机械设计试题及答案

1、一减速齿轮传动，主动轮1用45号钢调质，从动轮用45号钢正火，则它们齿面接触应力的关系是 b 。

a、H1H2；b、H1H2；c、H1H2。

2、带传动中紧边拉力为F1，松边拉力为F2，则其传递的有效圆周力F为 c 。

a、F1F2；b、(F1F2)/2；c、F1F2；d、(F1F2)/2。

3、对于硬齿面闭式齿轮传动，其齿面接触承载能力较高，故通常先按 齿根弯曲疲劳 强度进行设计，然后校核 齿面接触疲劳 强度。

4、蜗杆的 c 模数为标准模数，蜗轮的 b 压力角为标准压力角。

a、法面； b、端面；c、轴面。

5、带在带轮上即将打滑而尚未打滑的临界状态时，F1与F2的关系可用着名的欧拉公式表示为 F1F2ef 。

16、在蜗杆传动中，当需要自锁时，应使当量摩擦角 b 蜗杆导程角。 a、小于；b、大于；c、等于。

7、计算蜗杆传动的传动比时，公式 c 是错误的。 a、i1/2；b、in1/n2；c、id2/d1；d、iz2/z1。 8、蜗杆传动的失效通常是发生在 蜗轮轮齿 上。

9、设计圆柱螺旋弹簧时，其弹簧直径d按 强度 条件确定，其工作圈数n按 刚度 条件确定。

10、弹簧指数C＝ D2/d ，C值越大，刚度越 小 。

11、楔键联接靠 摩擦力 传递转矩，用于对中性要求不高的联接。

12、按国家标准GB/292-93规定，代号为7210C的滚动轴承类型为 角接触球轴承 轴承，其内径为 50 mm，宽度系列为 窄、系列，直径系列为 轻 系列，C代表 公称接触角15o，其精度为 P0 级。

13、下列各种联轴器中，能减缓振动和冲击的是 f ；可实现两轴线角位移最大的是 c ；常用于两轴线对中性不好、低速情况下的是 d 和 e 。

a套筒联轴器；b. 凸缘联轴器；c. 万向联轴器；d. 十字滑块联轴器；e. 齿轮联轴器；f. 弹性柱销联轴器。 二、问答题〔每题5分、计30分〕

1、试分析影响带传动所能传递最大有效圆周力Fmax 的主要因素。（5分）

Fmax与初拉力F0、包角1和摩擦系数f有关。（3’）

F0大、1大、f大，则产生的摩擦力大，传递的最大有效圆周力也大。（2’）

2、试说明齿形系数YF与齿轮的哪些参数有关，YF对齿根弯曲应力F有何影响（5分）

齿形系数YF反映了轮齿几何形状对齿根弯曲应力F的影响，凡是影响齿廓形状的参数如齿数z、变位系数x和分度圆压力角都影响YF。(3’)

如果齿数z增大、变位系数x和分度圆压力角增大，均可以使齿根增厚，齿形系数YF减小，F减小。 (2’)

3、为提高轮齿的抗折断能力，可采取哪些措施（5分） 可适当增大齿根圆角半径以减小应力集中；（1’） 合理提高齿轮的制造精度和安装精度；(1’) 正确选择材料和热处理方式；(2’)

以及对齿根部位进行喷丸、辗压等强化处理。(1’)

4、螺纹联接防松的实质是什么按工作原理分，防松的方法有哪几类 答：防松的实质是防止螺纹副间的相对转动。（2分）

防松的方法有摩擦防松、机械防松、永久防松。（3分）

5、什么是滚动轴承的基本额定动负荷其方向是如何确定的（5分）

答：轴承工作温度在100oC以下，基本额定寿命L=1x10r时，轴承所能承受的最大载荷，称为基本额定动负荷。(2分) 对于向心轴承，其方向为径向载荷；（1分） 对于推力轴承，其方向为轴向载荷；（1分）

对于角接触轴承，其方向为载荷的径向分量。（1分）

6、简述非液体摩擦径向滑动轴承校核计算的主要内容（5分） 答：（1）验算压强：滑动轴承压强p≤许用压强[p]；（2分） 验算pv值：pv≤[pv]; （2分） 验算轴径圆周速度v：v≤[v]。（1分） 三、分析计算题

