1、機械設計歷年試題及答案IMB standardization office IMB 5AB-IMBK 08- IMB 2C哈工大2 0 0 4秋季學期機械設計試題答案 、選擇填空題每空1分，共25分1、按照摩擦界面的潤滑狀態，可將摩擦分為干摩擦、邊界摩擦、液體摩擦和混合 摩擦。2、已知某三線螺紋中徑為，螺距為1mm,則螺紋的導程為丄mm。3、螺紋連接防松的實質就是防止螺紋副的相對轉動。按照防松方法的工作原理可將 其分為三類，分別是一摩擦防松、機械防松、和永久防松。4、受軸向工作載荷的緊螺栓連接中，螺栓受到的總拉力凡與預緊力F、殘余預緊力F"和工作拉力F之間的關系為 oa、F（）= F

2、' + Fc、F0 = Ff + Fn。5、導向平鍵的工作面是一鍵的兩側面,導向平鍵連接的主要失效形式是一工作面的磨損。6、V帶傳動中帶工作中最大應力產生在緊邊進入小帶輪處,其值為 bmax=6+bb|+bc。7、齒輪傳動中選取齒寬系數時，一般采用硬齒面齒輪時齒寬系數亠采用軟齒面齒 輪時齒寬系數，齒輪相對于軸承對稱布置時的齒寬系數亠齒輪懸臂布置時的齒寬系 數。J、大于；b、小于；c、等于。8、一減速齒輪傳動，主動輪1用45號鋼調質，從動輪用45號鋼正火，則它們齒面 接觸應力的關系是h2齒根彎曲應力的關系是°a、 ； b、二； c、V。9、按國家標準GB/292-1993規定，

3、代號為32208的滾動軸承類型為圓錐滾子軸承, 其內徑為40_mm,其精度為匹級。10、下列各種聯軸器中，屬于彈性聯軸器的是止；屬于可移式剛性聯軸器的是；屬于固定式剛性聯軸器的是丄和亠。a.萬向聯軸器；b.凸緣聯軸器；c套筒聯軸器；d彈性柱銷聯軸器。11、聯軸器和離合器都是用來實現軸與軸之間的連接，傳遞運動和動力。但聯軸器與 離合器的主要區別在于聯軸器需要在停車后才能實現軸與軸的結合或分離，而離合 器可使工作中的軸隨時實現結合或分離。二、問答題每題6分、計30分1、分別說明普通螺紋、梯形螺紋的特點和應用場合。答：普通螺紋自鎖性能好，強度高（2分）.主要用于連接（1分）°梯形螺紋效率比

4、矩形螺紋略低，但牙根強度較高，易于對中，磨損后可以補償衛分）；在螺旋傳動中應用晟普遍。（1分）2、分別說明硬齒面閉式齒輪傳動和閉式蝸桿傳動的主要失效形式與設計準則。答：硬齒面閉式齒輪傳動的主要失效形式是齒根彎曲疲勞折斷（1分）；其設計準則是 按齒根彎曲疲勞強度進行設計，然后校核齒面接觸疲勞強度（2分）。閉式蝸桿傳動的主要失效形式是齒面膠合、點蝕和磨損（1分）；其設計準則是按 齒面接觸疲勞強度條件計算蝸桿傳動的承載能力，在選擇許用應力時適當考慮膠 合和磨損的影響，同時應進行熱平衡計算（2分）°3、什么是摩擦型帶傳動中的彈性滑動現象可否避免它對帶傳動有何影響答：由帶的彈性變形而引起帶與帶

5、輪之間的相對滑動現象稱為彈性滑動透°彈性滑動是帶傳動中不可避免的現象（2分）。它會引起以下后果：從動輪的圓周速度總是落后于主動輪的圓周速度，并隨載 荷變化而變化，導致此傳動的傳動比不準確損失一部分能量，降低了傳動效 率，會使帶的溫度升高，并引起傳動帶磨損。（2分）4、齒輪傳動中的載荷系數K為四個系數的乘積，K=KAKvKBKa,分別說明心和心的 名稱及引入該系數是為了考慮哪些方面的影響。答：動載系數（1分）Ku考慮由于齒輪制造精度、運轉速度等輪齒內部因素引起的附 加動載荷影響系數（2分）齒向載荷分布系數（1分）Kp考慮沿齒寬方向載荷分布不均勻對輪齒應力的影響系數（2分）5、寫出一維流

6、體動壓基本方程（雷諾方程）并利用該方程說明形成流體動壓 潤滑的必要條件。答：一維流體動壓基本方程：冬=6“山匚如（3分）dx形成流體動壓力的必要條件是：流體必須流經收斂形間隙，入口處h>h0, dp/dx>0,壓力逐漸增大，出口處h<h0, dp/dxvO,壓力逐漸減小；（1分） 流體必須有足夠的速度，VMO；（1分） 流體必須是粘性流體，（1分）三、分析計算題（共25分）1、在圖示電動絞車系統中，件1和2均為斜齒圓柱齒輪，件3為蝸桿，件4為蝸輪。 已知蝸輪蝸桿均為右旋，并且設計時II軸上的齒輪2與蝸桿3的軸向力能夠相互抵消 一部分，試回答下列問題（共16分）: 齒輪1的輪齒

7、螺旋線方向是 o （2分） 在圖中用箭頭表示出重物上升時齒輪1和齒輪2的轉動方向以及齒輪2在節點A所 受的軸向力巧2的方向。（4分） 重物上升時，在節點B處畫出蝸桿3所受的軸向力巧八圓周力和徑向力巴3的 方向，在節點B處畫出蝸輪4所受的圓周力行4的方向。（4分） 若起重量VV=50000N.蝸桿頭數乙尸2,蝸桿分度圓直徑=100mm,蝸輪齒數 Z4=60,模數m=5,卷筒直徑D=300mm,傳動效率尸。試求節點B處凡3和屜的大 小。（6分）答： 左旋（2分）。 齒輪1、齒輪2的轉動方向的方向如圖所示（2分），化2的方向如圖所示（2分）。 各分力方向如圖所示。（4分） Fa3 =-Fi4 =2T

