1、机械设计历年真题试卷汇编 4 及答案与解析一、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。1 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2 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3 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4 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
2、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5 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 研二、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。6 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（A）增加（B）减小（C）不变（D）可能增加也可能减小7 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（A）承载区（B）非承载区（C）轴颈与轴瓦的最
3、小间隙处（D）端部8 一滑动轴承，已知其直径间隙008mm，现测得它的最小油膜厚度hmin21m ，轴承的偏心率 应该是( )。 上海大学 2005 研（A）026（B） 048（C） 052（D）0749 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 m s ，pv12 MPams，B d12，则此轴承能承受的最大径向载荷为( ) 。中南大学 2003研（A）1800 kN（B） 2880 kN（C） 3000 kN10 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 L10( )。 同济大学
4、 2010 研（A）下降为 02L 10（B）上升为 2L10（C）上升为 8L10（D）不变11 对于载荷不大、多支点的支承，宜选用( )。同济大学 2010 研（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12 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（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13 低速、刚性大的轴，宜选( )联轴器。武汉理工大学 2004 研（A）刚性固定式（B）刚性可移式（C）弹性（D）安全14 ( )不是牙嵌式离合器的优点。上海大学 2006 研（A）传递转矩较大（B）结构
5、紧凑（C）接合时平稳，冲击较小（D）接合比较可靠15 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（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16 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17 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18 巴氏合金在滑动轴承中如何使用，为什么?中科院 2005 研19 滚动轴
6、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20 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21 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 R18 000 N，R 24 000 N ，作用于轴上的轴向外荷载Fa800 N。方向如图。轴的转速 n1 000 r min，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 Cr28 812 N
7、 ；接触角 14；e037；SR2Y；当 ARe 时，X04，Y16；但 ARe 时，X1，Y0；取 ft1，f p1。 备用公式 Lh(10 660n)*(f tCP) 国防科技大学2002 研22 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 FA13000 N；斜齿轮受轴向力 FA24000 N，径向力 FR27500 N ；温度系数 ft10，载荷系数 fp10。轴承参数如表 134 所示。试计算： (1)两轴承所受的轴向力 Fa1，F a2。 (2)确定当量动载荷 P1，P 2 的大小。 (3)若齿轮轴转速n1000 rmin。轴承的额定动载荷 C
8、32800 N，则轴承的寿命 Lh 为多少?同济大学 2010 研23 传动轴由一对 6313 深沟球轴承支承(C r93800 N ，C 0r60500 N) ，两轴承受力分析分别为 Fr15500 N，F a12700 N，F r26400 N，F a20。轴转速 n1250 rmin，运转时有轻微冲击，预期寿命 Lh5000 h，静载荷安全系数 S012。 (1)计算轴承寿命，f p 取 12e 取 0244。故 X1 取 056，Y 1 取 183； (2)K 01 和Y01 分别取 06 和 05，计算静载荷，是否安全?中科院 2007 研24 如图 137 所示，已知圆锥滚子轴承安
9、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25 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 研机械设计历年真题试卷汇编 4 答案与解析一、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。1 【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。【试题解析】 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
10、越高，轴承温升越高，使油膜强度降低，引起边界油膜的破坏。【知识模块】 滑动轴承2 【正确答案】 整体式不完全液体(边界摩擦或混合摩擦)。【试题解析】 采用润滑脂、油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。【知识模块】 滑动轴承3 【正确答案】 角接触类球；15；4 级。【试题解析】 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)
