机械设计基础复习题.docx
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机械设计基础复习题
一、填空
1、构件是机器的运动单元体;零件是机器的制造单元体;部件是机器的装配单元体。
2、平面运动副可分为低副和高副,低副又可分为转动副和移动副。
3、运动副是使两构件接触,同时又具有确定相对运动的一种联接。
平面运动副可分为低副和高副。
4、平面运动副的最大约束数为2。
5、机构具有确定相对运动的条件是机构的自由度数目等于主动件数目。
6、在机构中采用虚约束的目的是为了改善机构的工作情况和受力情况。
7、平面机构中,两构件通过点、线接触而构成的运动副称为高副。
8、机构处于压力角α=90°时的位置,称机构的死点位置。
曲柄摇杆机构,当曲柄为原动件时,机构无死点位置,而当摇杆为原动件时,机构有死点位置。
9、铰链四杆机构的死点位置发生在从动件与连杆共线位置。
10、在曲柄摇杆机构中,当曲柄等速转动时,摇杆往复摆动的平均速度不同的运动特性称为:
急回特性。
11、摆动导杆机构的极位夹角与导杆摆角的关系为相等。
12、凸轮机构是由机架、凸轮、从动件三个基本构件组成的。
13、螺旋机构的工作原理是将螺旋运动转化为直线运动。
14、为保证带传动的工作能力,一般规定小带轮的包角α≥120°。
15、链传动是由主动链轮、从动链轮、绕链轮上链条所组成。
16、链传动和带传动都属于挠性件传动。
17、齿轮啮合时,当主动齿轮的齿根_推动从动齿轮的齿顶,一对轮齿开始进入啮合,所以开始啮合点应为从动轮齿顶圆与啮合线的交点;当主动齿轮的齿顶推动从动齿轮的齿根,两轮齿即将脱离啮合,所以终止啮合点为主动轮齿顶圆与啮合线的交点。
18、渐开线标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件为模数和压力角分别相等。
19、_齿面磨损__和_因磨损导致的轮齿折断__是开式齿轮传动的主要失效形式。
20、渐开线齿形常用的加工方法有仿形法和范成法两类。
21、在一对齿轮啮合时,其大小齿轮接触应力值的关系是σH1=σH2。
22、斜齿圆柱齿轮的重合度大于直齿圆柱齿轮的重合度,所以斜齿轮传动平稳,承载能力高,可用于高速重载的场合。
23、在蜗轮齿数不变的情况下,蜗杆的头数越少,则传动比就越大。
24、蜗杆传动的中间平面是指:
通过_蜗杆_轴线并垂直于__蜗轮__轴线的平面。
25、普通圆柱蜗杆和蜗轮传动的正确啮合条件是_ma1=mt2、αa1=αt2、λ=β_。
26、若键的标记为键C20×70GB1096-79,则该键为C型平键,b=20,L=70。
27、轮系运动时,所有齿轮几何轴线都固定不动的,称定轴轮系轮系,至少有一个齿轮几何轴线不固定的,称周转星轮系。
28、轴的作用是支承轴上的旋转零件,传递运动和转矩,按轴的承载情况不同,可以分为转轴、心轴、传动轴。
29、机械静联接又可以分为可拆联接和不可拆联接,其中键联接、螺纹联接、销联接属于可拆连接。
30、.螺纹联接防松的目的是防止螺纹副的相对运动,按工作原理的不同有三种防松方式:
摩擦力防松、机械防松、其它方法防松。
31、平键的工作面是键的两侧面。
32、楔键的工作面是键的上下两面。
33、滑动轴承中所选用的润滑油,其粘度越大,则其承载能力越大。
34、普通平键的剖面尺寸(b×h),一般应根据轴的直径按标准选择。
35、滚动轴承内圈与轴颈的配合采用基孔制,外圈与轴承孔的配合采用基轴制。
二、判断题(正确的打√,错误的打×)
1、所有构件一定都是由两个以上零件组成的。
(×)
2、铰链四杆机构中,传动角γ越大,机构传力性能越高。
(√)
3、极位夹角是曲柄摇杆机构中,摇杆两极限位置的夹角。
(×)
4、机构处于死点位置时,其传动角等于90°。
(×)
5、凸轮轮廓的形状取决于从动件的运动规律。
