机械设计考试试题及答案

RevisedonNovember25,2020机械考试试题及答案1．在一般工作条件下，齿面硬度HB≤350的闭式齿轮传动，通常的主要失效形式为【】A．轮齿疲劳折断B.齿面疲劳点蚀C．齿面胶合D.齿面塑性变形2．带传动在工作时产生弹性滑动，是由于【】A．包角α太小B.初拉力F0太小C．紧边与松边拉力不等D.传动过载3．在下列四种型号的滚动轴承中，只能承受径向载荷的是【】A．6208B.N208C.3208D.52084．下列四种螺纹中，自锁性能最好的是【】A．粗牙普通螺纹B.细牙普通螺纹C．梯形螺纹D.锯齿形螺纹5．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υsB.减少蜗杆头数Z1C．增加蜗杆头数Z1D.增大蜗杆直径系数q6．在圆柱形螺旋拉伸（压缩）弹簧中，弹簧指数C是指【】A．弹簧外径与簧丝直径之比值B．弹簧内径与簧丝直径之比值C．弹簧自由高度与簧丝直径之比值D．弹簧中径与簧丝直径之比值7．普通平键接联采用两个键时，一般两键间的布置角度为【】A．90°B.120°°°8．V带在减速传动过程中，带的最大应力发生在【】A．V带离开大带轮处B.V带绕上大带轮处C．V带离开小带轮处D.V带绕上小带轮处9．对于普通螺栓联接，在拧紧螺母时，螺栓所受的载荷是【】A．拉力B.扭矩C．压力D.拉力和扭矩10．滚子链传动中，链节数应尽量避免采用奇数，这主要是因为采用过渡链节后【】A．制造困难B.要使用较长的销轴C．不便于装配D.链板要产生附加的弯曲应力二、1．轴如按受载性质区分，主要受的轴为心轴，主要受的轴为传动轴。2．代号62203的滚动轴承，为轴承，其内径为mm。3．在一般机械中的圆柱齿轮传动，往往使小齿轮齿宽b1大齿轮齿宽b2；在计算齿轮强度时，工作齿宽b应取。4．普通平键联接的工作面是键的；楔键联接的工作面是键的。5．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。6．不随时间变化的应力称为，随时间变化的应力称为，具有周期性的变应力称为。7．按照平面图形的形状，螺纹分为、和等。8．按照工作条件，齿轮传动可分为和两种。9．齿轮传动设计时，软齿面闭式传动通常先按设计公式确定传动尺寸，然后验算轮齿弯曲强度。10．直径较小的钢制齿轮，当齿根圆直径与轴径接近时，可以将齿轮和轴做成一体，称为。三、简答题：本大题共6个小题，每题5分，共30分。把答案填在题中横线上。1．简述螺纹联接的基本类型主要有哪四种2．提高螺栓联接强度的措施有哪些3．闭式蜗杆传动的功率损耗主要包括哪三部分4．简述带传动的优点5．链传动的主要失效形式有哪些6．滚动轴承的基本类型有哪些四、计算题：本大题只有一个小题，满分14分下图示两平板用2个M20的普通螺栓联接，承受横向载荷F=6000N，若取接合面间的摩擦系数=，可靠性系数KS=，螺栓材料的的许用应力[σ]=120N/mm2，螺栓的小径d1=。试校核螺栓的强度。五、结构改错题：请用圆圈标出错误的位置，满分16分一、选择题：{第二套}1．齿轮传动中，轮齿的齿面疲劳点蚀，通常首先发生在【】A．齿顶部分B.靠近节线的齿顶部分C．齿根部分D.靠近节线的齿根部分2．塑性材料制成的零件进行静强度计算时，其极限应力为【】A．σBB.σsC.σ0D.σ－13．带传动中，弹性滑动【】A．在张紧力足够时可以避免B．在传递功率较小时可以避免C．在小带轮包角足够大时可以避免D．是不可避免4．齿轮传动中，通常开式传动的主要失效形式为【】A．轮齿折断B.齿面点蚀C．齿面磨损D.齿面胶合5．在润滑良好的条件下，为提高蜗杆传动的啮合效率，应采用【】A．大直径系数的蜗杆B.单头蜗杆C．多头蜗杆D.较多的蜗轮齿数6．设计V带传动时，选择小带轮基准直径d1≥dmin，其主要目的是为了【】A．使传动的包角不致于过小B．使带的弯曲应力不致于过大C．增大带轮间的摩擦力D．便于带轮的制造7．在下列四种型号的滚动轴承中，只能承受轴向载荷的是【】A．6208B.N2208C.3208D.52088．