机械设计期末考试试题与答案分析

机械设计期末考试试题与答案分析
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机械设计试卷
一、选择题（共30分、每小题2分）
1、链传动作用在轴和轴承上的载荷比带传动要小，这主要是因为（ C ）。

A、链传动只用来传递较小功率
B、链速较高，在传递相同功率时圆周力小
C、链传动是啮合传动，无需大的张紧力
D、链的质量大，离心力大
2、直齿圆柱齿轮传动，当齿轮直径不变，而减小模数增加齿数时，则（ C ）。

A、提高了轮齿的弯曲强度
B、提高了齿面的接触强度
C、降低了轮齿的弯曲强度
D、降低了齿面的接触强度
3、受中等冲击载荷、支承刚度较差、速度较高的两轴之间宜选用（ A ）。

A．弹性柱销联轴器 B．凸缘联轴器
C. 十字滑块联轴器 D．万向联轴器
4、带传动工作时，设小带轮为主动轮，则带的最大应力发生在带（ C ）。

A．进入大带轮处 B．离开大带轮处
C. 进入小带轮处 D．离开小带轮处
5、有一减速器传动装置由带传动、链传动和齿轮传动组成，其安排顺序以方案
（ A ）为好。

A．带传动齿轮传动链传动
B．链传动齿轮传动带传动
C．带传动链传动齿轮传动
D．链传动带传动齿轮传动6．螺纹联接防松的根本问题在于（ C ）。

A、增加螺纹联接的轴向力
B、增加螺纹联接的横向力
C、防止螺纹副的相对转动
D、增加螺纹联接的刚度
7．为联接承受横向工作载荷的两块薄钢板，一般采用的螺纹联接类型应是（ A ）。

A．螺栓联接 B. 双头螺柱联接
C．螺钉联接 D. 紧定螺钉联接
8．齿面硬度HB≤350HBS的闭式钢制齿轮传动中，主要失效形式为（ B ）。

A．齿面磨损 B．齿面点蚀
C．齿面胶合 D. 轮齿折断
9.不完全液体润滑滑动轴承，验算]
[pv
pv 是为了防止轴承（ B ）。

A. 过度磨损
B. 过热产生胶合
C. 产生塑性变形
D. 发生疲劳点蚀
10、对于温度变化不大的短轴，考虑结构简单，轴承部件的轴向固定方式宜采用（ A ）。

A．两端固定 B．两端游动
C．一端固定一端游动 D．A，B，C均可以11、在蜗杆传动设计中，除规定模数标准化外，还规定蜗杆直径d1取标准，其目的是（ B ）。

A．限制加工蜗杆的刀具数量
B．限制加工蜗轮的刀具数量并便于刀具的标准化
C．为了装配方便
D．为了提高加工精度
12、工作时承受弯矩并传递转矩的轴称为（ B ）。

A、转动心轴
B、转轴
C、传动轴
D、固定心轴
13、普通平键的主要失效是（ A ）。

A．工作面被压溃或键被剪断 B．工作面产生胶合破坏
C. 工作面产生过度磨损 D．键被弯曲折断
14、带传动产生弹性滑动的原因是由于（ D ）。

A、带不是绝对挠性体
B、带与带轮间的摩擦系数偏低
C、带绕过带轮时产生离心力
D、带的紧边与松边拉力不等
15、非液体摩擦滑动轴承正常工作时，其工作面的摩擦状态是（ C ）。

A、完全液体摩擦状态
B、干摩擦状态
C、边界摩擦或混合摩擦状态
D、不确定
1.只受预紧力作用的螺栓连接，在强度计
算时，将所受的拉力（预紧力）乘以，
就可按拉伸强度计算，这是由于⎽⎽⎽⎽。

A）安全可靠 B）保证足够的预紧力 C）考虑扭剪应力 D）防止松脱2.为了提高蜗杆传动效率，，在润滑良好
条件下，最有效的是采用哪种方法？
⎽⎽⎽⎽。

A）单头蜗杆 B）多头蜗杆 C）大直径系数
蜗杆 D）提高蜗杆转速
3.当轴作单向回转时，若键位于轴上方，
平键工作面在键的⎽⎽⎽⎽。

A）上下两面B)上表面或下表面
C）一侧面D）两侧面
4.同种型号材质的单根V带所能传递的功
率，主要取决于⎽⎽⎽⎽。

A）传动比 B）中心距a和带长L d C）小轮包角α1 D）小轮直径D1和带速v
5.在蜗杆传动中，对于滑动速度v1≥3 m/s
的重要传动，应采用⎽⎽⎽⎽做蜗轮齿圈材
料。

