北京科技大学机械设计期末试卷.pdf

一、判断题（每小题1分，共10分）1、一对渐开线标准直齿圆柱齿轮，两轮模数相同，压力角相同，但齿数z1 z2，其分度圆半径一定相等。 ( F )2、定轴轮系中惰轮不仅与传动比大小有关，还可以改变从动轮的转向。 ( F )3、套筒滚子链，节距越大，承载能力越高，工作也越平稳。 ( F )4、行星轮系的自由度为1；差动轮系的自由度为2。 ( T )5、在渐开线圆柱齿轮传动中，相啮合的大小齿轮的齿根弯曲应力是相等的。 ( F )6、只承受弯矩，而不承受扭矩的轴称为心轴。 (T )7、滚动轴承的摩擦系数一定比滑动轴承的摩擦系数小。 ( F )8、滑动螺旋传动的主要缺点是磨损大，效率低。 ( T )9、机器中独立运动的单元体，称为零件。 ( F )10、在铰链四杆机构中，如存在曲柄，则曲柄一定为最短杆。 ( F )二、选择题（每小题1分，共10分） 1、右图所示轮系属 C 轮系。A 定轴 B 差动 C 行星2、计算蜗杆传动的传动比时，公式 C 是错误的。 3、铰链四杆机构中若最短杆和最长杆长度之和大于其他两杆长度之和，则机构中 B 。A 一定有曲柄存在 B 一定无曲柄存在C 是否有曲柄存在还要看机架是哪一个构件4、齿轮连续传动条件是重合度 C 。A 小于1 B 等于1 C 大于1 5、斜齿轮传动的动载荷与5同样的直齿轮传动的动载荷相比： B 。A 相等 B 较小 C 较大6、要求传动比准确，传动平稳，长时间连续工作，应选用 B 为好。A 带传动 B 斜齿圆柱齿轮传动 C 蜗杆传动7、在以下几种螺纹中，C 传动效率最高。A 三角形螺纹 B 梯形螺纹 C 锯齿形螺纹7、下列各类滚动轴承中，除主要承受径向载荷外，还能承受不大的双向轴向载荷的是 A。A 深沟球轴承 B 角接触球轴承 C 圆柱滚子轴承9、锥齿轮传动中，两轴线之间的交角用得最广泛的是 C。 A 60 B 75 C 9010、在下列联接方式中 C 可以同时起将轴上零件在轴上作周向和轴向固定的作用。A 平键 B 花键 C 过盈配合三、分析题（每小题10分，共70分,答案做在试卷上）1、计算图示机构的自由度。如有虚约束，多余自由度，复合铰链请指出。并指出该机构是否有确定运动（带箭头的构件为主动件）。 答：C处为复合铰链，没有虚约束和多余自由度。自由度:F=3n-2PL-PH=37-210=1自由度数目与机构原动件数目相同，机构有确定运动。2、请列举出两种能够实现直线往复运动的机构，并绘制相应的机构简图，指出其中的主动件和实现往复运动的构件。答：曲柄滑块机构：主动件曲柄AB，实现往复运动的构件滑块凸轮机构：主动件凸轮， 实现往复运动的构件导杆 3、在图示轮系中，已知z1 = 24，z2 =18，z3 =15，z3 = 30，z4 =105，试求i1H。 4、试选择以下轴系中的滚动轴承的类型，并说明理由：1）高速磨头，轴转速n=12000 r/min；2）餐桌上的回转圆盘；答：1）可根据受力情况选择向心球轴承或角接触球轴承，转速高适宜采用球轴承，滚动体为球，点接触。受径向载荷为主，故选用向心轴承或角接触轴承。2）应选择推力轴承。以受轴向载荷为主，故选用推力轴承。载荷不大，且转速很低，滚动体为球和滚子均可。5、开式齿轮传动应按何种强度条件进行计算？怎样考虑它的磨损失效？答：主要失效形式为齿面磨损和轮齿弯曲疲劳折断，尤其要考虑轮齿经磨损后齿厚会减薄。通常按轮齿弯曲疲劳强度进行设计计算，并将计算出来的模数增大515以考虑磨损对齿厚减薄的影响。在具有较大冲击载荷或短时过载的情况下，还应验算轮齿是否会发生齿面塑性变形及轮齿静力折断现象。6、指出下面V带传动中，哪一种结构合理？为什么？ 答：图a）的结构更为合理，图b）的张紧轮布置使带轮的包角减小，降低了带传动的传动能力，容易造成打滑。