1、机械设计历年真题试卷汇编 4及答案解析(总分：54.00，做题时间：90 分钟)一、填空题(总题数：6，分数：12.00)1.填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。（分数：2.00）_2.在不完全液体润滑滑动轴承设计中，限制比压 p的主要目的是( )，限制 pv的主要目的是( )。同济大学 2010研（分数：2.00）_3.转速和载荷不大、精度要求不高的支承，若采用滑动轴承，一般设计成( )摩擦。北京交通大学 2001研（分数：2.00）_4.从滚动轴承的代号 7210CP4，可以判断其类型是( )轴承，其公称接触角为( )，其精度等级为( )级。武汉理工大学 2008研（分数：2
2、.00）_5.安装于某轴单支点上的代号为 32208BDF 的一对滚动轴承，其类型名称为( )；内径尺寸 d( )mm；直径系列为( )；公差等级符合标准规定的( )；游隙组别符合标准规定的( )；安装形式为( )；代号 B表示轴承的接触角为( )。国防科技大学 2002研（分数：2.00）_6.在轴承部件中，以承受径向载荷为主，同时能够承受单向轴向载荷的滚动轴承有( )轴承和( )轴承。哈尔滨工业大学 2004研（分数：2.00）_二、单项选择题(总题数：11，分数：22.00)7.单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。（分数：2.00）_8.滑动轴承的相对间隙 减小，其承载
3、能力增加，而发热量( )。中南大学 2010研（分数：2.00）A.增加B.减小C.不变D.可能增加也可能减小9.滑动轴承中，为把润滑油导入整个摩擦面，应该在轴瓦的( )开设油槽。同济大学 2010研（分数：2.00）A.承载区B.非承载区C.轴颈与轴瓦的最小间隙处D.端部10.一滑动轴承，已知其直径间隙008mm，现测得它的最小油膜厚度 h min 21m，轴承的偏心率 应该是( )。上海大学 2005研（分数：2.00）A.026B.048C.052D.07411.某部分式向心滑动轴承，在混合摩擦状态下工作，设轴颈 d100 mm，轴转速 n10 rmin，轴瓦材料的p150 MPa，v=
4、4 ms，pv12 MPams，Bd12，则此轴承能承受的最大径向载荷为( )。中南大学 2003研（分数：2.00）A.1800 kNB.2880 kNC.3000 kN12.转速一定的角接触球轴承，当量动载荷由 2P减小为 P，其寿命由 L 10 ( )。同济大学 2010研（分数：2.00）A.下降为 02L 10B.上升为 2L 10C.上升为 8L 10D.不变13.对于载荷不大、多支点的支承，宜选用( )。同济大学 2010研（分数：2.00）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14.在下列联轴器中，能补偿两轴的相对位移以及可缓冲吸振的是( )。北京交通大学
5、 2001研（分数：2.00）A.凸缘联轴器B.齿式联轴器C.万向联轴器D.弹性柱销联轴器15.低速、刚性大的轴，宜选( )联轴器。武汉理工大学 2004研（分数：2.00）A.刚性固定式B.刚性可移式C.弹性D.安全16.( )不是牙嵌式离合器的优点。上海大学 2006研（分数：2.00）A.传递转矩较大B.结构紧凑C.接合时平稳，冲击较小D.接合比较可靠17.在不增大径向尺寸的情况下，提高圆盘摩擦离合器承载能力的最有效措施是( )。上海大学 2005研（分数：2.00）A.换用摩擦盘的材料B.增大压紧力C.增加摩擦盘的数目D.使离合器在油中工作三、简答题(总题数：4，分数：8.00)18.
