机械设计基础试题.doc

一、（1） 填空题 （每空格1.5 分，共30分）1摆动导杆机构中，以曲柄为原动件时，最大压力角等于 0 度，最小传动角等于 90 度。四杆机构是否存在止点，取决于 连杆 是否与 从动件 共线。在铰链四杆机构中，当最短杆和最长杆长度之和大于其他两杆长度之和时，只能获得 双摇杆 机构。一对渐开线标准直齿圆柱齿轮的连续传动条件是 重合度大于1 。圆柱普通螺纹的牙型角是指在 轴向 截面内， 螺纹牙形两侧边 的夹角。双线螺纹的导程等于螺距的_2_倍。通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面称为 主平面 ，在此平面，阿基米德蜗杆与蜗轮的啮合可视为渐开线 齿条 与 齿轮 的啮合。在铣床上用铣刀加工斜齿圆柱齿轮时，刀号据 当量齿数 选取。用齿条型刀具按范成法加工齿轮，如果切齿结束时，刀具的中线与轮坯分度圆相切，则加工出来的齿轮是 标准 齿轮，刀具的中线与轮坯分度圆不相切，则加工出来的齿轮称为 变位 齿轮。10我国规定齿轮标准压力角为 20 度；模数的单位是 mm 。11齿轮加工方法可分为仿形法和范成法，用成形铣刀加工齿形的方法属 仿形法 法，用滚刀加工齿形的方法属 范成法 法 12. 平面连杆机构各构件以 低 副连接。1（2）蜗杆传动的主要失效形式是 胶合 、 点烛 和磨损。 2圆柱普通螺纹的牙型角为_60_度。 3在曲柄摇杆机构中, 只有_摇杆_ 为主动件时, 才会出现止点位置。4平面四杆机构中，如果最短杆与最长杆的长度之和小于其余两杆的长度之和，最短杆为机架，这个机构叫_ 双曲柄 机构。阿 5。阿基米德蜗杆传动的正确啮合条件是：蜗杆的轴向模数应等于蜗轮的 端面模数 ,蜗杆 轴向压力角 应等于蜗轮的端面压力角，蜗杆分度圆导程角应等于蜗轮分度圆 角，且两者 旋向相同。 6渐开线齿轮 不因中心距的变化而改变转动比 的特性称为中心距可分性。 7圆柱普通螺纹的公称直径是指 大 径。 8直齿圆锥齿轮的标准模数规定在_大_端的 分度圆 圆上。 9对于正确安装的一对渐开线圆柱齿轮，其啮合角等于 分度 圆上的 压力角 角。 10规定渐开线标准斜齿圆柱齿轮_法_ 面上的参数为标准值。 11在渐开线标准圆柱齿轮分度圆上，相邻两齿同侧齿廓间的弧长称为_齿距_ 。12从动件位移与凸轮转角的关系曲线称为_从动件位移线图_ 。13平面连杆机构急回特性系数_大于_时，机构有急回特性。14以滑块为主动件的曲柄滑块机构有_2_个止点位置。1.（3） 牛头刨床滑枕往复运动的实现是应用了平面四杆机构中的 摆动导杆 机构。 2平面四杆机构的压力角愈 小 ，传力性能愈好。 有些平面四杆机构是具有急回特性的，其中两种的名称是 摆动导杆 机构、 曲柄摇杆 机构。 3凸轮机构主要由 凸轮 、 从动件 、和机架三个基本构件组成。 盘形凸轮的基圆，是指以凸轮理论轮廓的 最小向径 值为半径所作的圆。 4在平面四杆机构中，用 行程速比 系数来描述急回运动特性。 5. 凸轮机构若按凸轮形状分类，有 盘形 凸轮、 圆柱 凸轮和移动凸轮。6凸轮机构的压力角是指 从动件 的运动方向和 接触轮廓法线 方向之间所夹的锐角。7. 圆柱普通螺纹的导程L与螺距P的关系式为 L=nP 。8.在实际设计和制造中，一对渐开线标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是两齿轮的 模数 相等、 压力角 相等。