河南理工大学安全、消防专业2007-2008-2008-2009机械设计基础试卷答案(共14页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上河南理工大学2007-2008学年第 二学期机械设计基础试卷（A卷） 一、填空题 （每空1分，共30分） 1. 机构具有确定运动的条件是 。2. 两构件通过 或 接触组成的运动副称为高副。平面高副引入 约束。3. 连杆机构在运动过程中只要存在_ _角，该机构就具有急回作用，其急回程度用 _系数表示。4.在凸轮机构常用的推杆运动规律中， 运动规律有刚性冲击。5.带传动工作时，最大应力发生在 ，带传动的主要失效形式是 和 _ 。6.一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合条件为： 和 ； 齿轮连续啮合传动条件为： 。7.在齿轮传动设计时，软齿面闭式传动常因_ 而失效，故通常先按_

2、_强度设计公式确定传动的尺寸，然后验算齿轮的 _强度。8.凸轮的基圆半径越小，机构的压力角越 ，机构的传力性能越 。9.在矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹和三角形螺纹四种螺纹中，传动效率最高的是 螺纹只能用于单向传动的是 螺纹。10.轮系可分为三种类型，即 轮系、 轮系和 轮系。11.代号为72308的滚动轴承，其类型名称为 ，内径为 mm， 为宽度系列代号， 为直径系列代号。12.按受载类型，轴可分为 轴、_轴和_轴。 二、简答题 （每题6分） 1.铰链四杆机构存在曲柄的条件是什么？2.带传动中的弹性滑动与打滑有什么区别？3.什么是渐开线齿轮传动的可分性？4.螺纹联接为什么要防松？有哪几类防松

3、方法？三、分析计算题（共46分）1（10分）计算图中所示机构的自由度数。若该机构存在局部自由度、复合铰链、虚约束等请在图中指明。2（8分）已知铰链四杆机构中各杆的长度为：lAB =80mm, lBC =115mm, lCD =95mm, lAD =120mm。请分析：（1） 该机构中是否存在曲柄？（2） 如果存在曲柄，该机构是否具有急回运动特性？（3） 计算该机构的最小传动角？3. （10分）一对标准渐开线直齿圆柱齿轮外啮合传动，已知标准中心距a=160mm，传动比i12=3,大齿轮齿数Z2=60，齿顶高系数h*a=1,径向间隙系数C*=0.25，分度圆压力角a=20.试求出：齿轮的模数m,两

4、齿轮的分度圆半径、齿顶圆半径、齿根圆半径、分度圆上的齿厚S。4（10分）下图示轮系中，已知：Z1=20，Z2=40，Z3=80，Z4=Z5=30，Z6=90。求i16=? 5. （8分）图示轴系由一对圆锥滚子轴承支承（基本额定动载荷Cr=57700N），轴的转速n=1380r/min，已求得轴承的径向支反力为：Fr1=4000N，Fr2=8000N，轴向外载荷FA=860N，受力方向如图所示，载荷系数fd=1.2。求两轴承的当量动载荷? （轴承e=0.3， 时，X=0.4，Y=2 ）河南理工大学 2008-2009学年第 1 学期机械设计基础试卷（ A 卷）考试方式：闭卷 本试卷考试分数占学生

5、总评成绩的 80 % 复查总分 总复查人 一、选择题：本大题共10个小题，每小题2分，共20分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目的要求，把所选择项前的字母填在题后的括号内。 1连杆机构在运动过程中只要存在_ _角，该机构就具有急回作用。 ( )A压力角 B.极位夹角 C传动角 D.摆角 2平面连杆机构中，当传动角较大时，则( )A机构的传力性能较好 B. 机构的传力性能较差C可以满足机构的自锁要求 D.机构的效率较低3当一对渐开线齿轮制成后，即使两轮的中心距稍有改变，其角速度比仍保持原值不变，原因是( )A. 压力角不变 B. 啮合角不变C节圆半径不变 D. 基圆半径不变 4渐开线齿

6、轮实现连续传动时，其重合度为( )A0 B.=0 C.1 D. 1 5下列四种螺纹中，自锁性能最好的是( )A粗牙普通螺纹 B.细牙普通螺纹C梯形螺纹 D.锯齿形螺纹 6传动时每个齿轮的几何轴线都是固定的，这种轮系称为 （ ）A 行星轮系B 差动轮系C 定轴轮系D 转化轮系7螺纹联接的自锁条件是 ( )A B. C D. 8小带轮直径d1应大于或等于规定的最小直径dmin，若d1过小，则带 的 将过大而导致带的寿命降低。（ ）A弯曲应力B 离心应力C 紧边拉应力D 松边拉应力9带传动过程中，带承受变应力。最大应力发生在 的接触处。（ ）A 紧边与大轮B 松边与大轮C 紧边与小轮D 松边与小轮1

