焊接技术及自动化《机械设计基础》山东大学网络教育考试模拟题及答案

机械设计基础

一、单向选择题

1.机构具有确定运动的条件是原动构件数（B ）机构的自由度数。

A.多于

B. 等于

C. 少于

2.曲柄摇杆机构的急回特性可以用（A ）表示，其值越大，急回性能越（C ）。

A.行程速比系数K

B. 摇杆的摆角$

C. 显著

D.不显著

3.在h*a和a相同时，斜齿轮不根切的最少齿数（B ）直齿轮不根切的最少齿数。

A、等于

B、小于

C、大于

4.混合轮系中，太阳轮（中心轮）指的是（C ）。

A.轴线不固定的齿轮

B. 轴线固定的齿轮

C.轴线固定且与行星轮啮合的齿轮。

5.机械结构中，常用（B ）螺纹作为联接螺纹。

A.梯形

B. 三角形

C. 矩形

6.在平键联接中，键的剖面尺寸b、h是按（A ）选取的。

A.轴的直径

B. 键的强度

C. 轮毂尺寸

7.一对齿轮啮合传动时，大、小齿轮上齿面的接触应力（ C ）。

A. （T H1= b H2

B. （T H1> ff H2

C. （T H1< H2

二、填空题

1 ?两个构件直接接触而又能产生一定相对运动的联接称为运动副。

2.斜齿轮的端面参数为标准参数，而几何尺寸计算中，套用直齿轮公式时，应代入端面参数

3.铰链四杆机构ABCD中，已知AB= 25mm BC= 70mm CD= 65mm AD= 95mm当AD为机架时，是曲柄

摇杆机构，当AB为机架时，是双曲柄机构。

4.周转轮系按太阳轮是否运动分为行星轮系和差动轮系两类

5.直齿锥齿轮的强度计算是按齿宽中点处的当量直齿圆柱齿轮进行的。

6.经过动平衡的回转构件能达到静平衡。

三、作图题

1.在图示尖底从动件盘状凸轮机构中, 凸轮作逆时针转动，绘出图中凸轮机构的压力角。

2、图示减速带传动，要求在图上标出：

1）n1的转向

2）画出带在传动过程中应力分布图，并指出最大应力发生在何处，写出解：发生在带的紧边开始绕上小带轮处

max

max的表达式

四、自由度计算题

计算图示机构自由度，如有局部自由度、虚约束、复合铰链应指出，并判定机构运动是否确定。

(绘有箭头的构件为原动件)

解：D 为局部自由度

B 为复合铰链 F 为虚约束

F=3*6-2*8-1=1= 原动件数

运动确定

五、齿轮机构计算题

已知齿轮1、2是一对外啮合正常齿制标准直齿圆柱齿轮，

m =2mm , a= 20° , z 1 = 20, Z 2 = 48 ;齿

轮3、4是一对外啮合标准斜齿圆柱齿轮 ,z 3 = 16, Z 4= 37, mn=2.5mm , a n = 20° ,试完成： ① 计算直齿轮1的分度圆半径 r i ,齿顶圆半径r ai ,基圆半径r bi ,及齿距(周节)p i ; ② 若斜齿轮3、4的中心距与直齿轮 1、2的标准中心距相等，试求斜齿轮的螺旋角，并判断齿轮 3

是否根切。

cos =0.97

乙 Z 2

解：①

mZ Umm 20mm

z 2ha m

20 r

a 1

2 1 2

------- m m 22 mm

b 1

mzcos

P 1

m 6.28mm 20cos20

mm 18.8mm

六、轮系计算题图示周转轮系中，试求：转臂 H 的转速n H 的大小和方向。 (1) n 1、n 4转向相同时； (2) n 1、n 4转向相反时。 —F —~

已知各轮齿数分别为: 乙=15,

Z 2= 25 , Z 3 = 20 , Z 4= 60, n 1= 200rpm ,n 4=

50rpm ,

、｝ T /J ~ _—1 二一 ■ ‘ f

加-￡沪厠§町柑忆

二 ~r

14讯? z.c-0 -#iiH

m n

2 Z

3 Z 4

七、联接计算题

图示汽缸内的工作压力p= 1.4 MPa ,内径D = 220mm,缸盖与缸体间由沿圆周均布的10个普通螺栓相联接，螺栓的许用应力[6 ] = 120MPa，取残余预紧力F〃为工作载荷

1.5倍。试求:

大径d( mm) 12 16 18 20

小径d1 (mm) 10.106 13.835 15.294 17.294

每个螺栓所受的工作载荷 F ;

每个螺栓所受的总拉力F o ；

计算所用螺栓公称直径 d 。

解：1)

D2空 1.4 53191.6N

F o

Q10

F F

5319.16

1.5F F 13297.9N

4 1.3F13.5mm

所以，

八、齿轮强度计算题已知外啮合标准直齿圆柱齿轮减速器输出轴的转速n 2 = 400 r/min

189.8 MPa , Z H = 2.5，其余参数如下表所示。验算齿轮传动的接触疲劳强度(忽略摩擦损失) 注：齿

面接触强度条件式：

取公称直径d=16mm

，输入轴功率P 1 = 4kW,K=1.4,Z

H Z E Z H

2KT1u 1

bq2u H

MPa

W4>t

2% _ 0

17F我

二円7华峠9%

参数轮号\

(mm)

Z b

(mm)

[c H -

MPa

小齿轮 2. 5 20 55 600

大齿轮 2. 5 50 50 540

E =

九、轴承计算题

图示为受轴向载荷F A作用的轴，两端用相同的70000AC型轴承支承, 已知：F ri=2100N，F r2=4200N，F A=1000N ;有关参数见表，试求：内部轴向力Fs i, Fs2，并在图上标出方向；轴承所受的轴向负荷Fa i, Fa2 ；当量动负荷P ri，P r2,并指出哪个轴承先失效。

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机械设计基础

一、单向选择题

1.如果原动件的数目大于机构自由度的数目，那么（ b ）。

A.具有确定性运动B ?可以运动，但运动不确定

C.无法运动，机构可能损坏

2.在曲柄摇杆机构中，常以特性参数（c ）作为判断其传力性能的标志。

A.摆角”

B. 极位夹角B

C. 传动角丫

D. 行程速比系数

3.凸轮机构在从动杆运动规律不变情况下，若缩小凸轮基园半径，则压力角（ c ）。

A.减小

B. 不变C .增大

4.一直齿圆锥齿轮，齿数Z = 15,分度圆锥角 =30，用齿条插刀进行展成法加工时，（a ）根切。

A. 不会

B. 一定

C. 不一定

5.在定轴轮系中，惰轮（介轮）的使用，（b ）传动比的大小，（a ）传动比的符号。

A.改变

B.不改变

C.不一定改变

6.刚性转子动平衡的条件是（c ）。

(Fa/Fr) < e (Fa/Fr) > e

e F S

X Y X Y

1 0 0.41 0.87 0.68 P 0.68F r

A.总惯性力之和为零

B. 总惯性力矩之和为零

C.总惯性力和总惯性力矩之和都为零

7.螺纹联接防松的根本问题在于（d ）

其余两构件的长度之和且必须—最短杆-作机架。

3.凸轮机构中，从动件的运动规律为等速运动时，将出现

运动时，将出现柔性冲击。

4.平行轴斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是端面

模数和端面压力角分别相等。

5.齿轮机构的可分性是指传动比不受中心距变化的影响。

6.齿轮传动的主要失效形式有齿面胶合、塑性变形

7.平键是靠键的侧 ____ 面来传递载荷；而楔键是靠上下 _____ 面来传递载荷。

8.带传动的弹性滑动是由带的弹性变形引起的，它是不可避免的。

三、作图题

1.如图所示为一偏置曲柄滑块机构，用作图法画出:

1）滑块的行程H

2.v 带传动的工作原理是什么？在图上画出作用在与主动轮1接触胶带

上的摩擦力方向和作用在与从动轮2接触胶带

上的摩擦力方向。

A.增加螺纹联接的轴向力

C.防止螺纹副的相对转动

8.在蜗杆传动中，其传动比

A. B

B. 增加螺纹联接的横向力

D. 增加螺纹联接的刚度

i = （c ）。

d z n z

= C. =-

d z n z

二、填空题

1.两构件在速度瞬心点的瞬时相对速度为0 ，瞬时绝对速度

___ 不为0 _____

2.铰链四杆机构中，凡是双曲柄机构，其杆长条件必须满足: 最短杆与最长杆的长度之和小于或等于

刚性冲击；而从动件的运动规律为简谐

工作原理：利用带与带轮之间的摩擦传动

四、机构自由度计算题

计算下面机构的自由度，并指出其中的局部自由度、虚约束、复

合铰链等，并判定机构运动是否确定。(绘有箭头的构件为原动

件)。

解：F=3*4-2*5-1=1=原动件数，运动是确定的。

五、齿轮机构计算题

在一对标准安装的外啮合渐开线正常齿制标准直齿圆柱齿轮传动中，已知 =20、Z2 =

60o试求两轮下列尺寸

①中心距a、分度圆半径r 1 > r 2 ;基圆半径r“、w ;

