东北大学机械设计基础期末试卷【模拟测试(参考)】

1、一、判断题（ 每小题 1 分，共 14 分）1. 三角形螺纹主要用于传动。（ ）（ ）（ ）（ ）（ ）（ ）（ ）（ ）（ ）（ ）（ ）2. 为提高 V带的寿命，小带轮直径应选小些。3. 链传动中小链轮齿数越少越平稳。4. 标准渐开线斜齿轮的端面模数为标准模数。5. 圆锥滚子轴承能同时承受径向载荷和轴向载荷。6. 受横向载荷的普通螺栓联接，螺栓受剪应力。7. 普通平键主要用来实现轴和轴上零件的轴向固定。8. 工作时，既传递转矩又承受弯矩的轴称为转轴。9. 两构件之间以线接触所组成的平面运动副称为高副。10. 采用变位蜗杆传动时，仅对蜗轮进行变位。11. 构件是机械中独立制造单元。12. 1

2、3. 凸轮机构的从动件按简谐运动规律运动时，不产生冲击。14. 二、回答下列问题（30分）（ ）（ ）（ ）1图示为铰链四杆机构，请作图表示机构的极位夹角 ，图示位置的压力角 。(要求作图痕迹)(4 分)CBAD2凸轮机构基本的从动件运动规律有哪几种？ (3分)3闭式蜗杆传动中，为什么要求进行热平衡计算？(5分)4计算图示机构的自由度，并判断该机构是否具有确定的运动。 (6分)CBGDEFA5开式和闭式齿轮传动的计算准则是什么？(6 分)6何为带传动的弹性滑动与打滑现象，二者的主要区别。(6分)10 分）图示轮系，已知各齿轮的齿数z z z 20,z 60，轮1 的角速/1223度 ，轮1 的

3、角速度 5.2rad/s）当 2）当 131313转向相反时，试分别求系杆 H的角速度当 的大小和方向。H/3H20 分）某齿轮轴由一对30208 轴承支承，其轴向外载荷F N，方向如图所A示，轴承所受径向载荷R N，R 3800N，轴的工作转速n 960r/min。冲11击载荷系数 f 1.3，工作温度低于 120。轴承的数据为C 59800N，e 0.37，dY 1.6Y 1.6S R YA R eX 1.0 Y 0 A R eX ，。，；试求：(1) 两轴承的当量动载荷 P ，P ；12(2) 若轴承的预期寿命为 25000 小时，问能否满足要求。AR1R212 d ，螺栓材料1 的许用

4、拉应力 90 2，被联接件表面摩擦系数 f 0.15 ，可靠性系数K 1.2，求此螺栓组联接可传递的最大静载荷 R。fR2RR214 分）图示圆锥圆柱齿轮减速器。已知小锥齿轮 1 为主动，转动方向如图所示。试求：（1）各轴的转向；（2）为使轴上的两齿轮轴向力方向相反，求齿轮 3 和 4 的螺旋方向；（3）画出齿轮 2 和 3 所收的各分力。422313n1参考答案一、判断题1. F 2. F 3. F 4. F 5. T 6. F 7. F 8. T 9. T 10. T 11. F 12. T 13. F 14. F二、回答下列问题1.2. 等速运动规律、等加速等减速运动规律、简谐运动规律3

5、. 蜗杆传动的效率较低，发热量大，闭式传动中如果散热条件不好，会引起温升过高使润滑油粘度降低，破坏润滑油膜，导致轮齿胶合。4. F n2P P 37291 2lh该机构运动不确定，因为机构的自由度数为 2，而图中只有一个主动构件。5. 开式齿轮-响。闭式齿轮-按齿面接触疲劳强度进行设计，按齿根弯曲疲劳强度进行验算。6. 由带的弹性变形引起的带与带轮之间局部微小的相对滑动 称为 不可避免的物理现象。带传动所能产生的摩擦力有一定的限度，当有效圆周力大于带传动所能产生的最大摩擦力时，带在带轮上将发生全面相对滑动，这种现象称为打滑。带正常工作时，必须避免打滑。三、解：该轮系为差动轮系 25 60z z

6、i 13 51HH23H 15 20z z312/（1） 、 转向相同13 51HH . 5 2 3HH解得 39.17 /s，方向与 、 转向相同。13H（2）当 、 转向相反，取 为负1313 51HH 5 2 . 3HH解得 30.5rad/s，方向与 转向相同。1H四、解：（1）计算派生轴向力S 、S12R3800RS N，S 221187.5 N1Y 21.6Y 21.61（2）计算轴向载荷A 、A12A S，S F N，A S F ，S N112A21A2（3）计算当量动载荷P 、P12Ae X ，Y 0，1R 111A e ，X 0Y 2R222P f (X R Y A ) 1.