7、0在基本额定动载荷C作用下，滚动轴承的基本额定寿命为106转时，其可靠度为( )A10% B. 80% C.90% D.99% 二、填空题：本大题共5个小题，每空1分，共10分。把答案填在题中横线上。1两构件通过 或 接触组成的运动副称为高副。平面高副引入 个 约束。2一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合条件为： 和 ；3在凸轮机构四种常用的推杆运动规律中， 运动规律有刚性冲击；4代号为72308的滚动轴承，其类型名称为 ，内径为 ；5轴如按受载性质区分，主要受弯矩的轴为 ，主要受扭矩的轴为 。得分评卷人复查人 三、简答题（每题6分，共24分）1.简述凸轮机构中压力角和基圆半径的关系？2.带传动中的

8、弹性滑动与打滑有什么区别？3.根据渐开线的形成过程，简述渐开线的主要特性？4.螺纹连接为什么要防松？有哪几类防松方法？四、计算题；本大题共5个小题，共46分。1（本题满分8分）计算图1所示机构的自由度（若图中含有复合铰链、局部自由度和虚约束等情况时，应具体指出）。 图12（本题满分10分）图2所示链铰四杆机构中，各构件的长度为a=250mm,b=650mm, C=450mm,d=550mm。试问：该机构是哪种铰链四杆机构，并说明理由。 图23.（本题满分10分）一对标准渐开线直齿圆柱齿轮外啮合传动，已知标准中心距a=160mm，传动比i12=3,大齿轮齿数Z2=60，齿顶高系数h*a=1,径向

9、间隙系数C*=0.25，分度圆压力角a=20.试求出：齿轮的模数m,小齿轮1的分度圆半径r1;基圆半径rb1;分度圆上的齿厚S。4. (本题满分10分)已知图3所示轮系中各齿轮的齿数为：Z1=20，Z2=30，Z3=80，Z4=25，Z5=50。求轮系的传动比i15。 图35（本题满分8分）图示轴系由一对圆锥滚子轴承支承（基本额定动载荷Cr=51500N），轴的转速n=1440r/min，已求得轴承的径向支反力为：Fr1=1000N，Fr2=2000N，轴向外载荷FA=800N，受力方向如图所示，载荷系数fd=1.5。求两轴承的当量动载荷? （轴承e=0.37时，X=0.4，Y=1.6 ） 河

10、南理工大学 2008-2009学年第 1 学期机械设计基础试卷（ B 卷）考试方式：闭卷 本试卷考试分数占学生总评成绩的 80 % 复查总分 总复查人 一、单项选择题：（每小题1分，共20分）在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代码填在题干后面的括号内。不选、错选或多选者，该题无分。1、四杆机构中是否存在死点，取决于 是否与连杆共线。（ ）A 主动件B 从动件C 摇杆 D 滑块 2、平面运动副中，转动副引入 个约束。（ ）A 1B 2C 3D 43、凸轮机构从动件作等速规律运动时会产生 冲击。（ ）A 刚性B 柔性C 刚性和柔性D 无冲击 4、在渐开线齿轮传动中，若实际中心距稍大于

11、标准中心距，则传动比 （ ）A 增大B 减小C 不变D 周期性变化 5、一曲柄摇杆机构，若取最短杆的相对杆为机架，则曲柄摇杆机构演化为 （ ）A 双曲柄机构B 双摇件机构C 曲柄摇杆机构D 导杆机构6、在螺旋传动中，螺旋副的自锁条件是螺纹升角 当量摩擦角。（ ）A 等于B 大于C 小于D 大于等于7、三角带的公称长度是指带的 （ ）A 基准长B 节线长C 外周长D 内周长8、在凸轮设计中，若最大压力角amax超过许用值，可采用 办法修改设计。（ ）A 减小基圆半径B 减小滚子半径C 增大基圆半径D 增大滚子半径 9、在设计直滚子从动件盘形凸轮机构时，若凸轮实际轮廓线出现尖点，或发生相交，应 （

12、 ）A 加长从动件B 缩短从动件C 减小基圆半径D 加大基圆半径 10、传动时每个齿轮的几何轴线都是固定的，这种轮系称为 （ ）A 行星轮系B 差动轮系C 定轴轮系D 转化轮系 11、一个作平面运动的自由构件有 个自由度。（ ）A 4B 3C 2D 1 12、使用齿条刀切削齿数Z=15的正常齿制标准直齿渐开线齿轮时 根切。（ ）A 不会产生B 会产生轻微C 会产生严重D 无法确定是否产生 13、在轴向载荷作用下，角矩形螺纹的摩擦阻力 矩形螺纹的摩擦阻力。（）A 等于B 大于C 小于D 大于等于 14、齿面硬度小于350的齿轮称为软齿面齿轮，其常用的热处理方法是 （ ）A 表面淬火B 渗碳淬火C

