2009年机械设计基础试卷A卷答案 下载本文

机 械 设 计 基 础 试 卷A卷答案及评分标准

2009-6-12

一、选择题(只填正确答案序号,每题2分,共20分)

1.在调节机构中,采用螺距为5mm的双线螺纹,螺母是不能转动,螺杆旋转的圈数为3圈,则螺杆和螺母的轴向相对位移应当达到 ④ 。 ① 15mm ; ② 7.5mm ; ③ 10/3mm ; ④ 30mm 。

2.根据等强度理论设计一对软齿面齿轮传动,在确定大小齿轮材料的硬度时,应使 ① 。

① 小齿轮硬度高些; ② 大齿轮硬度高些; ③ 两者硬度相等;④ 小齿轮采用硬齿面,大齿轮采用软齿面。

3.轴结构设计中轴端倒角的作用是 ② 。

① 使轴上零件有确定的轴向位置; ② 便于轴上零件的装配;③ 减小应力集中,提高轴的疲劳强度; ④ 方便轴的加工。

4.某槽轮机构,拨盘圆销数目K=2,槽轮槽数Z=6,其运动系数τ等于 ④ 。 ① 1/6; ② 1/2; ③ 1/3; ④ 2/3。

5.某机械运转过程中发生周期性速度波动,在一个整运转周期中,驱动力所做的功 ② 阻力所做的功。

① 大于; ② 等于; ③ 小于;④ 没有直接关系。

6.棘轮轮齿工作面相对棘轮半径朝齿体内有一偏斜角φ,其作用是 ③ 。 ① 便于加工制造; ② 减小应力集中; ③ 使棘爪顺利落入棘轮轮齿根部;④ 提高棘轮机构的传动效率。

7.铰链四杆机构中,衡量机构是否传动轻便的参数是 ② 。 ① 极位夹角θ; ② 传动角γ; ③ 摆角ψ。

8.圆柱螺旋拉伸、压缩弹簧的工作圈数n是按弹簧的 ④ 确定的,而弹簧丝直径d则是按弹簧的 ② 通过计算来确定的。 ① 稳定性;② 强度;③ 安装和结构条件;④ 刚度。

9.凸轮机构设计中,为了防止凸轮推程轮廓变尖,则应当限制 ① 。

① 滚子圆半径rT; ② 从动件的行程h; ③ 基圆半径rmin; ④ 推程运动角δt。

10.下列诸方法中,提高普通圆柱蜗杆传动效率的正确方法是选取 ③ 。 ① 较大的蜗杆分度圆直径d1; ② 较大的模数m; ③ 较大的蜗杆分度圆柱导程角γ; ④ 较大的蜗杆直径系数q 。

二、填空题(22分,每小题2分)

1.机构是具有 确定相对运动 的构件组合体,构件是由 零件 组成的刚性组合体。

2.铰链四杆机构中,死点位置是 连杆与从动杆的 共线位置;最小传动角

1

的位置则是 曲柄与机架 共线位置。

3.滚动轴承轴系设计中,单支点双向固定的固定方式常用在 长轴 或 工作温升较大 场合。

4.忽略摩擦力的影响,导杆机构的传动角 是90度 ,故该机构的传动性能 好 。

5.半圆键的工作面是 侧面 ;楔键的工作面是 上下表面 。

6.静平衡是 单 面平衡,其平衡条件是: 离心力的合力为零 ; 动平衡是 双 面平衡,其平衡条件是: 离心力的合力与合力偶矩均为零。 7.从装拆角度出发,螺钉联接主要用于 不经常装拆 的场合,而双头螺柱则主要用于 经常装拆 的场合。

8.普通圆柱蜗杆传动的正确啮合条件为 中间平面模数相等 , 压力角相等 , γ=β 。

9.代号为32311/P53的滚动轴承,其类型名称为 圆锥滚子轴承 ;内径尺寸为d= 55 mm;直径系列为 中 ;公差等级符合国家标准规定的 5级 。

10.三个构件必然有 三 个瞬心,且它们应当位于 同一直线上 。 11.带传动打滑的原因是 工作阻力大于临界有效拉力 ;而打滑则总是发生于 带与小带轮 之间。

三、计算下面各机构的自由度(必须有计算过程),如有复合铰链,局部自由度或虚约束,必须明确指出(10分)