7、315200 6760 N1d1111P f (X R Y A ) 1.3(0.438001.6 6604 N2d2222（4）计算轴承寿命Lh103P P ，故按照轴承 1 计算， 1210310 f C1061598006L 10h 24856ht60n P60960 67601轴承计算寿命L 25000，不能满足寿命要求。10h五、解：普通螺栓联接，mz 24Q pd21 17.294 d22Q 16262.22N141.341.3pQ fzm K RpfQ fzm 1626.220.222R pK1.2f六、解：分析结果如图所示。4n22FFFt3a3n3FFF13a2t2r31一、选

8、择正确答案（每小题 2分，共 20 分）1. 普通平键的横截面尺寸是根据_，按照标准选择。传递转矩的大小 传递功率的大小 C轴的直径2. 设计 V带传动时，限制带轮的最小直径是为了限制_。小带轮的包角 带的长度 C传动中心距 带的弯曲应力轮毂长度3. 一对齿轮传动，已知 Z Z ，则一对齿相啮合时，齿面的接触应力_。12 CH1H2H1H2H1H2H1H24. 若z 、z 分别代表主、从动链轮的齿数， 、 分别代表主、从动链轮的角速度，1212n 、n 分别代表主、从动链轮的角速度，d 、d 分别代表主、从动链轮的分度圆直径，1212则链传动的瞬时传动比_。z z Cd dn n2112211

9、25. 设计轴的当量弯矩时，若转矩频繁正反转变化，则应力折算系数 取为_。C111011016、 双线螺纹的直径为：大径 20，小径d 17.294，中径d 18.376，dmm12螺距 p ，则螺纹升角 为_。2.484.55C4.955.267. 图示四杆机构为_。双曲柄机构 曲柄摇杆机构C双摇杆机构 曲柄滑块机构8. 受轴向工作载荷作用的普通螺栓联接，其强度条件为_。41.Q4.Q N/mm2 2pdd2121Q 1.Q C 22dd21219. 带传动在工作时，设小带轮为主动轮，则带内应力的最大值发生在带_。进入大带轮处 B进入小带轮处 C D离开小带轮处10. 在计算齿轮的弯曲强度时

10、，将轮齿看作一悬臂梁，并假定全部载荷作用于轮齿的_，以这时的齿根弯曲应力作为计算强度的依据。齿顶处B节圆处C分度圆处齿根处z/15 分）在图示轮系中，已知各轮齿数为z z ,z ，求系杆 H 与齿22123轮 1 的传动比 。iH1/32H1 9 分）某开式直齿圆柱齿轮传动，小齿轮为45 号钢正火， 500N/mm ，2H 1 2150N/mm HT250， 350N/mm ， 60N/mm ， 4mm，m22F 1H2F 2z ，z b 45 ，b 40 ，K 5，Y 28，Y. 2 23，求能传递.1211F1F2 2851 2 KT u13的最大转矩T N/mm ，Y221 mabuHH

11、FFF1 考虑磨损的影响，将降低 20%F20试求：（1）蜗轮的螺旋线方向；（2）齿轮 3、4 的螺旋线方向；（3）蜗轮 2、齿轮 3 的受力分析。41O1326分）指出卷筒轴的类型（传动轴、心轴、转轴）PPP（）（b）（）20 L 。已知：R ，R ，F ，h12An 500r/min， f1.2工作温度低于 120，轴承相关参数件下表。d轴承型号 C（）7307AC 32800eXYS0.70.410.850.63R12AR126分）计算机构的自由度并确定机构具有确定运动的主动构件数。EFE/DGBAC4分）画出凸轮从图示位置转过45角后，从动件的压力角 。参考答案一、选择正确答案1. C

