機械設計基礎試題及答案

　　一.填空題：

　　1 .凸輪主要由( 凸輪 )，( 從動件 )和 ( 機架 )三個基本構件組成。

　　2 .凸輪機構從動件的形式有由 ( 尖頂 )從動件，( 滾子 )從動件和( 平底 )從動件。

　　3 .按凸輪的形狀可分為( 盤型 )凸輪、( 移動 )凸輪、( 圓柱 )凸輪、( 曲面 )

　　4. 常用的間歇運動機構有( 棘輪 )機構，( 槽輪)機構，(凸輪間歇)機構和 ( 不完全齒 ) 機構等幾種。

　　5 螺紋的旋向有( 左旋 )和( 右旋 ); 牙形有 ( 三角形 ). ( 梯形 ). ( 矩形 ). ( 鋸齒形 )

　　6. 標準外嚙合斜齒輪傳動的正確嚙合條件是：兩齒輪的(法面模數 )和(法面壓力 角 )都相等，齒輪的( 螺旋 ) 相等 ( 旋向 )_相反

　　7 已知一平面鉸鏈四桿機構的各桿長度分別為a=150, b=500, c=300, d=400， 當取c 桿為機架時，它為( 曲柄搖桿 )機構;當取d桿為機架時，則為( 雙搖桿 )機構。

　　8 平面連桿機構當行程速比K( >1 )時，機構就具有急回特性。

　　9 曲柄搖桿機構產生“死點”位置的條件是：當為( 曲柄 )主動件( 曲柄與機架 )共線時。

　　13 螺紋聯接的基本類型有( 螺栓聯接 )、( 雙頭螺柱聯接 )、( 螺釘聯接 )、( 緊定螺釘聯接 )四種。

　　14 輪系按其軸相對機架是固定還是運動的可分為(定軸 )輪系和(周轉 )輪系。 15 滾動軸承代號為62305/P5;各部分的含義是：“6”表示(溝球軸承 );“23”表示( 寬度系數 ); “05”表示( 內徑代號 );P5表示( 精度公差等級 )。

　　16.螺紋的公稱直徑是指它的( 大徑 )，螺紋“M12X1.5左”的含義是 ( 左旋細牙螺紋公稱直徑12 )。

　　17.螺紋的公稱直徑是指它的 ( 大徑 )。M16*2的含義是 ( 細牙螺紋外徑16螺距2 )。

　　18.滾動軸承代號“6215”的含義是_ ("6"_表示是普通深溝球軸承，2_是寬度系列 5是內徑代號 ).

　　20.一調整螺旋，采用雙線粗牙螺紋，螺距為3毫米，為使螺母相對螺桿沿軸線移動2毫米，則螺桿應轉___1/3______圈。

　　21.凸輪機構中的壓力角是指 __輪上接觸點的切線與從動件的運動速度方向_____間的夾角。

　　22.在曲柄搖桿機構中，當曲柄等速轉動時，搖桿往復擺動的平均速度不同的運動特性稱為__急回特性_________。

　　23.為保證四桿機構良好的機械性能，___傳動角__________不應小于最小許值

　　25.采用螺紋聯接時，若被聯接件總厚度較大，切材料較軟，在需要經常裝卸的情況下，宜采用_____雙頭螺栓聯接__________________。用于薄壁零件聯接的螺紋，宜采用_____三角形細牙螺紋__________________。

　　26.帶傳動的主動輪直徑d1=180mm,轉速n1=940rpm,從動輪直徑d2=710mm，轉速n2=233rpm,,則彈性滑動系數為ε=-0.022__。

　　27.以凸輪的理論輪廓曲線的最小半徑所做的圓稱為凸輪的___基圓______。

　　28.仿形法加工齒輪，根據被加工齒輪的__模數，齒輪__________選擇刀號。

　　29.圖示機構要有確定運動需要有_______1__________個原動件。

　　30.國標規定：三角帶有__YZABCDE___________七種類型傳遞能力最大的為__Y__型。最小的為__E__型。代號A1000表示___A型帶基準長度1000mm______。

　　31.A、B、C 三種類型的普通平鍵b、h、h相同，則工作中受擠壓面積最大的應屬_B___型。

　　32.機構的最小運動單元稱為__構件________，機器的最小制造單元稱為_零件_________。

　　33.螺紋聯接的基本類型主要有__螺栓聯接____________，___螺釘聯接______________，___雙頭螺柱聯接_____________， __緊定螺釘聯接_______________。

　　34.鏈“B18X80”的含義是____B_型鍵寬度 _ b=18mm,長度L=80mm________________。

　　二.判斷題：(每題1分，共20分)