(×)
6、凸轮机构中,从动件按等速运动规律运动时引起刚性冲击。
(√)
7、带传动的弹性滑动是不可避免的,打滑是可以避免的。
(√)
8、V带型号中,截面尺寸最小的是Z型。
(×)
9、基圆以内无渐开线。
(√)
10、在直齿圆柱齿轮传动中,忽略齿面的摩擦力,则轮齿间受有圆周力、径向力和轴向力三个力作用。
(×)
11、蜗杆传动一般用于大速比的场合。
(√)
12、蜗杆传动一般用于传动大功率、大速比的场合。
(×)
13、定轴轮系的传动比等于始末两端齿轮齿数之反比。
(×)
14、楔键的顶底面是工作面。
(√)
15、设计键联接时,键的截面尺寸通常根据传递转矩的大小来选择。
(×)
16、在螺纹联接的结构设计中,通常要采用凸台或凹坑作为螺栓头和螺母的支承面,其目的是使螺栓免受弯曲和减小加工面。
(√)
17、螺纹联接是可拆联接。
(√)
18、滚动轴承的基本额定动载荷C值越大,则轴承的承载能力越高。
(√)
19、在相同工作条件的同类型滚动轴承,通常尺寸越大,其寿命越长。
(√)
三、选择题(将正确答案的序号填在括号中)
1、在如图所示的齿轮—凸轮轴系中,轴4称为(A)
A.零件B.机构C.构件D.部件
2、平面运动副所提供的约束为(C)
A.1B.2C.1或2D.3
3、若两构件组成低副,则其接触形式为(A)
A.面接触B.点或线接触C.点或面接触D.线或面接触
4、机构具有确定相对运动的条件是(A)
A.机构的自由度数目等于主动件数目B.机构的自由度数目大于主动件数目
C.机构的自由度数目小于主动件数目D.机构的自由度数目大于等于主动件数目
5、铰链四杆机构中,若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和,则为了获得曲柄摇杆机构,其机架应取(B)
A.最短杆B.最短杆的相邻杆C.最短杆的相对杆D.任何一杆
6、在凸轮机构的从动件选用等速运动规律时,其从动件的运动(A)
A.将产生刚性冲击B.将产生柔性冲击C.没有冲击D.既有刚性冲击又有柔性冲击
7、带传动的主要失效形式是带的(A)
A.疲劳拉断和打滑B.磨损和胶合C.胶合和打滑D.磨损和疲劳点蚀
8、带传动中弹性滑动现象的产生是由于(C)
A.带的初拉力达不到规定值B.带与带轮的摩擦系数过小C.带的弹性变形D.带型选择不当
9、(A)是带传动中所固有的物理现象,是不可避免的。
A.弹性滑动B.打滑C.松驰D.疲劳破坏
10、渐开线齿轮的齿廓曲线形状取决于(D)
A.分度圆B.齿顶圆C.齿根圆D.基圆
11、闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是(B)
A.齿面胶合B.轮齿疲劳折断C.齿面磨粒磨损D.轮齿过载折断
12、齿面接触疲劳强度设计准则针对的齿轮失效形式是(A)
A.齿面点蚀B.齿面胶合C.齿面磨损D.轮齿折断
13、为了实现两根相交轴之间的传动,可以采用(C)
A.蜗杆传动B.斜齿圆柱齿轮传动C.直齿锥齿轮传动D.直齿圆柱齿轮传动
14、齿轮传动中,轮齿齿面的疲劳点蚀经常发生在(B)
A.齿根部分B.靠近节线处的齿根部分C.齿顶部分D.靠近节线处的齿顶部分
15、一对正确啮合的斜齿圆柱齿轮传动的(A)均为标准值。
A.法面模数、分度圆上的法面压力角B.端面模数、分度圆上的端面压力角
C.端面模数、分度圆上的端面压力角、分度圆上的螺旋角D.法面模数、分度圆上的法面压力角、分度圆上的螺旋角
16、普通圆柱蜗杆和蜗轮传动的正确啮合条件是(B)
A.mt1=ma2,αt1=αa2,λ=βB.ma1=mt2,αa1=αt2,λ=β
C.mt1=ma2,αt1=αa2,λ=-βD.ma1=ma2,αa1=αt2,λ=-β
(注:
下标t表示端面,a表示轴向,1表示蜗杆、2表示蜗轮)
17、蜗杆传动的传动比i等于(D)
A.
