机械设计基础考试题

试题一二，简要回答：1.计算图示机构的自由度，并判定其是否具有确定的运动。1具有确定运动2.作下列机构图示位置的压力角。3.图示尖顶对心移动从动杆盘状凸轮机构。（1）作出图示位置压力角；（2）求该凸轮基圆半径rb=?(3)求从动杆升程h=?4,简述带传动为什么限制带速V在5——25米/秒范围内？速度大离心力过大绕转的圈数多寿命低三，计算题：1，一队外啮合齿轮标准直齿圆柱挂齿轮传动，测得其中心距为160mm.两齿轮的齿数分别为Z1=20，Z2=44，求两齿轮的主要几何尺寸。答：m=5d1=100d2=220da1=100+10=110da2=220+10=230df1=100-12.5=87.5df2=220-12.5=207.5p=3.14*5=15.7s=e=7.852．图示轮系，已知：Z1=20，Z2=40，Z3=80，Z4=Z5=30，Z6=90。求i16=?答：n3=n4(n4/n6)=(z6/z4)=3nH=n6(n1-n6)/(n3-n6)=-(z3/z1)=-4i16=-7二、计算及绘图1.计算图示机构的自由度，并判定其是否具有确定运动，（绘有箭头的构件为原动件）。1具有确定运动2.设计一铰链四杆机构，已知其摇杆CD的长度为50mm，行程速比系数K=1.3。3.图示的轮系中，各齿轮均为标准齿轮，且其模数均相等，若已知各齿轮的齿数分别为：Z1=20、Z2=48、Z2'=20。试求齿数Z3及传动比i1H。z2-z1=z3-z2'z3=z2-z1+z2'=48-20+20=48(n1-nH)/(n3-nH)=z2z3/z1z2n3=0i1H=1-48*48/20*20=-4.764.图示轮系，已知Z1=18、Z2=20、Z2'=25、Z3=25、Z3'=2（右），当a轴旋转100圈时，b轴转4.5圈，求Z4=？i16=(20*25*z4)/(18*25*2)=100/4.5z4=40试题三四.计算1.有一对标准直齿圆柱齿轮，m=2mm，α=200，Z=25，Z2=50，求（1）如果n1=960r/min，n2=？（2）中心距a=？（3）齿距p=？答：n2=480a=75p=6.282.Z1=15，Z2=25，Z3=20，Z4=60。n1=200r/min（顺时针）n4=50r/min（顺时针）试求H的转速。答：(200-nH)/(50-nH)=-25*60/15*20nH=753.计算此机构的自由度。答：3*5-2*7=14.齿轮轴由一对7206轴承支承，Fr1=5200N，Fr2=3800N，Fx=2200N，方向如图所示，试求两轴承的当量动载荷。答：S1=Fr1/2Y=5200/2*0.4ctg140=1620S2=Fr2/2Y=3800/2*0.4ctg140=1184S1+FxS21620+22001184Fa2=S2=1184Fa1=S1+Fx=3820Fa1/Fr1=3800/5200=0.73e=0.37Fa2/Fr2=1184/3800=0.31e=0.37P1=0.4*5200+0.4ctg140*3820=8208P2=Fr2=3800二、简要回答1.作出下列机构图示位置压力角。2.图示尖顶对心移动从动杆盘状凸轮机构（1）作出图示位置压力角；（2）求该凸轮基圆半径rb；（3）求从动杆升程h。3.螺纹联接的自锁条件是什么？在公称直径，螺旋升角，摩擦系数相同的情况下，试比较三角形螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹的自锁性（简述理由）。螺旋升角小于当量摩擦角由于当量摩擦角的关系，三角螺纹自锁最好，矩形最差4简述带传动中，为何限制带速在5——25m/s范围内？离心力大转数多5.在选择大小齿轮材料及热处理方法时，所要考虑的“配对”问题指的是什么？为什么要这样考虑？