机械设计基础试卷样式07_A卷参考答案及评分标准定轴轮系

《机械设计基础》试卷参考答案及评分标准第1页共7页东莞理工学院（本科）试卷（A卷）2007--2008学年第一学期《机械设计基础》试卷参考答案及评分标准一、是非题（共10分，每小题2分，对者在括号内打“√”，错者打“×”）1、(×)对心曲柄滑块机构具有急回运动特性。2、(√)一对渐开线斜齿轮传动在端面上相当于一对渐开线直齿轮传动。3、(×)同一公称直径的粗牙螺纹较细牙螺纹自锁性能好。4、(×)滚子链链节数应尽量取奇数。5、(×)深沟球轴承只能承受纯径向载荷。二、选择填空题（共10分，每空2分）1、齿轮传动中，若主动轮1和从动轮2的材料不同，工作时小齿轮和大齿轮的齿面接触应力为C。A．21HH；B．21HH；C．21HH。2、自行车的前轴是A。A．心轴；B．转轴；C．传动轴。3、键的剖面尺寸通常是根据D按标准选择。A.传递转矩的大小；B.传递功率的大小；C.轮毂的长度；D.轴的直径。4、型号为7213AC的滚动轴承是内径为C轴承。A.65mm的圆锥滚子；B.55mm的深沟球；C.65mm的角接触球。5、根据图1所注明的尺寸，判断图示铰链四杆机构为A。A.曲柄摇杆机构；B.双曲柄机构；C.双摇杆机构。三、填空题（共16分，每空1分）1、在凸轮机构中，从动件在推程按等速运动规律运动，则在推程开始和推程终止两个运动瞬间，给机构带来刚性冲击。2、带传动中的打滑现象最先出现在带与小带轮的接触弧上。3、滚子链传动中产生的跳齿和脱链现象最先出现在大链轮轮齿上。4、闭式齿轮传动中，齿面点蚀最先出现在靠近节线的齿根面上。5、试举出轴上零件的两种常用轴向固定形式：轴肩和套筒。6、用范成法切制正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮齿廓时，避免根切的最少齿数为17。7、三角形螺纹的牙型角60度，常用于连接。601009070图1《机械设计基础》试卷参考答案及评分标准第2页共7页8、在平键连接中，键的工作面为键的两侧面，当单键连接强度不足而采用双键时，两键沿圆周方向按180度对称布置。9、分度圆上齿厚与齿槽宽相等，且齿顶高和齿根高均为标准值的齿轮称为标准齿轮。四、简答题（共8分，每小题4分）1、试述斜齿轮分度圆螺旋角β的一般取值范围，并说明其不能取得太大的原由。解：斜齿轮分度圆螺旋角β的一般取值范围为：8°~20°。(计2分)斜齿轮分度圆螺旋角β取得大，则重合度增大，使传动平稳。但取得太大，其轴向力会较大，因而增加轴承的负载，故β不能取得太大。(计2分)2、何谓带传动的弹性滑动？它对传动比有何影响？解：由于带传动两边的拉力差，会引起带的弹性变形量的改变，从而导致局部带在带轮的局部接触弧上产生相对滑动，称弹性滑动。(计2分)由于弹性滑动是带传动的一种固有特性，会造成带传动的瞬时传动比不能恒定不变。(计2分)五、分析计算题（共46分）1、（10分）计算图2所示两个机构的自由度，并判断机构的运动确定性，如机构中存在复合铰链、局部自由度和虚约束，请在图上示出。（a、b各5分）解：a)（指出复合铰链、局部自由度和虚约束各得0.5分）HLPPnF23192732（计2.5分）机构自由度数等于原动件数，且大于零，故机构具有确定的相对运动。（计1分）b)（指出局部自由度得和虚约束各得0.5分）a)b)图2复合铰链局部自由度虚约束虚约束局部自由度《机械设计基础》试卷参考答案及评分标准第3页共7页HLPPnF23182631（计3分）机构自由度数等于原动件数，且大于零，故机构具有确定的相对运动。（计1分）2、（6分）在图3所示定轴轮系中，已知：,151z,252z,152'z,303z,15'3z,304z),(2'4右旋z，065z，025'z构件5’和6分别为渐开线标准直齿轮和直齿条，其模数m=4mm,若n1=500r/min,求齿条6的线速度6v的大小和方向。解：，200215151560303025'4'3'2154325115zzzzzzzznni（计2分），min/5.22005001515rinn（计2分）齿条6的线速度和齿轮5’分度圆上的线速度相等，而齿轮5’的转速和齿轮5的转速相等，因此有：smmmznrnvv/5.1023020414.35.223030'5'5'5'5'56（计1分）通过箭头法判断得到齿条6的线速度方向向右。