課程編號：03000138 北京理工大學2010?2011學年第2期2009級機械設計基礎期末試題A卷班級 學號 姓名 成績 題號-一-一三四五六七八九總分分值121010121210121210100得分注：試卷共6頁，試題解答一律作在試卷上，其它地方無效。一、 選擇題（本題12分，每小題2分，把正確的代號填入括號中）為提高閉式齒輪傳動齒面接觸疲勞強度，下面不正確的措施為（D）。A選擇合金鋼齒輪材料以提高許用應力 B加大中心距C保證齒面加工精度基礎上適當增加齒寬 D提高表面粗糙度某二級斜齒輪減速器中間軸上兩斜齒輪螺旋角之間關系，比較合理的設計是（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實現軸上零件軸向固定又能實現周向固定的措施為（A）。A銷連接B平鍵連接C彈性檔圈 D圓螺母以下措施中，（C）可以提高受軸向變載荷的緊螺栓連接中的螺栓強度。A螺紋防松B在被連接件間加橡膠墊片C采用空心螺栓D采用精制螺栓帶傳動中帶和帶輪間摩擦系數與初拉力一定時，（B）則最大有效圓周力也愈大。A帶輪寬度越大B小帶輪上的包角愈大C大帶輪上的包角愈大D帶速愈低推力球軸承不適用于高轉速，這是因為高速時（C）從而使軸承壽命嚴重下降。A沖擊過大 B滾動阻力大C滾動體離心力過大D不利于軸承潤滑二、 判斷題（本題10分，敘述正確的題目在括號中填入T,錯誤填入F,回答正確每小題得2分，錯誤倒扣2分，不答不得分，本題10分扣完為止。）凸輪從動件為等加速等減速運動規律時既不存在柔性沖擊也不存在剛性沖擊。（F）對回轉件進行動平衡或靜平衡的目的是減小轉子運轉時的速度波動程度。（F）凸緣聯軸器適用于兩軸對中不好、轉速不高的應用場合。（F）迷宮式密封主要用于無磨損且速度較高的場合。（T）閉式蝸桿傳動常設計為大傳動比傳動，因此需要進行熱平衡計算。（F）

三、（本題10分）圖示機構中凸輪為原動件，試計算機構自由度，若有復合鉸鏈、局部自由度或虛約束請指出。并判斷該機構是否具有確定性的運動。解：（1）滾子B、C兩處存在局部自由度。G處存在復合鉸鏈（3分）n=9,p=12,p=2,故機構自由度：LHF—3n—2p—p—3x9—2x12—2—1（斥分）LH（2）機構原動件數目與自由度數目相等，所以具有機構具有確定性運動（2分）注：本題如果自由度結果計算錯誤，活動構件數目。高低副數目正確可酌情給分但本題最后得分最多5分。四、（本題12分）已知一對標準直齒圓柱齒輪傳動，標安裝中心距a—100mm，模數m—4mm，壓力角a—20°，齒頂咼系數h*—1，z—20，z—30，假定O、O分別為a1212兩齒輪回轉中心，主動齒輪1逆時針方向轉動，試按卩l—0.001m/mm比例作圖，并在圖上標出：（1） 兩齒輪的齒頂圓及基圓；（3分）（2） 理論嚙合線NN與實際嚙合線吋（2分）；（3） 兩齒輪的齒頂壓力角和實際嚙合角a'（3分）；（4） 已知重合度計算公式為：￡— ，按圖中所量取的B頁計算該對齒輪傳動的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計算正確得2分，作圖正確得1分（2） 作圖正確，理論嚙合線NN（1分）與實際嚙合線BB（1分）1212（3） 作圖正確，兩齒輪的齒頂壓力角每個1分（合計2分），實際嚙合角?'（1分）(4)p=p=xmcos 11.81(1分)nb測量得：BB=16.5mm12計算得：￡—"1*2= =1.39（3分）方法正確。誤差過大計算值超出1.7或低p11.81b于1.1只得1分

五、（本題12分）如圖已知l=50mm,,l=80mm,l=100mm，若構成曲柄搖ABBCAD桿機構，試確定：（1） 搖桿CD的最小長度，繪出以CD的最小尺寸為搖桿時的機構運動簡圖。（2分）（2） 計算該機構的行程速比系數K。（3分）（3） 當曲柄1勻速順時針轉動時搖桿往復擺轉，試分析搖桿逆時針轉動時的平均速度大還是順時針轉動時的平均速度大。（2分）（4）曲柄1為主動件時，用作圖法校驗該曲柄搖桿傳動角是否滿足丫>40。。（3分）min5）分別以曲柄1和搖桿3為主動件時，判斷機構是否會出現死點位置。（2分）解：（1）連架桿為最短桿時構成曲柄搖桿機構，曲柄只能是1桿。根據桿長條件：l根據桿長條件：l+1ABAD<l+1BCCD即：50即：50+100<80+1 ，CDl>150一80=70mmCD如圖6=ZCAD—ZCAD6二32.2 （1分）126=32.2。K二（180。+6）：（180。—6）=1.44 （1分）（3） 搖桿順時針轉動時為反行程，由于存在急回特性，所以順時針轉動時的平均速度大。（2分）（4） 最小傳動角兩位置Y二38.2。,丫=0,不滿足要求。其中作圖正確得2分，結min論正確得1分。（5） 以曲柄為主動件沒有死點位置（1分）。以搖桿為主動件時會出現死點位置（1分），六、（本題10分）圖示為由斜齒輪、錐齒輪及蝸輪蝸桿組成的傳動系統。現已知齒輪1主動，轉向如圖示。試：（1） 確定斜齒圓柱齒輪1、2和蝸桿5、蝸輪6的螺旋線方向，以使II和III軸上的軸承所受軸向力最小；（4分）（2） 在圖上標出II、III軸和蝸輪軸的轉向；（3分）（3） 在圖上標出蝸輪的受力方向（用三個分力表示）。（3分）答案及評分標準：（1）斜齒圓柱齒輪1、2和蝸桿5、蝸輪6的螺旋線方向每個1分，共4分注：關于螺旋線旋向的判斷，在圖上畫出也可，用文字描述（1右旋、2左旋、5左旋6左旋）也可，但如果同時給出答案，只有一致時才能給分。

