东北大学机械设计基础期末试卷.doc

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1、模拟测试（一）一、判断题（正确 T,错误 F，每小题1分，共14分）1。 三角形螺纹主要用于传动。 （ ）2。 为提高V带的寿命，小带轮直径应选小些。 （ ）3. 链传动中小链轮齿数越少越平稳. （ ）4。 标准渐开线斜齿轮的端面模数为标准模数。 （ ）5。 圆锥滚子轴承能同时承受径向载荷和轴向载荷。 ( ）6. 受横向载荷的普通螺栓联接，螺栓受剪应力。 ( ）7. 普通平键主要用来实现轴和轴上零件的轴向固定。 （ )8. 工作时，既传递转矩又承受弯矩的轴称为转轴. （ ）9。 两构件之间以线接触所组成的平面运动副称为高副. （ ）10. 采用变位蜗杆传动时,仅对蜗轮进行变位. （ )11。

2、构件是机械中独立制造单元。 ( ）12。 一对传动齿轮，小齿轮一般应比大齿轮的材料好，硬度高。 ( )13. 凸轮机构的从动件按简谐运动规律运动时，不产生冲击。 （ ）14. 在以摇杆为原动件的曲柄摇杆机构中，死点出现在曲柄与机架共线处。 （ ）二、回答下列问题(30分）1图示为铰链四杆机构,请作图表示机构的极位夹角，图示位置的压力角.(要求作图痕迹）（4分）2凸轮机构基本的从动件运动规律有哪几种？ (3分）3闭式蜗杆传动中，为什么要求进行热平衡计算？（5分)4计算图示机构的自由度，并判断该机构是否具有确定的运动. (6分)5开式和闭式齿轮传动的计算准则是什么？(6分)6何为带传动的弹性滑动与

3、打滑现象，二者的主要区别。(6分）三、（10分）图示轮系,已知各齿轮的齿数，轮1的角速度，轮1的角速度。(1）当、转向相同；（2）当、转向相反时，试分别求系杆H的角速度当的大小和方向。四、（20分)某齿轮轴由一对30208轴承支承,其轴向外载荷,方向如图所 示，轴承所受径向载荷，轴的工作转速。冲 击载荷系数，工作温度低于120。轴承的数据为，, ，派生轴向力。 时,，；时， .试求：(1） 两轴承的当量动载荷P1，P2；（2） 若轴承的预期寿命为25000小时，问能否满足要求.五、(12分）图示三块钢板，用两只普通螺栓联接，螺栓小径，螺栓材料的许用拉应力,被联接件表面摩擦系数，可靠性系数,求此

4、螺栓组联接可传递的最大静载荷R。六、（14分）图示圆锥圆柱齿轮减速器。已知小锥齿轮1为主动,转动方向如图所示。试求：（1）各轴的转向;(2）为使轴上的两齿轮轴向力方向相反，求齿轮3和4的螺旋方向；（3）画出齿轮2和3所收的各分力。参考答案一、判断题1。 F 2. F 3。 F 4。 F 5。 T 6. F 7。 F 8. T 9。 T 10. T 11。 F 12. T 13. F 14。 F二、回答下列问题1。 2。 等速运动规律、等加速等减速运动规律、简谐运动规律3. 蜗杆传动的效率较低，发热量大，闭式传动中如果散热条件不好,会引起温升过 高使润滑油粘度降低,破坏润滑油膜，导致轮齿胶合。4

5、. 该机构运动不确定，因为机构的自由度数为2，而图中只有一个主动构件。5。 开式齿轮-按齿根弯曲疲劳强度进行设计，通过降低许用应力的方法考虑磨损的影 响. 闭式齿轮-按齿面接触疲劳强度进行设计，按齿根弯曲疲劳强度进行验算。6。 由带的弹性变形引起的带与带轮之间局部微小的相对滑动 称为 弹性滑动，是带传动不可避免的 物理现象。带传动所能产生的摩擦力有一定的限度，当有效圆周力大于带传动所能产生的最大摩 擦力时,带在带轮上将发生全面相对滑动，这种现象称为打滑。带正常工作时，必须避免打滑。三、解:该轮系为差动轮系 （1）1、3 转向相同解得，方向与1、3 转向相同。(2）当1、 3 转向相反,取1为正