9斜齿圆柱齿轮传动的重合度比直齿圆柱齿轮传动的重合度 大 ，因而承载能力 强 。 10渐开线上各点的压力角不等，向径越大，则压力角 大 ，基 圆上的压力角为零。11. 用范成法加工标准直齿圆柱齿轮（正常齿）时，为了避免 根切 现象，最少齿数为17齿。1. （4）标准平键静联接的主要失效形式是 。2根据工作原理不同，带传动可分为 带传动和 带传动两类。3.滚子链的节数一般选用偶数以避免 。4. 对一般工作条件下的闭式齿轮传动，如果是硬齿面齿轮，应按 强度进行设计计算，按 强度进行校核。5. 一对蜗杆蜗轮传动, 在其啮合处，蜗杆所受圆周力与蜗轮所受 力大小相等，方向相反。6V带传动工作时，传动带受有 应力、离心应力和 应力、三种应力叠加后，最大应力发生在紧边绕入 处。7在相同张紧力条件下，V带传动的承载能力比平带传动的承载能力 。8.既承受 又承受 的轴称为转轴。9普通V带传动的主要失效形式有：带在 上打滑和带发生 破坏。10滚子链条上 的距离称为节距。二、是非题 （每小题1.5分，共15分）（1）1. 圆柱普通螺纹的公称直径就是螺纹的最大直径。 （V ） 2相啮合的一对齿数不等的渐开线齿轮，因为两轮压力角相等，模数相等，所以齿形相同。（ X ）3平面四杆机构中的死点位置，就是采用任何方法都不能使机构运动的位置。（ X ）4平面四杆机构中的极位夹角就是从动件在两个极限位置的夹角。 （ X）5一般蜗轮的材料常选用45钢。 （ X ）6设计闭式蜗杆传动时，应进行热平衡计算。 （ V ）7凸轮机构压力角的大小影响从动杆的正常工作。 （ V ）8用仿形法加工标准直齿圆柱齿轮（正常齿）时，当齿数少于时产生根切。（X ）9一对外啮合渐开线斜齿圆柱齿轮，轮齿的螺旋角相等，旋向相同。 （ X ）10渐开线齿轮传动的瞬时传动比恒定。 （ V ）（2）1. 在实际生产中，平面四杆机构的止点位置对工作都是不利的。（ X ） 2仿形法加工的齿轮比范成法加工的齿轮精度低。（ V ）3负传动齿轮也就是负变位齿轮。 （X ） 4. 在平面四杆机构中，以最短杆为机架，就能得到双曲柄机构。（ X ）5滚子半径的大小对滚子从动杆的凸轮机构的外凸部分的预定运动规律是有影响的。（ V ）6盘形凸轮轮廓曲线上各点的压力角是不变的。 （ X ）7一个凸轮只有一种预定的运动规律。 （ V ）8斜齿轮的承载能力没有直齿轮高。 （ X ） 9蜗杆的螺旋线有左旋和右旋两种，在传动中多用右旋。（ V ）10蜗杆的螺旋方向与蜗轮的螺旋方向相反。 （ X ）1（3）对心曲柄滑块机构具有急回特性。 （ X ） 2在铰链四杆机构中，曲柄一定是最短杆。 （ X ） 3在设计平底直动从动件盘形凸轮机构时，从动件平底的长度可以任意选取（ X ） 4在设计滚子从动件盘形凸轮机构时，滚子的半径可以任意选取。 （ X ） 5在设计平面四杆机构时，一定要避免死点位置。 （ X ） 6凸轮机构压力角的大小对机构运动无影响。 （ X ） 7仿形法加工的齿轮比范成法加工的齿轮精度高。 （ X ）8. 普通螺纹主要用于联接。 （ V ）9. 梯形螺纹主要用于传动。 （ V ） 10正传动齿轮也就是正变位齿轮。 （ X ）（4）1.轮系的传动比，是指轮系中首末两齿轮的齿数比。 （ ）2. 开式传动中的齿轮，疲劳点蚀是常见的失效形式。 ( ) 3. 普通平键联接能够使轴上零件周向固定和轴向固定 ( )4. 