本文格式為Word版，下載可任意編輯——機械設計題庫168.23.2:機械設計試卷3

一選擇填空題（每空一分共20分）

1在常用的螺紋連接中，自鎖性能最好的螺紋是普通螺紋，其牙型角??60。2普通平鍵連接工作時，平鍵的工作面是側面，平鍵的剖面尺寸b?h按軸徑從標準中查取。平鍵連接主要失效形式是壓潰。

3帶傳動中，若?1為主動輪圓周速度，?2為從動輪圓周速度，?為帶速，則這些速度之間存在的關系是?1????2。

4V帶傳動中，V帶截面楔角??40，則V帶輪的輪槽角φ0應S2=1200(N)（1分）所以，Fa2=S1+A=3700N（1分）

Fa1=S1=2200N(1分)

（以上步驟中公式正確、軸向力A方向判斷正確，僅計算結果錯誤，只扣1分。）2）

Lh?106(fTCfPP)3(60n)L'h?106(fTCfP(2P))3(60n2)?2Lh/8?2?8000/8?2000(小時)?2500(小時)(3分)(3分)

（1分）結論：不滿足。（沒有中間步驟和計算公式，只答不滿足，“蒙對的〞給1分）

四結構題

1下圖分別用六角頭M16的普通螺栓、六角頭M16的鉸制孔螺栓連接兩塊厚度為20mm的鋼板，采用彈簧墊圈，補畫出其余結構線條，并注明那個是普通螺栓連接，那個是鉸制孔

螺栓連接（4分）。答案：

普通螺栓連接（2分）鉸制孔螺栓連接（2分）

2(結構設計題)指出齒輪軸系結構圖中的錯誤（指出并改正8處即可），說明錯誤原因，并在中心線上方畫出正確結構（16分）。已知：1）齒輪是油潤滑，軸承是脂潤滑；

2）軸承為深溝球軸承。

答案：任意標出8處錯誤，并在上部改正這8處錯誤（每處2分）。錯誤1：鍵槽的長度不能大于與其連接的聯軸器軸轂的長度；錯誤2：聯軸器沒有軸向定位；錯誤3：沒有密封；

錯誤4：密封處的軸徑不能和軸承安裝處的軸徑一致；

錯誤5：軸承端蓋作為軸承外圈的定位，其內圈直徑不能小于軸承外環內徑；錯誤6：套筒作為軸承內圈的定位，其外徑不能大于軸承內環外徑；錯誤7：螺栓連接處的畫法不對，包括螺紋畫法和光孔的畫法；錯誤8：沒有畫剖面線；

錯誤9：用套筒對齒輪進行軸向定位時，套筒不能同時與軸肩和齒輪接觸；錯誤10：兩個鍵槽的位置應在同一直線上，確保兩個鍵槽一次裝夾加工出來；錯誤11：軸肩作為軸承內圈的定位，其直徑不能大于軸承內環外徑；錯誤12：同錯誤5；

錯誤13：沒有畫剖面線；

錯誤14：軸的伸出長度不應超過聯軸器，這樣無法實現兩個半聯軸器的連接；錯誤15：聯軸器沒有實現軸向固定，可采用緊定螺釘或軸端擋圈固定；錯誤16：齒輪是油潤滑，軸承是脂潤滑，因此應當有兩個擋油環。

機械設計試卷4

一、簡答題

1、齒輪強度計算中，有哪兩種強度計算理論？分別針對哪些失效？若齒輪傳動為閉式軟齒面傳動，其設計準則是什么？

答：齒面的接觸疲乏強度和齒根的彎曲疲乏強度的計算，齒面的接觸疲乏強度針對于齒面的疲乏點蝕失效和齒根的彎曲疲乏強度針對于齒根的疲乏折斷。齒輪傳動為閉式軟齒面傳動，其設計準則是按齒面的接觸疲乏強度設計，校核齒根的彎曲疲乏強度。2、連接螺紋能滿足自鎖條件，為什么還要考慮防松？根據防松原理，防松分哪幾類？（8分）

答：由于在沖擊、振動、變載以及溫度變化大時，螺紋副間和支承面間的摩擦力可能在瞬間減小或消失，不再滿足自鎖條件。這種狀況屢屢重復，就會使聯接松動，導致機器不能正常工作或發生嚴重事故。因此，在設計螺紋聯接時，必需考慮防松。根據防松原理，防松類型分為摩擦防松，機械防松，破壞螺紋副關系防松。3、聯軸器和離合器的功用是什么？二者的區別是什么？（6分）

