機械設計試題及答案PAGEPAGE15第頁《機械設計》試題A標準答案一、填空（每空1分，共20分）1．在疲勞曲線上，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抵抗（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，在潤滑油中加入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準確。帶傳動的主要失效形式為（打滑）和（帶的疲勞破壞）。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）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（每小題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，則越容易實現液體動力潤滑。（√）3．在計算轉軸的強度時，安全系數法比當量彎矩法更精確。（√）4．相嚙合的蝸桿和蝸輪的螺旋角必須大小相（N）―――――――――――――3分，則X＝1，Y=0。則＝4000（N）――――――――――――――――――3分＞e，則X＝0.41，Y＝0.87。則（N）―――――――――――――――――3分由于＞，故軸承1的壽命短。FT五、解：（1）將F向螺栓組形心平移，同時得轉矩T。FTT=500×F＝5×105×500＝2.5×106（N）―――――――4分在F作用下，各螺栓所受橫向力為Fs1＝（N）―――3分在T作用下，各螺栓所受橫向力也相等，為＝（N）――――――4分顯然，1、2兩螺栓所受的橫向力最大，為（N）―――――――4分六、解：（1）由得取m=5（mm）（應為標準值）―――――――2分則＝128（1）―――2分（2）―――2分聯立（1）、（2）解得，取，――――――4分（mm）―――――――2分（mm）―――――――2分（mm）――――――――――2分取（mm），（mm）――4分注：本題主要考察：m是否為標準值？是否滿足？各參數和尺寸取值圓整是否合理？

《機械設計》試題B標準答案一、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勞強度計算中，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．疲勞曲線是在（應力比）一定時，表示疲勞極限與（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．下列磨損中，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）表面疲勞磨損；（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，其齒根彎曲疲勞強度主要取決于（4）；其表面接觸疲勞強度主要取決于（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）軸承必須成對使用。（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．對中性高且對軸的削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（每小題5分，共20分）畫圖表示機械零件的正常磨損過程，并指出正常磨損過程通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；劇烈磨損階段。簡述Miner法則（即疲勞損傷線性累積假說）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，材料將會發生疲勞。簡述齒向載荷分布系數和齒間載荷分配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配不均對齒輪輪齒所受載荷的影響。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、解：（1）由疲勞曲線方程得―――――――――3分―――――――－3分――――――――3分（2）根據Miner法則―――――――――－3分解得：――――――――――――3分五、解：（1）――2分――2分（2）＞故―――――――――――3分＜故―――――――――――――－3分（3）＞e，故，（N）――――――――――――――――――――――4分，故，（N）―――――4分六、解：（1）各軸轉向如圖所示。――――3分――1分―――――1分(rpm)―――――――――――――1分（rpm）―――――――――――――1分（Nm）―――――――――1分(Nm)―――――――――1分(Nm)――――――――――1分（2）3輪左旋，4輪右旋。―――――――――――――――3分（3）2、3兩輪的各分力方向如圖所示。―――――――――――――－4分例：如圖示的方形蓋板用四個M16的螺釘與箱體相聯接，蓋板中心O點裝有吊環，已知FQ＝20kN，尺寸如圖示。要求：1）當取剩余預緊力F″=0.6F（F為工作拉力）、螺釘材料的性能等級為6.6級，裝配不控制預緊力時，校核螺釘的強度；2）由于制造誤差，吊環由O點移至對角線上O′點，且OO′＝5mm，問哪個螺栓的受力最大？并校核其強度。解：1）在FQ作用，每個螺栓所受的軸向力（工作拉力）為：F=FQ/4=20/4=5kN單個螺栓所受的總拉力等于工作拉力與殘余預緊力之和F2=F″+F=0.6F+F=1.6F=1.6×5=8kN=8000N由已知條件知，屈服極限為σs=360MPa，查表得安全系數S=4，d1=14.9mm[σ]=σs/4=360/4=90MPaMPa≤[σ]強度滿足要求2）當移到O’點后，螺栓組增加一傾覆力矩M作用，其大小為：M=FQ×OO’=mN在傾覆力矩作用下，左上方被壓緊，1螺栓桿拉力減小；右下方被放松，3螺栓桿拉力增大，工作拉力最大。在傾覆力矩作用下，3所受的拉力為：kN=1000N螺栓3所受的工作拉力合力為：N螺栓桿所受的總拉力為：NMPa≤[σ]強度滿足要求例已知一V帶傳動，傳遞功率P=10kW帶速v＝12.5m/s，現測得張緊力F0=700N。求緊邊拉力F1和松邊拉力F2。解：NN例標出各圖中未注明的蝸桿或蝸輪的轉動方向及螺旋線方向，繪出蝸桿和蝸輪在嚙合點處的各分力方向(均為蝸桿主動)。解：蝸輪旋向與蝸桿導程角方向相同，轉動方向和受力方向如圖所示。圖（d）參考前面幾個判斷方法Fr2Fa1Fr2Fa1Fa2FFa2Ft1Ft2Ft2Fr1Fa2FFr1Fa2Fr2Ft2Fa1Ft2Fa1Ft1Ft1FFr1Ft2Fa1Ft1Ft2Fa1Ft1Fr1Fr1Fr2FFa2例一對7210AC軸承,分別承受徑向負荷FrA=10000N,FrB=5000N,軸上作用的外加軸向負荷FA,方向如圖所示.試求當FA=2000N和FA=1000N時,各軸承的內部軸向力Fd、軸承的軸向負荷Fa和當量動負荷P的大小.設負荷系數fp=1.2.(Fd=0.68Fr)題16-70圖解：(1)當FA=2000N時FdA=0.68x10000=6800N(方向向右)FdB=0.68x5000=3400N（方向向左）FaA=max(FdA,FdB-FA)=max(6800,1400)=6800NFaB=max(FdB，FdA+FA)=max(3400,8800)=8800N(2)對于軸承A，FaA/FrA=0.68=e因而，X=1，Y=0PA=fp×X×FrA=8160N(3)對于軸承BFaB/FrB=1.76>eX=0.41，Y=0.87PA=fp(X×FrA+Y×FaB)=1.2(0.41×10000+0.87×8800)=14107.2N7、第十五章：軸的結構錯誤分析。例分析下圖軸的結構是否合理，如不合理請說明理由并改正。33821821答：1）軸直徑應是中間最大，向兩頭遞減（拆裝要求）52）左軸承的右邊定位太高，不利于拆卸。把右邊軸臺階改為套筒定位。543）軸上鍵槽應布置在同一直線上。44）套筒太高，減小套筒直徑765）端蓋上應安裝密封圈。766）此處軸長度應小于鏈輪軸線長度。7）鏈輪右端應采用軸端檔圈固定。8）鍵太長,減小鍵長度。例某齒輪減速器的輸出軸軸系結構如圖所示,試指出其設計錯誤之處,并畫出正確圖形.10987654321109876543211)鍵的位置和尺寸不合適；2)軸承端蓋此處的直徑太大；3)此處應有密封圈；4)此處應有螺釘聯接（把軸承端蓋和機架聯接起來）；5)此處應有墊片；6)套筒直徑太大，超過軸承內圈高度；7)安裝齒輪處的軸的直徑應小于齒輪寬度；8)軸承左端沒有定位9)此處應有墊片；10)此處應有螺釘聯接（把