机 械 设 计 试 题
(时间150分钟)
一、单项选择题（共25分，每题1分）
1．选择V带的型号是根据（ C ）。
A．传递功率 B．转速 C. 计算功率和转速 D．小带轮直径 2．静联接的平键联接，其主要失效形式是（ C ）。
A．键拉断 B．键工作面的磨损 C．工作面压溃 D．工作面扭曲 3．标准齿轮的齿形系数YFa的大小取决于（ B ）。
A．齿轮的模数 B．齿轮的齿数 C.齿轮的宽度 D．齿轮的精度
4． 在蜗杆传动设计中，除规定模数标准化外，还规定蜗杆直径d1取标准，其目的是（ B ）。
A．限制加工蜗杆的刀具数量
B．限制加工蜗轮的刀具数量并便于刀具的标准化 C．为了装配方便 D．为了提高加工精度
5．受轴向载荷的紧螺栓联接，为保证被联接件不出现缝隙，因此（ B ）。
A．剩余预紧力F″应小于零 B．剩余预紧力F″应大于零 C．剩余预紧力F″应等于零 D．预紧力Fˊ应大于零
6．对于温度变化不大的短轴，考虑结构简单，轴承部件的轴向固定方式宜采用（ A ）。
A．两端固定 B．两端游动 C．一端固定一端游动 7．按基本额定动负荷选定的滚动轴承，在预定使用期限内其失效率最大为（ C ）。
A．1% B．5% C．10% D．50%
8．对于硬度小于350HBS的闭式齿轮传动，当采用同牌号的钢材制造时，一般采用的热处理方法是（ C ）。
A．小齿轮淬火，大齿轮调质 B．小齿轮淬火，大齿轮正火 C．小齿轮调质，大齿轮正火 D．小齿轮正火，大齿轮调质 9．校核Pυ值的目的是为了限制滑动轴承的 C 。
A．点蚀破坏 B．疲劳破坏 C. 温升 D.过度磨损 10．只能承受轴向载荷的滚动轴承的类型代号为 D 。
A．“7”型 B．“2”型 C．“6”型 D．“5”型
11．金属弹性元件挠性联轴器中的弹性元件都具有 C 的功能。
A．对中 B．减磨 C．缓冲和减振 D．缓冲 12．一般开式齿轮传动的主要失效形式是 C 。
A．齿面胶合 B．疲劳点蚀 C．齿面磨损 D．轮齿折断 13．斜齿圆柱齿轮螺旋角β的一般取值范围为 B 。
A．β＝2°～10° B.β＝8°～25° C. β＝15°～30° D. β＝20°～40°
14．设计链传动时，为了降低动载荷，一般采用 A 。
A．较多的链轮齿数z和较小的链节距p B．较少的z和较小的p C．较多的z和较大的p D．较少的z和较大的p 15．V带传动中，带在小带轮上的包角1一般不小于 B 。
A．90° B．120° C．150° D．170° 16．根据轴的承载情况， A 的轴称为转轴。
A．既承受弯矩又承受转矩 B．只承受弯矩不承受转矩 C．只承受转矩不承受弯矩 D．承受较大轴向载荷
17．当键联接强度不足时可采用双键。使用2个平键时要求键 D 布置。
A．在同一直线上 B．相隔90° C．相隔120° D．相隔180° 18．在滑动轴承材料中， B 通常只用作双金属轴瓦的表层材料。
A．铸铁 B. 巴氏合金 C. 铸造锡磷青铜 D.铸造黄铜。 19．按弯曲扭转合成计算轴的应力时，要引入系数，这是考虑 B 。
A．轴上有键槽而削弱轴的强度而引人系数
B．按第三强度理论合成正应力与切应力时的折合系数 C．正应力与切应力的循环特性不同的系数
20．滚动轴承寿命计算公式L()中，ε为寿命指数，对于滚子轴承，ε等于 C 。
A．3 B. 3 C. 10 D. 1
10cP3321．紧联接螺栓按拉伸强度计算时，应将拉伸载荷增大到原来的1.3倍，这是考虑到 B 的影响。
A．螺纹中应力集中 B. 扭应力的影响 C．载荷变化和冲击 D. 安全因素
22．链传动中作用在轴上的压力要比带传动小，这主要是由于 C 。
A．这种传动只用来传递小功率 B . 链的质量大，离心力也大 C．啮合传动不需很大的初拉力 D. 在传递相同功率时，圆周力小 23．键的剖面尺寸通常根据 C 按标准选取。
A．传递扭矩大小 B. 功率大小 C. 轴的直径 D. 轮毂的长度 24．链传动中，链节数取偶数，链轮齿数为奇数，最好互为质数，其原因 A 。
A．磨损均匀 B．具有抗冲击能力 C．减少磨损与胶合 D．瞬时传动比为定值
25．齿面硬度HB≤350HBS的闭式钢制齿轮传动中，主要失效形式为 B 。
A．齿面磨损 B．齿面点蚀 C．齿面胶合 D. 轮齿折断
二、填空题（20分）（请将答案直接填写在空格内）
1．普通平键联接的工作面是 两侧面 ，主要失效形式是 键的压溃 。其键的剖面尺寸b×h按 轴的直径 由标准中选定，而键长L通常按 强度条件 从标准中查取。
2．在螺栓联接中，当螺栓轴线与被联接件表面不垂直时，螺栓中将产生 弯曲 附加应力。 3．形成流体动压润滑的必要条件是 油的粘度 ， 存在油楔 ， 相对速度 。
