机械设计试卷B(含参考答案)

_________学年第 1 学期

机械设计试卷

1. 一 选择题: ( 把答案按顺序填在右边的括号内 )(每题2

分 ，共26分)

1. 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

2. 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

3. 若螺纹的牙型角越大，则螺纹副的当量摩擦角越大，此时

若螺纹副的直径一定，影响螺纹副自锁性能的主要参数是 ( C )

A. 螺距和牙形角 B. 线数和升角

C. 导程和牙形角 D. 螺距和升角

4. 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

5. 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

6. 下列参数组中，对套筒滚子链传动平稳性影响最明显的是 ( A )

A． 链节距Ｐ和小链轮齿数Ｚ1 B． 链节数和小链轮齿数Ｚ1

C． 中心距和链节距Ｐ D． 中心距和链节数

7. 齿轮传动的载荷系数中，载荷集中系数Ｋβ，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

8．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. 在一定条件下能自锁 D. 可实现空间相交轴传动

9． 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

10. 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

11． 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

12．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. 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. 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:(共9分,每小题3分) 1、 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 小于

大齿轮齿宽 （每空1分）

2、号为6211的滚动轴承, 其内径尺

寸系列代号为 2 ,

轴承类型代号为 6 。（每空1分）

3

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。（每空1分）

三 问答题: ( 任选做 3 题, 每题 5 分 ，共15分)

1、 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。 （2分）

链传动平均传动比是一个定值，但带传动传动比不准确。 （2分）

带传动放高速级，链传动放低速级。 （1 分）

2、 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。3分 链轮齿数Z越大，多边形效应越小。 （2分）

3、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] （ 1分）

齿根弯曲疲劳准则： F≦[ F] （ 1分） 使用 H≦[ H]计算准则计算分度圆直径d1 （1.5分）

使用 F≦[ F]计算准则计算或校核模数m （1.5分）

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： 双头螺柱联接 （1分）

使用双头螺柱 (1分),六角螺母(1分)。

垫圈（能答一种垫圈均给1分），适用于被联接件之一不便钻

通孔，且需经常装拆的场合。 （ 2分）

（本题总分不超过5分，但垫圈作为加分点）。

四 分析计算题(本大题共42分)

1、(本题满分16分)已知一横梁由两段钢板，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）

①求R1：R1·1100=F·400

R1=

4F=21.82KN （2分） 11②作左板受力分析：

FR1=FR2=

21.82=10.91 KN（1分） 2

FT1=FT2=R 400T=1=43.64 KN （1分） 200200

③Fmax=FR1+FT1=10.91+43.64=54.55 KN （2分）

④F0=

⑤ =1.2 54.55=363.7 KN （2分） 0.184 1.3 F01.3F0=≦[ ] （3分） 2 (d1/2)2 d1

d1=4 1.3 363700=73.97 （mm） (2分) 110

（2）若采用铰制孔用螺栓直径将减小（2分），因为此时螺栓直接承受剪力。（2分）

2. (本题满分8分)如右图所示传

动系统，已知齿轮与蜗杆传动如图所

示。已知: Z1 =20 , Z2 =40, Z3 =1, Z4 =75 , 蜗杆直径系数q=10，模数m=4

mm,

蜗轮与蜗杆间当量摩擦系数

f’ =0.18。

1） 为使中间轴Ⅱ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。（1分）

2） 确定蜗轮的转向(画在图上)

（1分）

3） 该蜗杆传动是否自锁？；（3分）

4） 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)

（每个力1分）

解：tg =1=0.1<0.18，（2分）该蜗杆传动自锁。（110

分）

3．(本题满分8分)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

2KT1u 1 ZZ [ H] HEH2bd1u

2KT1 F YY [ F]32Fasa dmZ1

解：

（1）齿轮2易点蚀 （2分）

齿轮1易弯曲疲劳折断 （2分）

因为：[ F]1390==86.39 YFa1Ysa12.97 1.52

[ F]2370==93.72 （1分） YFa2Ysa22.35 1.68

[ F] 55 32 17=379604.6 （N·mm） （3分） 2KYFaYsa （2）T1≦

4、 (本题满分10分)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) 。

轴承内部附加轴向力：Fd Fr(2Y)

解：

2500Fd1==781.25 N (0.5分) 2 1.6

5000Fd2==1563 N （0.5分） 2 1.6

Fa1Fd1=781.25

Fd2-Fae=1563-2000=-437

Fa1=781.25 （1.5分）

Fa2=Fd1+Fae=781.25+2000=2781.25 （1.5分）

Fa1/Fr1=0.3125< e, Y=0,X=1 (1分)

Fa2/Fr2=2781.25/5000=0.55605> e, Y=1.6,X=0.4 (1分)

P1=2500 N (1.5分)

P2=0.4×5000+1.6×2781.25=6450 N (1.5分)

所以轴承2寿命短些 (1分)

五 结构分析 (本题满分8分) 某轴系结构如上半部图形所示, 轴

画对一处给2分。