2014机械设计基础试卷答案 (1)

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学 院 专业班级 学 号 姓 名

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封密中南大学考试参考答案 卷评

……2014 ~2015 学年 一 学期 机械设计基础 课程 时间110分钟 ………56学时， 4 学分，闭卷，总分100分，占总评成绩 70 % 年 月 日 …题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 合 理计 处分满 分 100 0按得 分 绩 成评卷人 试 考复查人 者

，违得 一、 填空题(本题20分，每小题2分) 息信评卷分 1两构件通过_____点_____或___线_______接触组成的运动生人 副称为高副，通过_____面接触_____组成的运动副称为低副。 考写2 曲柄摇杆机构的行程速比系数K值越大，机构的_急回____特性越显著。 填3 凸轮机构中，凸轮基圆半径愈___大_______，压力角愈__小_______，

准不机构传动性能愈好。

外4 软齿面闭式齿轮传动最易发生 疲劳接触点蚀 而失效,故常按

线封____接触强度_进行设计，然后验算轮齿的 弯曲强度 。 5 平面四杆机构有三种基本形式，即：_曲柄摇杆_________机构，_____，密题双曲柄_____机构和____双摇杆______。 答6 链传动的___平均____速比是不变的，而___瞬时_______速比是变化的。 要不7 等速运动凸轮在速度换接处从动件将产生___刚性_______冲击，引起机

内构强烈的振动。

线封8 按轴的受载情况分，同时传递转矩和承受弯矩的轴是___转轴_______，

密只承受弯矩不传递转矩的轴是_心轴_________，只传递转矩不承受弯矩 …或承受弯矩很小的轴是_____传动轴_____。

……9 代号为7213B的滚动轴承,其类型为_____角接触球轴承

…________________ ,内径为____65mm_____ , 直径系列为__轻……______ 系列,公称接触角是___40______度；

10、某正常齿制标准直齿轮的模数为10mm、齿数是21，则其分度圆直径为线封__210____mm_,齿顶高为 10mm 。 密 卷 二、选择题(本题10分，每小题2分) 评得… 评卷 分 1. 曲柄摇杆机构的压力角是（A）。 … Ａ.连杆推力与运动方向之间所夹的锐角；Ｂ.摇杆之间所夹锐角；人 连杆与从动 Ｃ.机构极位夹角的余角；Ｄ.曲柄与机架共线时，连……杆与从动摇杆之间所夹锐角。

F?F1?F2?F1(1?1)ef?2. 带传动是借助带和带轮间的（B）来传递动力和运动的。 Ａ. 啮合；Ｂ.磨擦；Ｃ. 粘接。 3. 图示铰链四杆机构是（B）。

Ａ. 曲柄摇杆机构；Ｂ.双曲柄机构；Ｃ. 双摇杆机构。

4. 一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是（D）。

Ａ. 两齿轮的模数和齿距分别相等； Ｂ. 两齿轮的齿侧间隙为零；

Ｃ. 两齿轮的齿厚和齿槽宽分别相等；Ｄ. 两齿轮的模数和压力角分别相等。

5、渐开线的形状取决于（B）直径。

Ａ. 节圆；Ｂ. 基圆；Ｃ. 分度圆；Ｄ. 齿顶圆。

三、简答题(本题20分，每小题5分)

评卷人

1、什么是速度瞬心？相对瞬心和绝对瞬心有何区别？六杆机构的瞬心数目是多少？？机构的压 速度瞬心是相对运动两刚体上瞬时相对速度为零的重合点 相相对瞬心 两刚体均作相对运动 绝对瞬心 两刚体中一个刚体静止 15 为零

2、带传动与链传动有何优缺点？

带传动的优点：1）适用于中心距较大的传动；2）带具有良好的挠性，可缓和冲击、吸收振动；3）过载时带与带轮之间会出现打滑，避免了其它零件的损坏；4）结构简单、成本低廉。

