機械設計基礎考試題及答案及復習指導

1、河南理工大學 2008-2009學年第 1 學期機械設計基礎試卷（ A 卷）考試方式：閉卷 本試卷考試分數占學生總評成績的 80 % 復查總分 總復查人 一、選擇題：本大題共10個小題，每小題2分，共20分。在每小題給出的四個選項中，只有一項符合題目的要求，把所選擇項前的字母填在題后的括號內。 1連桿機構在運動過程中只要存在_ _角，該機構就具有急回作用。 ( )A壓力角 B.極位夾角 C傳動角 D.擺角 2平面連桿機構中，當傳動角較大時，則( )A機構的傳力性能較好 B. 機構的傳力性能較差C可以滿足機構的自鎖要求 D.機構的效率較低3當一對漸開線齒輪制成后，即使兩輪的中心距稍有改變，其角速

2、度比仍保持原值不變，原因是( )A. 壓力角不變 B. 嚙合角不變C節(jié)圓半徑不變 D. 基圓半徑不變 4漸開線齒輪實現連續(xù)傳動時，其重合度為( )A<0 B.=0 C.<1 D. 1 5下列四種螺紋中，自鎖性能最好的是( )A粗牙普通螺紋 B.細牙普通螺紋C梯形螺紋 D.鋸齒形螺紋 6傳動時每個齒輪的幾何軸線都是固定的，這種輪系稱為 （ ）A 行星輪系B 差動輪系C 定軸輪系D 轉化輪系7螺紋聯(lián)接的自鎖條件是 ( )A B. C D. 8小帶輪直徑d1應大于或等于規(guī)定的最小直徑dmin，若d1過小，則帶 的 將過大而導致帶的壽命降低。（ ）A彎曲應力B 離心應力C 緊邊拉應力D 松

3、邊拉應力9帶傳動過程中，帶承受變應力。最大應力發(fā)生在 的接觸處。（ ）A 緊邊與大輪B 松邊與大輪C 緊邊與小輪D 松邊與小輪10在基本額定動載荷C作用下，滾動軸承的基本額定壽命為106轉時，其可靠度為( )A10% B. 80% C.90% D.99% 二、填空題：本大題共5個小題，每空1分，共10分。把答案填在題中橫線上。1兩構件通過 或 接觸組成的運動副稱為高副。平面高副引入 個 約束。2一對漸開線直齒圓柱齒輪正確嚙合條件為： 和 ；3在凸輪機構四種常用的推桿運動規(guī)律中， 運動規(guī)律有剛性沖擊；4代號為72308的滾動軸承，其類型名稱為 ，內徑為 ；5軸如按受載性質區(qū)分，主要受彎矩的軸為

4、，主要受扭矩的軸為 。得分評卷人復查人 三、簡答題（每題6分，共24分）1.簡述凸輪機構中壓力角和基圓半徑的關系？2.帶傳動中的彈性滑動與打滑有什么區(qū)別？3.根據漸開線的形成過程，簡述漸開線的主要特性？4.螺紋連接為什么要防松？有哪幾類防松方法？四、計算題；本大題共5個小題，共46分。1（本題滿分8分）計算圖1所示機構的自由度（若圖中含有復合鉸鏈、局部自由度和虛約束等情況時，應具體指出）。 圖12（本題滿分10分）圖2所示鏈鉸四桿機構中，各構件的長度為a=250mm,b=650mm, C=450mm,d=550mm。試問：該機構是哪種鉸鏈四桿機構，并說明理由。 圖23.（本題滿分10分）一對標