（计1分）《机械设计基础》试卷参考答案及评分标准第4页共7页3、（6分）试比较正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的基圆和齿根圆，在什么条件下基圆大于齿根圆？什么条件下基圆小于齿根圆？解：正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的齿根圆直径为：mmzhddff5.22（计2分）基圆直径为：20coscosmzddb（计2分）假定bfdd，由mmz5.220cosmz得42z因此，当齿数41z时，正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的基圆大于齿根圆；当齿数42z时，正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的基圆小于齿根圆。（计2分）4、（12分）如图4所示为两级斜齿圆柱齿轮减速器，已知主动齿轮1的螺旋角旋向及转向，问：1)齿轮2、3、4的螺旋角旋向应如何选择才能使中间轴（轴II）上两齿轮的轴向力相反？（6分）2)试在图上标出齿轮1、2、3、4轮齿所受圆周力itF、径向力irF和轴向力iaF(i=1,2,3,4)的作用位置和方向。（6分）5、（12分）一根轴用两个同型号的角接触球轴承支承（如图5所示），已知两轴承受的径向载荷为NFr3001，NFr2002，轴向外载荷NFA40，给定轴承内部轴向力sF=0.68rF，判断系数68.0e，当eFFra/时，X=0.41，Y=0.85；当eFFra/时，X=1，Y=0，PfCfnLPth60106，求：1)两轴承的轴向载荷1aF、2aF；（6分）2)两轴承的当量动载荷之比21/PP（3分）3)两轴承寿命之比21/hhLL。（3分）解答如图示。1)每个螺旋角计2分，共6分；2)每个力计0.5分，共6分。图4⊙⊙1tF2tF1rF2rF1aF2aF3tF4tF3aF4aF3rF4rF解：（1）由图示布置形式可知1sF、2SF的方向如图所示。已知：NFFrS20430068.068.011（1分）NFFrS13620068.068.022（1分）∵2041764013612SASFFF∴轴承2被“压紧”、轴承1被“放松”∴NFFSa20411，（2分）NFFFASa1644020412（2分）1sF轴承1轴承2AFvAF1rFAF2rFAF图51sF2sF《机械设计基础》试卷参考答案及评分标准第5页共7页（2）∵eFFra68.030020411，∴X1=1.0，Y1=0∵eFFra82.020016422，∴X2=0.41，Y2=0.85根据arYFXFP有：NFYFXPar3002040300111111（1分）NFYFXPar4.22116485.020041.022222（1分）∴3550.14.221/300/21PP（1分）（3）根据PfCfnLPth60106，∵球轴承，∴3，（1分）又∵两轴承同型号、同轴、同工作环境，∴21nn、21CC，21ttff，21PPff，321（1分）∴402.0)355.1/1()/(/31221PPLLhh（1分）六、改错题（共10分）分析图6所示结构设计是否合理，请将不合理之处编上序号，并用文字说明错误所在及改正措施或画出改正结构图（找出10个错误即可）。解：此结构的主要错误有：1处联轴器左端未轴向定位。2处联轴器右端未轴向定位3处联轴器没有周向定位。图6《机械设计基础》试卷参考答案及评分标准第6页共7页4处端盖轴孔处未设计密封装置，且端盖轴孔与轴之间没有间隙。5与10处轴承端盖与箱体结合面间未设计密封及调整装置。6与9处轴承内圈没有轴向定位。7处齿轮没有周向定位。8与14处齿轮左右端面没有轴向定位。11.箱体应剖分。12处轴承端盖应减小加工面积。13处箱体与轴承端盖联接结合面应设置凸台，以减小加工面积。《机械设计基础》试卷参考答案及评分标准第7页共7页此结构的主要错误改正后如下图所示：每指出一个错误，并说明改正措施，可得1分。指出10个错误并改正之，可得满分。13