解:1).滚子为局部自由度,有一处复合铰链,一个虚约束。 3分

F= 3n-2PL-PH=3×8-2×11-1=1 2分 2).无复合铰链、虚约束和局部自由度。 3分

F= 3n-2PL-PH=3×7-2×10-0=1 2分

2

四、计算题(共28分)

1、有一承受轴向静载荷的紧螺栓联接,施加在其上的预紧力为F0=500N,轴向工作拉力FE=750N,若螺栓的相对刚度为kb/(kb+kc)=0.3,问此螺栓在工作过程中所受的轴向载荷Fa为多少?被联接件间的残余预紧力FR为多少?(8分)

解:Fa = F0+ kb FE/(kb+kc)=500+0.3*750=725(N) 3分 FR = F0-kc FE /(kb+kc)=500-0.7*750=-25(N) 3分 FR不可能为负,故知有:

Fa =725N; FR =0N。 2分

2、图示轮系中,已知Z1=20,Z2=38,Z3=80,Z4=42,Z5=18,Z6=20,Z7=40,当n1=200r/min,试求轮3的转速n3及转向。(10分)

6 5 3

2 1

7 4

解:1. 齿轮1、2、3及4组成周转轮系: 1分 i134=(n1-n4)/(n3-n4)=-Z3/Z1=-80/20=-4 (a) 2分 2. 齿轮4、5、6、7组成定轴轮系: 1分 i74=n7/n4=+Z6 Z4/Z7 Z5=20×42/40×18=7/6 2分 n7 = n1 =200 rpm

n4=200×6/7 rpm 代入(a)式有: 1分 n3 =-(n1-n4)/4+ n4 =-200(1-6/7)/4+200×6/7

≈164.29 rpm 1分 计算结果为正表明:n3转向与n1转向相同。 2分 3、有一轴两端各用一个角接触球轴承支承,受径向载荷1000N,轴向载荷300N,其余数据见下图所示。又已知常温下工作,fp =1.2。 求:1、二支点反力; 2、两轴承的当量动负荷; 备用公式:FS=0.68Fr、 e=0.68;

3

Fa/Fr≤e:X=1、Y=0 ;Fa/Fr>e:X=0.41,Y=0.87 ; (10分)

解:内部轴向力方向如下图所示: 2分

1000N FS1 300N FS2

100 50 Fr1×150=1000×50 ; Fr2×150=1000×100

∴ Fr1=1000/3 N ; Fr2=2000/3 N 2分 FS1=0.68Fr1=0.68×1000/3=680/3 N FS2=0.68Fr2=0.68×2000/3=1360/3 N

FS1+300=1580/3 N>FS2=1360/3 N 2分 ∴ Fa1=FS1=680/3 N ; Fa2=FS1+300=1580/3 N Fa1/Fr1=680/1000=0.68=e=0.68 ∴ X1=1、Y1=0

Fa2/Fr2=1580/2000=0.79>e=0.68 ∴ X2=0.41,Y2=0.87 2分 P1=fp(X1Fr1+Y1Fa1)=1.2×(1×1000/3+0×680/3)=400 N

P2=fp(X2Fr2+Y2Fa2)=1.2×(0.41×2000/3+0.87×1580/3)=877.8 N 2分 或: P1= X1Fr1+Y1Fa1=1×1000/3+0×680/3≈333.3 N

P2= X2Fr2+Y2Fa2 =0.41×2000/3+0.87×1580/3≈731.5 N 2分

五、分析题(10分)

图示为斜齿圆柱齿轮—蜗轮、蜗杆减速器的结构简图,已知n1的转向如图所示,为使Ⅱ-Ⅱ轴上轴向力为最小,试求:

1. 斜齿轮1、2的轮齿倾斜方向;

2. 画出蜗轮转向;

3. 画出Ⅱ-Ⅱ轴上斜齿轮2和蜗杆在啮合点A、B处的Ft、Fa和Fr的方向(用 “ ”表示垂直进入纸面方向,“ ⊙”表示垂直穿出纸面方向)。

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