(完整版)北京理工大学2013-2014学年第一学期《机械设计基础》期末试题A卷及参考答案

1、课程编号：03000138北京理工大学20132014学年第一学期i2011级机械设计基础期末试题A卷答案班级 学号 姓名 成绩、是非题（正确的在括号内划 M错误的划X,每题2分，共10分）1 .滚动轴承座圈和滚动体的常用材料是 45钢调质。（F）2 .在钱链四杆机构中，压力角越小，机构的传动性能越好。（T）3 .带传动中对带的疲劳寿命影响最大的应力是小带轮上的弯曲应力（T）4 .只要是渐开线标准齿轮，在齿轮齿廓上任一位置处的压力角都应为国家标准值20o （F）5 .滚动轴承为标准件，为便于互换和生产，轴承内圈孔与轴的配合应采用基轴制（ F）二、选择题（把正确的答案选项填入空格内，每题 2分，

2、共20分）1 .利用范成法加工渐开线标准齿轮时，若被加工的齿轮（ D ）太小，就会发生根切现象。A模数 B压力角 C齿厚 D齿数2 .设计凸轮时，若工作行程中的最大压力角大于许用压力角，则应（A）oA 增大基圆半径 B 减小基圆半径 C增大滚子半径D减小滚子半径3 .只承受弯矩而不传递转矩的轴称为（C ）。A传动轴 B 转轴 C 心轴 D 曲轴4 .为了提高齿轮的齿面接触疲劳强度，可以（B ）。A 加大模数 B加大中心矩 C减小齿宽系数 D减小啮合角5 .键的长度主要是根据（B ）来选择。A传递转矩大小B轮毂长度C轴直径 D键剖面尺寸6 .被连接件受横向外力作用时，如采用普通螺栓连接，则螺栓可

3、能的失效形式为（ C ） A 剪切破坏B挤压破坏 C拉、扭联合作用下断裂 D拉、扭联合作用下塑性变形7 .在载荷不平稳且有较大冲击和振动的情况下，一般宜选用（ C）联轴器。A刚性 B无弹性元件挠性 C有弹性元件挠性 D安全8 .在同样载荷和同样工作条件下运转的同一批生产的同型号的滚动轴承，它们的寿命一 股（B）。A相同 B不相同 C 90%轴承相同 D 10%轴承相同9 .在轴的初步计算中，轴的直径是按（B）进行初步确定的。A弯曲强度 B扭转强度C轴段长度 D轴段上所装配零件的孔径。10 .蜗杆传动热平衡计算的目的是为了控制温开，防止（B）。、A蜗杆力学性能下降B润滑油变质和胶合 C传动效率下

4、降D蜗轮材料退火三、（本题8分）试计算图示机构的自由度，若含有复合银链、局部自由度和虚约束请指出, 并判断该机构是否具有确定的运动。K答案：C处为复合银链，G处为局部自由度,H、I两处移动副其中一处为虚约束。（2分）F 3n 2PL pH 3 8 2 10 1 3 （5分）该机构自由度为3,只有1个原动件，因此该机构不满足具有确定性运动的条件（1分）。四、（本题9分）已知四杆机构摇杆的两极限位置如图，摇杆的长度为 30mm, A点在水平线 上，此四杆机构没有急回特性，试用作图法设计此四杆机构（即确定出另外3个杆件的长度） 并确定此机构的最小传动角0答案：作图正确得2分，无作图步骤说明扣1分Ia

5、d30tan 67.50 72.45mm （1 分）1ac278.39mm 1cle222.96mm 1Ad 55.43mmLab=0.5lC1c2 = 11.5mm 或 Lab=0.5（lAC2 1ac1）11.5mm, （2 分）Lbc=0.5（1AC1 M 67mm, （2 分）最小传动角如图所示为65度（2分） 五、（本题8分）已知一对渐开线标准外啮合直齿圆柱齿轮，z1 20, z2 80 , m=5mm, 20 ,ha 1, c 0.25，女装中心距 a 255 mm 。（1）非标准安装时，分别求取分度圆和节圆上的压力角大小（3分）。（2）小轮齿廓上最大压力角（3分）。（3）求取齿轮