8、JdA =WxD/（/hxz4） = 50000 x 300 / （5 x 60） = 50000 N （3 分）（3分）巧4 = -人3 = 2人 /3 = 2人 /（< X帀X3 ）=VV xD/（ixrjxd3） = 50000X 300/（30x 0。75 x 100） = 6667 N2、如圖所示，某軸由一對7209 AC軸承支承，軸承采用面對面安裝形式。已知兩軸承徑向載荷分別為Fri=3000N; Fr2=4000N,軸上作用有軸向外載荷A=1800No載荷平 穩，在室溫下工作，轉速n=1000r/mino該軸承額定動載荷C=29800N,內部軸向力 S=, e=,當量動載荷

9、系數如下表所示。試計算此對軸承的使用壽命。（9分）Fa/Fr>eFa/Fi<eXYXY10答：內部軸向力方向如圖所示（2分）Si=1200N分）S2=1600N分）因為 A+Si>S2 故 FaI=Si=1200N （1 分）Fa2=S 1 + A=3000N（1 分）比較兩軸承受力，只需校核軸承2。Fa2/Fr2=>e（1 分）P=XFr2+YFa2=*4000+*3000=4250N（1 分）（2分）in6L = （%）3 =5240.5 h60/2四、結構題（20分）1、如下圖所示，軸承部件采用左端固定右端游動支承結構，指出圖中錯誤并在不改 變軸承類型前提下畫出正

10、確結構。直接畫在中心線下方，軸承可采用簡化畫法。（6分）答：軸可向右側竄動（2分）。改正錯誤（4分，其它結構達到相同目的也可）。2、圖連接面受轉矩作用，利用四個螺栓完成連接，重新布置螺栓組使其受力更為合理并在右邊畫出較制孔用螺栓連接結構示意圖。（6分）評分標準：螺栓位置（2分）較制孔用螺栓連接（4分）3、完成圖中軸系部件結構。（8分）評分標準：鍵連接結構（3分）齒輪軸向定位固定（2分）軸承考慮拆卸的固定（左右各分）哈工大2006年秋季學期機械設計試題 選擇填空題（每空一分共20分）1在常用的螺紋連接中，自鎖性能最好的螺紋是.其牙型角a 二o2普通平鍵連接工作時，平鍵的工作面是.平鍵的剖面尺寸“

11、X/?按從標準中查取。普通平鍵連接的主要失效形式O3帶傳動中，若5為主動輪圓周速度，4為從動輪圓周速度，u為帶速.則這些速度之間存在的關系是 o4 V帶傳動中，V帶截面楔角0 = 40 ,則V帶輪的輪槽角嘰應40 o5在設計V帶傳動時，V帶的型號可根據和查選型圖確定。6對于一對材料相同的鋼制軟齒面齒輪傳動，為使大小齒輪接近等強度，常用的熱處理方法是小齒輪,大齒輪O7根據軸的承載情況，自行車的前軸應稱為軸。中間軸應稱為軸。8代號為6206的滾動軸承，其類型是,內徑d二mm9溫度和壓力是影響粘度的主要因素，若溫度升高，則.若壓力升高，則O10在下列聯軸器中，能補償兩軸的相對位移并可緩沖吸振的是A凸

12、緣聯軸器B齒式聯軸器C萬向聯軸器D彈性柱銷軸器11在蝸桿傳動中，對每一模數規定了一個或幾個蝸桿分度圓直徑的目的12普通平鍵連接工作時，平鍵的工作面是o二 簡答題（共5題，每題6分）1簡述齒輪傳動的失效形式和開式齒輪傳動的設計準則2以框圖形式說明轉軸的設計過程。3簡述蝸桿傳動的正確嚙合條件。4簡述動載系數K和齒間載荷分配系數K.的含義并各舉出兩個主要影響因素。5寫出一維的雷諾方程并根據該方程簡述形成流體動壓潤滑的必要條件。三分析計算題1 如圖a、b分別為二級標準斜齒圓柱齒輪減速器的兩種布置形式。已知齒輪2模數 叫亍、空二57, =13° ；齒輪3模數醞二3mm, z二19 ；齒輪4輪齒

13、旋向為右旋。若主動軸 I轉向如圖所示，試：1）圖&、b兩種布置形式哪種布置合理并分析為什么（2分）2）3）為使中間軸II的受力合理，試確定齒輪2輪齒旋向。（2分）4）在你認為齒輪布置合理的圖上，畫出各齒輪受力方向。（3分）5）為使軸II的外部軸向力為零，試計算出齒輪3的螺旋角禺的值（6）7 分）7）8）若主動軸I轉向相反，軸II的外部軸向力還是否為零（9）1 分）10）（本題合計15分）圖a圖b2 （總13分）：如圖所示，一級斜齒圓柱齒輪減速器的小齒輪為懸臂布置形式。該 齒輪的軸系采用一對角接觸球軸承背對背安裝的支撐形式。已知：軸承徑向載荷 Frl、Fr2方向如圖所示，大小分別為：Fr

14、l二5500N、Fr2=3000N.小齒輪軸向力 A二1500N。軸承內部軸向力按S二計算。1）分別計算該對軸承的軸向力甩1、Fa2o （8分）2）若該對軸承的基本額定壽命為8000小時，現將載荷加大一倍，將轉速減小一半, 試計算后確定該對軸承能否滿足載荷及轉速改變后基本額定壽命至少2500小時的工 作要求（7分）四結構題1下圖分別用六角頭M16的普通螺栓、六角頭M16的餃制孔螺栓連接兩 塊厚度為20mm的鋼板，采用彈簧墊圈，補畫出其余結構線條，并注明 那個是普通螺栓連接，那個是狡制孔螺栓連接（4分）。2指出齒輪軸系結構圖中的錯誤（指出并改正8處即可），說明錯誤原 因，并在中心線上方畫出正確結