　　1.運動副是聯接，聯接也是運動副。 錯

　　2.四桿機構中，曲柄的極位夾角θ越大，機構的急回特性也越顯著。對

　　3.在實際生產中，機構的“死點”位置對工作都是不利的，處處都要考慮克服。錯

　　4.分度圓上壓力角的變化，對齒廓的形狀有影響。對

　　5.局部自由度是不影響其它構件運動的個別構件的獨立運動，因此對機構的自由度也沒有影響。 錯

　　6.機構運動簡圖只表示構件和運動副，所以作圖的時候不考慮構件的尺寸和形狀。 錯

　　7.鉸鏈四桿機構中最短的構件一定是曲柄。 錯

　　8.通過離合器聯接的兩軸可在工作中隨時分離。 錯

　　9.凸輪轉速的高低，影響從動桿的運動規律。錯

　　10.槽輪機構的主動件一定是拔盤。錯

　　11.漸開線標準直齒圓柱齒輪傳動，由于安裝不準確，產生了中心距誤差，但其傳動比的大小仍保持不變。對

　　12.螺釘聯接用需要經常拆卸的場合。錯

　　13.漸開線園柱齒輪齒廓曲線上各點的壓力角都相等，且等于20°。錯

　　14.同一模數和同一壓力角，但不同齒數的兩個齒輪，可以使用一把齒輪刀具進行加工。對

　　15.齒輪傳動時，重合度越大，傳動時就會平穩。 錯

　　16.閉式軟齒面齒輪傳動，應先按齒面接觸疲勞強度進行設計，再按彎曲疲勞強度校核齒根的彎曲強度。對

　　17.蝸桿的旋向不會影響蝸輪的傳動方向。 錯

　　18.當軸上有多處鍵槽時，應使各鍵槽位于軸的同一母線上。對

　　19.滾動軸承一般由內圈、外圈、滾動體和保持架組成。對

　　20.工作中轉動的軸稱為轉軸。錯

　　三.判斷

　　1.輪系按結構形式可分為定軸輪系、行星輪系和復合輪系三大類。 (錯 )

　　2.普通平鍵聯接是依靠鍵的上下兩平面間的摩擦力來傳遞扭矩的。 (錯 )

　　3.凸輪轉速的高低，影響從動件的運動規律。 (錯 )

　　4.V帶型號共有七種，其中Y型的截面面積最大，F型的截面面積最小。 (錯 )

　　5.普通平鍵聯接是依靠鍵的上下兩面的摩擦力來傳遞扭距的。 (錯 )

　　6.機構中的主動件和被動件都是構件。 (對 )

　　7.錐齒輪傳動中，齒面的軸向分力是指向小端。 (錯 )

　　8.至少有一個齒輪和它的幾何軸線繞另一個齒輪旋轉的輪系被稱為復合輪系。 (錯 )

　　四.簡答題：(每題5分，共10分)

　　1、機構的“死點”位置在什么情況下需要克服?在什么情況下應當利用? 答： 運動時克服，固定夾緊時利用

　　2、簡述“二力平衡公理”和“作用力與反作用力公理”的區別。

　　答：一對平衡力是作用于同一物體的兩個力，大小相同，方向相反，作用在同一直線上。一對作用力與反作用力的受力物體必定是兩個，大小相同，方向相反，作用在同一直線上。

　　3、為什么要限制齒輪的最少齒數?

　　答：防止加工過程中切根(范成法加工齒輪齒數低于17發生根切 ) .

　　4、軸的結構設計主要考慮的因素有哪些?

　　答：軸的毛坯種類、軸上的載荷大小和分布情況、軸上零件的布置及固定方式、軸承種類及位置、軸的加工和裝配工藝性等方面。(軸上零件的軸向、周向定位，裝拆，加工工藝)

　　5、常用螺紋的種類有哪些?各用于什么場合

　　答：常用螺紋的種類有普通螺紋、管螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋，前兩種 主要用于聯接，后三種主要用于傳動。

　　6、四桿機構曲柄存在的條件是什么? 答：1.連架桿與機架中必有一桿為四桿機構中的最短桿;

　　2.最短桿與最長桿桿長之和應小于或等于其余兩桿之和(通常稱此為桿長和條件)。

　　7、齒輪的失效形式有哪些?采取什么措施可減緩失效發生?齒輪強度設計準則是如何確定的?

　　答：齒輪的失效形式有五種 1：輪齒折斷。減緩措施：增大齒根的圓角半徑、提高齒面加工精

　　度增大軸及支承的剛度。 2：齒面點蝕。改進措施：提高齒面硬度、降低表面粗糙度增大潤滑油粘度。 3：齒面磨損。改進措施：采用閉式傳動、降低齒面粗糙度保持良好的潤滑。 4：齒面膠合。改善措施：提高齒面硬度、降抵齒面粗糙度、選用抗膠合性能較好的齒輪副材料、采用抗膠合潤滑油、減少模數、降低齒高。 5：塑性變形。改善措施：提高齒面硬度、采用粘度高的潤滑油。 齒輪強度設計準則的確定是根椐齒輪傳動的工作方式齒輪的材料、硬度、失效形式來定的。

　　8.一般來說，帶傳動的打滑多發生在大帶輪上還是小帶輪上?

　　答：小帶輪，因為它接觸面積小

　　9.在什么情況下凸輪機構的從動桿才能得到運動的停歇?

