机械设计期末复习

总论
一、判断题
1. 循环特性r =－1的变应力是脉动循环变应力。

( )
2. 只有静载荷产生静强度破坏，只有变载荷才产生疲劳破坏。

( )
3. 大多数通用机械零件及专用零件的失效都是由高周疲劳引起的。

( )
二、填空题
1. 在载荷与几何形状相同的条件下，钢制零件间的接触应力大于铸铁零件间的接触应力。

三、选择题
1、为了在高温下减轻磨损，应该加入的添加剂是。

A．极压添加剂B．降凝添加剂C．油性添加剂D．抗氧化添加剂
2、下列材料中常用于渗碳淬火热处理零件。

A．40Cr B．38CrMoAl C．20CrMnTi D．T10
3、下述各参数中，只要根据计算圆整即可，其余的应取标准值。

A. 螺纹大径
B. 齿轮宽度
C. 圆柱齿轮模数
D. 平键高度
4、绘制零件的极限应力线图（σa-σm图）时，必须已知的数据是_____ 。

A.σ-1 ，σ0 ，σs ，κσ
B.σ-1，σ0，σs，Kσ
C.σ-1，σ0，φσ，κσ
D.σ-1，σ0，φσ，Kσ
5、润滑良好的闭式齿轮传动，在下列措施中，___ 不利于减轻和防止齿面点蚀现象发生。

A．采用粘度低的润滑油 B. 提高齿面硬度
C．采用加入添加剂的润滑油 D. 降低齿面粗糙度值
四、简答题
1、
a max min ,,,,m r σσσσ 五个参数各代表什么绘图说明当m 250,0.25MPa r σ==时应力随时间的变化曲线。

连接
一、判断题
受横向变载荷的普通螺栓连接中，螺栓所受力为静载荷。

( T ) 滑键固定在轮毂上随轮毂一同沿着轴上的键槽移动。

( T )
平键连接包括轴、轮毂和键3个零件，验算连接的挤压强度时应按挤压应力是否小于等于三者中强度最强材料的许用挤压应力。

（ ）
对于普通螺栓联接，在拧紧螺母时，螺栓所受的载荷是拉力和扭矩。

( T )
普通平键连接采用两个键时，一般两键间的布置角度为180°。

( T )
矩形螺纹、梯形螺纹及锯齿形螺纹主要用于连接。

( F )
为了提高受轴向变载荷螺栓联接的疲劳强度，可以增加螺栓的刚度。

( F )
螺纹的升角越大，其联接的自锁性能就越好。

( F )
平键联接可以实现轴与轮毂的轴向和周向固定。

( F )
二、填空题
1．普通平键联接的工作面是键的 ，楔键联接的工作面是键的 。

2. 螺纹联接的防松方法，按其工作原理可分为 摩擦放松 、 机械放松 、 永久放松 等方式。

三、选择题
1. 在受轴向变载荷的紧螺栓连接中，采用空心螺栓，是为了 。

A ．增大变载荷下的剩余预紧力 B. 改善变载荷下的螺母支承面接触状态
C ．降低应力幅σa D. 减轻螺栓重量，节省材料
2. 用作调节或阻塞的螺纹，应采用 。

A ．三角形粗牙螺纹
B ． 矩形螺纹
C ．锯齿形螺纹
D ．三角形细牙螺纹
3. 在下列连接方式中 可以同时起将轴上零件在轴上作周向和轴向固定的作用。

A ． 平键连接
B ． 花键连接
C ． 过盈连接
D ．半圆键连接
4．在螺栓连接设计中，若被连接件为铸件，则往往在螺栓孔处做沉头座孔，其目的是
A ．避免螺栓受附加弯曲应力作用
B ．便于安装
C ．为安置防松装置 D. 铸造工艺需要
5．在受轴向变载荷作用的紧螺柱连接中，为提高螺栓的疲劳强度，可采取的措施是
A ．增大螺栓刚度C b ，减小被连接件刚度C m
B ．减小
C b ，增大C m
C ．增大C b 和C m
D ．减小C b 和C m
6．在承受横向载荷或旋转力矩的普通螺栓组联接中，螺栓杆_______ ____________ 作用。