对于相对滑动速度较高（）的重要蜗杆传动，蜗轮材料应选用【】A.铸锡青铜B.铸铝铁青铜C.铸铁D.碳钢9．代号为1318的滚动轴承，内径尺寸d为【】A.90mmB.40mmC.19mmD.8mm10．下列哪种螺纹主要用于联接【】A.矩形螺纹B.梯形螺纹C.锯齿形螺纹D.三角形螺纹二、填空题1．软齿面齿轮是指轮齿的齿面硬度HBS；在一般情况下，闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是。2．我国的分为、、地方标准和企业标准四级。按照标准实施的强制程度，标准又分为强制性和推荐性两种。3．按照螺旋线的旋向，螺纹分为和。4．键是标准件，主要分为、、楔键和切向键等。5．开式齿轮传动的主要失效形式是磨损，固通常只进行计算。6．开始齿轮传动通常采用人工定期加油润滑的方式；闭式齿轮传动通常采用或的方式。7．传递动力用的链条，按结构的不同主要有和两种。8．滚动轴承一般是由、、和保持架组成。9．按照承受载荷的方向或公称接触角的不同，滚动轴承可分为和。10.弹簧的种类很多从外形类看有螺旋弹簧、环形弹簧、蝶形弹簧、平面涡卷弹簧和板弹簧等。三、简答题：本大题共6个小题，每题5分，共30分。把答案填在题中横线上。1．简述轮齿的失效形式主要有哪五种2．简述带传动中，打滑、弹性滑动的含义。3．试说明滚动轴承代号6308的含义。4．简述联轴器的分类及各自的特点。5．常用的螺纹紧固件有哪些6．简述链传动的主要优点。四、计算题：本大题只有一个小题，满分14分下图所示被联接件用两个普通紧螺栓联接，已知被联接件所承受的横向外载F=15000N，接合面之间的摩擦系数f=，可靠性系数Ks=，螺栓许用拉应力[σ]=160MPa。试求所需螺栓的最小直径d1。五、结构改错题：本大题只有一个小题，满分12分[第一套]选择题：1－5：BCBDC6－10：DBDDD填空题：弯矩，转矩深沟球轴承，17大于，大齿轮齿宽b2两侧面，上下面基孔，基轴静应力，变应力，循环变应力三角形螺纹，梯形螺纹，锯齿形螺纹开式传动，闭式传动齿面接触强度齿轮轴简答题：螺栓联接、螺钉联接、双头螺柱联接、紧定螺钉联接。降低螺栓总拉伸载荷的变化范围；改善螺纹牙间的载荷分布；减小应力集中；避免或减小附加应力。闭式蜗杆传动的功率损耗包括三部分：轮齿啮合的功率损耗，轴承中摩擦损耗和搅动箱体内润滑油的油阻损耗。适于中心矩较大的场合；……………1分带具有良好的扰性，可缓和冲击、吸收振动；……………1分过载时带与带轮间会出现打滑，打滑虽使传动失效，当可防止损坏其他零件；…………2分结构简单、成本低廉……………1分链板疲劳破坏；……………1分滚子套筒的冲击疲劳破坏；……………1分销轴与套筒的胶合；……………1分链条铰链磨损；……………1分过载拉断。……………1分调心球轴承、调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力球轴承、深沟球轴承、角接触球轴承、推力圆柱滚子轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承等。……………分四、计算题五、结构改错题：共八处错误[第二套]；一、选择题：1－5：DDDCC6-10：BBAAD二、填空题：1．≤350，点蚀2．国家标准，行业标准3．左旋螺纹，右旋螺纹4．平键，半圆键5．弯曲强度6．浸油润滑，喷油润滑7．滚子链，齿形链8．外圈，内圈，滚动体9．向心轴承，推力轴承10．螺旋弹簧，环形弹簧三、简答题：1．轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性变形…………各1分2．若带所需传递的圆周力超过带与轮面间的极限摩擦力总和时，带与带轮将发生显着的相对滑动，这种现象称为打滑。…………2分这种由于材料的弹性变形而产生的滑动称为弹性滑动。…………2分打滑应当避免，弹性滑动不可避免。…………1分3．6─深沟球轴承…………1分3─中系列…………1分08─内径d=40mm…………1分公差等级为0级…………1分游隙组为0组…………1分4．