12、 2. D 3. C 4. B 5. D 6. C 7. C 8. A 9. B 10. A二、解：n n z zz/iH13 10，又 n0,z 1H232nnz z3223H12/n nz z1H23nz 1H2ni H1Hn1三、解： 开式齿轮传动按弯曲疲劳强度设计，即 FF 02). m1T NFY2KF 取和53.， 26.9，F 1F 2F1F 2FYFYF1YF2Y2.8Y2.F1F226.910.840420421.591853 NmmT四、解：n141O1t332五、解：（） 转动心轴六、解：（b） 不转动心轴（） 转轴（1）计算派生轴向力S 063R 0 630N,S 06

13、3R 0631500 1122（2）计算轴向载荷A x S ,S F A S ,S F 112A221A（3）计算当量动载荷A 14451.445e 0.，X 0. 0.851R 1000111A9450.63e 0.，X 02R 1500222 P f X R Y A 1.2 0.4110000.851445 1966N1d1111P f X R Y A 1.215001800N2d2222（4）计算轴承的寿命P P ，计算时取P P，球轴承 312110 f C1061.03280036L 10h154792ht60n P605001966七、解：n 3,P 3,P 2lhF n2P P

14、33232 1lh该机构具有确定的运动。八、解：一、回答下列问题（共 8 小题，每题 5分）1. 计算图示机构的自由度,并判断是否有确定的运动。2. 判断图示机构属于哪种类型，并说明理由。EDBA709040C100题1图题2图3. 凸轮机构从动件的等速运动规律和等加速等减速运动规律存在的冲击属于哪种类型并说明各自适用范围。4. 齿轮传动的载荷系数包括哪些？各考虑了哪些因素的影响？5. 计算非液体摩擦滑动轴承时，为什么要验算 p 和 pv值？6. 按载荷性质轴可分为几类？7. 为什么闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算？8. 一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮传动中， 2.5mm，z 20，z ，试计

15、m12算齿轮的分度圆、齿顶圆、齿根圆直径和齿轮传动的中心距。10 分）在图示传动装置中，已知各轮齿数为z 18，z 36，z ，z 40，31223为单头右旋蜗杆，4 为蜗轮，z ，运动从41 轮输入，n ，方向如图所示。1试求蜗轮 4 的转速n ，并指出其转动方向。46 分）计算图示机构的自由度，若含有复合铰链、局部自由度、虚约束，请明确指出。10 分）图示为一铰链四杆机构。已知杆1 作整周回转，杆 3 在一定角度内摆动，最大摆角为75，且L 114mm，当杆3 摆到左极限位置时，L102mm，当杆AC23 摆到右极限位置时，L 229mm。试求：杆 1 和杆 2 的长度及行程速比系数K 。

16、AC1（按一定的比例尺作图，保留作图痕迹）816 分）图示为齿轮轴简图。用一对7307AC 型角接触球轴承支撑，轴承所受径向载荷R 4000N，R 4250NF 560N 960r/min，n12A工作温度低于 120，冲击载荷系数 f 1.5。轴承的数据为C 34200N，e 0.68，dAA派生轴向力 0.68 。当 e时，X Y 0；当 e时，X Y 0.87。SRRR试求该轴承的寿命L 。R2R110 分）把下图中的螺栓联接节补画全参考答案一、回答下列问题1. n 5,P 7,P 0lhF n2P P 35270 1lh该机构具有确定的运动。2. 100401401607090机构中存

17、在曲柄，又最短杆为连架杆，所以，该机构为曲柄摇杆机构。3. 轮机构中。等加速等减速运动规律：加速度存在突变，具有柔性冲击。只能用于中速的凸轮机构中。4. 齿轮传动的载荷系数包括使用系数K ，动载系数K ，齿向载荷分布系数K 和齿间Av载荷分配系数K 。使用系数K 考虑齿轮啮合的外部因素引起的动力过载影响的系数；A动载系数K 考虑齿轮本身的啮合振动产生的内部附加动载荷影响的系数；齿向载荷分v布系数K K 考虑同时啮合的齿对之间分配不均匀的影响系数。5. 磨损；对于滑动速度较大的摩擦表面要限制单位接触面上的摩擦功不要过大，防止摩擦表面温升过高使油膜破坏，磨损加剧，甚至出现胶合。6. 分为三类，即转

