重庆大学 2006-2007机械设计基础试题及答案 (1)

13．两齿轮的材料和热处理方法相同，其许用接触应力必相等。 （× ） 14．螺纹的螺旋升角越小，或当量摩擦角越大，则螺纹的自锁 性能越好，效率越高。 15．深沟球轴承只能承受径向载荷，不能承受轴向载荷。 16．当滚动轴承其它工作条件不变时，若当量动载荷减少一半， 则该轴承的基本额定寿命将增加一倍。 17．当滚动轴承其它工作条件不变时，若将滚动轴承的转速减小 （×） （×） （× ）
mn ( Z 1 + Z 2 ) 3(21 + 84) = arccos = 10 0 8 ' 31'' 2a 2 × 160
由题示条件知：该螺栓为受横向载荷的普通螺栓联接， σ = 1.3
TII = W ×
PW =
200 d = (600 × ) N .mm = 620000 N .mm 2 2
TII × n 620000 × 85 KW = 5.518 KW = 6 9.55 × 10 9.55 × 10 6
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五、综合分析题（本题共 30 分）
1．题图所示为一提升装置的传动系统简图。已知：卷筒由 6 个 M12 的普通 螺栓（d1=10.106 mm）均布于直径 D0＝240mm 的圆周上与蜗轮形成固定联接， 卷筒直径 d=200mm，卷筒转速 n=85 r/min；接合面的摩擦系数 fs=0.15，可 靠性系数 Kf=1.2；螺栓材料的许用拉应力[σ]=120MPa，起吊的最大载荷 Wmax ＝6200N；蜗杆的螺旋线方向为右旋；各种传动效率为：
FA1 = S1 = 560 N
FA 2 = S1 + Fa = 560 + 300 = 860 N
④ a = 1 mn (q + z 2 )
2
。 14．蜗杆传动的主要失效形式是 ③ ①齿面疲劳点蚀；②齿根的弯曲折断；③齿面的胶合和磨损；④齿面的 塑性变形 。 15．自行车的前轴是 ① ①心轴； ②转轴； 。 ③传动轴；
④光轴。 ① 。
16．向心推力滚动轴承承受轴向载荷的能力是随接触角的增大而 ①增大 ；②减小； ③不变； ④不一定。
.
长度之和小于其他两杆长度之和。 3． 凸轮机构的压力角与凸轮的基圆半径的大小无关。 4．偏置曲柄滑块机构的行程速比系数 K＝1。 5．与带传动相比，齿轮传动具有精确的传动比。 6．链传动的运动不均匀性，造成了平均传动比的不恒定。 7．链传动中，为便于减小磨损，链轮齿数应为偶数
（× ）
（×）
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③齿面胶合；
④压溃、磨损、剪
① a = 1 m ( z1 + z 2 ) ；
2
② a = 1 m(q + z 2 ) ；
2
③ a = 1 mt ( q + z 2 ) ；
2
。 5．设计中限制小带轮的直径 D1≥D1min 是为了 ① ①限制带的弯曲应力；②限制相对滑移量；③保证带与轮面间的摩擦力 ④带轮在轴上安装需要。 。 6．带传动的设计准则是 ④ ①保证带具有一定寿命； ②保证带不被拉断； ③保证不发生滑动 情况下，带又不被拉断； ④保证传动不打滑条件下，带具有一定的疲 劳强度。 7．带传动中，若主动轮圆周速度为 V1，从动轮圆周速度为 V2，带速为 V，则 ④ ③V1=V>V2； ④V1>V>V2 。 ①V1＝V2＝V； ②V1>V=V2； 8．由直齿和斜齿圆柱齿轮组成的减速器，为使传动平稳，应将直齿圆柱齿 。 轮布置在 ② ①高速级； ②低速级； ③高速级或低速级； ④哪一级，无法判断。 9.带、齿轮与链组成传动系统，其传动链的联接顺序应当是 ① ①带→齿轮→链传动→输出； ②链→齿轮→带传动→输出； ③齿轮→带→链传动→输出。 。
解： （1） β = arccos
（3）计算电机的输出功率 P 提升重物所需转矩 TII ，工作机功率 PW 分别为：
1.2 × 5167 = 6889 N 0.15 × 6 × 1 1.3 × 6889 MPa = 111.6MPa ≤ 120 MPa σ= π 2 × (10.106) 4