7、图示为一两级斜齿圆柱齿轮减速器，轮1主动，已知轮1的转向及螺旋线方向，求：1）使II 轴轴承所受轴向力最小时，各齿轮的螺旋线方向。2）齿轮2、3所受各分力的方向。 四、结构改错题（本题10分，答案做在试卷上）一轴系结构如图所示，试指出其结构错误之处，并简要说明错误原因，不必改正。（至少指出5处） 答：结构错误如下1、4处套筒外径过大，轴承无法拆卸；2、7处缺少周向定位；3处轴段应短于齿轮宽，避免三线共面；5处轴应制造阶梯，避免轴承安装困难；6处联轴器不应与轴承盖接触，联轴器缺少轴向定位，轴承盖开孔应大于轴径；8处缺少轴向固定。 一、填空题1、一对人字齿轮传动，两轴系中的一个采用两端固定的轴向固定方式，而另一个轴系应采用两端游动的轴向固定方式2、普通平键联接当采用双键时，两键应在轴向相隔180（度）布置3、链传动通常放在传动系统中的低速级4、斜齿圆柱齿轮传动的齿轮系数与齿数、螺旋角和变位系数有关，而与模数无关5、承受预紧力 PF 的紧螺栓联接在受工作拉力F时，剩余预紧力 PF ，其螺栓所受的总拉力 0F= FFP 。6、带传动中，带的弹性滑动是带传动的正常工作运动特性，是不可避免的。7、两级圆柱齿轮传动中，其中一级为斜齿圆柱齿轮传动，它一般用在高速级。8、锥齿轮的当量齿数一定比实际齿数大。9、轴按所受载荷性质分类，只承受弯矩的称心轴，只承受扭矩的称传动轴，承受弯矩和扭矩的称为转轴。二、单项选择题 1、当某转轴所受的径向力大小方向不变时，其外圆面上任一点的弯曲应力属于C应力A、静应力 B、脉动循环应力 C、对称循环应力 D、循环特性r=0.52、带传动工作时松边带速（A）紧边带速A、小于 B、大于 C、等于 D、可能大于、小于或等于3、型号为6351的滚动轴承，其内径是（A）A、75mm B、8mm C、15mm D、73mm4、锯齿形螺纹两侧的牙型角分别为3和30，在螺纹升角相同的条件下，其传动效率（C）A、低于矩形螺纹，而与梯形螺纹相同 B、高于三角形螺纹，而低于梯形螺纹C、仅低于矩形螺纹，比三角形、梯形螺纹都高D、低于矩形螺纹，与三角形螺纹相同5、受翻转（倾覆）力矩的螺栓组联接，螺栓的布置宜选择（A） D、以上三个方案不不可用 三、是非题1、齿面载荷分布（不均）系数 K 与齿轮的布置情况无关。（F）2、设计某普通碳钢零件时，校核后刚度不足，采用高强度合金钢时，对提高其刚度是不起作用的。（F）3、在传动比不变的条件下，当V带（三角带）传动的中心距较大时，小带轮的包角就较大，因而承载能力也较高。（T）4、链节距愈小，链轮齿数愈多，动载荷将愈大。（F）5、唇形密封圈装置采用两个油封相背放置（密封圈唇部相反方向放置），主要是为了提高防漏油效果。（T）6、一端圆头一端方头的C型平键一般用于轴的伸出端。（ T ）7、为了引导润滑油分布到滑动轴承的整个工作面上，一般要在轴承的承载区开设油孔和油沟。（ ）8、蜗杆传动正确啮合的条件之一是蜗杆和涡轮的螺旋角大小相等、方向相同。（）9、滚动轴承工作时承受的当量动载荷不得大于其基本额定动载荷。（ ） 10、在公称直径和螺距相同的条件下，双线螺纹副比单线螺纹副效率高。（）四、简答题、一对传动比大于的标准齿轮啮合时，哪个齿轮的齿面接触应力较大？哪个齿轮的齿根弯曲应力较大？为什么？答：从动轮齿轮的齿面接触应力较大，主动齿轮的齿根弯曲应力较大。 因为传动比， 21 zz ，啮合过程中小齿轮的啮合次数比大齿轮多，故小齿轮的齿面硬度一般比大齿轮高，齿面硬度较高的容易齿根弯曲，齿面硬度较低的容易发生点蚀。、滑动螺旋采用的梯形螺纹、锯齿形螺纹，各有何特点？答：梯形螺纹：牙型为梯形，牙型角 30 ，牙根强度高，加工工艺性好，形成的螺纹副对中性好，有较高的传动效率，主要用于传动。锯齿形螺纹：牙型为不等边梯形，牙型角 33 ，工作强度和传动效率均高于梯形螺纹副，大经处无间隙，对中性好，牙侧角分别为 3 和 30 答：最合理。