北京科技大学机械设计期末试卷

一、判断题（每小题1分，共10分）1、一对渐开线标准直齿圆柱齿轮，两轮模数相同，压力角相同，但齿数z1≠z2，其分度圆半径一定相等。(F)2、定轴轮系中惰轮不仅与传动比大小有关，还可以改变从动轮的转向。(F)3、套筒滚子链，节距越大，承载能力越高，工作也越平稳。(F)4、行星轮系的自由度为1；差动轮系的自由度为2。(T)5、在渐开线圆柱齿轮传动中，相啮合的大小齿轮的齿根弯曲应力是相等的。(F)6、只承受弯矩，而不承受扭矩的轴称为心轴。(T)7、滚动轴承的摩擦系数一定比滑动轴承的摩擦系数小。(F)8、滑动螺旋传动的主要缺点是磨损大，效率低。(T)9、机器中独立运动的单元体，称为零件。(F)10、在铰链四杆机构中，如存在曲柄，则曲柄一定为最短杆。(F)二、选择题（每小题1分，共10分）1、右图所示轮系属C轮系。A定轴B差动C行星2、计算蜗杆传动的传动比时，公式C是错误的。3、铰链四杆机构中若最短杆和最长杆长度之和大于其他两杆长度之和，则机构中B。A一定有曲柄存在B一定无曲柄存在C是否有曲柄存在还要看机架是哪一个构件4、齿轮连续传动条件是重合度C。A小于1B等于1C大于15、斜齿轮传动的动载荷与5同样的直齿轮传动的动载荷相比：B。A相等B较小C较大6、要求传动比准确，传动平稳，长时间连续工作，应选用B为好。A带传动B斜齿圆柱齿轮传动C蜗杆传动7、在以下几种螺纹中，C传动效率最高。A三角形螺纹B梯形螺纹C锯齿形螺纹7、下列各类滚动轴承中，除主要承受径向载荷外，还能承受不大的双向轴向载荷的是A。A深沟球轴承B角接触球轴承C圆柱滚子轴承9、锥齿轮传动中，两轴线之间的交角用得最广泛的是C。A60B75C9010、在下列联接方式中C可以同时起将轴上零件在轴上作周向和轴向固定的作用。A平键B花键C过盈配合三、分析题（每小题10分，共70分,答案做在试卷上）1、计算图示机构的自由度。如有虚约束，多余自由度，复合铰链请指出。并指出该机构是否有确定运动（带箭头的构件为主动件）。答：C处为复合铰链，没有虚约束和多余自由度。自由度:F=3n-2PL-PH=3×7-2×10=1自由度数目与机构原动件数目相同，机构有确定运动。2、请列举出两种能够实现直线往复运动的机构，并绘制相应的机构简图，指出其中的主动件和实现往复运动的构件。答：曲柄滑块机构：主动件——曲柄AB，实现往复运动的构件——滑块凸轮机构：主动件——凸轮，实现往复运动的构件——导杆3、在图示轮系中，已知z1=24，z2=18，z3=15，z3′=30，z4=105，试求i1H。4、试选择以下轴系中的滚动轴承的类型，并说明理由：1）高速磨头，轴转速n=12000r/min；2）餐桌上的回转圆盘；答：1）可根据受力情况选择向心球轴承或角接触球轴承，转速高适宜采用球轴承，滚动体为球，点接触。受径向载荷为主，故选用向心轴承或角接触轴承。2）应选择推力轴承。以受轴向载荷为主，故选用推力轴承。载荷不大，且转速很低，滚动体为球和滚子均可。5、开式齿轮传动应按何种强度条件进行计算？怎样考虑它的磨损失效？答：主要失效形式为齿面磨损和轮齿弯曲疲劳折断，尤其要考虑轮齿经磨损后齿厚会减薄。通常按轮齿弯曲疲劳强度进行设计计算，并将计算出来的模数增大5％～15％以考虑磨损对齿厚减薄的影响。在具有较大冲击载荷或短时过载的情况下，还应验算轮齿是否会发生齿面塑性变形及轮齿静力折断现象。6、指出下面V带传动中，哪一种结构合理？为什么？答：图a）的结构更为合理，图b）的张紧轮布置使带轮的包角减小，降低了带传动的传动能力，容易造成打滑。7、图示为一两级斜齿圆柱齿轮减速器，轮1主动，已知轮1的转向及螺旋线方向，求：1）使II轴轴承所受轴向力最小时，各齿轮的螺旋线方向。2）齿轮2、3所受各分力的方向。