机械设计基础模拟测试

模拟测试（一）一、判断题（正确T，错误F，每小题1分，共14分）1. 三角形螺纹主要用于传动。

（）2. 为提高V带的寿命，小带轮直径应选小些。

（）3. 链传动中小链轮齿数越少越平稳。

（）4. 标准渐开线斜齿轮的端面模数为标准模数。

（）5. 圆锥滚子轴承能同时承受径向载荷和轴向载荷。

（）6. 受横向载荷的普通螺栓联接，螺栓受剪应力。

（）7. 普通平键主要用来实现轴和轴上零件的轴向固定。

（）8. 工作时，既传递转矩又承受弯矩的轴称为转轴。

（）9. 两构件之间以线接触所组成的平面运动副称为高副。

（）10. 采用变位蜗杆传动时，仅对蜗轮进行变位。

（）11. 构件是机械中独立制造单元。

（）12. 一对传动齿轮，小齿轮一般应比大齿轮的材料好，硬度高。

（）13. 凸轮机构的从动件按简谐运动规律运动时，不产生冲击。

（）14. 在以摇杆为原动件的曲柄摇杆机构中，死点出现在曲柄与机架共线处。

（）二、回答下列问题（30分）1．图示为铰链四杆机构，请作图表示机构的极位夹角θ，图示位置的压力角α。

(要求作图痕迹)(4分)A2．凸轮机构基本的从动件运动规律有哪几种？(3分)3．闭式蜗杆传动中，为什么要求进行热平衡计算？(5分)4．计算图示机构的自由度，并判断该机构是否具有确定的运动。

(6分)B5．开式和闭式齿轮传动的计算准则是什么？(6分)6．何为带传动的弹性滑动与打滑现象，二者的主要区别。

(6分)三、（10分）图示轮系，已知各齿轮的齿数60,20,25,153/221====z z z z ，轮1的角速度rad/s 2091=ω，轮3的角速度rad/s 5.23=ω。

（1）当1ω、3ω转向相同；（2）当1ω、3ω转向相反时，试分别求系杆H 的角速度当H ω的大小和方向。

122/H3四、（20分）某齿轮轴由一对30208轴承支承，其轴向外载荷N 350A =F ，方向如图所 示，轴承所受径向载荷N 52001=R ，N 00831=R ，轴的工作转速r/min 960 =n 。

冲 击载荷系数3.1=d f ，工作温度低于120℃。

轴承的数据为N 59800=C ，37.0=e ， 6.1=Y ，派生轴向力Y R S 2=。

e R A ≤时，0.1=X ，0=Y ；e R A >时，4.0=X ， 6.1=Y 。

试求：(1) 两轴承的当量动载荷P 1，P 2；(2) 若轴承的预期寿命为25000小时，问能否满足要求。

F A五、（12分）图示三块钢板，用两只普通螺栓联接，螺栓小径17.294mm 1=d ，螺栓材料的许用拉应力[]2N/mm 90=σ，被联接件表面摩擦系数15.0=f ，可靠性系数2.1=f K ，求此螺栓组联接可传递的最大静载荷R 。

R2R2R六、（14分）图示圆锥-圆柱齿轮减速器。

已知小锥齿轮1为主动，转动方向如图所示。

试求：（1）各轴的转向；（2）为使轴上的两齿轮轴向力方向相反，求齿轮3和4的螺旋方向； （3）画出齿轮2和3所收的各分力。

参考答案一、判断题1. F2. F3. F4. F5. T6. F7. F8. T9. T 10. T 11. F 12. T 13. F 14. F 二、回答下列问题 1.2. 等速运动规律、等加速等减速运动规律、简谐运动规律3. 蜗杆传动的效率较低，发热量大，闭式传动中如果散热条件不好，会引起温升过 高使润滑油粘度降低，破坏润滑油膜，导致轮齿胶合。

