哈工大机械设计基础(80学时)试题答案

1班级姓名题号一二三四五六七八九十总分分数一、填空题（共24分，每空1分）1）按照两表面间的润滑状况，可将摩擦分为干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦。2）当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常装拆时，往往采用螺纹联接中的螺钉联接。3）带传动中，带在带轮上即将打滑而尚未打滑的临界状态下，紧边拉力F1与松边拉力F2之间的关系为112fFFe。4）滚动轴承的基本额定寿命L，是指一批相同的轴承，在相同的条件下运转，其中90％的轴承在疲劳点蚀前所能转过的总转数，单位为106r。5）非液体摩擦滑动轴承限制pv值，主要是为了防止轴瓦胶合失效。6）弹簧指数C=D/d，C越大，弹簧刚度越小。7）当机构处于死点位置时，机构的压力角为90°。8）有一紧螺栓连接，已知预紧力'F=1500N，轴向工作载荷F=1000N，螺栓的刚度Cb=2000N/mm，被连接件的刚度Cm=8000N/mm，则螺栓所受的总拉力F0=1700N，剩余预紧力''F=700N，保证结合面不出现缝隙的最大轴向工作载荷Fmax=1875N。9）对于软齿面闭式齿轮传动，通常先按齿面接触疲劳强度进行设计，然后校核齿根弯曲疲劳强度。10）蜗杆传动的失效形式主要是齿面点蚀、齿面胶合和齿面磨损，而且失效通常发生在蜗轮轮齿上。哈工大2005年秋季学期机械设计基础（80学时）试题答案211）在凸轮机构的几种基本的从动件运动规律中，等速运动规律使凸轮机构产生刚性冲击，正弦加速度运动规律则没有冲击，等加速等减速、余弦加速度运动规律产生柔性冲击。二、选择题（共11分，每小题1分）1）一阀门螺旋弹簧，弹簧丝直径d=2.5mm，因环境条件限制，其弹簧外径D2不得大于17.5mm，则弹簧指数不应超过c)。a)5;b)6.5;c)6;d)7。2）平键的剖面尺寸b×h是根据d)从标准中查取。a)传递转矩的大小;b)载荷特性;c)键的材料;d)轴的直径。3）带传动采用张紧轮的目的是d)。a)减轻带的弹性滑动;b)提高带的寿命;c)改变带的运动方向;d)调节带的初拉力。4）润滑良好的闭式软齿面齿轮传动最常见的失效形式为b)。a)齿面磨损;b)齿面疲劳点蚀；c)齿面胶合;d)齿面塑性变形。5）在V带传动设计中，取小带轮基准直径dd1≥ddmin，主要是为了考虑a)对传动带疲劳强度的影响a)弯曲应力;b)离心拉应力；c)小带轮包角;d)初拉力。6）蜗杆传动中，当其它条件相同时，增加蜗杆的头数，则传动效率b)。a)降低;b)提高；c)不变；d)可能提高，可能降低。7）工作时只承受弯矩，不传递转矩的轴，称为a)。a)心轴;b)传动轴;c)转轴;d)曲轴。8）半圆键连接的主要优点是c)。a)对轴的强度削弱较轻;b)键槽的应力集中较小；c)适于锥形轴端的连接。39）齿式联轴器属于b)联轴器。a)刚性联轴器;b)无弹性元件挠性联轴器；c)有弹性元件挠性联轴器。10）在下列四种类型的联轴器中，能补偿两轴的相对位移以及缓和冲击、吸收振动的联轴器是d)。a)凸缘联轴器;b)齿式联轴器；c)万向联轴器；d)弹性柱销联轴器。11）在某一瞬时，从动件运动规律不变的情况下，要减小凸轮的基圆半径，则压力角b)。a)减小；b)增大；c)保持不变。三、简答题（共20分，每小题4分）1）写出带传动所能传递的最大有效圆周力的计算公式，并说明其大小与哪些因素有关。答：11max0121ffeFFe最大有效圆周力的大小与包角、摩擦系数f和初拉力F0有关，增大包角、摩擦系数和初拉力，都可以提高带传动所传递的有效圆周力。2）螺纹连接防松的方法很多，按其工作原理可分为哪几类？每种举出一例说明。