B.
C.
D.
18、普通平键的长度应(B)
A.稍长于轮毂的长度B.略短于轮毂的长度C.是轮毂长度的三倍D.是轮毂长度的二倍
19、键的截面尺寸b×h主要是根据(D)来选择。
A.传递扭矩的大小B.传递功率的大小C.轮毂的长度D.轴的直径
20、当两个被联接件之一太厚不宜制成通孔,且联接不需要经常拆装时,宜采用(C)
A.螺栓联接B.螺钉联接C.双头螺柱联接D.紧定螺钉联接
21、滚动轴承在一般转速下的主要失效形式是(C)
A.过大的塑性变形B.过度磨损C.疲劳点蚀D.胶合
22、联轴器和离合器均具有的主要作用是(B)
A.补偿两轴的综合位移B.联接两轴,使其旋转并传递转矩C.防止机器过载D.缓和冲击和振动
23、下列联轴器中,能补偿两轴的相对位移并可缓冲、吸振的是(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
四、问答题
1、说出凸轮机构从动件常用运动规律,冲击特性及应用场合。
答:
等速运动规律、等加速等减速运动规律、简谐运动规律(余弦加速度运动规律);等速运动规律有刚性冲击,用于低速轻载的场合;等加速等减速运动规律有柔性冲击,用于中低速的场合;简谐运动规律(余弦加速度运动规律)当有停歇区间时有柔性冲击,用于中低速场合、当无停歇区间时无柔性冲击,用于高速场合。
2、说明带的弹性滑动与打滑的区别。
弹性滑动是由于带传动时的拉力差引起的,只要传递圆周力,就存在着拉力差,所以弹性滑动是不可避免的;而打滑是由于过载引起的,只要不过载,就可以避免打滑,所以,打滑是可以避免的。
3、简述齿廓啮合基本定律。
不论齿廓在任何位置接触,过接触点所做的公法线一定通过连心线上一定点,才能保证传动比恒定不变。
4、为什么闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算?
蜗杆传动存在着相对滑动,摩擦力大,又因为闭式蜗杆传动散热性差,容易产生胶合,所以要进行热平衡计算。
5、说明螺纹连接的基本类型及应用。
螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接、紧定螺钉连接。
螺栓连接用于被连接件不厚、通孔且经常拆卸的场合;双头螺柱连接用于被连接件之一较厚、盲孔且经常拆卸的场合;螺钉连接用于被连接件之一较厚、盲孔且不经常拆卸的场合。
6、轴上零件的周向固定各有哪些方法?
(指出四种以上方法)
周向固定:
键连接、花键连接、过盈配合连接
7、轴上零件的轴向固定方法主要有哪些种类?
各有什么特点?
(指出四种以上)
轴向固定:
轴肩、轴环、轴套、轴端挡板、弹性档圈
轴肩、轴环、轴套固定可靠,可以承受较大的轴向力;弹性档圈固定可以承受较小的轴向力;轴端挡板用于轴端零件的固定。
五、计算题
1、说明机构具有确定相对运动的条件,并判断机构运动是否确定?
解:
机构具有确定相对运动的条件是:
机构的自由度数等于机构中(接受外界给定运动规律的)
原动件的个数。
n=3,PL=3,PH=2
机构自由度F=3n-2PL-PH=1,
因为W=1=F,所以机构的运动确定。
2、说明机构具有确定相对运动的条件,并判断机构运动是否确定?
