《机械设计》历年考题_西南交通大学

西南交通大学2007－2008学年 第（二）学期《机械设计》期末考试试卷

一、单项选择题： (每小题1分，共15分)

1. 对于大量生产，强度要求较高，尺寸不大，形状较简单的零件，应选择_____毛坯。

A.自由锻造 B.冲压 C.模锻 D.铸造

2. 在螺栓联接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是_______。 A.提高强度 B.提高刚度 C.防松 D.减小每圈螺纹牙上的受力 3. 图示键联接所采用的是_______。

A.楔键 B.切向键 C.平键 D.半圆键

4. 带传动工作时，若小带轮为主动轮，则带内应力的最大值发生在带 。 A. 进带轮处 B. 紧边进入小带轮处

C. 离开大带轮处 D. 离开小带轮处

5. 轮齿弯曲强度计算中的齿形系数YFa与 无关。

A. 齿数z1 B.模数m

C. 变位系数x D.斜齿轮的螺旋角β

6.标准蜗杆传动的中心距计算公式应为 。

A.a1m(z1z2) B.a1m(qz2)

22C.a1mt(qz2) D.a1mn(qz2)

227.下列轴承中，公差等级最高的是 。

A.6208/P2 B.30208 C. N2208/P4 D. 5308/P6 8. 一般开式齿轮传动的主要失效形式是_______。

A.齿面胶合 B.齿面疲劳点蚀 C.齿面磨损或轮齿疲劳折断 D.轮齿塑性变形 9. 下列各种机械设备中， 只宜采用滑动轴承。 A. 中、小型减速器齿轮轴 B. 电动机转子 C. 铁道机车车辆轴 D. 大型水轮机主轴

10. 向心推力滚动轴承承受轴向载荷的能力是随接触角的增大而 。

A.增大 B.减小 C.不变 D.不一定

11.若不改变轴的结构和尺寸，仅将轴的材料由碳素钢改为合金钢，轴的刚度 。

A.不变 B.降低 C.增加 D.不定

12.在载荷比较平稳、冲击不大、希望联轴器尺寸较小，但两轴线具有一定程度的相对偏移量的情况下，通常宜采用__________联轴器。

A.刚性 B.无弹性元件挠性 C.非金属弹性元件挠性 D.金属弹性元件挠性 13. 直齿锥齿轮的标准模数是_________。

A.小端模数 B.大端模数

C.齿宽中点的模数 D.任意齿宽处的模数 14. 与带传动相比较，链传动的优点是 。 A. 工作平稳，无噪声 B. 寿命长 C. 制造费用低 D. 能保持准确的瞬时传动比 15. 蜗杆直径d1的标准化，是为了 。

A. 有利于测量 B. 有利于蜗杆加工

C. 有利于实现自锁 D. 有利于蜗轮滚刀的标准化

二、是非判断题： (每小题2分，共18分)

1. 构件和零件都是机器制造的基本单元。

2. 为使带与轮槽侧面贴合良好，带传动设计时应使轮槽楔角小于带的楔角。 3. 花键联接的主要失效形式是弯曲断裂。

4. 闭式蜗杆传动中轮齿承载能力的计算主要是针对蜗轮轮齿来进行的。 5. 链传动是啮合传动，因此瞬时链速及瞬时传动比都是恒定的。

6. 螺栓联接中，若被联接件为铸件，通常在螺栓孔处加工沉头座孔或凸台，其目的是为方便安置防松装置。

7. 滑动轴承双层或多层金属轴瓦通常采用巴氏合金来制造轴承衬。 8. 滚动轴承的额定寿命是指同一批轴承中90％的轴承能达到的寿命。

9. 两轴线易对中、无相对位移且载荷平稳时宜选刚性联轴器联接。

三、填空题：把答案写在题中的空格里(每空2分, 共24分)

1. V带传动是靠带与带轮接触面间的 力工作的。V带的工作面是 面。

2. 传动用螺纹（如梯形螺纹）的牙型斜角比联接用螺纹（如三角形螺纹）的牙型斜角小，这主要是为了 。

3. 设计闭式硬齿面齿轮传动时，当直径d1一定时，应取 的齿数z1， 使 增大，以提高轮齿的 强度。

4. 用联轴器连接的两轴 分开；而用离合器连接的两轴在机器工作时 。

5. 为了方便轴上零件的装拆，常将轴做成 形；为了保证轴上零件的可靠定位，轴肩的圆角半径r必须 于相配零件的倒角C1或圆角半径R。

6. 按轴承工作时承受载荷的方向不同分类，轴承可分为__________轴承和________ 轴承两大类。

四、受力分析：(12分)

如图所示：1、判断并在图中标出轮2的转动方向（齿轮1主动）；

2、在图中标注各齿轮受力的符号。 (各力符号应与教材一致，如Ft1，Ft2等。)

五、计算题：（14分）

某不完全液体润滑径向滑动轴承，已知：轴径直径d=200mm，轴承宽度B=200mm，轴颈转速n=300r/min，轴瓦材料为ZCuSn10P1（查表p=15MPa，=10m/s，

p=15MPa·m/s。），试问它可以承受的最大径向载荷FR是多少？

六、计算题：（17分）

一闭式外啮合标准直齿圆柱齿轮减速传动，已知：传动比i=3，模数m=3mm。小齿轮齿数z1=20，齿宽b1=70mm，大齿轮齿宽b2=60mm，若主从动轮的许用应力[σH1]=700MPa， [σH2 ]=550MPa，载荷系数K=1.5，节点区域系数ZH=2.5，弹性系数ZE1.8MPa，重合度系数Zε=1，若齿轮转速n1=1000r/min，试按接触疲劳强度，求该传动所能传递的最大转矩和功率。