5、準漸開線直齒圓柱齒輪外嚙合傳動，已知標準中心距a=160mm，傳動比i12=3,大齒輪齒數Z2=60，齒頂高系數h*a=1,徑向間隙系數C*=0.25，分度圓壓力角a=20°.試求出：齒輪的模數m,小齒輪1的分度圓半徑r1;基圓半徑rb1;分度圓上的齒厚S。4. (本題滿分10分)已知圖3所示輪系中各齒輪的齒數為：Z1=20，Z2=30，Z3=80，Z4=25，Z5=50。求輪系的傳動比i15。 圖35（本題滿分8分）圖示軸系由一對圓錐滾子軸承支承（基本額定動載荷Cr=51500N），軸的轉速n=1440r/min，已求得軸承的徑向支反力為：Fr1=1000N，Fr2=2000N，軸

6、向外載荷FA=800N，受力方向如圖所示，載荷系數fd=1.5。求兩軸承的當量動載荷? （軸承e=0.37時，X=0.4，Y=1.6 ） 河南理工大學 2008-2009學年第 1 學期機械設計基礎試卷（ B 卷）考試方式：閉卷 本試卷考試分數占學生總評成績的 80 % 復查總分 總復查人 一、單項選擇題：（每小題1分，共20分）在每小題的四個備選答案中選出一個正確答案，并將其代碼填在題干后面的括號內。不選、錯選或多選者，該題無分。1、四桿機構中是否存在死點，取決于 是否與連桿共線。（ ）A 主動件B 從動件C 搖桿 D 滑塊 2、平面運動副中，轉動副引入 個約束。（ ）A 1B 2C 3D

7、43、凸輪機構從動件作等速規(guī)律運動時會產生 沖擊。（ ）A 剛性B 柔性C 剛性和柔性D 無沖擊 4、在漸開線齒輪傳動中，若實際中心距稍大于標準中心距，則傳動比 （ ）A 增大B 減小C 不變D 周期性變化 5、一曲柄搖桿機構，若取最短桿的相對桿為機架，則曲柄搖桿機構演化為 （ ）A 雙曲柄機構B 雙搖件機構C 曲柄搖桿機構D 導桿機構6、在螺旋傳動中，螺旋副的自鎖條件是螺紋升角 當量摩擦角。（ ）A 等于B 大于C 小于D 大于等于7、三角帶的公稱長度是指帶的 （ ）A 基準長B 節(jié)線長C 外周長D 內周長8、在凸輪設計中，若最大壓力角amax超過許用值，可采用 辦法修改設計。（ ）A 減小

8、基圓半徑B 減小滾子半徑C 增大基圓半徑D 增大滾子半徑 9、在設計直滾子從動件盤形凸輪機構時，若凸輪實際輪廓線出現尖點，或發(fā)生相交，應 （ ）A 加長從動件B 縮短從動件C 減小基圓半徑D 加大基圓半徑 10、傳動時每個齒輪的幾何軸線都是固定的，這種輪系稱為 （ ）A 行星輪系B 差動輪系C 定軸輪系D 轉化輪系 11、一個作平面運動的自由構件有 個自由度。（ ）A 4B 3C 2D 1 12、使用齒條刀切削齒數Z=15的正常齒制標準直齒漸開線齒輪時 根切。（ ）A 不會產生B 會產生輕微C 會產生嚴重D 無法確定是否產生 13、在軸向載荷作用下，角矩形螺紋的摩擦阻力 矩形螺紋的摩擦阻力。（

9、）A 等于B 大于C 小于D 大于等于 14、齒面硬度小于350的齒輪稱為軟齒面齒輪，其常用的熱處理方法是 （ ）A 表面淬火B(yǎng) 滲碳淬火C 調質或正火D 滲氮 15、自由度為1的周轉輪系稱為 （ ）A 差動輪系B 行星輪系C 混合輪系D 轉化輪材 16、帶傳動過程中，帶承受變應力。最大應力發(fā)生在 的接觸處。（ ）A 緊邊與大輪B 松邊與大輪C 緊邊與小輪D 松邊與小輪 17、小帶輪直徑d1應大于或等于規(guī)定的最小直徑dmin，若d1過小，則帶 的 將過大而導致帶的壽命降低。（ ）A彎曲應力B 離心應力C 緊邊拉應力D 松邊拉應力 18、軸的設計在選材時，如果使用合金鋼，應從結構上避免橫截面積的