6、滑动轴承欲实现液体动压润滑状态，不仅要满足 3个必要条件。还要满足 1个充分条件。请写出滑动轴承一维流体动压基本方程(一维雷诺方程)。并回答这些充分和必要条件。哈尔滨工业大学 2010研（分数：2.00）_19.试分析动压滑动轴承与静压滑动轴承在形成压力油膜机理上的异同。北京交通大学 2001研（分数：2.00）_20.巴氏合金在滑动轴承中如何使用，为什么?中科院 2005研（分数：2.00）_21.滚动轴承预紧的目的是什么?预紧力是否越大越好?为什么?中国科学技术大学 2011研；中科院 2006研（分数：2.00）_四、计算题(总题数：5，分数：10.00)22.高速旋转的滚筒支承在一固定
7、的轴上。如图 122所示，滚筒与固定轴之间形成液体动压油膜。试画出油膜压力分布图和转动方向。中南大学 2002研 （分数：2.00）_23.图 134所示为一小圆锥齿轮轴用一对反装的 30205型轴承支承。作用于轴承 1、2 上的径向荷载分别为 R 1 8 000 N，R 2 4 000 N，作用于轴上的轴向外荷载 F a 800 N。方向如图。轴的转速 n1 000 rmin，请计算轴承 1、2 的寿命(小时)。 附：30205 轴承的性能参数如下： 基本额定动附载 C r 28 812 N；接触角 14；e037；SR2Y；当 ARe 时，X04，Y16；但 ARe时，X1，Y0；取 f
8、t 1，f p 1。 备用公式 L h (10 6 60n)*(f t CP) 国防科技大学2002研 （分数：2.00）_24.如图 136所示齿轮传动装置中。轴由两个角接触球轴承支承。已知圆锥齿轮受轴向力 F A1 3000 N；斜齿轮受轴向力 F A2 4000 N，径向力 F R2 7500 N；温度系数 f t 10，载荷系数 f p 10。轴承参数如表 134所示。试计算： (1)两轴承所受的轴向力 F a1 ，F a2 。 (2)确定当量动载荷 P 1 ，P 2 的大小。 (3)若齿轮轴转速 n1000 rmin。轴承的额定动载荷 C32800 N，则轴承的寿命 L h 为多少?
9、同济大学 2010研 （分数：2.00）_25.传动轴由一对 6313深沟球轴承支承(C r 93800 N，C 0r 60500 N)，两轴承受力分析分别为 F r1 5500 N，F a1 2700 N，F r2 6400 N，F a2 0。轴转速 n1250 rmin，运转时有轻微冲击，预期寿命 L h 5000 h，静载荷安全系数 S 0 12。 (1)计算轴承寿命，f p 取 12e 取 0244。故 X 1 取 056，Y 1 取 183； (2)K 01 和 Y 01 分别取 06 和 05，计算静载荷，是否安全?中科院 2007研（分数：2.00）_26.如图 137所示，已知
10、圆锥滚子轴承安装在零件 1的轴承座孔内。由于结构限制，设计时不能改变零件 1的尺寸。试问：采用何种方法以便于轴承外圈拆卸?并在右侧图上画出零件 1的结构。中科院 2007研 （分数：2.00）_五、综合题(总题数：1，分数：2.00)27.如图 124所示为剖分式滑动轴承的局部结构图，请指出图中结构错误并加以说明。哈尔滨工业大学2004研 （分数：2.00）_机械设计历年真题试卷汇编 4答案解析(总分：54.00，做题时间：90 分钟)一、填空题(总题数：6，分数：12.00)1.填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。（分数：2.00）_解析：2.在不完全液体润滑滑动轴承设计中，限
11、制比压 p的主要目的是( )，限制 pv的主要目的是( )。同济大学 2010研（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：防止轴承发生过度磨损；防止轴承因过度发热而发生胶合。)解析：解析：限制轴承压强 p，以保证润滑油不被过大的压力挤出，从而避免轴瓦产生过度的磨损。pv 值与摩擦功率损耗成正比，它简略地表征轴承的发热程度；pv 值越高，轴承温升越高，使油膜强度降低，引起边界油膜的破坏。3.转速和载荷不大、精度要求不高的支承，若采用滑动轴承，一般设计成( )摩擦。北京交通大学 2001研（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：整体式不完全液体(边界摩擦或混合摩擦)。)解析：解析：采用润滑脂、油
