传动,蜗轮材料应选用【a】
A.铸锡青铜B.铸铝铁青铜
C
.铸铁D.
碳钢
9.代号为1318的滚动轴承,内径尺寸
d为
【A】
A.90mmB.40mmC.19mm
D.
8mm
10.下列哪种螺纹主要用于联接?
【D】
A.矩形螺纹B.梯形螺纹
C.
锯齿形螺纹
D.
三角形螺纹
二、填空题1.软齿面齿轮是指轮齿的齿面硬度HB;在一般情况下,闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是
点蚀。
2.我国的标准分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准四级。
按照标准实施的强制程度,标准又分为强
制性和推荐性两种。
3.按照螺旋线的旋向,螺纹分为左旋螺纹和。
4.键是标准件,主要分为平键、半圆键、楔键和切向键等。
5.开式齿轮传动的主要失效形式是磨损,固通常只进行弯曲强度计算。
6•开始齿轮传动通常采用人工定期加油润滑的方式;闭式齿轮传动通常采用浸油润滑或喷油润滑的方式。
7•传递动力用的链条,按结构的不同主要有滚子链和齿形链两种。
8.滚动轴承一般是由外圈、内圈、滚动体和保持架组成。
9•按照承受载荷的方向或公称接触角的不同,滚动轴承可分为向心轴承和推力轴承。
10.弹簧的种类很多从外形类看有螺旋弹簧、环形弹簧、蝶形弹簧、平面涡卷弹簧和板弹簧等。
三、简答题:
本大题共6个小题,每题5分,共30分。
把答案填在题中横线上。
1•简述轮齿的失效形式主要有哪五种?
1•轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性变形
2•打滑:
若带所需传递的圆周力超过带与轮面间的极限摩擦力总和时,带与带轮将发生显著的相对滑动,这种现象称为打滑。
3.试说明滚动轴承代号6308的含义。
•6—深沟球轴承,3—中系列,08—内径d=40mrp公差等级为0级,游隙组为0组
4•简述联轴器的分类及各自的特点。
•联轴器分为刚性联轴器和弹性联轴器。
刚性联轴器又分为固定式和可移式。
固定式刚性联轴器不能补偿两轴的相对位移。
可移式刚性联轴器能补偿两轴的相对位移。
弹性联轴器包含弹性元件,能补偿两轴的相对位移,并具有吸收振动和缓和冲击的能力
5常用的螺纹紧固件有哪些?
五.普通紧螺栓联接计算题(10分)
卜•图所示魅联按杵用两个艸通蠻喙栓M断已如械联揍忡所承受的播fuj外我荷FP,DOOM搖合面之间的摩擦因数广€工可備性系贰乩T2螺检许用拉应力试末所需蟻栓的最小令dz
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T\\,X/
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1
/.L
•-L=
J
嚮:
毎个螺栓的预紧力为:
常用的螺纹紧固件品种很多,包括螺栓、双头螺柱、螺钉、紧定螺钉、螺母、垫圈等。
6.简述链传动的主要优点。
6.与带传动相比,链传动没有弹性滑动和打滑,能保持准确的传动比;需要的张紧力小,作用在轴上的压力也小,结构紧凑;能在温度较高、有油污等恶劣环境条件下工作;安装精度要求较低;中心矩
7.