6、，3为负 解得rad/s，方向与1转向相同。四、解：(1）计算派生轴向力、，（2）计算轴向载荷、，(3）计算当量动载荷、 ， (4)计算轴承寿命 ，故按照轴承1计算， 轴承计算寿命，不能满足寿命要求。五、解： 普通螺栓联接，则，所以六、解：分析结果如图所示.模拟测试（二）一、选择正确答案（每小题2分，共20分)1. 普通平键的横截面尺寸是根据_,按照标准选择。A传递转矩的大小 B传递功率的大小 C轴的直径 D轮毂长度2. 设计V带传动时，限制带轮的最小直径是为了限制_.A小带轮的包角 B带的长度 C传动中心距 D带的弯曲应力3。 一对齿轮传动，已知Z1Z2，则一对齿相啮合时，齿面的接触应力_。

7、A B C D4。 若、分别代表主、从动链轮的齿数,、分别代表主、从动链轮的角速度，、分别代表主、从动链轮的角速度，、分别代表主、从动链轮的分度圆直径，则链传动的瞬时传动比_。A B C D5。 设计轴的当量弯矩时，若转矩频繁正反转变化，则应力折算系数取为_。A B C D 6、 双线螺纹的直径为：大径,小径,中径，螺距，则螺纹升角为_。A2。48 B4。55 C4。95 D5。267. 图示四杆机构为_。A双曲柄机构 B曲柄摇杆机构 C双摇杆机构 D曲柄滑块机构8。 受轴向工作载荷作用的普通螺栓联接，其强度条件为_。A BC D9. 带传动在工作时，设小带轮为主动轮，则带内应力的最大值发生在

8、带_.A进入大带轮处 B进入小带轮处 C离开大带轮处 D离开小带轮处10。 在计算齿轮的弯曲强度时，将轮齿看作一悬臂梁，并假定全部载荷作用于轮齿的_,以这时的齿根弯曲应力作为计算强度的依据。A齿顶处 B节圆处 C分度圆处 D齿根处二、(15分）在图示轮系中，已知各轮齿数为，求系杆H与齿轮1的传动比iH1。三、(9分)某开式直齿圆柱齿轮传动，小齿轮为45号钢正火，,大齿轮为HT250，,，求能传递的最大转矩T。(已知：，考虑磨损的影响,将降低20。）四、（20分）图示为蜗杆斜齿圆柱齿轮传动,蜗杆主动,右旋，转向如图。为使、轴上的轴向力方向相反。,试求：（1）蜗轮的螺旋线方向；（2）齿轮3、4的螺

9、旋线方向；（3）蜗轮2、齿轮3的受力分析。五、(6分)指出卷筒轴的类型（传动轴、心轴、转轴）(a） （b) （c）六、（20分)计算图示滚动轴承寿命Lh。已知：,，工作温度低于120，轴承相关参数件下表。轴承型号C（N）eXYS7307AC328000。70.410。850.63R七、(6分）计算机构的自由度并确定机构具有确定运动的主动构件数。八、（4分)画出凸轮从图示位置转过45角后，从动件的压力角。参考答案一、选择正确答案1. C 2. D 3。 C 4。 B 5。 D 6。 C 7. C 8. A 9。 B 10。 A二、解：，又 所以,三、解:开式齿轮传动按弯曲疲劳强度设计,即，所以，

10、四、解：五、解：（a） 转动心轴 （b） 不转动心轴 (c） 转轴六、解：（1）计算派生轴向力（2）计算轴向载荷（3）计算当量动载荷（4）计算轴承的寿命,计算时取,球轴承七、解：该机构具有确定的运动。八、解:模拟测试（三）一、回答下列问题(共8小题，每题5分)1. 计算图示机构的自由度，并判断是否有确定的运动。2。 判断图示机构属于哪种类型，并说明理由。题1图 题2图3。 凸轮机构从动件的等速运动规律和等加速等减速运动规律存在的冲击属于哪种类型并说明各自适用范围。4。 齿轮传动的载荷系数包括哪些？各考虑了哪些因素的影响？5。 计算非液体摩擦滑动轴承时，为什么要验算p和pv值？6。 按载荷性质轴

