2009級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(A)答案

課程編號(hào)：03000138 北京理工大學(xué)2010?2011學(xué)年第2期2009級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)期末試題A卷班級(jí) 學(xué)號(hào) 姓名 成績(jī) 題號(hào)-一-一三四五六七八九總分分值121010121210121210100得分注：試卷共6頁(yè)，試題解答一律作在試卷上，其它地方無(wú)效。一、 選擇題（本題12分，每小題2分，把正確的代號(hào)填入括號(hào)中）為提高閉式齒輪傳動(dòng)齒面接觸疲勞強(qiáng)度，下面不正確的措施為（D）。A選擇合金鋼齒輪材料以提高許用應(yīng)力 B加大中心距C保證齒面加工精度基礎(chǔ)上適當(dāng)增加齒寬 D提高表面粗糙度某二級(jí)斜齒輪減速器中間軸上兩斜齒輪螺旋角之間關(guān)系，比較合理的設(shè)計(jì)是（B）。A旋向相反，大小相等 B旋向相同，大小不一定相等C旋向相同，大小相等 D旋向相反，大小不一定相等既能實(shí)現(xiàn)軸上零件軸向固定又能實(shí)現(xiàn)周向固定的措施為（A）。A銷(xiāo)連接B平鍵連接C彈性檔圈 D圓螺母以下措施中，（C）可以提高受軸向變載荷的緊螺栓連接中的螺栓強(qiáng)度。A螺紋防松B在被連接件間加橡膠墊片C采用空心螺栓D采用精制螺栓帶傳動(dòng)中帶和帶輪間摩擦系數(shù)與初拉力一定時(shí)，（B）則最大有效圓周力也愈大。A帶輪寬度越大B小帶輪上的包角愈大C大帶輪上的包角愈大D帶速愈低推力球軸承不適用于高轉(zhuǎn)速，這是因?yàn)楦咚贂r(shí)（C）從而使軸承壽命嚴(yán)重下降。A沖擊過(guò)大 B滾動(dòng)阻力大C滾動(dòng)體離心力過(guò)大D不利于軸承潤(rùn)滑二、 判斷題（本題10分，敘述正確的題目在括號(hào)中填入T,錯(cuò)誤填入F,回答正確每小題得2分，錯(cuò)誤倒扣2分，不答不得分，本題10分扣完為止。）凸輪從動(dòng)件為等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)既不存在柔性沖擊也不存在剛性沖擊。（F）對(duì)回轉(zhuǎn)件進(jìn)行動(dòng)平衡或靜平衡的目的是減小轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的速度波動(dòng)程度。（F）凸緣聯(lián)軸器適用于兩軸對(duì)中不好、轉(zhuǎn)速不高的應(yīng)用場(chǎng)合。（F）迷宮式密封主要用于無(wú)磨損且速度較高的場(chǎng)合。（T）閉式蝸桿傳動(dòng)常設(shè)計(jì)為大傳動(dòng)比傳動(dòng)，因此需要進(jìn)行熱平衡計(jì)算。（F）

三、（本題10分）圖示機(jī)構(gòu)中凸輪為原動(dòng)件，試計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度，若有復(fù)合鉸鏈、局部自由度或虛約束請(qǐng)指出。并判斷該機(jī)構(gòu)是否具有確定性的運(yùn)動(dòng)。解：（1）滾子B、C兩處存在局部自由度。G處存在復(fù)合鉸鏈（3分）n=9,p=12,p=2,故機(jī)構(gòu)自由度：LHF—3n—2p—p—3x9—2x12—2—1（斥分）LH（2）機(jī)構(gòu)原動(dòng)件數(shù)目與自由度數(shù)目相等，所以具有機(jī)構(gòu)具有確定性運(yùn)動(dòng)（2分）注：本題如果自由度結(jié)果計(jì)算錯(cuò)誤，活動(dòng)構(gòu)件數(shù)目。高低副數(shù)目正確可酌情給分但本題最后得分最多5分。四、（本題12分）已知一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，標(biāo)安裝中心距a—100mm，模數(shù)m—4mm，壓力角a—20°，齒頂咼系數(shù)h*—1，z—20，z—30，假定O、O分別為a1212兩齒輪回轉(zhuǎn)中心，主動(dòng)齒輪1逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，試按卩l(xiāng)—0.001m/mm比例作圖，并在圖上標(biāo)出：（1） 兩齒輪的齒頂圓及基圓；（3分）（2） 理論嚙合線NN與實(shí)際嚙合線吋（2分）；（3） 兩齒輪的齒頂壓力角和實(shí)際嚙合角a'（3分）；（4） 已知重合度計(jì)算公式為：￡— ，按圖中所量取的B頁(yè)計(jì)算該對(duì)齒輪傳動(dòng)的p 12n重合度￡。（4分）答案：答案：（1）,—守-竽-40mmr- -仝30—60mm2 2 2r—rr—rcosa—40xcos20°—37.59mmb11r—rcosa—60xcos20°—56.38mmb22m(z+2h*)ra1m(z+2h*)ra14x222=44mmra2m(z+2h*)4x322=64mm計(jì)算正確得2分，作圖正確得1分（2） 作圖正確，理論嚙合線NN（1分）與實(shí)際嚙合線BB（1分）1212（3） 作圖正確，兩齒輪的齒頂壓力角每個(gè)1分（合計(jì)2分），實(shí)際嚙合角?'（1分）(4)p=p=xmcos 11.81(1分)nb測(cè)量得：BB=16.5mm12計(jì)算得：￡—"1*2= =1.39（3分）方法正確。誤差過(guò)大計(jì)算值超出1.7或低p11.81b于1.1只得1分