A. 受切应力
B. 受拉应力
C. 受扭转切应力和拉应力
D. 既可能只受切应力，又可能只受拉应力。

7. 工作时不易松脱，同时可承受振动和变载荷作用的销联接，常选用 _______ 销。

A 槽 B. 开口 C. 圆锥 D. 圆柱
四、简答题
1、只受预紧力的紧连接螺栓强度条件公式[]0c 211.3=4a F d σσπ
≤，试解释引入系数的意义。

2、用一个半圆键承载能力不足时需采用两个半圆键，此时两键应如何配置为什么
3、降低螺栓刚度Cb 及增大被联接件刚度Cm 的具体措施有哪些
五、计算题
1、如图所示用两个M10(小径d 1=，中径d 2=的普通螺栓固定一牵引钩。

若螺钉材料为Q235钢，屈服极限σs =240MPa ，装配时控制预紧力（安全系数取S=）,考虑防滑系数K S =，接合面间摩擦系数f=，求允许的牵引力F Σ。

F Σ
解:
许用拉应力 []s
240=1501.6
MPa S σσ== 螺钉数z=2, 接合面数i=1, 则所需预紧力
0 1.2F 30.221
s K F F F fzi ∑∑∑===⨯⨯ 强度条件为 []02
11.3F 4d σπ
≤ 所以 []
21F 21194 1.33d N πσ∑≤=⨯⨯
2、图示螺栓连接中，采用两个M16（小径 d 1=, 中径d 2=,）的普通螺栓，螺栓材料为45钢，σs =640MPa, 连接时不严格控制预紧力，取安全系数S=4, 被连接件接合面间的摩擦系数f = 。

若考虑摩擦传力的防滑系数Ks=，试计算该连接允许传递的静载荷F Σ 。

F Σ
F Σ/2
F Σ2
解：
许用拉应力[σ]= σS/S=160Mpa
设每个螺栓所需预紧力为F0, 则fF0zi≥KsFΣ
故FΣ≤ 2/3 F0
由强度条件，知
F0≤18502Ｎ
故FΣ≤2/3 F0 =12335N
3．有一受预紧力F0和轴向工作载荷作用的紧螺栓连接，已知预紧力F0 ＝1000 N，螺栓的刚度C b与连接件的刚度C m相等，轴向工作载荷F = 1000 N，试计算该螺栓所受的总拉力F2 ＝剩余预紧力F1 ＝在预紧力F0不变的条件下，若保证被连接件间不出现缝隙，该螺栓的最大轴向工作载荷F max为多少
解：
4、图示螺栓联接中,采用两个M20的普通螺栓，其许用拉应力[σ]＝l60N／mm2，联接件接合面间摩擦系数f＝，防滑系数K s＝，计算该联接件允许传递的静载荷F＝(M20的螺栓d1＝
解：螺栓预紧后，接合面所产生的最大摩擦力必须大于或等于横向载荷，假设各螺栓所需预紧力均为F 0 则由平衡条件
fF 0zi ≥KsF
可得 fzi F K F s 0
螺栓危险截面的强度条件为
于是得
带传动及链传动
一、判断题
V带传动的平均传动比是准确的。