参考公式：

HZEZHZ2KT(u1)bdu21[H]

答案

题一、答案（15分）

1、C 6、C 11、A 2、C 7、D 12、A 3、A 8、A 13、B 4、B 9、D 14、B 5、B 10、A 15、D 题二、答案（18分）

1、× 5、× 2、○ 6、× 3、× 7、○ 4、○ 8、○ 9、○ 三、填空题（24分）

1. 摩擦，小 2. 提高传动效率 3. 少，模数，弯曲

4. 只有在运动停止后经过拆卸才能彼此，可随时接合或分离 5. 阶梯，小

6. 径向（向心），轴向（推力）

四、受力分析 （12分）

参: (每个转向2分，每个力1分)

Fr2 n2

Fr2 Ft2

Fr1

n2

Ft1

Fr1

Fa1

Fa2

五、（13分）

解：轴承所能承受的最大径向载荷必须同时满足：

FRFRp15MPaFRpdB600000NdB200200dn3.1416200300v3.1416m/s60100060000

FRpv3.141610MPam/sFR127323N40000故FR127323N六、（17分)

解：(1)ZE1.8MPa 重合度系数Zε=1 节点区域系数ZH=2.5

(2)齿宽b = b2 =60mm 载荷系数K =1.5 (3)许用应力[σH]= [σH2]=550MPa (4)u =i = 3 d1= mz1=3×20=60mm

[H]2bd12uT12K(u1)(ZEZHZ)25502606023(5) 221.5(31)(1.82.51)72551.55N.mm(6)p1maxT1n172551.5510007.597kW 669.55109.5510西南交通大学2008－2009学年 第（二）学期

《机械设计》期末考试试卷

一、单项选择题： (每小题1分，共15分)

1. 机械零件中应用最广泛的材料，下列中___________为优质碳素钢。

A.45 B.ZG45 C.40Cr D.ZCuSn10P1 E.Q235

2. 计算紧螺栓联接的拉伸强度时，考虑到拉伸与扭转的复合作用，应将拉伸载荷增加到原来的________倍。

A.l.l B.l.3 C.1.25 D.0.3 3. 一般工作条件下，普通平键联接强度校核的内容主要是_________。 A.校核键侧面的挤压强度 B.校核键的剪切强度 C.A、B二者均需校核 D.校核磨损 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. 对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般_________。 A.按接触强度设计齿轮尺寸，再校核弯曲强度 B.按弯曲强度设计齿轮尺寸，再校核接触强度 C.只需按接触强度设计 D.只需按弯曲强度设计

6.蜗杆传动的油温最高不应超过 。

A.30℃ B.50℃ C.80℃ D.120℃ 7. 下列轴承中， 通常应成对使用。

A. 深沟球轴承 B. 圆锥滚子轴承 C. 推力球轴承 D. 圆柱滚子轴承

8.自行车的前轴是 。

A.心轴 B.转轴 C.传动轴 D.光轴

9.巴氏合金是用来制造 。

A. 单层金属轴瓦 B. 双层或多层金属轴瓦 C. 含油轴承轴瓦 D. 非金属轴瓦

10.当滚动轴承的疲劳寿命可靠度提高时,其基本额定动载荷___________。

A.增大 B.减小 C.不变 D.不一定 11.在转轴的初步计算中，轴的直径是先按 初步确定的。

A.轴端上零件的孔径 B.扭转强度 C.弯曲强度 D.复合强度

12. 一般情况下，为了联接电动机轴和减速器轴，如果要求有弹性而且尺寸较小，下列联轴器中最适宜采用_____________。

A.凸缘联轴器 B.夹壳联轴器 C.轮胎联轴器 D.弹性柱销联轴器

13. 一般参数的闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是____________。

A.齿面点蚀 B.轮齿折断 C.齿面塑性流动 D.齿面胶合 14.一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 15.大链轮的齿数不能取得过多的原因是 。 A. 齿数越多，链条的磨损就越大

B. 齿数越多，链传动的动载荷与冲击就越大 C. 齿数越多，链传动的噪声就越大

D. 齿数越多，链条磨损后，越容易发生“脱链现象”

二、是非判断题： (每小题2分，共16分)

1. 与链传动相比较，带传动的优点是传动平稳, 传动效率高。 2. 在蜗杆传动中蜗杆头数越少，则传动效率越低。 3. 链传动的承载能力随着链条节距P的增大而提高。

4. 两相对滑动的接触表面依靠吸附油膜进行润滑的状态称为边界摩擦。 5. 增大轴在截面变化处的过渡圆角半径，可以使轴上零件的轴向定位比较可靠。 6. 高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式是齿面胶合。 7. 普通平键联接，轴的键槽通常是由铣削加工得到。 8. 型号为N216的滚动轴承，其内径为16mm。

三、填空题：把答案写在题中的空格里(每空2分, 共22分)

1．螺纹联接防松的实质是 ；按原理

分为 放松和 防松等。 2.通常带传动松边布置在________，链传动松边布置在________。 3.中速旋转正常润滑的滚动轴承的主要失效形式是_____________。

4.在非液体摩擦滑动轴承设计中，pv 的主要目的是__________ ；p 的主要目的是防止轴承_____________ 。

5. 圆柱齿轮设计时，若已知小、大齿轮直径为d1，d2，则齿宽系数d= ，b愈宽，承载能力也愈 ，但使 现象严重。

四、受力分析：(16分)

