机械设计原理复习题

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1、一、填空题每空1分，计25分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、；b、；c、。2、带传动中紧边拉力为，松边拉力为，则其传递的有效圆周力为 c 。a、；b、；c、；d、。 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，与的关系可用著名的欧拉公式表示为 。6、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

2、。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、；b、；c、；d、。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15，其精度为 P0 级。13、下列各种联轴器中，能减缓振动和冲击

3、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、輾压等强化处理。(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

4、久防松。（3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=0.12，可靠性系数Kf =1.2，螺栓材料的屈服极限S=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中径d2小径d1螺距p2422.05120.75233027.72726.2113.53633.40231.67044239.07737.1294.54844.72542.5875 解：设螺栓受预紧力计算螺栓所需预

5、紧力F（2分）（2分）计算许用应力（2分）确定螺栓直径d1（2分）选择螺栓查表选取M36（d1=31.670mm28.768mm）（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

6、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=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 = 2800 N （1分） Fa2 = S2 = 800 N3） 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

7、1000小时的工作要求？（4分）标准答案： 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所受的轴向力和的方向。（2分）3）为使在轴上的齿轮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、圆周力和径向力的方向，在节点B处画出蜗轮4所受的圆周力和径向力的方向，在图中画出蜗轮4的转动方向。（8分）1）右旋。（1）2

8、）齿轮1、齿轮2在节点A所受的轴向力和的方向如图所示。(2)3) 右旋；（1） 画出螺旋线方向(1)蜗杆3所受的三个分力、和的方向如图所示；(3)蜗轮4所受的圆周力和径向力的方向如图所示；（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，输入功率kW，齿轮齿数，=62，法向模数mm，分度圆螺旋角，分度圆柱上的法面压力角，试计算：（1）输入轴I上的转矩；（2）大斜齿圆柱齿轮上三个分力的大小。（本题4分）解： 输入轴上的转矩N. m kN kW kN 一、填空题及选择填空题（27分，每空1分）1当动压润滑条件不具备，且边界膜遭破坏时，就会出现流体摩擦、边

9、界摩擦和干摩擦同时存在的现象，这种摩擦状态称为混合摩擦。2. 一公称直径为d=16mm的螺纹副，螺纹头数n=2,螺距p=4mm, 螺纹中径d2=D2=14mm,牙侧角=15,螺纹副材料的当量摩擦系数f=0.080.10, 经计算该螺纹副 a 自锁性要求。 a.满足 b.不满足3. 导向平键连接的主要失效形式是 工作面的磨损 ，设计时通过限制 工作面间的压强 来进行耐磨性计算；半圆键的缺点是 键槽对轴强度削弱较大 ，所以主要适用于轴端。4. 作为标准普通V带工作面的两侧面夹角为=40，相应的V带轮轮槽的两侧面夹角则 b 。 a.大于40 b.小于40 c. 等于40。5. 传动带所能传递的最大有

10、效圆周力Fmax与初拉力F0、带在小带轮上的包角1、带与带轮间的摩擦系数f等因素有关，它们的值越大，Fmax就越大。当传递的外载荷超过最大有效圆周力下的承载能力时，带在带轮上发生打滑现象；而且在传动比大于1的情况下，打滑总是先从小带轮上开始的，其原因是带在小带轮上的包角小于大带轮上的包角（或带在大带轮上的包角大于小带轮上的包角）。6. 齿轮传动的五种主要失效形式中，最严重、必须避免的失效形式是轮齿折断；软齿面闭式齿轮传动最主要的失效形式是齿面疲劳点蚀；高速重载齿轮传动易发生热胶合；轮齿的塑性变形常发生在齿面材料较软、低速重载、频繁起动的传动中。7. 下列齿轮参数中，对齿形系数YF没有影响的是

11、e 。 a. 齿数 b. 变位系数 c. 齿顶高系数 d. 压力角 e. 模数8. 按国家标准GB/292-93规定，型号7212 C/DB轴承的类型为 角接触球轴承，宽度类型为 窄系列 ，精度等级为 P0 ，公称接触角 = 15 。9. 对于转动的滚动轴承,其主要失效形式是 疲劳点蚀 , 对于不转动、低速或摆动的轴承，主要失效形式是 局部塑性变形 , 对于高速轴承， 发热以至胶合 是其主要失效形式。10. 滑动轴承一般由轴颈、轴瓦、轴承座三者组成， 其失效形式主要是 胶合和磨损 ，主要发生在 轴瓦 上。一、填空题（25分）每空1分滚动轴承轴系一端固定一端游动的固定方式常用在 跨距较大 或 工

12、作温度较高 情况下。2、dn值大的滚动轴承应采用 油 润滑，而dn值小的滚动轴承可采用 润滑脂 润滑。3、滑动轴承保证液体动压润滑的条件有 相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙；被油膜分开的两表面必须有足够的相对滑动速度，其运动方向必须使润滑油大口进小口出； 润滑油必须有一定的粘度供油要充分 。 、混合摩擦（非液体摩擦）滑动轴承计算应校核 P 、 V 、 PV 值。、列举两种刚性联轴器的名称，并说明是否具有补偿轴向。径向或角向位移的能力： 套筒式联轴器（无补偿能力）凸缘式联轴器（无补偿能力）。、轴按所受载荷性质分类，只承受弯矩的称 心 轴；只承受扭矩称传动轴；承受弯矩和扭矩称转轴。、直齿圆