15、構（16分）。已知：1）齒輪是油潤滑，軸承是脂潤滑；2）軸承為深溝球軸承。哈工大2007年秋季學期機械設計試題一、填空題，（每空1分，共26分）1、設計連軸器時，先根據工作條件和要求選擇合適的類型，然后按軸的直徑、 轉速 和 計算轉矩 從標準中選擇所需要的型號 和尺寸。2、非液體摩擦滑動軸承處于雋埜摩擦狀態，在非液體摩擦徑向滑動軸承的設計計算時.驗算pv值的目的主要是為了限制 軸承溫度（或摩 擦功耗），維持邊界膜不被破壞。3、螺紋公稱直徑是螺紋大徑，強度計算時應用的螺紋直徑參數 是螺紋小徑。4、在帶傳動的失效形式中，打滑是由于過載引起的。5、齒輪傳動的失效形式有齒面磨損、輪齒折斷、齒面膠合、

16、（齒面點蝕和輪齒塑性變形 。6、齒輪傳動的載荷系數主要由使用系數，動載系數.齒向載荷分布系數和齒間載荷分配系數一組成。其中主要與齒輪相對于軸承安裝位 置有關的系數是（齒向載荷分布系數。7、一對相互嚙合圓柱齒輪.兩齒輪的齒面接觸應力關系是刖】三剛2,許 用接觸應力的關系2h】H 0H2,兩齒輪的齒根彎曲應力耐 H兀2。傾二、H）8、螺紋連接中，按其工作原理不同，螺紋防松方法有摩擦防松、_機械防松和永久性防松等。9、代號為7309 C/P4的滾動軸承，其類型名稱為 角接觸球軸承 內徑為45 mm.接觸角為15。，精度等級是P4。10、平鍵連接的主要失效形式是 工作面的壓潰<：的剪斷二、簡答題

17、（共24分）1. 帶傳動過程中，帶受到的應力分為幾種？寫出名稱。以如圖所示的減速 傳動為例，畫出帶傳動時，帶中的應力變化圖，并指岀最大應力的位 置，寫出最大應力表達式。畫圖時適當照顧比例。（6分）答：帶傳動受3種應力，分別是緊邊和松邊的拉應力s和乞，彎曲應 力6,離心應力s （3分）。最大應力發生在緊邊，帶剛繞上小帶輪的入 口處（1分）。最大應力表達式， amax = <7| 4- C7r 4- CF/, （1 分）。1 閉式蝸桿傳動為什么要進行熱平衡計算提高散熱能力的常用措施主要有哪些（6分）2 .答：因為蝸桿傳動效率低，發熱大，在閉式蝸桿傳動中，如果產生的 熱量不能及時散逸，就會使油

18、溫升高，潤滑油粘度下降，潤滑條件惡 化，導致齒面磨損加劇，甚至發生膠合，所以，需要進行熱平衡計算。（得2分）。常用的提高散熱能力的措施主要有1）合理地設計箱體的結 構，鑄出或焊上散熱片，以増大散熱面積；2）在蝸桿上安裝風扇，進形 人工通風，以提高散熱系數；3）在箱體油池中裝設蛇形冷卻水管，直接 降低油溫；4）采用壓力噴油循環潤滑。（得4分）。3什么是軸承的基本額定動負荷基本額定動負荷的方向是如何規定的（6分）答：軸承的基本額定動負荷：滾動軸承標準中規定，軸承工作溫度 在100C。以下，基本額定壽命L = 1x10時，軸承所能承受的最大載荷成 為軸承的基本額定動負荷.（3分）軸承的基本額定動負荷

19、的方向，對于向心軸承為徑向載荷（1分）， 對于推力軸承為中心軸向載荷（1分），對于角接觸向心軸承為載荷的徑 向分量（1分）。4 .簡述閉式齒輪傳動的設計準則。（6分）答：1）對于軟齒面閉式齒輪傳動，通常先按齒面接觸疲勞強度進行設 計（2分），然后校核齒根彎曲疲勞強度（1分）。2）對于硬齒面閉式齒輪傳動，通常先按齒根彎曲疲勞強度進行設計 （2分），然后校核齒面接觸疲勞強度（1分）。三、分析計算題（共34分）有一電動絞車，采用如圖2所示的傳動方案，齒輪1和2 1為閉式直齒圓柱齒輪傳動，蝸桿3和蝸輪4為開式傳動。已知 本題分數齒輪1、齒輪2和蝸桿3的材料均為40Cr鋼，且它們均為表面 淬火處理，表面

20、硬度為4555HRC,蝸輪材料為鑄造錫磷青 銅。采用4個聯軸器將6根軸連接，把運動和動力傳遞到卷 筒，實現提升重力W的目的。解答下列各問題。圖21、試分析I、II和VI軸各受什么載荷作用，注明各軸的類別（不計 各軸的自重）。分析III軸AA截面和B-B截面上各作用有哪幾種應力這 些應力的變化性質如何（卷筒軸雙向轉動受力）。（10分）答：1軸只受扭矩，是傳動軸（2分）；II和VI軸不僅受轉矩.還受 彎矩，是轉軸（2分）；III軸A-A截面上只作用彎曲應力，彎曲應力為 對稱循環變應力（2分）；B-B截面上不僅作用彎曲應力，還作用有扭剪 應力，其中彎曲應力為對稱循環的變應力.扭剪應力為對稱循環的變應

21、 力（4分）。2、受力分析問題。（共8分）1）蝸桿輪齒的螺旋線方向如圖2所示，試確定蝸輪輪齒的螺旋線方向， 并標在圖上。在圖中標出使重力W上升時電機的轉向，并畫出蝸輪輪齒 在嚙合點D處各分力F.幾,尺的方向?？稍趦蓚€視圖上分別用箭頭表 示。（5分） 答：蝸輪為右旋。（1分）電機轉向為如圖向上。（1分）如圖所示：3個力各1分，共3分，（2）如果采用如圖3所示傳動方案，當重力W上升時，為了使II軸 受力合理，怎樣設計齒輪1和齒輪2的輪齒螺旋線方向？并在圖中嚙合點 C處標出齒輪2的軸向力的方向。（3分）答：齒輪1為左旋。（1分）；齒輪2應為右旋。（1分）；軸向力 方向向左。（1分）3、若凸緣聯軸器的