解答:
机构具有确定相对运动的条件是:
机构的自由度数
等于机构中(接受外界给定运动规律的)原动件的个数。
机构中,n=7,PL=9,PH=1F=3n-2PL-PH=2=W>0,
所以机构运动确定。
C、G处复合铰链,E处虚约束,F处局部自由度
J-2-5-03-4-15、计算图示机构的自由度,若含有复合铰链、局部自由度和虚约束请明确指出。
解答:
C处为复合铰链,则
n=5,PL=7,PH=0
F=3n-2PL-PH=3*5-2*7=1
3、计算图示机构的自由度,若含有复合铰链,局部自由度和虚约束请明确指出。
(15分)
解答:
F处为复合铰链,H(或I)处为虚约束,则
n=6,PL=8,PH=1
F=3n-2PL-PH=3*6-2*8-1=1
4、图示四杆机构中,已知a=62mm,b=152mm,c=122mm,d=102mm。
取不同构件为机架,可得到什么类型的铰链四杆机构?
(
解:
因为最短构件与最长构件长度之和小于
等于另外两构件的长度之和,满足构件的长度
和条件,所以取AB为机架,得双曲柄机构;
取BC或AD为机架,得曲柄摇杆机构;
取CD为机架,得双摇杆机构;
5、已知图示机构中,LAB=82mm,LBC=50mm,LCD=96mm,LAD=120mm问:
(1)此机构中,当取构件AD为机架时,是否存在曲柄?
如果存在,指出是哪一构件?
(必须根据计算结果说明理由)
(2)当分别取构件AB、BC、CD为机架时,各将得到什么机构?
(
解答:
因为LBC+LAD=50+120=170mm
LBC+LCD=82+96=178mm
所以LBC+LAD1)当取AD为机架时,不存在曲柄,得到双摇杆机构;
2)当分别取AB或CD为机架时,均得到曲柄摇杆机构;
当取BC为机架时,得到双曲柄杆机构.
6、如图所示铰链四杆机构,已知各构件的长度LAB=50mm,LBC=110mm,LCD=80mm,LAD=100mm。
(1)该机构是否有曲柄?
如有,请指出是哪个构件(必须根据计算结果说明理由);
(2)当分别取构件AB、BC、CD为机架时,各将得到什么机构?
(
解答:
因为LAB+LBC=50+110=160mm
LAB+LBC=80+100=180mm
所以LAB+LBC1)当取AD为机架时,得到曲柄摇杆机构;
2)当取AB为机架时,得到双曲柄杆机构;
当取BC为机架时;得到曲柄摇杆机构;
当取CD为机架时;得到双摇杆机构.
7、已知一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮的标准中心距a=200mm,齿数Z1=20,Z2=80,齿顶高系数ha*=1,压力角=20°。
试求这对齿轮的模数m,传动比i12,节圆直径及啮合角。
解:
节圆直径=分度圆直径
d1=mz1=4×20=80mmd2=mz2=4×80=320mmmm
8、某标准直齿圆柱齿轮,已知齿距p=12.56mm,齿数z=20,正常齿制。
求该齿轮的分度圆直径d、齿顶圆直径da、、齿根圆直径df、基圆直径db、、齿高h及齿厚s。
(cos20º≈0.94)
解答:
p=12.56 mm,m=4 mm;分度圆直径d=m·z=4×20=80 mm;
基圆直径db=d·cos20º=75.2 mm;齿顶圆直径da=m·(Z+2ha*)=88 mm;
齿根圆直径df=m·(Z-2ha*-2c*)=70 mm;齿高h=m·(2ha*+c*)=9 mm;
齿厚s=6.28mm
9、已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动的标准中心距a=108mm,传动比i12=3,小齿轮齿数Z1=18。
试确定大齿轮的齿数Z2、齿轮的模数m和两轮的分度圆直径。
解:
由i12=