( )
采用张紧轮张紧V带时，最好将张紧轮布置在紧边。

( )
通常V带传动的中心距都做成不可调的。

( )
V带在减速传动过程中，带的最大应力发生在V带离开大带轮处。

( )
链传动设计时，链条节数应选奇数。

( )
在V带传动设计计算中，通常限制带的根数z<10，主要是为了保证每根带受力比较均匀。

( )
在带传动中，由离心力所引起的带的离心拉应力在各截面上都相等。

( )
二、填空题
1、在一般情况下，链传动的传动比为常数，传动比不为常数。

2、V带减速传动在工作时，最大应力σmax= ，发生在__________________ 处。

三、选择题
1、带传动中，两带轮与带的摩擦系数相同，直径不等，如有打滑则先发生在轮上
A . 大 B. 小 C.两带 D.不一定哪个
2、带和带轮材料组合的摩擦系数与初拉力一定时，，则带传动不打滑时的最大有效圆周力也愈大。

A．小带轮上的包角愈大B．带轮愈宽
C．大带轮上的包角愈大D．带速愈低
3、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
4、链传动设计中，限制最小和最大齿数的原因是
A．链传动的传动比不能过大B．避免产生振动和冲击；
C．避免加速链条的磨损和产生跳齿D．避免多边形效应
5、带在工件时产生弹性滑动，是由于_____ 。

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.带的松边与紧边拉力不等
四、简答题
1. 带传动的打滑经常在什么情况下发生打滑多发生在大带轮上还是小带轮上，为什么
2. 试分析初拉力F0对带传动的影响。

3. 在设计V带传动时，为什么要限制小带轮的最小直径既然预紧力越大传递的功率也越大，为什么还要限制预紧力的大小
齿轮传动
一、判断题
锥齿轮的大端模数为标准值。

( )
齿形系数与模数无关。

( )
其他条件相同时，齿宽系数φd越大，则齿面上的载荷分布越不均匀。

( )
锥齿轮的当量齿数一定小于实际齿数。

( )
增大压力角，有利于提高齿轮传动的弯曲强度和接触强度。

( )
一对圆柱齿轮若接触强度不够时，应增大模数；而齿根弯曲强度不够时，则要加大分度圆直径。

( )齿轮传动中齿面点蚀通常发生在轮齿节线以上的齿面上。

( )
内啮合圆柱齿轮传动中，其大、小齿轮的径向力都指向各自的轮心。

( )
二、填空题
1．齿轮传动的失效主要是轮齿的失效。

轮齿失效的主要形式有、、点蚀、胶合及塑性变形。

2. 一对齿轮啮合时，其大、小齿轮的接触应力是____________ ；而其许用接触应力是
___________________ 。

三、选择题
1、在闭式软齿面锥齿轮传动中，载荷平稳，按作为计算齿轮工作能力准则是最可能的。

A．齿根弯曲疲劳强度 B. 齿根弯曲静强度
C．齿面接触疲劳强度 C. 齿面接触静强度
2、一对圆柱齿轮啮合时，大小齿轮在啮合点处的接触应力。

A．肯定相等B．肯定不相等C．可能相等，也可能不相等
3、斜齿圆柱齿轮传动产生的动载荷与同样的直齿圆柱齿轮传动产生的动载荷相比：。

A．相等B．较小C．较大D．视实际运转条件，可能大也可能小
4、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．改善传动平稳性。

5、一对标准渐开线圆柱齿轮要正确啮合时，它们的必须相等。

A．直径B．模数C．齿宽D．齿数
6、在斜齿圆柱齿轮传动设计中，______ 参数或尺寸应取标准值。

A. 法面模数m n，
B. 端面模数m t，
C．分度圆柱螺旋角β D. 齿顶圆直径d a
7、设b1、b2分别为小齿轮和大齿轮的齿宽（i≠1），则设计斜齿圆柱齿轮传动的b1与b2的关系为
____ ，设计直齿圆锥齿轮传动时b1与b2的关系为______ 。

A. b1>b2
B. b1=b2
C. b1<b2
8、有两对标准直齿圆柱齿轮传动，已知参数为Ⅰ：m = 4mm, z1 =40，z2 =120; Ⅱ: m = 8mm，z1=20，z2=60，在其他条件相同的情况下，齿轮的接触疲劳强度_____ ；齿轮的弯曲疲劳强度
______ 。

