2014机械设计基础试卷答案 (1)
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学 院
专业班级
学 号
姓 名
………… 评卷密封线 ……………… 密封线内不要答题, 密封线外不准填写考生信息, 违者考试成绩按0分处理 ……………… 评卷密封中南大学考试参考答案
2014 ~2015 学年 一 学期 机械设计基础 课程 时间110分钟
56学时, 4
学分,
闭卷,
总分100分,
占总评成绩
70 %
年 月
日
题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 合
计
满 分 100
得 分
评卷人
复查人
2 填空题(本题20分, 每小题2分)
3 1两构件通过_____点_____或___线_______接触组成的运动副称为高副, 通过_____面接触_____组成的运动副称为低副。
4 曲柄摇杆机构的行程速比系数K值越大, 机构的_急回____特性越显著。
5 凸轮机构中, 凸轮基圆半径愈___大_______, 压力角愈__小_______,
机构传动性能愈好。
6 软齿面闭式齿轮传动最易发生 疲劳接触点蚀 而失效,故常按____接触强度_进行设计, 然后验算轮齿的 弯曲强度 。
7 平面四杆机构有三种基本形式, 即: _曲柄摇杆_________机构, _____双曲柄_____机构和____双摇杆______。
8 链传动的___平均____速比是不变的, 而___瞬时_______速比是变化的。
9 等速运动凸轮在速度换接处从动件将产生___刚性_______冲击, 引起机构强烈的振动。
10 按轴的受载情况分, 同时传递转矩和承受弯矩的轴是___转轴_______, 只承受弯矩不传递转矩的轴是_心轴_________, 只传递转矩不承受弯矩或承受弯矩很小的轴是_____传动轴_____。 得
分
评卷人
得 分
评卷人 3. 带传动是借助带和带轮间的（B）来传递动力和运动的。
4. . Ａ.啮合；Ｂ.磨擦；Ｃ.粘接。
5. 图示铰链四杆机构是（B）。
... Ａ.曲柄摇杆机构；Ｂ.双曲柄机构；Ｃ.双摇杆机构。
4.一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是（D）。
Ａ.两齿轮的模数和齿距分别相等. Ｂ.两齿轮的齿侧间隙为零；
Ｃ.两齿轮的齿厚和齿槽宽分别相等；Ｄ.两齿轮的模数和压力角分别相等。
5.渐开线的形状取决于（B）直径。
. Ａ.节圆；Ｂ.基圆；Ｃ.分度圆；Ｄ.齿顶圆。
三、简答题(本题20分, 每小题5分)
什么是速度瞬心？ 相对瞬心和绝对瞬心有何区别？ 六杆机构的瞬心数目是多少？ ？ 机构的压 速度瞬心是相对运动两刚体上瞬时相对速度为零的重合点
相相对瞬心 两刚体均作相对运动
绝对瞬心 两刚体中一个刚体静止
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为零
带传动与链传动有何优缺点？
带传动的优点：1）适用于中心距较大的传动；2）带具有良好的挠性, 可缓和冲击、吸收振动；3）过载时带与带轮之间会出现打滑, 避免了其它零件的损坏；4）结构简单、成本低廉。
带传动的缺点: 1）传动的外廓尺寸较大；2）需要张紧装置；3）由于带的滑动, 不能保证固定不变的传动比；4）带的寿命较短；5）传动效率较低。
链传动优点 1）链轮传动没有弹性滑动和打滑, 能保持准确的平均传动比；2）需要的张紧力小, 作用在轴上的压力小, 可减少轴承的摩擦损失 ；3）结构紧凑；4）能在高温, 有油污等恶劣环境下工作；5）制造和安装精度较低, 中心距较大时其传动结构简单；
链传动缺点:瞬时转速和瞬时传动比不是常数, 传动的平稳性较差, 有一定的冲击和噪声。
3.在带传动设计中,为什么小带轮包角不能过小？ 为什么小带轮的基准直径也不能过小？
由带传动的有效圆周力公式 可知：, 小带轮包角变小, 有效圆周力变小, 带传递的功率降低, 故小带轮的包角不能过小。 得 分
评卷人 带在小带轮处的弯曲应力与小带轮基准直径成反比, 若小带轮基准直径过小, 带的弯曲应力大, 带易损坏, 严重影响带的使用。
4.凸轮机构从动件的运动一般分为哪几个阶段？ 什么是推程运动角？
从动件的运动: 升→停→降→停
推程运动角: 与推程对应的凸轮转角
四、计算作图题（本题50分）
计算图示机构的自由度, 并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。（10分）
答案1: 若将三角形视为一个构件,则无复合铰链, A处为局部自由度, B处为虚约束
F=3×6-2×8-1=1
答案2: 若将三角形视为三个构件, 则C, D处为复合铰链, A处为局部自由度, B处为虚约束
F=3×8-2×（9+2）-1=1
用作图法设计一偏置曲柄滑块机构。已知滑块的行程速比系数是1.4, 行程为50mm, 导路的偏距为25mm, 求1）曲柄和连杆的长度；2）在图中标出该机构的最小传动角。（10分）
得 分
评卷人 L1+L2=76
L2-L1=33
L2=54.5mm
L1=21.5mm
曲柄和连杆的长度分别为21.5mm和54.5mm.
3.已知在某二级直齿锥齿轮——斜齿圆柱齿轮传动中, 1轮为驱动轮, 3轮的螺旋线方向如题31图所示。为了使II轴轴承上所受的轴向力抵消一部分, 试确定1轮的转动方向。并将各轮轴向力Fa1.Fa2.Fa3.Fa4的方向、4轮的螺旋线方向和1轮的转动方向标在图中。（10分）
解：
轴向力Fa1.Fa2.Fa3.Fa4的方向、4轮的螺旋线方向和1轮的转动方向。
4.如图所示轮系中, 已知各轮的齿数为: z1=20, z2=40, =50, z3=30, z4=30, =20, 试求此轮系的传动比i1H。（10分）
（1）轮系的划分
行星轮系: 3'—3.2'、4.H …………………（2分）
定轴轮系: 1、2 …………………（2分）
（2）计算传动比
对于3'—3.2'、4.H组成的行星轮系, 有
''''32434242ZZZZnnnniHHH ……………① …………………（2分）
对于1.2齿轮组成的定轴轮系, 有
122112zznni …………② …………………（1分）
N4=0
'22nn ……………③ …………………（1分）
联立解①、②、③式, 得 11193.85HHnin …………………（2分）
负号说明齿轮1转向与系杆H转向相反。
5.螺栓联结预紧后的变形如图, 已知联结受轴向工作载荷后的变形量为Δδ=5mm。1）在图上标出螺栓的总拉力F a 、工作载荷F e和残余预紧力F r 。 2）用公式表示螺栓小径d 1的大小范围。(10分)
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