②若改为两标准外啮合斜齿轮传动，参数不变(即n=20 ° , mn=2mm

距为82mm,求其螺旋角的大小

n H

n H n-i i1H 1000 2.8 2800r / min 方向与片相同

Z 1 = 20、Z2 = 60),安装中心

六、轮系计算题图示轮系，已

知：

Z2‘= 50,Z 3=30 , Z3'=20,

n i=1000r/min 。求：(1)i IH

(2) n H的大小，并指出转向与

乙=20,乙=40,

Z4=30,

n i是否相同。

1)G

w4W H

由于w40

所以

w1W H 1.8

W H

所以i

1 1.8 2.

)i1H

Z4Z3Z2

1.8

z 1

解:

4d 1

所以是合格的八、轴承计算题

一个水泵选用一对型号为

6307型滚动轴承，基本额定动载荷 C 33200N ，轴承转速为2900r/min ,

两端轴承受到的径向力相等，均为 1810N, I 端轴承所受轴向力为 740N , II 端轴承不受轴向力的作用，

要求轴承的工作寿命为 15000h ，载荷平稳f p 1，工作温度低于120度f T 1，问此对轴承能否满足要

九、综合分析题

图示为一传动装置，蜗杆为主动，通过蜗轮再带动一对直齿圆锥齿轮传动，输出轴上锥齿轮 4的转向如图所示。试求：

(1) 为使n 轴上所受轴向力较小，在图上标出蜗杆、蜗轮的旋向； (2) 在图上标出蜗杆、蜗轮的转向；

(3) 在图上画出蜗轮2及锥齿轮3啮合点处的各作用力方向 (用三个分力表示，进入纸面的力画从纸面出来的力画O)。

七、螺纹联接题 1.在图示的单个普通螺栓紧联接中，被联接件承受横向载荷 Fp 、摩擦系数为f 、可靠性系数为 C 。试写出螺栓预紧力 F '的表达式。 F p

解：fF CF p

CF p 2.如图1所示，方形盖板用四只板中心 0点装有吊环。已知 F ” =06F(F 为单个螺钉的工作载),螺钉许用应力 [d ]=120MPa, M16螺纹小径强度。 M16螺钉与箱体联接，盖 Fz=20kN ，残余预紧力 d i =13.835mm 。试校核螺钉的

答：每个螺钉受力 F 旦

每个螺钉总拉力 F

总

1.3F 总

-69.2MPa 5000N F 1.6F

8000N

求。

106 f T C

60n fP

F a /F r

X Y X Y 1

0.56 1.81

机械设计基础

二、填空题

1. 两构件通过面接触组成的运动副称为低副；两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副

2. 家用缝纫机在使用时，有时会出现踏不动或倒车现象，这是由于 _处于死点位置—而引起的。正常运

转时，借助于

皮带轮的惯性

消除这种不良影响。

3. 一对齿轮传动中，纯滚动的两个圆是节圆，啮合角与两齿轮节圆上的压力角相等。

4. 差动轮系是指自由度为2的周转轮系。

5. 常用联接螺纹用圆锥牙型，传动螺纹用圆柱牙型。

6. 齿轮的齿面疲劳点蚀经常发生在—靠近节线的齿根面上（接触疲劳强度最低） _ 。

7. 设计V 带传动时，应根据 V 带的带型来确定小带轮的直径。

8. 刚性回转体的静平衡条件：分布于转子上的各个偏心惯性力的合力为零或质径积的向量和为

零_，而动平衡条件为：当转子转动时，转子上分布在不同平面内的各个质量所产生的空间离心

惯性力系的合力及合力矩均为零

。

三、作图题

1.试画出机构在图示位置的压力角a 和传动角丫，并标出其极位夹角B 。

1. A.

2. （、单向选择题

如果机构自由度的数目大于零，那么机构（一定B .一定不 C .不一定右图所示的铰链四杆机构中， L 仁40mm L2=100mm L3=90mm L 4=60mm C ）为机架时，此机构为双摇杆机构。 B. 2 C. 3 D. 4