13、锥齿轮的当量齿数z/cos；标准模数和压力角在齿轮大端；受力分析和强度计算用平均分度圆直径。、带传动的主要失效形式为打滑和疲劳破坏。、带工作是截面上产生的应力有 拉应力 ， 弯曲应力 ， 离心应力 。10、在齿轮传动中，大小齿轮的接触应力是 相 等的，大小齿轮的弯曲应力是 不 等的。1、滚动轴承内圈与轴配合的正确标注应为 C 。 A .30H7/k6 B. 30H7 C .30k62、下列滚动轴承密封装置，其中AC是属于接触式密封，而BD是属于非接触式密封。.毡圈密封.甩油环.密封环.缝隙密封、在B情况下，滑动轴承润滑油的粘度不应选得较高。.重载.高速.工作温度.高承受变载或冲击振动载荷、两相

14、对滑动的接触表面，依靠吸附油膜进行润滑的摩擦状态称D。.液体摩擦.半液体摩擦.混合摩擦.边界摩擦、半圆键联接当采用双键时两键应D布置。.在周向相隔 .在周向相隔.在周向相隔.在轴向沿同一直线、为了提高受轴向变载荷螺栓联接的疲劳强度，应B。.增加螺栓刚度。.降低螺栓刚度。.降低被联接件刚度。、弹簧的刚度为，弹簧的刚度为，两弹簧并联的刚度为C。. .（）、强度等级为.8级的螺栓材料D。.、链轮中心距已定，合理确定链传动的链长时，应取B。.任意值.等于链节长度的偶数倍.等于链节长度的奇数倍、带传动的两带轮直径不相等，一般情况下，应使哪个轮曹楔角较大B？.大轮.小轮.主动论.从动轮三、计算题（34分）

15、1、（14分）图示为手动铰车中所采用的蜗杆传动。已知m=8mm，d1=80mm ，z1=1，i=40，卷筒的直径D=250mm，试计算：（1）欲使重物上升1m，应转动蜗杆的转数；（2）设蜗杆和蜗轮间的当量摩擦系数为0.18，检验该蜗杆传动是否满足自锁条件；（3）设重物重Q=5kN，通过手柄转臂施加的力F=100N，手柄转臂的长度l的最小值 (不计轴承效率) 。解：（1）重物上升1m时，卷筒转动圈数：N2=1000/D=1000(250x3.14)=1.27蜗杆转动圈数为：N1=i N2=40x1.27=50.96(圈) （4分） （2）蜗杆直径系数q=d1/m=808=10题图3-1导程角：=

16、arctan=arctan=7.125o 当量摩擦角：v=arctanfv= arctan=10.204o因为：v所以 蜗杆传动满足自锁条件 （4分）（3）蜗杆传动的啮合效率： 则: （6 分）2、（10分）一普通V带传动传递功率为P = 7.5 kW，带速u = 10 m/s，紧边拉力是松边拉力的两倍，即F1=2F2，试求紧边拉力、松边拉力和有效拉力。解: （2 分） （2 分） = （2 分）=750N （2 分）所以 =2x750=1500N （2 分）3、（10分）图示为一刚性凸缘联轴器，材料为Q215钢，传递的最大转矩为1400 N.m（静载荷）。已知轴的材料为45钢，工作时有轻微冲

17、击。试根据图示和表为该联轴器选择平键，确定键的尺寸，并校核其强度（）。解:由轴径55查下表,选取键b=16,h=10,键长L=90键的工作长度l=L-b=90-16=74mm键与联轴器的接触长度k=0.5h=0.5x10=5mm由=100可见联接挤压强度不够，考虑到相差较大，所以应采用双键，相隔180布置 ，双键的工作长度l=1.5x74=111mm见的标记为:键16x90图3-3四、分析题（30分）每题10分111116111121111811117111131111511114111191111101、在图示轴的结构图中存在多处错误，请指出错误点，说明出错原因，并加以改正。 图4-1 .无

18、垫片；无间隙、无密封键太长无定位轴肩无轴肩 套筒高于内圈高度轴和轮毂一样长，起不到定位作用；无定位；无垫片采用反装。 指出1处（0.5分）改正1处（0.5分）2、立式搅拌机由电动机远距离传动如图，连续工作，搅拌机转速n = 30 r/min，电动机转速nd = 1440 r/min，功率P = 5.5 kW。试设计传动方案，画出传动简图，分配各级传动比。各种传动的单级传动比常用值见下表。（10分）总传动比:i=n/nD=1440/30=48 （2分）方案：电动机 带传动(i=3) 蜗杆传动(i=16) （4分）-121、电动机 2、搅拌机图4-2画出方案图（4分）各种传动的单级传动比常用值传动类型传动比传动类型传动比平带传动5圆柱齿轮传动5V带传动6圆锥齿轮传动3链传动6蜗杆传动8403、传动力分析如图所示为一蜗杆-圆柱斜齿轮-直齿圆锥齿轮三级传动。已知蜗杆为主动，且按图示方向转动。试在图中绘出：（1）各轮传向。（2.5分）（2）使II、III轴轴承所受轴向力较小时的斜齿轮轮齿的旋向。（2分）（3）各啮合点处所受诸分力、的方向。（5.5分）图4-3