F' ≥
17．在轴的当量弯矩 M e =
M 2 + (αT ) 2 中， α 表示将 ③
的修正系数。
①扭矩折合成弯矩； ②剪应力折合成弯曲应力； ③剪应力的循环 特性折合成弯曲应力的循环特性； ④应力集中考虑在内。 18． 以曲柄为原动件的偏心式曲柄滑块机构的最大压力角出现在 ① 。 ①曲柄与连杆共线的两个位置之一； ②曲柄与滑块导路方向线垂直的 两个位置之一； ③曲柄与滑块导路方向线平行的两个位置之一； ④滑块的两个极限位置之一。 19．对于被联接件之一太厚，且需经常拆卸的场合，宜采用 ② ①普通螺栓联接； ②双头螺柱联接； ③螺钉联接； ④紧定螺钉联接。
F = 3n − 2 Pl − Ph = 3 × 6 − 2 × 7 − 2 = 2
′ 2．在 图示轮系中，已知各齿轮的齿数为 Z1＝15，Z2＝25， Z 2 ＝20，Z3＝
60。齿轮 1 的转速 n1＝200 r/min，齿轮 3 的转速 n3＝50 r/min，其转向相 解： （1）两种传动装置所能传递得最大有效拉力一样大。 （2）由 P＝FV，因 Fmax 相同，而两装置的主动轮转速 n 相等，但
d 3 f d1 ，所以 Vb f Va
反，求行星架 H 的转速 nH 的大小和方向。
解： （1）图示为一差动轮系。 （2）其转化机构的传动比为：
H i13 =
（V =
πdn
60 × 1000
） ，故图 b 装置所能传递
的功率大。 （3）因 Vb f Va ，故单位时间内，b 装置中传动带所经历的应力循环次 数多于图 a 中的传动带，而图 b 中传动带所授应力水平大于或等于图 a 中 传动带的应力水平，故图 a 中的传动带的寿命长。
20．等加速等减速运动规律使凸轮机构具有
10．齿轮传动中，当齿轮分度圆直径不变时，将模数加大，其接触疲劳强度 。 将 ③ ①提高； ②降低； ③不变； ④无法判明变动情况。 无关。 11．齿根弯曲强度计算中的齿形系数与齿轮的 ② ①齿数； ②模数； ③变位系数； ④螺旋角。
。
② 。 ①刚性冲击；②柔性冲击； ③较小的压力角； ④较大的曲率半径。
四、 计算题（10 分/每小题，共 20 分）
1．在图示机构中， AB // EF // CD，试计算其自由度。若有复合铰链、局 部自由度或虚约束，请明确指出。
解：此机构为一平面机构，由已知条件知 ABCD 为一平行四边形机构。EF 杆引入后 为虚约束，应去掉。C 处构成复合铰链，滚子 7 为局部自由度。
2
故： P = PW / η 总＝PW / η 齿轮 ⋅ η 蜗杆 ⋅ η 卷筒 ⋅ η 轴承＝ 15.16 KW （4）校核螺栓的强度：
F'
π
4
×d
≤ [σ ]
2 1
F ' f s zm ≥ K f FR
所以
故F ≥
'
K f FR f s zm
而 FR =
2TII 2 × 620000 = = 5167 N D0 240
组题人：
考试方式：
密
开卷 二 三
闭卷 四 五
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其他 六 七
考试时间 120 分钟 八 九 十 总 分
题 号 得 分
一
审题人：
公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊
学号
一、 判断题（1 分/每小题，共 20 分）
⒈ 两个以上的构件在一处用低副相联接就构成复合铰链。
到原来的一半，则该轴承基本额定寿命将增加一倍。 (×) 18．磨损是滚动轴承的主要失效形式。
（√ ） （× ）
命题时间：
年级
2．在双曲柄机构中，各杆长度必须满足：最短杆与最长杆
封
19．平键的剖面尺寸是按轴的直径选择的，如平键联接的强度校核 (√) (×) （×） （√） （×） （×） 发现不行，则应加大轴的直径以便加大键的剖面尺寸。 20．齿轮设计时，选齿宽系数φd＝1.5，小齿轮 d1=100mm，大齿轮 d2=200mm，故大齿轮齿宽 b2= φ d ⋅ d 2 =300mm
8．合金钢具有较高的机械性能，因此采用合金钢可提高轴的刚度。 （×）
线
