北京科技大學機械設計期末試卷.pdf

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一、判斷題（每小題1分，共10分）1、一對漸開線標準直齒圓柱齒輪，兩輪模數(shù)相同，壓力角相同，但齒數(shù)z1 ≠ z2，其分度圓半徑一定相等。 ( F )2、定軸輪系中惰輪不僅與傳動比大小有關，還可以改變從動輪的轉向。 ( F )3、套筒滾子鏈，節(jié)距越大，承載能力越高，工作也越平穩(wěn)。 ( F )4、行星輪系的自由度為1；差動輪系的自由度為2。 ( T )5、在漸開線圓柱齒輪傳動中，相嚙合的大小齒輪的齒根彎曲應力是相等的。 ( F )6、只承受彎矩，而不承受扭矩的軸稱為心軸。 (T )7、滾動軸承的摩擦系數(shù)一定比滑動軸承的摩擦系數(shù)小。 ( F )8、滑動螺旋傳動的主要缺點是磨損大，效率低。 ( T )9、機器中獨立運動的單元體，稱為零件。 ( F )10、在鉸鏈四桿機構中，如存在曲柄，則曲柄一定為最短桿。 ( F )二、選擇題（每小題1分，共10分） 1、右圖所示輪系屬 C 輪系。A 定軸 B 差動 C 行星2、計算蝸桿傳動的傳動比時，公式 C 是錯誤的。 3、鉸鏈四桿機構中若最短桿和最長桿長度之和大于其他兩桿長度之和，則機構中 B 。A 一定有曲柄存在 B 一定無曲柄存在C 是否有曲柄存在還要看機架是哪一個構件4、齒輪連續(xù)傳動條件是重合度 C 。A 小于1 B 等于1 C 大于1 5、斜齒輪傳動的動載荷與5同樣的直齒輪傳動的動載荷相比： B 。A 相等 B 較小 C 較大6、要求傳動比準確，傳動平穩(wěn)，長時間連續(xù)工作，應選用 B 為好。A 帶傳動 B 斜齒圓柱齒輪傳動 C 蝸桿傳動7、在以下幾種螺紋中，C 傳動效率最高。A 三角形螺紋 B 梯形螺紋 C 鋸齒形螺紋7、下列各類滾動軸承中，除主要承受徑向載荷外，還能承受不大的雙向軸向載荷的是 A。A 深溝球軸承 B 角接觸球軸承 C 圓柱滾子軸承9、錐齒輪傳動中，兩軸線之間的交角用得最廣泛的是 C。 A 60 B 75 C 9010、在下列聯(lián)接方式中 C 可以同時起將軸上零件在軸上作周向和軸向固定的作用。A 平鍵 B 花鍵 C 過盈配合三、分析題（每小題10分，共70分,答案做在試卷上）1、計算圖示機構的自由度。如有虛約束，多余自由度，復合鉸鏈請指出。并指出該機構是否有確定運動（帶箭頭的構件為主動件）。 答：C處為復合鉸鏈，沒有虛約束和多余自由度。自由度:F=3n-2PL-PH=37-210=1自由度數(shù)目與機構原動件數(shù)目相同，機構有確定運動。2、請列舉出兩種能夠實現(xiàn)直線往復運動的機構，并繪制相應的機構簡圖，指出其中的主動件和實現(xiàn)往復運動的構件。答：曲柄滑塊機構：主動件——曲柄AB，實現(xiàn)往復運動的構件——滑塊凸輪機構：主動件——凸輪， 實現(xiàn)往復運動的構件——導桿 3、在圖示輪系中，已知z1 = 24，z2 =18，z3 =15，z3′ = 30，z4 =105，試求i1H。 