12、绳或滴油润滑的径向滑动轴承，由于轴承中得不到足够的润滑剂，在相对运动表面间难以产生一个完全的承载油膜，轴承只能在混合摩擦润滑状态下运转，这类轴承以维持边界油膜不遭破坏作为设计的最低要求。这种计算方法一般只适用于对工作可靠性要求不高的低速、重载或间歇工作的轴承。4.从滚动轴承的代号 7210CP4，可以判断其类型是( )轴承，其公称接触角为( )，其精度等级为( )级。武汉理工大学 2008研（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：角接触类球；15；4 级。)解析：解析：轴承的公差等级分为六个级别，由高级到低级依次为 2级、4 级、5 级、6 级(或 6x级)、0级，对应的代号为P2、P4、P
13、5、P6(或P6x)、P0。 角接触球轴承的类型代号为 7，接触角代号为 C、AC 和 B，对应的角度分别为 15、25和 40。5.安装于某轴单支点上的代号为 32208BDF 的一对滚动轴承，其类型名称为( )；内径尺寸 d( )mm；直径系列为( )；公差等级符合标准规定的( )；游隙组别符合标准规定的( )；安装形式为( )；代号 B表示轴承的接触角为( )。国防科技大学 2002研（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：圆锥滚子轴承；40；轻系列；0 级；0 组；正装；2730。)解析：解析：3 代表圆锥滚子轴承；内径尺寸 d5840 mm；公差等级、游隙组别忽略不写；DF、代表正
14、装。6.在轴承部件中，以承受径向载荷为主，同时能够承受单向轴向载荷的滚动轴承有( )轴承和( )轴承。哈尔滨工业大学 2004研（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：角接触球；圆锥滚子。)解析：二、单项选择题(总题数：11，分数：22.00)7.单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。（分数：2.00）_解析：8.滑动轴承的相对间隙 减小，其承载能力增加，而发热量( )。中南大学 2010研（分数：2.00）A.增加 B.减小C.不变D.可能增加也可能减小解析：解析：根据滑动轴承的承载能力计算公式 F9.滑动轴承中，为把润滑油导入整个摩擦面，应该在轴瓦的( )开设油槽。同济大
15、学 2010研（分数：2.00）A.承载区B.非承载区 C.轴颈与轴瓦的最小间隙处D.端部解析：解析：为了把润滑油导入整个摩擦面间，轴瓦或轴颈上需开设油孔或油槽，轴瓦的油槽应该开在非承载区，可以使润滑均匀。对于不完全液体润滑径向轴承可以将油槽从非承载区延伸到承载区。10.一滑动轴承，已知其直径间隙008mm，现测得它的最小油膜厚度 h min 21m，轴承的偏心率 应该是( )。上海大学 2005研（分数：2.00）A.026B.048 C.052D.074解析：解析：半径间隙： mm004 mm 由公式 h min e，可得偏心距为 则偏心率 11.某部分式向心滑动轴承，在混合摩擦状态下工作
16、，设轴颈 d100 mm，轴转速 n10 rmin，轴瓦材料的p150 MPa，v=4 ms，pv12 MPams，Bd12，则此轴承能承受的最大径向载荷为( )。中南大学 2003研（分数：2.00）A.1800 kN B.2880 kNC.3000 kN解析：解析：由滑动轴承的设计准则，vv，p p，pvpv，可知： vdn10010 -3 12.转速一定的角接触球轴承，当量动载荷由 2P减小为 P，其寿命由 L 10 ( )。同济大学 2010研（分数：2.00）A.下降为 02L 10B.上升为 2L 10C.上升为 8L 10 D.不变解析：解析：球轴承的寿命 L 10 13.对于载
17、荷不大、多支点的支承，宜选用( )。同济大学 2010研（分数：2.00）A.深沟球轴承B.调心球轴承 C.角接触球轴承D.圆锥滚子轴承解析：解析：支点跨距大、多支点的支承，轴的变形大，因此宜选用调心球轴承。14.在下列联轴器中，能补偿两轴的相对位移以及可缓冲吸振的是( )。北京交通大学 2001研（分数：2.00）A.凸缘联轴器B.齿式联轴器C.万向联轴器D.弹性柱销联轴器 解析：解析：A 项属于刚性联轴器，无补偿能力；B 项和 c项属于无弹性元件的挠性联轴器，可以补偿位移，但不能缓冲减振；D 项属于有弹性元件的挠性联轴器，具有一定的缓冲和吸振能力，允许被连接两轴有一定的轴向位移以及少量的径
18、向位移和角位移。15.低速、刚性大的轴，宜选( )联轴器。武汉理工大学 2004研（分数：2.00）A.刚性固定式 B.刚性可移式C.弹性D.安全解析：解析：刚性大的轴连接具有严格的对中性要求，故选用刚性固定式联轴器。B 项和 C项中的联轴器均具有位移补偿能力，不能满足对中性的使用要求。D 项，安全联轴器主要应用于高速重载的连接中，起保护作用。16.( )不是牙嵌式离合器的优点。上海大学 2006研（分数：2.00）A.传递转矩较大B.结构紧凑C.接合时平稳，冲击较小 D.接合比较可靠解析：解析：牙嵌式离合器是利用牙的相互嵌合来传递运动和转矩的，因此结构较为紧凑，接合可靠，选用梯形牙时能够传递