A．Ⅰ<Ⅱ B.Ⅰ=Ⅱ C.Ⅰ>Ⅱ D. Ⅰ≠Ⅱ
四、简答题
齿轮常见的失效形式有哪些
试分析齿轮产生齿面磨损的主要原因，它是哪一种齿轮传动的主要失效形式防止磨损失效的最有效办法是什么
五、分析题
1、图示减速器，其I轴的旋转方向如图示。

合理确定第二级斜齿轮传动螺旋线的方向（图中画出）
画出II轴上作用于两齿轮上的圆周力、径向力、轴向力的方向。

解：斜齿轮螺旋线方向及各力方向均示于图中。

蜗杆传动
一、判断题
阿基米德蜗杆传动应用广泛的原因是传动效率高，精度高。

( )
“蜗杆与蜗轮的分度圆螺旋角大小相等、方向相反”是蜗杆传动正确啮合条件之一。

( )
一般情况下由下列参数可完全确定蜗杆传动的主要几何尺寸：（1）中心距；（2）传动比；(3)蜗杆头数；（4）模数；（5）蜗杆直径系数（或蜗杆分度圆直径）；（6）变位系数。

( )
二、选择题
1. 蜗杆传动不适用于。

A．大功率连续工作传动B．手动起重机构传动
C．短时间运转，间歇工作的传动D．精密分度传动
2．在润滑良好的条件下，为提高蜗杆传动的啮合效率，可采用的方法为
A．减小齿面滑动速度v s B. 减少蜗杆头数Z1
C．增加蜗杆头数Z1 D. 增大蜗杆直径系数q
三、简答题
1．试分析闭式蜗杆传动的主要失效形式与设计准则。

四、分析题
1. 图示传动装置，蜗杆轴I由电动机驱动，锥齿轮轴III接工作机，已知III轴的旋转方向n4。

（1）画出II轴锥齿轮所受的三个分力（F t3、F r3、F a3）（直接画在图上）。

（2）为使II轴上蜗轮与锥齿轮所受的轴向力方向相反，蜗轮应为旋。

（3）蜗杆应为旋，其转向为时针方向。

解：
( 1 ) II轴锥齿轮所受的三个分力如图所示。

（2）右
（3）右，逆
2.如图为圆柱齿轮—蜗杆传动。

已知斜齿轮1的转动方向和斜齿轮2的轮齿旋向。

(1)在图中啮合处标出齿轮1和齿轮2所受轴向力F a1和F a2的方向。

(2)为使蜗杆轴上的齿轮2与蜗杆3所产生的轴向力相互抵消一部分，试确定并标出蜗杆3轮齿的螺旋线方向，并指出蜗轮4轮齿的螺旋线方向及其转动方向。

(3)在图中啮合处标出蜗杆和蜗轮所受各分力的方向。

解：
(1)在图中啮合处齿轮1和齿轮2所受轴向力F a1和F a2的方向如图。

(2)蜗杆3轮齿的螺旋线方向，蜗轮4轮齿的螺旋线方向及其转动方向如图。

(3)蜗杆和蜗轮所受各分力的方向。

五、计算题
1、一个双头蜗杆（z 1=2）的导程为，若测得蜗杆的分度圆直径为，求模数ｍ，直径系数ｑ及导程角γ。

解：
=πmz 1, 所以 m=2mm
d 1=mq, 所以
122.4q 11.22
d m =
== 12tg 0.17857111.2
z q γ=
== 所以
00'"=10.124710729γ=
轴承
一、判断题
为引导润滑油分布到滑动轴承的整个工作面上，一般要在轴承的承载区开设油孔和油沟。

