机械设计试卷(第9套)答案
南昌航空大学20××—20××学年第×学期期末考试
课程名称： 机械设计 闭卷 A 卷 120分钟
一、判断题（本大题共分10小题，请在表述正确的小题标号后的横线上画 “√”，在表述不正确的小题标号后的横线上画“×”，每小题1分，本大题满分10分）
1. 某转轴采用40钢（σS MPa =335),经校核其扭转刚度不够，可改选高强度合金结构钢40Cr ()σS MPa =785，以提高刚度。 【 × 】
2. V 带剖面中两个工作面的夹角为40o，所以带轮槽相应的夹角也是40o。 【 × 】
3. 流体动压润滑轴承相对隙ψ的大小影响轴承的承载能力。 【 √ 】
4. 滚动轴承一般由内座圈、外座圈、滚动体和保持架四部分组成，有些滚动轴承可以缺少其中某一部分或某几部分，但滚动体是不缺少的。 【 √ 】
5. 齿轮联轴器、蛇形弹簧联轴器、弹性柱销联轴器，都属于挠性联轴器。 【 √ 】
6. 联轴器主要用于把两轴联接在一起，机器运转时不能将两轴分离，只有在机器停车并将联接拆开后，两轴才能分离。 【 √ 】
7. 只要螺纹副具有自锁性（螺纹升角小于当量摩擦角），则任何情况下都无需考虑防松。【
× 】 8. 带传动中，V 带（三角带）中的应力是对称循环变应力。
【 × 】 9. 滚动轴承的可靠度提高时，它的基本额定静载荷不变。 【 × 】 10. 渐开线齿轮可通过轮齿的齿顶修缘来降低动载荷系数。 【 √ 】
二、选择题（本题分15小题，满分15分，在每个小题后面给出的四个备选项中只有1项是符合题意的，请把所选项的字母
统一填在题后列出的各小题编号后的横线上，每小题1分）
11. 下列零件中，是没有国家标准规定的。【 D 】
A. 滚动轴承
B. 键的截面尺寸和长度
C. 齿轮模数
D. 轴的支承跨度
12. 在有张紧轮装置的带传动中，当张紧轮装在带内侧时应安装在。【 C 】
A. 两带轮的中间
B. 靠近小带轮
C. 靠近大带轮
D. 在任何处都没关系
13. 设计高转速的轴时，应特别考虑其。【 C 】
A. 耐磨性
B. 疲劳强度
C. 振动稳定性
D. 散热性
14. 齿轮弯曲强度计算中的齿形系数与无关。【 A 】
A. 模数
B. 齿数
C. 压力角
D. 变位系数
15. 中心距一定的带传动，对于小带轮上包角的大小，的影响最大。【 D 】
A. 小带轮的直径
B. 大带轮的直径
C. 两带轮直径之和
D. 两带轮直径之差
16. 圆柱齿轮传动中，当齿轮直径不变，而减小齿轮的模数时，可以。【 B 】
A. 提高齿轮的弯曲强度
B. 提高齿面的接触强度
C. 改善齿轮传动的平稳性
D. 减少齿轮的塑性变形
17. 滚动轴承密封不能起作用。【 D 】
A. 防止外界灰尘、污物侵入
B. 防止外界水汽侵入
C. 阻止轴承内的油外流
D. 减轻运转噪声
18. 被联接件受横向外力作用时，如采用铰制孔用螺栓联接，其失效主要是。【 C 】
A. 螺纹处拉断
B. 螺纹处拉、扭断裂
C. 螺栓杆剪断或螺栓或被联接件挤压破坏
D. 螺纹根部弯曲断裂
19. 同一V带（三角带）传动用在减速时（小带轮为主动轮）和用在增速时（大带轮为主动轮）
相比较，若主动轮转速不变，则传动所能传递的功率。【 C 】
A. 相等
B. 减速时较大
C. 增速时较大
D. 数据不足无法判断
20. 选择滚动轴承，主要承受径向载荷时常用 A ,为方便拆装时常用C、D ，
需要有一定的调心性能时常用B 。【】
A. 深沟球轴承
B. 调心球轴承
C. 角接触球轴承
D. 圆锥滚子轴承
21. 在载荷平稳且对中准确的情况下，若希望寿命较长，则宜选用联轴器。【A 】
A. 刚性
B. 无弹性元件挠性
C. 金属弹性元件挠性
D. 非金属弹性元件挠性
22. 联轴器不能用来联接A、B的两端。【B 】
则。
A. 轴承温升愈大
B. 摩擦功耗愈小
C. 承载能力愈大
D. 端泄愈小
三、填空题（本题分10小题，请在每小题所留出的空白线上填
入恰当的内容使各小题的表述完整，每小题1分，共10分）
26. 在设计V带传动时，V带的型号是根据计算功率和小带轮的转速选取的。
27. 对于两级斜齿圆柱齿轮传动，应使中间轴上的两个斜齿轮的旋向相同。
28. 润滑油的粘度随温度升高而降低。
29. 通常齿轮的点蚀首先出现在齿根面靠近节线处。
30. 链传动的瞬时速比是变化的。
31. 滚动轴承代号为36315，其类型为_ 圆锥滚子轴承。
32. 圆锥齿轮齿形系数
Fa
Y应按其当量齿数由图（或表）查取。
33. 滚动轴承部件两端固定式，适用于温升较小，轴较短处。
34. 蜗杆传动的蜗轮轮缘通常采用青铜，蜗杆常采用钢制造，这是因为其减摩耐磨性较好。
35. 平键联接中，平键的载面尺寸应按轴径从键的标准查取。
四、简答题（本大题分为4小题，每小题4分，满分16分）
36. 轴上结构设计的基本有哪些？
答：
（1）便于轴的加工和轴上零件的装折；
