机械设计试卷及答案

河北工业大学函授生考试试卷
课程 机械设计基础 教师 2011/2012学年 第1 学期
班级2011热工 姓名____________ 成 绩_______
一、单选题（每题2分，共20分；答案务必填入表格中，否则记零分。

）
1.右图机构中有____A___虚约束。

（A ）1个 （B ）2个 （C ）3个 （D ）没有 2.在曲柄摇杆机构中，当摇杆为主动件，且 B 处于共线位置时， 机构处于死点位置。

(A)曲柄与机架； (B)曲柄与连杆； (C)连杆与摇杆；(D)摇杆与机架 3.普通V 带传动主要依靠＿D ＿＿传递运动和动力。

(A)带的初拉力； (B)带的紧边拉力； (C)带的松边拉力 (D)带与带轮的摩擦力 4.普通V 带传动中，带横截面楔角为40°，带轮的槽角应＿A ＿＿＿40°。

(A)大于； (B)等于； (C)小于； (D)不等于 5.用范成法切制渐开线齿轮时，齿轮根切的现象可能发生在 D 的场合。

(A)模数较大； (B)模数较小； (C)齿数较多； (D)齿数较少
6.图示为一螺旋拉紧装置，如按图上箭头方向旋转中间零件，能使两端螺杆A 及B 向中央移动，从而将两端零件拉紧。

此装置中，A 、B 螺杆上螺纹的旋向应是_____C__。

(A)A 左旋，B 左旋；(B)A 右旋，B 右旋；(C)A 左旋，B 右旋； (D)A 右旋，B 左旋
7.当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔且需经常拆装时，应采用＿＿C ＿＿。

螺杆B
螺杆A
(A)螺栓联接； (B)螺钉联接； (C)双头螺柱联接； (D)紧定螺钉联接
8.在轴的初步计算中，轴的直径是按_B___来初步确定的。

（A）弯曲强度（B）扭转强度（C）弯扭组合强度（D）轴段上零件的孔径
9.键联接的主要作用是使轴与轮毂之间___C____。

（A）沿轴向固定并传递轴向力（B）沿轴向可做相对滑动并具有导向作用
（C）沿周向固定并传递扭矩（D）安装与拆卸方便
10.滚动轴承的额定寿命是指一批同规格的轴承在规定的试验条件下运转，其中__B__
轴承发生破坏时所达到的寿命。

（A）5%；（ B）10%；（C）1%；（ D）20%。

二、简答题（每题5分，共25分）
1.构件组合成为机构的条件是什么？
2.螺纹连接主要有哪几种类型？各适用什么场合？
螺纹联接有以下四种基本类型：
1，螺栓联接特点：被联接件均较薄，在其上制通孔（不切制螺纹）。

用螺栓、螺母联接，结构简单，装拆方便，（可以两边装配）。

应用：被联接件厚度均小，不受被联接件材料限制，允许常拆卸，应用广泛。

根据螺栓受力情况，分两类：
（1）普通螺栓联接（受拉螺栓）：被联接件D孔>D栓（查手册：M20以下D孔=D栓+1如：M10：D孔=11mm）。

（2）铰制孔螺栓联接（受剪螺栓）：D孔=D柱（名义相等，用公差控制）。

图10-9b，即孔壁间无间隙，适用于承受横向载荷。

（垂直螺栓轴线方向）。

2，双头螺柱联接：
特点：被联接件之一较厚，在其上制盲孔，且在盲孔上切制螺纹。

薄件制通孔，无螺纹。

用双头螺柱加螺母联接。

允许多次装拆而不损坏被联接件。

应用：通常用于被联接件之一太厚，不便穿孔，结构要求紧凑，必须采用盲孔的联接或须经常装拆处。

3，螺钉联接：
特点：不需用螺母，将螺钉穿过一被联接件的孔，旋入另一被联接件的螺纹孔中。

（结构上比双头螺柱简单）。

应用：被联接件之一太厚，且不经常装拆的场合。

4，紧定螺钉联接：
特点：利用紧定螺钉旋入一另件的螺纹孔中，并以末端顶住另一零件的表面或顶入该零件的凹坑中。

应用：固定两零件的相对位置，并可传递不大的力或转矩。

3.轴上零件常见的轴向和周向固定方式有哪些？
轴向：轴肩、套筒、锁紧挡圈、圆锥面、圆螺母、轴端挡圈、轴端挡板、弹性挡圈、紧定螺钉
周向：平键、偰键、切向键、花键、滑键、半圆键、圆柱销、圆锥销、过盈配合
4.将三角形、矩形、梯形、锯齿型螺纹的自锁性好坏和传动效率高低进行排序。

