机械设计基础考试题及答案及复习指导.docx
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机械设计基础考试题及答案及复习指导
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γ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．渐开线齿轮实现连续传动时，其重合度为（）
A．ε<0B.ε=0C.ε<1D.ε≥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
10．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（）
A．10%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1
2．（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2
3.（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3
5．（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。
（）
A1B2
C3D4
3、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max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（）
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。
（）
A4B3C2D1
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1~2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=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=101，Z2=100，Z3=99，当n1=1r/min，求nH的大小和方向。
（8分）
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.B2.A3.D4.D5.B6.C7.D8.A9.C10.C
二、填空题：
每空1分，共10分。
1．点、线、12.
、
3.等速4．角接触球轴承、405.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）
机械设计基础参考答案及评分标准（B）
一、选择题（共20分）
1.B2.B3.A4.C5.B6.D7.A8.C9.D10.C11.B12.B13.B14.C15.B16.C17.A18.C19.B20.A
二、填空题（20分）
1、原动件2、双曲柄3、压力角4、自锁5、高副6、细牙7、标准中心距8、合理的形状与尺寸9、公称接触角10、从动件
三、简答题（24分）
1、答：
使带受单向弯曲，避免对称循环变应力的产生，延缓疲劳断裂。
（4分）
2、答：
死点位置时，连杆不能推动从动曲柄运动，整个机构处于不能运动的状态。
是传动机构的一个缺陷。
（4分）
3、答：
对于大多数闭式传动，先按齿面接触疲劳强度设计计算，再用弯曲强度校核计算；
（2分）
开式齿轮传动，先按弯曲疲劳强度设计，再加大模数以考虑磨损。
（4分）
4、答：
取大的a值，使小轮包角增大，有利于提高传载能力；在带速不变下，带受变应力的频率下降，不利于带的疲劳强度。
但带不易被张紧，在传动时易产生颠跳，不利于传动。
（4分）
取小的a值，传动结构紧凑，但1减小，传载能力降低。
（6分）
5、答：
双支点单固定结构简单，安装方便，适用于两支点跨距较小和工作温度不高的场合。
一支点固定另一支点游动适用于轴的跨距较大或工作温度较高的场合。
（6分）
四、计算题（共36分）
1、答：
n=6,Pl=8Ph=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=54Z1=18（4分）
da2=mZ2+2ha*m=10*54+2*10*1=560mm（6分）
df1=mZ1-2（ha*+c*）m=10*18-2（1+0.5）10=150mm（8分）
3、答：
Fr1=600N,Fr2=600N（2分）
S1=0.6Fr1=360N
S2=0.6Fr2=360N（4分）∵Fa+S2=740N>S1=360N（6分）
∴A1=Fa+S2=740N（8分）
A2=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）
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