联轴器分为刚性联轴器和弹性联轴器。…………1分刚性联轴器又分为固定式和可移式。…………1分固定式刚性联轴器不能补偿两轴的相对位移。…………1分可移式刚性联轴器能补偿两轴的相对位移。…………1分弹性联轴器包含弹性元件，能补偿两轴的相对位移，并具有吸收振动和缓和冲击的能力。…………1分5．常用的螺纹紧固件品种很多，包括螺栓、双头螺柱、螺钉、紧定螺钉、螺母、垫圈等。6．与带传动相比，链传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的传动比；…………1分需要的张紧力小，作用在轴上的压力也小，结构紧凑；…………1分能在温度较高、有油污等恶劣环境条件下工作；…………1分安装精度要求较低；…………1分中心矩较大时其传动结构简单。…………1分五、结构改错题：共八处错误设计改错题：一、结构题（本题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，指出该设计的错误。要求：在图中用序号标注设计错误处；在图下方的空白处标注序号，按序号列出错误，并提出修改建议；不必在图中直接改正。解：左起（每错1分，得10分为止）未画机箱；增画轴肩高于轴承内圈；降低轴肩无挡油环；加挡油环两键未开在同一轴线上；两键同轴线齿轮与轴段同宽；轴段减小套筒高于轴承内圈；降低套筒高度长轴段未加工阶梯；设计阶梯轴轴承端盖直接与轴接触；留出间隙为设置密封；设计密封联轴器与轴承端盖直接接触；设计阶梯，分离联轴器与轴承端盖联轴器未用阶梯轴进行轴向定位；设计阶梯端部挡圈未压紧。压紧二、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：在图中用序号标注设计错误处；按序号列出错误，并用文字提出改正建议；不必在图中改正。左、右两边轴承端盖均无调整垫片左边轴承内圈固定错误，轴肩高过内圈高度键过长齿轮轮毂的长度要长过与其配合的轴段的长度1－2mm套筒高度高过右边轴承内圈的高度右边轴承端盖与轴要留有间歇右边轴承端盖与轴间要有密封圈和右端轴承相配合的轴端作成阶梯轴，便于装拆两端的轴承要设有挡油环10、联轴器没有周向定位。三、指出错误画出的正确结构图如图。(10分)[解]①固定轴肩端面与轴承盖的轴向间距太小。②轴承盖与轴之间应有间隙。③轴承内环和套简装不上，也拆不下来。④轴承安装方向不对。⑤轴承外圈内与壳体内壁间应有5-8mm间距。⑥与轮毂相配的轴段长度应小于轮毂长。⑦轴承内圈拆不下来。结构改错题：共八处错误题七图第七题1.无垫片，无法调整轴承的游系2.轴肩过高，无法拆卸轴承3.齿轮用油润滑，轴承用脂润滑，但无挡油盘4.轴套长度应小于轮毂的长度5.同一根轴上的两个键槽应布置在同一母线上。6.套筒顶不住齿轮（过定位）7.套筒应低于轴承外圈8.轴承端盖与相应轴段处应有密封件，且与轴间不应接触，应有间隙。9.连轴器无轴向固点，且与端盖间隙太小，易接触10.键顶部与轮毂糟间应有间隙。五、请将图中轴系结构有错误及不合理处，用序号标出，并按序号简要说明原因。图解：其错误如下：（1）轴的右端面应缩进带轮右端面且应有轴端挡圈固定带轮；（2）带轮与轴间应有键联接；（3）带轮左端面靠轴肩定位，下一段轴径加大；（4）带轮两个槽中间没有线；（5）取消套筒（若保留套筒对带轮的定位也可，那么套筒应穿过透盖顶到轴承内圈右端面）；（6）透盖与轴之间应有间隙，且还应有密封毡圈；（7）应改为喇叭口斜线，用角接触球轴承；（8）与轮毂配合段轴径应比轮毂长；（9）轮毂与轴之间应有键联接；（10）两个轴承端盖与箱体间应有调整垫片；（11）箱体上端盖接触之外的外表面应低一些；（12）轴承端盖外圆外侧应倒角。轴系结构改正如图轴线上6.图中为用一对角接触球轴承支承的轴系部件，轴承外圈窄边相对安装。试按示例eq\o\ac(○,I)所示找出其他错误（不少于7处）。（注：不考虑轴承润滑、倒角和圆角）①联轴器上应为通孔　②联轴器无轴向定位　③键槽位置错误④动静件之间应有间隙⑤轴承盖处应设密封装置　⑥应有调整垫片　⑦轴承内圈定位过高⑧与轮毂相配的轴段长度应短于轮毂长度　⑨轴段过长，不利于轴承安装，应设计为阶梯轴⑩轴承内圈无定位分析计算题：四、某轴用一对同型号角接触球轴承支承，受力情况如图所示。