四、结构改错题（本题10分，答案做在试卷上）一轴系结构如图所示，试指出其结构错误之处，并简要说明错误原因，不必改正。（至少指出5处）答：结构错误如下1、4处套筒外径过大，轴承无法拆卸；2、7处缺少周向定位；3处轴段应短于齿轮宽，避免三线共面；5处轴应制造阶梯，避免轴承安装困难；6处联轴器不应与轴承盖接触，联轴器缺少轴向定位，轴承盖开孔应大于轴径；8处缺少轴向固定。一、填空题1、一对人字齿轮传动，两轴系中的一个采用两端固定的轴向固定方式，而另一个轴系应采用两端游动的轴向固定方式2、普通平键联接当采用双键时，两键应在轴向相隔180（度）布置3、链传动通常放在传动系统中的低速级4、斜齿圆柱齿轮传动的齿轮系数与齿数、螺旋角和变位系数有关，而与模数无关5、承受预紧力PF的紧螺栓联接在受工作拉力F时，剩余预紧力'PF，其螺栓所受的总拉力0F=FFP'。6、带传动中，带的弹性滑动是带传动的正常工作运动特性，是不可避免的。7、两级圆柱齿轮传动中，其中一级为斜齿圆柱齿轮传动，它一般用在高速级。8、锥齿轮的当量齿数一定比实际齿数大。9、轴按所受载荷性质分类，只承受弯矩的称心轴，只承受扭矩的称传动轴，承受弯矩和扭矩的称为转轴。二、单项选择题1、当某转轴所受的径向力大小方向不变时，其外圆面上任一点的弯曲应力属于C应力A、静应力B、脉动循环应力C、对称循环应力D、循环特性r=0.52、带传动工作时松边带速（A）紧边带速A、小于B、大于C、等于D、可能大于、小于或等于3、型号为6351的滚动轴承，其内径是（A）A、75mmB、8mmC、15mmD、73mm4、锯齿形螺纹两侧的牙型角分别为3°和30°，在螺纹升角相同的条件下，其传动效率（C）A、低于矩形螺纹，而与梯形螺纹相同B、高于三角形螺纹，而低于梯形螺纹C、仅低于矩形螺纹，比三角形、梯形螺纹都高D、低于矩形螺纹，与三角形螺纹相同5、受翻转（倾覆）力矩的螺栓组联接，螺栓的布置宜选择（A）D、以上三个方案不不可用三、是非题1、齿面载荷分布（不均）系数K与齿轮的布置情况无关。（F）2、设计某普通碳钢零件时，校核后刚度不足，采用高强度合金钢时，对提高其刚度是不起作用的。（F）3、在传动比不变的条件下，当V带（三角带）传动的中心距较大时，小带轮的包角就较大，因而承载能力也较高。（T）4、链节距愈小，链轮齿数愈多，动载荷将愈大。（F）5、唇形密封圈装置采用两个油封相背放置（密封圈唇部相反方向放置），主要是为了提高防漏油效果。（T）6、一端圆头一端方头的C型平键一般用于轴的伸出端。（T）7、为了引导润滑油分布到滑动轴承的整个工作面上，一般要在轴承的承载区开设油孔和油沟。（Ｆ）8、蜗杆传动正确啮合的条件之一是蜗杆和涡轮的螺旋角大小相等、方向相同。（Ｔ）9、滚动轴承工作时承受的当量动载荷不得大于其基本额定动载荷。（Ｆ）10、在公称直径和螺距相同的条件下，双线螺纹副比单线螺纹副效率高。（Ｔ）四、简答题１、一对传动比大于１的标准齿轮啮合时，哪个齿轮的齿面接触应力较大？哪个齿轮的齿根弯曲应力较大？为什么？答：从动轮齿轮的齿面接触应力较大，主动齿轮的齿根弯曲应力较大。因为传动比ｉ＞１，21zz，啮合过程中小齿轮的啮合次数比大齿轮多，故小齿轮的齿面硬度一般比大齿轮高３０－５０ＨＢＷ，齿面硬度较高的容易齿根弯曲，齿面硬度较低的容易发生点蚀。２、滑动螺旋采用的梯形螺纹、锯齿形螺纹，各有何特点？答：梯形螺纹：牙型为梯形，牙型角30，牙根强度高，加工工艺性好，形成的螺纹副对中性好，有较高的传动效率，主要用于传动。锯齿形螺纹：牙型为不等边梯形，牙型角33，工作强度和传动效率均高于梯形螺纹副，大经处无间隙，对中性好，牙侧角分别为3和30答：Ｂ最合理。张紧轮应放于松边，便于张紧。