10、突變，因為合金鋼 （ ）A 具有較高的強度B 具有較高的剛度C 對應力集中敏感D 對應力集中不敏感 19、由漸開線的形成過程可知： （ ）A 分度圓的切線總為漸開線上某一點的法線B 漸開線的形狀取決于基圓的大小C 漸開線齒廓上某點的法線與該點速度方向線之間所夾的銳角稱為該點的傳動角D 基圓之內存在有漸開線 20、滾動軸承代號中，在起始12位數字表示 尺寸（ ）A 內徑B 外徑C 中徑D 寬度二、填空題：（每小題2分，共20分） 1、機構中按給定獨立運動規(guī)律運動的構件稱為 。 2、在曲柄搖桿機構中，若將曲柄改為機架，變成 機構。 3、凸輪機構中，從動件運動方向和接觸處凸輪輪廓法線方向之間所夾的銳

11、角稱為 。4、機械系統(tǒng)中，若驅動功小于阻抗功時稱 。 5、兩構件通過點或線接觸形成的運動副稱為 。 6、同一公稱直徑的粗牙和細牙螺紋中 螺紋自鎖性較好。 7、一對標準漸開線直齒輪分度圓相切時的中心距稱為 8、軸的結構設計就是使軸的各部分具有 。9、軸承套圈與滾動體接觸處的法線與軸承徑向平面之間的夾角稱為 。10、機構中隨著主動件的運動而運動的其余活動構件均稱為 。三、簡答題（共24分）1、為什么三角帶的張緊輪常壓在帶的內側，其致使包角有所減小，而不壓在外側，使包角增加？（6分）2、曲柄搖桿機構中，當搖桿為主動件時會出現死點位置，這時機構傳動有什么影響？（4分）3、齒輪傳動的設計準則是什么？（4

12、分）4、分析帶傳動中兩帶輪中心距a取值大小對傳動的影響。（4分）5、滾動軸承的雙支點單向固定方法用在什么場合？一支點固定另一支點游動方法用在什么場合？（6分）四、計算題（共36分）1、計算圖示機構的自由度。若有復合鉸鏈、局部自由度、虛約束，請在圖中標出。（10分）2、一對正常齒制外嚙合標準直齒圓柱齒輪傳動，若標準中心距a=360mm，傳動比i=3，模數m=10mm，試求： （1）兩輪齒數Z1，Z2。（2）大齒輪齒頂圓直徑da2，小齒輪齒根圓直徑df1。（8分）3、某軸系部件用一對角接觸球軸承支承，軸上受力為：Fa=380N; F=1200N試求：（1）兩軸承內部派生軸向力的大小和方向； （提示

13、：S=0.6Fr; S力的方向畫在圖上）（2）兩軸承所受軸向力A1、A2的大小。（10分）4、圖示周轉輪系中，各輪齒數分別為Z1=99，Z2=101，Z2¢=100，Z3=99，當n1=1r/min，求nH的大小和方向。（8分）機械設計基礎試卷參考答案及評分標準(A) 一、選擇題：每小題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、填空題：每空1分，共10分。1點、線、1 2. 、 3. 等速 4角接觸球軸承、40 5. 心軸、傳動軸三、簡答題（24分）1.答：壓力角越小，則基圓半徑越大，整個機構的尺寸也越大，致使結構不緊