22、兩個半聯軸器凸緣間用6個M16的普通螺栓連 接，已知預緊力尸=800N,結合面間的摩擦系數U，可靠性系數 卷筒直徑為D二250mm,螺栓中心所在圓周的直徑為D0=300mmo按此預 緊力大小，計算該螺栓組連接所能允許提起的最大重力Wmax。 （7分）答：對于只承受預緊力的緊螺栓連接.依靠預緊力在結合面間產生 的摩擦力對形心的力矩之和來平衡外力矩.預緊力滿足（2分）KfTZ=1O.I5x8OOx6x 仏=二= 90000N mm （1 分）% 牛忌（2分）27 = 2x90000 = 72QN（分）nwc D 250該螺栓組所能允許提起的最大重力為720N（1分）4、若軸采用一對7000型軸承固

23、定方式，如圖4所示。已知軸承1、2的 徑向支反力為F,i = 4000N, Ff2 = 5000N。軸上兩零件所受的軸向力 A/=900N, A2=400N （方向如圖所示）。軸承上的內部軸向力S與徑向載 荷斤之間的關系式為S=Fro試計算軸承1、2所受的軸向載荷凡|、幾2。（9分）答：1）求軸承1和2的內部軸向力大小和方向5j=1600N方向如圖（計算正確分，方向正確分）S2=2000N方向如圖（計算正確分，方向正確分）右運動起軸有向Fai=5i=1600N（2 分）Fa2= 51+A1-A2=21OON （2 分）四、結構題（共16分）1、圖5軸承部件，采用兩端固定支承結構形式，軸承采用潤

24、 滑脂潤滑。指出圖中設計的結構錯誤，并對錯誤的原因作簡要說 明，并在圖中下半部分畫出正確結構圖。（12分） 注：標出8處即可，同類性質的錯誤按一處記分。圖5 箱體上與軸承端蓋接觸面應有凸臺，減少加工面積； 應有調整墊片；（3）缺少擋油板；4軸承端面和軸承座端面不應重合；與輪轂配合段軸頸長度應比輪轂長小1 2mm ；（6）端蓋和軸之間不應接觸.要有間隙；應加密封圈；(8) 應同一軸上的鍵連接應在同一母線上；(9) 軸承的定位套筒和軸肩外徑不應高過軸承內圈.應為軸承留拆卸空 間；W密封處軸徑應比軸承內徑下，減小安裝軸承的距離。 每指出一處錯誤，并說明得分，總共不超過4分； 把指出的錯誤畫正確每處得

25、1分，總共不超過8分。2、如圖6所示凸緣聯軸器結構，采用餃制孔螺栓連接，請畫出螺栓 連接兩個半聯軸器的結構圖。(螺栓的公稱直徑為M12)。(4分)圖6哈工大2009秋季學期考試試題答案機械設計試題(A卷)、填空題每空1分，計25分1、一減速齒輪傳動，主動輪1用45號鋼調質，從動輪用45號鋼正火， 則它們齒面接觸應力的關系是亠。a、hi > i b、bm = <rH2 , c、< eTH2 o2、帶傳動中緊邊拉力為匚 松邊拉力為竹，則其傳遞的有效圓周力F為a、F, +F, ； bx (F, -FJ/2 ； cs 耳-耳；d、(F( +F2)/2O3、對于硬齒面閉式齒輪傳動，其齒

26、面接觸承載能力較高，故通常先按 齒根彎曲疲勞強度進行設計,然后校核齒面接觸疲勞強度。4、蝸桿的 模數為標準模數，蝸輪的 壓力角為標準壓力角。a、法面；b、端面；c、軸面。5、帶在帶輪上即將打滑而尚未打滑的臨界狀態時，林與竹的關系可用著 名的歐拉公式表示為_F嚴F2e _o6、在蝸桿傳動中，當需要自鎖時,應使當量摩擦角b蝸桿導程角。a、小于；b、大于；c、等于。7、計算蝸桿傳動的傳動比時，公式c是錯誤的。a、i = (0 / / b、i = nJ Uy $ C、i = d 2 / d、t d、i = Z2 o8、蝸桿傳動的失效通常是發生在 蝸輪輪齒上：9、設計圓柱螺旋彈簧時，其彈簧直徑d按強度條

27、件確定，其工作圈數n按剛度 條件確定。10、彈簧指數C= D?/d , C值越大，剛度越小°11、楔鍵聯接靠摩擦力傳遞轉矩，用于對中性要求不高的聯接。12、按國家標準GB/292-93規定，代號為7210C的滾動軸承類型為角接 觸球軸承軸承,其內徑為50 mm.寬度系列為窄、系列,直徑系列為 復系列，C代表公稱接觸角15o,其精度為匹級。13、下列各種聯軸器中，能減緩振動和沖擊的是丄；可實現兩軸線角位 移最大的是丄；常用于兩軸線對中性不好、低速情況下的是衛和旦。a套筒聯軸器；b.凸緣聯軸器；c.萬向聯軸器；d.十字滑塊聯軸器；e. 齒輪聯軸器；f.彈性柱銷聯軸器。二、問答題每題5分、