大小齿轮材料及热处理硬度差50左右，由于小齿轮转数多，更快失效三、计算题1，一对标准直齿圆柱齿轮传动，已知两齿轮齿数分别为40和80，并且测得小齿轮的齿顶圆直径为420mm，求两齿轮的主要几何尺寸。答：m=420/(40+2)=10d1=400d2=800da2=800+20=820df1=400-2*1.25m=375df2=800-2*1.25m=775a=10/2(40+80)=600p=3.14*m=31.42，图示轮系，已知各轮齿数Z1=Z2'=41，Z2=Z3=39,求手柄H与轮1的传动比i1H。答：(n1-nH)/(0-nH)=z2z3/z1z2'(-n1/nH)+1=z2z3/z1z2'i1H=1-(39*39/41*41)=0.095三．简答问题1．下列凸轮机构中，图___b____所画的压力角是正确的。2．图示为尖顶对心移动从动杆盘状凸轮机构（1）绘出压力角（2）绘出凸轮基圆半径（3）绘出从动杆升程h3．计算图示机构的自由度，并判定其是否具有确定的运动。2不具有确定的运动4．螺纹联接的自锁条件是什么？在螺纹导程角，摩擦系数相同情况下，试比较三角形、梯形、矩形螺纹的自锁性与效率。升角小于等于当量摩擦角三角螺纹自锁最好，梯形次之，矩形最差。效率矩形自锁最好，梯形次之，三角螺纹最差。5．轴的结构设计主要考虑的因素有哪些？轴上零件的轴向、周向定位，装拆，加工工艺四．计算题。1．已知一对正确安装的标准渐开线正常齿轮的ɑ=200，m=4mm，传动比i12=3，中心距a=144mm。试求两齿轮的齿数、分度圆半径、齿顶圆半径、齿根圆半径。答：1.144=4/2(Z1+iZ1)Z1=18Z2=3*18=54d1=4*18=72d2=4*54=216da1=72+2*4=80ra1=(72+2*4)/2=40da2=216+2*4=224ra2=(216+2*4)/2=112df1=72-2*1,25*4=62rf1=(72-2*1,25*4)/2=31df2=216-2*1,25*4=206rf2=(216-2*1,25*4)/2=1032．图示轮系，已知Z1=20、Z1'=24、Z2=30、Z2'=Z3=Z4=25、Z5=74，且已知nH1=100转/分。求nH2。答：(n2-nH1)/(n5-nH1)=-Z1Z5/Z2Z1'n5=0n2/nH1=1+Z1Z5/Z2Z1'nH1=100求出n2=305.6(n2-nH2)/(n4-nH2)=-Z4/Z2'n2/nH2=1+Z4/Z2'305.6/nH2=1+25/25nH2=152.8144=4/2(Z1+iZ1)Z1=18Z2=3*18=54d1=4*18=72d2=4*54=216da1=72+2*4=80ra1=(72+2*4)/2=40da2=216+2*4=224ra2=(216+2*4)/2=112df1=72-2*1,25*4=62rf1=(72-2*1,25*4)/2=31df2=216-2*1,25*4=206rf2=(216-2*1,25*4)/2=103四计算题：（20分）（7分）1．计算图示机构的自由度，并判定其是否具有确定的运动。：2具有确定的运动（13分）2.图示轮系，已知Z1=30，Z2=20，Z2`=30，`Z3=74，且已知n1=100转/分。试求nH。n3=0(n1-nH)/(-nH)=-Z2Z3/Z1Z2'n1/nH=2.64nH=37.88三、分析题1、如图所示蜗杆传动，已知蜗杆的螺旋线旋向和旋转方向，试求蜗轮的转向。（5分）2．如图所示，已知输出轴上的锥齿轮Z4的转向n4，为了使中间轴Ⅱ上的轴向力能抵消一部分，试求：再图上标出各轮的转向。判断蜗杆传动的螺旋角方向（蜗杆、蜗轮）蜗杆、蜗轮所受各力方向以及锥齿轮Z3所受轴向力方向。（要求标在图上或另画图表示）（5分）蜗杆右旋）二、计算题（每题5分）1、图示为滚齿机滚刀与工件间的传动简图，以知各轮的齿数为：Z1=35,z2=10,Z3=30,z4=70,Z5=40,Z6=90,Z7=1,Z8=84.