14、湊；(4分)故在不超過需用壓力角的條件下，將壓力角取大些，以減少基圓半徑值。 (6分)2.答：彈性滑動和打滑是兩個截然不同的概念。打滑是指由于過載引起的全面滑動，是一種傳動失效的表現，應當避免。 （3分）彈性滑動是由帶材料的彈性和緊邊、松邊的拉力差引起的。只要帶傳動具有承載能力，出現緊邊和松邊，就一定會發(fā)生彈性滑動，所以彈性滑動是不可以避免的。（6分） 3.答： 1）發(fā)生線沿基圓滾過的長度等于基圓上被滾過的弧長； 2）漸開線上任一點的法線必與基圓相切； 3）漸開線的形狀決定于基圓的大小； 4）漸開線上各點的壓力角不相等； 5）基圓以內無漸開線。 （6分）4.答：在靜載荷作用下且工作溫度變化不大

15、時，螺紋連接不會自動松脫。但是在沖擊、振動和變載荷作用下，或當溫度變化很大時，螺紋副間的摩擦力可能減小或瞬間消失，這種現象多次重復就會使連接松脫，影響連接的正常工作，甚至會發(fā)生嚴重事故。因此，設計時必須采取防松。 （4分） 摩擦防松，機械防松，破壞螺紋副關系。 （6分） 四、計算題：共46分。1（本題滿分8分）解 （4分）E、F處之一為虛約束 （4分）2.（本題滿分8分）最短桿與最長桿長度之和（250+650）小于其余兩桿長度之和（450+550），滿足存在曲柄的必要條件，且最短桿為連架桿。 （6分）故該鉸鏈四桿機構為曲柄搖桿機構。 （2分）3（本題滿分10分）解（1）小齒輪齒數 模數 （3分

16、）分度圓半徑 （3分）基圓半徑 （2分）分度圓齒厚 （2分）4（本題滿分10分）解 該輪系為混合輪系。由齒輪1、2、3和轉臂H組成行星輪系，齒輪3固定，。則 得由題圖知 （6分）由題圖輪4、5組成定軸輪系，則 （2分） （2分）5（本題滿分10分）解 FS1、FS2方向見答案圖 軸承1“放松”，FA1=FS1=313N軸承2 “壓緊”，FA2=FS2+FA=1113N（5分）求當量動載荷：軸承1 軸承2 （10分）機械設計基礎參考答案及評分標準（B）一、 選擇題（共20分）1.B 2.B 3.A 4.C 5.B 6.D 7.A 8.C 9.D 10.C 11.B 12.B 13.B 14.C

17、15.B 16.C 17.A 18.C 19.B 20.A二、填空題（20分）1、 原動件 2、雙曲柄3、壓力角4、自鎖 5、高副 6、細牙 7、標準中心距 8、合理的形狀與尺寸 9、公稱接觸角 10、從動件三、 簡答題（24分）1、 答：使帶受單向彎曲，避免對稱循環(huán)變應力的產生，延緩疲勞斷裂。 （4分）2、答：死點位置時，連桿不能推動從動曲柄運動，整個機構處于不能運動的狀態(tài)。是傳動機構的一個缺陷。 （4分）3、答：對于大多數閉式傳動，先按齒面接觸疲勞強度設計計算，再用彎曲強度校核計算； （2分）開式齒輪傳動，先按彎曲疲勞強度設計，再加大模數以考慮磨損。 （4分）4、答：取大的a值，使小輪包角

18、a增大，有利于提高傳載能力；在帶速不變下，帶受變應力的頻率下降，不利于帶的疲勞強度。但帶不易被張緊，在傳動時易產生顛跳，不利于傳動。 （4分）取小的a值，傳動結構緊湊，但a1減小，傳載能力降低。 （6分）5、答：雙支點單固定結構簡單，安裝方便，適用于兩支點跨距較小和工作溫度不高的場合。一支點固定另一支點游動適用于軸的跨距較大或工作溫度較高的場合。 （6分）四、 計算題（共36分）1、 答：n=6,Pl=8 Ph=1 (6分) F=3n-2Pl-Ph (8分) =3*6-2*8-1=1 (10分)2、 答：a=m(Z1+Z2)/2 Z1+Z2=2*360/10=72 (2分) i=Z2/Z1=3解得：Z2=