28、計30分1、試分析影響帶傳動所能傳遞最大有效圓周力仇那的主要因素。（5 分）凡狄與初拉力F。、包角也和摩擦系數/有關。（3，）化大、勺大、/大，則產生的摩擦力大，傳遞的最大有效圓周力也 大。（2）2、試說明齒形系數冷與齒輪的哪些參數有關，并對齒根彎曲應力*有何 影響（5分）齒形系數*反映了輪齒幾何形狀對齒根彎曲應力帀的影響，凡是影 響齒廓形狀的參數如齒數S變位系數x和分度圓壓力角a都影響滄。（3'）如果齒數昇曾大、變位系數工和分度圓壓力角&増大，均可以使齒根 増厚，齒形系數嶺減小,6減小。（2?）3、為提高輪齒的抗折斷能力，可采取哪些措施（5分）可適當増大齒根圓角半徑以減小應力

29、集中；（1）合理提高齒輪的制造精度和安裝精度；（1）正確選擇材料和熱處理方式；（2J以及對齒根部位進行噴丸、輾壓等強化處理。（1）4、螺紋聯接防松的實質是什么按工作原理分，防松的方法有哪幾類答：防松的實質是防止螺紋副間的相對轉動。（2分）防松的方法有摩擦防松、機械防松、永久防松。（3分）5、什么是滾動軸承的基本額定動負荷其方向是如何確定的（5分）6答：軸承工作溫度在100oC以下，基本額定壽命L=lxlOr時，軸承所能 承受的最大載荷，稱為基本額定動負荷。（2分） 對于向心軸承，其方向為徑向載荷；（1分）對于推力軸承，其方向為軸向載荷；（1分）對于角接觸軸承，其方向為載荷的徑向分量。（1分）6

30、、簡述非液體摩擦徑向滑動軸承校核計算的主要內容（5分） 答：（1）驗算壓強：滑動軸承壓強pW許用壓強p ； （2分） 驗算 pv 值：pvW pv;（2 分）驗算軸徑圓周速度v ： vW v。（ 1分）三、分析計算題1、如圖示，卷筒與齒輪用普通螺栓聯接在一起（螺栓個數Z=8）, 軸不旋轉，卷筒與齒輪在軸上旋轉，已知卷筒所受旋轉力矩r=107Nmm, 螺栓分布直徑Do=5OOmm,卷筒與齒輪接合面間摩擦系數戶，可靠性系 數K螺栓材料的屈服極限a=300Mpa,安全系數S=3。試設計該螺栓 組的螺栓直徑。（10分）普通螺紋基本尺寸表（第一系列）公稱直徑d中徑2小徑 1螺距P243303644248

31、5解：設螺栓受預緊力F 計算螺栓所需預緊力F'ZfF 2 =（2 分）F = -J 2r.1（） = 50000/V （2 分）ZfD（） 8x0.12x500 計算許用應力b =辛=竽 = 100MP" （2 分） 確定螺栓直徑J1點匡陣匡車呢= 28.768” （2分）1” 7ra V zrxlOO'7 :選擇螺栓查表選取M36 （尸）（2分）2、如圖所示，町、b）分別為斜齒圓柱齒輪的懸臂布置和對稱布置的支承 形式。圖1）、2）分別為一對角接觸球軸承背對背、面對面安裝支承 形式。1）請合理選擇斜齒輪不同布置形式下，一對角接觸球軸承的支承形式你認為正確的，在”中打5

32、”：圖a）所示懸臂布置宜采用: 圖b）所示對稱布置宜采用:勺圖1）；圖 1）；=圖2） 刁圖2）。（1分）（1分）2)根據1）中的選擇結果計算圖a）所示情況下軸承的軸向力Fals Fa2o已知：軸承徑向載荷F"、F2、齒輪的軸向力A方向如圖所示， 大小分別為：Frl=4000Ns Fr2=2000N, A=2000No軸承內部軸向力S=o （4分）解：Sl= =1600（N）,方向向左；（1分）S2= = = 800（N）,方向向右；（1 分）S2+A = 800+2000 = 2800 （N）>S1 = 1600 （N）（1 分）所以，Fal = S2+A = 2800 N（

33、1 分）Fa2 = S2 = 800 N3）若該對軸承的壽命為5000小時，現將當量動載荷加大一倍，將轉速減小一半，試計算后確定該對軸承能否滿足載荷及轉速改變 后壽命至少1000小時的工作要求（4分）標準答案：S=106（/rCpPf/（60n）（2 分）S = 10/7-C/7p（2P）7（60h/2）（1 分）=2Lh/8= 2x5000/8= 1250（小時）>1000（小時）（1 分）結論：此軸承能夠滿足壽命至少1000小時要求。3、在圖示傳動系統中，件1和2均為斜齒圓柱齒輪，件3為蝸桿，件4 為蝸輪。已知齒輪1輪齒螺旋線方向為左旋，其轉向如圖所示，試回答下 列問題：1）齒輪2的

34、輪齒螺旋線方向是旋。（1分）2）在圖中畫出齒輪1、齒輪2在節點A所受的軸向力幾和你2的方向。（2分） 3）為使在II軸上的齒輪2與蝸桿3的軸向力相互抵消一部分，蝸桿3的 螺旋線方向應該是旋，并在圖中畫出蝸桿的旋向；在節點B處畫出蝸 桿3所受的軸向力隔、圓周力厲和徑向力&的方向，在節點B處畫出蝸 輪4所受的圓周力宀和徑向力心的方向，在圖中畫出蝸輪4的轉動方 向。（8分）答：1）右旋。（1）2）齒輪1、齒輪2在節點A所受的軸向力幾和化2的方向如圖所示。（2）3）右旋；（P）畫出螺旋線方向（）蝸桿3所受的三個分力巧八®和®的方向如圖所示；（3J蝸輪4所受的圓周力幾和徑向力

35、Fi4的方向如圖所示；（2,）蝸輪4的轉動方向如圖所示。（P）4、一對標準斜齒圓柱齒輪傳動如圖所示，已知：輸入軸轉速=960r/min ,輸入功率P = 3kW,齒輪齒數Zj = 21 , z2=62,法向模數 叫=2.5 mm,分度圓螺旋角0 = 8.849725。，分度圓柱上的法面壓力角 an = 20°,試計算:（1）輸入軸I上的轉矩；（2）大斜齒圓柱齒輪上三個分力的大小。（本題4分） 解：輸入軸上的轉矩3xlO3960x2/60=29.84 Nm27, _ 2 x 29.84cosdx 2.5x 21= 1.123 kN(19(1)Fr=F, tan勺 /cos0 = V &

