哈工大机械设计基础试题与答案

哈工大机械设计基础试题与答案

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一、填空题（每空1分，共30分）

本题分数 1. 机构具有确定运动的条件是机构的自由度大于零且机构的原动件数等于机构的自由度。

2.在凸轮机构四种常用的推杆运动规律中，等速运动规律 运动规律有刚性冲 击；等加速等减速运动规律和余弦加速度运动规律有柔性冲击； 正弦加速度运动规律无冲击。

3. 带传动工作时，最大应力发生在在紧边进入小带轮处 ，带传动的主要失 效形式是打滑和疲劳破坏。

4. 一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合条件为：模数相等 和压力角相等， 齿轮连续啮合传动条件为：重合度大于1 。

5. 在齿轮传动设计时，软齿面闭式传动常因__齿面点蚀而失效，故通常先按

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齿面接触疲劳强度设计公式确定传动的尺寸，然后验算齿轮的齿根弯曲疲劳 强度。 6. 齿轮传动以及蜗杆传动的效率均包括：（1）轮齿啮合效率η1、 （2）搅油效率η2、（3）轴承效率η3；总的传动效率为：

η=η1η2η3。

7．在矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹和三角形螺纹四种螺纹中，传动效率最高的是 矩形 螺纹；双向自锁性最好的是 三角形螺纹；只能用于单向传动的是 锯齿形 螺纹。

8. 普通平键的工作面是 两侧面 ；楔键的工作面为键的__上下_____面，平键的剖面尺寸b×h按 轴径d 来查取。

9. 代号为72308的滚动轴承，其类型名称为角接触球轴承 ，径为 40 mm， 2 为宽度系列代号， 3 为直径系列代号。 10. 圆柱螺旋压缩弹簧在工作时最大应力发生在弹簧丝侧。

二、问答题(每题4分,共20分)

本题分数 1．请说明平面机构速度瞬心的概念，并简述三心定理。

答：速度瞬心定义为：互相作平面相对运动的两构件上在任一瞬时其相对速度为零的重合点。或说是作平面相对运动的两构件上在任一瞬时其速度相等的重合点（即等速重合点）。

三心定理：作平面运动的三个构件共有三个瞬心，他们位于同一直线上。

2．带传动中的弹性滑动与打滑有什么区别？

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答：弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。打滑是指由于过载引起的全面滑动，是一种传动失效的表现，应当避免。弹性滑动是由带材料的弹性和紧边、松边的拉力差引起的。只要带传动具有承载能力，出现紧边和松边，就一定会发生弹性滑动，所以弹性滑动是不可以避免的。

3．按轴工作时所受载荷不同，可把轴分成那几类？如何分类？ 答: 转轴，心轴，传动轴。 转轴既传递转矩又承受弯矩。

传动轴只传递转矩而不承受弯矩或承受弯矩很小。 心轴则承受弯矩而不传递转矩。

4. 螺纹连接为什么要防松？有哪几类防松方法？

答：在静载荷作用下且工作温度变化不大时，螺纹连接不会自动松脱。但是在冲击、振动和变载荷作用下，或当温度变化很大时，螺纹副间的摩擦力可能减小或瞬间消失，这种现象多次重复就会使连接松脱，影响连接的正常工作，甚至会发生严重事故。因此，设计时必须采取防松。 摩擦防松，机械防松，破坏螺纹副关系。

5. 简述动压油膜形成的必要条件。 答：

1．相对运动表面间必须形成收敛形间隙；

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2. 要有一定的相对运动速度，并使润滑油从大口流入，从小口流出。 3. 间隙间要充满具有一定粘度的润滑油。

三、 分析计算题（共38分）

本题分数 1．（7分）计算图中所示机构的自由度数。若该机构存在局部自由度、复合铰链、虚约

束等请在图中指明。 解：

HBAE

局部自由度(1分) CDFn= 10；PL= 14；PH=1 (3分) F = 3n-2PL-PH

JIMLKNG虚约束

(1分)

=3x10-2x14-1x1=1 (1分)

2．（8分）已知铰链四杆机构中各杆的长度为：lAB =80mm, lBC =115mm, lCD =95mm,

lAD=120mm。请分析：

（1） 该机构中是否存在曲柄？

（2） 如果存在曲柄，该机构是否具有急回运动特性？

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（3） 计算该机构的最小传动角？ 解：

（1） 80 +120 <115 + 95(1分) 最长杆lAD为机架， (1分) 故该机构中存在曲柄。 (1分) （2）如图，因为存在极位夹角θ(1分) 故该机构具有急回运动特性。(1分) （3）该机构的最小传动角如图所示。(3分)

C

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Bθ AD . .

3.(7分)图示齿轮蜗杆减速器中，1、2均为斜齿轮，3为蜗杆，4为蜗轮；其中主动齿轮1为右旋，其转动方向如图所示。为使齿轮2和蜗杆3的轴向力能抵消一部分，试回答以下问题：

（1）判断齿轮2和蜗杆3的旋向；

（2）画出蜗杆3在节点处的三个分力方向； （3）画出蜗杆3和蜗轮4的转动方向。 解：

（1）齿轮2为左旋 (1分)，蜗杆3为左旋 (1分)；

（2）蜗杆3在节点处的三个分力方向如图所示；（每问1分）；（3）蜗杆3和蜗轮4的转动方向如图所示。（每问1分） 1 Fa23 Fr3

Fa2Fa32 4

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4．（6分）图示轮系，已知：Z1=20，Z2=40，Z3=80，Z4=Z5=30，Z6=90。求i16=?

解： n3=n4

i46=(n4/n6)=-(z6/z4)=-3

nH=n6

Hi13=(n1-n6)/(n3-n6)=-(z3/z1)=-4

i16=17

5.（10分）图示轴系由一对圆锥滚子轴承支承（基本额定动载荷Cr=57700N），轴的转速n=1380r/min，已求得轴承的径向支反力为：Fr1=4000N，Fr2=8000N，轴向外载荷FA=860N，受力方向如图所示，载荷系数f=1.2。求轴承寿命为多少小时? （轴承e=0.3，Fa＞e时 X=0.4，Y=2 ） Frd 解： FS1Fr1/2Y4000/(22)1000 N Fs2Fr2/2Y8000/(22)2000N .专业. .专注. . .

FS1FA10008601860所以，Fa2FS22000N, Fa1FS2FA20008601140N， Fa1/Fr11000/40000.25e1140/4000=0.285.专业. .专注.

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1 滚动轴承圈的定位轴肩已高于圈高度，无法拆卸。

2 轴环处圆角半径大于轮毂圆角半径，无法实现对轮毂的轴向定位。 3 安装齿轮处键槽位置偏左，应该稍偏向右端。

4 轮毂的宽度小于相应轴段的宽度，无法实现对轮毂的轴向定位。 5 密封圈处轴承盖与轴之间没有间隙。 6 左端轴承处轴上没有砂轮越程槽。 7 轴端要倒角。 8 端盖处应减少加工面. 9 应加调整垫片

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