4. 21927323=-⨯-⨯=--=h l P P n F该机构运动不确定，因为机构的自由度数为2，而图中只有一个主动构件。

5. 开式齿轮------按齿根弯曲疲劳强度进行设计，通过降低许用应力的方法考虑磨损的影 响。

闭式齿轮------按齿面接触疲劳强度进行设计，按齿根弯曲疲劳强度进行验算。

6. 由带的弹性变形引起的带与带轮之间局部微小的相对滑动 称为 弹性滑动，是带传动不可避免的物理现象。

带传动所能产生的摩擦力有一定的限度，当有效圆周力大于带传动所能产生的最大摩擦力时，带在带轮上将发生全面相对滑动，这种现象称为打滑。

带正常工作时，必须避免打滑。

三、解：该轮系为差动轮系52015602521323113-=⋅⨯-=⋅⋅-=--=/z z z z i H H Hωωωω（1）ω1、ω3 转向相同52520931-=--=--HHH H .ωωωωωω解得s rad H /17.39=ω，方向与ω1、ω3 转向相同。

（2）当ω1、 ω3 转向相反，取ω1为正，ω3为负52520931-=---=--HHH H .ωωωωωω解得5.30=H ωrad/s ，方向与ω1转向相同。

四、解：（1）计算派生轴向力1S 、2SN 16256.125200211=⨯==Y R S ，N 5.11876.123800222=⨯==Y R S （2）计算轴向载荷1A 、2AN 1625}max{211=-=A F S S A ，，N 2225}max{212=+=S F S A A ，（3）计算当量动载荷1P 、2P00137.01253.0520016251111===<==Y .X e R A ，，，1.6400.3756.0380022252222===>==Y .X e R A ，， N4606)22251.603804.0(3.1)(N0766005213.1)(2222211111=⨯+⨯⨯=+==⨯⨯=+=A Y R X f P A Y R X f P d d（4）计算轴承寿命h L 1021P P >，故按照轴承1计算，310=ε h 2485667605980019606010601031061610=⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=εP C f n L t h 轴承计算寿命2500010<h L ，不能满足寿命要求。

五、解：普通螺栓联接，2,2==z m[]σπσ≤⨯=213.14d Q p，则[]N 22.162623.14294.17903.14221=⨯⨯⨯=⨯≤πσπd Q pR K fzm Q f p ≥，所以 N 108412.1222.022.1626=⨯⨯⨯=≤fp K fzm Q R六、解：分析结果如图所示。

模拟测试（二）一、选择正确答案（每小题2分，共20分）1. 普通平键的横截面尺寸是根据__________，按照标准选择。

A ．传递转矩的大小B ．传递功率的大小C ．轴的直径D ．轮毂长度 2. 设计V 带传动时，限制带轮的最小直径是为了限制__________。

A ．小带轮的包角B ．带的长度C ．传动中心距D ．带的弯曲应力 3. 一对齿轮传动，已知Z 1>Z 2，则一对齿相啮合时，齿面的接触应力__________。

A ．21H H σσ> B ．21H H σσ< C ．21H H σσ= D ．21H H σσ≤4. 若1z 、2z 分别代表主、从动链轮的齿数，1ω、2ω分别代表主、从动链轮的角速度， 1n 、2n 分别代表主、从动链轮的角速度，1d 、2d 分别代表主、从动链轮的分度圆直径， 则链传动的瞬时传动比__________。

A ．12z zB ．21ωωC ．12d dD ．21n n 5. 设计轴的当量弯矩时，若转矩频繁正反转变化，则应力折算系数α取为__________。

A ．11+-σσ B ．01σσ- C ．10-σσ D ．11--σσ6、 双线螺纹的直径为：大径mm d 20=，小径mm d 294.171=，中径mm d 376.182=， 螺距mm p 5.2=，则螺纹升角ϕ为_______。