=3,得Z2=3*18=54,
又由
mm,
分度圆直径:
mm,
mm。
10、如下图所示轮系中,已知Z1=16,Z2=36,Z3=25,Z4=50,Z5=2,Z6=20,若n1=600r/min,求蜗轮的转速n6及各轮的转向。
(10分)
解:
11、在图示传动装置中,已知各轮齿数为:
Z1=20,Z2=40,Z3=20,Z4=30,Z5=80,运动从Ⅰ轴输入,Ⅱ轴输出,nⅠ=1000r/min,转动方向如图所示。
试求输出轴Ⅱ的转速nⅡ及转动方向。
(20分)
解:
由Z3、Z4、Z5、H系杆组成星行轮轮系,可得:
其中:
n5=0,所以:
即:
或:
;
又:
i12
又因为:
iⅠⅡ
所以:
,
解得:
nⅡ=n3=-2500r/min,
负号表示nⅡ与nⅠ方向相反,如图所示。
12、某轴用一对圆锥滚子轴承支承,外圈窄边相对安装,已知两轴承所承受的径向载荷分别为FrⅠ=9000N,FrⅡ=5000N,其内部轴向力分别为FSⅠ=2430N,FSⅡ=1350N,传动件作用于轴上的轴向力FA=1000N,判断系数e=0.32,当Fa/Fr≤e时,X=1,Y=0,当Fa/Fr>e时,X=0.4,Y=1.88。
试分别计算出轴承的当量动载荷。
解:
轴向力:
FSⅠ+FA=2430+1000=3430N>SⅡ
轴承Ⅰ被放松FaⅠ=FSⅠ=2430N
轴承Ⅱ被压紧FaⅡ=FSⅡ=3430N
当量动载荷
FaⅠ/FrⅠ=2430/9000=0.27XⅠ=1YⅠ=0
PⅠ=XⅠFrⅠ=9000N
FaⅡ/FrⅡ=3430/5000=0.686>e
XⅡ=0.4YⅡ=1.88
PⅡ=XⅡFYⅡ+YⅡFaⅡ=0.4×5000+1.88×3430=12672.6N
六、设计题
1、图示为一偏置式直动尖底从动件盘形凸轮机构。
已知从动件尖底与凸轮廓线在B0点接触时为初始位置。
试用作图法在图上标出:
(1)当凸轮从初始位置转过
=90°时,从动件走过的位移S1;
(2)当从动件尖底与凸轮廓线在B2点接触时,凸轮转过的相应角度
。
说明:
(1)不必作文字说明,但必须保留作图线;
(2)S1和
只需在图上标出,不必度量出数值。
解答:
如图所示,正确作出偏距圆
按-ω方向转90°,在图上正确标出S1
过B2点作偏距圆切线,正确标出
2角
七、分析题
1、.已知在一级蜗杆传动中,蜗杆为主动轮,蜗轮的螺旋线方向和转动方向如图所示。
试将蜗杆、蜗轮的轴向力、圆周力、蜗杆的螺旋线方向和转动方向标在图中。
解:
蜗轩转动方向如图所示
蜗杆为右旋
Ft2与蜗轮分度圆相切,指向左端Ft1与蜗杆分度圆相切,指向右端Fa1与蜗杆轴线平行,指向右
Fa2与蜗轮轴线平行,指向左
2、图示为用一对圆锥滚子轴承外圆窄外圈窄边相对安装的轴系结构。
试按例①所示,指出图中的其它结构错误(不少于7处)。
(注:
润滑方式、倒角和圆角忽略不计。
)
解答:
(1)缺少调整垫片;
(2)轮毂键槽结构不对;(3)与齿轮处键槽的位置不在同一角度上;
(4)键槽处没有局部剖;(5)端盖孔与轴径间无间隙;(6)多一个键;(7)齿轮左侧轴向定位不可靠;(8)齿轮右侧无轴向定位;(9)轴承安装方向不对;(10)轴承外圈定位超高;(11)轴与轴承端盖相碰。
机械设计基础试题D
题号
一
二
三
四
总分
分数
得分
评卷人
一、判断题(判断下列所述是否正确,正确填入“√”号,错误则填“×”号。
每题2分,共24分)
1.机器是构件之间具有确定的相对运动,并能完成有用的机械功或实现能量转换的构件的组合。
()
2.构件受两个力作用平衡时,两个力的大小相等、方向相反并作用在一条直线上。
()
3.刚体上作用力偶的力偶矩大小与矩心的具体位置无关。
()
4.组成移动副的两构件之间的接触形式,只有平面接触。
()