答：由于在沖擊、振動、變載以及溫度變化大時，螺紋副間和支承面間的摩擦力可能在瞬間減小或消失，不再滿足自鎖條件。這種狀況屢屢重復，就會使聯接松動，導致機器不能正常工作或發生嚴重事故。因此，在設計螺紋聯接時，必需考慮防松。根據防松原理，防松類型分為摩擦防松，機械防松，破壞螺紋副關系防松。

4、鏈傳動產生動載荷的原因是什么？為減小動載荷應如何選取小鏈輪的齒數和鏈條節距？（6分）答：

小鏈輪的齒數不宜過小和鏈條節距不宜過大。二、選擇題

1、當兩個被聯接件之一太厚，不易制成通孔且需要經常拆卸時，往往采用B。A．螺栓聯接B．雙頭螺柱聯接C．螺釘聯接

2、滾動軸承中，為防止軸承發生疲乏點蝕，應進行A。

A.疲乏壽命計算B.靜強度計算C.極限轉速驗算3、阿基米德蝸桿的A參數為標準值。A.軸面B.端面C.法面

4、一對相嚙合的圓柱齒輪的Z1＜Z2，b1>b2,其齒面接觸應力的大小為A。A.σH1=σH2B.σH1>σH2C.σH1r1；③r4?1.3?F0?[?]（5分）由螺栓強度得：2?d1其中m=2,z=2（1分）解得Q?19273N（2分）

3.某礦車自重1噸，載重3噸，礦車的兩根同樣的車軸各支承在同樣的一對車輪上，支承距a=600mm，軌距b=900mm，若車軸材料的許用彎曲應力[σ]=70N/mm2，試畫出車軸的彎矩圖并確定車軸危險斷面的直徑d。

解：車軸彎矩圖如下圖

M600900900?6001?3?()?1000?150000Nmm(4分)最大彎矩M?22?2

車軸危險斷面的直徑d?3M150000?3?27.75mm(4分)

0.1?[?]0.1?704．一工程機械中的傳動裝置，根據工作條件決定采用一對圓錐滾子軸承，并暫定軸承型

號為30308，已知軸承載荷R1＝2400N，R2＝5000N，軸上的軸向載荷Fa＝800N，軸轉速n=500r/min，運轉中取載荷系數fp＝1.5，預期壽命L’h＝12000小時，試求：（1）兩軸承的軸向力A1，A2（4分）

（2）兩軸承的徑向載荷系數x1,x2以及軸向載荷系數y1,y2（4分）（3）兩軸承的當量動載荷P1，P2（4分）（4）該軸承是否滿足壽命要求？（2分）

（注：30308軸承：額定動載荷C＝90800N，額定靜載荷C0r＝108000N，e=0.35，y=1.7。

AA當?e時，x=0.4,y=1.7；當?e時，x=1，y=0）RR

解：S1＝R1/(2Y)=2400/(2×1.7)＝705.8N

S2＝R2/(2Y)=5000/(2×1.7)=1470.6N

因FA+S2=800+1470.6=2270.6>S1所以A1=Fa+S2=2270.6N

A2=S2=1470.6N

取ft＝1，fp＝1.5

A1/R1=2270.6/2400=0.94>e

X1=0.4Y1=1.7A2/R2=1470.6/5000=0.09428.768mm）

2、如下圖，a)、b)分別為斜齒圓柱齒輪的懸臂布置和對稱布置的支承形式。圖1)、2)

分別為一對角接觸球軸承背對背、面對面安裝支承形式。1）請合理選擇斜齒輪不同布置形式下，一對角接觸球軸承的支承形式，你認為正確的，在“□〞中打“√〞：

圖a)所示懸臂布置宜采用：√圖1)；圖2)（1分）圖b)所示對稱布置宜采用：圖1)；√圖2)。（1分）

2）根據1）中的選擇結果計算圖a）所示狀況下，軸承的軸向力Fa1、Fa2。

已知：軸承徑向載荷Fr1、Fr2、齒輪的軸向力A方向如下圖，大小分別為：Fr1=4000N、Fr2=2000N，A=2000N。軸承內部軸向力S=0.4Fr。（4分）解：S1=0.4Fr1=0.4x4000=1600(N)，方向向左；（1分）

S2=0.4Fr2=0.4x2000=800(N)，方向向右；（1分）S2+A=800+2000=2800(N)>S1=1600(N)（1分）所以，Fa1=S2+A=2800N（1分）Fa2=S2=800N

3）若該對軸承的壽命為5000小時，現將當量動載荷加大一倍，將轉速減小一半，試計算后確定該對軸承能否滿足載荷及轉速改變后壽命至少1000小時的工作要求？（4分）標準答案：