4、試選擇以下軸系中的滾動軸承的類型，并說明理由：1）高速磨頭，軸轉速n=12000 r/min；2）餐桌上的回轉圓盤；答：1）可根據(jù)受力情況選擇向心球軸承或角接觸球軸承，轉速高適宜采用球軸承，滾動體為球，點接觸。受徑向載荷為主，故選用向心軸承或角接觸軸承。2）應選擇推力軸承。以受軸向載荷為主，故選用推力軸承。載荷不大，且轉速很低，滾動體為球和滾子均可。5、開式齒輪傳動應按何種強度條件進行計算？怎樣考慮它的磨損失效？答：主要失效形式為齒面磨損和輪齒彎曲疲勞折斷，尤其要考慮輪齒經磨損后齒厚會減薄。通常按輪齒彎曲疲勞強度進行設計計算，并將計算出來的模數(shù)增大5％～15％以考慮磨損對齒厚減薄的影響。在具有較大沖擊載荷或短時過載的情況下，還應驗算輪齒是否會發(fā)生齒面塑性變形及輪齒靜力折斷現(xiàn)象。6、指出下面V帶傳動中，哪一種結構合理？為什么？ 答：圖a）的結構更為合理，圖b）的張緊輪布置使帶輪的包角減小，降低了帶傳動的傳動能力，容易造成打滑。7、圖示為一兩級斜齒圓柱齒輪減速器，輪1主動，已知輪1的轉向及螺旋線方向，求：1）使II 軸軸承所受軸向力最小時，各齒輪的螺旋線方向。2）齒輪2、3所受各分力的方向。 四、結構改錯題（本題10分，答案做在試卷上）一軸系結構如圖所示，試指出其結構錯誤之處，并簡要說明錯誤原因，不必改正。（至少指出5處） 答：結構錯誤如下1、4處套筒外徑過大，軸承無法拆卸；2、7處缺少周向定位；3處軸段應短于齒輪寬，避免三線共面；5處軸應制造階梯，避免軸承安裝困難；6處聯(lián)軸器不應與軸承蓋接觸，聯(lián)軸器缺少軸向定位，軸承蓋開孔應大于軸徑；8處缺少軸向固定。 一、填空題1、一對人字齒輪傳動，兩軸系中的一個采用兩端固定的軸向固定方式，而另一個軸系應采用兩端游動的軸向固定方式2、普通平鍵聯(lián)接當采用雙鍵時，兩鍵應在軸向相隔180（度）布置3、鏈傳動通常放在傳動系統(tǒng)中的低速級4、斜齒圓柱齒輪傳動的齒輪系數(shù)與齒數(shù)、螺旋角和變位系數(shù)有關，而與模數(shù)無關5、承受預緊力 PF 的緊螺栓聯(lián)接在受工作拉力F時，剩余預緊力 PF ，其螺栓所受的總拉力 0F= FFP ? 。6、帶傳動中，帶的彈性滑動是帶傳動的正常工作運動特性，是不可避免的。7、兩級圓柱齒輪傳動中，其中一級為斜齒圓柱齒輪傳動，它一般用在高速級。8、錐齒輪的當量齒數(shù)一定比實際齒數(shù)大。9、軸按所受載荷性質分類，只承受彎矩的稱心軸，只承受扭矩的稱傳動軸，承受彎矩和扭矩的稱為轉軸。二、單項選擇題 1、當某轉軸所受的徑向力大小方向不變時，其外圓面上任一點的彎曲應力屬于C應力A、靜應力 B、脈動循環(huán)應力 C、對稱循環(huán)應力 D、循環(huán)特性r=0.52、帶傳動工作時松邊帶速（A）緊邊帶速A、小于 B、大于 C、等于 D、可能大于、小于或等于3、型號為6351的滾動軸承，其內徑是（A）A、75mm B、8mm C、15mm D、73mm4、鋸齒形螺紋兩側的牙型角分別為3和30，在螺紋升角相同的條件下，其傳動效率（C）A、低于矩形螺紋，而與梯形螺紋相同 B、高于三角形螺紋，而低于梯形螺紋C、僅低于矩形螺紋，比三角形、梯形螺紋都高D、低于矩形螺紋，與三角形螺紋相同5、受翻轉（傾覆）力矩的螺栓組聯(lián)接，螺栓的布置宜選擇（A） D、以上三個方案不不可用 三、是非題1、齒面載荷分布（不均）系數(shù) ?K 與齒輪的布置情況無關。