机械设计练习题及参考答案

机械设计练习题及参考答案
一、填空题（共20分,每小题2分）
1, 轻载，转速高并要求旋转精度高的支承可采用（球）轴承。

当轴的跨度大，刚度低时可采用（调心）轴承。

2，在平键联接中，键的（侧）面是工作面，剖面尺寸b×h是根据（轴径）
按标准选取。

3，齿轮传动的失效形式是（点蚀），（折断），（磨损），
（胶合）。

4，轴的结构设计中，实现轴上零件轴向定位的方法有（轴肩），（套筒）。

5，皮带传动中，松边应布置在（上），链传动中松边应布置在（下）。

6，滑动轴承的常用材料中，（轴承合金）不能单独制作轴瓦，只能贴附在轴瓦上作（轴承衬）。

7，齿轮的失效形式中，点蚀是由（接触）应力引起的，折断是由（弯曲）应力引起的。

8，角接触球轴承在使用中应（成对使用），（反向安装）。

9，一对相互啮合传动的齿轮，其齿面接触应力σH1和σH2的大小关系是（相等），而齿根弯曲应力σF1 和σF1的大小关系是（不等）。

10，皮带传动不能保正精确传动比是因为皮带的（弹性滑动），而链传动的瞬时传动比变化则是由于链条的（多边形效应）。

二、选择题（共15分,每小题1.5分）
1，带传动的主动轮圆周速度V1，从动轮圆周速度V2，带速度V，则___。

（B）
A，V1=V=V2 B，V1>V>V2 C，V1<V<V2 D，V1<V=V2
2，以打滑和疲劳断裂为主要失效形式的传动为___。

（ B）
A, 齿轮 B, 皮带 C, 蜗杆 D，链
3，闭式软齿面齿轮的设计准则是___。

（ C）
A,按弯曲疲劳强度设计
B,按弯曲疲劳强度设计，按接触疲劳强度校核
C,按接触疲劳强度设计，按弯曲疲劳强度校核
D，按弯曲疲劳强度校核
4，带传动的紧边拉力F1，松边拉力F2，初拉力F0。

则有效圆周为__ _ 。

（D ）
A,F2+F0 B,F1 +F0 C, F1+F2 D,F1-F2
5，齿轮弯曲强度不足时会导致___。

（ B）
A,齿面磨损 B, 轮齿折断 C, 齿面胶合 D, 齿面点蚀
6，蜗杆传动用于传递___之间的运动和动力。

（D）
A,平行轴 B,相交轴 C, 垂直相交轴 D, 垂直不交轴
7，滑动轴承轴瓦上的油沟位置应在___。

（B）
A,承载区 B, 非承载区 C, 轴瓦分型处 D，任意位置
8，一般的转轴，其弯曲应力为___。

（A）
A,对称循环应力 B, 脉动循环应力 C, 静应力 D，不确定
9，流体的粘度标志着流体的___大小。

（D）
A, 强度 B,刚度 C,油性 D，内摩擦阻力
10，受预紧力F0和工作拉力F的紧螺栓联接中，螺栓总拉力F2 _ 。

（ B）
A, F0 +F B, F1+F C, F0+F1 D, F
（F0螺栓预紧力F1剩余预紧力F2螺栓总拉力F工作载荷）
三、分析简答题（共30分,每小题10分）
1，下图中，Z 1的旋向如图。

欲使中间轴的两轴承受力尽量小，Z 3的旋向应是左旋还是右旋？（图上标
出Z 2，Z 3的旋向）；并标出齿轮Z 2，Z 3的受力方向。

解：
① Z 3的旋向是右旋 （2分）；
② Z 2，Z 3的旋向如图示（2分）；
③ 的受力方向如图示（6分）
2，下图为一流体动压润滑向心滑动轴承。

a) 标出轴的转向；b)画出油膜压力分布示意图；
c) 由一维雷诺方程306h h h x p -=∂∂ην说明油膜承载机理 解：
a) 轴的转向如图示（3分）；
b) 油膜压力分布如图示（3分）；
c) 承载机理分析(4分)：
当h>h 0时，x
p ∂∂>0, p 递增； 当h<h 0时，x
p ∂∂<0, p 递减； 当h=h 0时，x
p ∂∂=0, p 最大； 即形成压力油楔.
或说明:两相对滑动面间必需形成收敛间隙,润滑油具有一定的粘度,存在相当的滑动速度v,则油楔产生压力承载.
3，图示为紧螺栓连接的两方案，分析回答哪个方案较为合理。

解:
① 载荷P 平移后,有中心位置作用力P 和转矩M=P*L,如图示(2分);
② 在P 作用下,螺栓受力F 1 ;在M 作用下,螺栓受力F 2,如图示(4分);
③ 分析(4分)
由螺栓受力图可知方案①中螺栓受力最大,即F 1 +F 2 故方案②较方案①合理.
四、计算题（共35分）
1，一混合润滑滑动轴承，其轴瓦材料的[p]=15MPa, [v]=12m/s,[pv]=10MPa m/s,已知该轴承所受径向载荷
为F=25000N ，d=60mm,b/d=1,n=1500rpm, 该轴承是否会失效？（10分）
解:
1. 轴承平均压力P P=94.6606025000=⨯=dB F Mpa (3分)
2. PV 值 PV=72.3260
1910015002500019100=⨯⨯=⋅B n F Mpa (3分) 3 滑动速度 71.41000
60150060100060=⨯⨯=⨯=ππdn v m/s (3分) 因为 PV>[PV], 所以该轴承会失效 (1分) .
2，两板用两根普通螺栓联接。

已知F R =1800N ，可靠性系数k f =1.2，接合面摩擦系数μs=0.1，螺栓许用
拉应力[σ]=100MPa 。

求dc? （10分）
解:
① 螺栓所需预紧力为:)(108002
1.01800
2.10N Z F K F s R
f =⨯⨯=⋅⋅≥μ (5分) ②螺栓计算直径: )(37.131********.14]
[3.140mm F d c =⨯⨯⨯=⨯≥πσπ (5分) ③螺栓所需dc 为13.37 mm .
3，有一对圆锥滚子轴承如图所示安装。

已知F A =500N ，F r1=2000N ，F r2=3000N 。

载荷
平稳，常温工作，n=970r/min,求轴承寿命（15分）
注：该轴承Cr=34KN, 附加轴向力Fs=Fr/2Y,Y=1.6,冲击载荷系数f d =1；
设e=0.38；当F a /F r ＞e, X=0.4,Y=1.6； 当F a /F r ≤e, X=1,Y=0
解:
① 附加轴向力如图示,
其大小为:
Fs1=)(6256
.12200021N Y F r =⨯= Fs2=
)(5.9376.12300022N Y F r =⨯= (2分) ② 求轴向力F a1和F a2 (5分)
∵F A +F s2=500+937.5＞F=625 轴系有向左“移动”趋势;
∴1端轴承“压紧” F a1=F A +F s2=500+937.5=1437.5 (N)
2端轴承“放松” F a2 =F s2=937.5
③ 求当量动载荷P 1和P 2 (5分)
1端轴承： e >==718.02000
5.1437F Fa1r1；则 x ＝0.4,y=1.6 P 1=f d (XF r1+YF a1)=0.4×2000+1.6×1437.5=3100(N)
2端轴承： e <==312.03000
5.937F Fa2r2 则 x ＝1,y=0 P 2＝F r2＝3000 （N ）
④求轴承寿命（3分）
1端轴承 )........(50365)31000
34000(9706010)1(60103/10661h P Cr n L h =⨯==ε。