自锁性：三角形、梯形、锯齿形、矩形
传动效率：矩形、锯齿形、梯形、三角形
5.闭式齿轮传动的主要失效形式有哪些？针对其主要失效形式应采取的设计准则如
何？
闭式传动闭式传动的主要失效形式为齿面点蚀和轮齿的弯曲疲劳折断。

当采用软齿面（齿面硬度≤350HBS）时，其齿面接触疲劳强度相对较低。

因此，一般应首先按齿面接触疲劳强度条件，计算齿轮的分度圆直径及其主要几何参数（如中心距、齿宽等），然后再对其轮齿的抗弯曲疲劳强度进行校核。

当采用硬齿面（齿面硬度＞350HBS）时，则一般应首先按齿轮的抗弯曲疲劳强度条件，确定齿轮的模数及其主要几何参数，然后再校核其齿面接触疲劳强度。

三、计算题（每题9分，共45分）
1.计算图示平面机构的自由度。

F=3n-2P
l -P
H
=3×5-2×7-0=1
2. 一铰链四杆机构ABCD中，已知L BC=500 mm，L CD=350 mm，L AD=300 mm，AD为机架。

试画出该机构简图，并求：若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，则L AB的最大
值为多少？
根据题意可知，l
AB
为最短杆：
l AB+ l BC≤l AD+ l CD
即：l AB+500≤300+ 350
l AB≤150
l AB最大值为150mm
3.已知一标准直齿圆柱齿轮，其齿数Z1= 22，模数m= 2.5mm，拟将该齿轮用作某传动的主动轮，现需配一个从动轮进行外啮合传动，要求传动比i= 4，试计算从动轮
的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径和全齿高。

（已知h
a
* =1,c* =0.25）
根据给定的传动比i=4，先计算从动轮的齿数：
Z 2=i×Z
1
=4×22=88
已知齿轮的齿数Z
2
及模数m，根据公式计算从动轮的各部分尺寸：
分度圆直径：d
2=m Z
2
=2.5×88=220mm
齿顶圆直径：d
a2=（Z
2
+2 h
a
*）m=(88+2×1)×2.5=225mm
齿根直径： d
f2=（Z
2
-2 h
a
*- 2c*）m=（88-2×1-2×0.25）×2.5=213.75mm
全齿高：h=（2 h
a
*+c*）m=(2×1+0.25)×2.5=5.625mm
4.转速n一定时，若某球轴承当量动载荷由P变成2P，轴承寿命是否降为L h/2？若
不是，则降为多少？
答：不是，应降为Lh/4
5. 图示轮系中，已知各轮齿数为：z1= z2′= z3′=15，z2=25，z3= z4=30，z4′=2（左旋），z5=60，z5′=20（m=4mm）。

若n1=500r/min，转向如图所示，求齿条6的线速度v的大小和方向。

i 15=n1/n5=Z
2
×Z
3
×Z
4
×Z
5
/ Z
1
×Z
2
‘×Z
3
‘×Z
4
‘=25×30×30×60/15×15×15×2=200
n5=n1/ i
15
=500/200=2.5r/min= n5’
v=w
5×r
5
‘=2πn5’/60×mZ
5
‘/2=2π×2.5/60×4×20/2=10.5mm/s=0.01m/s
齿条速度方向向下
四、结构改错（10分）
下图为一输出轴，试指出1~8标注处的错误。

1、无倒角、轴承装拆不方便
2、轴肩过高，轴承无法拆卸
3、轮毂与轴无键连接，周向固定不可靠
4、套筒与轴肩平齐，右轴承定位固定不可靠，套筒外径过大，轴承无法拆卸
5、轴头过长，齿轮装拆不便
6、精加工面过长，也不利于轴承拆卸
7、轴与轴承盖无密封件，盖孔与轴间无间隙，动静件未分开，工作时会干扰
8、联轴器与轴之间无键连接，周向固定不可靠，不利于装拆轴上零件。

9、。