同济大学机械设计试题

2014同济大学机械设计真题与答案解析

考试真题

科目代码：812 科目名称：机械设计满分分值：150

答题要求：1、答题一律做在答题纸上，做在试卷上无效。

2、考试时间180分钟。

3、本试卷不可带出考场，违反者作零分处理。

一、单项选择题（每格2分，共30分）

1、设计一台机器，包含以下几个阶段：①总体设计阶段；②计划阶段；③技术设计阶段。它们正确进行的顺序是（）。

A. ①②③

B. ③②①

C. ②①③③

D. ②③①

2、某零件采用45号钢制造，经调质后的对称循环疲劳极限σ =307MPa，应力循环基数N =5×10 次，材料常数m=9，当实际应力循环次数N=10 次时，则有限寿命疲劳极限σ为（）。

A.257

B.367

C.474

D.425

3、为降低螺栓总拉伸载荷F 的变化范围，可以（）。

A.增大螺栓刚度或增大被联接件刚度

B.减少螺栓刚度或增大被联接件刚度

C.减少螺栓刚度或减少被联接件刚度

D.增大螺栓刚度或减少被联接件刚度

4.在下列参数中，（）对齿轮的齿形系数值没有影响。

A.齿数z

B.螺旋角β

C.模数m

D.分度圆锥角δ

5、已知一齿轮的制造工艺工程是：加工齿坯，滚齿，表面淬火和磨齿，则该齿轮的材料是（）。

A.20Cr

B.Q235

C.40Cr

D.HT200

6、用联轴器联接的两轴，若主动轴直径为d ，从动轴直径d ，则（）。

A、d >d

B、d

C、d 、d 一定相等

D、d 、d 可以不相等或相等

7、一般，在齿轮减速器轴的设计中包括：①强度校核，②轴系结构设计，③初估轴径？，

④受力分析并确定危险剖面，⑤刚度计算。正确的设计程序是（）。

A. ①②③④⑤

B. ⑤④③②①

C. ③②④①⑤

D. ③④①⑤②

8、用弯扭合成计算轴的强度时，公式中系数α是考虑（）。

A.计算公式不准确

B.材料抗弯与抗扭的性能不同

C.载荷计算不精确

D.转矩和弯矩的循环性质不同

9、设平键联接原来传递的最大转矩为T，现欲增为1.5T，则应（）。

A.安装一对平键

B.将轴直径增大到1.5倍

C.将键宽增大1.5倍

D.将键高增大到1.5倍

10、在下列轴毂联接中，定心精度最高的是（）。

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A.平键联接

B.半圆键联接

C.楔键联接

D.花键联接

11、一斜齿圆柱齿轮传动，已知法向模数m =4mm，齿数Z =20，螺旋角，齿宽b =80mm，

b =75mm，则该传动的齿宽系数，等于（）。

A.0.852

B.0.88

C.0.8

D.0.907

12、带传动在工作中产生弹性滑动的原因是（）。

A.带与带轮间摩擦系数较小

B.所带的外载过大

C.带的弹性与紧边和松边有拉力差

D.初拉力过小

13、普通V带两侧面的夹角为40 ，所以带轮轮槽角φ（）。

A．>40 B.=40 C.<40 D.由具体情况而定

14、变位蜗杆传动是（）。

A.同时改变蜗杆、蜗轮尺寸

B.只改变蜗杆尺寸

C.只改变蜗轮尺寸

D.蜗杆、蜗轮尺寸都保持不变

15、一批在同样载荷和同样工作条件下运转的型号相同的滚动轴承，（）。

A.它们的寿命应该相同

B.90%大的轴承的寿命应该相同

C.它们的最低寿命应该相同点

D.它们的寿命不相同

二、分析计算题

1、已知：一单向旋转的转轴由45号钢制成（ =380MPa、 =650MPa、 =900MPa、

=0.1），转轴的弯曲疲劳综合影响系数K =2.0，试解答：（15分）

（1）确定材料及零件的极限应力（ - ）图中A,B,A’,B’C各点的坐标；以及角θ的大小？（2）如转轴在图中①②③④四种情况下工作，则各应算什么强度？又转轴在此时是否安全？

