13．开式齿轮传动的主要失效形式是 和 。
14．滚动轴承的配合制度是轴承与轴的配合为 ，轴承与轴承座孔的配合为 。 二、计算题（每小题20分，共60分）
1．计算下列结构的自由度，并指出机构中的复合铰链、虚约束。
2．在图示锥齿轮组成的行星轮系中，各齿轮数Z1?20，Z2=27，Z2’=45，Z3?40，已知齿轮1的转速n1=330r/min，试求转臂H的转速nH(大小与方向)。
3．有一轴用一对46309轴承支承，轴承的基本额定动负载Cr=48.1kN，内部轴向力S=0.7Fr，已知轴上承力FR=2500N，FA =1600N，轴的转速n=960r/min，尺寸如图所示。若取载荷系数fp=1.2，试计算轴承的使用寿命。
e Fa/Fr≤e X Y 0 X 0.41 Fa/Fr＞e Y 0.85
0.7 1
参考答案
一、填空题（每空1分，共20分）
1．6 2．打滑 疲劳破坏 3．侧面 间隙 4．非金属材料 粉末冶金材料 5．剩余预紧力 6．急回运动 7．转轴 8．17 9．挤压 接触 10．基圆半径 11．导程 12．弯曲应力 13．磨损 轮齿折断 14．基孔制 基轴制 二、计算题（每小题20分，共60分）
1．解（共20分）
（1） 活动构件数n=5，低副数 PL =7，高副数PH =0 （3分）
因此自由度数 F=3n-2PL-PH=3*5-2*7=1 （5分） C为复合铰链 （2分）
（2） 活动构件数n=5，低副数 PL =7，高副数PH =0 （3分）
因此自由度数 F=3n-2PL-PH=3*5-2*7=1 （5分）
F、G为同一个移动副，存在一个虚约束。 （2分）
2．解（共20分）：
（1）判断转化轮系齿轮的转动方向 由画箭头法可知，齿轮1与齿轮3的转动方向相反。 （2分） （2）转化轮系传动比关系式
4
iHn1?nH?Z13?Zn??23 （8分）
3?nHZ1?Z2'（3）计算转臂H的转速nH 代入n1?330,n3?0及各轮齿数
330?nH270?n???40H20?45?330n?1??6H5
nH?150r/min转臂H的转动方向与齿轮1相同。 （10分） 3．解（共20分） （1）计算径向负荷
FA Fr1 S2 FR
S1 Fr2 由力矩平衡 Fr2×200- FR×300+ FA×40=0
Fr2= (FR×300- FA×40)/200=(2500×3000-1600×40)/200=3430N
Fr1= Fr2- FR=3430-2500=930N （5分） （2）计算轴向负荷 内部轴向力
S1=0.7 Fr1=0.7×930=651N S2=0.7 Fr2=0.7×3430=2401N
由S1+ FA< S2 ，可知轴承1为“压紧”轴承，故有 Fa1= S2- FA=2401-1600=801N
Fa2= S2=2401N （5分） （3）计算当量动负荷
轴承1：Fa1/ Fr1=801/930=0.86>e；取X＝0.41，Y＝0.87 P1=fp(X Fr1+Y Fa1)=1.2×(0.41×930+0.87×801)=1294N 轴承2：Fa2/ Fr2=0.7=e；取X=1,Y=0 P2=fp×Fr2=1.2×3430=4116N ∵ P2> P1
∴ 取P=P2=4116N计算轴承寿命。 （7分）
（4）计算轴承寿命
Lεh=(106/60n)( Ct/P)= 〔106 /(60×960)〕×(48.1×103/4116)ε=27706h （3分）
《机械设计基础》试题五
一．选择题(每题2分，共20分)
1．齿轮采用渗碳淬火的热处理方法，则齿轮材料只可能是（?）。 Ａ．45号钢 B．ZG340~640 C．20Cr D．38CrMnAlA 2．一对标准渐开线圆柱齿轮要正确啮合，它们的（?）必须相等。 A．直径d B．模数m C．齿宽b D．齿数z 3．蜗杆传动是（?）
A．啮合传动 B．在中间平面内，蜗轮蜗杆啮合相当于斜齿轮直齿轮啮合 C．传动效率高 D．传动比不大
4．带传动是依靠（?）来传递运动和功率的。
5
A．带与带轮接触面之间的正压力 B．带与带轮接触面之间的摩擦力 C．带的紧边拉力 D．带的松边拉力 5．带张紧的目的是（?）
A．减轻带的弹性滑动 B．提高带的寿命