张紧轮应放于松边，便于张紧。若张紧轮在内测，应靠近大轮，以免过分影响小轮包角；若张紧轮在外侧，应靠近小轮，增大包角。寿命：、如图所示的两种滑轮轴结构，一种轴与轮一起转动（图），另一种轴固定，轮在轴上转动（图），试比较两种结构的优缺点。 答：、简述液体动压油膜形成的必要条件是什么？下列哪种情况可能形成液体动压润滑。答：）润滑油要具有一定的粘度。）两摩擦表面要具有一定的相对滑动速度。）相对滑动的表面要形成收敛的楔形间隙。）有足够充足的供油量。 可能形成液体动压润滑、提高零件的疲劳强度通常采取哪些措施？（举出三种即可）答：）降低表面粗糙度）零件经淬火、渗碳、渗氮等热处理或化学热处理 ）零件经滚压、喷丸等机械处理）尽可能降低零件上的应力集中）合理选用高强度材料和热处理及强化工艺、与带传动、齿轮传动相比较，链传动有哪些优缺点？答：与带传动相比，链传动的优点：没有弹性滑动，平均传动比较准确，传动可靠张紧力小，轴与轴承所受载荷较小效率较高，可达链条在机构中应用很广泛与齿轮传动相比，链传动的优点：可以有较大的中心距可在高温环境中工作，也可以用于多灰尘的环境，但寿命缩短成本较低链传动的缺点：链的瞬时速度和瞬时传动比都是变化的，传动平稳性较差，工作时有噪声，不适合高速场合不适用于转动方向频繁改变的情况只能用于平行轴间传动、开式齿轮传动应按何种强度条件进行计算？怎样考虑它的磨损失效？答：开式齿轮传动应按弯曲疲劳强度进项计算。按轮齿弯曲疲劳承载能力求出应有的模数后，再加大后，计算五、分析题 、展开式二级圆柱齿轮减速器如图所示，齿轮主动，试确定：）使轴所受轴向力最小时，齿轮的螺旋线应是何旋向？在图中标出齿轮、的螺旋线方向）在图上标出齿轮、所受各分力方向 2、指出图示轴系中的10处结构错误（用笔圈出错误之处，并要求说明错误的原因，不要求改正）（不得多于19处，若多于10处，按前10处计算） 轴与轴承盖相碰装不进去，应阶梯缺少调整垫片加工过长，不变安装，应阶梯轴与端盖直接接触联轴器没有轴向固定齿轮没轴向固定，缺键轴肩过高，无套筒轮毂键槽不对，与齿轮键不在同一角度联轴器没轴向固定多出一个键六、计算题1、图示方形盖板用4个螺钉与箱体联接，吊环作用10KN的力，吊环因制造误差，中心O 与螺栓组形心O偏离 24 mm，求受力最大的螺栓所受的工作拉力。答：在 qF 作用，每个螺栓所受的轴向力（工作拉力）为： KNFF q 5.24/ 当移到O点后，螺栓组增加一倾覆力矩M作用，其大小为：2402410 OOFM q在倾覆力矩作用下，左上方被压紧，1螺栓杆拉力减小；右下方被放松，3螺栓杆拉力增 大，工作拉力最大。在倾覆力矩作用下，3所受的拉力为： KNRMF 312120 24033 螺栓3所受的工作拉力合力为： KNFFF 833.2315.233 2、一旋转轴直径的d=80mm，手径向力F=2KN，跨距L=2m。F力作用在二支点中间，试计算a点的最大最小弯曲应力 max 、 min 、应力幅 a 、平均应力 m 和循环特性系数r，并画出其变应力图。（弯曲应力 31.0 dMb ） 3、图示斜齿轮轴由一对7307AC型角接触球轴承正安装来支撑，已知 NFr 26001 ，NFr 19002 ， NFA 600 。试求：1）轴承的内部轴向力 1SF 、 2SF ，并图示方向；2）轴承的轴向力 1aF 、 2aF ；3）轴承的当量动载荷 1P、 2P，并判断危险轴承。注：轴承内部轴向力 17.0 rS FF ， 7.0e ，当 eFF ra / ，X=0.41，Y=0.85;当eFF ra / ，X=1,Y=0。 4、设计如图所示齿轮减速传动时，已知输入轴转速 min/7301 rn ，轮1、2的传动比5.11 i ，轮2、3的传动比 22 i ，每天工作8h，每年工作260天，预期寿命10年。求各齿轮的接触应力及弯曲应力循环次数N。