⑵II、III軸和蝸輪軸的轉向每軸1分，共3分。（3） 蝸輪的受力方向（用三個分力表示），每分力1分共3分注：關于螺旋線的判斷，在圖上畫出也可，用文字描述（1右旋、2左旋、5左旋、6左旋）也可，但如果同時給出答案，只有一致時才能給分。七、（本題12分）圖示輪系中，已知z=56,z=62,z=58,z=60,z=35,z=30,123456n=70r/min,n=140r/min，方向如圖所示。試確定I軸轉速并判斷其方向。IIIII解：（1）齒輪5、6構成定軸輪系，1、2、3、4和II構成周轉輪系（差動輪系）,II為系桿。（2分）（2）對定軸輪系56n303556n30352分）已知n二n二70r/min，輪4和5同軸可以求得：n二n=—60r/min,（1分）6III 4 5對周轉輪系：n—niiin—niii二 #■14n—n4IIzz2■zz1362x6056x58二1.14532（3分）組成的周轉輪系為差動輪系，因為齒輪5和齒輪6轉向相反，則齒輪5轉向向下，齒輪4和齒輪5的轉向相同也向下，已知的II軸轉向也向下，所以齒輪4和齒輪5同時以正值代入周轉輪系中有:（2分）n—140zz62x601 =^4— —1.1560—140zz56x5813可求得：n—48r/min，（1分）1I軸方向與齒輪5同向，與齒輪6反向。（1分）八、（本題12分）某減速器輸入軸由一對6206型深溝球軸承支承，軸的轉速n=960r/min，軸上齒輪受力情況如下：切向力F—3000N,徑向力F—1200N,軸向力F—650N,在t r a進行結構設計時設定軸向力由右端軸承2承受，齒輪分度圓直徑d=40mm。齒輪中點至兩支點距離為50mm,載荷平穩，常溫工作。（已知：C=19.5kN；e=0.26；Fa/Fr<e時，X=1,Y=0；Fa/Fr>e時，X=0.56,Y=1.71；計算中取厶=1.1,f=1.0）試確定：（1）該軸承內徑為多少。（2）若要求軸承壽命不低于9000小時，試校核是否滿足使用要求？Ft50 50解：1該深溝球軸承內徑為6X5=30mm。（1分）2.兩軸承所受徑向載荷（4分）1） 軸垂直面支點反力.由力矩平衡條件F=（FX50-FX20）/100=470NrV1raF=（FX50+FX20）/100=730N（1分）rV2ra2） 軸水平面支點反力.由力矩平衡條件F=F=F/2=1500N（1分）rH1rH2t3） 兩軸承所受徑向載荷F=.:F2+F2二1572N（1分）r1 'rV1rH1F=JF2+F2二1668N（1分）r2YRV2RH22．計算當量動載荷（4分）（1）軸承所受軸向載荷為0。仃二0<e二0.26故X=1,Y=0FP二F二1572N（2分）1r1（2）軸承所受軸向載荷為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．壽命計算（3分）P2>P],按P2進行壽命計算L10h2分）16667fC L10h2分）——（名20456）3二11299小時＞900°小時nfP9601.1x2045.6d2壽命高于9000h，故滿足壽命要求.（1分）九．（本題10分）如圖所示軸系結構圖中，已知齒輪采用油潤滑，軸承采用脂潤滑，外伸端裝有半聯軸器。試指出其中錯誤或不合理處。（要求用筆在圖上圈出，并簡要說明設計錯誤或不合理原因，不需要改正）九．（本題10分）如圖所示軸系結構圖中，已知齒輪采用油潤滑，軸承采用脂潤滑，外伸端裝有半聯軸器。試指出其中錯誤或不合理處。（要求用筆在圖上圈出，并簡要說明設計錯誤或不合理原因，不需要改正）解：該軸系存在以下幾方面錯誤或不合理之處（序號如下圖所示）：（1）彈性擋圈為多余零件，造成過定位；（2）軸肩過高，不便于拆軸承；（3）軸的軸肩應在輪轂內，形成過定位；（4）鍵太長；（5）套筒外