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機械設計基礎 一．填空題： 1 .凸輪主要由（ 凸輪 ），（ 從動件 ）和 ( 機架 )三個基本構件組成。 2 .凸輪機構從動件的形式有由 （ 尖頂 ）從動件，( 滾子 ）從動件和（ 平底 ）從動件。 3 .按凸輪的形狀可分為（ 盤型 ）凸輪、（ 移動 ）凸輪、（ 圓柱 ）凸輪、（ 曲面 ） 4. 常用的間歇運動機構有（ 棘輪 ）機構，（ 槽輪）機構，（凸輪間歇）機構和 ( 不完全齒 ) 機構等幾種。 5 螺紋的旋向有（ 左旋 ）和（ 右旋 ）; 牙形有 ( 三角形 ). ( 梯形 ). ( 矩形 ). ( 鋸齒形 ) 6. 標準外嚙合斜齒輪傳動的正確嚙合條件是：兩齒輪的（法面模數(shù) ）和（法面壓力 角 ）都相等，齒輪的（ 螺旋 ） 相等 （ 旋向 ）_相反 7 已知一平面鉸鏈四桿機構的各桿長度分別為a=150, b=500, c=300, d=400， 當取c 桿為機架時，它為（ 曲柄搖桿 ）機構；當取d桿為機架時，則為（ 雙搖桿 ）機構。 8 平面連桿機構當行程速比K（ ＞1 ）時，機構就具有急回特性。 9 曲柄搖桿機構產(chǎn)生“死點”位置的條件是：當為（ 曲柄 ）主動件（ 曲柄與機架 ）共線時。 13 螺紋聯(lián)接的基本類型有（ 螺栓聯(lián)接 ）、（ 雙頭螺柱聯(lián)接 ）、（ 螺釘聯(lián)接 ）、（ 緊定螺釘聯(lián)接 ）四種。 14 輪系按其軸相對機架是固定還是運動的可分為（定軸 ）輪系和（周轉(zhuǎn) ）輪系。 15 滾動軸承代號為62305/P5；各部分的含義是：“6”表示（溝球軸承 ）；“23”表示（ 寬度系數(shù) ）； “05”表示（ 內(nèi)徑代號 ）；P5表示（ 精度公差等級 ）。 16.螺紋的公稱直徑是指它的（ 大徑 ），螺紋“M12X1.5左”的含義是 （ 左旋細牙螺紋公稱直徑12 ）。 17.螺紋的公稱直徑是指它的 ( 大徑 )。M16*2的含義是 ( 細牙螺紋外徑16螺距2 )。 18.滾動軸承代號“6215”的含義是_ （"6"_表示是普通深溝球軸承，2_是寬度系列 5是內(nèi)徑代號 ). 20.一調(diào)整螺旋，采用雙線粗牙螺紋，螺距為3毫米，為使螺母相對螺桿沿軸線移動2毫米，則螺桿應轉(zhuǎn)___1/3______圈。 21.凸輪機構中的壓力角是指 __輪上接觸點的切線與從動件的運動速度方向_____間的夾角。 22.在曲柄搖桿機構中，當曲柄等速轉(zhuǎn)動時，搖桿往復擺動的平均速度不同的運動特性稱為__急回特性_________。 23.為保證四桿機構良好的機械性能，___傳動角__________不應小于最小許值 25.采用螺紋聯(lián)接時，若被聯(lián)接件總厚度較大，切材料較軟，在需要經(jīng)常裝卸的情況下，宜采用_____雙頭螺栓聯(lián)接__________________。用于薄壁零件聯(lián)接的螺紋，宜采用_____三角形細牙螺紋__________________。 26.帶傳動的主動輪直徑d1=180mm,轉(zhuǎn)速n1=940rpm,從動輪直徑d2=710mm，轉(zhuǎn)速n2=233rpm,,則彈性滑動系數(shù)為ε=-0.022__。 27.以凸輪的理論輪廓曲線的最小半徑所做的圓稱為凸輪的___基圓______。 28.仿形法加工齒輪，根據(jù)被加工齒輪的__模數(shù)，齒輪__________選擇刀號。 29.圖示機構要有確定運動需要有_______1__________個原動件。 30.