重庆理工大学考试试卷 学年 第 学期
班级 学号 姓名 考试科目 机械设计a
卷 闭 卷 共 4 页
···································· 密························封························线··
······························
学生答题不得超过此线
一、选择题（每小题1分，共10分） 得分 １．已知某材料的对称循环应力σ－１＝200MPa，材料常数φσ＝0.3 ,则该材料的脉动循环应力σ0为：（ B ） ２．A. 201.96 MPa B.307.69 MPa C.250 MPa D. 60 MPa φσ=2*σ－１-σ0/σ0 ３．２．为联接承受横向工作载荷的两块薄钢板，一般宜采用（ A ）联接。 A.普通螺栓 B.双头螺柱 C.螺钉 D. 紧定螺钉 3．平键联接中，键的剖面尺寸通常根据 （B ）选择。 A. 轴的转速 B. 轴的直径 C. 轴的长度 D. 轮毂的长度 4．用（ C ）来提高带传动的传递功率是不合适的。 A. 适当增大轴的预紧力 B. 增大轴间距 C. 增加带轮表面粗糙度 D. 增大小带轮基准直径 5． p表示链传动的链条节距，z表示链轮齿数，在一定转速下,要减轻链传动的运动不均匀性和动载荷,在选参数时应（ D）。 A. 增大p和Z B. 增大p, 减小Z C. 减小p和Z D. 减小p, 增大Z 6．一对标准圆柱齿轮传动，已知z1=20，z2=50, 它们的齿形系数是YFa1>YFa2，则它们的齿根弯曲应力F与 题号 一 分数 二 三 四 五 六 总分 总分人 评卷人 - 1 - 齿面接触应力H的关系是：（ B ）
A. F>F，H>H B. F>F，H=H C. F<F，H=H D. F<F，H>H
7．对闭式蜗杆传动进行热平衡计算，其目的是（ B ）。
A.防止润滑油受热后外溢，造成环境污染 B. 防止润滑油温过高使润滑条件恶化 C.防止蜗轮材料在高温下机械性能性能下降 D. 防止蜗杆蜗轮发生热变形后正确啮合受到破坏 8．以下四种：A、N408/P5；B、51308；C、302061；D、7211C轴承中，承受径向载荷最大与承受轴向载荷最
大的分别是（ A ）。
A．（A和B） B. （B和C） C. （A和C ） D.（C和D）
9．下列联轴器中，当两轴对中性要求较高，传递转矩较大时，最好选用（ B ）。
A．弹性柱销联轴器 B. 凸缘联轴器 C. 齿式联轴器 D.十字轴式万向联轴器
10．根据轴所承受的载荷来分类，自行车的中轴属于( C )。
A．心轴 B. 转轴 C. 传动轴
二、填空题（每空1分，共10分）
得分 评卷人 1、三角形螺纹的牙型角一般为60°，通常用来起到 作用；而矩形螺纹牙型角为0°，通常用来起到
作用。
2、代号为6218的滚动轴承其类型是 深沟球轴承 ；内径是 90 mm。 3、计算齿轮强度用的载荷系数
K＝KA KV
Kα
Kβ，其中KV是考虑
动载荷影响的系数；而Kα是考虑 齿间 影响的系数。
4、不完全液体润滑滑动轴承可靠的工作条件是 ， 如p为轴承工作压力，
v为滑动速度，pv值的目的是 。
5、在键联接中，普通平键主要的失效形式是工作面 ；花键主要的失效形
式是工作面 。
···································· 密························封························线··
······························
学生答题不得超过此线
- 2 -
三、简答题（每小题5分，共20分） 得分 1、齿轮传动的失效形式有哪些？开式齿轮传动和闭式齿轮传动的失效形式有哪些不同，在设计准则的使用上有何不同？ 2、 在图示齿轮传动中，Z1主动，转向如图。分析齿轮2上的齿根弯曲应力及齿面接触应力各属于什么循环特性及原因。 3、V带传动中V带的楔角为多少度，与其相配合的带轮轮槽的楔角为多少度？为什么二者的角度不同？ 4、螺纹连接防松的目的是什么？有哪些防松措施（至少答出4种）？
评卷人 - 3 -
四、综合计算题（共50分）
得分
1、（10分）单根V带传递的最大功率Pmax＝5kW，小带轮直径dd1＝350mm，n1＝1450r/min，小带轮包角α1
＝150°，
带和带轮之间的当量摩擦系数fv＝0.25，试确定带传动的最大有效拉力Fec、紧边拉力F1，预紧力F0。
学生答题不得超过此线
2、（15分）一圆桶形压力容器的顶盖用M16（d1＝13.835mm）螺栓联接，已知螺栓的许用应力[σ]=110MPa，容器内的压力为3 MPa， D=120mm。 试求①所需螺栓的最小数目z（要求取为偶数）（残余预紧力为工作载荷的1.6倍） ②预紧力F0（取螺栓的刚度Cb与被联接件的刚度Cm 之间关系为Cb=0.25Cm） 评卷人 - 4 -
3、（15分）图示某轴用一对角接触球轴承支承，属正装形式安装。轴上所受径向载荷Fre=1500N，轴向载荷Fae=820N，已知L1=100mm，L2=200mm。（派生轴向力 Fd=0.68Fr）试求：1）轴承所受的径向载荷Fr1、Fr2；
2）轴承所受的轴向载荷Fa1、Fa2；
Fa若（已知： e=0.68, 若
Fre, X=1, Y=0； 若
