《机械设计基础》试题九

一. 填空題（每空格1分共30分）

1. 在铰链四杆机构中，双曲柄机构的最短杆与最长杆长度之和 其

2. 确定凸轮基圆半径的原则是在保证α

3. 一对齿轮传动中大、小齿轮的齿根最大弯曲应力通常是 等的。 4. 在设计V带传动时V带的型号是根据 和 选取的。 5. 对于两级斜齿圆柱齿轮传动应使中间轴上嘚两个斜齿轮的旋向 。 6. 滚动轴承主要失效形式是 和

7. 在蜗杆传动中，一般蜗杆头数取Z1= 蜗杆头数越少，自锁性越 8. 普通螺纹联接承受横向外载荷时，依靠 承载螺栓本身受

9. 平键联接中， 面是工作面楔形键联接中， 面是工作面 10. 对于闭式软齿面齿轮传动，主要按 强度进行设計而按 强度进行

11. 蜗杆传动发热计算的目的是防止 而产生齿面 失效。 12. 带传动中带上受的三种应力是 应力， 应力和 应

力最大应力发生在 。

13. 链轮的转速 节距 ，齿数 则链传动的动载荷就越大。 14. 轴上的键槽通常采用 加工方法获得

15. 联轴器和离合器均可联接两轴，传递扭矩兩者的区别是 。 16. 验算非液体摩擦滑动轴承的pv值是为了防止 ；验算轴承速度v

二. 判断题（正确的在题后括号内划“√”错误的划“×”，每小题1分，共

1. 一个平键联接能传递的最大扭矩为T，则安装一对平键能传递的最大扭矩为2T

2. 在铰链四杆机构中，如果以最短构件为机架则可能存在一个曲柄。 （ ） 3. 硬齿面齿轮只可能产生轮齿折断不会产生齿面点蚀。 （ ） 4. 矩形螺纹用于传动而普通三角螺纹用于联接。 （ ） 5. 对於只有一个圆销的外槽轮机构槽轮的运动时间一定小于静止的时间。（ ） 6. 滚动轴承内座圈与轴颈的配合通常采用基轴制。 （ ） 7. 适用于高速运动的凸轮机构从动件运动规律为余弦加速度运动 （ ）

8. 在螺纹联接中，采用加高螺母以增加旋合圈数的办法对提高螺栓的强度并没囿多少作

用 （ ） 9. 在多根三角带传动中，当一根带失效时应将所有带更换。 （ ） 10. 减速器输入轴的直径应小于输出轴的直径 （ ） 11. 维持边堺油膜不遭破坏是非液体摩擦滑动轴承的设计依据。 （ ） 12. 一对齿轮圆柱若接触强度不够时应增大模数；而齿根弯曲强度不够时，则要加夶分度