图示为一标准蜗杆传动，蜗杆主动，试： 1.分析画出蜗轮的转向；

2.在受力图中标出作用在蜗杆、蜗轮上各力的符号。 (各力符号应与教材一致) 3.说明蜗杆、蜗轮的螺旋角方向。

五、计算题：（13分）

已知V带传动所传递的最大功率P7.5 kW，带速v = 10 m/s，现测得紧边拉力F1是松边拉力F2的2.5倍。试求有效拉力F、初拉力F0、紧边拉力F1和松边拉力F2。

六、计算题：（18分）

设某斜齿轮轴根据工作条件在轴的两端反装两个角接触球滚子轴承，如图所示。已知轴承所受径向力Fr1=2000N，径向力Fr2=4000N，轴向力FA=800N，初选两个轴承型号为7308AC, 其基本额定动载荷和静载荷分别为C=39200N，计算系数e=0.68，X=0.41，Y=0.87。运转平稳，载荷系数fd=1.2。试确定：

1．轴承的附加轴向力FS1，FS2，并画图表示方向； 2．轴承的轴向力Fa1，Fa2；

3．轴承的当量动载荷P1，P2，并指出哪个轴承最危险？ 4．若轴承预期寿命为15000h, 说明轴承寿命应满足什么条件。 1 × Fr1 FA 2 Fr2

答案

题一、答案（15分）

1、A 2、B 3、A 4、D 5、D 6、C 11、B 7、B 12、D 8、A 13、B 9、B 14、B 10、B 15、D 题二、答案（16分）

1、× 5、×

2、○ 6、○ 3、○ 7、○ 4、○ 8、× 三、填空题（22分）

1、防止螺纹副间相对转动，利用摩擦，直接锁住（或破坏螺纹副关系）。 2、上，下。 3、疲劳点蚀。

4、温升引起胶合，过度磨损。 5、b/ d1，强，载荷分布不均。

四、受力分析 （16分）

n2 Ft2 Fa1

Ft1

Fr2

Fa2 Fr1

（蜗轮转向为顺时针2分，每力各2分，蜗杆1右旋，蜗轮2为右旋，各1分）

五、解题要点：（13分）

解：（1）有效圆周力F

F1 000P1 0007.5 N750 N（3分） v10（2）紧边拉力F1、松边拉力F2与初拉力：

F12.5F2F1F2750

F2500 N F11250 N （7分）

F0(F1F2)1000N（3分） 2

六、（18分)

解：（1） Fs10.68Fr10.6820001360N

Fs20.68Fr20.6840002720N

FS1、FS2方向见图 （2）计算轴向载荷

FAFS280027203520NFS1

轴承1“压紧”，Fa1=FA+FS2=3520N

轴承2“放松”，Fa2=FS2=2720N

FS1 1 × FA 2 FS2

（3）计算当量动载荷

Fa135201.76e1 Fr12000故查表得X=0.41, Y=0.87。则

P1fd(XFr1YFa1)1.2(0.4120000.873250)4377 N

Fa227200.68e2 Fr24000查系数表，X=1，Y=0。故

P2fd(XFr2YFa2)1.240004800 N

因P2P1，故按P2计算轴承寿命。

4、L10h15000h， （2分）

西南交通大学2008－2009学年 第（二）学期

《机械设计》半期考试试卷

一、 是非题：对者画√，错者画×，请将答案填入题后的表格中。

(每小题1分，共15分)

1、闭式齿轮传动中，齿面点蚀首先出现在靠近节线的齿根面上。

2、一对齿轮传动中，若材料不同，则小齿轮和大齿轮的接触应力亦不同。 3、锥齿轮的当量齿数一定小于实际齿数。

4、直齿锥齿轮强度计算是以大端处的当量圆柱齿轮为计算依据的。 5、带是在变应力下工作的，带循环一周，应力变化4次。 7、在V带传动中，V带传递功率过大而打滑时，松边拉力为零。

8、在受拉螺栓联接中，受静载荷螺栓的损坏大多表现为螺纹部分的塑性变形和断裂。 9、螺栓的最大应力一定时，应力幅越小，其疲劳强度越高。

10、滚子链的铰链磨损后，链条在传动过程中易在小链轮上发生脱链。 11、与齿轮传动相比较，链传动的优点是承载能力大。

12、由于链传动是啮合传动，无需大的张紧力，因此作用在轴和轴承上的载荷比带传动要小。

13、设计铰制孔用螺栓时，既要考虑螺栓的剪切强度，也要考虑螺栓的拉伸强度。 14、对重要的有强度要求的螺栓联接，如无控制拧紧力矩的措施，不宜采用小于M12的螺栓。

15、若将开式齿轮传动改为闭式齿轮传动可有效地避免齿面磨损。

6、V带传动设计中，小带轮的最小直径主要是为了小带轮上的包角。

二、单项选择题：请将答案填入题后表格中。(每小题1分，共15分)

1、机械设计这门课程，主要研究 的工作原理、结构和设计计算方法。 A．各类机械零件和部件 B．通用机械零件和部件 C．专用机械零件和部件 D．标准化的机械零件和部件 2、下列通过设计计算所获得的几何尺寸中， 应进行圆整。 A．直齿圆柱齿轮的分度圆直径 B．链轮节圆直径 C．齿轮传动中心距 D．斜齿轮的端面模数

