机械设计基础_复习题(带答案)

机械设计 复习题

一 选择题:

1. 下列组合中的零、部件，都属于“机械设计”课程研究对象的是 ( D )

A. 齿轮、轴、柴油机的曲轴 B. V带、滚子链、汽门顶杆

C. 平键、六角头螺栓、活塞 D. 滚动轴承、弹簧、联轴器



2. 对于启动频繁的转轴上的扭转剪切应力，一般将其处理为 ( C )

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. 当螺纹的牙型角越大时，螺纹副的当量摩擦角越大，此时

影响螺纹副效率的主要参数是 ( D )

A. 升角 B. 线数

C. 螺距和牙形角 D. 升角和牙形角



4. V带设计中确定V带根数的依据是 ( C )

A. 计算功率 B. 传动功率

C. 带传动的设计准则 D. 计算功率与小带轮转速



5. 造成带传动传动比不准确的原因是 ( D )

A. 带轮传动的张紧力不足 B. 带传动的打滑

C. 传动的功率大于设计值 D. 带传动的弹性滑动



6. 下列参数组中，对套筒滚子链承载能力影响最明显的是 ( 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，动载荷系数ＫV ，除决定于齿轮的圆周

速度Ｖ以外，与下列因素有关的是 ( C )

A.齿面粗糙度 B.轮齿宽度

C.齿轮制造精度 D.端面重合度



8. 下列中作为蜗杆传动最主要的缺点是 ( D )

A. 制造费用较高 B. 对啮合副的材料要求较高

C. 难以进行精确的强度计算 D. 传动效率较低、发热较大



9．当摩擦发生在流体内部的分子之间时，称为： ( C )

A. 干摩擦 B. 边界摩擦

C. 流体摩擦 D. 混合摩擦



10. 滚动轴承一般由如下几个部份组成，它们分别称为: （ A ）

A. 内圈、外圈、滚动体和保持架

B. 上圈、下圈、滚动体和保持架

C. 紧圈、活圈、滚动体和保持架


D. 动圈、座圈、滚动体和保持架



11．当转轴上的支点位置尚未确定时，初估轴的直径使用的计算依据是 （ A ）

A.扭转强度 B.弯曲强度

D.弯曲刚度 D.复合强度



12．要求补偿位移且载荷平稳时，优先选用的联轴器的类别为 ( C )

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. 标准平键联接的承载能力，通常取决于 ( D )

A. 轮毂的挤压强度 B. 键的剪切强度

C. 键的弯曲强度 D. 键工作表面的挤压强度



14. 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



15. 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



16. 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



17. 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



18. 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

19．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



20． 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



21. 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



22． 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



23．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



24. 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

1、圆柱齿轮传动设计，齿宽系数φd=b/d1,当b愈大，承载能力也愈 大 ，但使
偏载 现象严重，因此φd取值应恰当，对称布置的齿轮比悬臂布置的齿轮取偏
大 值.

2、代号为36205的滚动轴承, 其内径d= 25
mm, 尺寸系列代号为 62 , 轴承类型代号为
3 。

3、右图所示的联轴器的名称为 凸缘联轴器

适宜的使用场合为 载荷平稳且要求严格对中
。

4、 圆柱齿轮传动设计，齿宽b =φd·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



5、号为6211的滚动轴承, 其内径d= 55 mm, 尺寸系列代号为 2 ,



轴承类型代号为 6 。



6、右图所示的联轴器的名称为弹性套柱销联轴器





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。

三 问答题:

1、 同一型号的三角带, 为何小带轮直径越小, 单根三角带所能传递的功
率越小?

答：由P=·v得，直径越小，转速一定时，线速度越小，所以能传递的功率越小。 tF

直径越小，皮带在小带轮上的弯曲应力越大，许可的最大拉应力即就越小，因此能传
递的功率也就越小。
tF



2、链速V一定时,链轮齿数Z的多少和链节距P的大小对链传动的动载
荷有何影响?



答：齿数Z越大，动载荷越小。

链节距越小，动载荷越小。



3、请比较齿轮传动与蜗杆传动的主要失效形式的异同点。



答：两者主要失效形式都有点蚀、断齿、胶合、磨损。

不同的是对于蜗杆传动，胶合失效和磨损必须首先考虑。而对于齿轮传动以点蚀、断齿
失效为主。



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：螺钉联接

需使用六角头螺栓及垫圈。

适用于被联接件之一不便钻通孔，且不需经常装拆的场合。













5、 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。



链传动平均传动比是一个定值，但带传动传动比不准确。

带传动放高速级，链传动放低速级。

6、 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。

链轮齿数Z越大，多边形效应越小。



7、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：Hσ≦[Hσ]

齿根弯曲疲劳准则：Fσ≦[Fσ]

使用Hσ≦[Hσ]计算准则计算分度圆直径 1d

使用Fσ≦[Fσ]计算准则计算或校核模数m





8、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

使用双头螺柱,六角螺母。

垫圈，适用于被联接件之一不便钻通孔，且需经常装拆的场
合。















四 分析计算题

1、已知一扳手由两段钢板，用2个螺栓联结而成，结构如图。扳手拧紧力 P=100
N。求：

(1) 若板间摩擦系数 f=0.12,螺栓材料的许用应力[σ]=120MPa,可靠系数
1.2, 若使用普通六角螺栓，试

依据强度条件计算出螺栓的危险剖面应具有的最
小直径。

(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力平移

②作左钢板受力分析：



1RF==2RF2P

2a=10aP =5P
=+=5.5P
1TF1TFmaxF1RF1TF

③=0F12.02.1maxF.
=55P=5500 （N）

④ ≥1d][
43.10σπF=
12055003.14×××π=8.7 mm

(2）直径减小，因为此时螺栓直接承受剪切与挤压。



2. 如右图所示为蜗轮蜗杆—圆锥齿轮组
合传动装置。蜗杆转向n1如图所示。已知蜗杆为
右旋。

(1)中间轴Ⅱ上的轴向力能否抵消一部分？

(2) 确定轴Ⅲ的转向(画在图上)；

(3)在蜗轮上标出蜗轮的圆周力Ft2、径向力
Fr2、轴向力Fa2的方向。( 方向指向纸面的用.表
示, 相反的则用⊙表示)