11、可分为几类？ 7. 为什么闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算？8。 一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮传动中，,试计 算齿轮的分度圆、齿顶圆、齿根圆直径和齿轮传动的中心距。二、（10分）在图示传动装置中，已知各轮齿数为,，,3为单头右旋蜗杆，4为蜗轮，运动从1轮输入，,方向如图所示。试求蜗轮4的转速，并指出其转动方向。三、（6分)计算图示机构的自由度，若含有复合铰链、局部自由度、虚约束，请明确指出。四、（10分）图示为一铰链四杆机构.已知杆1作整周回转,杆3在一定角度内摆动， 最大摆角为，且，当杆3摆到左极限位置时,，当杆3摆到右极限位置时，.试求：杆1和杆2的长度及行程速比系数。 （按一定的比例尺

12、作图，保留作图痕迹）五、（8分）指出图示轴系结构的错误(轴承的支承形式为全固式）.六、（16分）图示为齿轮轴简图。用一对7307AC型角接触球轴承支撑,轴承所受径向 载荷，轴向外载荷，轴的工作转速， 工作温度低于120，冲击载荷系数。轴承的数据为，, 派生轴向力。当时，;当时，。 试求该轴承的寿命。七、(10分）把下图中的螺栓联接节补画全参考答案一、回答下列问题1。 该机构具有确定的运动.2。 ，即最短杆与最长杆的长度之和小于其余两杆长度之和, 机构中存在曲柄，又最短杆为连架杆，所以，该机构为曲柄摇杆机构。3。 等速运动规律：速度存在突变，具有刚性冲击。只能用于低速和从动件质量较小的凸 轮机构

13、中. 等加速等减速运动规律:加速度存在突变，具有柔性冲击。只能用于中速的凸轮机构中。4. 齿轮传动的载荷系数包括使用系数，动载系数，齿向载荷分布系数和齿间载荷分配系数.使用系数考虑齿轮啮合的外部因素引起的动力过载影响的系数；动载系数考虑齿轮本身的啮合振动产生的内部附加动载荷影响的系数；齿向载荷分布系数考虑载荷沿齿宽方向分布不均匀影响的系数；齿间载荷分配系数考虑同时啮合的齿对之间分配不均匀的影响系数。5。 限制平均压强的目的在于避免因轴承单位面积负荷过大，润滑油被挤出而产生过快的 磨损；对于滑动速度较大的摩擦表面要限制单位接触面上的摩擦功不要过大，防止摩 擦表面温升过高使油膜破坏，磨损加剧，甚至

14、出现胶合.6. 分为三类，即转轴、传动轴和心轴，心轴又分为固定心轴和转动心轴。7。 蜗杆传动效率较低，工作是发热量大，如果产生的热量不能及时散逸，则随着油温的 升高将使润滑油黏度降低,从而使润滑状态变坏，甚至会导致胶合.所以蜗杆传动必 须进行热平衡计算，以保证单位时间内的发热量能在同一时间内散逸出去，从而维持 良好的润滑状态,保证蜗杆传动正常工作.8。 ，二、解：该轮系为定轴轮系，其传动比为，则蜗轮4转向为顺时针。三、解: (1)F处为复合铰链,H处（或I处)为虚约束，应除去 （2)计算自由度四、解: ，量得，求得五、解：1. 右轴承无轴向定位;2. 套筒作成阶梯形，低于轴承内圈的一端抵紧轴承

15、；3. 轴头长应小于齿轮轮毂宽度；4。 键长应短于轴头长度；5. 轴肩高于左轴承内圈;6. 左轴承外圈无轴向固定；7。 套筒抵紧左轴承盖严重错误，应取消套筒，轴伸出处作小一段阶梯,使左面齿轮轴肩定位;8。 键太长，应在左齿轮轮毂内；9. 箱体应有凸台，减少与右轴承盖接触的加工面;10。 轴上弹性挡圈无作用应取消。六、解：（1）计算派生轴向力，（2）计算轴向载荷，（3）计算当量动载荷,， (4)计算轴承寿命 ，故按轴承1计算，七、解:铰制孔用螺栓普通螺栓模拟测试（四）一、填空题（每小题1分，共10分）1。 在机构中采用虚约束的目的是为了改善机构的运动状况和_。2. 带传动的主要失效形式是_和_.