國標規(guī)定：三角帶有__YZABCDE___________七種類型傳遞能力最大的為__Y__型。最小的為__E__型。代號A1000表示___A型帶基準長度1000mm______。 31.A、B、C 三種類型的普通平鍵b、h、h相同，則工作中受擠壓面積最大的應屬_B___型。 32.機構的最小運動單元稱為__構件________，機器的最小制造單元稱為_零件_________。 33.螺紋聯(lián)接的基本類型主要有__螺栓聯(lián)接____________，___螺釘聯(lián)接______________，___雙頭螺柱聯(lián)接_____________， __緊定螺釘聯(lián)接_______________。 34.鏈“B18X80”的含義是____B_型鍵寬度 _ b=18mm,長度L=80mm________________。 二．判斷題：（每題1分，共20分） 1．運動副是聯(lián)接，聯(lián)接也是運動副。 錯 2．四桿機構中，曲柄的極位夾角θ越大，機構的急回特性也越顯著。對 3．在實際生產(chǎn)中，機構的“死點”位置對工作都是不利的，處處都要考慮克服。錯 4．分度圓上壓力角的變化，對齒廓的形狀有影響。對 5．局部自由度是不影響其它構件運動的個別構件的獨立運動，因此對機構的自由度也沒有影響。 錯 6．機構運動簡圖只表示構件和運動副，所以作圖的時候不考慮構件的尺寸和形狀。 錯 7．鉸鏈四桿機構中最短的構件一定是曲柄。 錯 8．通過離合器聯(lián)接的兩軸可在工作中隨時分離。 錯 9．凸輪轉(zhuǎn)速的高低，影響從動桿的運動規(guī)律。錯 10．槽輪機構的主動件一定是拔盤。錯 11．漸開線標準直齒圓柱齒輪傳動，由于安裝不準確，產(chǎn)生了中心距誤差，但其傳動比的大小仍保持不變。對 12．螺釘聯(lián)接用需要經(jīng)常拆卸的場合。錯 13．漸開線園柱齒輪齒廓曲線上各點的壓力角都相等，且等于20。錯 14．同一模數(shù)和同一壓力角，但不同齒數(shù)的兩個齒輪，可以使用一把齒輪刀具進行加工。對 15．齒輪傳動時，重合度越大，傳動時就會平穩(wěn)。 錯 16．閉式軟齒面齒輪傳動，應先按齒面接觸疲勞強度進行設計，再按彎曲疲勞強度校核齒根的彎曲強度。對 17．蝸桿的旋向不會影響蝸輪的傳動方向。 錯 18．當軸上有多處鍵槽時，應使各鍵槽位于軸的同一母線上。對 19．滾動軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架組成。對 20．工作中轉(zhuǎn)動的軸稱為轉(zhuǎn)軸。錯 三．選擇題：（每題1.5分，共35分） 1 .對于鉸鏈四桿機構，當滿足桿長之和的條件時，若取 ( C )為機架， 將得到雙曲柄機構。 A．最長桿 B．與最短桿相鄰的構件 C．最短桿 D．與最短桿相對的構件. 2 凸輪機構從動桿的運動規(guī)律，是由凸輪的（ D）所決定的。 A．壓力角 B．滾子 C．形狀 D．輪廓曲線 3 對于鉸鏈四桿機構，當滿足桿長之和的條件時，若?。˙ ）為機架，一定會得到曲柄搖桿機構。 A.最長桿B.與最短桿相鄰的構件 C．最短桿 D.與最短桿相對的構件 4 為保證平面四桿機構良好的傳力性能，（ B）不應小于最小許用值。壓力角 B．傳動角 C．極位夾角 D．嚙合角 5 .平面四桿機構無急回特性時，行程速比系數(shù)(C )。 A．大于1 B．小于1 C．等于1 6 .機器與機構的區(qū)別在于(C )。 A. 是否由各種零件經(jīng)裝配而成的組合體 B.它們各部分之間是否有確定的相對運動 C. 在工作時是否能完成有效的機械功或能量轉(zhuǎn)化 7. 