18、轴、传动轴和心轴，心轴又分为固定心轴和转动心轴。7. 升高将使润滑油黏度降低，从而使润滑状态变坏，甚至会导致胶合。所以蜗杆传动必须进行热平衡计算，以保证单位时间内的发热量能在同一时间内散逸出去，从而维持良好的润滑状态，保证蜗杆传动正常工作。8. d 2.5 ，d 2.5 1122 d m z 2h* 2.5 2021.0 55mm11a d m z 2h* 2.5 4021.0 105mma22a d m z 2 hc 2 *f11a d m z 2 hc 2 *f 22a11 a m z z 2.5 2040 75mm2212二、解：该轮系为定轴轮系，其传动比为1nz z z2 3 4 z

19、z z1 2 3i ，则1n4n1n 4 6.25r/min蜗轮 4 转向为顺时针。三、解：（1）F 处为复合铰链，H处或 I处为虚约束，应除去（2）计算自由度n P P 1lhF 3n2P P 362811lh四、解：L ，L 165.5mm，量得 18.5，求得K 1.23AB五、解：1. 右轴承无轴向定位；2. 套筒作成阶梯形，低于轴承内圈的一端抵紧轴承；3. 轴头长应小于齿轮轮毂宽度；4. 键长应短于轴头长度；5. 轴肩高于左轴承内圈；6. 左轴承外圈无轴向固定；7. 定位；8. 键太长，应在左齿轮轮毂内；9. 箱体应有凸台，减少与右轴承盖接触的加工面；10. 轴上弹性挡圈无作用应取消

20、。六、解：（1）计算派生轴向力SS12S 0.68R 0.68 N，S 0.68R 0.68 N1122（2）计算轴向载荷AA12A S，S F N，A S F ，S N112A21A2（3）计算当量动载荷PP12AX 0 0，1R 111A ，X 0 02R212P f (X R Y A ) 1.514000 6000 N，1d1111P f (X R Y A )1.5(0.4142500.873280)6894.15 N2d2222（4）计算轴承寿命LhP P 1312 f C106136L10h 2119.40ht60n P60 6894.152七、解：一、填空题（每小题 1分，共 10

21、 分）1. 在机构中采用虚约束的目的是为了改善机构的运动状况和_。2. 带传动的主要失效形式是_和_。3. 摆动导杆机构的极位夹角与导杆摆角的关系为_。4. 螺纹副的自锁条件为_。5. bh_按标准选择。6. _传动。7. 在一对齿轮啮合时，其大小齿轮接触应力值的关系是 _。H1H28. _的摩擦损耗效率。9. 滑动轴承的转速越高，所选用的润滑油粘度越_。10. 联轴器型号是根据计算转矩、转速和_从标准中选取的。二、选择题（每小题 2分，共 30 分）1. 在如图所示的齿轮凸轮轴系中，轴 4 称为(A. 零件 B. 机构 C. 构件 D. 部件2. 若组成运动副的两构件间的相对运动是移动，则称

22、这种运动副为( )。)。A. 转动副 B. 移动副 C. 球面副3. 渐开线齿轮的齿廓曲线形状取决于(A. 分度圆 B. 齿顶圆 C. 齿根圆4. 机构具有确定相对运动的条件是(A. 机构的自由度数目等于主动件数目B. 机构的自由度数目大于主动件数目C. 机构的自由度数目小于主动件数目D. 螺旋副)。D. 基圆)。D. 机构的自由度数目大于等于主动件数目5. 一般转速的滚动轴承计算准则为(A. 进行静强度计算)。B. 进行极限转速计算C. 进行疲劳寿命计算D. 进行热平衡计算6. 柴油机曲轴中部的轴承应采用(A. 整体式滑动轴承)。B. 部分式滑动轴承D. 圆锥滚子轴承C. 深沟球轴承7. 铰