C．改变带的运动方向 D．使带具有一定的初拉力 6．型号为7210AC轴承的轴承套圈内径为（?）
A．72 B．10 C．50 D．210 7．键的剖面尺寸bXh通常是根据（?）从标准中选取。
A．传递的转矩 B．传递的功率 C．轮毂的长度 D．轴的直径 8．联轴器与离合器的主要作用是（ ）。
A．缓冲、减振 B．传递运动与转矩
C．防止机器发生过载 D．补偿两轴的不同心或热膨胀 9．?28H7的孔与?27p6轴可以是（?）。
A．过盈配合 B．间隙配合 C．过渡配合 D．非配合连接
10．当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，细牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁性能（?）。 A．好 B．差 C．相同 D．不一定
二．填空题（每空1.5分，共30分）
1．采用凸台或沉头座孔做为螺栓头或螺母的支承面是为了（ ） 2．自行车的中轴是（ ）轴，而前轮轴是（ ）轴。 3．平键B20X80 GB1096-79中，20X80是表示 （ ）。 4．滚子链16A—1X88 GB/T 1243-97的节距为（ ）。
5．平底垂直于导路的直动推杆盘形凸轮机构中，其压力角等于（ ）。 6．一台机器空运转。对外不做功，这时机器的效率等于（ ）。 7．对于四杆曲柄摇杆机构，如果以曲柄作为机架，则该机构为（ ）。 8．当平面连杆机构在死点位置时，此时的传动角为（ ）。 9．平面机构具有确定运动的条件是（ ）。
10．机械效率等于（ ）功与（ ）功之比，它反映了（ ）功在机械中的有效利用程度。 11．外力撤消后构件上能完全消失的变形称为（ ），不能完全消失而残留的永久变形称为（ ）。 12．在铰链四杆机构中，存在曲柄的必要条件是（ ）和（ ） 。
13．在设计凸轮机构时，凸轮基圆半径取得越（ ），所设计的机构越紧凑，但是压力角（ ），使机构的工作情况变坏。 14．渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是两齿轮（ ）和（ ）必须分别相等。 15．斜齿圆柱齿轮的标准模数是（ ）。直齿圆锥齿轮的标准模数是（ ）。
16．渐开线斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是两齿轮（ ）、（ ）和（ ）必须分别相等。 17．直齿圆柱齿轮作接触强度计算时，取（ ）处的接触应力为计算依据，其载荷由（ ）对轮齿承担。
18．平键的截面尺寸应按（ ）从键的标准中查取，键的长度L可参照（ ）从标准中选取。必要时应进行强度校核。 19．轴如按受载性质区分，主要受（ ）的轴为心轴，主要受（ ）的轴为传动轴。 20．机械速度的波动可分为（ ）和（ ）两类。
三、试分析齿轮、轴、轴承部件组合设计的错误结构（如下图），至少找出五处或五处以上的错误；用序号指明错误的位置并用文字说明。
6
（15分）
四、计算题（1题，共15分）
如图所示的轮系中，已知z1 =z2 =z4 =z5 =20，z3 =z6 =60，齿轮1的转速n1 =1440(r/min),求齿轮6的转速（大小及方向）（方向用箭头表示）。
五、已知一正常齿制的标准直齿圆柱齿轮，齿数z1=20，模数m = 2mm，拟将该齿轮作某外啮合传动的主动齿轮，现须配一从动齿轮，要求传动比i=3.5，试计算从动齿轮的几何尺寸及两轮的中心距。（20分）
解：根据给定的传动比i，可计算从动轮的齿数 z2 = iz1 =3.5× 20 = 70
已知齿轮的齿数z2及模数m，由表5-2所列公式可以计算从动轮各部分尺寸。 分度圆直径 d2 = mz2 = 2×70 = 140 mm
齿顶圆直径 da2 = (z2 + 2ha*) m = (70+2×1)2=144 mm
齿根圆直径 df = (z2 - 2ha*- 2c*) m = (70-2×1-2×0.25)2=135mm 齿全高 h=(2ha*+c*)m = ( 2×1 + 0.25) 2= 4.5 mm
中心距 一．选择题
1．C 2．B 3．A 4．B 5．D 6．C 7．D 8．B 9．D 10．A 二．填空题