5.机构具有确定的运动条件是:
机构原动件的个数等于机构的自由度。
( )
6.在曲柄摇杆机构中,曲柄和连杆共线,就是“死点”位置。
()
7.塑性材料的失效主要为屈服失效。
()
8.渐开线的形状与基圆的大小无关。
( )
9.分度圆是计量齿轮各部分尺寸的基准。
( )
10.若齿轮连续传动,其重合度要小于1。
( )
11.齿轮加工中是否产生根切现象,主要取决于齿轮齿数。
( )
12.单对齿轮传动不宜用于两轴间距离大的场合。
( )
得分
评卷人
二、单选题(每题3分,共24分)
1.为保证四杆机构良好的机械性能,___________不应小于最小许用值。
A.压力角B.传动角
C.极位夹角D.啮合角
2.凸轮机构中从动件常用的运动规律,有刚性冲击的是________。
A.等速运动规律B.等加等减速运动规律
C.简谐运动规律
3.渐开线齿廓基圆上的压力角_____________。
A.大于0B.小于0
C.等于0D.等于20°
4.为了提高齿轮传动的接触强度,可采取的方法。
A.采用闭式传动B.增大传动中心距
C.减少齿数D.增大模数
5.为了减少蜗轮刀具数目,有利于刀具标准化,规定为标准值。
A.蜗轮齿数B.蜗轮分度圆直径
C.蜗杆头数D.蜗杆分度圆直径
6.带传动不能保证准确的传动比,其原因是。
A.带容易变形和磨损B.带在带轮上出现打滑
C.带传动工作时发生弹性滑动D.带的弹性变形不符合虎克定律
7.带传动在工作时,假定小带轮为主动轮,则带内应力的最大值发生在带。
A.进人大带轮处B.紧边进入小带轮处
C.离开大带轮处D.离开小带轮处
8.螺纹联接是一种_______。
A.可拆联接B.不可拆联接
C.具有防松装置的为不可拆联接,否则为可拆联接
D.具有自锁性能的为不可拆联接,否则为可拆联接
得分
评卷人
三、简答题(12分)
下图所示的平面四杆机构中,各杆长度分别为a=25mm、b=90mm、c=75mm、d=100mm,试求:
(1)若杆AB是机构的主动件,AD为机架,机构是什么类型的机构?
(2)若杆BC是机构的主动件,AB为机架,机构是什么类型的机构?
(3)若杆BC是机构的主动件,CD为机架,机构是什么类型的机构?
得分
评卷人
四、计算题(40分)
1.(8分)计算图示机构的自由度。
2.(10分)作用在杆各截面1-1、2-2、3-3上的外力如图所示,画出下图中各杆的轴力图,并计算最大轴力Nmax。
图(a)图(b)
3.(12分)如图所示一矩形截面梁,已知承受载荷F=10KN,材料的许用应力[]=160MPa。
求:
(1)梁A、B端的约束力;
(2)确定横截面的尺寸。
4.(10分)如图所示的轮系,已知z1=15,z2=25,z2’=15,z3=30,z3’=15,z4=30,q4’=2(右旋),
若
,求齿条6线速度
的大小。
(提示:
齿轮齿条机构中齿条的运动速度
,d为齿轮分度圆直径,n为齿轮转速)
试题答案及评分标准D
一、判断题(每题2分,共24分)
1.√2.√3.√4.√5.√6.×
7.√8.×9.√10.×11.√12.√
二、单选题(每题3分,共24分)
1.B2.A3.C4.B
5.D6.C7.B8.A
三、简答题(12分)
答:
1)因为lAB+lAD=(25+100)mm=125mm主动件AB为最短构件,AD为机架将得到曲柄摇杆机构;(4分)
2)同上,机构满足杆长之和条件。
AB为最短构件为机架,与其相连的构件BC为主动件将得到双曲柄机构;(4分)
3)同上,机构满足杆长之和条件。
若杆BC是机构的主动件,CD为机架,将得到双摇杆机构。
(4分)
四、计算题(40分)
1.机构自由度计算(8分)
解:
活动构件数n=7(2分)
低副数PL=10(2分)
高副数PH=0(2分)
自由度数