1、 机械设计基础试卷 1 一、选择题：本大题共 15 个小题，每小题 3 分，共 45 分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目的要求，把所选择项前的字母填在题后的括号内。 1下列铰链四杆机构中，能实现急回运动的是 A双摇杆机构 B.曲柄摇杆机构 C 双 曲 柄 机 构 D. 对心曲柄滑块机构 【 】 2平面连杆机构中，当传动角 较大时，则 A 机构的传力性能较好 B. 机构的传力性能较差 C可以满足机构的自锁要求 D.机构的效率较低 3当一对渐开线齿轮制成后，即使两轮的中心距稍有改变，其角速度比仍保持原值不变，原因是： A. 压力角不变 B. 啮合角不变 C 节圆半径不变 D. 基 圆
2、半 径 不 变 【 】 4渐开线齿轮实现连续传动时，其重合度为 A Z1， b1b2,其接触应力的大小是 A H1 H2 C. H1= H2 D. 可能相等，也可能不等 【 】 9实际齿数相同时，直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮三者齿形系数之间的关系为 A直齿圆柱齿轮的最大 B. 斜齿圆柱齿轮的最大 C 直齿圆锥齿轮的最大 D. 三者数值相同 【 】 10在润滑良好的条件下，为提高蜗杆传动的啮合效率，可采用的方法为： A减小齿面滑动速度 s B. 减少蜗杆头数 Z1 C 增 加 蜗 杆 头 数 Z1 D. 增大蜗杆直径系数 q 【 】 11. 带传动中，弹性滑动 A在张紧力足够时可以避
3、免 B在传递功率较小时可以避免 C在小带轮包角足够大时可以避免 D 是 不 可 避 免 【 】 12带传动作减速传动时，带的最大应力 max等于 A. 1+ b1+ c B. 1+ b2+ c C. 2+ b1+ c D. 2+ b2+ c 【 】 13. 转轴的变曲应力为 A对称循环变应力 B.脉动循环变应力 C 非 对 称 循 环 变 应 力 D. 静 应 力 【 】 14在基本额定动载荷 C 作用下，滚动轴承的基本额定寿命为 106 转时，其可靠度为 A 10% B. 80% C.90% D.99% 【 】 15在圆柱形螺旋拉伸（压缩）弹簧中，弹簧指数 C 是指 A弹簧外径与簧丝直径之比
4、值 B弹簧内径与簧丝直径之比值 C弹簧自由高度与簧丝直径之比值 D 弹 簧 中 径 与 簧 丝 直 径 之 比 值 【 】 二、填空题：本大题共 10 个小题，每空 1 分，共 20 分。把答案填在题中横线上。 三、分析题：本大题 2 个小题，共 15 分 图 1 所示链铰四杆机构中，各构件的长度为 a=250mm,b=650mm, C=450mm,d=550mm。试问：该机构是哪种铰链四杆机构，并说明理由。 图 126（本题满分 5 分）最短杆与最长杆长度之和（ 250+650）小于其余两杆长度之和（ 450+550），满足存在曲柄的必要条件，且最短杆为连架杆。 （ 3 分） 故该铰链四杆机
5、构为曲柄摇杆机构。 （ 2 分） 计算图 3 所示机构的自由度（若图中含有复合铰链、局部自由度和虚约束等情况时，应具体指出 ）。 图 3 115243 F E、 F 处之一为虚约束 29（本题满分 12 分） 一对标准渐开线直齿圆柱齿轮外啮合传动，已知标准中心距 a=160mm，传动比 i12=3,大齿轮齿数 Z2=60，齿顶高系数 h*a=1,径向间隙系数 C*=0.25，分度圆压力角 a=20 .试求出： （ 1）齿轮的模数 m,小齿轮 1 的分度圆半径 r1;基圆半径 rb1;分度圆上的齿厚 S。 （ 2）若实际安装中心距 a=164mm 时， 计算啮合角 a，及小齿轮的节圆半径 r1（
6、 1）小齿轮齿数 2036021 izz模数 mmzz am 46020 1 6 022 21 分度圆半径 mmmzr 4022042 1 基圆半径 mmrrb 59.3720c o s40c o s11 分度圆齿厚 mmms 28.62 414.32 （ 2）（ 2） 9 1 6 8.020c o s1 6 0c o sc o s aa 54.23 节圆半径 54.23c o s/59.37c o s/11 brr =41.00mm （或 mmiar 00.413116411 ） 30. (本题满分 10 分 ) 已知图 4 所示轮系中各齿轮的齿数为： Z1=20， Z2=30， Z3=80
7、， Z4=25， Z5=50。求轮系的传动比 i15。 图 4 该轮系为混合轮系。由齿轮 1、 2、 3 和转臂 H 组成行星轮系，齿轮 3 固定， 03 。 则 42080133113 zzi HHH 得 511 HHi 由题图知 51144 HH ii （ 6 分） 由题图轮 4、 5 组成定轴轮系，则 22550455445 zzi （ 2 分） 1025451415 iii 31（本题满分 10 分） 图 5 表示两平板用 2 个 M20 的普通螺栓联接，承受横向载荷 F=6000N，若取接合面间的摩擦系数 =0.2，可靠性系数 KS=1.2，螺栓材料的的许 用应力 =120N/mm2