　　答：向徑、高度無變化

　　11.螺紋聯接的自鎖條件是什么?在公稱直徑，螺旋升角，摩擦系數相同的情況下，試比較三角形螺紋、 梯形螺紋、矩形螺紋的自鎖性(簡述理由)。

　　答：螺旋升角小于當量摩擦角;由于當量摩擦角的關系，三角螺紋自鎖最好，矩形最差

　　5.為什么常將軸設計為階梯軸?

　　答：考慮軸上零件軸向定位、裝拆

　　五.計算題：(每題10分，共20分)

　　1.已知一對外嚙合標準直齒圓柱齒輪傳動的標準中心距a=150mm，傳動比i12=4, 小齒輪齒數Z1=20。試確定這對齒輪的模數m和大齒輪的齒數Z2、分度圓直徑d2、齒頂圓直徑da2、齒根圓直徑df2。

　　解答：Z2=iZ1=4×20=80 ha=ha*m

　　m=2a/(z1+z2)=2×150/100=3 mm hf= (ha*+c*)m

　　d2=mZ2=240mm 齒距p=πm=3.14*3=9.42mm

　　da2= d2+2ha*m=240+2×3=246 mm

　　df2= d2-2(ha*+c*)m=240-2×1.25×3=232.5mm

　　2. 圖示輪系中，已知z1?15，z2?25，z?2?15，z3?30，z?3?15，z?4?2(右旋)，z4?30，z5?60，z?5?20(m=4mm)。若n1?500r/min，轉向如圖中箭頭所示，求齒條6線速度的大小和方向。

　　解：i15=z2z3z4z5/z1z2’z3’z4’=25x30x30x60/15x15x15x2=200mm

　　所以，n5=n1/200=500/200=2.5r/min

　　n5’=n5=2.5r/min

　　d5’=mz5’=4x20=80mm

　　v6=v5’=n5’πd5’/60=25x3.14x80/60=10.5mm/s

　　方向向右

　　3、圖示輪系，已知Z1=30，Z2=20，Z2`=30，`Z3=74，且已知n1=100轉/分。試求nH。 n3=0,(n1-nh)/(n3-nh)=-z2z3’/z1z2’

　　.N1/nh=2.64 ,nh=37.88

　　4.一對外嚙合齒輪標準直齒圓柱掛齒輪傳動，測得其中心距為160mm.兩齒輪的齒數分別為Z1=20，Z2=44，求兩齒輪的主要幾何尺寸。

　　解：m=5 ，d1=100 ，d2=220 ，da1=100+10=110 da2=220+10=230 df1=100-12.5=87.5

　　df2=220-12.5=207.5 p=3.14*5=15.7 s=e=7.85

　　5. Z1=15，Z2=25，Z3=20，Z4=60。n1 =200r/min(順時針)n4=50r/min(順時針)試求H的轉速。

　　解：i14^H=n1-nH/n4-nH=- (z2z4/z1z3)

　　(200-nH)/(50-nH)=-25*60/15*20 =-5

　　nH=75r/min

　　3.有一對使用日久磨損嚴重的標準齒輪需要修復。按磨損情況，擬將小齒輪報廢，修復大齒輪，修復后的大齒輪的齒頂圓要減小8mm。已知z1=24，z2=96，m=4mm，α=20°，ha*=1，c*=0.25。試設計這對齒輪傳動。

　　解：根據題意要求中心距不變，修復大齒輪，即大齒輪負變位，小齒輪正變位。

　　根據大齒輪的磨損情況，通過對大齒輪進行負變位，把磨損部分切掉。 原齒輪2的齒頂圓直徑為：mz2+2ha*m=4×96+2×1×4=392 現齒輪2的齒頂圓直徑為：da2=392-8=384 齒輪負變位后：da2=mz2+2(ha*+x2)m 即： X2={(da2-mz2)/2m}-ha*={(384-4x96)/2x4}-1=-1 為了保持中心距不變，可對新設計的小齒輪進行正變位，x1=-x2=1 幾何尺寸計算如下： 分度圓直徑：d1=mz1=4×24=96mm d2=mz2=4×96=384mm 齒頂圓直徑：da1=mz1+2(ha*+x1)m=4×24+2×(1+1)×4=112mm

　　da2=mz2+2(ha*+x2)m=4×96+2×(1-1)×4=384mm 齒根圓直徑：df1=mz1-2(ha*+c*-x1)m=4×24-2×(1+0.25-1)×4=94mm

　　df2=mz2-2(ha*+c*-x2)m=4×96-2×(1+0.25+1)×4=366mm

　　4.在圖示輸送帶的減速器中，已知z1=10，z2=32，z3=74，z4=72，z2'=30及電動機的轉速為1450r/min，求輸出軸的轉速n4。

　　解：由題，

　　1-2-3-H為行星輪系…..(1)

　　1-2-2’-4-H為差動輪系…….(2)

　　4-2’-2-3-H為行星輪系

　　由(1)得：i1H=n1/n4=1-i13^H=42/5

　　由(2)得：i14H=(n1-nH)/(n4-nH)=-(z2z4)/(z1z2’)=-192/25 聯立上式得：n4=6.3r/min，方向與n1相同

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