36、quot;"】=0.414 kW （T）cos&849725 0Fa = / tan/? = 1.123 x tan8.849725 ° =0.175 kN （P）四、結構題（10分）1、如圖所示，已知圓錐滾子軸承安裝在零件1的軸承座孔內。由于結 構限制，設計時不能改變零件1的尺寸。試問：采用何種方法以便 于軸承外圈拆卸？并在右側圖上畫出零件1的結構。（2分）答：可在零件1圓周方向上等分圓周位置加2至3個螺紋孔，用螺釘頂軸承外圈拆卸。如右圖所示。（答出方法分、畫出結構分）2、寫出實現軸上零件軸向固定的四種方法，并畫出相應的結構圖。（8 分）標準答案：（評分標準：每種

37、方法各2分：文字說明分，畫出結構圖分）2010年機械設計考試題一、填空題（共門分）1、如果一個零件的應力循環特性廣=*6, <T；1 =8OMpa,則此時CTmax2、普通螺紋的公稱直徑指的是螺紋的徑，計算螺紋危險截面時使用的是螺紋的徑。（1分）3、普通平鍵聯接的工作面是.主要失效形式是,其鍵的剖面尺寸亦按由標準中選定，而鍵長厶通常按 從標準中查取。（2分）4、帶工作時截面上產生的應力有、.最大應力值為o （2分）5、在設計V帶傳動中時，V帶的型號是根據_和選取的。（1分）6、在鏈傳動中，鏈輪的轉速,節距.則傳動的動載荷越大。仃分）7、安裝于某軸單支點上的代號為6208的一對滾動軸承，其

38、內徑mm,軸承名稱為o （分）8、安裝滾動軸承時，其內圈與軸徑一般是采用配合關系,以保證兩者之間沒有相對的轉動。（1分）9、在軸的結構設計中，軸的最小直徑是按初步確定的。（1分）二、選擇題（共20分，每小題2分）1、機械零件由于某些原因不能時稱為失效。A. 工作 B.連續工作C.正常工作 D.負載工作2、繪制零件簡化的極限應力圖時所必需的已知數據是o<A、屮o、 K °B CTq 、 bs 、 K aD 0*|、屮、Ka3、帶傳動中，主動輪圓周速度Vi從動輪v：圓周速度帶速v,它們之間的 關系為oA. Vi 二 vr 二 vC Vi V V24、帶張緊的目的是。A、減輕帶的彈性

39、滑動C、改變帶的運動方向5、與齒輪傳動相比鏈傳動的主要特點這B Vi > v> v：D. v > Vi> v2B、提高帶的壽命D、使帶具有一定的初拉力曰疋A.適合于高速B.制造成本咼C.安裝精度要求較低D.有過載保護6、一齒輪傳動，主動輪1用45號鋼調質，從動輪2用45號鋼正火，則 它們的齒面接觸應力oA. ain > cr/2 B. a/n < aH2 C.= all2 D.無法判斷7、在蝸桿傳動中，蝸桿材料和蝸輪材料的組合，應該選取oA.鋼蝸桿與青銅蝸輪B.青銅蝸桿與鋼蝸輪C. 青銅蝸桿與青銅蝸輪D.鋼蝸桿與鋼蝸輪8、設計斜齒圓柱齒輪傳動時，螺旋角P般在

40、8°20°范圍內選取，p太小斜齒輪傳動的優點不明顯，太大則會引起OA.大的切向力B.大的軸向力C.小的切向力D.小的軸向力9、在不完全液體潤滑滑動軸承設計中，除了限制軸承Q值外，還要對軸承py值進行驗算.其主要目的是OA.限制軸承過渡磨損B.限制軸承的溫升C.保證軸承的強度D.限制軸承的質量10、在進行滾動軸承組合設計時，對支承跨距很長，工作溫度變化很大的 軸，為適應軸有較大的伸縮變形，應考慮OA.將一端軸承設計成游動的B.采用內部間隙可調整的軸承C.采用內部間隙不可調整的軸承D.軸頸與軸承內圈采用很松的配三、簡答題(共25分，每小題5分)1、螺紋聯接主要有哪幾種基本類型？

41、試簡述其特點及使用場合。(不要 求畫圖)(5分)2、帶傳動中的彈性滑動與打滑有何區別對傳動有何影響什么叫打滑如何避免打滑3、為什么點蝕主要發生在節線附近齒根面上(5分)4、對標準直齒圓柱齒輪傳動，問：(1) 計算大、小齒輪彎曲強度時所用公式是否相同？(2) 計算大、小齒輪彎曲強度時那些參數取值不同？(3) 兩輪彎曲強度大小通過那些參數比較就能看出來可得到什么結論(5 分)注：咕壽曲心E5、形成液體動力潤滑的必要條件是什么？四、分析題(共20分，第1題12分，第2題8分)1、如圖1所示機械傳動系統，已知I軸轉向試分析：(在圖上畫出或 寫出)(1) 為使II軸所受的軸向力最小，確定兩斜齒圓柱齒輪螺

42、旋線的方向；(2) 確定蝸輪旋轉方向和螺旋線方向；(3) 畫出II軸上斜齒圓柱齒輪受力的三個分力的方向；(4) 畫出II軸上錐齒輪受力的三個分力的方向。I2、圖2所示為三級減速裝置傳動方案簡圖，要求總傳動比1=50,這樣布置是否合理為什么試畫出合理的傳動方案簡圖（不采用蝸桿傳動）某傳動裝置，根據工作條件決定采用一對角接觸球軸承（如圖3），暫定軸承型號為7307ACo已知：軸承荷載F,.| = 1OOON , F,.2 = 206aV , Fae = 880 ,轉7307AC3340010計 設 構結知 、 O 六U圖6中所示軸系結構有錯誤和不合理的地方，請指出并說明原因。 要求：請在圖示中的結