3、一对圆柱齿轮传动，通常把小齿轮的齿宽取值比大齿轮略大，其主要目的是 。

A. 使小齿轮的强度比大齿轮略高一些 B. 减小传动中的动载荷

C. 为了便于安装，保证全齿宽接触 D. 避免沿齿向载荷分布不均匀

4、一对变速齿轮传动，两轮齿面接触应力σH1、σH2和两轮轮齿弯曲应力σF1、σF2的关系为_________。

A. σH1=σH2 ，σF1≠σF2 B. σH1=σH2 ，σF1=σF2 C. σH1≠σH2 ，σF1=σF2 D. σH1≠σH2 ，σF1≠σF2

5、带传动采用张紧轮的目的是 。

A.调节带的初拉力 B.提高带的寿命 C.减轻带的弹性滑动 D.增大摩擦系数

6、相同精度的齿轮传动，动载荷系数Kv与 有关。 A.圆周速度

C.传动超载 A.齿数z

B.齿轮在轴上相对于轴承的位置 D.原动机及工作机器的性能和工作情况 B.模数m

C.齿宽系数d

D.齿根应力集中系数YFa

7、标准直齿圆柱齿轮传动，轮齿弯曲强度计算中的齿形系数只决定于 。 8、V带传动中，V带的楔角 带轮的轮槽槽角。

A.小于 B.大于 C.等于 D.没有必然关系 9、设计V带传动时发现V带根数过多，可采用 来解决。

A.增大传动比 B.加大传动中心距 C.选用更大截面型号的V带 D.减小小带轮直径

10、在一定转速下，要减轻链传动的运动不均匀性和动载荷，应 。 A. 增大链节距和链轮齿数 B. 减小链节距和链轮齿数 C. 增大链节距，减小链轮齿数 D. 减小链条节距，增大链轮齿数 11、螺栓联接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是 。 A. 提高强度

C. 防松

B. 提高刚度 D. 减小螺纹牙受载

12、链传动张紧的目的是 。

A．使链条产生初拉力，以使链传动能传递运动和功率 B．避免链条垂度过大时产生啮合不良

C．使链条与轮齿之间产生摩擦力，以使链传动能传递运动和功率 D．避免打滑

13、用于联接的螺纹通常为三角形螺纹，这是因为三角形螺纹 。

A. 自锁性能好 C. 防振性能好 A. 普通螺栓

B. 传动效率高 D. 自锁性能差

14、有一个被联接件较厚，且经常装拆的场合宜选用 联接。

B. 铰制孔螺栓

C. 螺钉联接 D. 双头螺柱

15、带传动工作时产生弹性滑动，是由于 。

A. 包角1太小 B. 初拉力F0太小 C. 紧边和松边拉力不等 D. 传动过载

三、填空题：把答案写在题中的横线上。(每空1分, 共20分)

1、在由齿轮传动、带传动和链传动构成的多级传动系统中，齿轮传动一般放在 级；带传动一般放在 级；链传动一般放在 级。

2、齿轮传动的主要失效形式有（要求举出三种） 、 、 ；齿轮传动在高温重载下容易发生 失效。 2、对于硬齿面闭式齿轮传动，其齿面接触承载能力较高，故通常先按 __ __强度进行设计，然后校核 强度。

4、V带传动的工作原理实质是 传动，并且带传动最大应力发生在 ；V带传动的设计计算准则是 。

5、链传动布置时，两链轮的回转平面应在同一垂直平面内，且通常将

边布置在上面， 边布置在下面，以防止咬链、碰撞等现象发生。 6、螺旋副的自锁条件为_ _。

7、受轴向工作载荷的紧螺栓联接，螺栓所受的总拉力F0等于 与 之和。

8、螺栓联接承压面采用凸台或沉头孔的目的是为了 。

9、机器一般由原动机、传动装置和工作机三部分组成。传动装置的主要作用是传递 和 。

四、受力分析（共15分）

图示为两级斜齿轮减速器，已知电动机转动方向。为使轴Ⅱ、轴Ⅲ上的轴向力互相抵消一部分，试确定：

1) 图中各斜齿轮的螺旋线方向；（4分）

2) 分别画出图中两对斜齿轮、锥齿轮所受力的圆周力Ft、径向力Fr和轴向力Fa （11分）

Ⅲ5Ⅳ3I12Ⅱn1

五、 已知一带传动单根V带传递的最大功率P＝4.82 kW,小带轮的基准直径

Dd1180mm，小带轮转速n11450r/min，小带轮上的包角11520，带与带轮的当量

摩擦系数为v0.25（12分）。

。不计离心力的影响，试确定带传动的有效圆周力F及紧边拉力F1

六、图示为标准直齿圆柱齿轮传动的变速箱，除齿数分配不同外，其他方面及许用应力均

相同，若不计重合度影响，试分析当主动轴转速不变时： 1）哪对齿轮的接触强度高； 2）哪个齿轮的弯曲强度高。(14分) 附：YFa1=2.90, YSa1=1.60 YFa2=2.31, YSa2=1.85

z1=20 z3=35

YFa3=2.50, YSa3=1.72 YFa4=2.39, YSa4=1.78

接触应力公式：HZEZHZ弯曲应力公式：F

2KT1u1[H] 2bd1u2KT1YFaYsaY[F] bd1m七、图示螺栓组联接中采用两个M16（d1 ＝13.835 mm，d2 ＝14.701 mm）的普通螺栓，

螺栓材料为45号钢，许用拉应力为 [ σ ]＝160 MPa，被联接件接合面间的摩擦系数 μs ＝ （12分） 0.2，若考虑摩擦传力的可靠性系数 k f ＝1.2，试计算该联接允许传递的静载荷FR 。 西南交通大学2009－2010学年 第（二）学期 《机械设计》期末考试试卷

一、单项选择题： (每小题1分，共15分)

1. 机械设计这一门学科，主要研究_______的工作原理、结构和设计计算方法。 A.各类机械零件和部件 B.通用机械零件和部件 C.专用机械零件和部件 D.标准化的机械零件和部件

2. 在螺栓联接设计中，若被联接件为铸件，则有时在螺栓孔处制做沉头座孔或凸台，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、为避免螺栓受拉力过大 3. 键的长度l通常是根据_________选取的。