11、、0 级，对应的代号为P2、 P4、P5、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。【知识模块】 滚动轴承4 【正确答案】 圆锥滚子轴承；40；轻系列；0 级；0 组；正装；2730 。【试题解析】 3 代表圆锥滚子轴承；内径尺寸 d58 40 mm；公差等级、游隙组别忽略不写；DF、代表正装。【知识模块】 滚动轴承5 【正确答案】 角接触球；圆锥滚子。【知识模块】 滚动轴承二、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。6 【正确答案】 A【试题解析】 根据滑动轴承的承载能力计算公式 F 可知，承载能
12、力 F 与相对间隙 成反比，故有相对间隙 减小时，轴承承载能力增加。 相对间隙 减小时，轴承在工作过程中的发生磨损的频率会增大，发热量也将增加。【知识模块】 滑动轴承7 【正确答案】 B【试题解析】 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。【知识模块】 滑动轴承8 【正确答案】 B【试题解析】 半径间隙： mm004 mm 由公式 hmine，可得偏心距为 则偏心率 048。【知识模块】 滑动轴承9 【正确答案】 A【试题解析】 由滑动轴承的设计准则，vv，p p，pvp
13、v，可知： vdn10010 -3 ms0052 ms N2750 kN 所以，F1800 N 。【知识模块】 滑动轴承10 【正确答案】 C【试题解析】 球轴承的寿命 L10 ，其中，球轴承 3。因此，当载荷由 2P变为 P 时，使用寿命变为原来的 8 倍。【知识模块】 滚动轴承11 【正确答案】 B【试题解析】 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。【知识模块】 滚动轴承12 【正确答案】 D【试题解析】 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
14、能力，允许被连接两轴有一定的轴向位移以及少量的径向位移和角位移。【知识模块】 联轴器和离合器13 【正确答案】 A【试题解析】 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。【知识模块】 联轴器和离合器14 【正确答案】 C【试题解析】 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。【知识模块】 联轴器和离合器15 【
15、正确答案】 C【试题解析】 多盘式摩擦离合器传递的最大扭矩 TmaxzFfR，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。【知识模块】 联轴器和离合器16 【正确答案】 (1)一维雷诺方程： (hh 0) (2)形成流体动压必须具备的充分条件：必须是液体润滑。 (3)形成流体动压必须具备的三个必要条件： 相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙； 被油膜分开的两表面必须有足够的相对滑动速度(亦即滑动表面带油时要有足够的油层最大速度)，其运动方向必须使润滑油由大口流进，从小口流出； 润滑油必须有一定的粘度，供油要充分。【知识模块】 滑动轴承17 【正确答案】 相同点
16、：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度无关。【知识模块】 滑动轴承18 【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、
17、钢或铁轴瓦上做轴承衬使用，常用于重载、中高速场合。【知识模块】 滑动轴承19 【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，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。【知识模块】 滚动轴承20 【正确答案】 油膜压力分布图和转动方向如图 123 所示。【知识模块】 滑动轴承21 【正
18、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 FaS 28001250 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： A1S 1F a2500 N A 2S 1F a25008001700 N 又03125e 037，故取 X11，Y 10。 0425e 0 37，故取 X204，Y 216。 故两个轴承的当量动载荷分别为： P 1f p(X1R1Y 1A1)18000 N8000 N P2f p(X2Y 2A2)1(044000161700)N4320
19、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：【知识模块】 滚动轴承22 【正确答案】 (1)设轴承 1、2 受到的径向力分别为 Fr1、F r2，则由力矩平衡关系可知 F r1LF R2. L 则 F r1 5000 N 方向向下 F t22500 N 方向向下 外加轴向力合力 FAF A2FA 11000 N 方向水平向左轴承安装形式为正装，派生轴向力 Fd1068F r13400 N 方向水平向右 Fd2068F r21700 N 方向水平向左 而Fd2F 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： Fa1F d13400 N，F a2
20、F d1F A2400 N。 (2)F a1F r1068e ，查表得X11，Y 10；而 Fa2F r2096e ，查表得 X2041，Y 2087。 所以当量动载荷 P 1 fp(X1Fr1Y 1Fa1)10(15000 0)N5000 N P2f p(X2F r2Y 2Fa2)10(0 4125000872400)N3113 N (3)因为P1P 2，所以按轴承 1 的寿命进行计算 Lh h4705 h 。【知识模块】 滚动轴承23 【正确答案】 (1)由于 049e 0244，故取X1056，Y 1183； 由于 0e 0244，故取 X21，Y 20。 则两轴承的当量动载荷分别为 P
21、 1f p(X1Fr1Y 1Fa1)12(05655001832700)N96252 N P 2f p(X2Fr2Y 2Fa2)126400 N7680 N 又因为 P1P 2，所以按轴承 1 进行寿命计算 L h12340 hL h5000 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 P01X 01Fr1Y 01F01(065500 052700)N4650 N 则安全系数 S 01312 因此，轴承是安全的。【知识模块】 滚动轴承24 【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。【知识模块】 滚动轴承25 【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。【知识模块】 滑动轴承