Lh?106(fTCfPP)3(60n)L'h?106(fTCfP(2P))3(60n2)?2Lh/8?2?5000/8?1250(小時)?1000(小時)

(2分)(1分)（1分）結論：此軸承能夠滿足壽命至少1000小時要求。

3、在圖示傳動系統中，件1和2均為斜齒圓柱齒輪，件3為蝸桿，件4為蝸輪。已知齒

輪1輪齒螺旋線方向為左旋，其轉向如下圖，試回復以下問題：1）齒輪2的輪齒螺旋線方向是旋。（1分）

2）在圖中畫出齒輪1、齒輪2在節點A所受的軸向力Fa1和Fa2的方向。（2分）3）為使在Ⅱ軸上的齒輪2與蝸桿3的軸向力相互抵消一部分，蝸桿3的螺旋線方向應當是旋，并在圖中畫出蝸桿的旋向；在節點B處畫出蝸桿3所受的軸向力Fa3、圓周力Ft3和徑向力Fr3的方向，在節點B處畫出蝸輪4所受的圓周力Ft4和徑向力Fr4的方向，在圖中畫出蝸輪4的轉動方向。（8分）

答：1）右旋。2）齒輪1、齒輪2在節點A所受的軸向力Fa1和Fa2的方向如下圖。3)右旋；畫出螺旋線方向

蝸桿3所受的三個分力Fa3、Ft3和Fr3的方向如下圖；蝸輪4所受的圓周力Ft4和徑向力Fr4的方向如下圖；蝸輪4的轉動方向如下圖。(1’)

齒輪1×·蝸輪4ⅠFa2n4FFa3Br4Ft4·Fr3

Ⅱ電動機Fa1A×Ft3?

蝸桿3齒輪24、一對標準斜齒圓柱齒輪傳動如下圖，已知：輸入軸轉速n1?960r/min，輸入功率

P?3kW，齒輪齒數z1?21，z2=62，法向模數mn?2.5mm，分度圓螺旋角??8.849725?，分度圓柱上的法面壓力角?n?20?，試計算：

（1）輸入軸I上的轉矩；（2）大斜齒圓柱齒輪上三個分力的大小。（此題4分）

解：輸入軸上的轉矩

P3?103T1???29.84n1960?2?/60

Ft?2T12?29.84cos???1.123d12.5?21N.m

kN

1.123?tan20?Fr?Ft?tan?n/cos???0.414kW?cos8.849725Fa?Ft?tan??1.123?tan8.849725??0.175kN

四、結構題（10分）

1、如下圖，已知圓錐滾子軸承安裝在零件1的軸承座孔內。由于結構限制，設計時不能改變零件1的尺寸。試問：采用何種方法以便于軸承外圈拆卸？并在右側圖上畫出零件1的結構。（2分）

答：可在零件1圓周方向上等分圓

周位置加2至3個螺紋孔，用螺釘頂軸承外圈拆卸。如右圖所示。（答出方法1.5分、畫出結構1.5分）

2、寫出實現軸上零件軸向固定的四種方法，并畫出相應的結構圖。（8分）

標準答案：

（評分標準：每種方法各2分：文字說明0.5分，畫出結構圖1.5分）

機械設計試卷5

一、填空

1．在疲乏曲線上，以循環基數N0為界分為兩個區：當N≥N0時，為（無限壽命區）區；當N＜N0時，為（有限壽命區）區。

2．剛度是指機械零件在載荷作用下抗爭（彈性變形）的能力。零件材料的彈性模量越小，其剛度就越（小）。

3．潤滑油的（油）性越好，則其產生邊界膜的能力就越強；（粘度）越大，則其內摩擦阻力就越大。

4．為改善潤滑油在某些方面的性能，在潤滑油中參與的各種具有獨特性能的化學合成物即為（添加劑）。

5．正是由于（彈性滑動）現象，使帶傳動的傳動比不確鑿。帶傳動的主要失效形式為（打滑）和（帶的疲乏破壞）。

6．蝸桿傳動的主要缺點是齒面間的（相對滑動速度）很大，因此導致傳動的（效率）較低、溫升較高。

7．鏈傳動水平布置時，最好（緊）邊在上，（松邊）在下。8．設計中，應根據被聯接軸的轉速、（轉矩）和（直徑）選擇聯軸器的型號。9．徑向滑動軸承的半徑間隙與軸頸半徑之比稱為（相對間隙）；而（偏心距）與（半徑間隙）之比稱為偏心率?。