43、構錯誤處引出線并標上序號，如1、2、3、圖6哈工大2011年機械設計試題及答案、填空題及選擇填空題（27分，每空1分）1 當動壓潤滑條件不具備.且邊界膜遭破壞時，就會出一和一同時存在的現象.這種摩擦狀態稱為一O公稱直徑為d=16mm的螺紋副，螺紋頭數n=2,螺距p=4mm,紋中徑d2=D2=14mm,牙側角p=15o,螺紋副材料的當量摩擦系數f'二,經計算該螺紋副自鎖性要求。a滿足b.不滿足導向平鍵連接的主要失效形式是設計時通過限制來進行耐磨性計算；半圓鍵的缺點是所以主要適用于軸端。作為標準普通V帶工作面的兩側面夾角為（p=40o;相應的V帶輪槽的兩側面夾角則Oa.大于40o b.小于

44、40o c.等于40oo主領審簽傳動帶所能傳遞的最大有效圓周力”噸與、等因素有關，它們的值越大，”噸就越大。當傳遞的外載荷超過時，帶在帶輪上發生打滑現象；而且在傳動比大于1的情況下打滑總是先從 帶輪上開始的，其原因是,6. 齒輪傳動的五種主要失效形式中，最嚴重、必須避免的失效形式是；軟齒面閉式齒輪傳動最主要的失效形式是；高速重載齒輪傳動易發生；輪齒的塑性變形常發生在齒面材料較軟、低速重載、頻繁起動的傳動中。7. 下列齒輪參數中，對齒形系數Yf沒有影響的是。乩齒數b.變位系數c.齒頂高系數d.壓力角e.模數8. 按國家標準GB/292-93規定，型號7212 C/DB軸承的類型為寬度類型為_精度

45、等級為_,公稱接觸角a = o。9. 對于轉動的滾動軸承，其主要失效形式是；對于不轉動、低速或擺動的軸承，主要失效形式是；對于高速軸承，是其主要失效形式。10. 滑動軸承一般由軸頸、軸瓦、軸承座三者組成，其失效形式主要是,主要發生在上。二、問答題（24分海小題4分）1. 齒向載荷分布系數K卩的物理意義是什么改善齒向載荷分布不均勻狀況的措施有哪些2. 試述齒輪傳動的設計準則。3. 按在支撐軸上零件傳遞運動和動力時受到的載荷類型的不同，軸分為 那幾種類型？并分別舉例說明。4 給出滾動軸承的當量靜載荷P0的定義。5 .同滾動軸承相比，液體摩擦滑動軸承有哪些特點？6 在一些基本假設條件下，流體形成動壓

46、的必要條件是什么？三、分析計算題（29分，第一小題19分，第二小題10分）1 重物勻速升降裝置采用如圖a所示的電機+圓柱蝸桿傳動系統，已知 蝸桿傳動的模數m =8mm,蝸桿頭數及分度圓直徑分別為z,=l、 di=80mmT蝸輪齒數z2=50,卷筒直徑D=250mmo重物勻速升降的速 度v=40m/min!最大載重量W為4kN,工況系數Ka按計，試分析、計 算提升重物時的下列問題：1）該裝置以40m/min的速度勻速升起重物lm時，蝸桿應轉多少轉？ 并在圖中標明蝸桿的轉向、蝸輪輪齒旋向、節點位置處蝸桿及蝸輪 的受力方向。（5分）2）若蝸桿與蝸輪齒面間當量摩擦系數f'=,該機構能否自鎖（2

47、分）3）若重物W=4kN.傳動裝置總的傳動效率為試計算出電機的輸 出轉矩Tm應是多少（2分）4）若蝸輪軸采用如圖b所示的兩個角接觸軸承7209 C支撐形式，L二100mm,蝸桿傳動效率川二，卷筒、聯軸器（連接蝸輪軸與卷筒 軸）、蝸輪軸上軸承的效率合計為H2 =.軸承7209 C的基本額定動 載荷和基本額定靜載荷分別為C二29800N. Co二23800N,其內部軸 向力S=,徑向載荷系數X和軸向載荷系數Y分別為和，fr=, fp=, 試計算軸承II的壽命Lh為多少小時（10分）2 圖c所示為一托架，20kN的載荷作用在托架寬度方向的對稱線上，用 四個螺栓將托架連接在一鋼制橫梁上，螺栓的相對剛度

48、為，螺栓組連接采用普通螺栓連接形式，假設被連接件都不會被壓潰、也不滑移試計 算：1）該螺栓組連接的接合面不出現間隙所需的螺栓預緊力F至少應大于 多少（接合面的抗彎剖面模量W=xl06mm3） （7分）2）若受力最大螺栓處接合面間的殘余預緊力F要保證6956N.計算該 螺栓所需預緊力F、所受的總拉力F（）o （3分）00S5 5 4=圖C托架（圖中尺寸單位:mm）四、結構題（20分）1 .試說明實現軸上零件軸向固定的五種方法，并分別畫出相應于各種軸 向固定方法的結構圖；畫出模鍛輪坯、腹板式大齒輪在轉軸的軸端實 現軸向固定與周向固定的結構圖（要求齒輪也要畫岀來）。（12分）2 圖d和圖c為凸緣聯軸

49、器的兩個半聯軸器的將兩根軸連接起來的兩種形式的部分結構，請將未畫出的其余部分補全.成為完整的結構。（5分）3. 現有成品一級標準圓柱齒輪減速器一臺輸入軸與小齒輪采用普通平 鍵連接，軸與小齒輪輪轂配合段軸頸直徑d=40mm,該軸段長度 1=58mm,鍵槽長L=50mm,小齒輪輪轂鍵槽深2。為得到比現有減速 器更大的減速比，現在需要重新設計、更換該減速器的齒輪。已知重 新設計得到的齒輪模數小齒輪齒頂圓直徑dal=69mm,齒根圓直徑 dfi=,齒寬bi=60mm,如果采用該小齒輪.試根據上述數據進行分析： 該減速器的輸入軸是否具有可以繼續使用的可能性（3分）一、填空題及選擇填空題（27分，每空1分