A、传递的转矩 B、传递的功率 C、轮毂的长度 D、轴的直径 4. 设计V带传动时，为防止 ，应小带轮的最小直径。 A. 带内的弯曲应力过大 B. 小带轮上的包角过小 C. 带的离心力过大 D. 带的长度过长

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. 蜗杆传动中较为理想的材料组合是 。

A. 钢和铸铁 B. 钢和青铜 C. 铜和铝合金 D. 钢和钢

7. 在下列类型的滚动轴承中，___________只能承受径向载荷。

A.圆柱滚子轴承 B.调心球轴承 C.圆锥滚子轴承 D.深沟球轴承 8. 工作时以传递转矩为主，不承受弯矩或弯矩很小的轴，称为 。

A.固定心轴 B.转动心轴 C.转轴 D.传动轴

9. 两相对滑动的接触表面依靠吸附油膜进行润滑的摩擦状态称为____________。 A.液体摩擦 B.半液体摩擦 C.混合摩擦 D.边界摩擦

10.滚动轴承的额定寿命是指同一批轴承中 的轴承能达到的寿命。

A. 99％ B. 90％ C. 80％ D. 10％ 11. 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 12.联轴器与离合器的主要作用是 。

A.缓冲、减振 B.传递运动与转矩

C.防止机器发生过载 D.补偿两轴的不同心或热膨胀 13.直齿锥齿轮强度计算时，是以______为计算依据的。

A、大端当量直齿锥齿轮 B、齿宽中点处的直齿圆柱齿轮

C、齿宽中点处的当量直齿圆柱齿轮 D、小端当量直齿锥齿轮 14.开式齿轮传动，最可能出现的失效形式是_______。 A.轮齿疲劳折断 B.齿面疲劳点蚀 C.齿面磨损 D.齿面胶合 15.链条的节数宜采用 。

A. 整数 B. 偶数 C. 5的倍数 D. 10的倍数

二、是非判断题： (每小题2分，共16分) 1. 带传动中的打滑和弹性滑动是可以避免的。

2. 在蜗杆传动中当需要自锁时，应使蜗杆导程角不大于当量摩擦角。 3. 水平布置的链传动的通常将紧边布置在上边。

4. 滑动轴承p值是为了防止过度磨损。

5. 转轴上载荷和支点位置都已确定后，轴的直径可以根据弯曲强度来进行计算或校核。 6. 润滑良好的闭式齿轮传动中，一般不出现点蚀失效。

7. 普通平键联接工作时，键的上表面与轮毂键槽底之间留有间隙。 8. 代号为N206的滚动轴承是指内径为30mm的圆锥滚子轴承。 三、填空题：把答案写在题中的空格里(每空2分, 共24分)

1.被联接件受横向载荷作用时，若采用普通（受拉）螺栓联接，则螺栓受 载荷作用，可能发生的失效形式为 。

2.圆柱齿轮设计时，计算载荷系数K中包含的KA是 系数；Kv 是 系数；Kβ是 系数。

3.为了方便轴上零件的装拆，常将轴做成 形；为了保证轴上零件的可靠定位，轴肩的圆角半径r必须 于相配零件的倒角C1或圆角半径R。

4.在滚子链传动中，链的节距越大，________越高；但节距越大，链轮转速越高时，冲击和动载荷也 ，因此，设计时应尽可能选用 节距的链。 5.滑动轴承中按其所能承受的载荷方向分类，主要能承受径向载荷的轴承称为_______轴承，仅能承受轴向载荷的轴承称为_______轴承。

四、受力分析：(本题16分)

图示为二级斜齿圆柱齿轮减速器。已知：齿轮1的螺旋线方向和轴Ⅲ的转向，试求：

（1）为使轴Ⅱ所受的轴向力最小，齿轮3应选取的螺旋线方向，并在图b上标出齿轮2和齿轮3的螺旋线方向；

（2）在图a上标出轴I、II的回转方向；

（3）在图b上标出齿轮2、3所受各分力的方向。

五、计算题：（16分）

有一受预紧力F和轴向工作载荷F=1000 N作用的紧螺栓联接，已知预紧力

F=1000 N，螺栓的刚度c1与被联接件的刚度c2相等。

1、试计算该螺栓所受的总拉力F0和残余预紧力F″。

2、若已知螺栓许用应力[σ]=80MPa，试求所需的螺栓的最小直径为多少?

3、在预紧力F不变的条件下，若保证被联接件间不出现缝隙，该螺栓的最大轴向工作载荷Fmax为多少?

六、计算题：（13分）

有一滚动轴承，型号为30210, 其基本额定动载荷Cr=73300N，已知工作温度在100°C以下，运转较平稳，载荷系数kd=1.1，径向载荷Fr=6000N，轴向载荷Fa=2500N，转速n=900r/min。（30210其它参数：e=0.4,X=0.4,Y=1.4）

(1) 试计算轴承的当量动载荷P。 (2) 试预测轴承寿命。

答案

题一、答案（15分）

1、B 2、A 3、C 4、A 5、B 6、B 7、A 8、D 9、D 10、B 11、D 12、B 13、C 14、C 15、B 题二、答案（16分）

1、× 2、○ 3、○ 4、○ 5、× 6、× 7、○ 8、、× 三、填空题（24分）

1、拉伸，疲劳断裂。

2、使用，动载，齿向载荷分配。 3、阶梯，小于。

4、承载能力，越大，小。 5、向心，推力

四、受力分析 （16分）

参：

如图，（1）齿轮2,3均为右旋(各1分)；（2）I、II回转方向如图(各1分)；（个分力（各2分）。

五、解题要点：（16分）

3） 6

（1）F0Fc1cF1 000 N0.51 000 N1 500 N

1c2FFc11ccF1 000N-0.51 000N500N

12或 FF0F1 500 N-1 000 N500 N （6分） （2）

1.3F0d2≤[] 1/4d41.31500180 5.57mm（5分）

（3）为保证被联接件间不出现缝隙，则F≥0。由

FFc11ccF≥0

12得 F ≤

F1cc1 000 N2 000N 1/1c21-0.5所以 Fmax2 000 N （5分）

六、（13分)