19、较大的转矩，但是接合过程不平稳，冲击振动较大，适合于静止接合，或转速差较小时接合。17.在不增大径向尺寸的情况下，提高圆盘摩擦离合器承载能力的最有效措施是( )。上海大学 2005研（分数：2.00）A.换用摩擦盘的材料B.增大压紧力C.增加摩擦盘的数目 D.使离合器在油中工作解析：解析：多盘式摩擦离合器传递的最大扭矩 T max zFfR，当径向尺寸不变时(即 R不变)增加摩擦盘彳的数量，可以增大传递的扭矩。三、简答题(总题数：4，分数：8.00)18.滑动轴承欲实现液体动压润滑状态，不仅要满足 3个必要条件。还要满足 1个充分条件。请写出滑动轴承一维流体动压基本方程(一维雷诺方程)。并回答
20、这些充分和必要条件。哈尔滨工业大学 2010研（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)一维雷诺方程： )解析：19.试分析动压滑动轴承与静压滑动轴承在形成压力油膜机理上的异同。北京交通大学 2001研（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：相同点：两者均属于滑动轴承的液体润滑，都是将润滑油注入轴承间隙中形成油膜来隔开两摩擦表面，从而减轻磨损。 不同点：动压滑动轴承是利用轴颈与轴承表面间形成的收敛间隙，靠两表面间的相对滑动速度使的润滑油充满楔形间隙，形成油膜，即油膜的形成与相对滑动速度相关；而静压滑动轴承则是利用油泵将具有一定压力的润滑油送入，强制形成压力油膜，即油膜的形成与相对滑动速
21、度无关。)解析：20.巴氏合金在滑动轴承中如何使用，为什么?中科院 2005研（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：巴氏合金经常贴附在轴承的轴瓦上作轴承衬使用。 原因：巴氏合金的弹性模量和弹性极限很低，嵌入性及摩擦性很好，容易和轴颈磨合，同时不易与轴颈发生咬合。但巴氏合金的强度很低，因此，无法单独使用做轴瓦，只能贴附在青铜、钢或铁轴瓦上做轴承衬使用，常用于重载、中高速场合。)解析：21.滚动轴承预紧的目的是什么?预紧力是否越大越好?为什么?中国科学技术大学 2011研；中科院 2006研（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：滚动轴承预紧的目的是为了提高轴承的旋转精度，增加轴承装置的刚性
22、，减小机器工作时轴的振动，延长轴承寿命。例如机床的主轴轴承，常用预紧来提高其旋转精度和轴向刚度。 预紧力不是越大越好。因为轴承预紧力的大小不仅要考虑轴承工作时承受负荷的大小，还要考虑滚动轴承自身的精度和轴承安装所在零部件的精度，如果预紧力过大，则会影响设备的正常运行，降低轴承的寿命。所以预紧力的大小应根据实际生产要求恰当地设置。)解析：四、计算题(总题数：5，分数：10.00)22.高速旋转的滚筒支承在一固定的轴上。如图 122所示，滚筒与固定轴之间形成液体动压油膜。试画出油膜压力分布图和转动方向。中南大学 2002研 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：油膜压力分布图和转动方向如图 1
23、23所示。 )解析：23.图 134所示为一小圆锥齿轮轴用一对反装的 30205型轴承支承。作用于轴承 1、2 上的径向荷载分别为 R 1 8 000 N，R 2 4 000 N，作用于轴上的轴向外荷载 F a 800 N。方向如图。轴的转速 n1 000 rmin，请计算轴承 1、2 的寿命(小时)。 附：30205 轴承的性能参数如下： 基本额定动附载 C r 28 812 N；接触角 14；e037；SR2Y；当 ARe 时，X04，Y16；但 ARe时，X1，Y0；取 f t 1，f p 1。 备用公式 L h (10 6 60n)*(f t CP) 国防科技大学2002研 （分数：2
24、.00）_正确答案：(正确答案：由附加轴向力的计算公式 S 可知，两个轴承的派生轴向力分别为： 因圆锥滚子轴承反装，故派生轴向力的方向如图 135所示。 由 F a S 2 8001250 N2050 NS 1 可知，轴承 2“压紧“，轴承 1“放松”。 故两轴承承受的轴向力分别为： A 1 S 1 F a 2500 N A 2 S 1 F a 25008001700 N 又 03125e037，故取 X 1 1，Y 1 0。 0425e037，故取 X 2 04，Y 2 16。 故两个轴承的当量动载荷分别为： P 1 f p (X 1 R 1 Y 1 A 1 )18000 N8000 N P