6、的法向齿距。（2分）答案：（1）两齿轮在分度园上的压力角为标准值20°。（1分）1标准中心矩为 a m（乙 z2） 0.5 5 （20 80） 250 mm2则节圆上压力角为arccos（acos /a（2）小齿轮齿顶圆上压力角最大，则 .*ra1r1 ham 0.5 5 20 1 5 55mm）22.89（1分）（2分）rb1r1 cos0.5 5 20 cos2046.985mm根据maxicos k 一 rkaiarccosebi/rai）31.32（2分）（3）齿轮法向齿距PmPbmcos5 cos200 = 14.76mm （2 分）六、（本题9分）图示为两级斜齿圆柱齿轮减

7、速器，轮 1主动，轮4螺旋线方向和III轴转向如 图所示，求：1） I、II轴的转向。（2分）2）已知齿轮1的模数mn 3mm,螺旋角1 15，齿数z1 21 , z2 54,齿轮3模数mn 5mm,齿数Z3 20 , Z4 60 ,为使II轴所受轴向力完全抵消，试确定齿轮 2的螺旋角旋向和齿轮3的螺旋角大小。（其中：Fa Ft tan ） （7分）答案:7（1）转向如图所示（2分）2为左旋。（2（2）因齿轮3轴向力向下，则齿轮2轴向力向上，根据其旋向由此判断齿轮分）齿轮2所受轴向力大小为：Fa2 Fa1 Ft1 tan 1 Ft2 tan 1齿轮3所受轴向力大小为：Fa3Ft3 tan 3a

8、若使II轴上各传动件的轴向力完全抵消，则 Fa2Fa3a a即 Ft2 tan 1Ft3 tan 3 （2 分）假定T2为II轴上的扭矩则有：*an 1 %an 3d2d3将d 三代入上式cossin 3mn3z3 sin 1-20 sin15 （3 分） 5 9.19mn1z23 54知各轮齿数为乙13 , z2 52, 54 0齿轮1、2、2、3模数相同;七、（本题12分）如图示轮系中，已 公 Z4 20, Z4' 21, Z5 Z6 45, Z6 36 , Z7 齿轮4、4、5、6模数相同。试确定：（D该轮系的类型 （2）求取传动比i17答案:（1）该轮系为混合轮系（或复合轮系）

9、（1分）（2） 1、2、2、3组成定轴轮系1,5、4、4、6组成周转轮系2,其中3为系杆。6、7组成定轴轮系2（2分）11对止轴轮系1:根据传动关系有：a12m z1 z2 a23m z3 z222Z3乙Z2Z213 52 20 85（2 分）i13n1%Z2Z3Z1Z252z313 20= 17（2分）.3i56任小Z4Z6204520n6n3z5z4452121% 00 n320禀 21i3620 （3 分）n6i6 7n7Z7Z654363,2（1 分）i 17 il3 i36 i6717 20-510 (1 分)2八、（本题12分）一斜齿轮减速器主动轴，用3 2 0 7轴承支撑（如图所

10、示），转速为n=1500r/min ,已知斜齿轮啮合产生的轴向力 Fa=250N ,两轴承的径向支反力分别为 Fr1=800N,Fr2=2000N,要求使用寿命不低于50000小时，C=29400N, S=0.27Fr,试校核该对轴承是否满2 由Fr2足寿命使用要求。Fr / Fa < eFr / Fa > eeX = 1, Y = 0X = 0. 4, Y = 1.880.681 qFa解：1)首先求求派生的轴向力：S1=0.27Fr1=0.27X 800=216(N)&= 0.27Fr2=0.27X 2000=540(N) (2 分)& +Fa=540+250=

11、790(N) S1 =216(N)轴有向左移动的趋势，轴承1受压(2分)Fa1=S2 + Fa =790(N)Fa2= &=540(N) (2 分)Fa1/Fr1 = 790 / 800 = 0.99 e = 0.68X1 = 0.4Y1 =1.883)计算当量动载荷P1 = X1 Fr1 + Y1 Fa1=0.4 义 800+1.88X 790= 1805(N)v P1 P2； 2轴承危险 (3分)1016667 C1666729400 百L10hT-"7ZnP215002000Fa2/Fr2 =540 / 2000 = 0.27X2 = 1Y 2 = 0P2 = Fr2 =2000 (N)86460h>50000 小时e = 0.68该对轴承满足寿命使用要求（3分） 九、（本大题12分）结构题指出图示轴系中的结构错误（用笔圈出错误之处，并简要说明错误的原因，不要求改正）评分标准，每指出一处错误并说明原因得一分，得满 12分为止，未指出错误只给出错误 原因者不得分。(1)弹性挡圈为多余零件，造成过