1．防止螺栓承受弯矩。2．阶梯轴，固定心轴。3．键宽X键高。4．25.4。
5．0度。6．0。7．双曲柄机构。8．0。9．自由度=原动件数。10．有用功，总功，总。
11．弹性变形，塑性变形。 12．有一最短杆，最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。13．小，增大。14．模数，压力角15．法面模数mn 大端模数m
16．模数，压力角和螺旋角17．节点，一。18．轴径d，轮毂长度。19．弯矩，扭矩。 20．周期性 非周期性。
三．结构改错题 1．解题要点
此轴承组合设计有以下四个方面的错误：
（1） 转动件与静止件接触：轴与轴盖；套筒与轴承外圈 （2） 轴上零件未定位、未固定：筒顶不住齿轮（过定位）；卡圈不需要 （3） 工艺不合理：
加工：精加工面过长且加工不方便；联轴器孔未打通；箱体加工面与非加工面没有分开 安装：轴肩过高，无法拆卸轴承；键过长，套筒无法装入 调整：无垫片，无法调整轴承游隙
（4） 润滑与密封：齿轮用油润滑，轴承用脂润滑而挡油盘；缺缺密封件
7
a?d1?d2m2?(z1?z2)?(20?70)?90222 mm
参考答案
四．计算题 解题要点：
（1） 本题所示为一个定轴轮系。 （2） 其转动比为
i12=
n1zzzzzz60X60=(-1)22356?36??9 n6z1z2z4z5z1z420X20n11440??160(rmin) i129 n6? 齿轮6的转向与齿轮1的转向相同。如图所示。
五、计算题
解：根据给定的传动比i，可计算从动轮的齿数
z2 = iz1 =3.5× 20 = 70
已知齿轮的齿数z2及模数m，由表5-2所列公式可以计算从动轮各部分尺寸。 分度圆直径 d2 = mz2 = 2×70 = 140 mm
齿顶圆直径 da2 = (z2 + 2ha*) m = (70+2×1)2=144 mm
齿根圆直径 df = (z2 - 2ha*- 2c*) m = (70-2×1-2×0.25)2=135mm 全齿高 h=(2ha*+c*)m = ( 2×1 + 0.25) 2= 4.5 mm 中心距 a?
《机械设计基础》试题六及答案
一、填空题 （每空1分，共30分）
1. 机构具有确定运动的条件是 自由度F>0 且 原动件数等于自由度F 。
2. 在曲柄摇杆机构中，以摇杆为主动件，曲柄为从动件，则曲柄与连杆处于共线位置时称为 死点 ，此时机构的传动角为 0°，压力角为 90°。
3. 在凸轮机构四种常用的推杆运动规律中， 等速 运动规律有刚性冲击； 正弦加速度 运动规律无冲击。 4. 带传动工作时，最大应力发生在 紧边进入小带轮处 ，最大值为 ?1??b1??c。
5. 带传动的设计准则为：在保证带传动不发生 打滑 的前提下，带具有一定的 疲劳 强度和使用寿命。
6. 一对渐开线齿轮正确啮合条件为： 模数相等 、 压力角相等 及 ?1???2，齿轮连续啮合条件为：重合度大于1 。
7. 图示减速器中，1为蜗杆，2为蜗轮，3、4均为斜齿轮，主动轴蜗杆为顺时针旋转，蜗轮为右旋，则蜗杆螺旋线方向为 右旋 ，若希望蜗轮2和小齿轮3的轴向力能抵消一部分，则齿轮3的螺旋线方向为右旋 ，齿轮4的轴向力方向为 向上 。
d1?d2m2?(z1?z2)?(20?70)?90 mm 222
8. 按轴工作时所承受的载荷不同，可把轴分成 心轴 ， 转轴 ， 传动轴 。
9. 代号为7312C的滚动轴承，其类型名称为 角接触球轴承 ，内径为 60 mm，宽度系列代号为 0 ，直径系列代号为 3 。
10. 螺纹连接中，按其工作原理不同，螺纹防松方法有 摩擦防松 、 机械防松 和 破坏螺纹副关系防松 等。 11. 轴承的基本额定动载荷是指轴承的 基本额定寿命 恰好为 106r 时，轴承所能承受的载荷值。 二、问答题（每题6分，共24分）
1．请说明平面机构速度瞬心的概念，并简述三心定理。
答：瞬心是指互相作平面相对运动的两构件在任一瞬时，其相对速度为0的重合点，或者是绝对速度相等的重合点。（3分）三心定理：作平面运动的三个构件共有三个瞬心（1.5分），它们位于同一直线上（1.5分）。
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