求毛坯回转一转时滚刀轴的转数。解：126140303584907010753186428118zzzzzzzznni答：毛坯回转一周滚刀轴转126转。2、Z1=15，Z2=25，Z3=20，Z4=60。n1=200r/min（顺时针）n4=50r/min（顺时针）试求H的转速。解：1、4为太阳轮,2、3为行星轮，H为行星架52015602531424114zzzznnnniHHHmin/75550200rnnnHHHH的转速为75r/min，顺时针方向。3、已知轮系中各齿轮的齿数分别为Z1=20、Z2=18、Z3=56。求传动比i1H。解：1-3为太阳轮，2为行星轮，H为行星架8.22056133113zznnnniHHH03n8.31Hi五、计算题（每题10分）1．如图所示，已知轴承载荷平稳，再室温下工作，转速n=1000r/min，试计算此对轴承的当量载荷P1、P2。7208AC轴承，S=0.7Rs，e=0.7，A/Re时，x=0.41，y=0.85，A/R≤e时，x=1，y=0S1S2解：1、计算轴承的轴向力派生力S1=0.7R1=0.7×200=140NS2=0.7R2=0.7×100=70NFa=0∵S1S2∴轴左移，轴承2被压紧A2=S1=140N轴承1被放松A1=S1=140N2、计算当量动载荷A1/R1=140/200=0.7=ex1=1，y1=0A2/R2=140/100=1.4x2=0.41，y2=0.85取fp=1.0则P1=fp（x1R1+y1A1）=200NP2=fp（x2R2+y2A2）=160N2、如图所示为某机械中的主动轴，拟用一对角接触球轴承支承。初选轴承型号为7211AC。已知轴的转速n=1450r/min，两轴承所受的径向载荷分别为Fr1=3300N，Fr2=1000N，轴向载荷FA=900N，轴承在常温下工作，运转时有中等冲击，Cr=50500N圆锥滚子轴承角接触球轴承70000C（α=150）70000AC（α=250）70000B（α=400）FS=Fr/（2Y）FS=eFrFS=0.68FrFS=1.14Fr轴承类型Fa/CoeFa/Fr＞eFa/Fr≤eXYXY角接触秋轴承α=250—0.680.410.8710α=400—1.140.350.5710载荷系数fp载荷性质无冲击或轻微冲击中等冲击强烈冲击fp1.0～1.21.2～1.81.8～3.0解1．计算轴承的轴向力Fa1、Fa2由表查得7211AC轴承内部轴向力的计算公式为Fs=0.68Fr，故有：Fs1=0.68Fr1=0.68×3300N=2244NFs2=0.68Fr2=0.68×1000N=680N因为Fs2+FA=(680＋900)N=1580N＜Fs1=2244N故可判断轴承2被压紧,轴承1被放松，两轴承的轴向力分别为：Fa1=Fs1=2244NFa2=Fs1－FA=(2244－900)N=1344N2．计算当量动载荷P1、P2由表查得e=0.68，而eFFra68.03300224411344.11000134422raFF＜e查表可得X1=1，Y1=0；X2=0.41，Y2=0.87。由表取fp=1.4，则轴承的当量动载荷为：P1=fp（X1Fr1+Y1Fa1）=1.4×(1×3300+0×2244)N=4620NP2=fp（X2Fr2+Y2Fa2）=1.4×(0.41×1000+0.87×1344)N=2211N3．计算轴承寿命Lh因P1＞P2，且两个轴承的型号相同，所以只需计算轴承1的寿命，取P=P1。7211AC轴承的Cr=50500N。又球轴承ε=3，取fT=1，则得Lh=3664620505001145060106010PCfnT=15010h＞12000h由此可见轴承的寿命大于预期寿命，所以该对轴承合适。