10．對于普通平鍵，考慮到載荷分布的不均勻性，雙鍵聯接的強度按（1.5）個鍵計算。

二、判斷題（每題1分，共10分）（正確的劃“√〞，錯誤的劃“×〞）

1．十字滑塊聯軸器中的所有元件都是剛性元件，因此屬于剛性聯軸器。（×）2．兩摩擦表面的粗糙度值越小，則越簡單實現液體動力潤滑。（√）3．在計算轉軸的強度時，安全系數法比當量彎矩法更確切。（√）4．相嚙合的蝸桿和蝸輪的螺旋角必需大小相等，旋向相反。（×）5．閉式齒輪傳動皆須首先按齒面接觸強度進行設計計算，確定傳動的幾何尺寸，然后校核齒根彎曲疲乏強度。（×）6．由于鏈傳動不需要張緊力，故作用在軸上的載荷較小。（√）7．正是由于過載時產生“彈性滑動〞，故帶傳動對傳動系統具有保護作用。（×）8．楔鍵只能用于單向傳動，雙向傳動時，必需采用兩個楔鍵。（×）9．性能等級為6.6級的螺栓，其屈服點＝600MPa。（×）10．機械零件的計算分為設計計算和校核計算，兩種計算的目的都是為了防止機械零件在正常使用期限內發生失效。（√）

三、簡答題（每題5分，共20分）1．簡述為什么開式齒輪傳動一般不會出現點蝕現象？

答：由于在開式齒輪傳動中，磨粒磨損的速度比產生點蝕的速度還快，在點蝕形成之前，齒面的材料已經被磨掉，故而一般不會出現點蝕現象。2．對于滾動軸承的軸系固定方式，請解釋什么叫“兩端固定支承〞？

答：兩端固定支承即為軸上的兩個軸承中，一個軸承的固定限制軸向一個方向的串動，另一個軸承的固定限制軸向另一個方向的串動，兩個軸承的固定共同限制軸的雙向串動。3．簡述形成穩定動壓油膜的條件？

答：1）兩摩擦表面之間必需能夠形成收斂的楔形間隙；2）兩摩擦表面之間必需有充足的、具有一定粘度的潤滑油；3）兩摩擦表面之間必需有足夠的相對運動速度。4．解釋名詞：滾動軸承的壽命；滾動軸承的基本額定動載荷。

答：1）滾動軸承的壽命即滾動軸承中內、外圈滾道以及滾動體，任一元件出現疲乏點蝕之前，兩套圈之間的相對運轉總轉數。也可用恒定轉速下的運轉小時數表示；2）基本額定動載荷即基本額定壽命為106轉時，軸承所能承受的最大載荷四、（15分）某軸用一對同型號角接觸球軸承

12支承，受力狀況如下圖。已知：內部軸向力

Fx=900NFAFS＝0.68FR，e＝0.68。當≤e時，X＝1，

FRFY＝0；當A＞e時，X＝0.41，Y＝0.87。問

FR2=2500NFRFR1=4000N哪個軸承的壽命低？

解：（1）Fs1?0.68FR1＝0.68?4000?2720（N）

Fs2?0.68FR2＝0.68?2500?1700（N）

（2）Fs2?Fx?1700?900?2600（N）＜Fs1?2720（N）故FA1?Fs1?2720（N）

Fs1?Fx?2720?900?1820（N）＞Fs2?1700（N）

故FA2?Fs1?Fx?1820（N）

FA12720??0.68?e，則X＝1，Y=0。FR14000則FP1?fP(X1FR1?Y1FA1)?fP?(1?4000?0?2720)＝4000fP（N）

FA21820??0.728＞e，則X＝0.41，Y＝0.87。FR22500則FP2?fP(X2FR2?Y2FA2)?fP?(0.41?2500?0.87?1820)?3500fP（N）由于FP1＞FP2，故軸承1的壽命短。

五、（15分）如下圖的螺栓組聯接，已知外載荷F＝5KN，各有關幾何尺寸如下圖。試計算受力最大螺栓所受的橫向工作載荷Fsmax。

500F160160解：（1）將F向螺栓組形心平移，同時得轉矩T。

T=500×F＝5×105×500＝2.5×106（N）

F5?103?1250（N）在F作用下，各螺栓所受橫向力為Fs1＝?z4在T作用下，各螺栓所受橫向力也相等，為

rTT2.5?106＝5524.3（N）Fs2?2??224r4?80?804r顯然，1、2兩螺栓所受的橫向力最大，為Fsmax?Fs1?Fs2?2Fs1Fs2cos??12502?5524.32?2?1250?5524.3?cos135??6469（N）