16、3. 摆动导杆机构的极位夹角与导杆摆角的关系为_。4。 螺纹副的自锁条件为_。5。 普通平键的剖面尺寸(bh),一般应根据_按标准选择。6。 链传动是依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力的,所以应属于_传动.7。 在一对齿轮啮合时，其大小齿轮接触应力值的关系是_。8。 蜗杆传动的效率包括三部分，其中起主要作用的是_的摩擦损耗效率。9. 滑动轴承的转速越高,所选用的润滑油粘度越_.10。 联轴器型号是根据计算转矩、转速和_从标准中选取的。二、选择题（每小题2分，共30分）1。 在如图所示的齿轮凸轮轴系中，轴4称为( )。A。 零件 B. 机构 C. 构件 D. 部件2. 若组成运动副的两构件

17、间的相对运动是移动，则称这种运动副为( )。A。 转动副 B。 移动副 C. 球面副 D。 螺旋副3. 渐开线齿轮的齿廓曲线形状取决于（ )。A. 分度圆 B。 齿顶圆 C。 齿根圆 D。 基圆4。 机构具有确定相对运动的条件是（ ）。A. 机构的自由度数目等于主动件数目B. 机构的自由度数目大于主动件数目C. 机构的自由度数目小于主动件数目D。 机构的自由度数目大于等于主动件数目5. 一般转速的滚动轴承计算准则为（ )。A. 进行静强度计算 B。 进行极限转速计算C. 进行疲劳寿命计算 D. 进行热平衡计算6. 柴油机曲轴中部的轴承应采用（ ）。A。 整体式滑动轴承 B. 部分式滑动轴承C。

18、 深沟球轴承 D。 圆锥滚子轴承7. 铰链四杆机构的死点位置发生在( ）。A。 从动件与连杆共线位置 B。 从动件与机架共线位置C. 主动件与连杆共线位置 D. 主动件与机架共线位置8. 当轴的转速较低，且只承受较大的径向载荷时，宜选用( ）.A. 深沟球轴承 B. 推力球轴承C. 圆柱滚子轴承 D. 圆锥滚子轴承9。 作单向运转的转轴,其弯曲应力的变化特征是( ）。A. 对称循环 B。 脉动循环C。 恒定不变 D. 非对称循环10. 铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和,则为了获得曲柄摇杆机构，其机架应取( ）.A. 最短杆 B。 最短杆的相邻杆C. 最短杆的相对杆

19、D。 任何一杆11。 若被联接件之一厚度较大、材料较软、强度较低、需要经常装拆时,宜采用（ ）。 A。 螺栓联接 B. 双头螺柱联接 C。 螺钉联接 D. 紧定螺钉联接12。 在凸轮机构的从动件选用等速运动规律时,其从动件的运动( )。 A。 将产生刚性冲击 B. 将产生柔性冲击 C。 没有冲击 D. 既有刚性冲击又有柔性冲击13。 齿轮传动中，轮齿齿面的疲劳点蚀经常发生在（ ) A. 齿根部分 B。 靠近节线处的齿根部分 C。 齿顶部分 D. 靠近节线处的齿顶部分14。 下列联轴器中，能补偿两轴的相对位移并可缓冲、吸振的是（ ）。 A. 凸缘联轴器 B。 齿式联轴器 C. 万向联轴器 D.