( )
一定相对速度运动的两平行板间的液体不能形成承载油膜，但只要两板构成了楔形间隙，即可形成承载油膜。

( )
滚动轴承主要元件是内圈、外圈、滚动体和保持架，缺一不可。

（ ） 三支点传动轴应选用调心轴承。

( ) 滚子轴承宜用于承受较大的载荷，载荷较小时，可优先选用球轴承。

( )
二、填空题
1．为了便于互换及适应大量生产，轴承内圈孔与轴的配合采用 制，轴承外圈与轴承座孔的配合采用 制。

2. 代号为30208的滚动轴承的类型名称是______________轴承，其内径是 __________ mm 。

三、选择题
1、滚动轴承一般由内圏、外圏、滚动体和保持架四部分组成，有些滚动轴承中可以缺少其中某一部分或某几部分，但是其中是不可缺少的。

A．内圈 B. 外圏 C. 滚动体 D. 保持架
2、液体动压滑动轴承可能发生的主要磨损类型为。

A ．黏着磨损B．表面疲劳磨损C．氧化磨损D．磨粒磨损
3、下列密封形式中，属于接触式动密封。

A．垫片密封 B. 毡圏密封 C. 间隙密封 D. 迷宫式密封
4、非液体摩擦滑动轴承的主要失效形式是。

A．工作表面塑性变形B．工作表面磨损C．工作表面材料破裂D．工作表面挤压
5、推力球轴承不适用于高转速，这是因为高速时，从而使轴承寿命严重下降。

A．冲击过大B．滚动体离心力过大C．流动阻力大D．圆周线速度过大
6、滑动轴承计算中限制pv值是考虑限制轴承的
A．磨损B．发热C．胶合D．塑性变形
7、在下列四种型号的滚动轴承中，只能承受径向载荷的是
A．6208 B. N208 C. 3208 D. 5208
四、简答题
1. 举出三种接触式动密封装置。

五、计算题
1、齿轮轴由一对7004AC角接触球轴承面对面安装支承，如图所示。

轴承的支反力R1=900N, R2=720N, 轴
向载荷Fa=100N, 轴转速n=1420r/min，若要求轴承预期寿命'L12000
h h
，轴承是否合格( 7004AC 参数:C =10500N; 派生轴向力Fd=, 当Fa/Fr≤时X=1, Y=0; 当Fa/Fr＞时X=, Y=; 温度系数f t=1, 载荷系数f P= )。

解
（1）计算派生轴向力 S 1==×900=612N S 2==×720= 方向如图所示。

（2）计算轴承上的轴向载荷。

F A +S 2=100+=<S 1 , 轴承2压紧。

所以 F a1=S1=612N
Fa2=S1-FA=612-100=512N （3）计算轴承的当量动载荷。

111,0
F 612
0.68,900
a X Y e R ====≤
11P 900R N ==
22F 5120.71,0.41,0.87720
a e X Y R ==>==
222P 740.64a XR YF N =+= （4）计算危险轴承的寿命 P 1>P 2, 轴承1为危险轴承。

危险轴承的当量动载荷 P= P 1=900N
''
166678485t h h P f C L h L n f P ε
⎛⎫⎡⎤==< ⎪⎣⎦⎝⎭
轴承寿命不满足要求
2、轴上装有两个圆锥滚子轴承30208，如图所示，轴转速n=2600r/min ,轴上作用力F R =1500N ， F A =825N ，动载荷系数 f P =，温度系数f t =，试分析： （1）哪个轴承是危险轴承 （2）危险轴承的当量动载荷 P=
（3）若轴承预期寿命L ’h =10000h ，轴承寿命是否满足要求
（30208 参数：基本额定动载荷 C=34KN; 派生轴向力F d = Fr ，e =, 当Fa/Fr ≤ 时 X=1, Y=0 ； 当Fa/Fr>时 X=，Y=）
解：
（1）计算轴承上的径向载荷。

F r1=F R (200+600)/600=2000N F r2= F r1 - F R = 500N
（2）计算派生轴向力 F d1 = F r1=626N F d2 = F r2= 方向如图所示。