1、如图示，卷筒与齿轮用普通螺栓联接在一起（螺栓个数Z=8），轴不旋转，卷筒与齿轮在轴上旋转，已知卷筒所受旋转力矩T=107Nmm，螺栓分布直径D0=500mm，卷筒与齿轮接合面间摩擦系数f=，可靠性系数Kf =，螺栓材料的屈服极限σS

6

=300Mpa，安全系数S=3。试设计该螺栓组的螺栓直径。（10分）

普通螺纹基本尺寸表（第一系列）

公称直径d 24 30 36 42 中径d2 小径d1 螺距p 3 4 48 解：设螺栓受预紧力F ①计算螺栓所需预紧力F’

ZfF'' 5 D0KfT（2分） 221.2107F50000N（2分）

ZfD080.125002KfT②计算许用应力

sS300100MPa（2分） 3③确定螺栓直径d1

d141.3F'41.35000028.768mm（2分）

100④选择螺栓

查表选取M36（d1=>）（2分）

2、如图所示，a)、b)分别为斜齿圆柱齿轮的悬臂布置和对称布置的支承形式。图

1)、2) 分别为一对角接触球轴承背对背、面对面安装支承形式。

1） 请合理选择斜齿轮不同布置形式下，一对角接触球轴承的支承形式，你认为正确的，在“□”中打“√”：

图a)所示悬臂布置宜采用： √图1)； 图2) （1分） 图b)所示对称布置宜采用： 图1)；√图2)。（1分）

2） 根据1）中的选择结果计算图a）所示情况下，轴承的轴向力Fa1、Fa2。

已知：轴承径向载荷Fr1、Fr2、齿轮的轴向力A方向如图所示，大小分别为：Fr1=4000N、Fr2=2000N，A=2000N。轴承内部轴向力S=。（4分） 解：S1= = = 1600(N) ，方向向左； （1分）

S2= = = 800(N) ，方向向右； （1分）

S2+A = 800+2000 = 2800 (N) > S1 = 1600 (N) （1分） 所以，Fa1 = S2+A = 2800 N （1分） Fa2 = S2 = 800 N

3） 若该对轴承的寿命为5000小时，现将当量动载荷加大一倍，将转速减小一半，试计算后确定该对轴承能否满足载荷及转速改变后寿命至少1000小时的工作要求（4分） 标准答案：

Lh106(fTCfPP)3(60n)L'h106(fTCfP(2P))3(60n2)2Lh/825000/81250(小时)1000(小时)(2分)(1分)（1分） 结论：此轴承能够满足寿命至少1000小时要求。

3、在图示传动系统中，件1和2均为斜齿圆柱齿轮，件3为蜗杆，件4为蜗轮。已知齿轮1轮齿螺旋线方向为左旋，其转向如图所示，试回答下列问题： 1）齿轮2的轮齿螺旋线方向是 旋。（1分）

2）在图中画出齿轮1、齿轮2在节点A所受的轴向力Fa1和Fa2的方向。（2分） 3）为使在Ⅱ轴上的齿轮2与蜗杆3的轴向力相互抵消一部分，蜗杆3的螺旋线方向应该是 旋，并在图中画出蜗杆的旋向；在节点B处画出蜗杆3所受的轴向力Fa3、圆周力Ft3和径向力Fr3的方向，在节点B处画出蜗轮4所受的圆周力Ft4和径向力Fr4的方向，在图中画出蜗轮4的转动方向。（8分） 答：

1）右旋。（1’）

2）齿轮1、齿轮2在节点A所受的轴向力Fa1和Fa2的方向如图所示。(2’) 3) 右旋；（1’） 画出螺旋线方向(1’)

蜗杆3所受的三个分力Fa3、Ft3和Fr3的方向如图所示；(3’) 蜗轮4所受的圆周力Ft4和径向力Fr4的方向如图所示；（2’） 蜗轮4的转动方向如图所示。(1’)

4、一对标准斜齿圆柱齿轮传动如图所示，已知：输入轴转速n1960r/min，输入功率P3kW，齿轮齿数z121，z2=62，法向模数mn2.5mm，分度圆螺旋角

8.849725，分度圆柱上的法面压力角n20，试计算：

（1）输入轴I上的转矩；（2）大斜齿圆柱齿轮上三个小。（本题4分） 解：输入轴上的转矩

P3103T129.84

n19602/60Ft2T1229.84cos1.123kN d12.521分力的大

1.123tan20FrFttann/cos0.414kW (1’)

cos8.849725FaFttan1.123tan8.8497250.175kN (1’)