9．带传动必须限制带速，以免产生过大离心力，因此在一般传动 装置中，带传动放在低速级部分较为合适。 （×） （×）
学院
10．增加带的预紧力，可以避免带传动工作时的弹性滑动。 11．一对圆柱齿轮传动中，由于工作载荷相同，所以大小齿轮的齿
FR1
FR2
η齿轮＝0.95，η蜗杆＝0.42，η轴承＝0.98，η卷筒＝0.95，齿轮模数 mn＝3mm，齿数
Z1＝21，Z2＝84，中心距 a＝160mm。I 轴上两端采用角接触轴承支承，面对 面安装（正装） ，两轴承所受的径向力 FR1＝800N，FR2＝1200N，小齿轮所受的 轴向力 Fa1＝300N，蜗杆所受的轴向力 Fa3＝600N，轴承产生的内部轴向力 S ＝0.7FR。试求： 1) 按轴 I 上所受合力最小的条件，确定齿轮 1、2 上的轮齿的螺旋线的方向 （在图上标出） ，并求出螺旋角的大小。 （6 分） 2) 在图中标出重物上升时电动机的转向及蜗轮在节点 C 处所受三个分力 （Ft、Fr、Fa）的方向。 （5 分） 3) 当重物匀速上升时，电动机的输出功率 P 为多少？（5 分） 4) 试校核滚筒与蜗轮联接螺栓的强度。 （8 分） 5) 重物上升时，I 轴上两端轴承所受的轴向载荷 FA1 和 FA2 为多少？（6 分）
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重庆大学 机械设计基础Ⅰ 课程试卷
2006
姓名
A卷 B卷
面接触应力相等，大小齿轮的齿面接触强度相等。 12．任何平面四杆机构出现死点时对工作都是不利的，因此 应该设法避免。
（× ）
命题人：
~
2007 学年
第 2 学期
考试日期：
（× ）
开课学院：机械工程 课程号：11000940
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三、 简答题 （共 10 分）
1．题图中，图 a 为减速带传动，图 b 为增速带传动。这两传动装置中，带 轮的基准直径 d1=d4，d2=d3，且传动中各带轮材料相同，传动中心距 a、带的 材料、尺寸及张紧力均相同，两主动轮的转速均为 n (r/min)。试分析： （1） 哪个装置能传递的最大有效拉力大？为什么？（4 分） （2） 哪个装置能传递的功率大？为什么？ （3） 哪个装置的带的寿命长？为什么？ （4 分） （2 分）
z ×z n1 − n H = − 2 '3 = −5 n3 − n H z1 × z 2
n1 + 5n3 6
（3）由上式得 n H =
（4）设齿轮 1 的转速为正值，则齿轮 3 的转速为负值，将已知值代入得
n H = −8.33r / min 即行星架 H 的转向
与齿轮 1 的转向相反而与齿轮 3 的转向 相同。
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3．在受轴向载荷的紧螺栓联接中，螺栓的总拉力为 ④ 。 ①工作载荷； ②预紧力； ③预紧力+工作载荷； ④工作载荷+残余预 紧力。 。 4．平键联接的可能失效形式为 ④ ①疲劳点蚀； ②弯曲疲劳破坏； ③胶合； 切破坏等。
12．开式齿轮传动的主要失效形式是 ② 。 ①齿面点蚀； ②齿面磨损、轮齿磨薄后被折断； ④齿面塑性变形。 13．标准蜗杆传动的中心距计算公式应为 ② 。
专业、班
二、 选择题 （1 分/每小题，共 20 分）
1．链传动中当其它条件不变的情况下，传动的平稳性随链条节距 P 的 ① 。 ①减小而提高； ②减小而降低； ③增大而提高； ④增大而不变。 。 2．链传动中合理的链条长 ② ①应等于奇数倍链节距； ②应等于偶数倍链节距； ③可以为任意值； ④按链轮齿数来决定。
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（5） S1 = 0.7 FR1 = 560 N
S 2 = 0.7 FR 2 = 840 N
Fa = Fa 3 − Fa 2 = 600 − 300 = 300 N
（向右）
又 Fa + S1 = 300 + 560 = 860 N f S 2 = 840 N II 轴承压紧，I 轴承放松 所以