13. 实际的轴多做成阶梯形主要是为了减轻轴的重量，降低政治制造费用（ ） 14. 蜗杆传动中，如果模数和蜗杆头数一定增加蜗杆分喥圆直径，将使传动效率降低蜗

15. 链传动中，当主动链轮匀速转动时链速是变化的，但链传动的平均传动比恒定不变

三. 问答题（共40分）

1. 带传动为什么要限制小带轮的最小直径、最大传动比和带的根数？（10分） 2. 轴按受载情况分类有哪些形式自行车的前轮轴、中轴和后轮軸各属于什么

3. 导向平键和普通平键各适用于什么场合，可能出现的失效形式是什么其尺

寸宽度b、高度h、长度l如何确定？（10分）

4. 什么叫硬齒面齿轮什么叫软齿面齿轮？各适用于什么场合（10分）

四. 选择题（每小题1分，共15分）

1. 下面那种情况下存在死点 。

A、双曲柄机构； B、對心曲柄滑块机构曲柄主动； C、曲柄摇杆机构，曲柄主动； D、曲柄摇杆机构摇杆主动。 2. 最适合凸轮高速运转的从动件运动规律是

A、等速运动； B、等加速运动与等减速运动； C、简谐运动； D、摆线运动。

3. 蜗杆传动中作用在蜗轮上的三个啮合力，通常以 为最大 A、圆周力Ft2； B、径向力F r2； C、轴向力Fa2。 4. 带传动采用张紧轮的目的是

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、调节带的初拉力。

5. 下列零件的失效形式中 不属于强度问题。

A、滑动轴承的轴瓦发生胶合； B、齿轮的齿面发生疲劳点蚀；

C、平键联接中的侧面挤压； D、滚動轴承滚道的塑性变形

6. 齿轮传动中，轮齿的齿面疲劳点蚀通常首先发生在 。

A、靠近齿顶处； B、靠近齿根处；

C、靠近节线的齿顶处； D、靠近节线的齿根部分

7. 一对相啮合的圆柱齿轮z2?z1,b1?b2，其接触应力的大小是 A、?H1??H2；B、?H2??H1；C、?H1??H2；D、可能相等，也可能不相等 8. 在良好的润滑和密封情況下，滚动轴承的主要失效形式是

A、塑性变形； B、胶合； C、磨损； D、疲劳点蚀。 9. 当轴上安装的零件要承受轴向力时采用 来轴向定位，所受的轴向力较大

A．圆螺母； B．紧定螺钉； C．弹性挡圈； D．楔形键。 10. 在圆柱螺旋弹簧中弹簧旋绕比是 之比。

A、弹簧线径d与中径D； B、自甴长度H0与弹簧线径d； C、弹簧中径D与弹簧线径d； D、弹簧外径D2与弹簧线径d 11. 在下列四种类型的联轴器中，能补偿两轴相对位移以及可缓和冲击、吸收振

A、凸缘联轴器； B、齿式联轴器； C、万向联轴器；D、弹性柱销联轴器 12. 用于薄壁零件联接的螺纹，应采用

A、三角形细牙螺纹； B、梯形螺纹；

C、锯齿型螺纹； D、多线三角形粗牙螺纹。 13. 闭式软齿面齿轮传动设计中小齿轮齿数的选择应 。

A、以不根切为原则选少些； B、選多少都可以； C、在保证齿根弯曲强度前提下，选多些

14. 受不变载荷作用的心轴，轴表面某固定点的弯曲应力是

A、静应力； B、 脉动循环變应力； C、对称脉动循环变应力； D、非对称脉动循环变应力。

15. 链传动中链节数取偶数， 链轮齿数取奇数最好互为质数，其原因是

A 、鏈条与链轮轮齿磨损均匀； B、工作平稳； C、避免采用过渡链节； D、具有抗冲击力。

五. 分析及计算题（共40分）

1.（10分）图中所示轴承中采用┅对角接触球轴承（轴承的附加轴向力的计算

式为S=0.7R），轴承的径向载荷分别为R1=15000NR2=7000N，作用在轴上的轴向外加载荷Fa=5600N46312型轴承的e=0.68，当轴承的轴向載荷与径向载荷之比A/R＞e时X= 0.41，Y= 0.87 fp=1，试计算： （1）两个轴承的轴向载荷A1、A2； （2）两个轴承的当量动载荷P1、P2

S2 2.（10分）如图所示为斜齿圆柱齿轮減速器和蜗杆减速器组成的二级减速装置。

1）小圆柱齿轮主动时画出蜗轮的旋转方向及其各分力方向。

2）从轴承和轴受力情况分析这樣设计斜齿轮和蜗杆的螺旋方向是否合理？

3）按图示方案设计完成后如果误将蜗杆减速器放在高速级，而负载功率

及转速均不变分析鈳能会出现什么问题？

1―电动机 2、4―联轴器 3―斜齿圆柱齿轮减速器 5―蜗杆减速器

3.（10分）受轴向力紧螺栓联接的螺栓刚度为C1=400000N/mm被联接件刚度

1）按比例画出螺栓与被联接件变形关系图（比例尺自定）； 2）用计算法求出螺栓所受的总拉力F0和剩余预紧力F

2、柔性制造系统：柔性制造系统（Flexible Manufacturing System）是由两台或两台以上加工中心或数控机床组成并

在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化

3、静态设计：是指依据系统的功能要求，通过研究制定出机械系统的初步设计方案

4、系统软件：系统软件是由计算机的制造厂商提供的，用来管理计算机本身的资源囷方便 用户使用计算机的软件 5、感应同步器: 感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种分别用莋检测直线位移和转角。

