哈工大机械设计基础(60学时)试题答案

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试题答案

姓名

题号一二三四五六七总分

分数

一、填空题（共26 分，每空1分）

1）代号为7210 C/P5/DF轴承的内径为50mm。

2）当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常装拆时，

往往采用螺纹联接中的螺钉联接。

3）齿轮传动的主要失效形式有轮齿折断、齿面点蚀、

齿面磨损、齿面胶合和轮齿塑性变形。

4）凸轮机构从动件常用运动规律有等速运动规律、

等加速等减速运动规律、余弦加速度（简谐）运动规律

和正弦加速度（摆线）运动规律。

5）机构具有确定运动的条件是：机构的自由度F大于0 、

机构的原动件数等于机构的自由度F。

6）机械系统通常由原动机、传动装置、工作机等部

分组成。

7）对于软齿面闭式齿轮传动，通常先按齿面接触疲劳强度进行设计，

然后校核齿根弯曲疲劳强度。

8）滚动轴承的基本额定寿命L，是指一批相同的轴承，在相同的条件下

运转，其中90% 的轴承在疲劳点蚀前所能转过的总转速，单位

为106 r。

9）四杆机构的急回运动特性可以由行程速度变化系数K和极位夹角θ表

征，极位夹角θ越大，急回运动的性质越显著。

10）凸轮的基圆半径越小，机构的压力角越大，机构的传力性能越差。

11）在蜗杆传动中，当需要自锁时，应使蜗杆导程角≤当量摩擦角。

12）轮系可分为三种类型，即定轴轮系、周转轮系和混合轮系。

二、选择题（共7分，每小题1分）

1）一阀门螺旋弹簧，弹簧丝直径d=2.5mm，因环境条件限制，其弹簧外径D2不得大于17.5mm，则弹簧指数不应超过c) 。

a) 5 ; b) 6.5 ; c) 6 ; d) 7 。

2）平键的剖面尺寸b×h是根据d) 从标准中查取。

a) 传递转矩的大小; b) 载荷特性; c) 键的材料; d) 轴的直径。3）带传动的主要失效形式为d) 。

a)带的颤动和弹性滑动; b) 带的松弛和弹性滑动;

c) 带的弹性滑动和打滑; d) 带的疲劳破坏和打滑。

4）在V带设计中，取d d1≥d dmin，主要是为了考虑a) 的影响a) 弯曲应力; b) 离心拉应力；

c) 小带轮包角; d) 初拉力。

5）角接触球轴承承受轴向载荷的能力，随着接触角的增大而a) 。

a) 增大; b) 减小；c) 不变。

6）工作时既承受弯矩又承受扭矩的轴是c) 。

a) 心轴; b) 传动轴; c) 转轴; d) 挠性轴。

7）对于要求有综合位移，外廓尺寸紧凑，传递转矩较大，启动频繁，经常正反转的重型机械常用d) 联轴器。

a) 十字滑块; b) 凸缘; c) 轮胎; d) 齿轮。

三、 简答题（共16分，每小题4分）

1）试述在哪些场合滚动轴承难以替代滑动轴承？

① 在高速重载下能正常工作，寿命长； ② 精度高的场合；

③ 可做成剖分式，满足特殊场合的需要； ④ 具有缓冲、吸振的作用； ⑤ 径向尺寸小；

2）试述蜗杆传动的效率有哪几部分组成，并用公式写出。 答：包含三个部分 ① 啮合效率1η ② 轴承效率2η ③ 搅油效率3η

总效率：123tan (0.95~0.96)

tan()