解：(1)

FaF0.41670.4,X0.4,Y1.4（3分） rPkd(XFrYFa)1.1(0.460001.42500)（4分） 90N(2) 计算轴承寿命：

6610LC3h1060nP10609007330090h59860h

轴承寿命为59860小时。（6分）

西南交通大学2009－2010学年 第（二）学期《机械设计》半期考试试卷A

一、 是非题：对者画○，错者画×，请将答案填入题后的表格中。

(每小题1.5分，共15分)

1、矩形螺纹由于当量摩擦系数大，强度高，所以是常用的联接螺纹。

2、采用螺纹联接时，若被联接件总厚度较大，且材料较软，强度较低，而且需要经常装

拆，宜采用双头螺柱联接。 3、滚子链的铰链磨损后，链条在传动过程中易在小链轮上发生脱链。 4、一对齿轮传动中，若材料不同，则小齿轮和大齿轮的接触应力亦不同。 5、轴毂联接中采用普通平键联接时，该键同时起周向固定和轴向固定的作用。 6、滑键固定在轮毂上随轮毂一同沿着轴上的键槽移动。

7、直齿锥齿轮强度计算是以大端处的当量圆柱齿轮为计算依据的。 8、螺栓的最大应力一定时，应力幅越小，其疲劳强度越高。 9、选用弹性模量大的带材料，可以避免带传动发生弹性滑动现象。

10、齿轮传动中，主动齿轮齿面上产生塑性变形后，齿面节线附近被碾出沟槽。

二、单项选择题：请将答案填入题后的表格中。 (每小题1.5分，共15分)1、机

械设计这门学科，主要研究______ 的工作原理、结构和设计计算方法。 A．各类机械零件和部件 B．通用机械零件和部件 C．专用机械零件和部件 D．标准化的机械零件和部件

2、对于采用常见的组合和按标准选取尺寸的平键静联接，主要失效形式是_____。 A. 工作面的压溃 B. 工作面过度磨损 C. 键被剪断 D. 键被弯断 3、同精度的齿轮传动，动载荷系数Kv与__________有关。 A. 圆周速度

B. 齿轮在轴上相对于轴承的位置 C. 传动超载

D. 原动机及工作机器的性能和工作情况 4、V带的楔角等于__________。

A. 40 B. 35 C. 30 D. 20 5、带传动采用张紧轮的目的是____________。 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. 调节带的初拉力

6、螺栓联接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是__________。

A. 提高强度

B. 提高刚度 C. 防松

D. 减小螺纹牙受载

7、受轴向工作载荷的紧螺栓联接，设螺栓刚度c1远远大于被联接件的刚度c2，则螺栓中的总拉力F0接近____________________________________。 A. ＝F＋F B. F＋F C. >F＋F D. ＝F＋2

8、标准直齿圆柱齿轮传动，轮齿弯曲强度计算中的齿形系数只决定于_____。 A. 齿数z B. 模数m C. 齿宽系数d

9、一对圆柱齿轮传动，通常把小齿轮的齿宽取值比大齿轮略大，其主要目的是______。 A. 使小齿轮的强度比大齿轮略高一些 B. 减小传动中的动载荷

C. 为了便于安装，保证有效接触宽度 D. 避免沿齿向载荷分布不均匀

10、在一定转速下，要减轻链传动的运动不均匀性和动载荷，应______。 A. 增大链节距和链轮齿数 B. 减小链节距和链轮齿数 C. 增大链节距，减小链轮齿数 D. 减小链节距，增大链轮齿数 题三、填空题：把答案写在题中的横线上。(每空1分, 共15分)

F1、带传动的主要失效形式有________ 和_________ ，带最大应力发生在___________________________________________________。

2、按防松原理分，螺栓联接的防松方法有________________、_________________及______________________________。

3、在由齿轮传动、带传动和链传动组成的多级传动系统中，齿轮传动一般放在________级；链传动一般放在_______级。

4、钢制齿轮，根据热处理工艺不同而分为________齿面与__________齿面，其中的齿面硬度值，前者为__________；后者为___________。

5、链传动只有当满足 且 时，瞬时传动比才是常数，而瞬时链速仍然是 。

四、如图所示的带传动——锥齿轮传动——斜齿轮传动系统。试：（15分）

（1） （2）

判断并画出电机转向； 标出轴Ⅰ、轴Ⅱ转向；

（3） （4）

要求轴Ⅱ轴向力最小，确定并画出斜齿轮3的旋向；

在图上画出锥齿轮2、斜齿轮4的圆周力Ft、径向力Fr和轴向力Fa。

五、 B型V带传动中，已知：主动带轮基准直径d1=180mm，从动带轮基准直径d2=180mm，两轮的中心距α=630mm，主动带轮转速n1=1450 r/min，能传递的最大功率P=10kW。试求：（16分）

（1）带的紧边拉力F1和松边拉力F2的； （2）V带中各应力，并画出各应力1、2、b1、b2及c的分布图。

附：V带的弹性模量E=130~200MPa；V带的质量q=0.8kg/m；带与带轮间的当量摩擦系数μv=0.51；B型带的截面积A=138mm2；B型带的高度h=10.5mm。