曲柄搖桿機構中，曲柄為主動件，則傳動角是（ D ）。 A 搖桿兩個極限位置之間的夾角 B 連桿與搖桿之間所夾銳角 C連桿與曲柄之間所夾銳角 D 搖桿與機架之間所夾銳角 8.圖示機構中有（ A ）虛約束。 A 1個 B 2個 C 3個 D 沒有 9．在雙曲柄機構中，已知三桿長度為a=80， b=150 ， c=120， 則d桿長度為（ C ）。 A d<110 B d<190 C 110≤d≤190 10．下列凸輪機構中，圖__B_____所畫的壓力角是正確的。 11．凸輪機構從動桿的運動規(guī)律，是由凸輪（ B ） 所決定的。 A 轉(zhuǎn)速 B 輪廓曲線 C 形狀 12．圖示機構要有確定運動，需要有（A ）原動件。 A 1個 B 2個 C 3個 D 沒有 13. 采用螺紋聯(lián)接時，若被聯(lián)接件總厚度較大，且材料較軟，在需要經(jīng)常裝卸的情況下，宜采用（ B ）。 A 螺栓聯(lián)接 B 雙頭螺栓聯(lián)接 C 螺釘聯(lián)接 1.帶傳動中V帶是以__C__作為公稱長度的。 A.外周長度 B.內(nèi)周長度 C.基準長度 D. 14.常用螺紋的線數(shù)有單線雙線三線三種，其中用于聯(lián)接和用于傳動的各有_A______。 A.一種和兩種 B.一種和三種 C.兩種和兩種 D.兩種和三種 15.對于鉸鏈四桿機構，當滿足桿長之和的條件時，若取__C_______為機架，將得到雙曲柄機構。 A.最長桿 B.與最短桿相鄰的構件 C.最短桿 D.與最短桿相對的構件 16.標準三角帶型號的選定，取決于__A_____。 A.傳遞的功率 B.帶的線速度 C.帶的圓周力 D.高速軸上的扭矩 17.滾動軸承的主要失效形式是 ( A ) A.疲勞點蝕和磨損 B.磨損和塑性變形 C.疲勞點蝕和塑性變形 D. 18.螺栓的強度計算是以螺紋的_A___來計算的。 A.小徑 B.中徑 C.大徑 D. 19.V帶傳動工作時，與帶輪輪槽接觸是_C___。 A.帶的底面 B.帶的頂面 C.帶的兩側面 D. 20.在不完全液體潤滑徑向滑動軸承的設計中，限制pv值的主要目的是防止軸承_A____ A.過度磨損 B.塑性變形 C.疲勞破壞 D.溫升過高 22.鍵的長度尺寸確定的方法是_C___確定。 A.按輪轂長度 B.按輪轂長度和標準系列 C.經(jīng)強度校核后再按標準系列 D. 23.對正常齒制標準漸開線直齒圓柱齒輪，當用齒條刀具加工時，不發(fā)生根切的最小齒數(shù)，Zmin=__B__。 A.14 B.17 C.21 D.23 24.平鍵、花鍵、導向鍵和半圓鍵的聯(lián)接都屬于__B__。 A.緊鍵聯(lián)接 B.松鍵聯(lián)接 C.不可拆聯(lián)接 D. 25.載荷不大，多支點支承的軸系，宜選用__A___ A.深溝球軸承 B.調(diào)心球軸承 C.角接觸球軸承 D.圓柱滾子軸承 26.汽車下部，由發(fā)動機、變速器、通過萬向聯(lián)軸器帶動后輪差速器的軸，是__C____。 A.心軸 B.轉(zhuǎn)軸 C.傳動軸 D. 27.普通平鍵聯(lián)接傳遞動力是靠__B_____。 A.兩側面的摩擦力 B.兩側面的擠壓力 C.上下面的擠壓力 D.上下面的摩擦力 28.在下列四種型號的滾動軸承中，只能承受徑向載荷的是_B___。 A.6208 B.N208 C.30208 D.51208 29.下列四種螺紋中，傳動性能最好的是 ( D ). A.粗牙普通螺紋 B.細牙普通螺紋 C.梯形螺紋 D.鋸齒形螺紋 30.普通平鍵有三種型式,其中_C___平鍵多用在軸的端部。 A.圓頭 B.平頭 C.單圓頭 D. 31.