河南科技大学2012年硕士研究生入学考试试题-901机械设计基础试题

河南科技大学
2012年硕士研究生入学考试试题
考试科目代码：901 考试科目名称：机械设计基础
（注意：所有答案均写在此试卷上）
一、判断题(下列说法正确者划“√”，错误者划“×”，每小题2分，共30分)
1. 机构具有确定运动的条件是自由度等于1。

（）
2. 连杆机构中的死点位置都是不利的，因此应设法避免。

（）
3. 曲柄摇杆机构一定具有急回特性。

（）
4. 设计机构时，为了具有良好的传力性能，应使压力角小一些。

（）
5. 凸轮机构为高副机构，易于磨损，所以通常多用于传力不大的控制机构。

（）
6. 范成法切削渐开线标准齿轮，发生根切的原因是被切齿轮的齿数过多。

（）
7. 引用斜齿轮的当量齿轮和当量齿数，其目的在于简化几何尺寸计算。

（）
8. 机器中安装飞轮可以消除速度波动。

（）
9. 连接用螺纹必须满足自锁条件。

（）
10. 承受轴向工作载荷的普通螺栓连接中，螺栓受到的总拉力是预紧力与工作载荷之和。

（）
11. 普通平键连接的主要用途是实现轴与毂之间周向固定。

（）
12. 齿面硬度≥350HBS的闭式齿轮传动，最主要的失效形式是齿面点蚀。

（）
13. 带传动中，产生弹性滑动的原因是传递的载荷过大。

（）
14. 滚动轴承按基本额定动载荷计算的寿命不是实际寿命。

（）
15. 机器中转动的轴称为转轴。

（）
二、单项选择题（把正确选项的代号填入，每空2分，共26分）
1. 计算机构自由度时，若其中的复合铰链没有判断出来，则计算出的自由度_ __。

A 等于0
B 增多
C 减少
D 不变。

2. 曲柄摇杆机构可演化成曲柄滑块机构，其演化途径为。

A 改变杆长
B 变换机架
C 扩大转动副
3. 凸轮机构中的推杆作等速规律运动时，在运动的开始和终了会发生冲击。

A 刚性
B 柔性
C 无
4. 一对渐开线圆柱齿轮啮合传动时，两轮上总是相切并作纯滚动的圆是。

A 分度圆
B 基圆
C 节圆
5. 平键的截面尺寸b×h通常根据从标准中选取。

A 传递的转矩
B 传递的功率
C 轴的直径
D 轮毂的长度
6. 某零件受图示应力作用，进行强度计算时，确定许用应力取作为极限应力。

题7图
7. 图示两零件拟采用螺纹连接，且需要经常装拆，宜选用 连接。

A 普通螺栓 B 铰制孔用螺栓 C 螺钉 D 双头螺柱 8. V 带传动中，限制小带轮的最小直径，其主要目的是 。

A 节省材料
B 限制传动比
C 减小带速
D 限制带的弯曲应力 9. 套筒滚子链的传动中，限制链轮齿数Z ≤120的目的是 。

A 传动平稳 B 防止因磨损掉链 C 避免使用过渡链节 10. 在滑动轴承的设计计算中，校核p 值的目的是限制 。

A 温升过高 B 过度磨损 C 点蚀破坏 11. 下列三种滚动轴承， 不能承受轴向力。

A B C
12. 右图所示，一对角接触球轴承，在径向载荷F r1、F r2作用下产生的内部轴向力分别为：F S1=1500N 、F S2=1050N ,轴向外载荷F A =800N ，则轴承1所受的轴向力F a1= N 。

A. 1500 B. 1850 C. 1050 D. 2200 13. 在同时包含链传动、带传动和齿轮传动的机械传动系统中，通常按照由高速到低速的传动顺序是 。

A 链—带—齿轮 B 齿轮—链—带 C 带—齿轮—链 D 齿轮—带—链
三、分析简答题 (共25分)
1．(6分) 试举出两个把连续转动变换为往复摆动的机构，并画出机构运动示意图。

σ1
2
2.（7分）形成液体动压润滑的必要条件是什么？并根据此条件判定下列各情况中两平板间能否建立压力油膜，并解释原因。

3.（6分） 如图所示齿轮传动装置。

已知齿轮1为主动， z 1＝20，z 2＝40，z 3＝25。

分析齿轮2的齿面接触应力为何种循环变化？齿根的弯曲应力为何种循环变化？如果查得轮2的弯曲疲劳极限σFE =600MPa ，安全系数S F =1.25，则许用弯曲应力[σF ] 为多少？
4. (6分) 试分析图示卷扬机中各轴所受到的载荷，并判断各轴的类型(转轴、心轴或传动轴)。

注：轴的自重不计。

IV 轴
A B C D v
v =0
v
v
四、计算题 (共37分)
1．(9分) 试计算图示机构的自由度，如存在复合铰链、局部自由度、虚约束，须在图中指出。

并说明该机构具有确定运动的条件。

2．(10分)图示轮系中，已知z 1= z 2'= 20， z 2=20， z 3=40， z 3'=1(螺旋方向如图)，z 4=40，n 1=300r /min ，转向如图。

求n H 、n 4的大小和方向（在图中标出）。

3．(8分)一对渐开线外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，已知传动比i 12=2.5，齿轮1的齿数z 1=24，模数m = 4mm ，压力角α=20°，齿顶高系数h a *=1，径向间隙系数C *=0.25，试：
(1) 计算齿轮2的齿数z 2，分度圆直径d 2、齿顶圆直径d a 2、齿根圆直径d f 2、基圆直径d b 2； (2) 若实际安装中心距a ＇=170 mm ，问该对齿轮传动是否为标准安装？啮合角α＇是多少？
1n
4．(10分) 图示用M12的一组螺栓连接，已知螺栓小径d1=10.106 mm，许用应力[σ]=150 MP a，被连接件结合面之间的摩擦系数f =0.15，可靠性系数C=1.2。

试计算该连接所能传递的最大静载荷F R。

五、分析设计题(共24分)
1．(10分)图示凸轮机构。

试用作图法：
(1) 画出凸轮的基圆并标出基圆半径r0；
(2) 标出图示推杆的位移S和压力角α；
(3) 推杆从起始位置运动到图示位置，凸轮转过的角度ϕ；
(4) 作出构件1、2的速度瞬心P12，利用瞬心写出从动件2的速度v2表达式及运动方向。

2．(8分) 设计一曲柄摇杆机构。

当曲柄为主动件，从动摇杆处于两极限位置时，连杆的两个铰链点的连线正好处于图示之C 1Ⅰ、C 2Ⅱ位置，且连杆处于位置C 1Ⅰ时摇杆的压力角为45º。

若连杆与摇杆的铰接点取在C 点（即图中的C 1或C 2点），试用图解法求曲柄AB 、摇杆CD 和机架AD 的长度。

3. (6分)如图所示圆锥—斜齿圆柱齿轮减速器。

已知轴Ⅰ由电动机驱动其转向n 1如图所示。

为使中间轴Ⅱ所受的轴向力可抵消一部分，试确定斜齿轮3、4的轮齿旋向，并在图中标出齿轮2、3所受的圆周力F t2、F t3和轴向力F a2、F a3的方向。

六、(8分) 下面的轴系结构图中存在许多结构错误或不合理之处，试直接在图中轴线下方画出正确结构，不必作文字说明。

（倒角和圆角忽略不计，至少改正8处）
n
C 2C 型平键。