（3）如要求弯矩作用下的安全系数S =2.5；试确定此转轴正常工作时能承受的最大弯曲

应力是多少？

2、一紧螺栓联接中，每个螺栓所受的预紧力F 及载荷（力）一变形图如下所示，α=β试

问（分别以作图法和计算法求解）：（15分）

（1）如外载荷F 为6000N时，螺栓总拉力F =?剩余预紧力F =？

（2）如改变螺栓刚度，使F 将为8000N，而要求F及F 不变，则此时α=？F =？

3、有一对标准直齿圆柱齿轮传动，设两齿轮材料、硬度、热处理方法、齿数、中心距、

传递功率、载荷系数均保持不变，而小齿轮转速由原来的n =1500rpm，将至n =960rpm，如要保持原来的轮齿弯曲强度，试问：（15分）

（1）需改变哪个参数？

（2）如何改变该参数？【可用比值表示分析结果】

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4、图示为V带传动简图，轮1为主动轮，轮2为从动轮，α为主动轮包角，α为从动轮

包角。（15分）

（1）绘出带工作时应力分布情况示意图。

（2）带工作时哪一点应力最大，其最大应力σ为多少？

（3）带传动中，带外表面应力循环特性r应为多少？

（4）为保持传动能力采用张紧轮张紧装置，张紧轮最好放在什么位置，为什么？

5、如图示一传动系统中，1为蜗杆，2为蜗轮，3和4为斜齿圆柱齿轮，5和6为直齿圆

锥齿轮。若蜗杆1主动，要求输出齿轮6的回转方向如图所示。请在i图中确定：（15分）（1）若要使Ⅱ、Ⅲ轴上所受轴向力互相抵消一部分，蜗杆1、蜗轮2，及斜齿轮3和4的

螺旋线方向；

（2）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴的回转方向；

（3）Ⅱ、Ⅲ轴上各轮的径向力F 轴向力F 、圆周力F 的方向。

6、如图所示，有一斜齿轮传动轴，两端安装一对30308轴承，斜齿轮的分度圆直径d

=200mm，斜齿轮齿上受到圆轴力F =4000N，径向力F =1000N,轴向力F =400N，载荷

系数f =1.2，L=200mm，L =L ,n=1500r/min,C=86.2KN。（15分）

（派生轴向力F =F /2Y，Y=2.1,e=0.28，F /F ≤e时，X=1,Y=0；F /F ＞e时，X=0.4，

Y=2.1）

（1）指出轴承代号的意义（类型、系列、内径尺寸）；

（2）求出两支承处的径向合成支反力F 、F ；

（3）求出两支承处的轴向载荷F 、F ；

（4）求出两支承处的当量动载荷P 、P ；

（5）求轴承寿命L ？

轴毂固定联接时，轮毂在轴上的固定方式有许多种，试举例说明并分析比较（至少应绘出

五种轴毂联接的结构草图）。（10分）

三、结构分析题

一滚动轴承轴系结构，支承方式为双支点各单向固定。下图为该轴系的部分结构；半联轴

器I是TL8联轴器，滚动轴承2是角接触球轴承，采用脂润滑，而齿轮3为稀油润滑。考

虑轴承的润滑、密封、调整、装拆。在图撒谎能够完成该轴系的结构设计未完成部分，并

给出各段轴的直径（可不按比例绘图）。（20分）

答案解析

科目代码：812 科目名称：机械设计满分分值：150

答题要求：1、答题一律做在答题纸上，做在试卷上无效。

2、考试时间180分钟。

3、本试卷不可带出考场，违反者作零分处理。

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