2009级机械设计基础(A)答案

课程编号：03000138 北京理工大学2010〜2011学年第2期2009级机械设计基础期末试题A卷班级 学号 姓名 成绩 题号-一-一三四五六七八九总分分值121010121210121210100得分注：试卷共6页，试题解答一律作在试卷上，其它地方无效。一、 选择题（本题12分，每小题2分，把正确的代号填入括号中）为提高闭式齿轮传动齿面接触疲劳强度，下面不正确的措施为（D）。A选择合金钢齿轮材料以提高许用应力 B加大中心距C保证齿面加工精度基础上适当增加齿宽 D提高表面粗糙度某二级斜齿轮减速器中间轴上两斜齿轮螺旋角之间关系，比较合理的设计是（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实现轴上零件轴向固定又能实现周向固定的措施为（A）。A销连接B平键连接C弹性档圈 D圆螺母以下措施中，（C）可以提高受轴向变载荷的紧螺栓连接中的螺栓强度。A螺纹防松B在被连接件间加橡胶垫片C采用空心螺栓D采用精制螺栓带传动中带和带轮间摩擦系数与初拉力一定时，（B）则最大有效圆周力也愈大。A带轮宽度越大B小带轮上的包角愈大C大带轮上的包角愈大D带速愈低推力球轴承不适用于高转速，这是因为高速时（C）从而使轴承寿命严重下降。A冲击过大 B滚动阻力大C滚动体离心力过大D不利于轴承润滑二、 判断题（本题10分，叙述正确的题目在括号中填入T,错误填入F,回答正确每小题得2分，错误倒扣2分，不答不得分，本题10分扣完为止。）凸轮从动件为等加速等减速运动规律时既不存在柔性冲击也不存在刚性冲击。（F）对回转件进行动平衡或静平衡的目的是减小转子运转时的速度波动程度。（F）凸缘联轴器适用于两轴对中不好、转速不高的应用场合。（F）迷宫式密封主要用于无磨损且速度较高的场合。（T）闭式蜗杆传动常设计为大传动比传动，因此需要进行热平衡计算。（F）

三、（本题10分）图示机构中凸轮为原动件，试计算机构自由度，若有复合铰链、局部自由度或虚约束请指出。并判断该机构是否具有确定性的运动。解：（1）滚子B、C两处存在局部自由度。G处存在复合铰链（3分）n=9,p=12,p=2,故机构自由度：LHF—3n—2p—p—3x9—2x12—2—1（斥分）LH（2）机构原动件数目与自由度数目相等，所以具有机构具有确定性运动（2分）注：本题如果自由度结果计算错误，活动构件数目。高低副数目正确可酌情给分但本题最后得分最多5分。四、（本题12分）已知一对标准直齿圆柱齿轮传动，标安装中心距a—100mm，模数m—4mm，压力角a—20°，齿顶咼系数h*—1，z—20，z—30，假定O、O分别为a1212两齿轮回转中心，主动齿轮1逆时针方向转动，试按卩l—0.001m/mm比例作图，并在图上标出：（1） 两齿轮的齿顶圆及基圆；（3分）（2） 理论啮合线NN与实际啮合线吋（2分）；（3） 两齿轮的齿顶压力角和实际啮合角a'（3分）；（4） 已知重合度计算公式为：£— ，按图中所量取的B页计算该对齿轮传动的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计算正确得2分，作图正确得1分（2） 作图正确，理论啮合线NN（1分）与实际啮合线BB（1分）1212（3） 作图正确，两齿轮的齿顶压力角每个1分（合计2分），实际啮合角«'（1分）(4)p=p=xmcos 11.81(1分)nb测量得：BB=16.5mm12计算得：£—"1*2= =1.39（3分）方法正确。误差过大计算值超出1.7或低p11.81b于1.1只得1分

五、（本题12分）如图已知l=50mm,,l=80mm,l=100mm，若构成曲柄摇ABBCAD杆机构，试确定：（1） 摇杆CD的最小长度，绘出以CD的最小尺寸为摇杆时的机构运动简图。（2分）（2） 计算该机构的行程速比系数K。（3分）（3） 当曲柄1匀速顺时针转动时摇杆往复摆转，试分析摇杆逆时针转动时的平均速度大还是顺时针转动时的平均速度大。（2分）（4）曲柄1为主动件时，用作图法校验该曲柄摇杆传动角是否满足丫>40。。（3分）min5）分别以曲柄1和摇杆3为主动件时，判断机构是否会出现死点位置。（2分）解：（1）连架杆为最短杆时构成曲柄摇杆机构，曲柄只能是1杆。根据杆长条件：l根据杆长条件：l+1ABAD<l+1BCCD即：50即：50+100<80+1 ，CDl>150一80=70mmCD如图6=ZCAD—ZCAD6二32.2 （1分）126=32.2。K二（180。+6）：（180。—6）=1.44 （1分）（3） 摇杆顺时针转动时为反行程，由于存在急回特性，所以顺时针转动时的平均速度大。（2分）（4） 最小传动角两位置Y二38.2。,丫=0,不满足要求。其中作图正确得2分，结min论正确得1分。（5） 以曲柄为主动件没有死点位置（1分）。以摇杆为主动件时会出现死点位置（1分），六、（本题10分）图示为由斜齿轮、锥齿轮及蜗轮蜗杆组成的传动系统。现已知齿轮1主动，转向如图示。试：（1） 确定斜齿圆柱齿轮1、2和蜗杆5、蜗轮6的螺旋线方向，以使II和III轴上的轴承所受轴向力最小；（4分）（2） 在图上标出II、III轴和蜗轮轴的转向；（3分）（3） 在图上标出蜗轮的受力方向（用三个分力表示）。（3分）答案及评分标准：（1）斜齿圆柱齿轮1、2和蜗杆5、蜗轮6的螺旋线方向每个1分，共4分注：关于螺旋线旋向的判断，在图上画出也可，用文字描述（1右旋、2左旋、5左旋6左旋）也可，但如果同时给出答案，只有一致时才能给分。