22六、設計一個標準直齒圓柱齒輪傳動，傳動比i＝3.2，允許傳動比有不超過±5％的誤差。通過強度計算已確定中心距a＝320mm，模數m≥3mm，取齒寬系數?d＝1。試確定以下幾何尺寸：m、z1、z2、d1、d2、b1、b2。

（模數系列：3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、7、8、…）

12a2?320解：（1）由a?m(z1?z2)得z1?z2??2mm取m=5（mm）（應為標準值）

2?320則z1?z2?＝128（1）

5z2?iz1?3.2z1（2）聯立（1）、（2）解得z1?30.47，z2?97.53取z1?30，z2?98d1?mz1?5?30?150（mm）d2?mz2?5?98?490（mm）b??dd1?1?150（mm）

取b2?b?150（mm），b1?b2?10?150?10?160（mm）注：此題主要考察：m是否為標準值？是否滿足a?寸取值圓整是否合理？

機械設計試卷6

一、填空（每空1分，共20分）

1．當所受軸向載荷通過（螺栓組形心）時，螺栓組中各螺栓承受的（軸向工作拉力）相等。

2．從結構上看，帶輪由（輪轂）、輪輻和（輪緣）三部分組成。

3．在直齒圓柱齒輪傳動的接觸疲乏強度計算中，以（節點）為計算點，把一對輪齒的嚙合簡化為兩個（圓柱體）相接觸的模型。

4．按鍵齒齒廓曲線的不同，花鍵分為（矩形）花鍵和（漸開線）花鍵。5．請寫出兩種螺紋聯接中常用的防松方法：（雙螺母等）和（防松墊圈等）。6．疲乏曲線是在（應力比）一定時，表示疲乏極限與（循環次數）之間關系的曲線。

7．理論上為（點）接觸或（線）接觸的零件，在載荷作用下，接觸處局部產生的應力稱為接觸應力。

8．開式齒輪傳動的主要失效形式是：（齒面的磨粒磨損）和（斷齒）。9．徑向滑動軸承的條件性計算主要是限制壓強、（速度）和（pv值）不超過許用值。10．在類型上，萬向聯軸器屬于（無彈性元件的撓性）聯軸器，凸緣聯軸器屬于（剛性）聯軸器。

二、選擇填空（每空1分，共10分）

1．以下磨損中，不屬于磨損基本類型的是（3）；只在齒輪、滾動軸承等高副零件上經常出現的是（2）。

（1）粘著磨損；（2）表面疲乏磨損；

11(d1?d2)?m(z1?z2)？各參數和尺22

（3）磨合磨損；（4）磨粒磨損。2．在通過軸線的截面內，（1）的齒廓為直邊梯形；在與基圓柱相切的截面內，（3）的齒廓一側為直線，另一側為曲線。

（1）阿基米德蝸桿；（2）法向直廓蝸桿；（3）漸開線蝸桿；（4）錐蝸桿。

3、對于直齒圓柱齒輪傳動，其齒根彎曲疲乏強度主要取決于（4）；其表面接觸疲乏強度主要取決于（1）。

（1）中心距和齒寬；（2）中心距和模數；（3）中心距和齒數；（4）模數和齒寬。4、對于徑向滑動軸承，（1）軸承具有結構簡單，成本低廉的特點；（3）軸承必需成對使用。

（1）整體式；（2）剖分式；（3）調心式；（4）調隙式。

5．在滾子鏈傳動的設計中，為了減小附加動載荷，應（4）。

（1）增大鏈節距和鏈輪齒數；（2）增大鏈節距并減小鏈輪齒數；（3）減小鏈節距和鏈輪齒數；（4）減小鏈節距并增加鏈輪齒數。6．對中性高且對軸的減弱又不大的鍵聯接是（1）聯接。（1）普通平鍵；（2）半圓鍵；（3）楔鍵；（4）切向鍵。三、簡答題（每題5分，共20分）1．畫圖表示機械零件的正常磨損過程，并指出正常磨損過程尋常經歷哪幾個磨損階段？答：主要經歷三個階段：磨合磨損階段；穩定磨損階段；猛烈磨損階段。2．簡述Miner法則（即疲乏損傷線性累積假說）的內容。

答：在規律性變幅循環應力作用下，各應力對材料造成的損傷是獨立進行的，并可以線性地累積成總損傷，當各應力的壽命損傷率之和等于1時，材料將會發生疲乏。3．簡述齒向載荷分布系數和齒間載荷分派系數分別考慮的是什么因素對齒輪所受載荷的影響？