（F）2、設計某普通碳鋼零件時，校核后剛度不足，采用高強度合金鋼時，對提高其剛度是不起作用的。（F）3、在傳動比不變的條件下，當V帶（三角帶）傳動的中心距較大時，小帶輪的包角就較大，因而承載能力也較高。（T）4、鏈節(jié)距愈小，鏈輪齒數(shù)愈多，動載荷將愈大。（F）5、唇形密封圈裝置采用兩個油封相背放置（密封圈唇部相反方向放置），主要是為了提高防漏油效果。（T）6、一端圓頭一端方頭的C型平鍵一般用于軸的伸出端。（ T ）7、為了引導潤滑油分布到滑動軸承的整個工作面上，一般要在軸承的承載區(qū)開設油孔和油溝。（ Ｆ ）8、蝸桿傳動正確嚙合的條件之一是蝸桿和渦輪的螺旋角大小相等、方向相同。（Ｔ）9、滾動軸承工作時承受的當量動載荷不得大于其基本額定動載荷。（ Ｆ ） 10、在公稱直徑和螺距相同的條件下，雙線螺紋副比單線螺紋副效率高。（Ｔ）四、簡答題１、一對傳動比大于１的標準齒輪嚙合時，哪個齒輪的齒面接觸應力較大？哪個齒輪的齒根彎曲應力較大？為什么？答：從動輪齒輪的齒面接觸應力較大，主動齒輪的齒根彎曲應力較大。 因為傳動比ｉ＞１， 21 zz ? ，嚙合過程中小齒輪的嚙合次數(shù)比大齒輪多，故小齒輪的齒面硬度一般比大齒輪高３０－５０ＨＢＷ，齒面硬度較高的容易齒根彎曲，齒面硬度較低的容易發(fā)生點蝕。２、滑動螺旋采用的梯形螺紋、鋸齒形螺紋，各有何特點？答：梯形螺紋：牙型為梯形，牙型角 ?30?? ，牙根強度高，加工工藝性好，形成的螺紋副對中性好，有較高的傳動效率，主要用于傳動。鋸齒形螺紋：牙型為不等邊梯形，牙型角 ?33?? ，工作強度和傳動效率均高于梯形螺紋副，大經處無間隙，對中性好，牙側角分別為 ?3?? 和 ?30??? 答：Ｂ最合理。張緊輪應放于松邊，便于張緊。若張緊輪在內測，應靠近大輪，以免過分影響小輪包角；若張緊輪在外側，應靠近小輪，增大包角。壽命：Ａ＞Ｂ＞Ｃ４、如圖所示的兩種滑輪軸結構，一種軸與輪一起轉動（圖ａ），另一種軸固定，輪在軸上轉動（圖ｂ），試比較兩種結構的優(yōu)缺點。 答：５、簡述液體動壓油膜形成的必要條件是什么？下列哪種情況可能形成液體動壓潤滑。答：１）潤滑油要具有一定的粘度。２）兩摩擦表面要具有一定的相對滑動速度。３）相對滑動的表面要形成收斂的楔形間隙。４）有足夠充足的供油量。 Ｄ可能形成液體動壓潤滑６、提高零件的疲勞強度通常采取哪些措施？（舉出三種即可）答：１）降低表面粗糙度２）零件經淬火、滲碳、滲氮等熱處理或化學熱處理 ３）零件經滾壓、噴丸等機械處理４）盡可能降低零件上的應力集中５）合理選用高強度材料和熱處理及強化工藝７、與帶傳動、齒輪傳動相比較，鏈傳動有哪些優(yōu)缺點？