已知：内部轴向力＝，e＝。当≤e时，X＝1，Y＝0；当＞e时，X＝，Y＝。问哪个轴承的寿命低解：（1）＝（N）―――――――――分＝（N）―――――――――分（2）（N）＜（N）故（N）――――――――――――――――3分（N）＞（N）故（N）―――――――――――――3分，则X＝1，Y=0。则＝4000（N）――――――――――――――――――3分＞e，则X＝，Y＝。则（N）―――――――――――――――――3分由于＞，故轴承1的寿命短。五、如图所示的螺栓组联接，已知外载荷F＝5KN，各有关几何尺寸如图所示。试计算受力最大螺栓所受的横向工作载荷Fsmax。解：（1）将F向螺栓组形心平移，同时得转矩T。FT=500×F＝5×105×500＝×106（N）―――――――4分T在F作用下，各螺栓所受横向力为Fs1＝（N）―――3分在T作用下，各螺栓所受横向力也相等，为＝（N）――――――4分显然，1、2两螺栓所受的横向力最大，为（N）―――――――4分螺纹连接计算题起重卷筒与大齿轮间用双头螺柱连接，起重钢索拉力FQ=50KN，卷简直径D=400mm，8个螺柱均匀分布在直径D0=500mm的圆周上，螺栓性能等级级，接合面摩擦因子f=，可靠度系数kf=。试确定双头螺柱的直径。解：1.确定螺栓所需的预紧力2.确定螺栓的许用应力由表(P347)得：由表(P348)得：S=2(不控制预紧力，静载、碳钢、M16~M30)3.确定螺栓直径由机械设计手册得：取M30的螺栓，其d1=mm，p=2mm。图示气缸盖连接中，已知气缸内压力p在0~2Mpa之间变化，气缸内径D=500mm，螺栓分布在直径D0=650mm的圆周上，为保证气密性要求，剩余预紧力FQ′=。试设计此螺栓组连接。解：一、计算螺栓受力取螺栓组个数为20个。1.汽缸盖所受合力FQ：2.单个螺栓所受最大工作载荷Fmax3.剩余预紧力F0′：4.螺栓所受最大拉力F∑F∑=Fmax+F0′=+=N5.相对刚度系数由表(P351)得：6.预紧力F0一、填空题及选择填空题（27分，每空1分）1．当动压润滑条件不具备，且边界膜遭破坏时，就会出现流体摩擦、边界摩擦和干摩擦同时存在的现象，这种摩擦状态称为混合摩擦。2.一公称直径为d=16mm的螺纹副，螺纹头数n=2,螺距p=4mm,螺纹中径d2=D2=14mm,牙侧角β=15o,螺纹副材料的当量摩擦系数f′=~,经计算该螺纹副a自锁性要求。a.满足b.不满足3.导向平键连接的主要失效形式是工作面的磨损，设计时通过限制工作面间的压强来进行耐磨性计算；半圆键的缺点是键槽对轴强度削弱较大，所以主要适用于轴端。4.作为标准普通V带工作面的两侧面夹角为φ=40o，相应的V带轮轮槽的两侧面夹角则b。a.大于40ob.小于40oc.等于40o。5.传动带所能传递的最大有效圆周力Fmax与初拉力F0、带在小带轮上的包角α1、带与带轮间的摩擦系数f等因素有关，它们的值越大，Fmax就越大。当传递的外载荷超过最大有效圆周力下的承载能力时，带在带轮上发生打滑现象；而且在传动比大于1的情况下，打滑总是先从小带轮上开始的，其原因是带在小带轮上的包角小于大带轮上的包角（或带在大带轮上的包角大于小带轮上的包角）。6.齿轮传动的五种主要失效形式中，最严重、必须避免的失效形式是轮齿折断；软齿面闭式齿轮传动最主要的失效形式是齿面疲劳点蚀；高速重载齿轮传动易发生热胶合；轮齿的塑性变形常发生在齿面材料较软、低速重载、频繁起动的传动中。7.下列齿轮参数中，对齿形系数YF没有影响的是e。a.齿数b.变位系数c.齿顶高系数d.压力角e.模数8.按国家标准GB/292-93规定，型号7212C/DB轴承的类型为角接触球轴承，宽度类型为窄系列，精度等级为P0，公称接触角α=15o。9.对于转动的滚动轴承,其主要失效形式是疲劳点蚀,对于不转动、低速或摆动的轴承，主要失效形式是局部塑性变形,对于高速轴承，发热以至胶合是其主要失效形式。