答：系數考慮的是載荷沿齒向分布不均勻性對齒輪輪齒所受載荷的影響；

系數考慮的是載荷在同時嚙合的齒對之間分派不均對齒輪輪齒所受載荷的影響。4．試分析張緊力F0對帶傳動正反兩方面的影響。

答：張緊力F0越大，則帶傳動的承載能力就越大，但同時帶中所受的拉應力也越大，從而降低帶的壽命；張緊力越小，雖可減小帶中的拉應力，提高帶的壽命，但帶傳動的承載能力會降低。四、（15分）已知某材料的力學性能為：??1＝350MPa，m＝9，N0＝5×106，對此材料進行對稱循環疲乏試驗，依次加載應力為：（1）?1＝550MPa，循環次數n1＝5×104；（2）?2＝450MPa，循環次數n2＝2×105；（3）?3=400MPa。求：發生疲乏破壞時，?3的循環次數n3＝？

解：（1）由疲乏曲線方程?mN?C???1N0

???得N???1?N0

???9???1?64350???N??5?10?8.6?10N1??―――――――――3分??0???550???1?mm9???1?65450??N2????5?10?8.2?10―――――――－3分????N0???550??2?9???1?65400???N??5?10?2.85?10N3??――――――――3分??0???550???3?mm（2）根據Miner法則

nn1n?2?3?1N1N2N3n35?1042?105???1―――――――――－3分

8.6?1048.2?1052.85?105解得：n3?4.98?104――――――――――――3分五、（18分）圖示為一蝸桿軸用兩個角接觸球軸承支承。已知蝸桿所受軸向力Fx＝580N，兩軸承的徑向力為：FR1＝935N，FR2＝1910N，載荷性質系數fP＝1.1。試計算兩個軸承的當量動載荷。

注：＊內部軸向力FS＝eFR，e＝0.36。＊當

1FxFAF≤e時，X＝1，Y＝0；當A＞e時，X＝0.41，Y＝0.87。

FRFR2FR1FR2解：（1）Fs1?0.36FR1?0.36?935(N)?336.6(N)

Fs2?0.36FR2?0.36?1910(N)?687.6(N)（2）Fs2?Fx?687.6?580?1267.6(N)＞Fs1?336.6(N)故FA1?Fs2?Fx?1267.6(N)

Fs1?Fx?336.6?580??243.4(N)＜Fs2?687.6(N)

故FA2?Fs2?687.6(N)

（3）

FA11267.6??1.36＞e，故X1?0.41，Y1?0.87FR1935FP1?fP(X1FR1?Y1FA1)?1.1?(0.41?935?0.87?1267.6)?1634.78（N）

FA2687.6??10.36?e，故X2?1，Y2?0FR21910FP2?fP(X2FR2?Y2FA2)?1.1?(1?1910?0?687.6)?2101（N）

六、（17分）圖示為由圓錐齒輪和斜齒圓柱齒輪組成的傳動系統。已知：Ⅰ軸為輸入軸，轉向如下圖，輸出軸功率PⅢ＝5KW，轉速nⅢ＝157rpm，各輪齒數為：z1=25，z2=60，z3=22，z4=84，設效率為100％。

（1）在圖中標出各輪轉向，并計算各軸的轉矩。

為使2、3兩輪的軸向力方向相反，確定并在圖中標出3、4兩輪的螺旋方向。（2）在圖中標出2、3兩輪在嚙合點處所受各分力(Ft、Fr、Fx)的方向。

Ⅱ31Ⅲ4n1Ⅰ2解：（1）各軸轉向如下圖。

i14?z2z460?84??9.16z1z325?22z484??3.82z322i34?nⅠ＝i14nⅢ?9.16?157?1438.12(rpm)nⅡ?i14nⅢ＝3.82?157?599.74（rpm）

TⅠ?9550P5Ⅰ?9550??33.2（Nm）nⅠ1438.12TⅡ?9550P5Ⅱ?9550??79.6(Nm)nⅡ599.74PⅢ5?9550??304.1(Nm)nⅢ157TⅢ?9550（2）3輪左旋，4輪右旋。（3）2、3兩輪的各分力方向如下圖。