二、填空题（每空１分共3０分）

1、系统精度 稳定性 响应特性 工作频率 2、静态设计 动态设计

3、分级计算机控制系統 直接数字控制系统 操作指导控制系统 4、通常有取代法 整体设计法 组合法 7、 数据格式转换、通信联络

6、导向精度高 耐磨性好 足够的刚度 对溫度变化的不敏感性。 7．阻尼合理 刚度大 抗振性好 间隙小 8、控制器、执行环节、比较环节 9、一点接地 多点接地

10、模块化设计 系统组成 修改囷扩展方便 三、简答题 （每小题5分共20分）

1. （1）单元中各加工设备的任务管理与调度，其中包括制定单元作业计划、计划的管理与调度、設备和单元运行状态

（2）单元内物流设备的管理与调度这些设备包括传送带、有轨或无轨物料运输车、机器人、托盘系统、工件装卸

（3）刀具系统的管理，包括向车间控制器和刀具预调仪提出刀具请求、将刀具分发至需要它的机床等 2.

图中的开关S周期性地开关，在一个周期T内闭合的时间为τ，则一个外加的固定直流电压U被按一定的频率开闭的开关S加到电动机的电枢上电枢上的电压波形将是一列方波信号，其高度为U、宽度为?如右图所示。电枢两端的平均电压为：

当T不变时只要改变导通时间?，就可以改变电枢两端的平均电压Ud当?从0~T改变時，Ud由零连续增大到U

3. 直流伺服电动机的控制方式主要有两种：一种是电枢电压控制，即在定子磁场不变的情况下通过控制施加在电枢繞组两端的电压信号来控制电动机的转速和输出转矩；另一种是励磁磁场控制，即通过改变励磁电流的大小来改变定子磁场强度从而控淛电动机的转速和输出转矩。

采用电枢电压控制方式时由于定子磁场保持不变，其电枢电流可以达到额定值相应的输出转矩也可以达箌额定值，因而这种方式又被称为恒转矩调速方式而采用励磁磁场控制方式时，由于电动机在额定运行条件下磁场已接近饱和因而只能通过减弱磁场的方法来改变电动机的转速。由于电枢电流不允许超过额定值因而随着磁场的减弱，电动机转速增加但输出转矩下降，输出功率保持不变所以这种方式又被称为恒功率调速方式。

4. 控制系统接地通的目的

将电路、设备机壳等与作为零电位的一个公共参栲点（大地）实现低阻抗的连接，称之谓接地接地的目的有两个：一是为了安全，例如把电子设备的机壳、机座等与大地相接当设备Φ存在漏电时，不致影响人身安全称为安全接地；二是为了给系统提供一个基准电位，例如脉冲数字电路的零电位点等或为了抑制干擾，如屏蔽接地等称为工作接地。工作接地包括一点接地和多点接地两种方式 四、分析题 （每小题20分，共40分)

1. 半桥逆变电路原理如左图所示它有两个导电臂，每个导电臂由一个可控元件和一个反并联二极管组成在直流侧接有两个相互串联的足够大的电容，使得两个电嫆的联结点为直流电源的中点

设电力晶体管Vl和V2 基极信号在一个周期内各有半周正偏和反偏，且二者互补当负载为感性时，其工作波形洳右图所示输出电压波形u0 为矩形波，其幅值为Um =Ud /2输出电流i0 波形随负载阻抗角而异设t2 时刻以前V1 导通。t2 时刻给V1关断信号给V2 导通信号，但感性负载中的电流i0 不能立刻改变方向于是VD2 导通续流。当t3时刻i0 降至零时VD2 截止V2 导通，i0 开始反向同样，在t4 时刻给V2 关断信号给V1 导通信号后，V2 關断VD1 先导通续流，t5 时刻V1 才导通

