2010年下学期机械设计基础试卷(非机类)

---○---○------○---○---学院专业班级学号姓名…………评卷密封线………………密封线内不要答题，密封线外不准填写考生信息，违者考试成绩按0分处理………………评卷密封线…………中南大学考试试卷2010~2011学年一学期机械设计基础课程时间100分钟闭卷，总分100分，占总评成绩70%2011年1月14日题号一二三四五六七八九十合计得分评卷人复查人一、计算图示机构的自由度，若含有复合铰链，局部自由度和虚约束请明确指出。（10分）解：局部自由度1处（B）和虚约束1处（I或H）n=6，PL=8，PH=1F=6×3-8×2-1=1二、设计一铰链四杆机构。设已知其摇杆CD的长度LCD=75mm，行程速度变化系数k=1.5，机架AD的长度LAD=100mm，又已知摇杆的右极限位置与机架间的夹角为ψ=45°试用作图法求曲柄的长度LAB和连杆的长度LBC。（保留作图痕迹）。（10分）（参考答案见后）得分评卷人得分评卷人三、图示为一偏置式直动尖底从动件盘形凸轮机构。已知从动件尖底与凸轮廓线在B0点接触时为初始位置。试用作图法在图上标出：（10分）(1)当凸轮从初始位置转过1=90°时，从动件走过的位移S1；(2)当从动件尖底与凸轮廓线在B2点接触时，凸轮转过的相应角度2。说明：(1)不必作文字说明，但必须保留作图线；(2)S1和2只需在图上标出，不必度量数值。（参考答案见后）四、已知一对正常齿制的外啮合标准直齿圆柱齿轮传动的中心距a=120mm,传动比i12=3,模数m＝3，试确定两轮的齿数Z1、Z2，并计算齿轮2的分度圆、齿顶圆、齿根圆、基圆的直径和齿距。（10分）解：a=m(Z1+Z2)/2，i12=Z2/Z1Z1=20，Z2=60d2=mZ2=180da=d2+2h*am=180+2×1×3=186df=d2-2(h*a+c*)m=180-2(1+0.25)×3=172.5db2=d2cos=180×cos20°=169.14p=m=9.42五、图示轮系中，已知Z1=Z2=20，Z4=Z5=30，Z3=60，Z6=90，n4=2000r/min，求n1的大小及方向。（10分）解：混合轮系，其中1、2、3定轴轮系4、5、6周转轮系i13=n1/n3=-Z2Z3/Z1Z2=-3iH46=(n4-nH)/(n6-nH)=-Z5Z6/Z4Z5=-3nH=n1n3=n6联立求解得：n1=400(r/min)n1与n4方向相同。得分评卷人得分评卷人得分评卷人21n64354n4---○---○------○---○---学院专业班级学号姓名…………评卷密封线………………密封线内不要答题，密封线外不准填写考生信息，违者考试成绩按0分处理………………评卷密封线…………六、一平带传动，已知两带轮直径分别为150mm和400mm，中心距为400mm，小轮主动、转速为1460r/min。若传递功率为5kW，带与带轮间的摩擦系数f＝0.3。试求：（1）小带轮包角；（2）带的紧边拉力和松边拉力；（3）此带传动所需的初拉力。（10分）解：（1）1=180°-（d2-d1）/a×57.3°=144.2°(2)P=Fv/1000=(F1-F2)×1460×0.15/(4×60×1000)F1-F2=1745(N)F1/F2=efvα联立求解得：F1=3293(N)，F2=1548(N)(3)F0=(F1+F2)/2=2420.5(N)七、图示螺栓联接中，采用两个M20的螺栓，其许用拉应力2160mmN，联接件结合面间摩擦系数20.0f，防滑系数2.1sK，试计算该联接允许传递的静载荷?F（M20的螺栓mmd294.171）。(10分)FF/2F/2（参考答案见：略）八、在下图所示的蜗杆---斜齿圆柱齿轮传动装置中，已知轴Ⅰ上为输入轴，已知齿轮4为左旋齿轮，转向如图示。（1）在图上标出斜齿轮3的螺旋角方向和转向，并标出齿轮3、4所受的三个分力的方向；（2）若欲使轴II上的两轮的轴向力抵消一部分，确定蜗杆1、蜗轮2的螺旋角方向，并在图上标出轴Ⅰ、Ⅱ的转动方向。（10分）（注：土木专业仅做第一问，交通设备专业两问皆做）（参考答案见后）得分评卷人得分评卷人得分评卷人九、某一水泵轴选用6207滚动轴承支承，转速n=2550r/min，轴承所受的径向力Fr=2200N，轴向力Fa=560N，要求轴承的使用寿命为10000小时，问（1）此轴承是什么轴承，与其相配的轴的直径等于多少？（2）轴承寿命)(PfCfLpt，请问C是轴承的什么参数？（3）已知动载荷系数X=0.56,Y=1.99；fp=1.1,ft=1，Cr=25500N，请问选用6207是否合适？（本题10分）解：（1）6207：深沟球轴承，相配的轴的直径35mm(2)(参考答案：略）十、图所示轴系结构，按示例①所示，编号指出其余错误。（注：不考虑轴承的润滑方式以及图中的倒角和圆角）。(10分)（土木专业指出其中5处即可）示例：①-缺少调整垫片（参考答案：略）得分评卷人得分评卷人题（二）设计一铰链四杆机构。设已知其摇杆CD的长度LCD=75mm，行程速度变化系数k=1.5，机架AD的长度LAD=100mm，又已知摇杆的右极限位置与机架间的夹角为ψ=45°试用作图法求曲柄的长度LAB和连杆的长度LBC。解：根据求得：θ=36°-如按上图极位角位置显然不对（无解）因极限位置曲柄与连杆共线，故：AC=LAB+LBCAC1=LBC-LAB故：LAB=（AC-AC1）/2，LBC=（AC+AC1）/2,(LAB=67.7，LBC=94.2)11180KK题（三）解：如图所示，正确作出偏距圆按-ω方向转90°，在图上正确标出S1过B2点作偏距圆切线，正确标出2角题（八）解：旋转方向：n4n3n2斜齿轮螺旋方向：Z4左旋Z3右旋受力方向：n4Ft4Ft3⊙Fa3（要求抵消部分轴向力）Fa2Ft1n1顺时针旋转蜗轮蜗杆轮螺旋方向：蜗杆n1顺时针旋转、蜗轮n2蜗杆右旋蜗轮右旋