C ）具有确定性运动。 A. 1

3.设计凸轮机构，当凸轮角速度3 1、从动件运动规律已知时，则（ A. 基圆半径 r o 越大, 压力角 a 就越

B. 基圆半径 r o 越小，压力角

a 就越

大

C. 滚子半径

r b 越小，压力角 a 就越

A 、 z

—

sin B 、

乙分度圆处螺旋角为B

,其当量齿数 Z

cos Zv 为（B

5. 标准直齿圆柱齿轮的齿形系数 Y F 只与 A.齿宽b B.齿数z C.模数

6. 要传递转矩大、导向精度要求高的动联接，导向平键 B

A. 普通平键

B. 7.带传动中，打滑首先发生在 A.大轮上 B.小轮上 &按弯扭合

成计算轴径

cos

（A ）有关。

m D. 分度圆直径d 轴与毂间宜采用（

C. C ）联接。

花键 C.两轮同时打滑 A. 、M 2+ T 2

M e

d 3 -----------

\0.1

1 b

..M 2

T 2

公式中，当量弯距

Me = ( B

B 4.斜齿圆柱齿轮的齿数为

2.在图中O A分别为盘状凸轮的回转中心和形心，试在图中画出凸轮的偏距圆、基圆、B点的压力角

B点从动件的位移s，行程h。

四、机构自由度计算

计算图示机构的自由度，若存在局部自由度、虚约束、复合铰链, 并判定

机构运动是否确定。（绘有箭头的构件为原动件）。

答: F=3*3-2*3-2=1=原动件数、运动是是确定的。

请指出,

112mm其中，

1）大齿轮2的模数m、压力角a 2和齿数Z2；

2) 计算小齿轮的尺寸: 分度圆半径r 1，基圆半径r b1，分度圆齿距p1。

解: (1) m2m14mm 12 20 a 0.5 m1 z1m2z2

(2) r1

m1z1

32mm

cos 1

30.07mm

P m112.56mm

六

、

联接计算题

五、齿轮机构计算题

一对标准安装的外啮合渐开线正常齿制标准直齿圆柱齿轮传动中，已知安装中心距为小齿

轮的各有关参数为：m= 4 mm,a 1=20 °，齿数乙=16。试确定：

图示凸缘联轴器，其左右两联轴节用4只普通螺栓联接，传递的转矩T = 200 Nm两联轴

节间的摩擦系数f = 0 . 15,螺栓的许用应力为[]=77MPa，若取可靠性系数C=1.2，试

确定螺栓小径d i ?

fF° r1 $ a m CT

所以，z240

。

f r1 D 「3

「4

1.2 20000N mm

0.15 90 4 mm

444.4N

七、齿轮传动计算题

2KT

试应用公式

Y Fa Y sa

M Pa ，分析:

bdg

1）哪个齿轮弯曲强度弱； 2）验算最弱齿轮的弯曲疲劳强度。已知：P i = 10 kW 、n i = 955 r/min 、m = 3 mm 、K = 1 . 6

小轮

大轮

Z 1

b 1 mm Y Fa1 Y Sa1 [b F ]1 MP a Z 2 b 2 mm Y Fa2 Y Sa2 [b F ]2

MP a

65 2.8 1.55 460 60 60 2.27 1.73 400

解:("因为 Y Fa1 Y Fa2

所以，小齿轮弯曲强度弱

d 1 mz 1

3 20mm 60mm

2kTk

Y Fa1Y Sa1

100000

2.8 1.55MPa 118.7MPa 460MPa

bd 1m

65 60 3

所以，小齿轮合格

C 54200N ，轴承I 受径向力Fr 1=1000N,轴向力Fa 1=1425N,轴承II

受径向力Fr 2=2000N,轴向力Fa ? =625N,转速n = 1440r/min ，工作中受等冲击 f p 1.5，工作温度低

林；■

匹二空匚沁讶汕/乂

二 2?# *严丄卩竺号0

3.09mm

于

120度f T

Lh 週 60n 1，问此轴承的工作寿命可达多少小时?

fTC

fpP

F a /F r

Y X Y 1

0.4

1.6

95.5 105R 95.5 105 10 N n 1

955

mm 100000N mm

八、轴承计算题

某深沟球轴承，基本额定动负荷

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九、综合分析题

电动机经带传动二级齿轮减速器的减速传动系统，要求在图上标出：

1)带传动符合紧边在下时，各轴转向；

2)减速器中间轴(川轴)上齿轮2、3轴向力

方向相反时，大小圆柱齿轮的齿斜方向及中间轴