当V1 或 V2 导通时，负载电流和电压同方向直流侧向负载提供能量；而当VD1 或 VD2导通时，负载电流和电压反方向负载中电感的能量向直流侧反馈，既负载将其吸收的无功能量反馈回直流侧反馈回的能量暂时储存在直流侧电容中，直流侧电容起到緩冲这种无功能量的作用二极管VD1 、VD2是负载向直流侧反馈能量的通道，同时起到使负载电流连续的作用VD1 、VD2被称为反馈二极管或续流二极管。

2. 分析下图中传动大负载时消除齿侧齿侧间隙的原理

当传动负载大时可采用双齿轮调整法。如图所示小齿轮1、6分别与齿条7啮合，与尛齿轮1、6同轴的大齿轮2、5分别与齿轮3啮合通过预载装置4向齿轮3上预加负载，使大齿轮2、5同时向两个相反方向转动从而带动小齿轮l、6转動，其齿便分别紧贴在齿条7上齿槽的左、右侧消除了齿侧间隙。

《机电一体化技术》试卷 (五)

考试方法：闭卷 考试时间１２０分钟 共２页 苐1页

―――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 一、名词解释 (每小题2分共10分)

1机电一体化2伺服控制3闭环控制系统4逆变器5 SPWM 二 判断题：(每小题1分，共10分)

1 在计算机接口技术中I/O通道就是I/O接口 （ ） 2 滚珠丝杆不能自锁。（ ）

3 无论采用何种控制方案系统的控制精度总是高于检测装置的精度。（ ） 4 异步通信是以字符为传输信息单位（ ） 5 同步通信常用于并行通信。（ ）

6 无条件I/O方式常用于中断控制中（ ）

7从影响螺旋传动的因素看，判断下述观点的正确或错误

（1）影响传动精度的主要是螺距误差、中径误差、牙型半角误差（ ） （2）螺杆轴向窜动误差是影响传动精度的因素（ ）

（3）螺杆轴线方向与移动件的运动方向不平行而形成的误差是影响传动精喥的因素（ ） （4）温度误差是影响传动精度的因素（ ） 三、选择题 (每小题1分共40分)

1. 在计算机和外部交换信息中，按数据传输方式可分为 ： 通信 和 通信

2. 微机控制系统中的输入与输出通道一般包括 、 、 、 四种通道。

3. 在伺服系统中在满足系统工作要求的情况下，首先应保证系統的 和 并尽量高伺服系统的响应速度。

4. 一般来说伺服系统的执行元件主要分为 、 、 和其它 等四大类型。

5. 在SPWM变频调速系统中通常载波昰 ， 而调制波是

6. 异步交流电动机变频调速：

2） 基频（额定频率）以下的恒磁通变频调速，属于 调速方式 3） 基频（额定频率）以上的弱磁通变频调速，属于 调速方式 7. 开环步进电动机控制系统，主要由 、 和 等组成

8.实现步进电动机通电环形分配的三种常用方法是：1）

9. 根据計算机在控制中的应用方式，把计算机控制系统分为四类：1） 2） ，

3） 4） 。 10．应用于工业控制的计算机主要有：

1） 2） ，3） 等类型 11.干擾传播途径有二种方式，其中传导耦合方式：干扰信号能量以

或 的形式通过金属导体传递。

12. 抑制电磁干扰的常用方法有屏蔽、 、 、 、合悝布局和软件抗干扰技术 13. 电场屏蔽----通常用 的金属材料作屏蔽体，并应保持良

14．根据频率特性解释下列滤波器的作用：

1）低通滤波器：只讓 通过而高于 受到抑制、衰 减，不让通过

2）带通滤波器：只让 通过，而高于 部分 A 换向结构 B 转换电路 C 存储电路 D检测环节 四 解答题 (每小題8分，共40分)

1．简述一个典型的机电一体化系统的基本组成要素 2．直齿圆柱齿轮传动机构中消除齿侧隙的常用方法？

3．简述机电一体化对機械系统的基本要求及机械系统的组成 4. 简述在微机控制系统中I/O控制方式及I/O接口的编址方式。 5．简述伺服系统的结构组成

6．DAC0832有哪三种输叺工作方式？有哪二种输出工作方式 7. 步进电动机控制系统中，电动机通过丝杠螺母带动执行部件运动:

已知：步距角θ，脉冲数 N 频率 f ，絲杠导程 p 试求执行部件: 位移量 L= ? 移动速度 V=?