A）ZCuSn10P1 B）HT200 C)45钢调质D）20CrMnTi渗碳淬火
6.齿轮传动引起附加动载荷和冲击振动的
根本原因是⎽⎽⎽⎽。

A）齿面误差 B）周节误差 C）基节误差D）中心距误差 E）以上都不是
7.直齿圆锥齿轮的强度计算是以⎽⎽⎽⎽为计
算依据的。

A)大端当量圆柱齿轮B）平均分度圆柱齿轮 C）平均分度圆处的当量圆
柱齿轮
8. 为提高齿轮传动的抗点蚀能力，有人提出下列几种方法，你认为正确的是哪几种⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽
A ）采用闭式传动
B ）加大中心距
C ）提高
齿面硬度 D ）减少齿数，加大模数 9. 按基本额定动负荷选定的滚动轴承，在
预定使用期限内其破坏率最大为⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。

A ．1%
B ．5%
C ．10%
D ．50%
10. 根据轴的承载情况， 的轴称为转轴。

A ．既承受弯矩又承受转矩
B ．只承受弯矩不承受转矩
C ．只承受转矩不承受弯矩
D ．承受较大轴向载荷11.采用螺纹联接时,若被联接件之—厚度较大，且材料较软，强度较低，需
要经常装拆，则一般宜采用 A 螺栓联接 B 双头螺柱联接 C 螺钉联接
12.螺纹副在摩擦系数一定时,螺纹的牙型角越大,则 A. 当量摩擦系数越小，自锁性能越好B ．当量摩擦系数越小，自锁性能越差C. 当量摩擦系数越大，自锁性能越差
D.当量摩擦系数越大，自锁性能越好
13、当键联接强度不足时可采用双键，使用两个平键时要求键 布置
A 在同—直线上
B 相隔900
C ．相隔1200
D 相隔1800
14、普通平键联接强度校核的内容主要是
A.校核键侧面的挤压强度
B.校核键的剪切强度两者均需校核D ．校核磨损
15、选取V 带型号，主要取决于 A 带的线速度 B 带的紧边拉力C 带的有
效拉力 D 带传递的功率和小带轮转速
16、为了限制链传动的动载荷，在节距p 和小链轮z 1一定时，应该限制
A ．小链轮的转速n 1 B.传动的功率P C.传递的圆周力
17、圆柱齿轮传动，当齿轮直径不变，而减
小模数时，可以
A ．提高轮齿的弯曲强度 B.提高轮齿的接触强度
C.提高轮齿的静强度 D ．改善传动的平稳性
18、当转速较低、同时受径向载荷和轴向载荷，要求便于安装时，宜选用
A．深沟球轴承 B．圆锥滚子轴承C．角接触球轴承
19、温度升高时，润滑油的粘度
A.随之升高
B.保持不变C．随之降低 D.可能升高也可能降低
20、圆柱螺旋弹簧的弹簧丝直径d=6mm,旋绕比C=5,则它的内径D1等于
A、30mm
B、24mm
C、36mm
D、40mm
三、判断题（对的打钩，错的打叉，每小题1分，共10分）
1.紧螺栓连接时，螺栓上的扭剪应力主要
是由横向力引起的。

