中国海洋大学2022年第一学期机械系统设计期末考试试卷

中国海洋大学2022年第一学期机械系统设计期末考试试

卷

一、填空题：

1、凸轮主要由（凸轮），（从动件）和（机架）三个基本构件组成。

2、凸轮机构从动件的形式有由（尖顶）从动件，（滚子）从动件和（平底）从动件。

3、按凸轮的形状可分为（盘型）凸轮、（移动）凸轮、（圆柱）凸轮、（曲面）

4、常用的间歇运动机构有（棘轮）机构，（槽轮）机构，（凸轮间歇）机构和（不完全齿）机构等几种。

5螺纹的旋向有（左旋）和（右旋）；牙形有（三角形）、（梯形）、（矩形）、（锯齿形）

6、标准外啮合斜齿轮传动的正确啮合条件是：两齿轮的（法面模数）和（法面压力角）都相等，齿轮的（螺旋）相等（旋向）_相反7已知一平面铰链四杆机构的各杆长度分别为a=150，b=500，c=300，d=400，当取c杆为机架时，它为（曲柄摇杆）机构；当取d杆为机架时，则为（双摇杆）机构。

8平面连杆机构当行程速比K（>1）时，机构就具有急回特性。

9曲柄摇杆机构产生“死点”位置的条件是：当为（曲柄）主动件（曲柄与机架）共线时。

13螺纹连接的基本类型有（螺栓连接）、（双头螺柱连接）、（螺钉连接）、（紧定螺钉连接）四种。

14轮系按其轴相对机架是固定还是运动的可分为（定轴）轮系和（周转）轮系。15滚动轴承代号为62305/P5；各部分的含义是：“6”表示（沟球轴承）；“23”表示（宽度系数）；“05”表示（内径代号）；P5表示（精度公差等级）。

16、螺纹的公称直径是指它的（大径），螺纹“M12X

1、5左”的含义是（左旋细牙螺纹公称直径12)。

17、螺纹的公称直径是指它的（大径）。M16*2的含义是（细牙螺纹外径16螺距2)。

18、滚动轴承代号“6215”的含义是_（"6"_表示是普通深沟球轴承，2_是宽度系列5是内径代号）、

20、一调整螺旋，采用双线粗牙螺纹，螺距为3毫米，为使螺母相对螺杆沿轴线移动2毫米，则螺杆应转___1/3______圈。

21、凸轮机构中的压力角是指__轮上接触点的切线与从动件的运动速度方向_____间的夹角。

22、在曲柄摇杆机构中，当曲柄等速转动时，摇杆往复摆动的平均速

度不同的运动特性称为__急回特性_________。

23、为保证四杆机构良好的机械性能，___传动角__________不应小于最小许值

25、采用螺纹连接时，若被联接件总厚度较大，切材料较软，在需要经常装卸的情况下，宜采用_____双头螺栓连接__________________。用于薄壁零件连接的螺纹，宜采用_____三角形细牙螺纹__________________。

26、带传动的主动轮直径d1=180mm，转速n1=940rpm，从动轮直径d2=710mm，转速n2=233rpm，则弹性滑动系数为ε=一

0、022__。

27、以凸轮的理论轮廓曲线的最小半径所做的圆称为凸轮的___基圆______。

28、仿形法加工齿轮，根据被加工齿轮的__模数，齿轮__________选择刀号。

29、机构要有确定运动需要有_______1__________个原动件。

30、国标规定：三角带有__YZABCDE___________七种类型传递能力最大的为__Y__型。最小的为__E__型。代号A1000表示___A型带基准长度1000mm______。

31、A、B、C三种类型的普通平键b、h、h相同，则工作中受挤压面积最大的应属_B___型。

32、机构的最小运动单元称为__构件________，机器的最小制造单元称为_零件_________。

33、螺纹连接的基本类型主要有__螺栓连接____________，___螺钉连接______________，___双头螺柱连接_____________，__紧定螺钉连接_______________。

34、链“B18X80”的含义是____B_型键宽度_b=18mm，长度L=80mm________________。

二、判断题：（每题1分，共20分）

1、运动副是连接，连接也是运动副。错

2、四杆机构中，曲柄的极位夹角θ越大，机构的急回特性也越显著。对

3、在实际生产中，机构的“死点”位置对工作都是不利的，处处都要考虑克服。错

4、分度圆上压力角的变化，对齿廓的形状有影响。对

5、局部自由度是不影响其他构件运动的个别构件的独立运动，因此对机构的自由度也没有影响。错

6、只表示构件和运动副，所以作图的时候不考虑构件的尺寸和形状。错

7、铰链四杆机构中最短的构件一定是曲柄。错

8、通过离合器连接的两轴可在工作中随时分离。错

9、凸轮转速的高低，影响从动杆的运动规律。错

10、槽轮机构的主动件一定是拔盘。错

11、渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，由于安装不准确，产生了中心距误差，但其传动比的大小仍保持不变。对