FaFr>e, X=0.41, Y=0.87；试计算轴承2的当量动载荷P2。
- 5 -
学生答题不得超过此线
4、（10分）下图所示为一蜗杆――平行轴斜齿轮――直齿圆锥齿轮传动。已知蜗杆为主动件，且按图示方向转动。试在图中标出： ①各轴的转向；②使II轴所受轴向力较小时的斜齿轮轮齿的旋向；③在图上的A、B、C三个啮合点分别画蜗杆2、齿轮4、 锥齿轮5的受力图。 - 6 -
五、改错题（共10分）
得分
指出图中轴系结构设计中的错误或不合理的地方，错误之处依次以①、②、③、….标出，对于每一处错
误必须说明其原因。（至少说出5处）
评卷人
- 7 -
重庆工学院《 机械设计a》A试卷答案 一、选择题（每小题1分，共10分）
1 B 2 A 3 B 4 C 5 D
二、填空题（每空1分，共10分）
1 2 第一空答案 联接 深沟球轴承 第二空答案 传动 90mm 齿间载荷分配不均所引发的动载荷 轴承温升 6 B 7 B 8 C 9 B 10 C 3 制造安装误差以及齿轮弹性变形等引发动载荷 4 边界膜不遭破坏（或轴承空腔内有润滑液体） 5 压溃及剪断 压溃或过度磨损
三、简答题（每小题5分，共20分）
1、答：齿轮的主要失效形式有：轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、塑性变形。
开式齿轮传动的主要失效形式为齿面磨损及轮齿折断，由于磨损无完善的计算方法，所以主要以保证
齿根弯曲疲劳强度及设计准则。
闭式齿轮传动的主要失效形式为齿面点蚀及胶合，通常以保证齿面接触疲劳强度为设计准则，按保证
齿根弯曲疲劳强度来校核。
2、答：齿轮1为主动轮，齿轮2为惰轮，也就是说齿轮2既是主动轮1的从动轮，又是齿轮3的主动轮。当齿轮2与主动轮1啮合时，工作齿面是右侧齿廓；同时齿轮2与从动轮3啮合时工作齿面是左侧齿廓，属双齿
面工作受载情况，所以其弯曲应力是对称循环应力。 而其接触应总是从0变化至某一值，是脉动循环应力。
- 8 -
3、答：V带的楔角为40º，带轮轮槽的楔角为32º、34º、36º、38º四种，均小于40º。因为V带绕上带轮后发生弯曲变形，楔角会发生变化。为使V带的工作面与带轮的轮槽工作面紧密贴合，将V带轮轮槽工作面的夹
角做成小于40º。
4、答：螺纹联接通常都具有自锁的功能，一般不会自动松脱，但在冲击、振动、及变载荷的作用下，螺旋副
间的摩擦力可能减小或瞬间消失，造成联接松脱，所以要采取防松措施。
常用的防松措施有：对顶螺母、弹簧垫圈、自锁螺母、串联钢丝、止动垫圈、开口销与六角开槽螺母
3、解：等。
四、综合计算题（共50分）
1、解：① v=πn1dd160×1000=π×1450×35060000=26.57(m/s)
PFvmax=ec1000⇒F1000P max1000×5ec=v=26.57=188.18(N)efαF1ec=2F0efα+1⇒②
efα+1188.182.7180.25×150π180FFec+10= 2efα1=22.7180.25×150π1801×2.7180.654=94.09+12.7180.6541=94.09×3.617=297.97(N)③ FFec1=F0+2=297.97+188.182=392.97(N) ∴ Fec为188.18N；F1为392.06N；F0为297.97N。
2、解：①
PπD22F=4＝PπD
Z4ZF1＝1.6F
F2＝F1＋F＝1.6F＋F＝2.6F
PπD21.3F1.3×2.62πd2=1.3×2.6Fd2=4Z2≤[σ]⇒ 1π1πd1444≥1.3×2.6PD21.3×2.d2=6×3×1202Z=6.94 1[σ]13.8352×110∴ 取Z为8个。
② 当Z＝8，F＝πPD24×Z＝π×3×12024×8＝4241.15(N) F2＝FCb0＋CF Cb＝0.25Cm⇒ b＋CmFCb0＝F2－C＋CF＝2.6F－0.25CmF＝2.433F＝10318.72N∴
bm0.25Cm＋Cm
∴ F0为10318.72N
①Fr1+Fr2=Fre
- 9 -
Fr1×(L1+L2)=Fre*L2 Fr1= ∴
L2200(N) Fre=×1500=1000L1+L2100+200 Fr2=Fre－Fr1＝1500－1000＝500（N）
② Fd1= 0.68Fr1=0.68×1000＝680N Fd2= 0.68Fr2=0.68×500＝340N
Fae与Fd1同向，所以判断Fae与Fd1的和与Fd2的大小
Fae＋Fd1＝820＋680＝1500N
Fd2= 340N ∴Fae＋Fd1＞Fd2
轴有向左运动的趋势，则轴承2将被压紧，轴承1被放松。
从而：Fa1＝Fd1＝680N Fa2＝Fae＋Fd1＝1500N ③ Fa2/ Fr2＝1500/500=3＞0.68
∴ X2=0.41; Y2=0.87
P=X2Fr2+Y2Fa2=0.41×500+0.87×1500=1510N
4、
五、改错题（共10分） 1234567
1、应该在两端轴承盖处使用密封垫； 2、为同时对齿轮及左端轴承进行轴向定位应在此设计挡圈； 3、要想带动齿轮传动需使用键联接； 4、在此设计轴肩来对齿轮进行轴向定位；
- 10 -
5、设计一轴肩来对右端轴承进行轴向定位；
6、与联轴器联接处应使用键联接； 7、轴端处应倒角以方便安装。
- 11 -
- 12 -