带传动的缺点：1）传动的外廓尺寸较大；2）需要张紧装置；3）由于带的滑动，不能保证固定不变的传动比；4）带的寿命较短；5）传动效率较低。

链传动优点 1）链轮传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；2）需要的张紧力小，作用在轴上的压力小，可减少轴承的摩擦损失 ；3）结构紧凑；4）能在高温，有油污等恶劣环境下工作；5）制造和安装精度较低，中心距较大时其传动结构简单；

链传动缺点:瞬时转速和瞬时传动比不是常数，传动的平稳性较差，有一定的冲击和噪声。

3、在带传动设计中,为什么小带轮包角不能过小？为什么小带轮的基准直径也不能过小？ 得 分 由带传动的有效圆周力公式F?F1?F2?F1(1?1）可知：，小带轮包角变小，有效f?e圆周力变小，带传递的功率降低，故小带轮的包角不能过小。

带在小带轮处的弯曲应力与小带轮基准直径成反比，若小带轮基准直径过小，带的弯

F?F1?F2?F1(1?曲应力大，带易损坏，严重影响带的使用。

1)ef?4、凸轮机构从动件的运动一般分为哪几个阶段？什么是推程运动角？ 从动件的运动： 升→停→降→停 推程运动角：与推程对应的凸轮转角

四、计算作图题（本题50分）

评卷人

1、 计算图示机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。（10分） 得 分

答案1：若将三角形视为一个构件,则无复合铰链，A处为局部自由度，B处为虚约束

F=3×6-2×8-1=1

答案2：若将三角形视为三个构件，则C，D处为复合铰链，A处为局部自由度，B

处为虚约束

F=3×8-2×（9+2）-1=1

2、用作图法设计一偏置曲柄滑块机构。已知滑块的行程速比系数是1.4，行程为50mm，导路的偏距为25mm，求1）曲柄和连杆的长度；2）在图中标出该机构的最小传动角。（10分）

L1+L2=76 L2-L1=33

L2=54.5mm L1=21.5mm

曲柄和连杆的长度分别为21.5mm和54.5mm.

3、已知在某二级直齿锥齿轮——斜齿圆柱齿轮传动中，1轮为驱动轮，3轮的螺

旋线方向如题31图所示。为了使II轴轴承上所受的轴向力抵消一部分，试确定1轮的转动方向。并将各轮轴向力Fa1、Fa2、Fa3、Fa4的方向、4轮的螺旋线方向和1轮的转动方向标在图中。（10分）

解：

轴向力Fa1、Fa2、Fa3、Fa4的方向、4轮的螺旋线方向和1轮的转动方向。

4. 如图所示轮系中，已知各轮的齿数为：z1=20，z2=40，z?2=50，z3=30，z4=30，

（10分） z?3=20，试求此轮系的传动比i1H。

（1）轮系的划分

行星轮系：3'—3、2'、4、H …………………（2分） 定轴轮系：1、2 …………………（2分） （2）计算传动比

对于3'—3、2'、4、H组成的行星轮系，有 iH2'4?n2'?nHn4?nH??Z3?Z4 ……………① …………………（2分）

Z2'?Z3' 对于1、2齿轮组成的定轴轮系，有 i12?n1z???2 …………② …………………（1分） n2z1 N4=0

n2?n2' ……………③ …………………（1分）

联立解①、②、③式，得 i1H?n119????3.8 …………………（2分） nH5 负号说明齿轮1转向与系杆H转向相反。

5、螺栓联结预紧后的变形如图，已知联结受轴向工作载荷后的变形量为Δδ=5mm。1）在图上标出螺栓的总拉力F a 、工作载荷F e和残余预紧力F r 。 2）用公式表示螺栓小径d 1的大小范围。(10分)

d1?5.2Fa/(?[?])

联立解①、②、③式，得 i1H?n119????3.8 …………………（2分） nH5 负号说明齿轮1转向与系杆H转向相反。

5、螺栓联结预紧后的变形如图，已知联结受轴向工作载荷后的变形量为Δδ=5mm。1）在图上标出螺栓的总拉力F a 、工作载荷F e和残余预紧力F r 。 2）用公式表示螺栓小径d 1的大小范围。(10分)

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