機械設計試卷7

一、選擇題：

1．在一般工作條件下，齒面硬度HB≤350的閉式齒輪傳動，尋常的主要失效形式為

A．輪齒疲乏折斷B.齒面疲乏點蝕C．齒面膠合D.齒面塑性變形

2．帶傳動在工作時產生彈性滑動，是由于

A．包角α太小B.初拉力F0太小C．緊邊與松邊拉力不等D.傳動過載

3．在以下四種型號的滾動軸承中，只能承受徑向載荷的是

A．6208B.N208C.3208D.5208

4．以下四種螺紋中，自鎖性能最好的是

A．粗牙普通螺紋B.細牙普通螺紋C．梯形螺紋D.鋸齒形螺紋

5．在潤滑良好的條件下，為提高蝸桿傳動的嚙合效率，可采用的方法為

A．減小齒面滑動速度υsB.減少蝸桿頭數Z1

C．增加蝸桿頭數Z1D.增大蝸桿直徑系數q6．在圓柱形螺旋拉伸（壓縮）彈簧中，彈簧指數C是指

A．彈簧外徑與簧絲直徑之比值B．彈簧內徑與簧絲直徑之比值

C．彈簧自由高度與簧絲直徑之比值D．彈簧中徑與簧絲直徑之比值

7．普通平鍵接聯采用兩個鍵時，一般兩鍵間的布置角度為

A．90°B.120°C.135°D.180°

8．V帶在減速傳動過程中，帶的最大應力發生在

A．V帶離開大帶輪處B.V帶繞上大帶輪處C．V帶離開小帶輪處D.V帶繞上小帶輪處

9．對于普通螺栓聯接，在擰緊螺母時，螺栓所受的載荷是

A．拉力B.扭矩C．壓力D.拉力和扭矩10．滾子鏈傳動中，鏈節數應盡量避免采用奇數，這主要是由于采用過渡鏈節后

A．制造困難B.要使用較長的銷軸C．不便于裝配D.鏈板要產生附加的彎曲應力二、填空題：

1．軸如按受載性質區分，主要受彎矩的軸為心軸，主要受轉矩的軸為傳動軸。

2．62203的滾動軸承，為深溝球軸承，其內徑為17mm。

3．在一般機械中的圓柱齒輪傳動，往往使小齒輪齒寬b1大于大齒輪齒寬b2；在計算齒輪強度時，工作齒寬b應取大齒輪齒寬b2。

4．普通平鍵聯接的工作面是鍵的兩側面；楔鍵聯接的工作面是鍵的上下面。5．為了便于互換及適應大量生產，軸承內圈孔與軸的協同采用基孔制，軸承外圈與軸承座孔的協同采用基軸制。

6．不隨時間變化的應力稱為靜應力，隨時間變化的應力稱為變應力，具有周期性的變應力稱為循環變應力。

7．依照平面圖形的形狀，螺紋分為三角形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋等。8．依照工作條件，齒輪傳動可分為開式傳動和閉式傳動兩種。

9．齒輪傳動設計時，軟齒面閉式傳動尋常先按齒面接觸強度設計公式確定傳動尺寸，然后驗算輪齒彎曲強度。

10．直徑較小的鋼制齒輪，當齒根圓直徑與軸徑接近時，可以將齒輪和軸做成一體，稱為齒輪軸。

三、簡答題：本大題共3個小題，每題5分，共15分。把答案填在題中橫線上。1．簡述螺紋聯接的基本類型主要有哪四種？

答：螺栓聯接、螺釘聯接、雙頭螺柱聯接、緊定螺釘聯接。

2．提高螺栓聯接強度的措施有哪些？答：降低螺栓總拉伸載荷的變化范圍；改善螺紋牙間的載荷分布；減小應力集中；

避免或減小附加應力。

3．閉式蝸桿傳動的功率損耗主要包括哪三部分？

答：閉式蝸桿傳動的功率損耗包括三部分：輪齒嚙合的功率損耗，軸承中摩擦損耗和攪動箱體內潤滑油的油阻損耗。

4．簡述帶傳動的優點？

答：適于中心矩較大的場合；帶具有良好的擾性，可緩和沖擊、吸收振動；過載時帶與帶輪間會出現打滑，打滑雖使傳動失效，當可防止損壞其他零件；結構簡單、成本低廉。

5．鏈傳動的主要失效形式有哪些？

答：鏈板疲乏破壞；滾子套筒的沖擊疲乏破壞；銷軸與套筒的膠合；鏈條鉸鏈磨損；過載拉斷。

6．滾動軸承的基本類型有哪些？

答：調心球軸承、調心滾子軸承、圓錐滾子軸承、推力球軸承、深溝球軸承、角接觸球軸承、推力圓柱滾子軸承、圓柱滾子軸承、滾針軸承等。

四、計算題：

1下圖表示兩平板用2個M20的普通螺栓聯接，承受橫向載荷F=6000N，若取接合面間的摩擦系數?=0.2，可靠性系數KS=1.2，螺栓材料的的許用應力[σ]=120N/mm2，螺栓的小徑d1=17.294mm。試校核螺栓的強度。（10分）