8、,螺栓的小径d1=17.294mm。试校核螺栓的强度。 一个螺栓的横向工作载荷 NzFR 3 0 0 026 0 0 0 （ 1 分） 预紧力 NfmRKQ sp 1800012.0 30002.1 （ 4 分） 强度校核 67.9942 9 4.171 8 0 0 03.143.1221 dQ p N/mm2 强度满足 一对 70000AC 型角 接触球轴承背对背反安装在图 6 所示轴系中，轴承 1 的径向载荷R1=2000N，轴承 2 的径向载荷 R2=4000N，轴上作用的轴向外载荷 FA=800N，轴承附加轴向力 S 的计算式为 S=0.68R。求轴承 1 和轴承 2 的轴向载荷 A1
9、 和 A2。 R1 R21 2图 6 解 NRS 1 3 6 02 0 0 068.068.0 11 NRS 2 7 2 04 0 0 068.068.0 22 S1、 S2 方向见第 32 题答案图 12 3 5 2 02 7 2 08 0 0 SNSF A 轴承 1“压紧”， A1=FA+S2=3520N 轴承 2“放松”， A2=S2=2720N 六、结构改错题：本大题只有 1 个小题，满分 12 分 34在图 8 上直接改正轴系结构的错误。（齿轮传动油润滑，滚动轴承脂润滑，轴端安装 V 带轮） 第 34 题答案图 应画出键； 去掉套筒，画出定位轴肩； 画出密封件； 轴承改为面对面正安装
10、； 缩短装齿轮的轴段长度； 键长应短于轮毂长度； 左右两轴承内侧加档油环； 左右两轴 承盖与箱体间加垫片。 每改正 1 处错误 二、填空题：本大题共 8 个小题，每空 1 分，共 16 分。把答案填在题中横线上。 17在铰链四杆机构中，存在曲柄的必要条件是 和 。 18在设计凸轮机构时，凸轮基圆半径取得越 ，所设计的机构越紧凑，但是压力角 ，使机构的工作情况变坏。 19渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是两齿轮 和 必须分别相等。 20斜齿圆柱齿轮 的标准模数是 。直齿圆锥齿轮的标准模数是 。 21平键的截面尺寸应按 从键的标准中查取，键的长度 L 可参照 从标准中选取。必要时应进行强度校核。
11、22对一般精度的直齿圆柱齿轮传动作弯曲强度计算时，将轮齿看作 ，并假定全部载荷作用于 。 24普通 V 带传动的设计准则是，保证带 以及具有一定的 。 24按照滑动轴承工作时的摩擦状态，可分为 滑动轴承和 滑动轴承两种主要类型。 力 Fa3 方向。 四、计算题：本大题共 5 个小题，共 50 分） 26（本题满分 4 分） 计算图 2 所示机构的自由度（若图中含有复合铰链、局部自由度和虚约束等情况时，应具体指出。） 115243 F 滚子处局部自由度 27（本题满分 14 分） 一对渐开线标准圆柱直齿轮外啮合传动，已知齿轮的齿数 Z1=30， Z2=40，分度圆压力角 ,齿顶高系数 *ah =
12、1,径向间隙系数 C*=0.25，标准中心距 a=140mm。试求出：齿轮的模数 m；两个齿轮的分度圆半径 r1 、 r2;基圆半径 rb1、 rb2;齿顶圆半径 ra1、 ra2 。 ),(2 21 zzma 模数 mmzz am 44030 1 4 02221 （ 4 分） 分度圆半径 mmmzr 6023042 11 （ 1 分） mmmzr 8024042 22 （ 1 分） 基圆半径 mmrrb 382.5620c o s60c o s11 （ 2 分） mmrrb 1 7 5.7520c o s80c o s22 （ 2 分） 齿顶圆半径 mmmhrr aa 644160*11 （
13、 2 分） mmmhrr aa 844180*22 28（本题满分 10 分） 已知图 3 所示轮系中各齿轮的齿数为： Z1=20， Z2=40， 2z =20, Z3=80。试求 轮系的传动比 i1H。 29（本题满分 12 分） 图 4 所示一对角接触球轴承支承的轴系，轴承正安装（面对面），已知两个轴承的径向载荷分别为 Fr1=2000N， Fr2=4000N,轴上作用的轴向外载荷 KA=1000N，轴承内部派生轴向力 S 的计算式为 S=0.7Fr，当轴承的轴向载荷与径向载荷之比 Fa/Fre 时， X=0.41， Y=0.87；Fa/Fr e 时， X=1， Y=0， e=0.68；载
14、荷系数 fp=1.0.试计算： （ 1）两个轴承的轴向载荷 Fa1、 Fa2; （ 2）两个轴承的当量动载荷 P1、 P2 121 3231 zz zzHH 82020 80401 H H （ 6 分） 81 H H i1H=9 （ 4 分） 29（本题满分 12 分） 解 （ 1） S1=0.7Fr1=0.7 2000=1400N S2=0.7Fr2=0.7 4000=2800N S1、 S2 方向如第 29 题答案图。 S1+KA=1400+1000=2400NS2 轴承 1“压紧”， Fa1=S2-KA=1800N （ 3 分） 轴承 2“放松”， Fa2=S2=2800N （ 3 分） （ 2） eFFra 9.02 0 0 01 8 0 011 NFYFXfP arp 2 3 8 6)1 8 0 087.02 0 0 041.0(0.1)( 11111 （ 3 分） eFFra 7.04000280022 NFYFXfP arp 4 0 7 6)2 8 0 087.04 0 0 041.0(0.1)( 22222