20、弹性柱销联轴器15. 下面关于压力角和传动角的描述正确的是( )。A. 压力角越大，传动角越大,机构传动性能越好,机械效率越高B. 压力角越小，传动角越小,机构传动性能越好，机械效率越高C. 压力角越大，传动角越小，机构传动性能越差，机械效率越低D。 压力角越小,传动角越大，机构传动性能越差，机械效率越低三、（共10分）在图示轮系中，已知各轮齿数为,，。试求:轮系的传动比，并判断轮1和轮5的转向是否相同。四、（共15分）图示为上置式蜗杆传动,蜗杆主动，蜗杆转矩，模数，头数，蜗杆分度圆直径,蜗轮齿数，传动的啮合效率。试求： （1）蜗轮轮齿的斜向及其转向； （2）作用于轮齿上的周向、径向、轴向各力

21、的大小； （3）画出蜗杆、蜗轮啮合点处各分力的方向； （4）若改变蜗杆的转向，或改变蜗杆螺旋线方向，或使蜗杆为下置式，则蜗轮的转向和上述各力的方向如何？五、（共15分）用作图法绘制偏置直动滚子从动件盘形凸轮廓线。已知凸轮以等角速度 顺时针方向回转，凸轮轮心偏于从动件右侧,偏距,从动件的行程， 在推程作简谐运动，回程作等加速等减速运动，其中推程运动角，远休止角，回程运动角，近休止角，凸轮基圆半径，滚子半径。六、(共8分）图示轴系结构设计图中各箭头指处具有设计错误,试指出各处所存在的 问题,提出相应的改进措施.七、(共12分)图示的轴由一对7206AC角接触球轴承支承。已知轴的转速，齿轮分度圆直径

22、，圆周力，径向力，轴向力，载荷平稳。已知，,，若，则，若,则， 试求: （1)轴承1，2所受的径向载荷、； (2）轴承1，2所受的轴向载荷、； (3)轴承1,2的使用寿命、；参考答案一、填空题1. 受力情况2. 打滑 带的疲劳破坏3。 两者相等4。 螺纹升角小于螺纹副当量摩擦角5. 轴径6。 啮合7. 等于(或=）8. 轮齿啮合时9. 大10. 轴径二、选择题1. A 2. B 3。 D 4。 A 5。 C 6. B 7. A 8. C 9。 A 10. B 11. B 12。 A 13. B 14. D 15。 C 三、解: （1）由齿轮1、2、3和转臂H组成单一的周转轮系,其传动比，又,所

23、以， （2）由齿轮4和5组成定轴轮系,其传动比 ，又 （3）联立求解，所以，齿轮1和齿轮5的转向相反.四、解： （1）蜗轮轮齿的斜向及其转向如图所示。(2)（3）啮合点处各分力的方向如图所示。（4）改变蜗杆转向，则蜗轮反转，径向力、方向不变，其他各力反向；改变蜗杆的螺旋线方向,则蜗轮反转，、方向改变，其他各力方向不变；蜗杆下置，则蜗轮反转，、方向不变，其他各力方向.五、解：六、解：1。 轴承盖应制成与轴承孔相配的圆筒，抵牢左轴承外圈2. 轴环过高与左轴承外圈相碰,左轴承拆卸困难，轴环直径应低于左轴承内圈；3. 键长超过轮毂长度，应缩短键长；4。 与齿轮孔相配轴头过长，应缩短到孔内；5。 轴承盖

24、同时抵牢右轴承外圈和内圈，应做成简状不与轴承内圈相接触；6。 轴承盖孔和轴应有间隙并加密封圈，且轴径应小于轴承内孔,以便装拆；7. 联轴器未靠近轴肩定位;8. 应设置键联接.七、解： （1)轴承1，2所受的径向载荷、; 水平支反力 垂直支反力 合成支反力 （2）轴承1，2所受的轴向载荷、； 派生轴向力、 （3）轴承1,2的使用寿命、； 求当量动载荷、,故，故，模拟测试（五)一、填空题（每空1分，共10分)1. 在平键联接中，若不出现严重过载，工作时的主要失效形式是刚度较弱零件的_。2. 在7中型号的V型带中，_型号的V带具有最大的截面尺寸和承载能力。3. 在齿轮传动中，若中心距不变，增加齿数,

