机械设计历年试题及答案 (3)

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普通螺纹基本尺寸表（第一系列） 公称直径d 中径d2 小径d1 24 22.051 20.752 30 27.727 26.211 36 33.402 31.670 42 39.077 37.129 48 44.725 42.587 解：设螺栓受预紧力F? ①计算螺栓所需预紧力F’

ZfF'?D0?KfT（2分） 22KfT2?1.2?107'F???50000N（2分） ZfD08?0.12?500螺距p 3 3.5 4 4.5 5 ②计算许用应力 ????d1??sS?300?100MPa（2分） 34?1.3?50000?28.768mm（2分） ??100③确定螺栓直径d1 4?1.3F'?????④选择螺栓 查表选取M36（d1=31.670mm>28.768mm）（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 N

3） 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1000小时的工作要求？（4分） 标准答案：

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Lh?106(fTCfPP)3(60n)L'h?106(fTCfP(2P))3(60n2)?2Lh/8?2?5000/8?1250(小时)?1000(小时)(2分)(1分)（1分） 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Fa1和Fa2的方向。（2分） 3）为使在Ⅱ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Fa3、圆周力Ft3和径向力Fr3的方向，在节点B处画出蜗轮4所受的圆周力Ft4和径向力Fr4的方向，在图中画出蜗轮4的转动方向。（8分） 答：

1）右旋。（1’） 2）齿轮1、齿轮2在节点A所受的轴向力Fa1和Fa2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Fa3、Ft3和Fr3的方向如图所示；(3’) 蜗轮4所受的圆周力Ft4和径向力Fr4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n1?960r/min，输入功率P?3kW，齿轮齿数z1?21，z2=62，法向模数mn?2.5mm，分度圆螺旋角??8.849725?，分度圆柱上的法面压力角?n?20?，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

P3?103. T1???29.84Nm (1’)

n1960?2?/602T2?29.84cos?Ft?1??1.123kN (1’)

d12.5?211.123?tan20?Fr?Ft?tan?n/cos???0.414kW (1’) ?cos8.849725Fa?Ft?tan??1.123?tan8.849725??0.175kN (1’)

四、结构题（10分）

1、 如图所示，已知圆锥滚子轴承安装在零件1的轴承座孔内。由于结构限制，

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设计时不能改变零件1的尺寸。试问：采用何种方法以便于轴承外圈拆卸？并在右侧图上画出零件1的结构。（2分） 答：可在零件1圆周方向上等分圆周位置加2至3个螺纹孔，用螺钉顶轴承外圈拆卸。如右图所示。（答出方法1.5分、画出结构1.5分）

2、写出实现轴上零件轴向固定的四种方法，并画出相应的结构图。（8分）

标准答案： （评分标准：每种方法各2分：文字说明0.5分，画出结构图1.5分） 2010年机械设计考试题 一、填空题(共11分) 1、如果一个零件的应力循环特性r??0.6，?a?80Mpa，则此时?m? ，?max? ，?min? 。(1分) 2、普通螺纹的公称直径指的是螺纹的___ ____径，计算螺纹危险截面时使用的是螺纹的______ __径。(1分) 3、普通平键联接的工作面是 ，主要失效形式是 ，其键的剖面尺寸b?h按 由标准中选定，而键长L通常按 从标准中查取。 (2分) 4、带工作时截面上产生的应力有 、 、 ，最大应力值为 。 (2分) 5、在设计V带传动中时，V带的型号是根据 和 选取的。(1分) 6、在链传动中，链轮的转速 ，节距 ，则传动的动载荷越大。 (1分) 7、安装于某轴单支点上的代号为6208的一对滚动轴承，其内径___________mm, 轴承名称为____________。(1分)

8、安装滚动轴承时，其内圈与轴径一般是采用____________配合关系，以保证两者之间没有相对的转动。(1分)

9、在轴的结构设计中，轴的最小直径dmin是按____ ______初步确定的。

(1分)

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二、选择题(共20分，每小题2分)

1、机械零件由于某些原因不能 时称为失效。

A.工作 B. 连续工作 C.正常工作 D. 负载工作 2、绘制零件简化的极限应力图时，所必需的已知数据是 。 A.??1、?0、??、K? B. ?0、??1、?S、K?