五、（本題12分）如圖已知l=50mm,,l=80mm,l=100mm，若構(gòu)成曲柄搖ABBCAD桿機(jī)構(gòu)，試確定：（1） 搖桿CD的最小長(zhǎng)度，繪出以CD的最小尺寸為搖桿時(shí)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。（2分）（2） 計(jì)算該機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)K。（3分）（3） 當(dāng)曲柄1勻速順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)搖桿往復(fù)擺轉(zhuǎn)，試分析搖桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的平均速度大還是順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的平均速度大。（2分）（4）曲柄1為主動(dòng)件時(shí)，用作圖法校驗(yàn)該曲柄搖桿傳動(dòng)角是否滿足丫>40。。（3分）min5）分別以曲柄1和搖桿3為主動(dòng)件時(shí)，判斷機(jī)構(gòu)是否會(huì)出現(xiàn)死點(diǎn)位置。（2分）解：（1）連架桿為最短桿時(shí)構(gòu)成曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，曲柄只能是1桿。根據(jù)桿長(zhǎng)條件：l根據(jù)桿長(zhǎng)條件：l+1ABAD<l+1BCCD即：50即：50+100<80+1 ，CDl>150一80=70mmCD如圖6=ZCAD—ZCAD6二32.2 （1分）126=32.2。K二（180。+6）：（180。—6）=1.44 （1分）（3） 搖桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)為反行程，由于存在急回特性，所以順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的平均速度大。（2分）（4） 最小傳動(dòng)角兩位置Y二38.2。,丫=0,不滿足要求。其中作圖正確得2分，結(jié)min論正確得1分。（5） 以曲柄為主動(dòng)件沒(méi)有死點(diǎn)位置（1分）。以搖桿為主動(dòng)件時(shí)會(huì)出現(xiàn)死點(diǎn)位置（1分），六、（本題10分）圖示為由斜齒輪、錐齒輪及蝸輪蝸桿組成的傳動(dòng)系統(tǒng)?，F(xiàn)已知齒輪1主動(dòng)，轉(zhuǎn)向如圖示。試：（1） 確定斜齒圓柱齒輪1、2和蝸桿5、蝸輪6的螺旋線方向，以使II和III軸上的軸承所受軸向力最?。唬?分）（2） 在圖上標(biāo)出II、III軸和蝸輪軸的轉(zhuǎn)向；（3分）（3） 在圖上標(biāo)出蝸輪的受力方向（用三個(gè)分力表示）。（3分）答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：（1）斜齒圓柱齒輪1、2和蝸桿5、蝸輪6的螺旋線方向每個(gè)1分，共4分注：關(guān)于螺旋線旋向的判斷，在圖上畫(huà)出也可，用文字描述（1右旋、2左旋、5左旋6左旋）也可，但如果同時(shí)給出答案，只有一致時(shí)才能給分。

