北京科技大学机械设计期末试卷

凸轮机构：主动件——凸轮， 实现往复运动的构件——导杆
′ = 30 ， z4 = 105 ，试求 i1H 。 3、在图示轮系中，已知 z1 = 24 ， z2 = 18 ， z3 = 15 ， z3
4、试选择以下轴系中的滚动轴承的类型，并说明理由： 1）高速磨头，轴转速 n=12000 r/min； 2）餐桌上的回转圆盘； 答：1）可根据受力情况选择向心球轴承或角接触球轴承，转速高适宜采用球轴承，滚动体为球， 点接触。受径向载荷为主，故选用向心轴承或角接触轴承。 2）应选择推力轴承。以受轴向载荷为主，故选用推力轴承。载荷不大，且转速很低，滚动体为球 和滚子均可。 5、开式齿轮传动应按何种强度条件进行计算？怎样考虑它的磨损失效？ 答：主要失效形式为齿面磨损和轮齿弯曲疲劳折断，尤其要考虑轮齿经磨损后齿厚会减薄。通 常按 轮齿弯曲疲劳强度进行设计计算，并将计算出来的模数增大 5％～15％ 以考虑磨损对齿厚减 薄的影 响。在具有较大冲击载荷或短时过载的情况下，还应验算轮齿是否会发生齿面塑性变形及 轮齿静 力折断现象。 6、指出下面 V 带传动中，哪一种结构合理？为什么？
二、选择题（每小题 1 分，共 10 分）
1、右图所示轮系属 C 轮系。 A 定轴 B 差动 2、计算蜗杆传动的传动比时，公式 C C 行星 是错误的。
3、铰链四杆机构中若最短杆和最长杆长度之和大于其他两杆长度之和，则机构中 B 。 A 一定有曲柄存在 B 一定无曲柄存在 C 是否有曲柄存在还要看机架是哪一个构件 4、齿轮连续传动条件是重合度 C 。 A 小于 1 B 等于 1 C 大于 1 5、斜齿轮传动的动载荷与 5 同样的直齿轮传动的动载荷相比： B 。 A 相等 B 较小 C 较大 6、要求传动比准确，传动平稳，长时间连续工作，应选用 B 为好。 A 带传动 B 斜齿圆柱齿轮传动 C 蜗杆传动 7、在以下几种螺纹中，C 传动效率最高。 A 三角形螺纹 B 梯形螺纹 C 锯齿形螺纹 7、下列各类滚动轴承中，除主要承受径向载荷外，还能承受不大的双向轴向载荷的是 A。 A 深沟球轴承 B 角接触球轴承 C 圆柱滚子轴承 9、锥齿轮传动中，两轴线之间的交角用得最广泛的是 C。 A 60 B 75 C 90 10、在下列联接方式中 C 可以同时起将轴上零件在轴上作周向和轴向固定的作用。 A 平键 B 花键 C 过盈配合
因为传动比ｉ＞１， z1 z2 ，啮合过程中小齿轮的啮合次数比大齿轮多，故小齿轮的齿 面硬度一般比大齿轮高３０－５０ＨＢＷ，齿面硬度较高的容易齿根弯曲，齿面硬度较 低的容易发生点蚀。 ２、滑动螺旋采用的梯形螺纹、锯齿形螺纹，各有何特点？ 答：梯形螺纹：牙型为梯形，牙型角 30 ，牙根强度高，加工工艺性好，形成的螺 纹副对中性好，有较高的传动效率，主要用于传动。 锯齿形螺纹：牙型为不等边梯形，牙型角 33 ，工作强度和传动效率均高于梯形螺 纹副，大经处无间隙，对中性好，牙侧角分别为 3 和 30
一轴系结构如图所示，试指出其结构错误之处，并简要说明错误原因，不必改正。 （至少指出 5 处）
答：结构错误如下 1、4 处套筒外径过大，轴承无法拆卸； 2、7 处缺少周向定位； 3 处轴段应短于齿轮宽，避免三线共面； 5 处轴应制造阶梯，避免轴承安装困难； 6 处联轴器不应与轴承盖接触，联轴器缺少轴向定位，轴承盖开孔应大于轴径； 8 处缺少轴向固定。
答：图 a）的结构更为合理，图 b）的张紧轮布置使带轮的包角减小，降低了带传动的传动能 力， 容易造成打滑。 7、图示为一两级斜齿圆柱齿轮减速器，轮 1 主动，已知轮 1 的转向及螺旋线方向，求： 1）使 II 轴轴承所受轴向力最小时，各齿轮的螺旋线方向。 2）齿轮 2、3 所受各分力的方向。
四、结构改错题（本题 10 分，答案做在试卷上）