25、则其传动的平稳性_。4。 一对外啮合斜齿圆柱齿轮传动正确啮合的条件_、_、_。5. 在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动效率越_，自锁性越_。6。 若铰链四杆机构中最短杆与最长杆长度之和不大于其余两杆长度之和,则以最短杆为机架时，机构为_。7. 某种传动系统中含有带传动、链传动和齿轮传动，则这三级传动从高速到低速的最佳排列顺序为_.二、选择题（每小题2分，共20分）1. 在平面内用低副联接的两构件共有( ）个自由度。A。 3 B. 4 C。 5 D. 62。 在轴与轮毂孔联接中,定心精度要求高，传递载荷大的动或静联接宜采用（ )。A。 平键 B。 花键 C. 导向平键 D. 切向键3. 对中心距

26、不可调节的带传动，用张紧轮张紧时，张紧轮的安放位置应在( ）。A. 带外侧靠近小带轮处 B。 带内侧靠近小带轮处C. 带外侧靠近大带轮处 D. 三种方法均可4。 在螺纹联接中,大量采用三角形螺纹是因为三角螺纹（ )。A. 强度高 B. 便于加工 C。 效率高 D. 自锁性好5. 偏置曲柄滑块机构的行程速比系数（ ）.A. 大于1 B。 等于1 C. 小于1 D。 无法确定6. 与带传动相比，链传动的主要特点之一是（ ）。A. 缓冲减振 B。 过载保护 C. 无打滑 D. 瞬时传动比恒定7。 为提高齿轮齿根弯曲强度应( ）。A。 增大模数 B. 增加齿数 C. 减小齿宽 D. 增大分度圆直径8。

27、 计算蜗杆传动的传动比，下式（ ）是错误的。A. B. C. D. 9. 采用轴端面在支承面的普通推力轴承,一般将轴径端面挖空，其目的是( )。A. 使压强分布均匀 B. 使滑动速度均匀C。 提高轴的刚度 D. 提高轴的强度10. 在载荷比较平稳，冲击不大，但两轴轴线具有一定程度的相对偏移的情况下，两轴间通常宜选（ )。A。 刚性固定式联轴器 B。 刚性可移式联轴器C。 弹性联轴器 D. 安全联轴器三、(6分）计算图示机构的自由度,若含有复合铰链、局部自由度、虚约束必须指出.四、（8分）图示为单个普通螺栓联接，当螺栓的预紧力为时，试写出被联接件所能承受的横向力的表达式，并说明式中各符号的意义。

28、五、（14分）图示齿轮传动中，已知动力从齿轮1输入，齿轮3输出。齿轮1的转向及齿轮3的旋向如图所示。试求：（1）齿轮2和齿轮3的转向；（2)齿轮1和齿轮2的旋向；（3）齿轮2在啮合点A和啮合点B处所受的径向力、轴向力及圆周力。六、（10分）图示轮系，已知，。试求传动比.七、（12分)某轴两端各由一个30208轴承支撑承，受力情况如图。，载荷系数。试分别求出两个轴承的当量动载荷。（已知：,，若,则，若,则,）八、(20分)图示为需要安装在轴上的带轮、齿轮及滚动轴承，为保证这些零件在轴上能够得到正确的轴向固定和周向固定，请在图上作出轴的结构设计，并画上所需的附加零件(齿轮用油润滑，轴承用脂润滑）参

29、考答案一、填空题1。 工作面的压溃(对静联接）和磨损（对动联接）2. E3. 增加4。 法面模数相等 法面压力角相等 分度圆螺旋角相等5. 低 好6。 双曲柄机构7。 带传动 齿轮传动 链传动二、选择题1。 B 2. B 3. A 4. D 5. A 6。 C 7。 A 8. C 9. A 10。 B三、解：其中,B点和D点处为复合铰链.四、解：根据不滑移条件，可知所以，式中，为预紧力，为接合面间的摩擦系数，摩擦接合面数，螺栓个数，可靠性系数，横向外载荷.题中，故 五、解：六、解：（1）由齿轮1、2、2/、5组成单一周转轮系,又,则其传动比为(2）由齿轮4、3、2/、5组成单一周转轮系，其传动比为（3）联立求解七、解: （1）轴承1，2所受的径向载荷、； （2）轴承1，2所受的轴向载荷、； 派生轴向力、 (3)轴承1，2的求当量动载荷、,故，故，八、解：