23、链四杆机构的死点位置发生在(A. 从动件与连杆共线位置C. 主动件与连杆共线位置)。B. 从动件与机架共线位置D. 主动件与机架共线位置8. 当轴的转速较低，且只承受较大的径向载荷时，宜选用()。A. 深沟球轴承B. 推力球轴承C. 圆柱滚子轴承D. 圆锥滚子轴承9. 作单向运转的转轴，其弯曲应力的变化特征是()。A. 对称循环C. 恒定不变B. 脉动循环D. 非对称循环10. 铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，则为了获得曲柄摇杆机构，其机架应取(A. 最短杆)。B. 最短杆的相邻杆C. 最短杆的相对杆D. 任何一杆11. ()。A. 螺栓联接C. 螺钉联接B. 双

24、头螺柱联接D. 紧定螺钉联接12. 在凸轮机构的从动件选用等速运动规律时，其从动件的运动()。A. 将产生刚性冲击C. 没有冲击B. 将产生柔性冲击D. 既有刚性冲击又有柔性冲击13. 齿轮传动中，轮齿齿面的疲劳点蚀经常发生在()A. 齿根部分C. 齿顶部分B. 靠近节线处的齿根部分D. 靠近节线处的齿顶部分14. 下列联轴器中，能补偿两轴的相对位移并可缓冲、吸振的是()。A. 凸缘联轴器C. 万向联轴器B. 齿式联轴器D. 弹性柱销联轴器15. 下面关于压力角和传动角的描述正确的是()。A. 压力角越大，传动角越大，机构传动性能越好，机械效率越高B. 压力角越小，传动角越小，机构传动性能越好

25、，机械效率越高C. 压力角越大，传动角越小，机构传动性能越差，机械效率越低D. 压力角越小，传动角越大，机构传动性能越差，机械效率越低 10 分）在图示轮系中，已知各轮齿数为z 20，z 30，z 80，z ，1234z 20。试求：轮系的传动比i ，并判断轮 1 和轮 5 的转向是否相同。5 15T 20Nm 5mm，m1头数z 2d z 50 0.75。112试求：（1）蜗轮轮齿的斜向及其转向；（2）作用于轮齿上的周向、径向、轴向各力的大小；（3）画出蜗杆、蜗轮啮合点处各分力的方向；（4）若改变蜗杆的转向，或改变蜗杆螺旋线方向，或使蜗杆为下置式，则蜗轮的转向和上述各力的方向如何？ 15 8

26、mm 25mm，eh 150，远休止角t30 ，回程运动角 120 ，近休止角 60 ，凸轮基圆半径 r 26mm，滚子0 sts半径r 。T 8 分）图示轴系结构设计图中各箭头指处具有设计错误，试指出各处所存在的问题，提出相应的改进措施。 12 7206ACn 1000r/min，齿轮分度圆直径d 80mmF 2000NF 800NF 500N，tra载荷平稳。已知S 0.68R，C 17100N，e 0.68，若A R e，则X 1.0，Y 0，若A R e，则X 0.41，Y 0.87试求：（1）轴承 1，2 所受的径向载荷R 、R ；12（2）轴承 1，2 所受的轴向载荷A 、A ；1

27、2（3）轴承 1，2 的使用寿命L 、L ；1h2FtFa12Fr参考答案一、填空题1. 受力情况2. 打滑 带的疲劳破坏3. 两者相等4. 螺纹升角小于螺纹副当量摩擦角5. 轴径6. 啮合7. 等于或=)8. 轮齿啮合时9. 大10. 轴径二、选择题1. A 2. B 3. D 4. A 5. C 6. B 7. A 8. C 9. A 10. B 11. B 12. A13. B 14. D 15. C三、解：（1）由齿轮 1、2、3 和转臂 H组成单一的周转轮系，其传动比 4zzi ，又 0，所以，H1HH311H 33H（2）由齿轮 4 和 5 组成定轴轮系，其传动比z，又 i 0.5

28、455z4H4（3）联立求解i 2.5，所以，齿轮 1 和齿轮 5 的转向相反。15四、解：（1）蜗轮轮齿的斜向及其转向如图所示。T 2（2） N FF1t1da21T Ti20.7525F N F21t2dd122F F tan 3000tan20 1092N Fr2t2r1（3）啮合点处各分力的方向如图所示。（4）改变蜗杆转向，则蜗轮反转，径向力 F 、F 方向不变，其他各力反向；改r1r2F 、F 1t2则蜗轮反转，F 、F 方向不变，其他各力方向。1t2五、解：六、解：1. 轴承盖应制成与轴承孔相配的圆筒，抵牢左轴承外圈2. 轴环过高与左轴承外圈相碰，左轴承拆卸困难，轴环直径应低于左轴