较大时其传动结构简单。
下图所示被联接件用两个普通紧螺栓联接,已知被联接件所承受的横向外载
F=15000N,接合面之间的摩擦系数f=0.2,可靠性系数
四、计算题:
本大题只有一个小题,满分14分
Ks=1.2,螺栓许用拉应力[b]=160MPa。
试求所需螺栓的最小直径di
[第一套]选择题:
1-5:
BCBDC6-10:
DBDDD
一、填空题:
1.弯矩,转矩
2.深沟球轴承,17
3.大于,大齿轮齿宽b2
4.两侧面,上下面
5.基孔,基轴
6.静应力,变应力,循环变应力
7.三角形螺纹,梯形螺纹,锯齿形螺纹
8.开式传动,闭式传动
9.齿面接触强度
10.齿轮轴
二、简答题:
6.螺栓联接、螺钉联接、双头螺柱联接、紧定螺钉联接。
7.降低螺栓总拉伸载荷的变化范围;
改善螺纹牙间的载荷分布;
减小应力集中;
避免或减小附加应力。
8.闭式蜗杆传动的功率损耗包括三部分:
轮齿啮合的功率损耗,轴承中摩擦损耗和搅动箱体内润滑油的油阻损耗。
9.适于中心矩较大的场合;1分
带具有良好的扰性,可缓和冲击、吸收振动;1分
过载时带与带轮间会岀现打滑,打滑虽使传动失效,当可防止损坏其他零件;2分
结构简单、成本低廉1分
10.链板疲劳破坏;1分
滚子套筒的冲击疲劳破坏;1分
销轴与套筒的胶合;1分
链条铰链磨损;1分
过载拉断。
1分
11.调心球轴承、调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力球轴承、深沟球轴承、角接触球轴承、推力圆柱滚子轴承、圆柱滚子
轴承、滚针轴承等。
0.5分
13^18000
3」★17.29454
四、计算题
"2叭现咏
0.2*1*2
=99.67Af/血<120.V/mm2
核螺栓满足强度要求
五、结构改错题:
共八处错误
[第二套];一、选择题:
1-5:
DDDCC6-10:
BBAAD
二、填空题:
1.<350,点蚀
2.国家标准,行业标准
3.左旋螺纹,右旋螺纹
4.平键,半圆键
5•弯曲强度
6.浸油润滑,喷油润滑
7•滚子链,齿形链
8•外圈,内圈,滚动体
9.向心轴承,推力轴承
10•螺旋弹簧,环形弹簧
三、简答题:
1•轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性变形各1分
2•若带所需传递的圆周力超过带与轮面间的极限摩擦力总和时,带与带轮将发生显著的相对滑动,这种现象称为打滑。
这种由于材料的弹性变形而产生的滑动称为弹性滑动。
2分
打滑应当避免,弹性滑动不可避免。
1分
3.6—深沟球轴承1分
3—中系列
08—内径d=40mm1分
公差等级为0级1分
游隙组为0组1分
4.联轴器分为刚性联轴器和弹性联轴器。
1分
刚性联轴器又分为固定式和可移式。
1分
固定式刚性联轴器不能补偿两轴的相对位移。
1分
可移式刚性联轴器能补偿两轴的相对位移。
1分
弹性联轴器包含弹性元件,能补偿两轴的相对位移,并具有吸收振动和缓和冲击的能力。
1分
5•常用的螺纹紧固件品种很多,包括螺栓、双头螺柱、螺钉、紧定螺钉、螺母、垫圈等。
6.与带传动相比,链传动没有弹性滑动和打滑,能保持准确的传动比;1分
需要的张紧力小,作用在轴上的压力也小,结构紧凑;1分
能在温度较高、有油污等恶劣环境条件下工作;1分
安装精度要求较低;1分
中心矩较大时其传动结构简单。
1分
五、普通紧蝶栓联接计算题"0分)
卜•图所示被联推件用两个普通烤嚟栓联接「已如械联接件所承墜的横刊
外»®F=15000N,按合面之间的摩抵因数f=C.2t可畫性系数&=1.2,螺栓许用拉应力[BPdOMpio试求所需螺栓的最小直栓九
1.2x15000
=22500.Y
fcrti
無:
每个蠟检的预紧力为:
五、结构改错题:
共八处错误
设计改错题:
、结构题(本题10分)
下图为斜齿轮、轴、轴承组合结构图。
齿轮用油润滑,轴承用脂润滑,指岀该设计的错误。
要求:
1.未画机箱;增画
2.轴肩高于轴承内圈;降低轴肩
3.无挡油环;加挡油环
4.两键未开在同一轴线上;两键同轴线
5.齿轮与轴段同宽;轴段减小
6.套筒高于轴承内圈;降低套筒高度
7.长轴段未加工阶梯;设计阶梯轴
8.轴承端盖直接与轴接触;留岀间隙
9.为设置密封;设计密封
10•联轴器与轴承端盖直接接触;设计阶梯,分离联轴器与轴承端盖
11•联轴器未用阶梯轴进行轴向定位;设计阶梯
12•端部挡圈未压紧。
压紧
二、结构题(10分)
下图为斜齿轮、轴、轴承组合结构图。
齿轮用油润滑,轴承用脂润滑,指岀该结构设计的错误。
要求:
1.在图中用序号标注设计错误处;
2.按序号列岀错误,并用文字提岀改正建议;
3.不必在图中改正。
1、左、右两边轴承端盖均无调整垫片
2、左边轴承内圈固定错误,轴肩高过内圈高度
3、键过长
4、齿轮轮毂的长度要长过与其配合的轴段的长度1-2mm
5、套筒高度高过右边轴承内圈的高度
6、右边轴承端盖与轴要留有间歇
7、右边轴承端盖与轴间要有密封圈
8、和右端轴承相配合的轴端作成阶梯轴,便于装拆
9、两端的轴承要设有挡油环
10、联轴器没有周向定位。
三、指出错误画出的正确结构图如图。
(10分)
[解]
1固定轴肩端面与轴承盖的轴向间距太小。
2轴承盖与轴之间应有间隙。
3轴承内环和套简装不上,也拆不下来。
4轴承安装方向不对。
5轴承外圈内与壳体内壁间应有5-8mm间距
6与轮毂相配的轴段长度应小于轮毂长。
7轴承内圈拆不下来。
题七图第七题
1.无垫片,无法调整轴承的游系
2.轴肩过高,无法拆卸轴承
3.齿轮用油润滑,轴承用脂润滑,但无挡油盘
4.轴套长度应小于轮毂的长度
5.同一根轴上的两个键槽应布置在同一母线上。
6.套筒顶不住齿轮(过定位)
7.套筒应低于轴承外圈
8.轴承端盖与相应轴段处应有密封件,且与轴间不应接触,应有间隙。
9.连轴器无轴向固点,且与端盖间隙太小,易接触
10.键顶部与轮毂糟间应有间隙。
五、请将图15.3中轴系结构有错误及不合理处,用序号标岀,并按序号简要说明原因
一
a
解:
其错误如下:
(1)轴的右端面应缩进带轮右端面1:
2mm且应有轴端挡圈固定带轮;
(2)带轮与轴间应有键联接;
(3)带轮左端面靠轴肩定位,下一段轴径加大;
(4)带轮两个槽中间没有线;
(5)取消套筒(若保留套筒对带轮的定位也可,那么套筒应穿过透盖顶到轴承内圈右端面)
(6)透盖与轴之间应有间隙,且还应有密封毡圈;
(7)应改为喇叭口斜线,用角接触球轴承;
(8)与轮毂配合段轴径应比轮毂长1:
2mm;
(9)轮毂与轴之间应有键联接;
(10)两个轴承端盖与箱体间应有调整垫片;
(11)箱体上端盖接触之外的外表面应低一些;
(12)轴承端盖外圆外侧应倒角。
轴系结构改正如图15.4轴线上
6.图中为用一对角接触球轴承支承的轴系部件,轴承外圈窄边相对安装。
试按示例OI所示找岀其他错误(不少于7处)
(注:
不考虑轴承润滑、倒角和圆角)
(X」未炭斤出・工雨片去・工面例t:
:
®—is*ea与抽民问无问童〕
包1_軸*内・£&iS4;
[»***]
7、此轴系有以下四方面的错误结构
€
1.转动件与静止件接触①轴与端盖②套筒与轴承外圈2.轴上零件未定位、固定
③套筒顶不住齿轮④联轴器未定位⑤联轴器周向及轴向皆未固定。
⑥卡圈无用
3.工艺不合理⑦精加面过长,且装拆轴承不便。
⑧联轴器孔未打通。
⑨箱体端面加工面与非加工面没有分开。
⑩台肩过高,无法拆
卸轴承。
(11)键过长,套筒无法装入。
(12)无垫片,无法调整轴承游隙
⑩轴承内圈无定位
分析计算题:
、一对角接触球轴承反安装(宽边相对安装)
已知:
径向力R=6750N,Fni=5700N,外部轴向力丘=3000N,方向如图所示,试求两轴承
的当量动载荷R、Pii,并判断哪个轴承寿命短些。
注:
内部轴向力Fs=0.7Fr,e=0.68,X=0.41、Y=0.87。
(本题10分)
13.