13、 调质或正火D 渗氮 15、自由度为1的周转轮系称为 （ ）A 差动轮系B 行星轮系C 混合轮系D 转化轮材 16、带传动过程中，带承受变应力。最大应力发生在 的接触处。（ ）A 紧边与大轮B 松边与大轮C 紧边与小轮D 松边与小轮 17、小带轮直径d1应大于或等于规定的最小直径dmin，若d1过小，则带 的 将过大而导致带的寿命降低。（ ）A弯曲应力B 离心应力C 紧边拉应力D 松边拉应力 18、轴的设计在选材时，如果使用合金钢，应从结构上避免横截面积的突变，因为合金钢 （ ）A 具有较高的强度B 具有较高的刚度C 对应力集中敏感D 对应力集中不敏感 19、由渐开线的形成过程可知： （ ）A

14、 分度圆的切线总为渐开线上某一点的法线B 渐开线的形状取决于基圆的大小C 渐开线齿廓上某点的法线与该点速度方向线之间所夹的锐角称为该点的传动角D 基圆之内存在有渐开线 20、滚动轴承代号中，在起始12位数字表示 尺寸（ ）A 内径B 外径C 中径D 宽度二、填空题：（每小题2分，共20分） 1、机构中按给定独立运动规律运动的构件称为 。 2、在曲柄摇杆机构中，若将曲柄改为机架，变成 机构。 3、凸轮机构中，从动件运动方向和接触处凸轮轮廓法线方向之间所夹的锐角称为 。4、机械系统中，若驱动功小于阻抗功时称 。 5、两构件通过点或线接触形成的运动副称为 。 6、同一公称直径的粗牙和细牙螺纹中 螺纹

15、自锁性较好。 7、一对标准渐开线直齿轮分度圆相切时的中心距称为 8、轴的结构设计就是使轴的各部分具有 。9、轴承套圈与滚动体接触处的法线与轴承径向平面之间的夹角称为 。10、机构中随着主动件的运动而运动的其余活动构件均称为 。三、简答题（共24分）1、为什么三角带的张紧轮常压在带的内侧，其致使包角有所减小，而不压在外侧，使包角增加？（6分）2、曲柄摇杆机构中，当摇杆为主动件时会出现死点位置，这时机构传动有什么影响？（4分）3、齿轮传动的设计准则是什么？（4分）4、分析带传动中两带轮中心距a取值大小对传动的影响。（4分）5、滚动轴承的双支点单向固定方法用在什么场合？一支点固定另一支点游动方法用在

16、什么场合？（6分）四、计算题（共36分）1、计算图示机构的自由度。若有复合铰链、局部自由度、虚约束，请在图中标出。（10分）2、一对正常齿制外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，若标准中心距a=360mm，传动比i=3，模数m=10mm，试求： （1）两轮齿数Z1，Z2。（2）大齿轮齿顶圆直径da2，小齿轮齿根圆直径df1。（8分）3、某轴系部件用一对角接触球轴承支承，轴上受力为：Fa=380N; F=1200N试求：（1）两轴承内部派生轴向力的大小和方向； （提示：S=0.6Fr; S力的方向画在图上）（2）两轴承所受轴向力A1、A2的大小。（10分）4、图示周转轮系中，各轮齿数分别为Z1=99，Z2

17、=101，Z2=100，Z3=99，当n1=1r/min，求nH的大小和方向。（8分）专心-专注-专业机械设计基础试卷参考答案及评分标准(A) 一、选择题：每小题2分，共20分。1.B 2.A 3.D 4.D 5.B 6. C 7. D 8.A 9.C 10. C 二、填空题：每空1分，共10分。1点、线、1 2. 、 3. 等速 4角接触球轴承、40 5. 心轴、传动轴三、简答题（24分）1.答：压力角越小，则基圆半径越大，整个机构的尺寸也越大，致使结构不紧凑；(4分)故在不超过需用压力角的条件下，将压力角取大些，以减少基圆半径值。 (6分)2.答：弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。打滑是