能滿足超越要求的機構是_B___ A.外嚙合棘輪機構 B.內(nèi)嚙合棘輪機構 C.外嚙合槽輪機構 D.內(nèi)嚙合槽輪機構 32.下列四種螺紋中，自鎖性能最好的是__A_。 A.粗牙普通螺紋 B.細牙普通螺紋 C.梯形螺紋 D.鋸齒形螺紋 33.在V帶傳動設計中，若V帶帶速過大，則帶的__B_將過大，而導致帶的壽命降低。 A.拉應力 B.離心拉應力 C.彎曲應力 D. 三.判斷 1.輪系按結構形式可分為定軸輪系、行星輪系和復合輪系三大類。 (錯 ) 2.普通平鍵聯(lián)接是依靠鍵的上下兩平面間的摩擦力來傳遞扭矩的。 (錯 ) 3.凸輪轉(zhuǎn)速的高低，影響從動件的運動規(guī)律。 (錯 ) 4.V帶型號共有七種，其中Y型的截面面積最大，F(xiàn)型的截面面積最小。 (錯 ) 5.普通平鍵聯(lián)接是依靠鍵的上下兩面的摩擦力來傳遞扭距的。 (錯 ) 6.機構中的主動件和被動件都是構件。 (對 ) 7.錐齒輪傳動中，齒面的軸向分力是指向小端。 (錯 ) 8.至少有一個齒輪和它的幾何軸線繞另一個齒輪旋轉(zhuǎn)的輪系被稱為復合輪系。 (錯 ) 三.判斷 1.平底式從動件對于較復雜輪廓曲線的凸輪，也能準確地獲得所需的運動規(guī)律。 (錯 ) 2.一端固定、一端游動支承結構比較復雜，但工作穩(wěn)定性好，適用于工作溫度變化較大的長軸。 (錯) 3.軸系的兩端固定支承使結構簡單，便于安裝，易于調(diào)整，故適用于工作溫度變化不大的短軸。 (對 ) 4.非液體摩擦滑動軸承，驗算壓強p≤[p]的目的在于避免軸承產(chǎn)生點蝕。 (錯 ) 5.運動副的作用，是用來限制或約束構件的自由運動的。 (對 ) 6.外嚙合槽輪機構，槽輪是從動件，而內(nèi)嚙合槽輪機構，槽輪是主動件。 (錯 ) 7.平鍵的三個尺寸都是按軸的直徑在標準中選定的。 (對 ) 8.斜齒輪傳動的平穩(wěn)性和同時參與嚙合的齒數(shù)都比直齒輪高，所有斜齒輪多用于高速傳動。 (對 ) 9．一對齒輪嚙合時,兩齒輪的（ A ）始終相切。 A 分度圓 B 基圓 C 節(jié)圓 D 齒根圓 10．一般來說，（　A ）更能承受沖擊，（ B ）更適合于較高的轉(zhuǎn)速下工作。 A 滾子軸承 B 球軸承 11．高速重載齒輪傳動中，當散熱條件不良時，齒輪的主要失效形式是（ D ）。 A 輪齒疲勞折斷 B 齒面點蝕 C 齒面磨損 D齒面膠合 E 齒面塑性變形 12．斜齒制圓柱齒輪法面模數(shù)與端面模數(shù)的關系是（ B ）。 A B C 13．漸開線齒輪實現(xiàn)連續(xù)傳動的條件是重合度ε為（ C ）。 A ε<1 B ε=0 C ε≥1 14．下列傳動中，當其精度相當?shù)那闆r下，傳動最平穩(wěn)的是（ A ）。 A 齒輪傳動 B 凸輪傳動 C 帶傳動 15．帶傳動時，最大應力發(fā)生在（ C ）。 A 小帶輪的松邊 B 大帶輪的松邊 C 小帶輪的緊邊 D 大帶輪的緊邊 16．鍵聯(lián)接的主要用途是使輪與輪轂之間__C______ A 沿軸向固定并傳遞軸向力 B 沿軸向可作相對滑動并具有導向性 C 沿周向固定并傳遞扭矩 D 安裝拆卸方便 17．決定漸開線齒廓形狀的基本參數(shù)是（ C ）。 A 模數(shù) B 模數(shù)和齒數(shù) C 模數(shù)、齒數(shù)和壓力角 18．下面四個標準圓柱齒輪中，漸開線形狀相同是（ A.B ）；能用同一把滾刀加工的是（ A.D ）。 A m1=4mm, z1=25 B m2=4mm, z2=50 C m3=3mm, z3=60 D m4=2.5mm z4=40 19．