⑵II、III轴和蜗轮轴的转向每轴1分，共3分。（3） 蜗轮的受力方向（用三个分力表示），每分力1分共3分注：关于螺旋线的判断，在图上画出也可，用文字描述（1右旋、2左旋、5左旋、6左旋）也可，但如果同时给出答案，只有一致时才能给分。七、（本题12分）图示轮系中，已知z=56,z=62,z=58,z=60,z=35,z=30,123456n=70r/min,n=140r/min，方向如图所示。试确定I轴转速并判断其方向。IIIII解：（1）齿轮5、6构成定轴轮系，1、2、3、4和II构成周转轮系（差动轮系）,II为系杆。（2分）（2）对定轴轮系56n303556n30352分）已知n二n二70r/min，轮4和5同轴可以求得：n二n=—60r/min,（1分）6III 4 5对周转轮系：n—niiin—niii二 #■14n—n4IIzz2■zz1362x6056x58二1.14532（3分）组成的周转轮系为差动轮系，因为齿轮5和齿轮6转向相反，则齿轮5转向向下，齿轮4和齿轮5的转向相同也向下，已知的II轴转向也向下，所以齿轮4和齿轮5同时以正值代入周转轮系中有:（2分）n—140zz62x601 =^4— —1.1560—140zz56x5813可求得：n—48r/min，（1分）1I轴方向与齿轮5同向，与齿轮6反向。（1分）八、（本题12分）某减速器输入轴由一对6206型深沟球轴承支承，轴的转速n=960r/min，轴上齿轮受力情况如下：切向力F—3000N,径向力F—1200N,轴向力F—650N,在t r a进行结构设计时设定轴向力由右端轴承2承受，齿轮分度圆直径d=40mm。齿轮中点至两支点距离为50mm,载荷平稳，常温工作。（已知：C=19.5kN；e=0.26；Fa/Fr<e时，X=1,Y=0；Fa/Fr>e时，X=0.56,Y=1.71；计算中取厶=1.1,f=1.0）试确定：（1）该轴承内径为多少。（2）若要求轴承寿命不低于9000小时，试校核是否满足使用要求？Ft50 50解：1该深沟球轴承内径为6X5=30mm。（1分）2.两轴承所受径向载荷（4分）1） 轴垂直面支点反力.由力矩平衡条件F=（FX50-FX20）/100=470NrV1raF=（FX50+FX20）/100=730N（1分）rV2ra2） 轴水平面支点反力.由力矩平衡条件F=F=F/2=1500N（1分）rH1rH2t3） 两轴承所受径向载荷F=.:F2+F2二1572N（1分）r1 'rV1rH1F=JF2+F2二1668N（1分）r2YRV2RH22．计算当量动载荷（4分）（1）轴承所受轴向载荷为0。仃二0<e二0.26故X=1,Y=0FP二F二1572N（2分）1r1（2）轴承所受轴向载荷为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．寿命计算（3分）P2>P],按P2进行寿命计算L10h2分）16667fC L10h2分）——（名20456）3二11299小时＞900°小时nfP9601.1x2045.6d2寿命高于9000h，故满足寿命要求.（1分）九．（本题10分）如图所示轴系结构图中，已知齿轮采用油润滑，轴承采用脂润滑，外伸端装有半联轴器。试指出其中错误或不合理处。（要求用笔在图上圈出，并简要说明设计错误或不合理原因，不需要改正）九．（本题10分）如图所示轴系结构图中，已知齿轮采用油润滑，轴承采用脂润滑，外伸端装有半联轴器。试指出其中错误或不合理处。（要求用笔在图上圈出，并简要说明设计错误或不合理原因，不需要改正）解：该轴系存在以下几方面错误或不合理之处（序号如下图所示）：（1）弹性挡圈为多余零件，造成过定位；（2）轴肩过高，不便于拆轴承；（3）轴的轴肩应在轮毂内，形成过定位；（4）键太长；（5）套筒外