（2）保证轴上零件有准确的工作位置（定位）；
（3）保证轴上各零件能牢固而可靠地相对固定；
（4）改善轴和受力情况，减小轴的应力集中和提高轴的疲劳强度。
37. 形成流体动压润滑的基本条件是什么？ 答：
（1）两工作表面间必须有收敛的楔形空间；
（2）两工作表面应有相对滑动速度，其运动方向必须保证滑润油从大截面流入、小截面流出； （3）两相对运动表面间必须连续充满滑润油或其他粘性流体。
38. 在三角V 带传动中，为什么一般推荐使用的带速v 在5~25m/s 之间？
答：v 过小，在传递同样大小功率时所需的圆周力增大，带的拉力加大，从而缩短带的寿命；v 过大，则带工作时的离心力大、离心拉应力增大，影响带的寿命。所以带速v 限制在5~25m/s 之间
39. 试列举至少三种可用于提高齿面的抗点蚀能力的方法。 答：
（1）提高齿面硬度； （2）降低表面粗糙度； （3）采用合理的变位；
（4）采用粘度较高的润滑油。
五、分析题（本大题分3小题，满分22分）
40. （7分）题40图为某钢制零件的简化极限应力线图，M 为零件的工作应力点，零件的综合影响系数为K σ，要求零件的安全系数 2.5S =，试解答下列问题： （1）在图标注不全的尺寸；
（2）当零件加载过程中平均应力m σ=常数，作出极限应力点1N ，写出零件的计算安全系数表达式，说明零件可能好发生破坏的性质。
（3）若应力循环特性r =常数，作出零件的极限应力点2N ，说明零件可能好发生的破坏的性质。
题40图
解：
（1）标注的尺寸为图中的1K σσ-和S σ； （2）极限应力点为图示1N 点，S
ca a m
S σ
σσ=
+，零件可能发生静强度破坏。
（2）极限应力点为图2N 点，a
m ca
a m
S σσσσ''''+'=+，零件可能发生疲劳破坏。
题40图
41.（7分） 液体动压向心滑动轴承与轴颈的相对位置从静止到稳定运行如题41图所示。试解答下列问题：
（1）说明为什么会出现这四种相对位置。 （2）画出稳定运行时油膜的油压分布图。
（a ）状态一
(b) 状态二
(c) 状态三
(d) 状态四
题41图
答：（1）（a ）在轴起动前，因孔径大于轴径，在轴承中自然形成了收敛的楔形间隙；
（b ）轴开始运转时速度很低，此时擦力推动轴径沿轴承内孔表面向右爬行了一段距离； （c) 随着轴的转速增加，油逐渐带入了楔形空间，在轴与轴孔之间开始了形成承压力油膜； （d ）当轴的转速越来越高时，油膜加厚，其油压也越来越大，较高的油压迫使轴径向左移动了一段距离，直至轴的速度稳定在一定数值后，轴径就稳定处于（d ）图所示位置。 （2）油压分布如图（d ）所示。
42. （8分）在题42图所示两级蜗杆减速传动装置中，解答下列问题： （1）确定图中各轴的回转方向； （2）蜗轮的螺旋线方向；
（3）标出蜗杆、蜗轮所受各分力的作用位置及方向。
输出轴
题42图
六、计算题（本大题分为3小题，满分20分）
43. （5分）某实验台的输出轴端装有一卷筒，该处轴的直径mm D 15=，选用A 型平键联接，且4418b h L mm ??=
??，键及轮毂的材料均为45钢，（取[]MPa p 135=σ），载荷平稳。试求此键联接所能传递的转矩。 解：根据 []4P P T
hld
σσ=
≤ 则有
[]
()441841513528350 Nmm
4
P hlD T σ≤
?-??== 44. （7分）题44图所示螺栓联接中，采用两个M16（小径d 113835=.mm ，中径d 214701=.mm ，）的普通螺栓，螺栓材料为45钢，8.8级，σS MPa =640，联接时不严格控制预紧力（取安全系数4=S ，被联接件接合面间的摩擦系数f =0.2。若考虑摩擦传力的可靠性系数（防滑系数）
K f =12.
解：
由强度条件[]0
2
1
4 1.3F d σσπ?=
≤ 且 []640
160 MPa 4S S σσ=== 故 []2
102
4 1.3
3.1413.8351605.29616.3 N
d F πσ≤??=?=
即 0max 9616.3 N F =
由防滑条件：0max S R F fzi K F ≥，得
09616.30.222
6410.8 N 1.2
R S F fzi F K ???≤
==
45. （8分）题45图所示为一对圆锥滚子轴承面对面安装。已知轴承1和轴承2的径向载荷分别为r1=984 N F ，r2=1522 N F ，轴上作用的轴向载荷=463 N ae F ，轴承的附加轴向力d F 的计算式为2r
d F F Y
=
，0.37e =，轴承的轴向载荷a F 与径向载荷r F 之比a r F F ＞e 时，X =0.4，
1.6Y =；
a
r
F e F ≤时，X=1，Y=0。轴承载荷有中等冲击，载荷系数d
f =1.5，工作温度不大于120 ℃。试求：
（1）轴承1和轴承2的轴向载荷1a F 和2a F ； （2）轴承1和轴承2的当量动载荷1P 和2P 。