4．一对闭式直齿圆柱齿轮，m=3mm，z1=21，z2=63，α=20°，小齿轮用40Cr钢，表面淬火，HRC=55，[σH]1=1200MPa；大齿轮用45号钢，调质，HB=220~240，[σH]2=600MPa。若齿轮传动工作时，齿面接触应力为σH=500MPa，则小齿轮的接触强度安全系数为大齿轮的 2/3 倍。（2分）
5．蜗杆传动工作时，作用在蜗杆上的三个啮合分力通常 轴向分力 最大。
6．链传动中，即使主动链轮的角速度ω1＝常数，也只有当 两链轮的齿数相等且传动的中心距恰为节距p的 整数倍 时，从动链轮的角速度ω2和传动比i才能得到恒定值。
7．蜗杆头数愈少，其升角愈 小 ，传动的啮合效率愈 低 。齿面滑动速度愈 高 。
8．钢制齿轮渗碳淬火后，热处理变形大，一般都要经过 磨齿 ，否则不能保证齿轮精度。
9．当链速υ<0.6m/s时，链条主要失效形式为 静力拉断 ，故要进行 静力强度 校核。 10．自行车的中轴是 传动 轴，而前轮轴是 心 轴。
三、问答题（共9分，每题3分）
l．什么叫弹性滑动？什么叫打滑？试分别说明它们产生的原因和由此带来的后果。
答：这种由于材料的弹性变形而产生的滑动称为弹性滑动。带传动中弹性滑动是不可避免的。从上述可知，由于弹性滑动的影响。从动轮的圆周速度总是小于主动轮的圆周速度。弹性滑动引起速度损失。
在一定的条件下，摩擦力的大小有一个极限值，即最大摩擦力，若带所需传递的圆周力超过这个极限值时，带与带轮将发生显著的相对滑动，这种现象称为打滑。这就使传动失效。经常出现打滑将使带的磨损加剧，传动效率降低。
2．有一由V带传动、链传动和齿轮传动组成的减速传动装置，试合理确定其传动布置顺序，并说明其原因。
答：其顺序分别为：V带传动，齿轮传动，链传动。
因为V带传动平稳，可用于高速级。齿轮传动传动比范围宽，平稳，用于中速级。链传动由于多边形效应，引起附加动载荷与链速有关，故用于低速级。
3．在直齿圆柱齿轮设计中，保持传动比i、中心距a、齿宽b及许用应力不变的情况下，若减小模数m，并相应增加齿数z1和z2，试问对齿面接触强度和齿根弯曲强度有何影响？在闭式传动中，如齿根弯曲强度允许，采用减小模数与增加齿数的方法有何益处？
答：对齿面接触强度无影响，使齿根弯曲强度降低。采用减小模数与增加齿数的方法可提高传动的平稳性和减少噪声，还可以减轻齿轮的重量和金属切削量，节省制造费用，并能减少滑动系数，减小磨损，提高抗胶合能力。
四、计算题（共30分，每题10分）
1．有一钢制液压油缸，如图1所示。缸内油压P=3MPa，缸体内径D=160mm，螺栓分布圆直径D0=200mm，缸盖外径D1=240mm.。为保证气密性要求。残余预紧力取为工作载荷的1.6倍，螺栓间弧线距离不大于100mm。已知螺栓的许用应力为[σ]=180MPa。试计算： （1）最少的螺栓数目； （2）单个螺栓承受的总拉力； （3）螺栓小径。
图1
2．有一提升装置，如图2所示。
已知：卷筒由6个均布于D0=240mm圆周上的M12螺栓（d1=10.106mm）联接于蜗轮上，卷筒直径d=200mm，卷筒转速n=85r/min，接合面间摩擦系数ƒ=0.15，可靠性系数kS=1.2，螺栓材料的许用拉伸应力为[σ]=120MPa，起吊的最大载荷Wmax=6200N，蜗杆分度圆导程角方向为右旋，齿轮传动效率η1=0.95，蜗杆传动效率η2=0.42，轴承效率η3=0.98，卷筒效率η4=0.95。齿轮的模数为3mm；齿数为z1=21，z2=84；中心距a=160mm。（15分）
（1）试确定重物上升时电动机的转动方向。（在图上用箭头表示）
（2）根据使I轴上的合力最小条件，确定齿轮1、2的轮齿螺旋线方向（在图上用细斜线表示）。并求出螺旋角β的大小。
（3）试在图中标出重物上升时，蜗杆与蜗轮在点C处受的三对分力（Fa、Fr、Ft）的方向。 （4）当重物匀速上升时，电机的输出功率P=？ （5）试校核滚筒与蜗轮联接螺栓的强度。
图2
3．图3所示的轴上装有30207E圆锥滚子轴承，轴承上所受到的径向力R1=3000N，R2=1500N，作用在轴上的外载荷Fal=150N，Fa2=450N，载荷平稳ƒP=1。试计算轴承的当量动负荷，并判断哪个轴承的寿命较短些。 （注：SRAA,Y1.6;e0.37;当〉e时X0.4,Y1.6;当e时,X1,Y0） 2YRR
图3
五、结构题（16分）
1．
指出图4中各结构设计的错误之处（在图上用箭头及序号标出错误之处，并说明错误原因）（6分）
图4
2．指出下面轴承部件结构图5中的错误，并说明错误原因。（10分）
说明：（1）轴承部件采用两端固定式支承，轴承采用油脂润滑；
（2）同类错误按1处计；
（3）尽可能指出错误即可，在错误处引出编号；例如错误处——①，并在图下方做筒单说明，例如①——缺少油沟；
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