机械设计基础 答案及评分标准

A卷
2015—2016学年第一学期
《机械设计基础》试卷
（闭卷，考试时间120分钟）
专业班级
姓名
学号
开课系室机械设计与车辆工程系
考试日期
题号一二三四五总分得分
阅卷人
一、理论简答题（共35分）
1.缝纫机的踏板机构是哪种饺链四杆机构？在实际使用中，缝纫机有时会出现踏不动或倒车现象，是什么原因引起的？有什么办法克服？(6分)
是曲柄摇杆机构。

（2分）在实际使用中，缝纫机有时会出现踏不动或倒车现象，是由于机构处于死点位置引起的。

（2分）在正常运转时，，借助安装在机头主轴上的飞轮（即上带轮）的惯性作用，可以使缝纫机的踏板机构得曲柄冲过死点位置。

（2分）
2. ①螺纹连接的基本类型有哪几种？它们各自的特点和应用如何？
②常用螺纹中，效率最低、自锁性最好的是？效率较高，牙根强度较大、制造方便的是？ (10分)
①.螺栓连接（1分） 2.螺钉连接（1分）3.双头螺柱连接（1分） 4.紧定螺钉连接。

（1分）
应用场合：螺栓联接无需在被联接件上切制螺纹，使用不受被联接件材料的限制。

构造简单，装拆方便，应用广泛。

用于可制通孔的场合；（1分）双头螺柱的一端旋入并紧定在被联接件之一的螺纹孔中。

用于结构受限制而不能用螺栓或要求联接较紧凑的场合；（1分）螺钉
联接不用螺母，应用与双头螺柱相似，但不宜用于经常装拆的联接，以免损坏被联接件的螺纹孔；（1分）紧定螺钉联接旋入被联接件之一的螺纹孔中，其末端顶住另一被联接件的表面或顶入相应的坑中，以固定两个零件的相互位置，并可传递不大的力或转矩（1分）
三角螺纹（1分），梯形螺纹，（1分）
3.根据课本所学请举例说明机械中经常使用的机构（至少写出4种）？欲要实现把回转运动改变为直线运动，可以采用哪些机构（至少写出2种）?（6分）
1）机械中经常使用的机构有连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、带传动机构、链传动机构、间歇运动机构等；（每个1分）（2）要把回转运动改变为直线运动，可采用曲柄滑块机构和导杆机构。

（每个1分）4.简述齿轮传动的失效形式和开式齿轮传动的设计准则（5分）
失效形式包括：轮齿折断、齿面接触疲劳磨损（点蚀）、齿面磨粒磨损、齿面胶合、轮齿塑性变形。

（4分，少一个扣一分）
开式齿轮传动的设计准则：按齿根弯曲疲劳强度进行设计，然后考虑磨损的影响将模数适当加大。

（1分）
5.如图所示，①图示属于什么传动②常用的类型有哪些③带传动的设计准则是什么，主要失效形式是什么？④为了增加传动能力，将带轮工作面加工得粗糙些以增大摩擦系数，这样做是否合理？）（8分）
带传动。

（1分）用的有平带传动、（1分）V带传动、（1分）多楔带传动（1分）和圆带传动（1分）等。

在保证带传动不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。

（1分）打滑和疲劳破坏。

（1分）不合理，样会加剧带的磨损，降低带的寿命。

（1分）
二、分析作图题（共25分）
1.图示为一简易冲床的设计图。

①作出机构运动简图②试分析设计方案是否合理。

如不合理，则绘出修改后的机构运动简图③机构的定义（7分）
（2分）
（3分）可有多种改进方案
机构，指由两个或两个以上构件通过活动联接形成的构件系统，具有确定相对运动的构件组合，它是用来传递与变换运动和力的可动装置.（2分）
2、在图示电动绞车系统中，件1和2均为斜齿圆柱齿轮，件3为蜗杆，件4为蜗轮。

已知蜗轮蜗杆均为右旋，并且设计时Ⅱ轴上的齿轮2与蜗杆3的轴向力能够相互抵消一部分，试回答下列问题（8分）
①齿轮1的轮齿螺旋线方向是旋。

（1分）
②在图中用箭头表示出重物上升时齿轮1和齿轮2的转动方向以及
齿轮2在节点A所受的轴向力Fa2的方向。

）（每个1分）
③重物上升时，在节点B处画出蜗杆3所受的轴向力Fa3、圆周力
Ft3和径向力Fr3的方向，在节点B处画出蜗轮4所受的圆周力Ft4的方向。

（每个1分）
左旋。

3.、图示斜齿圆柱齿轮—蜗杆传动，主动齿轮转动方向和齿的旋向如图示，设要求蜗杆轴的轴向力为最小时，试画出蜗杆的转向和作用在轮齿上的力（以三个分力表示），并说明蜗轮轮齿螺旋方向。

（4分）
蜗轮左旋，顺时针转动。

（力方向2分，其余各一分）
4.试分别标出三种凸轮机构在图示位置的压力角（凸轮转向如箭头所示）（6分）
（每个2分）
三、应用计算题（共24分）
1．计算图示机构的自由度，若有复合铰链、局部自由度、虚约束在图中指出并说明。

（9分）
(a) n = 7 PL = 10 PH = 0
F = 3n – 2PL – PH = 3*7-2*10 = 1 (b) n = 3 PL =3 PH = 2
F = 3n – 2PL – PH = 3*3-2*3 -2 =1
滚子处为局部自由度。

（每个1分，计算1分。

指出的局部自由度1分）
2. 如下图所示，齿轮系为差动轮系，已知Z1=17，Z3=85，n1=1000r/min。

求：（1）当nH=100r/min时，n3=?, i13=?；若n1转向为顺时针，n3的转向？（2）当n3=0r/min时，轮系变为简单轮系， nH=?, i1H=?（10分）
图中的齿轮系为差动轮系，写出式1
1
3
3
1
13z
z
n
n
n
n
i
H
H
H-
=
-
-
=（2分）
已知Z1=17，Z3=85，n1=1000r/min。

代入上式，得：
n3=—80r/min （2分）
说明齿轮1和齿轮3转动方向相反，若n1转向为顺时针，n3的转向为顺时针。

（2分）（2）把n3=0r/min代入式（1），得：
n H=166.67r/min；（2分）
H
H n
n
i1
1
==6 （2分）
3.盘状转子上有两个不平衡质量：m115
=.kg，m
2
08
=.kg
，r
1
140
= mm，
r
2
180
= mm，相位如图。

现用去重法来平衡，求所需挖去的质量的大
小和相位(设挖去质量处的半径r =140 mm )。

（5分）
不平衡质径积 11210 kg mm m r =⋅
（1分）
22144 kg mm m r =⋅
（1分）
静平衡条件1122b b 0m r m r m r ++=r r r
（1分）
解得b b 140 kg mm m r =⋅
应加平衡质量b 140/140 1 kg m ==
（1分）
挖去的质量应在b b m r r 矢量的反方向，140mm 处挖去1kg 质量。

（1分）
四、结构改错题（共10分）（每个1分）
标出图中轴系结构不合理之处，并分析原因。

五、方案设计题（共6分）
不合理之处：
1）带传动应置于高速级。

（2分）
2）有一个斜齿轮螺旋角方向画反。

（2分）
3）应尽可能将高速级齿轮布置在远离转矩输入端，以缓解轴的弯曲变形引起的载荷分布不均匀。

（2分）。