答：（1）轴II上的轴向力能抵消一部分。

（2）

（3）如图















3．一闭式标准圆柱齿轮传动, 模数m=5 mm，小齿轮齿数Z1 =25、传动比
i=2.4, 查得大、小齿轮的齿形系数YFa2=2.32, YFa1=2.72, 大、小齿轮的应力修
正系数Ysa2=1.76, Ysa1=1.58,而大小齿轮的许用弯曲应力为：[σF] 2=300 MPa，[σF]
1=320 MPa，并且算得大齿轮的齿根弯曲应力σF2=280 MPa。试问：
（备用公式）

1）哪一个齿轮的弯曲疲劳强度高？

2）两个齿轮的弯曲疲劳强度是否足够？

答：（1）由
111][
saFaFYYσ=
58.172.2320×=74.46 <
222][
saFaFYYσ=
72.132.2300×=75.18

[22131FsaFadFYYZmKTσφσ≤=

大齿轮弯曲疲劳强度高。



（2）1Fσ=11222saFasaFaFYYYY.
σ=58.172.272.132.2280..
×=301.6 MPa

∴ 1Fσ< 1][Fσ 2Fσ< 2][Fσ 两个齿轮弯曲疲劳强度足够。

4、如图所示，轴由一对7306AC角接触
球轴承支承。已知Fr1 ＝3000 N, Fr2
＝1000 N ,n=1200 r/min，作用在轴上的
外加轴向载荷Fae =500 N方向如图所
示。若载荷系数fP ＝1, 轴在常温下工
作。预期寿命Lh=7200h,试问该轴承是否
合适？(该轴承Cr＝25200 N, e＝0.68, X＝0.41, Y＝0.87) 。

备用公式：







解： =0.7=2100 N 1dF1rF

=0.7=700 N 2dF2rF

= max =2100 1aF1dF

+=700+500=1200 2dFaeF

∴ =2100 N 1aF

=-=2100-500=1600 N 2aF1dFaeF

/=0.7> e=0.68, X=0.41 ,Y=0.87 1aF1rF

/=1.6> e, X=0.41 ,Y=0.87 2aF2rF

=0.41×3000+0.87×2100=3057 N 1P

=0.41×1000+0.87×1600=1802 N 2P

则：=hL36)
305725200(
12006010×=7780 h > 7200

所以所选轴承合适。





FrFhPCnLdh7.06010610=
..
.
..
.=
ε



5、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[σ]=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：·1100=F·400
=
1R1R1R114F=21.82KN

②作左板受力分析：





1RF==2RF282.21=10.91 KN





1TF==2TF200T=
2004001.R=43.64 KN

③=+=10.91+43.64=54.55 KN maxF1RF1TF

④=0F18.055.542.1.
=363.7 KN

⑤σ=
210)2/(
3.1dFπ=2103.14dFπ××≦[σ]

1d=
1103637003.14×××π=73.97 （mm）

（2）若采用铰制孔用螺栓直径将减小，因为此时螺栓直接承受剪力。













2.如右图所示传动系统，已知
齿轮与蜗杆传动如图所示。

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。
2） 确定蜗轮的转向(画在图上)
3） 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)




解：



























3．一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
最大转矩T1等于多少？

齿轮

m/mm

Z

b/mm

YFa

Ysa

[σF]

[σH]

1

3

17

60

2.97

1.52

390

500

2

3

45

55

2.35

1.68

370

470



（备用公式）













解：

（1）齿轮2易点蚀

齿轮1易弯曲疲劳折断



因为：
111][
saFaFYYσ=
52.197.2390×=86.39


222][
saFaFYYσ=
68.135.2370×=93.72

（2）≦1T173552][2...
saFaFYKYσ=379604.6 （N·mm）

4、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) 。











解：

1dF=
6.122500×=781.25 N

2dF=
6.125000×=1563 N

1aF= =781.25 1dF

-=1563-2000=-437 2dFaeF

=781.25 1aF

2aF=1dF+aeF

1aF/=0.3125< e, Y=0,X=1 1rF

2aF/=2781.25/5000=0.55605> e, Y=1.6,X=0.4 2rF

1P

2P=0.4×5000+1.6×2781.25=6450 N

以轴承2寿命短些

所



五、结构改错

)2(YFFrd=轴承内部附加轴向力：

答：
① 处应有调整垫片；
② 轴承端盖应顶住轴承外环；
③ 套筒过高，轴承无法
④ 不便于固定齿轮；
⑤ 应有键进行齿
⑥ 应有密封；
⑦ 密封处留有间隙；


2、

相同错误按一处算）。

2 36
7
①



①无调整垫片。

2、滚动轴承内圈的定位轴肩已高于内圈高度，无法拆卸。

3、轴环处圆角半径大于轮毂圆角半径，无法实现对轮毂的轴向定位。

4、安装齿轮处键槽位置偏左，应该稍偏向右端。

5、轮毂的宽度小于相应轴段的宽度，无法实现对轮毂的轴向定位。

6、密封圈处轴承盖与轴之间没有间隙。

7、密封槽应为梯形。

8、应有轴肩，以便装拆轴承。

9、应有轴肩，以便轴上零件定位。

10、轴上的两个键应在同一侧。