斜齒圓柱齒輪，螺旋角取的越大，則傳動的平穩(wěn)性（ A ）。 A 越高 B 越低 C 沒有影響 20．帶傳動主要是依靠（ B ）來傳遞運動和功率的， A 帶和兩輪之間的正壓力 B 帶和兩輪接觸面之間的摩擦力 C 帶的緊邊拉力 D 帶的初拉力 22．帶在工作時產(chǎn)生彈性滑動，是由于（ C ）。 A 帶不是絕對撓性件 B 帶與帶輪間的摩擦系數(shù)偏低 C 帶的緊邊與松邊拉力不等 D 帶繞過帶輪產(chǎn)生離心力 四．簡答題：（每題5分，共10分） 　1、機構的“死點”位置在什么情況下需要克服？在什么情況下應當利用？ 答： 運動時克服，固定夾緊時利用 　2、簡述“二力平衡公理”和“作用力與反作用力公理”的區(qū)別。 答：一對平衡力是作用于同一物體的兩個力，大小相同，方向相反，作用在同一直線上。一對作用力與反作用力的受力物體必定是兩個，大小相同，方向相反，作用在同一直線上。 3、為什么要限制齒輪的最少齒數(shù)？ 答：防止加工過程中切根（范成法加工齒輪齒數(shù)低于17發(fā)生根切）. 　4、軸的結構設計主要考慮的因素有哪些？ 答：軸的毛坯種類、軸上的載荷大小和分布情況、軸上零件的布置及固定方式、軸承種類及位置、軸的加工和裝配工藝性等方面。（軸上零件的軸向、周向定位，裝拆，加工工藝） 　5、常用螺紋的種類有哪些？各用于什么場合 答：常用螺紋的種類有普通螺紋、管螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋，前兩種 主要用于聯(lián)接，后三種主要用于傳動。 6、四桿機構曲柄存在的條件是什么？ 答：1.連架桿與機架中必有一桿為四桿機構中的最短桿； 2.最短桿與最長桿桿長之和應小于或等于其余兩桿之和（通常稱此為桿長和條件）。 7、齒輪的失效形式有哪些？采取什么措施可減緩失效發(fā)生？齒輪強度設計準則是如何確定的？ 答：齒輪的失效形式有五種 1：輪齒折斷。減緩措施：增大齒根的圓角半徑、提高齒面加工精度增大軸及支承的剛度。 2：齒面點蝕。改進措施：提高齒面硬度、降低表面粗糙度增大潤滑油粘度。 3：齒面磨損。改進措施：采用閉式傳動、降低齒面粗糙度保持良好的潤滑。 4：齒面膠合。改善措施：提高齒面硬度、降抵齒面粗糙度、選用抗膠合性能較好的齒輪副材料、采用抗膠合潤滑油、減少模數(shù)、降低齒高。 5：塑性變形。改善措施：提高齒面硬度、采用粘度高的潤滑油。 齒輪強度設計準則的確定是根椐齒輪傳動的工作方式齒輪的材料、硬度、失效形式來定的。 8.一般來說，帶傳動的打滑多發(fā)生在大帶輪上還是小帶輪上？ 答：小帶輪，因為它接觸面積小 9.在什么情況下凸輪機構的從動桿才能得到運動的停歇？ 答：向徑、高度無變化 11.螺紋聯(lián)接的自鎖條件是什么？在公稱直徑，螺旋升角，摩擦系數(shù)相同的情況下，試比較三角形螺紋、 梯形螺紋、矩形螺紋的自鎖性（簡述理由）。 答：螺旋升角小于當量摩擦角；由于當量摩擦角的關系，三角螺紋自鎖最好，矩形最差 5.為什么常將軸設計為階梯軸？ 答：考慮軸上零件軸向定位、裝拆 五．計算題：（每題10分，共20分） 1．已知一對外嚙合標準直齒圓柱齒輪傳動的標準中心距a＝150mm，傳動比i12=4, 小齒輪齒數(shù)Z1=20。試確定這對齒輪的模數(shù)m和大齒輪的齒數(shù)Z2、分度圓直徑d2、齒頂圓直徑da2、齒根圓直徑df2。 解答：Z2=iZ1=420=80 ha=ha*m m=2a/(z1+z2)=2150/100=3 mm hf= (ha*+c*)m d2=mZ2=240mm 齒距p=πm=3.14*3=9.42mm da2= d2+2ha*m=240+23=246 mm df2= d2-2(ha*+c*)m=240-21.253=232.5mm 2. 