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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）。

4