答：螺纹防松的方法主要有：摩擦放松：比如双螺母、弹簧垫圈等；机械防松：如开口销与开槽螺母、止动垫圈、串联钢丝等；破坏螺纹副关系的永久性防松：点焊、冲点、胶接等。3）试述转轴的设计步骤。答：①按工作要求选择轴的材料；②估算轴的最小直径；③轴的结构设计；④轴的强度校核；⑤必要时作刚度和振动稳定性等校核计算；4）说明蜗杆传动有哪些特点。4答：①单级传动比大，结构紧凑；②传动平稳，噪声小；③可以实现自锁；④传动效率低；⑤成本较高。5）形成流体动压油膜所必须具备的条件有哪些？答：①相对运动表面间必须形成收敛形间隙；②要有一定的相对运动速度，并使润滑油由大口流入，小口流出；③间隙间要充满具有一定粘度的润滑油。四、计算题（共26分）1)如图所示的运动链中，已知各构件长度55ABlmm，40BClmm，50CDlmm，25ADlmm，回答下列问题：(a)固定哪个构件可获得曲柄摇杆机构？(2分)(b)固定哪个构件可获得双曲柄机构？(2分)(c)固定哪个构件可获得双摇杆机构？(2分)答：(a)AB或CD固定时，得曲柄摇杆机构；(b)AD固定时，得双曲柄机构；(c)BC固定时，得双摇杆机构。2)在图示机构中，CDEFAB////，且CDEFAB，试计算其自由度（若有复合铰链、局部自由度或虚约束，必须明确指出）。(6分)答：EF杆引入后为需约束，应去掉。C处构成复合铰链，滚子7为局部自由度。323627122LhFhPP53)在图示的电动卷扬机减速器中，已知各轮的齿数为1z=24，2z=52，21'2z，3z=97，18'3z，4z=30，5z=78。试求传动比Hi1。(8分)答：齿轮1、22、3和系杆H组成一个差动轮系，齿轮3、4和5组成一个定轴轮系，在差动轮系得转动机构中：23113312HHHzzizz在定轴轮系中：353553ziz5H由上式联立得：232351112123197527897521212418212454.38HHzzzzzizzzzz齿轮1和系杆H得转动方向相同。4)如图所示，有一轴由一对面对面配置的30208轴承支承。已知：轴承Ⅰ、Ⅱ上的径向载荷分别为：FrⅠ=1000N，FrⅡ=1500N，轴上的轴向载荷FA=800N，且轴承内部轴向力S与其径向载荷Fr的关系为S=Fr/(2Y)，轴承的Y=1.6。试计算轴承Ⅰ、Ⅱ上的轴向载荷FaⅠ和FaⅡ。(6分)解：FrⅠ和FrⅡ产生的内部轴向力1S、2S分别为：111000312.5221.6rFSNY1121500468.75221.6rFSNYFAⅠⅡFrⅠFrⅡS1S2W6因为121112.5ASFS所以分离体有向右运动的趋势，轴承Ⅱ受到来自机体平衡力W的作用，即：12ASFWS所以：11312.5aFSN11211112.5aAFSWFSN五、受力分析题（共9分）如图所示为一同轴式二级齿轮传动，均采用斜齿轮。已知Ⅰ轴旋转方向和齿轮1的轮齿螺旋方向如图所示。1）要使Ⅱ轴上两齿轮产生的轴向力相互抵消一部分，试确定其余三个齿轮的轮齿螺旋方向，并在图中画出。2）在图中画出齿轮2和齿轮3所受三个分力方向。Fa2Fr2Ft2Fa3Ft3Fr3.7六、结构改错题（共10分）指出图中结构中的错误，并用编号在相应位置标出，在图下方的空白位置写出错误原因，并说明如何改正。在轴线下方对称位置画出正确的结构图。（注：同类错误算一个，指出及改对5个错误既得满分，指出一个错误并说明原因得1分，改对一处得1分）答：①处缺少轴承游隙调整垫片，应根据轴承工作要求加适当厚度的调整垫片。②处应加一非定位轴肩，以方便轴承装配；③套筒的高度要小于轴承内圈的高度，以方便轴承的拆卸；8④轴承应面对面或背对背安装；⑤唇形密封圈无法安装；⑥轴上的零件沿轴向不能可靠定位，前段轴应伸入2～3mm；⑦轴上零件右端应与轴肩靠紧，以实现轴向定位；⑧键与轴毂之间应留有间隙；⑨键槽应该加工在同一母线上。