键联接和花键联接是最常用轴向固定方法。 ( )5滚子链传动是依靠啮合力传动的，所以它的瞬时传动比很准确。（ ） 6摩擦带传动具有过载保护作用，可避免其他零件的损坏。 （ ） 7摩擦带的弹性滑动是由于带的弹性变形而引起的，可以避免。 （ ） 8设计闭式蜗杆传动时，应作热平衡核算。 （ ）9一般蜗轮的材料常选用45钢。 （ ） 10在中心距不变情况下，两带轮的基准直径之差越大，则小带轮包角也越大。（ ）三、图(a)所示为直齿圆锥斜齿圆柱齿轮两级减速器。 在图（）中 （1）分别标出这三个齿轮受力的作用点和三个分力（圆周力t、径向力r、轴向力Fa）的方向。 （18分）(若某力作用线垂直纸面，则说明垂直纸面箭头朝里或朝外)。 （2）用文字说明斜齿圆柱齿轮是左旋齿轮还是右旋齿轮。（2分） （a） (b) （1） 主动锥齿轮t的作用线垂直纸面箭头朝里，从动锥齿轮t的作用线垂直纸面箭头朝外，主动斜齿轮t的作用线垂直纸面箭头朝外。 （2）右旋齿轮。四、某机加工车间只能加工m=3、4、5mm三种模数的齿轮。现打算在齿轮机构中心距为180mm不变的条件下，选配一对i=3 的标准直齿圆柱齿轮机构。试确定在此车间能加工的齿轮模数和齿数。 （14分）1）由中心距a = m(Z1 +Z2 )/2 得Z1 +Z2 = 2a/m 当 m = 3 时 Z1 +Z2 = 120 m = 4 时 Z1 +Z2 = 90 m = 5 时 Z1 +Z2 = 72 (2) 题意需满足i = 3 即Z2 = 3 Z1 当 m = 3 取Z1 = 30 Z2 = 90 能满足， m = 5取Z1 = 18 Z2 =54 能满足。 加工的齿轮模数为3，齿数为30、90和模数为3，齿数为18、54。五、已知一对直齿圆锥齿轮传动，其主动轮所受三个分力的大小为圆周力t = 2220N , 径向力r = 640N , 轴向力Fa = 320 N , 求从动轮三个分力的大小。 （5分）五、根据主、从动轮上三个分力之间的关系：Ft1 =Ft2、 Fr1=Fa2、 Fa1= Fr2得从动轮所受圆周力t = 2220N 、径向力r = 320N 、 轴向力Fa = 640 N 。六、计算下列运动链的自由度（若有复合铰链、局部自由度或虚约束，须明确指出）。（16分） （a） (b)六、(a) n = 7 PL = 10 PH = 0 F = 3n 2PL PH = 3*7-2*10 = 1(b) n = 3 PL =3 PH = 2 F = 3n 2PL PH = 3*3-2*3 -2 =1三、据图（a）斜齿轮传动、直齿锥齿轮传动，分别在图（b）、（c）中标出两个斜齿轮、两个 锥齿轮在啮合点处三个分力（圆周力t、径向力r、轴向力Fa）的方向。 (若某力作用线垂直纸面，则说明垂直纸面朝里或朝外)。 (18分) 图（a）n1为主动 图（b） 图（c） (b) (c)图(b)中Ft1的作用线垂直纸面箭头朝外，Ft2的作用线垂直纸面箭头朝里。中图(c) Ft1的作用线垂直纸面箭头朝里，Ft2的作用线垂直纸面箭头朝外。四、如图示，已知两对标准直齿圆柱齿轮传动的标准中心距a1=a2=160 mm, 轮1与轮3的模数相同，齿数Z2 = 20，Z3 = 30，Z4 = 50，求这四个齿轮的模数及轮1的齿数Z1。 （15） （1）据a2 = m(z3+z4)/2 = 160 得 m = 2*160/(30+50) = 4 又据一对齿轮的模数相等及已知轮1与轮3模数相等， m1 = m2 = m3 = m4 = 4 （2）由已知a1 = a2 即 m(z1+z2)/2 = m(z3+z4)/2 得z1 = 60五、有一个标准直齿圆柱齿轮，测量其齿顶圆直径d a =106.40 mm , 齿数Z = 25 ，问是哪一种齿制的齿轮，模数为多少？压力角为多少？ （8分）、m = da/(z+2ha*) 若为正常齿制，ha* = 1 m = 106.4/(25+2) = 3.9407若为短齿制 ha* = 0.8 m = 106.4/(25+1.6) = 4m = 4 符合标准模数值。又因为是标准齿轮，所以压力角= 20。是短齿制的齿轮, 模数为4mm, 压力角为20度六、计算下列运动链的自由度（若有复合铰链、局部自由度或虚约束，须明确指出）。（14分） （a） (b)a) n = 5 PL = 7 PH = 0 F = 3n 2PL PH = 3*5-2*7 = 1(b) n = 3 PL =4 PH = 0 F = 3n 2PL PH = 3*3-2*4 =1三、有一铰链四杆机构，尺寸如图示，AB为主动件， 顺时针转动，CD为从动件；请写出该机构具体名称并用图解法求：（1） 机构极位夹角；（2）从动件摆角；（取作图比例为0.001 m/mm） （15分）最短杆AB=20 最长杆AD=75 20+7565+55且以最短杆为连架杆该机构为曲柄摇杆机构。由图得结果：（1）机构极位夹角为7 （2）从动件摆角为42四、计算下列机构的自由度（若有复合铰链、局部自由度或虚约束，须明确指出）。 (共12分) 左图 n = 3 PL = 3 PH = 2 F = 3n 2PL PH = 3*3-2*3-2= 1两个滚子处均为局部自由度。右图 n = 5 PL =7 PH = 0 F = 3n 2PL PH = 3*5-2*7 =1 B处为复合铰链。C或D处为虚约束五、两个标准直齿圆柱齿轮，已测得齿数Z1 = 22，Z2 = 98，小齿轮齿顶圆直径da1 = 240，大齿轮全齿高h = 22.5 , 试判断这两个齿轮能否正确啮合传动 ？ （12分）五、正常齿制齿轮：ha* = 1 c*= = 0.25小齿轮：da1 = (z1+ha*)m = (22+2*1)m = 240 mm 得m = 240/(22+2*1) = 10大齿轮：h = ha + hf = ha*m + (ha* + hf)m = (1+1+0.25)m = 22.5 mm 得m = 22.5/(1+1+0.25) = 10大小齿轮模数相等，又因为是标准齿轮，压力角相等，符合齿轮正确啮合条件，这对齿轮能啮合传动。六、如图示，已知两对标准直齿圆柱齿轮传动的标准中心距a1=a2, 轮1与轮3的模数m1= m3 = 4,齿数Z1=60，Z3=30，Z4=50，求 (1) 轮2的模数m2 ； (1) 轮2的齿数Z2 ； （3）当轮2的转速n2=1440 r / min时，轮4的转速n4。 （16分） 六、（1）据齿轮正确啮合条件得 m2 = m1= 4 (2)已知 a1=a2 m1=m3 即 m1(z1+z2)/2=m3(z3+z4)/2 z1+z2= z3+z4 所以z2= z3+z4 -z1=30+50-60=20 (3) z1与z4同轴，所以n4=n1 又据n1/n2=z2/z1 得 n1=n2*z2/z1=144