2．一轉軸被支承在兩個型號為30208的圓錐滾子軸承上。已知：軸的轉速為970r／min，軸承I及軸承Ⅱ所受徑向負荷分別為Fr1=2000N及FrⅡ=3000N，軸承基本額定動負荷Cr=34000N，e=0.38，軸向派生力Fd=Fr∕2Y；Fa∕Fr>e時：X=0.4、Y=1.6；Fa∕Fr≤e時，X=1、Y=0；軸向外載荷FA=500N(方向如下圖)。設載荷平穩(fp=1)，試計算軸承1、2的當量動載荷P1、P2。Fd1Fd2

五、結構改錯題：請用圓圈標出錯誤的位置，總分值8分

1.

2.

3.齒輪用油潤滑

4.軸套長度應小于輪轂的長度5.同一根軸上的兩個鍵槽

應布置在同一母線上。6.

7.套筒應低于軸承外圈8.軸承

9.

10.鍵頂部與輪轂糟間應有間隙。

機械設計

一、選擇填空題〔每空1分，計25分〕

1、依照摩擦界面的潤滑狀態，可將摩擦分為干摩擦、邊界摩擦、液體摩擦和混合摩擦。

2、已知某三線螺紋中徑為9.5mm，螺距為1mm，則螺紋的導程為3mm。

3、螺紋連接防松的實質就是防止螺紋副的相對轉動。依照防松方法的工作原理可將其分為三類，分別是摩擦防松、機械防松、和永久防松。

4、受軸向工作載荷的緊螺栓連接中，螺栓受到的總拉力F0與預緊力F′、剩余預緊力F〞和工作拉力F之間的關系為b。a、F0?F??F；b、F?F??0CB；c、F0?F??F??。FCB?Cm5、導向平鍵的工作面是鍵的兩側面，導向平鍵連接的主要失效形式是工作面的磨損。6、V帶傳動中帶工作中最大應力產生在緊邊進入小帶輪處，其值為

?max??1??b1??c。

7、齒輪傳動中選取齒寬系數時，一般采用硬齒面齒輪時齒寬系數b采用軟齒面齒輪時齒寬系數，齒輪相對于軸承對稱布置時的齒寬系數a齒輪懸臂布置時的齒寬系數。

a、大于；b、小于；c、等于。

8、一減速齒輪傳動，主動輪1用45號鋼調質，從動輪用45號鋼正火，則它們齒面接觸應力的關系是?H1b?H2,齒根彎曲應力的關系是?F1a?F2。

a、>；b、=；c、h0，dp/dx>0，壓力逐漸增大，出口處heX0.41

Fa/Fr≤eY0.87X1Y0答：內部軸向力方向如下圖，

S1=0.4Fr1=1200NS2=0.4Fr2=1600N由于A+S1>S2故Fa1=S1=1200N

Fa2=S1+A=3000N比較兩軸承受力，只需校核軸承2。

Fa2/Fr2=0.75>eP=XFr2+YFa2

=0.41*4000+0.87*3000=4250N

610L?(CP)3?5240.5h60n四、結構題（20分）

1、如下圖所示，軸承部件采用左端固定右端游動支承結構，指出圖中錯誤并在不改變軸承類型前提下畫出正確結構。直接畫在中心線下方，軸承可采用簡化畫法。（6分）

答：軸可向右側竄動（2分）。改正錯誤（4分，其它結構達到一致目的也可）。

2、圖連接面受轉矩作用，利用四個螺栓完成連接，重新布置螺栓組使其受力更為合理，并在右邊畫出鉸制孔用螺栓連接結構示意圖。（6分）

評分標準：螺栓位置（2分）鉸制孔用螺栓連接（4分）

3、完成圖中軸系部件結構。（8分）

評分標準：鍵連接結構（3分）齒輪軸向定位固定（2分）軸承考慮拆卸的固定（左右各1.5分）

機械設計課程試題

一、填空及選擇填空：把答案寫在題中的空格里(每空2分,共26分)

1、工程上常用的螺紋聯接的防松方法有_摩擦防松__、_機械防松__和__永久止動__。2、滾動軸承的基本額定壽命Lh10是指_一批軸承作試驗，其中90%軸承不發生疲乏點蝕時的工作小時數。

3、阿基米德蝸桿傳動的正確嚙合條件是_mx1=mt2=m_、_αx1=αt2=α=200_和_γ=β2旋向一致_。

4、帶傳動中，帶每轉一周受____________應力、_離心力產生的拉_應力和__彎