《机械设计基础》试卷
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一、填空：（共20分，每空1分）
（一）平面连杆机构是由若干构件用1（低、高副）连接成的2机构。
（二）凸轮机构按从动件的型式可划分为三种，即3、4、5。
（三）两齿轮正确啮合的条件是6、7，连续传动的条件是8。
（四）一对斜齿轮正确啮合的条件除（6）、（7）外，还须满足9。
（五）轮系按照各齿轮的几何轴线是否固定分为10、11。
（六）普通平键属于标准件，用于轴毂连接，选用时其截面尺寸根据12选取；其长度根据13选取。
（七）轴按照其承受的载荷不同分为3种，只受弯矩作用的（如自行车前轮轴）叫14，只受扭矩作用的叫15，同时受上述两种作用的叫16。
（八）闭式软齿面齿轮传动常见的失效形式是17，强度计算时应按18设计，按19校核，同时为使两齿轮寿命匹配，小齿轮的齿面硬度应稍20（高于、低于）大齿轮。
二、分析判断：（各题图见2-1图~2-5图，共10分，每小题2分）
（一）蜗杆传动，已知蜗杆和蜗轮的转向，标出旋向。
（二）从动斜齿轮2与蜗杆3共用一轴，为使该轴两端的支承轴承所受轴向力最小，请判断1、2两斜齿轮的旋向。
（三）带传动，小带轮主动，请标出带外表面拉应力最大的点P的位置。
（四）标出图3.3凸轮机构当前位置的压力角。
（五）标出图3.4偏置式曲柄滑块机构的极位夹角θ。
三、勘误：（共10分）
从轴的结构合理性考虑，指出图中存在的错误（不考虑轴承润滑及圆角过渡）。
四、计算：（共60分）
（一）如3-1图运动机构，原动件为主动齿轮A，从动齿轮与凸轮固连在一起。
要求：1、用绘图工具把原图改画成可用于机构自由度计算的等效简图（去
掉虚约束，固化局部自由度构件）
2、针对等效简图指出各运动副的类型及数目
3、求机构自由度并判断本机构是否有确定的运动（10分）
（二）已知：铰链四杆机构ABCD为曲柄摇杆机构，机架AD长L4=，连架杆AB长L1=40，连杆BC长L2=75。求另一连架杆CD的长L3。（10分）
（二）已知：铰链四杆机构ABCD为曲柄摇杆机构，机架AD长L4=，连架杆AB长L1=40，连杆BC长L2=75。求另一连架杆CD的长L3。（10分）
（三）如2-2图轮系，Z1=15，Z2=25，Z2）=20，Z3=60，ｎ1 =r/min，n3=50r/min。求齿轮1、3转向相反时，构件H的转速nH。（15分）
（四）2-3图所示为一对AC轴承支承的轴系，轴承正装，已知两个轴承的径向载荷分别为Fr1=0N，Fr2=N，轴上作用的轴向外加载荷FA=0N，轴的转速n=r/min预期寿命为小时。问轴承能否满足要求。（25分）
注：轴承基本额定动载荷C=0N，内部轴向力的计算式Fs=eFr，e=0.68，
当Fa/Fr≤e，X=1，Y=0；当Fa/Fr＞e时，X=0.41，Y=0.87
寿命公式：L10h=(／60n)(C／P)3
提示：1、求内部轴向力，判断松紧端；
2、分别求两轴承轴向载荷；
3、分别求两轴承当量动载荷；
4、取当量动载荷中的较大值计算寿命并与预期寿命比较。
（答案及评分标准）
考核科目机械设计基础考核方式闭卷卷别A
一、填空：（共20分，每空1分）
1：（低副），2：（平面机构）。
3、4、5：（尖顶从动件凸轮机构）、（辊子从动件凸轮机构）、（平底从动件凸轮机构）
6、7：（两齿轮模数相等）、（两齿轮压力角相等）；8：（重合度不小于1）
9：（螺旋角相等）
10、11：（定轴轮系）、（周转轮系）
12：（轴径）；13：（毂长）
14：（心轴）；15：（传动轴）；16：（转轴）
17：（齿面点蚀）；18：（接触疲劳强度）；19：（轮齿弯曲疲劳强度）；20：（高于）
三、勘误：（共10分）
用于轴承2内圈定位的轴环直径过大
与齿轮配合的轴段过长
两键槽宽度不一致
与半联轴器配合的轴段过长
与轴承1配合的轴段过长
四、计算：（共60分）
（一）解：1、用绘图工具把原图改画成可用于机构自由度计算的等效简图
（4分）
2、针对等效简图指出各运动副的类型及数目（3分）
低副：转动副7；移动副2
高副：凸轮副1；齿轮副1
3、求机构自由度并判断本机构是否有确定的运动（3分）
F=3n-2PL-PH=3*7–2*9–2=1
由于自由度数与原动件数相同，故该装置有确定的运动
（二）解：1、设CD最短，则有
L4+L3≤L2+L1
0≤L3≤40
解得0≤L3≤15（3分）
2、设CD中间长，则有
L4+L1≤L2+L3
40≤L3≤
解得65≤L3≤（3分）
3、设CD最长，则有
L3+L1≤L2+L4
≤L3≤L1+L2+L4
解得≤L3≤（3分）
结论：CD杆长L3=[0，40]∪[，]（1分）
（三）解：1、列出各件的实际转速（3分）
n1 =n3=-50n2nH
2、列出各件相对于H的转速（3分）
n1H=n1-nHn2H=n2-nH
n3H=n3-nHnHH=nH-nH
3、求从1到3相对于H的传动比（6分）
i13H=n1H/n3H
=(-nH)/(-50-nH)
=-(Z2Z3)/(Z1Z2）)
=-5
4、解得
nH=-25/3(r/min)（H与齿轮3转向相同）（3分）
（四）解：1、求内部轴向力，判断松紧端（5分）
由内部轴向力Fs=eFr，e=0.68知
Fs1=N，Fs2=N（方向相对）
因为Fs1+FA≤Fs2
所以左为紧端，右为松端
2、分别求两轴承轴向载荷（5分）
Fa1=Fs1-FA=N
Fa2=Fs2=N
3、分别求两轴承当量动载荷（5分）
(1)左端
∵Fa1/Fr1=0.86≥e
∴X=0.41，Y=0.87
P1=XFr1+YFa1=N
（2）右端：
∵Fa1/Fr1=0.86≤e
∴X=1，Y=0
P2=XFr2+YFa2=N
4、取当量动载荷中的较大值计算寿命并与预期寿命比较（5分）
取P={P1，P2}max=P2=N
由L10h=(／60n)(C／P)3
知：
L10h=(／60*)(0／)3=（h）
结论：因为L10h〉h，所以，轴承满足要求（5分）