答：在 Fq 作用，每个螺栓所受的轴向力（工作拉力）为： F Fq / 4 2.5 KN 当移到O’点后，螺栓组增加一倾覆力矩M作用，其大小为： M Fq OO 10 4 2 40 2 在倾覆力矩作用下，左上方被压紧，1螺栓杆拉力减小；右下方被放松，3螺栓杆拉力增 大，工作拉力最大。 M 40 2 1 KN 在倾覆力矩作用下，3所受的拉力为： F3 R3 120 2 3 1 螺栓3所受的工作拉力合力为： F3 F F3 2.5 2.833 KN 3 2、一旋转轴直径的d=80mm，手径向力F=2KN，跨距L=2m。F力作用在二支点中间，试计 算a点的最大最小弯曲应力 max 、 min 、应力幅 a 、平均应力 m 和循环特性系数r，并 M 画出其变应力图。（弯曲应力 b ） 0.1d 3
一、填空题 1、一对人字齿轮传动，两轴系中的一个采用两端固定的轴向固定方式，而另一个轴系 应采用两端游动的轴向固定方式 2、普通平键联接当采用双键时，两键应在轴向相隔180（度）布置 3、链传动通常放在传动系统中的低速级 4、斜齿圆柱齿轮传动的齿轮系数与齿数、螺旋角和变位系数有关，而与模数无关 5、承受预紧力 FP 的紧螺栓联接在受工作拉力 F 时，剩余预紧力 FP' ，其螺栓所受的总 拉力 F0 = FP' F 。 6、带传动中，带的弹性滑动是带传动的正常工作运动特性，是不可避免的。 7、两级圆柱齿轮传动中，其中一级为斜齿圆柱齿轮传动，它一般用在高速级。 8、锥齿轮的当量齿数一定比实际齿数大。 9、轴按所受载荷性质分类，只承受弯矩的称心轴，只承受扭矩的称传动轴，承受弯矩 和扭矩的称为转轴。 二、单项选择题 1、当某转轴所受的径向力大小方向不变时，其外圆面上任一点的弯曲应力属于 C 应力 A、静应力 B、脉动循环应力 C、对称循环应力 D、循环特性r=0.5 2、带传动工作时松边带速（ A ）紧边带速 A、小于 B、大于 C、等于 D、可能大于、小于或等于 3、型号为6351的滚动轴承，其内径是（A） A、75mm B、8mm C、15mm D、73mm 4、锯齿形螺纹两侧的牙型角分别为3°和30°，在螺纹升角相同的条件下，其传动效率 （C） A、低于矩形螺纹，而与梯形螺纹相同 B、高于三角形螺纹，而低于梯形螺纹 C、仅低于矩形螺纹，比三角形、梯形螺纹都高 D、低于矩形螺纹，与三角形螺纹相同 5、受翻转（倾覆）力矩的螺栓组联接，螺栓的布置宜选择（A）
D、以上三个方案不不可用
三、是非题 1、齿面载荷分布（不均）系数 K 与齿轮的布置情况无关。（ F ） 2、设计某普通碳钢零件时，校核后刚度不足，采用高强度合金钢时，对提高其刚度是 不起作用的。（ F ） 3、在传动比不变的条件下，当V带（三角带）传动的中心距较大时，小带轮的包角就较 大，因而承载能力也较高。（ T ） 4、链节距愈小，链轮齿数愈多，动载荷将愈大。（ F ） 5、唇形密封圈装置采用两个油封相背放置（密封圈唇部相反方向放置），主要是为了 提高防漏油效果。（ T ） 6、一端圆头一端方头的C型平键一般用于轴的伸出端。（ T ） 7、为了引导润滑油分布到滑动轴承的整个工作面上，一般要在轴承的承载区开设油孔 和油沟。（ Ｆ ） 8、蜗杆传动正确啮合的条件之一是蜗杆和涡轮的螺旋角大小相等、方向相同。（Ｔ） 9、滚动轴承工作时承受的当量动载荷不得大于其基本额定动载荷。（ Ｆ ） 10、在公称直径和螺距相同的条件下，双线螺纹副比单线螺纹副效率高。（Ｔ） 四、简答题 １、一对传动比大于１的标准齿轮啮合时，哪个齿轮的齿面接触应力较大？哪个齿轮的 齿根弯曲应力较大？为什么？ 答：从动轮齿轮的齿面接触应力较大，主动齿轮的齿根弯曲应力较大。
3、图示斜齿轮轴由一对7307AC型角接触球轴承正安装来支撑，已知 Fr1 2600 N ， Fr 2 1900 N ， FA 600 N 。试求： 1）轴承的内部轴向力 FS1 、 FS 2 ，并图示方向； 2）轴承的轴向力 Fa1 、 Fa 2 ； 3）轴承的当量动载荷 P 1、 P 2 ，并判断危险轴承。 注：轴承内部轴向力 FS 0.7 Fr1 ， e 0.7 ，当 Fa / Fr e ，X=0.41，Y=0.85;当