γ

ηηηηγρ=??='+

3）试述转轴的设计步骤？

答：①按工作要求选择轴的材料；

②估算轴的最小直径； ③轴的结构设计； ④轴的强度校核；

⑤必要时作刚度和振动稳定性等校核计算； 4）何谓凸轮机构的理论廓线？何谓凸轮机构的实际廓线？二者有何区别与联系？

答：对于滚子推杆的凸轮轮廓设计，首先把滚子中心看作尖顶推杆的尖

顶，应用反转法求出一条轮廓曲线，该轮廓曲线称为凸轮的理论廓线。

以凸轮理论廓线上一系列点为中心，以滚子半径为半径，画一系列小圆，再做这些小圆的内包络线，便得到滚子推杆外凸轮的实际廓线。

对于尖顶推杆凸轮机构，其理论廓线与实际廓线是同一条轮廓曲线；对于滚子推杆凸轮机构，其理论廓线与实际廓线是等距曲线。

四、结构设计题（共7分）

设计下图机座的螺纹联接结构，已知：件1材料为钢，件2材料为铸铁。（要求：需防松，满足经常拆卸的需要。螺纹公称尺寸为M10）。

答：

五、计算题（共 23分）

1)如图所示的运动链中，已知各构件长度60=AB l mm ，40=BC l mm ，

50=CD l mm ，20=AD l mm ，回答下列问题：(8分)

(a) 判断是否存在曲柄？

(b) 固定哪个构件可获得曲柄摇杆机构？ (c) 固定哪个构件可获得双曲柄机构？ (d) 固定哪个构件可获得双摇杆机构？ 解：

(a) max 60AB L L mm ==, min 20AD L L mm ==

80AB AD L L mm +=, 90BC CD L L mm +=

因为：AB AD BC CD L L L L +≤+

所以：该运动链中存在曲柄。（2′）

(b) 固定AB 或CD

杆，可获得曲柄摇杆机构。（2′）

(c) 固定AD 杆，可获得双曲柄机构。（2′） (d) 固定BC 杆，可获得双摇杆机构。（2′）

2) 计算下图机构自由度（若机构中存在复合铰链、局部自由度或需约束，请明确指出）。（6分）

解：

6,8,1L h n P P === （2′）

机构自由度：323628111L h F n P P =--=?-?-?= （1′）

D

C

B

A

3) 图示为里程表中的齿轮传动，已知各轮的齿数为1z =17，2z ＝68，3z =23，4z =19，4'z =20，5z =24。试求传动比i 15。(9分)

解：齿轮1、2组成定轴轮系，（1′） 齿轮3、44'-及H 组成周转轮系。（1′）

121221

n z

i n z ==- （2′）

即124n

n =-

3

355324552341924

2320H

H H

n n i n n n n z z n n z z -=--?=

==

-?'

（2′）

n H =n 2 （1′） 30n = （1′） 求得15456n n =，则：

1155

456n

i n == （1′）

六、 受力分析题（共9分）

下图是齿轮蜗杆减速器，齿轮1为主动轮，其螺旋线方向为右旋，试回答下列问题：

1）判断齿轮2的轮齿螺旋线方向，并在图中画出；(1分)

2）在图中画出齿轮1和齿轮2在节点A 处所受的轴向力方向；(2分) 3）为使齿轮2和蜗杆3的轴向力抵消一部分，判断蜗杆3的旋向，并在图中画出？判断蜗轮4的旋向，并在图中画出。(2分)

4）画出蜗杆3在节点B 处所受三个分力方向，画出蜗轮4的转动方向。(4分)

答：

F a1

F a2

F a3

F t4

F t3

F r3

(左旋)

(左旋)

(左旋) 4ω

2ω

电动机

七、结构改错题（共12分）

指出斜齿圆柱齿轮轴承部件（稀油润滑）结构中的错误，并在相应位置标注, 在轴线下对称位置画出正确的结构图。（注：同类错误算一个，指出及改对6个及6个以上错误得满分，指出一个错误得1分，改对一处得1分）

①

答：

①没加调整垫片；

②联轴器右端用轴肩定位；

③轴输出端用密封圈密封；

④轴承应布置成面对面或背对背；

⑤应保证齿轮左端可靠定位；

⑥套筒不应该超过轴承内圈；

⑦箱体内壁与轴承右端面留有3～5mm间隙；

⑧轴承内外圈剖面线方向要一致；

⑨齿轮右端用轴肩定位。