10.滑动轴承一般由轴颈、轴瓦、轴承座三者组成，其失效形式主要是胶合和磨损，主要发生在轴瓦上。二、问答题1.齿向载荷分布系数Kβ的物理意义是什么改善齿向载荷分布不均匀状况的措施有哪些Kβ的物理意义——考虑沿齿宽方向载荷分布不均匀对轮齿应力的影响系数。1)齿轮的制造和安装精度↑2)轴、轴承及机体的刚度↑3)齿轮在轴上的布置——合理选择4)轮齿的宽度——设计时合理选择5)采用软齿面——通过跑合使载荷均匀6)硬齿面齿轮——将齿端修薄、或做成鼓形齿7)齿轮要布置在远离转矩输入端的位置。2.试述齿轮传动的设计准则（1）软齿面闭式齿轮传动：通常先按齿面接触疲劳强度进行设计，然后校核齿根弯曲疲劳强度。（2）硬齿面式齿轮传动：通常先按齿根弯曲疲劳强度进行设计，然后校核齿面接触疲劳强度。（3）高速重载齿轮传动，还可能出现齿面胶合，故需校核齿面胶合强度。（4）开式齿轮传动：目前多是按齿根弯曲疲劳强度进行设计，并考虑磨损的影响将模数适当增大（加大10~15%）。3.按照轴所受载荷类型的不同，轴分为那几种类型并分别举例说明。（1）仅受弯矩M的轴——心轴，只起支撑零件作用，如自行车前轴。（2）仅受转矩T的轴——传动轴，只传递运动和转矩不起支撑作用，如汽车后轮传动轴。（3）既受弯矩又受转矩的轴——转轴，既起支撑又起传运动和转矩作用，如减速器的输出轴。4．给出滚动轴承的当量静载荷P0的定义。当量静载荷是一个假想载荷，其作用方向与基本额定静负荷相同，而在当量静载荷作用下，轴承的受载最大滚动体与滚道接触处的塑性变形总量与实际载荷作用下的塑性变形总量相同。5．同滚动轴承相比，液体摩擦滑动轴承有哪些特点1)在高速重载下能正常工作，寿命长；2)精度高；滚动轴承工作一段时间后，旋转精度↓3)滑动轴承可以做成剖分式的—能满足特殊结构需要。如曲轴上的轴承；4)液体摩擦轴承具有很好的缓冲和阻尼作用，可以吸收震动，缓和冲击。5)滑动轴承的径向尺寸比滚动轴承的小。6)起动摩擦阻力较大。1.滚动轴承由哪些零件组成各零件起何作用滚动轴承的组成：外圈、内圈、滚动体、保持架内圈：支撑轴外圈：支撑零件或轴系滚动体：滑动滚动保持架:将滚动体分开2.滚动轴承基本代号代表什么含义代号:61210的含义是什么3.滚动轴承的失效形式有哪些疲劳点蚀塑性变形磨损胶合轴承元件破裂4.何谓滚动轴承的寿命轴承在一定转速下，其中任何零件出现疲劳扩展迹象之前的工作小时数称为5.何谓滚动轴承的可靠度一组相同轴承能达到或超过规定寿命的百分比.6.何谓滚动轴承的基本额定寿命基本额定寿命：一组同一型号轴承，在同一运转条件下，其可靠度R为90%时，能达到或超过的寿命L(Lh)7.何谓滚动轴承的基本额定动载荷定义：当一套轴承运转达到一百万（106）转时，轴承所能承受的载荷C。.8.何谓滚动轴承的当量动载荷含义：当量动载荷是一种考虑径向载荷与轴向载荷双重影响，经换算后的假想载荷。9.滚动轴承寿命计算10.滚动轴承内外圈的配合的一般原则是什么内圈：基孔制外圈：基轴制轴轴的作用如何功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、链轮、凸轮等。2.轴的类型有哪些承受载荷有何区别转轴：既传递转矩（T）、又承受弯矩（M）如：减速器中的轴。、传动轴：只受转矩，不受弯矩，汽车下的传动轴、心轴：只承受弯矩6.为什么直轴要设计成阶梯状按轴所受的扭矩估算轴径，作为轴的最小轴径dmin。有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径。安装标准件的轴径，应满足装配尺寸要求。有配合要求的零件要便于装拆8.用什么方法可实现轴上零件的准确定位定位方法：轴肩、套筒、圆螺母、挡圈、轴承端盖9.用什么方法可实现轴上零件的轴向与周向固定零件的轴向定位由轴肩或套筒来实现。轴向固定由轴肩、套筒、螺母或轴端挡圈来实现。周向固定大多采用键、花键、或过盈配合等联接形式来实现。10.轴端零件可用什么方法固定装在轴端上的零件往往采用轴端挡圈固定11.轴肩尺寸与轴上零件的倒角与圆角参数有何关系r