12、螺钉连接用需要经常拆卸的场合。错

13、渐开线圆柱齿轮齿廓曲线上各点的压力角都相等，且等于20°。错

14、同一模数和同一压力角，但不同齿数的两个齿轮，可以使用一把齿轮刀具进行加工。对

15、齿轮传动时，重合度越大，传动时就会平稳。错

16、闭式软齿面齿轮传动，应先按齿面接触疲劳强度进行设计，再按弯曲疲劳强度校核齿根的弯曲强度。对

17、蜗杆的旋向不会影响蜗轮的传动方向。错

18、当轴上有多处键槽时，应使各键槽位于轴的同一母线上。对

19、滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。对

20、工作中转动的轴称为转轴。错

三、判断

1、轮系按结构形式可分为定轴轮系、行星轮系和复合轮系三大类。

（错）

2、普通平键连接是依靠键的上下两平面间的摩擦力来传递扭矩的。（错）

3、凸轮转速的高低，影响从动件的运动规律。（错）

4、V带型号共有七种，其中Y型的截面面积最大，F型的截面面积最小。（错）

5、普通平键连接是依靠键的上下两面的摩擦力来传递扭矩的。（错）

6、机构中的主动件和被动件都是构件。（对）

7、锥齿轮传动中，齿面的轴向分力是指向小端。（错）

8、至少有一个齿轮和它的几何轴线绕另一个齿轮旋转的轮系被称为复合轮系。（错）

四、简答题：（每题5分，共10分）

1、机构的“死点”位置在什么情况下需要克服？在什么情况下应当利用？答：运动时克服，固定夹紧时利用

2、简述“二力平衡公理”和“作用力与反作用力公理”的区别。

答：一对平衡力是作用于同一物体的两个力，大小相同，方向相反，作用在同一直线上。一对作用力与反作用力的受力物体必定是两个，大小相同，方向相反，作用在同一直线上。

3、为什么要限制齿轮的最少齿数？

答：防止加工过程中切根（范成法加工齿轮齿数低于17发生根切）、

4、轴的结构设计主要考虑的因素有哪些？

答：轴的毛坯种类、轴上的载荷大小和分布情况、轴上零件的布置及固定方式、轴承种类及位置、轴的加工和装配工艺性等方面。（轴上零件的轴向、轴向定位，装拆，加工工艺）

5、常用螺纹的种类有哪些？各用于什么场合

答：常用螺纹的种类有普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹，前两种主要用于连接，后三种主要用于传动。

6、四杆机构曲柄存在的条件是什么？答：

1、连架杆与机架中必有一杆为四杆机构中的最短杆；

2、最短杆与最长杆杆长之和应小于或等于其余两杆之和（通常称此为杆长和条件）。

7、齿轮的、失效形式有哪些？采取什么措施可减缓失效发生？齿轮强度设计准则是如何确定的？

答：齿轮的失效形式有五种1：轮齿折断。减缓措施：增大齿根的圆角半径、提高齿面加工精

度增大轴及支承的刚度。2：齿面点蚀。改进措施：提高齿面硬度、降低表面粗糙度增大润滑油黏度。3：齿面磨损。改进措施：采用闭式传动、降低齿面粗糙度保持良好的润滑。4：齿面胶合。改善措施：提高齿

面硬度、降低齿面粗糙度、选用抗胶合性能较好的齿轮副材料、采用抗胶合润滑油、减少模数、降低齿高。5：塑性变形。改善措施：提高齿面硬度、采用黏度高的润滑油。齿轮强度设计准则的确定是根据齿轮传动的工作方式齿轮的材料、硬度、失效形式来定的。

8、一般来说，带传动的打滑多发生在大带轮上还是小带轮上？

答：小带轮，因为它接触面积小

9、在什么情况下凸轮机构的从动杆才能得到运动的停歇？

答：向径、高度无变化

11、螺纹连接的自锁条件是什么？在公称直径，螺旋升角，摩擦系数相同的情况下，试比较三角形螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹的自锁性（简述理由）。