（F ）
2.连接螺纹都能满足自锁条件。

（T ）
3.防松的根本问题在于防止螺旋副相对转
动。

（T ）4.普通平键接联的主要失效形式是键被剪
断。

（ F ）
5.带传动限制小带轮直径D1min的目的是使
带传动结构紧凑。

（F ）
6.规定蜗杆分度回直径d1和直径系数q为
标准值，是为了刀具的标准化。

（T）
7.齿轮弯曲强度计算中的齿形系数Y Fa只与
齿数有关，与模数无关。

（T）
8.齿轮传动中，轮齿齿面的点蚀损坏通常
首先出现在节线上。

（T ）
9.齿轮传动的齿宽系数 d，当齿轮于两支
承间非对称布置时，可选较大值。

（F
）
10.设计轴时，若计算发现安全系数S<[S]，
说明强度不够，须提高轴的强度。

（ T ）
图示为由圆锥齿轮和斜齿圆柱齿轮组成的传动系统。

已知：Ⅰ轴为输入轴，转向如图所示。

（1）在下图中标出各轮转向。

（2分）
（2）为使2、3两轮的轴向力方向相反，确定并在图中
标出3、4两轮的螺旋线方向。

（2分）
（3）在图中分别标出2、3两轮在啮合点处所受圆周力
t
F、轴向力
a
F和径向力
r
F的方向。

（4分）
（1）各轴转向如图所示。

（2） 3轮左旋，4轮右旋。

（3） 2、3两轮的各分力方向下图所示。

Ft2 Fr2
F a3
F F
Fa2
五、计算如图4-1传动系统，要求轴Ⅱ、Ⅲ上
的轴向力抵消一部分，试确定：
1)蜗轮6的转向；2)斜齿轮3、4和蜗杆5、
蜗轮6的旋向；
3)分别画出蜗杆5，蜗轮6啮合点的受力方
向
24.(1) 蜗轮
6的转向为逆
时针方向
(2)齿轮3左
旋，齿轮4右旋，蜗杆5右旋，蜗轮6右旋(3)蜗杆5啮合点受力方向如图(a)；蜗轮6
啮合点受力方向如图(b)
题（2题共20分，每小题10分）
1、一压力容器盖螺栓组连接如图所示，已知容器内径D=250mm ，内装具有一定压强的液体，沿凸缘圆周均匀分布12个M16（1d ＝）的普通螺栓，螺栓材料的许用拉应力
[]180MPa σ=，螺栓的相对刚度
/()0.5b b m c c c +=，按紧密性要求，剩余预紧力1F =F
，F 为螺栓的轴向工作载荷。

试计算：该螺栓组连
接允许容器内的液体最大压强max p 及每个螺栓连接所需的
预紧力0F 。

1、 计算每个螺栓允许的最大总拉力：
21
2[].........................24 1.3
20815.............................1d
F N σπ=
⨯=分
分 2、 计算容器内液体最大压强
212
max max 2.8 (120815)
7434.....................12.8
/4 (112)
1.8
2..............................1a F F F F F N D F p p MP π=+==
===分分分
分
3、
02...........................................2(208150.57434)17098......................1b
b m
C F F F C C N =-
+=-⨯=分
分
2、下图所示为一对角接触球轴承支承的轴系，轴承正安装（面对面），已知两个轴承的径向载荷分别为
1R F =2000N ，2R F = 4000N ，轴上作用的轴向外加载荷X
F
=1000N,轴承内部附加轴向力S F 的计算为S F =R F ，当轴承的轴向载荷与径向载荷之比A
R
F F ＞e 时，X= ，Y= ，
当
A
R F F ≤e ，X=1，Y= 0，e = ，载荷系数f
p
= ，试计
算：
（1）两个轴承的轴向载荷F A1、F A2； （2）两个轴承的当量动载荷P 1、P 2。

解：（1）
1122120.70.720001400............................10.70.740002800...........................1140010002400.........................1S R S R S X S F F N F F N F F F ==⨯===⨯=+=+=<分
分分
轴承1为压紧端，轴承2为放松端…………………………………1分
1222800100018002800A A S F N F F N
=-===…………………………
………….2分 (2)
1
11111111
2
2221800
0.90.68,0.41,0.87 (12000)
()20000.410.8718002386 (12800)
0.70.68,0.41,0.87 (14000)
A R p R A A R F e X Y F P f X F Y F N F e X Y F ==>====+=⨯+⨯==
=>===分分22222()40000.410.8728004076..............1F R A P f X F Y F N =+=⨯+⨯=分
分
六、结构题（10分）
下图为斜齿轮、轴、轴承组合结构图。

齿轮用油
润滑，轴承用脂润滑，指出该结构设计的错误。

要求： 1． 在图中用序号标注设计错误处；
2． 按序号列出错误，并用文字提出改正建议； 3． 不必在图中改正。

1左、右两边轴承端盖均无调整垫片2左边轴承内圈固定错误，轴肩高过内圈高度3键过长4齿轮轮毂的长度要长过与其配合的轴段的长度1－2mm5套筒高度高过右边轴承内圈的高度6右边轴承端盖与轴要留有间歇7右边轴承端盖与轴间要有密封圈8和右端轴承相配合的轴端作成阶梯轴，便于装拆9两端的轴承要设有挡油环10联轴器没有周向定位。

（1） 不应有密封装置； （2） 轴端无倒角，不利于装拆； （3） 套筒过高，左轴承不便于拆卸； （4） 轴段长度与蜗轮轮毂长度同长，
套筒顶不住蜗轮，蜗轮轴向固定
不可靠；
（5） 键槽过长，超出轴段； （6） 轴肩过高，右轴承不便于拆卸； （7） 轴段直径大于滚动轴承内径，滚
动轴承无法装入；
（8） 无调整垫片，轴承间隙无法调
整；
（9） 轴承盖（静止件）不能与转轴
（转动件）接触；
（10）应增加密封装置； （11）不应有此套筒；
（12）联轴承无周向定位，增加键；
（13）无轴端固定装置。

（14）2、(10分)[解] 画出的正确结构图如图。

（15）①固定轴肩端面与轴承盖的轴向间距太小。

（16）②轴承盖与轴之间应有间隙。

（17）③轴承内环和套简装不上，也拆不下来。

（18）④轴承安装方向不对。

（19）⑤轴承外圈内与壳体内壁间应有5-8mm间距。

（20）⑥与轮毂相配的轴段长度应小于轮毂长。

（21）⑦轴承内圈拆不下来。

（22）每指出1个错误得1分,满分。