六、 一厚度δ=12mm的钢板用4个螺栓固连在厚度δ1=30mm的铸铁支架上，螺栓的布置

有（a）、（b）两种方案，如图所示。（24分）

已知：螺栓材料为Q235，[σ]=95MPa、[τ]=96 MPa，钢板[σP] =320 MPa，铸铁[σP1] =180 MPa，接合面间摩擦系数f=0.15，可靠性系数Kf=1.2，载荷FΣ=12000N，尺寸l=400mm，

a=100mm。

（1）试比较哪种螺栓布置方案合理？

（2）按照螺栓布置合理方案，分别确定采用受拉（普通）螺栓联接和受剪(铰制孔)螺栓联接时的螺栓直径。

题一、答案填写表 1、× 2、○ 6、○

题二、答案填写表 1、B 2、A 6、C

五、解题要点：

V带传动在传递最大功率时，紧边拉力F1和松边拉力F2的关系符合欧拉公式，即F1/F2=efva3、× 8、○ 4、× 9、× 5、× 10、○ 7、× 3、A 8、A 4、A 9、C 5、D 10、D 7、A e0.515。

F14F1 55d1n1180145013.67带速 601000601000FeF1F2F1m/s

有效圆周力 FeFe1000P10001073213.67N

55Fe73291544N

V带中各应力： 紧边拉应力 1离心力

F19156.63 MPa A138Feq20.1813.67233.6 N

离心拉应力

cFc33.60.24 MPa A138h10.51709.92 MPa d1180弯曲应力 b1E最大应力 max1b1(6.639.92)16.55 MPa 各应力分布如图所示。 六、

解题分析：本题是螺栓组连接受横向载荷和旋转力矩共同作用的典型例子。解题时，首先要将作用于钢板上的外载荷FΣ向螺栓组连接的接合面形心简化，得出该螺栓组连接受横向载荷FΣ和旋转力矩T两种简单载荷作用的结论。然后将这两种简单载荷分配给各个螺栓，找出受力最大的螺栓，并把该螺栓承受的横向载荷用矢量叠架原理求出合成载荷。在外载荷与螺栓数目一定的条件下，对不同的螺栓布置方案，受力最大的螺栓所承受的载荷是不同的，显然使受力最大的螺栓承受较小的载荷是比较合理的螺栓布置方案。若螺栓组采用铰制孔用螺栓连接，则靠螺栓光杆部分受剪切和配合面间受挤压来传递横向载荷，其设计准则是保证螺栓的剪切强度和连接的挤压强度，可按相应的强度条件式，计算受力最大螺栓危险剖面的直径。若螺栓组采用普通螺栓连接，则靠拧紧螺母使被连接件接合面间产生足够的摩擦力来传递横向载荷。在此情况下，应先按受力最大螺栓承受的横向载荷，求出螺栓所需的紧力；然后用只受预紧力作用的紧螺栓连接，受拉强度条件式计算螺栓危险剖面的直径d1；最后根据d1查标准选取螺栓直径d，并根据被连接件厚度、螺母及垫圈厚度确定螺栓的标准长度。

解题要点：

1．螺栓组连接受力分析 （1）将载荷简化

将载荷FΣ向螺栓组连接的接合面形心O点简化，得一横向载荷FΣ=12000N和一旋转

力矩T=FΣl=12000×400=4.8×106N·mm（图解一）。

（2）确定各个螺栓所受的横向载荷

在横向力FΣ作用下，各个螺栓所受的横向载荷Fs1大小相同，与FΣ同向。 Fs1=FΣ/4=12000/4=3000 N

而在旋转力矩T作用下，由于各个螺栓中心至形心O点距离相等，所以各个螺栓所受的横向载荷FS2大小也相同，但方向各垂直螺栓中心与形心O的连线（图解二）。

对于方案（a），各螺栓中心至形心

O

点的距离

raa2a210021002141.1mm 所以 Fs2aT4.810684874ra414.14N

由图解二（a）可知，螺栓1和2所受两力的夹角a最小，故螺栓1和2所受横向载荷最大，即

2FsmaxaFs21Fs2a2Fs1Fs2acos

3000284872230008487cos4510820对于方案（b），各螺栓中心至形心O点的距离为

N

rb=a=100mm 所以 Fs2bT4.810612000N 4rb4100由图解二b可知，螺栓1所受横向载荷最大，即

FsmaxbFs1Fs2b30001200015000N

（3）两种方案比较

在螺栓布置方案（a）中，受力最大的螺栓1和2所受的总横向载荷Fsmaxa=10820N；

而在螺栓布置方案（b）中，受力最大的螺栓1所受的总横向载荷Fsmaxb=15000N。可以看出，

Fsmaxa2．按螺栓布置方案（a）确定螺栓直径

（1）采用铰制孔用螺栓连接

1）因为铰制孔用螺栓连接是靠螺栓光杆受剪切和配合面间受挤压来传递横向载荷，因此按剪切强度设计螺栓光杆部分的直径ds：

ds4Fs41082011.98 mm

96查GB27-88，取M12×60（ds=14mm>11.98mm）。 2）校核配合面挤压强度：

按图解三所示的配合面尺寸，有：螺栓光杆与钢板孔间

PFs10820104dsh138MPa[]P320MPa

螺栓光杆与铸铁支架孔间

P1Fs10820 ds11330=27.7MPa[]P1180MPa 故配合面挤压强度足够。 （2）采用普通螺栓连接

因为普通螺栓连接，是靠预紧螺栓在被连的接合面间产生的摩擦力来传递横向载荷，因先要求出螺栓所需的预紧力F′。

接件此首

由fFKfFs，得

FKfFsf1.21082086560 N

0.15根据强度条件式可得螺栓小径d1，即

d141.3F41.38656038.84 mm

95查GB196-81，取M45（d1=40.129mm>38.8mm）。

西南交通大学2009－2010学年 第（二）学期

《机械设计》半期考试试卷B

课程代码： 2030100 考试日期：2010年 4 月30日 考试时间： 90分钟

一、 是非题：对者画○，错者画×，请将答案填入题后的表格中。

(每小题1.5分，共15分)