B.??1、?0、?S、?? D. ?1、?0、??、K?

3、带传动中，主动轮圆周速度v1从动轮v2圆周速度带速v，它们之间的关系为 。

A. v1 = v2 = v B. v1 > v> v2 C. v1 < v < v2 D. v > v1> v2 4、带张紧的目的是 。 A、减轻带的弹性滑动 B、提高带的寿命 C、改变带的运动方向 D、使带具有一定的初拉力 5、与齿轮传动相比，链传动的主要特点这一是 。 A. 适合于高速 B.制造成本高 C.安装精度要求较低 D.有过载保护 6、一齿轮传动，主动轮1用45号钢调质，从动轮2用45号钢正火，则它们的齿面接触应力 。 A. ?H1??H2 B. ?H1??H2 C. ?H1??H2 D. 无法判断 7、在蜗杆传动中，蜗杆材料和蜗轮材料的组合，应该选取 。 A.钢蜗杆与青铜蜗轮 B.青铜蜗杆与钢蜗轮 C.青铜蜗杆与青铜蜗轮 D.钢蜗杆与钢蜗轮 8、设计斜齿圆柱齿轮传动时，螺旋角β一般在80～200范围内选取，β太小斜齿轮传动的优点不明显，太大则会引起 。 A. 大的切向力 B. 大的轴向力 C. 小的切向力 D. 小的轴向力 9 、在不完全液体润滑滑动轴承设计中，除了限制轴承p值外，还要对轴承pv值进行验算，其主要目的是 。 A. 限制轴承过渡磨损 B. 限制轴承的温升 C. 保证轴承的强度 D. 限制轴承的质量

10、在进行滚动轴承组合设计时，对支承跨距很长，工作温度变化很大的轴，为适应轴有较大的伸缩变形，应考虑 。

A.将一端轴承设计成游动的 B.采用内部间隙可调整的轴承 C.采用内部间隙不可调整的轴承 D.轴颈与轴承内圈采用很松的配合 三、简答题(共25分，每小题5分)

1、螺纹联接主要有哪几种基本类型？试简述其特点及使用场合。（不要求画图）(5分)

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2、带传动中的弹性滑动与打滑有何区别？对传动有何影响？什么叫打滑？如何避免打滑？

3、为什么点蚀主要发生在节线附近齿根面上？(5分) 4、对标准直齿圆柱齿轮传动，问：

（1）计算大、小齿轮弯曲强度时所用公式是否相同？ （2）计算大、小齿轮弯曲强度时那些参数取值不同？

（3）两轮弯曲强度大小通过那些参数比较就能看出来？可得到什么结论？(5分) 注：?F?KFtYFaYSaY??[?]F bm5、形成液体动力润滑的必要条件是什么？

四、分析题(共20分，第1题12分，第2题8分) 1、如图1所示机械传动系统，已知I轴转向，试分析：（在图上画出或写出） （1）为使II轴所受的轴向力最小，确定两斜齿圆柱齿轮螺旋线的方向； （2）确定蜗轮旋转方向和螺旋线方向； （3）画出II轴上斜齿圆柱齿轮受力的三个分力的方向； （4）画出II轴上锥齿轮受力的三个分力的方向。 图1 2、图2所示为三级减速装置传动方案简图，要求总传动比i=50，这样布置是否合理？为什么？试画出合理的传动方案简图（不采用蜗杆传动） 单级圆柱齿轮 电机 减速器 F 运输带

滚筒 链传动 V 带传动 图2 五、计算题(14分)

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