A ．2.48ºB ．4.55ºC ．4.95ºD ．5.26º7. 图示四杆机构为_______。

A ．双曲柄机构B ．曲柄摇杆机构C ．双摇杆机构D ．曲柄滑块机构608. 受轴向工作载荷作用的普通螺栓联接，其强度条件为__________。

A ．[]221N/mm 314σπσ≤⨯=d Q . B ．[]221N/mm 314σπσ≤⨯=d Q .p C ．[]221N/mm 4σπσ≤=d Q D ．[]221N/mm 31σπσ≤=d Q . 9. 带传动在工作时，设小带轮为主动轮，则带内应力的最大值发生在带__________。

A ．进入大带轮处B ．进入小带轮处C ．离开大带轮处D ．离开小带轮处 10. 在计算齿轮的弯曲强度时，将轮齿看作一悬臂梁，并假定全部载荷作用于轮齿的__________，以这时的齿根弯曲应力作为计算强度的依据。

A ．齿顶处B ．节圆处C ．分度圆处D ．齿根处二、（15分）在图示轮系中，已知各轮齿数为39,2,203/221===z zz z ，求系杆H 与齿轮1的传动比i H1。

1232/H三、（9分）某开式直齿圆柱齿轮传动，小齿轮为45号钢正火，[]21N/mm 500=H σ，[]21N/mm 150=F σ，大齿轮为HT250，[]22N/mm 350=H σ，[]22N/mm 60=F σ，mm 4=m ，201=z ，802=z 5mm 41=b ，0mm 41=b ，51.K =，821.Y F =，2322.Y F =，求能传递的最大转矩T 。

（已知：()[]231N/mm 1285H Hbuu KT a σσ≤+=，[]211N/mm 2F F F Y m bd KT σσ≤=，考虑磨损的影响，将[]F σ降低20%。

）四、（20分）图示为蜗杆——斜齿圆柱齿轮传动，蜗杆主动，右旋，转向如图。

为使Ⅱ、Ⅲ轴上的轴向力方向相反。

， 试求：（1）蜗轮的螺旋线方向；（2）齿轮3、4的螺旋线方向； （3）蜗轮2、齿轮3的受力分析。

五、（6分）指出卷筒轴的类型（传动轴、心轴、转轴）（a ） （b ） （c ）六、（20分）计算图示滚动轴承寿命L h 。

已知：1000N 1=R ，1500N 2=R ，500N =A F ，r/min 500=n ，21.f d =工作温度低于120℃，轴承相关参数件下表。

12七、（6分）计算机构的自由度并确定机构具有确定运动的主动构件数。

EFE/八、（4分）画出凸轮从图示位置转过45º角后，从动件的压力角α。

一、选择正确答案1. C2. D3. C4. B5. D6. C7. C8. A9. B 10. A 二、解：()/H H n n n n i 2132031H13z z zz 1⋅⋅-=--=，又 20223/z z ,n ==所以，40392z z z z 21321=⋅⋅=--H H n n n 4011==n n i HH 三、解：开式齿轮传动按弯曲疲劳强度设计，即[]F F σσ≤[]mm N 2)201(1.Kmbd .Y σT FF -⋅≤[][][]中的小值计算和取2211F F F F FF Y σY σY σ，[]571538215011..Y σF F ==，[]9262326022..Y σF F == 所以，mm N 91853512420440809126....T =⨯⨯⨯⨯⨯⨯≤四、解：（a ） 转动心轴 （b ） 不转动心轴 （c ） 转轴 六、解：（1）计算派生轴向力945N 0051630630N,63010006306302211=⨯===⨯==.R .S .R .S （2）计算轴向载荷{}{}945N max 1445N,max 122211=-==+=A A F S ,S A F S ,S A（3）计算当量动载荷017063015009458504107044511000144522221111===>=====>==Y ,X .e .R A .Y ,.X .e .R A ，，()()()1800N1500211966N 14458501000410212222211111=⨯=+⋅==⨯+⨯⨯=+⋅=.A Y R X f P ...A Y R X f P d d（4）计算轴承的寿命21P P >，计算时取1P P =，球轴承3=ε154792h196632800015006010601036610=⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛=.P C f n L εt h七、解：233,===h l P ,P n12323323=-⨯-⨯=--=h l P P n F 该机构具有确定的运动。