若张紧轮在内测，应靠近大轮，以免过分影响小轮包角；若张紧轮在外侧，应靠近小轮，增大包角。寿命：Ａ＞Ｂ＞Ｃ４、如图所示的两种滑轮轴结构，一种轴与轮一起转动（图ａ），另一种轴固定，轮在轴上转动（图ｂ），试比较两种结构的优缺点。答：５、简述液体动压油膜形成的必要条件是什么？下列哪种情况可能形成液体动压润滑。答：１）润滑油要具有一定的粘度。２）两摩擦表面要具有一定的相对滑动速度。３）相对滑动的表面要形成收敛的楔形间隙。４）有足够充足的供油量。Ｄ可能形成液体动压润滑６、提高零件的疲劳强度通常采取哪些措施？（举出三种即可）答：１）降低表面粗糙度２）零件经淬火、渗碳、渗氮等热处理或化学热处理３）零件经滚压、喷丸等机械处理４）尽可能降低零件上的应力集中５）合理选用高强度材料和热处理及强化工艺７、与带传动、齿轮传动相比较，链传动有哪些优缺点？答：与带传动相比，链传动的优点：①没有弹性滑动，平均传动比较准确，传动可靠②张紧力小，轴与轴承所受载荷较小③效率较高，可达９８％④链条在机构中应用很广泛与齿轮传动相比，链传动的优点：①可以有较大的中心距②可在高温环境中工作，也可以用于多灰尘的环境，但寿命缩短③成本较低链传动的缺点：①链的瞬时速度和瞬时传动比都是变化的，传动平稳性较差，工作时有噪声，不适合高速场合②不适用于转动方向频繁改变的情况③只能用于平行轴间传动８、开式齿轮传动应按何种强度条件进行计算？怎样考虑它的磨损失效？答：开式齿轮传动应按弯曲疲劳强度进项计算。按轮齿弯曲疲劳承载能力求出应有的模数后，再加大１０％－１５％后，计算五、分析题１、展开式二级圆柱齿轮减速器如图所示，１齿轮主动，试确定：１）使Ⅱ轴所受轴向力最小时，齿轮３的螺旋线应是何旋向？在图中标出齿轮２、３的螺旋线方向２）在图上标出齿轮２、３所受各分力方向2、指出图示轴系中的10处结构错误（用笔圈出错误之处，并要求说明错误的原因，不要求改正）（不得多于19处，若多于10处，按前10处计算）②轴与轴承盖相碰③④装不进去，应阶梯⑤缺少调整垫片⑥加工过长，不变安装，应阶梯⑦轴与端盖直接接触⑧联轴器没有轴向固定⑨齿轮没轴向固定，缺键⑩轴肩过高，无套筒⑪轮毂键槽不对，与齿轮键不在同一角度⑫联轴器没轴向固定⑬多出一个键六、计算题1、图示方形盖板用4个螺钉与箱体联接，吊环作用10KN的力，吊环因制造误差，中心O与螺栓组形心O偏离24mm，求受力最大的螺栓所受的工作拉力。答：在qF作用，每个螺栓所受的轴向力（工作拉力）为：KNFFq5.24/当移到O’点后，螺栓组增加一倾覆力矩M作用，其大小为：2402410OOFMq在倾覆力矩作用下，左上方被压紧，1螺栓杆拉力减小；右下方被放松，3螺栓杆拉力增大，工作拉力最大。在倾覆力矩作用下，3所受的拉力为：KNRMF31212024033螺栓3所受的工作拉力合力为：KNFFF833.2315.2332、一旋转轴直径的d=80mm，手径向力F=2KN，跨距L=2m。F力作用在二支点中间，试计算a点的最大最小弯曲应力max、min、应力幅a、平均应力m和循环特性系数r，并画出其变应力图。（弯曲应力31.0dMb）3、图示斜齿轮轴由一对7307AC型角接触球轴承正安装来支撑，已知NFr26001，NFr19002，NFA600。试求：1）轴承的内部轴向力1SF、2SF，并图示方向；2）轴承的轴向力1aF、2aF；3）轴承的当量动载荷1P、2P，并判断危险轴承。注：轴承内部轴向力17.0rSFF，7.0e，当eFFra/，X=0.41，Y=0.85;当eFFra/，X=1,Y=0。4、设计如图所示齿轮减速传动时，已知输入轴转速min/7301rn，轮1、2的传动比5.11i，轮2、3的传动比22i，每天工作8h，每年工作260天，预期寿命10年。求各齿轮的接触应力及弯曲应力循环次数N。