答：１）润滑油要具有一定的粘度。 ２）两摩擦表面要具有一定的相对滑动速度。 ３）相对滑动的表面要形成收敛的楔形间隙。 ４）有足够充足的供油量。 Ｄ可能形成液体动压润滑 ６、提高零件的疲劳强度通常采取哪些措施？（举出三种即可） 答：１）降低表面粗糙度 ２）零件经淬火、渗碳、渗氮等热处理或化学热处理
３）零件经滚压、喷丸等机械处理 ４）尽可能降低零件上的应力集中 ５）合理选用高强度材料和热处理及强化工艺 ７、与带传动、齿轮传动相比较，链传动有哪些优缺点？ 答：与带传动相比，链传动的优点：①没有弹性滑动，平均传动比较准确，传动可靠② 张紧力小，轴与轴承所受载荷较小③效率较高，可达９８％④链条在机构中应用很广泛 与齿轮传动相比，链传动的优点：①可以有较大的中心距②可在高温环境中工作，也可 以用于多灰尘的环境，但寿命缩短③成本较低 链传动的缺点：①链的瞬时速度和瞬时传动比都是变化的，传动平稳性较差，工作时有 噪声，不适合高速场合②不适用于转动方向频繁改变的情况③只能用于平行轴间传动 ８、开式齿轮传动应按何种强度条件进行计算？怎样考虑它的磨损失效？ 答：开式齿轮传动应按弯曲疲劳强度进项计算。按轮齿弯曲疲劳承载能力求出应有的模 数后，再加大１０％－１５％后，计算 五、分析题 １、展开式二级圆柱齿轮减速器如图所示，１齿轮主动，试确定： １）使Ⅱ轴所受轴向力最小时，齿Biblioteka Baidu３的螺旋线应是何旋向？在图中标出齿轮２、３的 螺旋线方向 ２）在图上标出齿轮２、３所受各分力方向
2、指出图示轴系中的10处结构错误（用笔圈出错误之处，并要求说明错误的原因，不 要求改正）（不得多于19处，若多于10处，按前10处计算）
②轴与轴承盖相碰 ③ ④装不进去，应阶梯 ⑤缺少调整垫片 ⑥加工过长，不变安装，应阶梯 ⑦轴与端盖直接接触 ⑧联轴器没有轴向固定 ⑨齿轮没轴向固定，缺键 ⑩轴肩过高，无套筒 ⑪轮毂键槽不对，与齿轮键不在同一角度 ⑫联轴器没轴向固定 ⑬多出一个键 六、计算题 1、图示方形盖板用4个螺钉与箱体联接，吊环作用10KN的力，吊环因制造误差，中心 O 与螺栓组形心 O 偏离 4 2 mm，求受力最大的螺栓所受的工作拉力。
一、判断题（每小题 1 分，共 10 分）
1、一对渐开线标准直齿圆柱齿轮，两轮模数相同，压力角相同，但齿数 z1 ≠ z2 ，其分度圆半径 一定相等。 ( F ) 2、定轴轮系中惰轮不仅与传动比大小有关，还可以改变从动轮的转向。 ( F ) 3、套筒滚子链，节距越大，承载能力越高，工作也越平稳。 ( F ) 4、行星轮系的自由度为 1；差动轮系的自由度为 2。 ( T ) 5、在渐开线圆柱齿轮传动中，相啮合的大小齿轮的齿根弯曲应力是相等的。 ( F ) 6、只承受弯矩，而不承受扭矩的轴称为心轴。 ( T ) 7、滚动轴承的摩擦系数一定比滑动轴承的摩擦系数小。 ( F ) 8、滑动螺旋传动的主要缺点是磨损大，效率低。 ( T ) 9、机器中独立运动的单元体，称为零件。 ( F ) 10、在铰链四杆机构中，如存在曲柄，则曲柄一定为最短杆。 ( F )
三、分析题（每小题 10 分，共 70 分,答案做在试卷上）
1、计算图示机构的自由度。如有虚约束，多余自由度，复合铰链请指出。并指出该机构是否有确 定运动（带箭头的构件为主动件） 。
答：C 处为复合铰链，没有虚约束和多余自由度。 自由度:F=3n-2PL-PH=3×7-2×10=1 自由度数目与机构原动件数目相同，机构有确定运动。 2、请列举出两种能够实现直线往复运动的机构，并绘制相应的机构简图，指出其中的主动件和实现 往复运动的构件。 答：曲柄滑块机构：主动件——曲柄 AB，实现往复运动的构件——滑块
答：Ｂ最合理。 张紧轮应放于松边，便于张紧。若张紧轮在内测，应靠近大轮，以免过分影响小轮包 角；若张紧轮在外侧，应靠近小轮，增大包角。 寿命：Ａ＞Ｂ＞Ｃ ４、如图所示的两种滑轮轴结构，一种轴与轮一起转动（图ａ），另一种轴固定，轮在 轴上转动（图ｂ），试比较两种结构的优缺点。
答： ５、简述液体动压油膜形成的必要条件是什么？下列哪种情况可能形成液体动压润滑。