答：螺旋升角小于当量摩擦角；由于当量摩擦角的关系，三角螺纹自锁最好，矩形最差

5、为什么常将轴设计为阶梯轴？

答：考虑轴上零件轴向定位、装拆

五、计算题：（每题10分，共20分）

1、已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动的标准中心距a=150mm，传动比i12=4，小齿轮齿数Z1=20。试确定这对齿轮的模数m和大齿轮的齿数Z

2、分度圆直径d

2、齿顶圆直径da

2、齿根圆直径df2。

解答：Z2=iZ1=4×20=80ha=ha*m

m=2a/（z1+z2)=2×150/100=3mmf=（ha*+c*)m

d2=mZ2=240mm齿距p=πm=

3、14*3=

9、42mm

da2=d2+2ha*m=240+2×3=246mm

df2=d2一2（ha*+c*)m=240一2×

1、25×3=

232、5mm

2、轮系中，已知z1?15，z2?25，z?2?15，z3?30，z?3?15，z?4?2（右旋），z4?30，z5?60，z?5?20（m=4mm)。若n1?500r/min，求齿条6线速度的大小和方向。

解：i15=z2z3z4z5/z1z2z3z4=25x30x30x60/15x15x15x2=200mm 所以，n5=n1/200=500/200=

2、5r/min

n5=n5=

2、5r/min

d5=mz5=4x20=80mm

v6=v5=n5πd5/60=25x

3、14x80/60=

10、5mm/s

方向向右

3、轮系，已知Z1=30，Z2=20，Z2`=30，Z3=74，且已知n1=100转/分。试求nH。n3=0，（n1一nh)/（n3一nh)=一z2z3/z1z2

N1/nh=

2、64，nh=

37、88

4、一对外啮合齿轮标准直齿圆柱挂齿轮传动，测得其中心距为160mm、两齿轮的齿数分别为Z1=20，Z2=44，求两齿轮的主要几何尺寸。

解：m=5，d1=100，d2=220，da1=100+10=110da2=220+10=230df1=100一

12、5=

87、5

df2=220一

12、5=

207、5p=

3、14*5=

15、7s=e=

7、85

5、Z1=15，Z2=25，Z3=20，Z4=60。n1=200r/min（顺时针）n4=50r/min（顺时针）试求H的转速。

解：i14^H=n1一nH/n4一nH=一（z2z4/z1z3)

（200一nH)/（50一nH)=一25*60/15*20=一5

nH=75r/min

3、有一对使用日久磨损严重的标准齿轮需要修复。按磨损情况，拟将小齿轮报废，修复大齿轮，修复后的大齿轮的齿顶圆要减小8mm。已知z1=24，z2=96，m=4mm，α=20°，ha*=1，c*=

0、25。试设计这对齿轮传动。

解：根据题意要求中心距不变，修复大齿轮，即大齿轮负变位，小齿轮正变位。

根据大齿轮的磨损情况，通过对大齿轮进行负变位，把磨损部分切掉。

原齿轮2的齿顶圆直径为：mz2+2ha*m=4×96+2×1×4=392现齿轮2的齿顶圆直径为：da2=392一8=384齿轮负变位后：da2=mz2+2（ha*+x2)m即：X2={（da2一mz2)/2m｝一ha*={（384一4x96)/2x4｝一1=一1为了保持中心距不变，可对新设计的小齿轮进行正变位，x1=一x2=1几何尺寸计算如下：分度圆直径：d1=mz1=4×24=96mmn2=mz2=4×96=384mm齿顶圆直径：da1=mz1+2（ha*+x1)m=4×24+2×（1+1)×4=112mm

da2=mz2+2（ha*+x2)m=4×96+2×（1一1)×4=384mm齿根圆直径：df1=mz1一2（ha*+c*一x1)m=4×24一2×（1+

0、25一1)×4=94mm

df2=mz2一2（ha*+c*一x2)m=4×96一2×（1+

0、25+1)×4=366mm

4、输送带的减速器中，已知z1=10，z2=32，z3=74，z4=72，z2'=30及电动机的转速为1450r/min，求输出轴的转速n4。

解：由题，

1一2一3一H为行星轮系…、（1)

1一2一2一4一H为差动轮系……、（2)

4一2一2一3一H为行星轮系

由（1）得：i1H=n1/n4=1一i13^H=42/5

由（2）得：i14H=（n1一nH)/（n4一nH)=一（z2z4)/（z1z2)=一192/25联立上式得：n4=

6、3r/min，方向与n1相同