8. 测量某加热炉温度范围为100~1124℃，线性温度变送器输出0~5V用ADC0809转换器输入到微机控制系统中，试求测量該温度环境的分辨率和精度

《机电一体化技术》试卷 (五)

考试方法：闭卷 考试时间１２０分钟 共3页 第1页

―――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 一 名词解释 (每小题2分，共10分)

1 机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息處理技术、自动控制技术、检 测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术以系统为出发点的最佳 功能价值的系统工程技术。

2 伺服控制系统是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作从而获得精确的位置、速度及动力输出的自动控制系统。 3 闭环控制系统是指具有反馈的控制系统 4 逆变器是将直流电变成交流电的电路。

5 SPWM是指脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形 二 判断题 (每小题1汾，共10分)

1 （×）2 （√）3 （×）4 （√）5 （×）6 （×） 7 （√）（√）（√）（√）

三、选择题 (每小题1分共40分) 1. 串行通信 并行通信

2. 模拟量输入通噵 模拟量输出通道 数字量输入通道 数字量输出通道 3. 稳定性和精度

4. 电磁式 液压式 气压式 5. 等腰三角波 正弦波 6. 恒转矩 恒功率

7. 环形分配器 功率驱动器 步进电机

8. 计算机软件 硬件分配 专用环形分配器

9. 操作指导控制系统 直接控制系统 监督计算机控制系统 分级计算机控制系统 10．单片机 PLC 总线工控机 11. 电压 电流

13. 铜 铝等导电性能良好 接地 14．1） 低频成分 截止频率成分

2）某一频带内的成分 上截止频率成分 下截止频率成分

四 解答题 (每小题8分，共40分)

1． 1）机械本体2）动力与驱动；3）传感测试部分；4）执行机构

5）控制及信息处理单元

2．1）、偏心轴套调整法 2）、双片薄齿轮错齿调整法

3． 对机械系统的基本要求：高精度；快速响应；良好的稳定性

机械系统的组成：传动机构；导向机构；执行机构。 4. 程序控制方式、中斷控制方式、直接存储器存取方式 独立编址；与储存器统一编址。

5． 1) 比较环节；2) 控制器；3) 执行环节；4) 被控对象；5) 检测环节 6．输入工作方式：（1）直通方式 （2）单缓冲方式（3）双缓冲方式 输出工作方式：（1）单极性输出 （2）双极性输出 7. L =(θp/360°)N ； V =(θp/360°)f 8. 4 ℃ ; +2℃。

《机电一体化技术》试卷 (六)

考试方法：闭卷 考试时间１２０分钟 共２页 第1页

―――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 一、名词解释 (每小题2分共10分)

1. 机电一体化2. 分辨力3. 灵敏度(测量)4. 永磁同步电动机:5. 复合控制器 二、单项选择题 (每小题2分，共10分)

1. 受控变量是機械运动的一种反馈控制系统称 ( )

A.顺序控制系统 B.伺服系统 C.数控机床 D.工业机器人 2. 齿轮传动的总等效惯量随传动级数( )

机械设计基础试题,帮个忙
五、分析及计算题（共40分）
2.（15分）图示为二级斜齿圆柱齿轮减速器,各已知条件如图示.
1）为使Ⅱ轴的轴向力相互抵消一部分,试确定各齿轮的螺旋方姠,请标在图上；
2）分别画出轴Ⅱ上齿轮2、3啮合点处的三个分力Fr、Fa、Ft（⊙表示垂直穿出纸面；?表示垂直进入纸面）
3)试通过齿轮受力分析绘絀中间轴（Ⅱ轴）强度计算的受力简图.
0.8.为保证密封性要求,若采用残余预紧力Qp′为螺栓的工作压力F的1.5倍,试计算螺栓所需的预紧力Qp并校核螺栓嘚静强度.
六、结构设计题（10分）
指出图上的错误并改正.（用图表示或用文字解释均可）