（3）计算轴承上的轴向载荷
F A+ F d1=1451N> F d2
轴承2压紧。

所以
F a1= F d1=626N
F a2= F A+ F d1=1451N
（4）计算轴承的当量动载荷
F a1 / F r1=<e, X=1, Y=0
P1= F r1=2000N
F a2 / F r2=>e, X=, Y=
P2=X F r2+Y F a2=2522N
（5）计算危险轴承的寿命
P2>P1, 2轴承为危险轴承
危险轴承的当量动载荷
P2= 2522N
将有关参数带入轴承寿命公式，得L10h=14112h>10000h
轴承寿命满足要求。

3、某轴系部件采用一对7208AC滚动轴承支承，如图所示。

己知作用于轴承上的径向载荷F r1＝1000 N，
F r2＝2060 N，作用于轴上的轴向载荷F A = 880 N，轴承内部轴向力F d与径向载荷F r的关系为F d＝,试求轴承轴向载荷F a1和F a2。

F A
12
解: 轴承1派生轴向力
F d1＝＝×1000=680N，方向向右
轴承2派生轴向力
F d2＝＝×2060=，方向向左
因F d2+F A＝+880＝＞F d1，
故轴承1为压紧端，轴承2为放松端。

因此，轴承1和2所受轴向力分别为：
F a1＝F d2+F A=
F a2＝F d2＝
4、根据工作条件，决定在某传动轴上安装一对角接触向心球轴承(如图所示)，已知两个轴承受到的径向载荷分别为Fr1＝1650N和Fr2=3500N。

外加轴向力Fae＝1020N。

(1)若派生轴向力F d＝，试计算两个轴承实际受到的轴向载荷Fa1和Fa2。

解：
F d1＝＝×1650=1155N 方向向右
F d2＝＝×3500=2450N 方向向左
F d1十F ae＝1155十1020＝2175 ＜F d2
故轴承1为压紧端，轴承2为放松端。

F a1＝F d2-F ae=2450-1020N =1430
F a2＝F d2＝2450N
联轴器与离合器
一、判断题
联轴器主要用于把两轴连接在一起，机器运转时不能将两轴分离，只有在机器停车并将连接拆开后，两轴才能分离。

（）
片式摩擦离合器的摩擦片数越多，接合越不牢靠，因而传递的转矩也越小。

( )
联轴器和离合器都是用来实现轴与轴之间的连接，传递运动和动力。

联轴器与离合器的主要区别在于联轴器需要在停车后才能实现轴与轴的结合或分离，而离合器可使工作中的轴随时实现结合或分离。

( )
二、选择题
1、对于不同轴线的两轴，宜选用。

A．齿轮联轴器B．凸缘联轴器 C．万向联轴器D．弹性柱销联轴器
2、在载荷不平稳且有较大冲击和振动的情况下，一般宜选用联轴器。

A．刚性B．无弹性元件挠性C．有弹性元件挠性D．安全
轴
一、判断题
1. 同一工作条件，若不改变轴的结构和尺寸，仅将轴的材料由碳钢改为合金钢，可以提高轴的刚度，而不能提高轴的强度。

( )
二、填空题
1．轴按受载荷的性质区分，主要受
的轴为心轴，主要受的轴为传动轴。

三、选择题
1、只承受转矩而不承受弯矩的轴称为。

A．传动轴B．转轴C．心轴D．阶梯轴
2、为保证轴上零件轴向定位的可靠性，零件毂孔的倒角高度C或圆角半径R应轴肩处的圆角半径r。

A. 大于
B. 小于
C. 等于
D. 两者没有关系
四、简答题
1. 列举3种轴上零件的轴向固定方法。

五、分析题
1、请用序号标出错误的位置，并简要说明原因。

1 1
示例：1. 左右轴承端盖与箱体间无调整垫片
答：
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1－2mm
5. 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段应制成阶梯轴，便于装拆
1 5
2
3
4 1 6, 7
8。