答：與帶傳動相比，鏈傳動的優(yōu)點：①沒有彈性滑動，平均傳動比較準確，傳動可靠②張緊力小，軸與軸承所受載荷較小③效率較高，可達９８％④鏈條在機構中應用很廣泛與齒輪傳動相比，鏈傳動的優(yōu)點：①可以有較大的中心距②可在高溫環(huán)境中工作，也可以用于多灰塵的環(huán)境，但壽命縮短③成本較低鏈傳動的缺點：①鏈的瞬時速度和瞬時傳動比都是變化的，傳動平穩(wěn)性較差，工作時有噪聲，不適合高速場合②不適用于轉動方向頻繁改變的情況③只能用于平行軸間傳動８、開式齒輪傳動應按何種強度條件進行計算？怎樣考慮它的磨損失效？答：開式齒輪傳動應按彎曲疲勞強度進項計算。按輪齒彎曲疲勞承載能力求出應有的模數(shù)后，再加大１０％－１５％后，計算五、分析題 １、展開式二級圓柱齒輪減速器如圖所示，１齒輪主動，試確定：１）使Ⅱ軸所受軸向力最小時，齒輪３的螺旋線應是何旋向？在圖中標出齒輪２、３的螺旋線方向２）在圖上標出齒輪２、３所受各分力方向 2、指出圖示軸系中的10處結構錯誤（用筆圈出錯誤之處，并要求說明錯誤的原因，不要求改正）（不得多于19處，若多于10處，按前10處計算） ②軸與軸承蓋相碰③④裝不進去，應階梯⑤缺少調整墊片⑥加工過長，不變安裝，應階梯⑦軸與端蓋直接接觸⑧聯(lián)軸器沒有軸向固定⑨齒輪沒軸向固定，缺鍵⑩軸肩過高，無套筒?輪轂鍵槽不對，與齒輪鍵不在同一角度?聯(lián)軸器沒軸向固定?多出一個鍵六、計算題1、圖示方形蓋板用4個螺釘與箱體聯(lián)接，吊環(huán)作用10KN的力，吊環(huán)因制造誤差，中心O? 與螺栓組形心O偏離 24 mm，求受力最大的螺栓所受的工作拉力。答：在 qF 作用，每個螺栓所受的軸向力（工作拉力）為： KNFF q 5.24/ ??當移到O’點后，螺栓組增加一傾覆力矩M作用，其大小為：2402410 ?????? OOFM q在傾覆力矩作用下，左上方被壓緊，1螺栓桿拉力減??；右下方被放松，3螺栓桿拉力增 大，工作拉力最大。在傾覆力矩作用下，3所受的拉力為： KNRMF 312120 24033 ???螺栓3所受的工作拉力合力為： KNFFF 833.2315.233 ??????2、一旋轉軸直徑的d=80mm，手徑向力F=2KN，跨距L=2m。F力作用在二支點中間，試計算a點的最大最小彎曲應力 max? 、 min? 、應力幅 a? 、平均應力 m? 和循環(huán)特性系數(shù)r，并畫出其變應力圖。（彎曲應力 31.0 dMb ?? ） 3、圖示斜齒輪軸由一對7307AC型角接觸球軸承正安裝來支撐，已知 NFr 26001 ? ，NFr 19002 ? ， NFA 600? 。試求：1）軸承的內部軸向力 1SF 、 2SF ，并圖示方向；2）軸承的軸向力 1aF 、 2aF ；3）軸承的當量動載荷 1P、 2P，并判斷危險軸承。注：軸承內部軸向力 17.0 rS FF ? ， 7.0?e ，當 eFF ra ?/ ，X=0.41，Y=0.85;當eFF ra ?/ ，X=1,Y=0。 4、設計如圖所示齒輪減速傳動時，已知輸入軸轉速 min/7301 rn ? ，輪1、2的傳動比5.11 ?i ，輪2、3的傳動比 22 ?i ，每天工作8h，每年工作260天，預期壽命10年。求各齒輪的接觸應力及彎曲應力循環(huán)次數(shù)N。