18、指由于过载引起的全面滑动，是一种传动失效的表现，应当避免。 （3分）弹性滑动是由带材料的弹性和紧边、松边的拉力差引起的。只要带传动具有承载能力，出现紧边和松边，就一定会发生弹性滑动，所以弹性滑动是不可以避免的。（6分） 3.答： 1）发生线沿基圆滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长； 2）渐开线上任一点的法线必与基圆相切； 3）渐开线的形状决定于基圆的大小； 4）渐开线上各点的压力角不相等； 5）基圆以内无渐开线。 （6分）4.答：在静载荷作用下且工作温度变化不大时，螺纹连接不会自动松脱。但是在冲击、振动和变载荷作用下，或当温度变化很大时，螺纹副间的摩擦力可能减小或瞬间消失，这种现象多次重复就会使

19、连接松脱，影响连接的正常工作，甚至会发生严重事故。因此，设计时必须采取防松。 （4分） 摩擦防松，机械防松，破坏螺纹副关系。 （6分） 四、计算题：共46分。1（本题满分8分）解 （4分）E、F处之一为虚约束 （4分）2.（本题满分8分）最短杆与最长杆长度之和（250+650）小于其余两杆长度之和（450+550），满足存在曲柄的必要条件，且最短杆为连架杆。 （6分）故该铰链四杆机构为曲柄摇杆机构。 （2分）3（本题满分10分）解（1）小齿轮齿数 模数 （3分）分度圆半径 （3分）基圆半径 （2分）分度圆齿厚 （2分）4（本题满分10分）解 该轮系为混合轮系。由齿轮1、2、3和转臂H组成行星轮

20、系，齿轮3固定，。则 得由题图知 （6分）由题图轮4、5组成定轴轮系，则 （2分） （2分）5（本题满分10分）解 FS1、FS2方向见答案图 轴承1“放松”，FA1=FS1=313N轴承2 “压紧”，FA2=FS2+FA=1113N（5分）求当量动载荷：轴承1 轴承2 （10分）2007-2008第2学期安全、消防专业机械设计基础参考答案（A）一、填空题（每空1分，共30分）1. 机构的自由度大于零且机构的原动件数等于机构的自由度 2、点 线 1 3、极位夹角 行程速比系数 4、等速运动规律 5、在紧边进入小带轮处 打滑 疲劳破坏 6、模数相等 压力角相等 重合度大于1 7、齿面点蚀 齿面接

21、触疲劳 齿根弯曲疲劳 8、大 不好 9、矩形 锯齿形 10、定轴 周转 复合11、角接触球轴承 40 2 3 12、 转 传动轴 心二、简答题(每题4分,共20分)1.答：最短杆和最长杆长度之和小于或等于其他两杆长度之和；(2分)最短杆为连架杆或机架。两条件充分且必要。(2分)2.答：弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。打滑是指由于过载引起的全面滑动，是一种传动失效的表现，应当避免。弹性滑动是由带材料的弹性和紧边、松边的拉力差引起的。只要带传动具有承载能力，出现紧边和松边，就一定会发生弹性滑动，所以弹性滑动是不可以避免的。3.答：当一对渐开线齿轮制成后，基圆半径及被确定，即使两轮安装的实际中心

22、距与设计的中心距稍有偏差，其瞬时传动比仍保持原值不变。这种性质称为渐开线齿轮传动的可分性。4.答：在静载荷作用下且工作温度变化不大时，螺纹连接不会自动松脱。但是在冲击、振动和变载荷作用下，或当温度变化很大时，螺纹副间的摩擦力可能减小或瞬间消失，这种现象多次重复就会使连接松脱，影响连接的正常工作，甚至会发生严重事故。因此，设计时必须采取防松。 摩擦防松，机械防松，破坏螺纹副关系。三、 分析计算题（共38分）1、 解：活动构件数：n=7高副数：PL=9低副数：PH=1 F=3n-2PL-PH=2（7分）minF处存在局部自由度（1分），E处或E处存在虚约束（1分），C处存在复合铰链（1分）。2、解

23、：（1） 80 +120 115 + 95 (1分) 最短杆lAB 为连架杆， (1分) 故该机构中存在曲柄。 (1分) （2）如图，因为存在极位夹角 (1分) 故该机构具有急回运动特性。(1分) （3）该机构的最小传动角如图所示。(3分)3、解（2分）（2分） （6分）4、解： n3=n4 （0.5分） =(n4/n6)=-(z6/z4)=-3（4分） nH=n6 （0.5分）=(n1-n6)/(n3-n6)=-(z3/z1)=-4（4分） i16=17 （1分）5、解： （1分）N （1分）FS2，1轴承压紧。 （2分）所以， (2分)1140/4000=0.285e 取 X=1, Y=0 （1分）2000/8000=0.25S1=360N （6分）A1=Fa+S2=740N （8分） A 2=S2=360N （10分） 4、答： （4分）因n3=0 ，所以nH = -100n1 （6分）因n1=1，求得nH= -100r/min （8分）