29、承内圈；3. 键长超过轮毂长度，应缩短键长；4. 与齿轮孔相配轴头过长，应缩短到孔内；5. 轴承盖同时抵牢右轴承外圈和内圈，应做成简状不与轴承内圈相接触；6. 轴承盖孔和轴应有间隙并加密封圈，且轴径应小于轴承内孔，以便装拆；7. 联轴器未靠近轴肩定位；8. 应设置键联接。七、解：（1）轴承 1，2 所受的径向载荷R 、R ；1212水平支反力FtF R 1000N1000Nt1HRRF R t50mm50mm2H垂直支反力d802F 50F 800505002raR 200N5050100VFd80aF 50F 800505001222ra600NR Fr5050100V合成支反力R R R

30、10002006001019.8N1166.2N21H2V22RR1R RR 100022H2V2250mm50mm2（2）轴承 1，2 所受的轴向载荷A 、A ；12F派生轴向力S 、S1a212S 0.68R 0.681019.8693.5NSS1211S 0.68R 0.681166.2 793N22A S ,S F 693.5N112aA S ,S F 1193.5N221a（3）轴承 1，2 的使用寿命L 、L ；1h2求当量动载荷P 、P12693.5Ae ，故Y1.0， 0XX1R 1019.81111193.5A e ，故Y 0.41， 2R 1166.2222f 1.0dP

31、f X R Y A 1.01.01019.81019.8N1d1111P f X R Y A 1.0 0.411166.20.871193.5 1516.5N2d22223 C 10636L 78756h 23895h 60n P60 1019.81 1 C 10660 1516.536 L 60n Ph2 2一、填空题（每空 1 分，共 10分）1. 在平键联接中，若不出现严重过载，工作时的主要失效形式是刚度较弱零件的_。2. 在 7 中型号的 V型带中，_型号的 V带具有最大的截面尺寸和承载能力。3. _。4. 一对外啮合斜齿圆柱齿轮传动正确啮合的条件_、_。5. _。6. 机架时，机构为

32、_。7. 排列顺序为_。二、选择题（每小题 2分，共 20 分）1. 在平面内用低副联接的两构件共有(A. 3 B. 4 C. 5)个自由度。D. 62. 在轴与轮毂孔联接中，定心精度要求高，传递载荷大的动或静联接宜采用(A. 平键 B. 花键 C. 导向平键 D. 切向键3. 对中心距不可调节的带传动，用张紧轮张紧时，张紧轮的安放位置应在()。)。A. 带外侧靠近小带轮处C. 带外侧靠近大带轮处B. 带内侧靠近小带轮处D. 三种方法均可4. 在螺纹联接中，大量采用三角形螺纹是因为三角螺纹(A. 强度高 B. 便于加工 C. 效率高 D. 自锁性好5. 偏置曲柄滑块机构的行程速比系数( )。A

33、. 大于 1 B. 等于 1 C. 小于 1)。D. 无法确定)。6. 与带传动相比，链传动的主要特点之一是(A. 缓冲减振 B. 过载保护 C. 无打滑D. 瞬时传动比恒定7. 为提高齿轮齿根弯曲强度应(A. 增大模数 B. 增加齿数 C. 减小齿宽8. 计算蜗杆传动的传动比，下式()。D. 增大分度圆直径)是错误的。A. i B. i n n C. i d dD. i z z121221219. 采用轴端面在支承面的普通推力轴承，一般将轴径端面挖空，其目的是()。A. 使压强分布均匀C. 提高轴的刚度B. 使滑动速度均匀D. 提高轴的强度10. 在载荷比较平稳，冲击不大，但两轴轴线具有一定程度的相对偏移的情况下，两轴间通常宜选( )。A. 刚性固定式联轴器C. 弹性联轴器B. 刚性可移式联轴器D. 安全联轴器6分）计算图示机构的自由度，若含有复合铰链、局部自由度、虚约束必须指出。8分）图示为单个普通螺栓联接，当螺栓的预紧力为Q 时，试写出被联接件所能p承受的横向力 的表达式，并说明式中各符号的意义。R