圖示輪系中，已知15，25，15，30，15，2（右旋），30，60，20（m=4mm）。若500r/min，轉(zhuǎn)向如圖中箭頭所示，求齒條6線速度的大小和方向。 解：i15=z2z3z4z5/z1z2’z3’z4’=25x30x30x60/15x15x15x2=200mm 所以，n5=n1/200=500/200=2.5r/min n5’=n5=2.5r/min d5’=mz5’=4x20=80mm v6=v5’=n5’πd5’/60=25x3.14x80/60=10.5mm/s 方向向右 3、圖示輪系，已知Z1=30，Z2=20，Z2`=30，`Z3=74，且已知n1=100轉(zhuǎn)/分。試求nH。 n3=0,(n1-nh)/(n3-nh)=-z2z3’/z1z2’.N1/nh=2.64 ,nh=37.88 4.一對外嚙合齒輪標準直齒圓柱掛齒輪傳動，測得其中心距為160mm.兩齒輪的齒數(shù)分別為Z1=20，Z2=44，求兩齒輪的主要幾何尺寸。 解：m=5 ，d1=100 ，d2=220 ，da1=100+10=110 da2=220+10=230 df1=100-12.5=87.5 df2=220-12.5=207.5 p=3.14*5=15.7 s=e=7.85 　5. Z1=15，Z2=25，Z3=20，Z4=60。n1 =200r/min（順時針）n4=50r/min（順時針）試求H的轉(zhuǎn)速。 解：i14^H=n1-nH/n4-nH=- (z2z4/z1z3) (200-nH)/(50-nH)=-25*60/15*20=-5 nH=75r/min 3.有一對使用日久磨損嚴重的標準齒輪需要修復。按磨損情況，擬將小齒輪報廢，修復大齒輪，修復后的大齒輪的齒頂圓要減小8mm。已知z1=24，z2=96，m=4mm，α=20，ha*=1，c*=0.25。試設計這對齒輪傳動。 解：根據(jù)題意要求中心距不變，修復大齒輪，即大齒輪負變位，小齒輪正變位。 根據(jù)大齒輪的磨損情況，通過對大齒輪進行負變位，把磨損部分切掉。 原齒輪2的齒頂圓直徑為：mz2+2ha*m=496+214=392 現(xiàn)齒輪2的齒頂圓直徑為：da2=392-8=384 齒輪負變位后：da2=mz2+2(ha*+x2)m 即： X2＝{(da2-mz2)/2m}-ha*＝{(384-4x96)/2x4}-1＝-1 為了保持中心距不變，可對新設計的小齒輪進行正變位，x1=-x2=1 幾何尺寸計算如下： 分度圓直徑：d1=mz1=424=96mm d2=mz2=496=384mm 齒頂圓直徑：da1=mz1+2(ha*+x1)m=424+2(1+1)4=112mm da2=mz2+2(ha*+x2)m=496+2(1-1)4=384mm 齒根圓直徑：df1=mz1-2(ha*+c*-x1)m=424-2(1+0.25-1)4=94mm df2=mz2-2(ha*+c*-x2)m=496-2(1+0.25+1)4=366mm 4.在圖示輸送帶的減速器中，已知z1=10，z2=32，z3=74，z4=72，z2=30及電動機的轉(zhuǎn)速為1450r/min，求輸出軸的轉(zhuǎn)速n4。 解：由題， 1-2-3-H為行星輪系…..（1） 1-2-2’-4-H為差動輪系…….（2） 4-2’-2-3-H為行星輪系 由（1）得：i1H=n1/n4=1-i13^H=42/5 由（2）得：i14H=(n1-nH)/(n4-nH)=-(z2z4)/(z1z2’)=-192/25 聯(lián)立上式得：n4=6.3r/min，方向與n1相同