机械设计基础答案及评分标准

2015—2016学年第一学期《机械设计基础》试卷（闭卷，考试时间120分钟）专业班级姓名学号开课系室机械设计与车辆工程系考试日期题号一二三四五总分得分阅卷人A卷中国石油大学2015-2016第一学期1（共7页）一、理论简答题（共35分）1.缝纫机的踏板机构是哪种饺链四杆机构？在实际使用中，缝纫机有时会出现踏不动或倒车现象，是什么原因引起的？有什么办法克服？(6分)是曲柄摇杆机构。（2分）在实际使用中，缝纫机有时会出现踏不动或倒车现象，是由于机构处于死点位置引起的。（2分）在正常运转时，，借助安装在机头主轴上的飞轮（即上带轮）的惯性作用，可以使缝纫机的踏板机构得曲柄冲过死点位置。（2分）2.螺纹连接的基本类型有哪几种？它们各自的特点和应用如何？常用螺纹中，效率最低、自锁性最好的是？效率较高，牙根强度较大、制造方便的是？(10分).螺栓连接（1分）2.螺钉连接（1分）3.双头螺柱连接（1分）4.紧定螺钉连接。（1分）应用场合：螺栓联接无需在被联接件上切制螺纹，使用不受被联接件材料的限制。构造简单，装拆方便，应用广泛。用于可制通孔的场合；（1分）双头螺柱的一端旋入并紧定在被联接件之一的螺纹孔中。用于结构受限制而不能用螺栓或要求联接较紧凑的场合；（1分）螺钉中国石油大学2015-2016第一学期2（共7页）联接不用螺母，应用与双头螺柱相似，但不宜用于经常装拆的联接，以免损坏被联接件的螺纹孔；（1分）紧定螺钉联接旋入被联接件之一的螺纹孔中，其末端顶住另一被联接件的表面或顶入相应的坑中，以固定两个零件的相互位置，并可传递不大的力或转矩（1分）三角螺纹（1分），梯形螺纹，（1分）3.根据课本所学请举例说明机械中经常使用的机构（至少写出4种）？欲要实现把回转运动改变为直线运动，可以采用哪些机构（至少写出2种）?（6分）1）机械中经常使用的机构有连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、带传动机构、链传动机构、间歇运动机构等；（每个1分）（2）要把回转运动改变为直线运动，可采用曲柄滑块机构和导杆机构。（每个1分）4.简述齿轮传动的失效形式和开式齿轮传动的设计准则（5分）失效形式包括：轮齿折断、齿面接触疲劳磨损（点蚀）、齿面磨粒磨损、齿面胶合、轮齿塑性变形。（4分，少一个扣一分）开式齿轮传动的设计准则：按齿根弯曲疲劳强度进行设计，然后考虑磨损的影响将模数适当加大。（1分）5.如图所示，图示属于什么传动常用的类型有哪些带传动的设计准则是什么，主要失效形式是什么？为了增加传动能力，将带轮工作面加工得粗糙些以增大摩擦系数，这样做是否合理？）（8分）中国石油大学2015-2016第一学期3（共7页）带传动。（1分）用的有平带传动、（1分）V带传动、（1分）多楔带传动（1分）和圆带传动（1分）等。在保证带传动不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。（1分）打滑和疲劳破坏。（1分）不合理，样会加剧带的磨损，降低带的寿命。（1分）二、分析作图题（共25分）1.图示为一简易冲床的设计图。作出机构运动简图试分析设计方案是否合理。如不合理，则绘出修改后的机构运动简图机构的定义（7分）中国石油大学2015-2016第一学期4（共7页）（2分）（3分）可有多种改进方案中国石油大学2015-2016第一学期5（共7页）机构，指由两个或两个以上构件通过活动联接形成的构件系统，具有确定相对运动的构件组合，它是用来传递与变换运动和力的可动装置.（2分）2、在图示电动绞车系统中，件1和2均为斜齿圆柱齿轮，件3为蜗杆，件4为蜗轮。已知蜗轮蜗杆均为右旋，并且设计时Ⅱ轴上的齿轮2与蜗杆3的轴向力能够相互抵消一部分，试回答下列问题（8分）①齿轮1的轮齿螺旋线方向是旋。（1分）②在图中用箭头表示出重物上升时齿轮1和齿轮2的转动方向以及齿轮2在节点A所受的轴向力Fa2的方向。）（每个1分）③重物上升时，在节点B处画出蜗杆3所受的轴向力Fa3、圆周力Ft3和径向力Fr3的方向，在节点B处画出蜗轮4所受的圆周力Ft4的方向。（每个1分）中国石油大学2015-2016第一学期6（共7页）左旋。3.、图示斜齿圆柱齿轮—蜗杆传动，主动齿轮转动方向和齿的旋向如图示，设要求蜗杆轴的轴向力为最小时，试画出蜗杆的转向和作用在轮齿上的力（以三个分力表示），并说明蜗轮轮齿螺旋方向。（4分）蜗轮左旋，顺时针转动。（力方向2分，其余各一分）4.试分别标出三种凸轮机构在图示位置的压力角（凸轮转向如箭头所示）（6分）中国石油大学2015-2016第一学期7（共7页）（每个2分）三、应用计算题（共24分）1．计算图示机构的自由度，若有复合铰链、局部自由度、虚约束在图中指出并说明。（9分）中国石油大学2015-2016第一学期8（共7页）(a)n=7PL=10PH=0F=3n–2PL–PH=3*7-2*10=1(b)n=3PL=3PH=2F=3n–2PL–PH=3*3-2*3-2=1滚子处为局部自由度。（每个1分，计算1分。指出的局部自由度1分）2.如下图所示，齿轮系为差动轮系，已知Z1=17，Z3=85，n1=1000r/min。求：（1）当nH=100r/min时，n3=?,i13=?；若n1转向为顺时针，n3的转向？（2）当n3=0r/min时，轮系变为简单轮系，nH=?,i1H=?（10分）中国石油大学2015-2016第一学期9（共7页）图中的齿轮系为差动轮系，写出式1133113zznnnniHHH（2分）已知Z1=17，Z3=85，n1=1000r/min。代入上式，得：n3=—80r/min（2分）说明齿轮1和齿轮3转动方向相反，若n1转向为顺时针，n3的转向为顺时针。（2分）（2）把n3=0r/min代入式（1），得：nH=166.67r/min；（2分）HHnni11=6（2分）3.盘状转子上有两个不平衡质量：m115.kg，m208.kg，r1140mm，r2180mm，相位如图。现用去重法来平衡，求所需挖去的质量的大小和相位(设挖去质量处的半径r140mm)。（5分）中国石油大学2015-2016第一学期10（共7页）不平衡质径积11210kgmmmr（1分）22144kgmmmr（1分）静平衡条件1122bb0mrmrmr（1分）解得bb140kgmmmr应加平衡质量b140/1401kgm（1分）挖去的质量应在bbmr矢量的反方向，140mm处挖去1kg质量。（1分）中国石油大学2015-2016第一学期11（共7页）四、结构改错题（共10分）（每个1分）标出图中轴系结构不合理之处，并分析原因。中国石油大学2015-2016第一学期12（共7页）五、方案设计题（共6分）工作机不合理之处：1）带传动应置于高速级。（2分）2）有一个斜齿轮螺旋角方向画反。（2分）3）应尽可能将高速级齿轮布置在远离转矩输入端，以缓解轴的弯曲变形引起的载荷分布不均匀。（2分）