14.题七图
解:
(1)先计算轴承
1、2的轴向力Fa、Fai(参见图18-6b)
FsI0.7FrI0.767504725N
FsII0.7FrII0.757003990N
因为
FsIFA472530007725NFsII3990N
所以
FaIFsI4725N
而
FaIIFsIFA7725N
(2)计算轴承1、2的当量动载荷
故径向当量动载荷为
PI0.4167500.8747256878.25N
PII0.4157000.8777259057.75N
因为,P 的普通螺栓,螺栓材料的许用拉应力[] 180MPa,螺栓的相对刚度Qj/(cbCm)0.5,按紧密性要求, 剩余预紧力F1=1.83F, 解毕。 F为螺栓的轴向工作载荷。 试计算: 该螺栓组连接允许容器内的液体最大压强 Pmax及每个螺栓连接所需的预紧力F0 二、一压力容器盖螺栓组连接如图所示, 已知容器内径D=250mm内装具有一定压强的液体,沿凸缘圆周均匀分布12个M1(dj=13.835mm)) 1、计算每个螺栓允许的最大总拉力: (208150.57434)17098N 轴承1为压紧端,轴承2为放松端 1分 ,Y=0.87,当1Af X=1,Y=0,e=0.68 ,载荷系数fp=1.0, (1)两个轴承的轴向载荷 FA1、FA2; (2)两个轴承的当量动载荷 P1、P20 FS10.7Fr10.7 20001400N...... 1分 (1)FS20.7FR20.7 40002800N.... 1分 FS1FX140010002400FS2... 1分 解: 趣0.92000 ⑵PfP(X1FR1Y1FA1) FA2F28000.7 FR24000 e0.68,X1 20000.41 e0.68,X2 0.41,Y10.87 0.8718002386N 0.41,Y20.87 F2fF(X2FR2Y2FA2)40000.410.8728004076N 四、某轴用一对同型号角接触球轴承支承,受力情况如图所示。 已知: 内部轴向力 Fs=0.68Fr,e=0.68。 当 X=1,Y=0; (1) Fs1 0.68Fr1=0.6840002720(N) 1.5分 Fs2 0.68F R2=0.6825001700 (N 1.5分 (2) Fs2 Fx 1700 9002600(n)vFs1 2720 (N) 故 FA1 Fs1 2720(N) 3分 Fs1 Fx 2720 9001820(N)>Fs2 1700 (N) 故 解: 当>e时, Fr FA2Fs1 X=0.41,Y=0.87。 问哪个轴承的寿命低? Fpifp(XiFri ¥Fai) P(1 400002720)=4000fP(N) FA2 FR2 1820 0.728>e,贝UX=0.41,Y=0.87。 2500 Fp2fp(X2FR2丫2FA2)fp(0.4125000.871820) ——3分 3500fP(N) 由于 FP1>FP2,故轴承1 的寿命短。 五、如图所示的螺栓组联接,已知外载荷 F=5KN各有关几何尺 计算受力最大螺栓所受的横向工作载荷 Fsmax。 解: (1)将F向螺栓组形心平移,同时得转矩 To F寸如图所示。 试 在F作用下,各螺栓所受横向力为F si 5101250(N) F ——3分 T 2.5 106 Fs2卑I S4r24r4__8^ 5524.3(N) 在T作用下,各螺栓所受横向力也相等, 显然,1、2两螺栓所受的横向力最大,为 i122— FsmaxFs2Fs1Fs2cos 、125025524.32212505524.3cos135 6469(N) 13.2起重卷筒与大齿轮间用双头螺柱连接,起重钢索拉力 上,螺栓性能等级4.6级,接合面摩擦因子f =0.12 Fq=50KN,卷简直径D=400mm,8个螺柱均匀分布在直径D=500mm的圆周 13.2 解: 1. 确定螺栓所需的预紧力 F0 kfT kfFqD/2 kfFqD 1.2 50400 2. fzr fzD0/2 fzD。 0.128500 确定螺栓的许用应力 由表13.5(P347)得: Smin 240N/ 2 mm 由表13.7(P348)得: S=2(不控制预紧力,静载、碳钢、M16〜M30) N 4 ,可靠度系数kf=1.2。 试确定双头螺柱的直径。 螺纹连接计算题 Smin S 3.确定螺栓直径 240120N/mm2 2 d1 5.2F0 °25000026.26mm 120 由机械设计手册得: 取M30的螺栓,其d1=27.835mr,p=2mm。 13.3图示气缸盖连接中,已知气缸内压力p在0〜2Mpa之间变化,气缸内径D=500mm,螺栓分布在直径D0=650mm的圆周上, 为保证气密性要求,剩余预紧力Fq'=1.8F0。 试设计此螺栓组连接。 取螺栓组个数为20个 1. Fq 汽缸盖所受合力 D2P 4 500
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- 机械设计 考试 试题 及其 答案