(新)机械设计原理复习题

所谓的光辉岁月，并不是以后，闪耀的日子，而是无人问津时，你对梦想的偏执。 同是寒窗苦读，怎愿甘拜下风！ 1 一、填空题〔每空1分，计25分〕 1、一减速齿轮传动，主动轮1用45号钢调质，从动轮用45号钢正火，则它们齿面接触应力的关系是 b 。

a、2H1H；b、2H1H；c、2H1H。 2、带传动中紧边拉力为1F，松边拉力为2F，则其传递的有效圆周力F为 c 。 a、21FF；b、2/)(21FF；c、21FF；d、2/)(21FF。 3、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 齿根弯曲疲劳 强度进行设计，然后校核 齿面接触疲劳 强度。 4、蜗杆的 c 模数为标准模数，蜗轮的 b 压力角为标准压力角。 a、法面； b、端面；c、轴面。

5、带在带轮上即将打滑而尚未打滑的临界状态时，1F与2F的关系可用著名的欧拉公式表示为 121

f

eFF

。

6、在蜗杆传动中，当需要自锁时，应使当量摩擦角 b 蜗杆导程角。 a、小于；b、大于；c、等于。 7、计算蜗杆传动的传动比时，公式 c 是错误的。

a、21/i；b、21/nni；c、12/ddi；d、12/zzi。 8、蜗杆传动的失效通常是发生在 蜗轮轮齿 上。 9、设计圆柱螺旋弹簧时，其弹簧直径d按 强度 条件确定，其工作圈数n按 刚度 条件确定。 10、弹簧指数C＝ D2/d ，C值越大，刚度越 小 。 11、楔键联接靠 摩擦力 传递转矩，用于对中性要求不高的联接。 12、按国家标准GB/292-93规定，代号为7210C的滚动轴承类型为 角接触球轴承 轴承，其内径为 50 mm，宽度系列为 窄、系列，直径系列为 轻 系列，C代表 公称接触角15º，其精度为 P0 级。 13、下列各种联轴器中，能减缓振动和冲击的是 f ；可实现两轴线角位移最大的是 c ；常用于两轴线对中性不好、低速情况下的是 d 和 e 。 a套筒联轴器；b. 凸缘联轴器；c. 万向联轴器；d. 十字滑块联轴器；e. 齿轮联轴器；f. 弹性柱销联轴器。 二、问答题〔每题5分、计30分〕 3、为提高轮齿的抗折断能力，可采取哪些措施？（5分） 可适当增大齿根圆角半径以减小应力集中；（1’） 合理提高齿轮的制造精度和安装精度；(1’) 正确选择材料和热处理方式；(2’) 以及对齿根部位进行喷丸、輾压等强化处理。(1’) 4、螺纹联接防松的实质是什么？按工作原理分，防松的方法有哪几类？ 答：防松的实质是防止螺纹副间的相对转动。（2分） 防松的方法有摩擦防松、机械防松、永久防松。（3分）

三、分析计算题 1、如图示，卷筒与齿轮用普通螺栓联接在一起（螺栓个数Z=8），轴不旋转，卷筒与齿轮在轴上旋转，已知卷所谓的光辉岁月，并不是以后，闪耀的日子，而是无人问津时，你对梦想的偏执。 同是寒窗苦读，怎愿甘拜下风！ 2 筒所受旋转力矩T=107Nmm，螺栓分布直径D0=500mm，卷筒与齿轮接合面间摩擦系数f=0.12，可靠性系数Kf =1.2，螺栓材料的屈服极限σS=300Mpa，安全系数S=3。试设计该螺栓组的螺栓直径。（10分）

普通螺纹基本尺寸表（第一系列） 公称直径d 中径d2 小径d1 螺距p 24 22.051 20.752 3 30 27.727 26.211 3.5 36 33.402 31.670 4 42 39.077 37.129 4.5 48 44.725 42.587 5

解：设螺栓受预紧力F ①计算螺栓所需预紧力F’

'0

2f

DZfFKT

（2分）

7'

0

221.2105000080.12500fKTFNZfD（2分）

②计算许用应力

3001003sMPaS

（2分）

③确定螺栓直径d1

'141.341.35000028.768100Fdmm



（2分）

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） 所谓的光辉岁月，并不是以后，闪耀的日子，而是无人问津时，你对梦想的偏执。

同是寒窗苦读，怎愿甘拜下风！ 3 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：

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1aF和2aF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3aF、圆周力3tF和径向力3rF的方向，在节点B处画出蜗轮4所受的圆周力4tF和径向力4rF的方向，在图中画出蜗轮4的转动方向。（8分）

分）（小时小时分分1)(1000)(12508/500028/2)1()260())2((10')2()60()(103636hPThPThLnPfCfLnPfCfL所谓的光辉岁月，并不是以后，闪耀的日子，而是无人问津时，你对梦想的偏执。 同是寒窗苦读，怎愿甘拜下风！ 4 1）右旋。（1’） 2）齿轮1、齿轮2在节点A所受的轴向力1aF和2aF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3aF、3tF和3rF的方向如图所示；(3’) 蜗轮4所受的圆周力4tF和径向力4rF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

min/9601rn，输入功率3PkW，齿轮齿数211z，2z=62，法向模数5.2nmmm，分度圆螺旋角

849725.8

，分度圆柱上的法面压力角20n，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

84.2960/2960103311nPTN. m

123.1215.2cos84.292211dTFt

kN

414.0849725.8cos20tan123.1cos/tanntrFFkW

175.0849725.8tan123.1tantaFFkN

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

Fa1

Ft4

Fr3

· •

B

Ft3

F

r4 Fa3

×

× Ⅰ

Ⅱ

齿轮1 齿轮2 蜗杆3 蜗轮4

电动机 · A Fa2

n4 所谓的光辉岁月，并不是以后，闪耀的日子，而是无人问津时，你对梦想的偏执。

同是寒窗苦读，怎愿甘拜下风！ 5 f´=0.08~0.10, 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40º b.小于40º c. 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7212 C/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 = 15 º。 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。 一、填空题（25分）[每空1分] 滚动轴承轴系一端固定一端游动的固定方式常用在 跨距较大 或 工作温度较高 情况下。 2、dn值大的滚动轴承应采用 油 润滑，而dn值小的滚动轴承可采用 润滑脂 润滑。 3、滑动轴承保证液体动压润滑的条件有 ①．相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙；②．被油膜分开的两表面必须有足够的相对滑动速度，其运动方向必须使润滑油大口进小口出； ○3 润滑油必须有一定的粘度供油要充分 。 ４、混合摩擦（非液体摩擦）滑动轴承计算应校核 P 、 V 、 PV 值。 ５、列举两种刚性联轴器的名称，并说明是否具有补偿轴向。径向或角向位移的能力： ①套筒式联轴器（无补偿能力） ②凸缘式联轴器（无补偿能力）。 ６、轴按所受载荷性质分类，只承受弯矩的称 心 轴；只承受扭矩称 传动 轴；承受弯矩和扭矩称 转 轴。 ７、直齿圆锥齿轮的当量齿数Ｚｖ＝ z/cosδ ；标准模数和压力角在 齿轮大端 ；受力分析和强度计算用 平均分度圆 直径。 ８、带传动的主要失效形式为 打滑 和 疲劳破坏 。 ９、带工作是截面上产生的应力有 拉应力 ， 弯曲应力 ，