⑵II、III軸和蝸輪軸的轉(zhuǎn)向每軸1分，共3分。（3） 蝸輪的受力方向（用三個(gè)分力表示），每分力1分共3分注：關(guān)于螺旋線的判斷，在圖上畫(huà)出也可，用文字描述（1右旋、2左旋、5左旋、6左旋）也可，但如果同時(shí)給出答案，只有一致時(shí)才能給分。七、（本題12分）圖示輪系中，已知z=56,z=62,z=58,z=60,z=35,z=30,123456n=70r/min,n=140r/min，方向如圖所示。試確定I軸轉(zhuǎn)速并判斷其方向。IIIII解：（1）齒輪5、6構(gòu)成定軸輪系，1、2、3、4和II構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系（差動(dòng)輪系）,II為系桿。（2分）（2）對(duì)定軸輪系56n303556n30352分）已知n二n二70r/min，輪4和5同軸可以求得：n二n=—60r/min,（1分）6III 4 5對(duì)周轉(zhuǎn)輪系：n—niiin—niii二 #■14n—n4IIzz2■zz1362x6056x58二1.14532（3分）組成的周轉(zhuǎn)輪系為差動(dòng)輪系，因?yàn)辇X輪5和齒輪6轉(zhuǎn)向相反，則齒輪5轉(zhuǎn)向向下，齒輪4和齒輪5的轉(zhuǎn)向相同也向下，已知的II軸轉(zhuǎn)向也向下，所以齒輪4和齒輪5同時(shí)以正值代入周轉(zhuǎn)輪系中有:（2分）n—140zz62x601 =^4— —1.1560—140zz56x5813可求得：n—48r/min，（1分）1I軸方向與齒輪5同向，與齒輪6反向。（1分）八、（本題12分）某減速器輸入軸由一對(duì)6206型深溝球軸承支承，軸的轉(zhuǎn)速n=960r/min，軸上齒輪受力情況如下：切向力F—3000N,徑向力F—1200N,軸向力F—650N,在t r a進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)定軸向力由右端軸承2承受，齒輪分度圓直徑d=40mm。齒輪中點(diǎn)至兩支點(diǎn)距離為50mm,載荷平穩(wěn)，常溫工作。（已知：C=19.5kN；e=0.26；Fa/Fr<e時(shí)，X=1,Y=0；Fa/Fr>e時(shí)，X=0.56,Y=1.71；計(jì)算中取厶=1.1,f=1.0）試確定：（1）該軸承內(nèi)徑為多少。（2）若要求軸承壽命不低于9000小時(shí)，試校核是否滿足使用要求？Ft50 50解：1該深溝球軸承內(nèi)徑為6X5=30mm。（1分）2.兩軸承所受徑向載荷（4分）1） 軸垂直面支點(diǎn)反力.由力矩平衡條件F=（FX50-FX20）/100=470NrV1raF=（FX50+FX20）/100=730N（1分）rV2ra2） 軸水平面支點(diǎn)反力.由力矩平衡條件F=F=F/2=1500N（1分）rH1rH2t3） 兩軸承所受徑向載荷F=.:F2+F2二1572N（1分）r1 'rV1rH1F=JF2+F2二1668N（1分）r2YRV2RH22．計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷（4分）（1）軸承所受軸向載荷為0。仃二0<e二0.26故X=1,Y=0FP二F二1572N（2分）1r1（2）軸承所受軸向載荷為Fa2=650Na2a2= =0.39>e=0.26F1668r2

故X=0.56，Y=1.71P=XF+YF=0.56x1668+1.71x650=2045.6N（2分）2R2A23．壽命計(jì)算（3分）P2>P],按P2進(jìn)行壽命計(jì)算L10h2分）16667fC L10h2分）——（名20456）3二11299小時(shí)＞900°小時(shí)nfP9601.1x2045.6d2壽命高于9000h，故滿足壽命要求.（1分）九．（本題10分）如圖所示軸系結(jié)構(gòu)圖中，已知齒輪采用油潤(rùn)滑，軸承采用脂潤(rùn)滑，外伸端裝有半聯(lián)軸器。試指出其中錯(cuò)誤或不合理處。（要求用筆在圖上圈出，并簡(jiǎn)要說(shuō)明設(shè)計(jì)錯(cuò)誤或不合理原因，不需要改正）九．（本題10分）如圖所示軸系結(jié)構(gòu)圖中，已知齒輪采用油潤(rùn)滑，軸承采用脂潤(rùn)滑，外伸端裝有半聯(lián)軸器。試指出其中錯(cuò)誤或不合理處。（要求用筆在圖上圈出，并簡(jiǎn)要說(shuō)明設(shè)計(jì)錯(cuò)誤或不合理原因，不需要改正）解：該軸系存在以下幾方面錯(cuò)誤或不合理之處（序號(hào)如下圖所示）：（1）彈性擋圈為多余零件，造成過(guò)定位；（2）軸肩過(guò)高，不便于拆軸承；（3）軸的軸肩應(yīng)在輪轂內(nèi)，形成過(guò)定位；（4）鍵太長(zhǎng)；（5）套筒外