1、矩形螺纹由于当量摩擦系数大，强度高，所以是常用的联接螺纹。

2、采用螺纹联接时，若被联接件总厚度较大，且材料较软，强度较低，而且需要经常装

拆，宜采用双头螺柱联接。 3、滚子链的铰链磨损后，链条在传动过程中易在小链轮上发生脱链。 4、一对齿轮传动中，若材料不同，则小齿轮和大齿轮的接触应力亦不同。 5、轴毂联接中采用普通平键联接时，该键同时起周向固定和轴向固定的作用。

6、滑键固定在轮毂上随轮毂一同沿着轴上的键槽移动。

7、直齿锥齿轮强度计算是以大端处的当量圆柱齿轮为计算依据的。 8、螺栓的最大应力一定时，应力幅越小，其疲劳强度越高。 9、选用弹性模量大的带材料，可以避免带传动发生弹性滑动现象。

10、齿轮传动中，主动齿轮齿面上产生塑性变形后，齿面节线附近被碾出沟槽。

二、单项选择题：请将答案填入题后的表格中。

(每小题1.5分，共15分)

1、机械设计这门学科，主要研究______ 的工作原理、结构和设计计算方法。 A．各类机械零件和部件 B．通用机械零件和部件 C．专用机械零件和部件 D．标准化的机械零件和部件

2、对于采用常见的组合和按标准选取尺寸的平键静联接，主要失效形式是_____。 A. 工作面的压溃 B. 工作面过度磨损 C. 键被剪断 D. 键被弯断 3、同精度的齿轮传动，动载荷系数Kv与__________有关。 A. 圆周速度

B. 齿轮在轴上相对于轴承的位置 C. 传动超载

D. 原动机及工作机器的性能和工作情况 4、V带的楔角等于__________。

A. 40 B. 35 C. 30 D. 20 5、带传动采用张紧轮的目的是____________。 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. 调节带的初拉力

6、螺栓联接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是__________。

A. 提高强度

B. 提高刚度 C. 防松

D. 减小螺纹牙受载

7、受轴向工作载荷的紧螺栓联接，设螺栓刚度c1远远大于被联接件的刚度c2，则螺栓中的总拉力F0接近____________________________________。 A. ＝F＋F B. F＋F C. >F＋F D. ＝F＋

8、标准直齿圆柱齿轮传动，轮齿弯曲强度计算中的齿形系数只决定于_____。 A. 齿数z B. 模数m C. 齿宽系数d

F29、一对圆柱齿轮传动，通常把小齿轮的齿宽取值比大齿轮略大，其主要目的是______。 A. 使小齿轮的强度比大齿轮略高一些 B. 减小传动中的动载荷

C. 为了便于安装，保证有效接触宽度 D. 避免沿齿向载荷分布不均匀

10、在一定转速下，要减轻链传动的运动不均匀性和动载荷，应______。 A. 增大链节距和链轮齿数 B. 减小链节距和链轮齿数 C. 增大链节距，减小链轮齿数 D. 减小链节距，增大链轮齿数

三、填空题：把答案写在题中的横线上。(每空1分, 共15分)

1、带传动的主要应力有________、________、和_________，最大应力发生在___________________________________________________。

2、按防松原理分，螺栓联接的防松方法有________________、_________________及______________________________。

3、两级齿轮传动中，其中一级为斜齿圆柱齿轮传动，另一级为锥齿轮传动，斜齿圆柱齿轮传动一般放在__ ___ 级；锥齿轮传动一般放在_______ 级。

4、钢制齿轮，根据热处理工艺不同而分为________齿面与__________齿面，其中的齿面硬度值，前者为__________；后者为___________。

5、硬齿面闭式齿轮传动，通常先按 __ __ __强度进行设计，然后校核

强度。

四、简述题（每题6分，共12分）

1) 试分析图示两级减速装置方案中存在什么问题？为什么？

2) 斜齿圆柱齿轮的直径d1、d2，模数mt、mn，压力角t、n，齿顶圆直径da1、da2，螺旋角

，中心距a等参数中，哪些应圆整？哪些应该取标准值？哪些不应圆整？

五、受力分析（共15分）

图示为两级斜齿轮减速器，已知电动机转动方向。为使轴Ⅱ、轴Ⅲ上的轴向力互相抵消一部分，试确定

3) 图中各斜齿轮的螺旋线方向；（4分）

4) 分别画出图中两对斜齿轮、锥齿轮所受力的圆周力Ft、径向力Fr和轴向力Fa （11分）

Ⅲ5Ⅳ3I12Ⅱn1

六、图示凸缘联轴器用8个受拉普通螺栓联接

（M16的螺栓，d1=13.835mm）。已知：螺分布圆直径D0=250mm，结合面间的摩擦数μ=0.12。考虑摩擦传力的可靠性系数Kf=1.2，螺栓的许用应力[σ]=160MPa，

试栓系

计算该联轴器所能传递的最大转矩Tmax=？（14分）

七、已知单根普通V带能传递的最大功率P = 6 kW，主动带轮基准直径 D1= 100 mm，转

速为n1= 1460 r/min，主动带轮上的包角1= 150°，带与带轮之间的当量摩擦系数v= 0.51。试求带的紧边拉力F1，松边拉力F2，预紧力F0及最大有效圆周力F（不考虑离心力）。 （14分）