25、 2 f p (X 2 Y 2 A 2 )1(044000161700)N4320 N 由于是滚子轴承，因此，寿命系数 取 。轴承 1、2的寿命分别为： )解析：24.如图 136所示齿轮传动装置中。轴由两个角接触球轴承支承。已知圆锥齿轮受轴向力 F A1 3000 N；斜齿轮受轴向力 F A2 4000 N，径向力 F R2 7500 N；温度系数 f t 10，载荷系数 f p 10。轴承参数如表 134所示。试计算： (1)两轴承所受的轴向力 F a1 ，F a2 。 (2)确定当量动载荷 P 1 ，P 2 的大小。 (3)若齿轮轴转速 n1000 rmin。轴承的额定动载荷 C3280
26、0 N，则轴承的寿命 L h 为多少?同济大学 2010研 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)设轴承 1、2 受到的径向力分别为 F r1 、F r2 ，则由力矩平衡关系可知 F r1 LF R2 . L则 F r1 5000 N 方向向下 F t2 2500 N 方向向下 外加轴向力合力 F A F A2 FA 1 1000 N 方向水平向左轴承安装形式为正装，派生轴向力 F d1 068F r1 3400 N 方向水平向右 F d2 068F r2 1700 N 方向水平向左 而 F d2 F r2 ，所以轴承 2压紧，轴承 1放松。 两轴承承受的轴向力分别为： F a1 F
27、 d1 3400 N，F a2 F d1 F A 2400 N。 (2)F a1 F r1 068e，查表得 X 1 1，Y 1 0；而 F a2 F r2 096e，查表得 X 2 041，Y 2 087。 所以当量动载荷 P 1 f p (X 1 F r1 Y 1 F a1 )10(150000)N5000 N P 2 f p (X 2 F r2 Y 2 F a2 )10(04125000872400)N3113 N (3)因为 P 1 P 2 ，所以按轴承 1的寿命进行计算 L h )解析：25.传动轴由一对 6313深沟球轴承支承(C r 93800 N，C 0r 60500 N)，两
28、轴承受力分析分别为 F r1 5500 N，F a1 2700 N，F r2 6400 N，F a2 0。轴转速 n1250 rmin，运转时有轻微冲击，预期寿命 L h 5000 h，静载荷安全系数 S 0 12。 (1)计算轴承寿命，f p 取 12e 取 0244。故 X 1 取 056，Y 1 取 183； (2)K 01 和 Y 01 分别取 06 和 05，计算静载荷，是否安全?中科院 2007研（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)由于 049e0244，故取 X 1 056，Y 1 183； 由于 0e0244，故取 X 2 1，Y 2 0。 则两轴承的当量动载荷分别
29、为 P 1 f p (X 1 F r1 Y 1 F a1 )12(05655001832700)N96252 N P 2 f p (X 2 F r2 Y 2 F a2 )126400 N7680 N 又因为 P 1 P 2 ，所以按轴承 1进行寿命计算 L h 12340 hL h 5000 h 满足预期寿命。 (2)按轴承 1计算静强度，轴承 1上的当量静载荷 P 01 X 01 F r1 Y 01 F 01 (065500052700)N4650 N 则安全系数 S 0 )解析：26.如图 137所示，已知圆锥滚子轴承安装在零件 1的轴承座孔内。由于结构限制，设计时不能改变零件 1的尺寸。
30、试问：采用何种方法以便于轴承外圈拆卸?并在右侧图上画出零件 1的结构。中科院 2007研 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：可在零件 1上圆周方向上等分圆周位置加 2至 3个螺纹孔，用螺钉固定轴承外圈以便于拆卸，如图 138所示。 )解析：五、综合题(总题数：1，分数：2.00)27.如图 124所示为剖分式滑动轴承的局部结构图，请指出图中结构错误并加以说明。哈尔滨工业大学2004研 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：原结构图中的错误： (1)剖分式滑动轴承的局部结构图应画为剖视图形式。 (2)轴承座与轴承盖的剖分面过低，应位于圆心直径水平线上；且剖分面上应制有阶梯形定位口，便于安装时定心、防止横向错动。 (3)应有轴瓦结构。 (4)在轴瓦内壁上不承受载荷的地方应开设和油孔油槽。 (3)止口出现重复定位，外侧应有间隙，以便于调整轴承间隙。 正确的结构图如图 125所示。 )解析：