50、）注 1當動壓潤滑條件不具備.且邊界膜遭破壞時，就會出現流體摩 意理、行邊界摩擦和干摩擦同時存在的現象,這種摩擦狀態稱為混合摩為理。規2.公稱直徑為J=16mm的螺紋副，螺紋頭數斤=2,螺距p=4mm,范 螺紋中徑J2=D2=14mm,牙側角0=15o,螺紋副材料的當量摩擦系數 f=,經計算該螺紋副2自鎖性要求。乩滿足b.不滿足遵3導向平鍵連接的主要失效形式是工作面的磨損，設計時通過守 限制工作面間的壓強來進行耐磨性計算；半圓鍵的缺點 考 是 鍵槽對軸強度削弱較大，所以主要適用于軸端。場4作為標準普通V帶工作面的兩側面夾角為0=4Oo,相應的V帶紀 輪律輪槽的兩側面夾角則亠。a大于40o b小

51、于40o c等于40o。管導核字 主領審簽5 傳動帶所能傳遞的最大有效圓周力與初拉力鬥1、帶在小帶上的包角Q丄、帶與帶輪間的摩擦系數/等因素有關,它們的值越 大，Fn誑就越大。當傳遞的外載荷超過最大有效圓周力下的承載能力 時，帶在帶輪上發生打滑現象；而且在傳動比大于1的情況下，打 滑總是先從小帶輪上開始的，其原因是帶在小帶輪上的包角小于 大帶輪上的包角（或帶在大帶輪上的包角大于小帶輪上的包角、。6齒輪傳動的五種主要失效形式中，最嚴重、必須避免的失效形式 是輪齒折斷；軟齒面閉式齒輪傳動最主要的失效形式是齒面疲勞點 蝕；高速重載齒輪傳動易發生熱膠合；輪齒的塑性變形常發生在 齒面材料較軟、低速重載、

52、頻繁起動的傳動中。7. 下列齒輪參數中，對齒形系數沒有影響的是_。乩齒數b.變位系數c.齒頂高系數d.壓力角c.模數8. 按國家標準GB/292-93規定，型號7212 C/DB軸承的類型為角接觸球軸承,寬度類型為窄系列，精度等級為匹，公稱接觸角a = _15_oo9. 對于轉動的滾動軸承，其主要失效形式是疲勞點蝕，對于不轉動、低速或擺動的軸承，主要失效形式是局部塑性變形，對于高速軸承，發熱以至膠合是其主要失效形式。10滑動軸承一般由軸頸、軸瓦、軸承座三者組成，其失效形式主要是 膠合和磨損，主要發生在軸瓦上。二、問答題（24分,每小題4分）1. 齒向載荷分布系數Kp的物理意義是什么改善齒向載荷

53、分布不均勻狀況的措施有哪些心的物理意義考慮沿齒寬方向載荷分布不均勻對輪齒應力的影 響系數。（2分）措施：（答出以下7點中3點以下者1分，答出3點以上者2分）1）齒輪的制造和安裝精度t2）軸、軸承及機體的剛度t3）齒輪在軸上的布置合理選擇4）輪齒的寬度設計時合理選擇5）采用軟齒面通過跑合使載荷均勻6）硬齒面齒輪將齒端修薄、或做成鼓形齒7）齒輪要布置在遠離轉矩輸入端的位置。2. 試述齒輪傳動的設計準則評分標準：以下4點各點1分（1）軟齒面閉式齒輪傳動:通常先按齒面接觸疲勞強度進行設計，然后校核齒根彎曲疲勞強度。（2）硬齒面式齒輪傳動:通常先按齒根彎曲疲勞強度進行設計，然后 校核齒面接觸疲勞強度。（

54、3）高速重載齒輪傳動，還可能出現齒面膠合，故需校核齒面膠合強度。（4）開式齒輪傳動：目前多是按齒根彎曲疲勞強度進行設計，并考慮 磨損的影響將模數適當增大（加大10-15%）。3按照軸所受載荷類型的不同，軸分為那幾種類型？并分別舉例說明。評分標準:以下3點各點1分，舉例正確合計1分。（1）僅受彎矩M的軸一一卜軸，只起支撐零件作用，如自行車前 軸。（2）僅受轉矩T的軸傳動軸，只傳遞運動和轉矩不起支撐作 用，如汽車后輪傳動軸。（3）既受彎矩又受轉矩的軸轉軸，既起支撐又起傳運動和轉矩 作用，如減速器的輸出軸。4給出滾動軸承的當量靜載荷P0的定義。當量靜載荷是一個假想載荷，其作用方向與基本額定靜負荷相同

55、，而 在當量靜載荷作用下，軸承的受載最大滾動體與滾道接觸處的塑性變 形總量與實際載荷作用下的塑性變形總量相同。（4分）5同滾動軸承相比，液體摩擦滑動軸承有哪些特點？評分標準：以下6點中，答出廣2點2分.答出34點分3分，答出 56點4分1）在高速重載下能正常工作，壽命長；2）精度高；滾動軸承工作一段時間后，旋轉精度I3）滑動軸承可以做成剖分式的一能滿足特殊結構需要。如曲軸上的 軸承；4）液體摩擦軸承具有很好的緩沖和阻尼作用，可以吸收震動緩和沖5）滑動軸承的徑向尺寸比滾動軸承的小。6）起動摩擦阻力較大。6在一些基本假設條件下，流體形成動壓的必要條件是什么？評分標準：答出1點2分，答出2點3分，答出3點4分1）流體必須流經收斂間隙，而且間隙傾角越大則產生的油膜壓力越大。2）流體必須有足夠的速度；3）流體必須是粘性流體。三、分析計算題（29分，第一小