机械设计基础54321

1、机械设计基础综合复习资料一、简答题1.闭式软齿面的齿轮传动齿轮主要失效形式是什么，其设计准则又是什么?2. 试说明链传动的瞬时传动比为什么不恒定？ 3.滑动轴承限制p和pv的意义分别是什么?4. 设计蜗轮蜗杆减速器时，为什么要进行散热计算？5. 试说明曲柄摇杆机构与双曲柄机构、曲柄滑块机构之间的演化关系。6. 凸轮从动件的匀速直线运动规律为什么常应用在低速、轻载的场合？7. 联轴器与离合器有何异同点。8. 给出链传动的失效形式，并解释题一 4图曲线中，三条曲线的意义？ 题一4图9带传动工作时，带应力变化情况如何？在什么位置？由哪些应力组成？10. 请给出机构压力角的定义，并绘出一个曲柄摇杆机构

2、压力角的大小。11.带传动为什么要限制其最小中心距和最大传动比？12.试说明为什么标准渐开线直齿圆柱齿轮传动具有可分性。13. 刚性凸缘联轴器有几种对中方法，各种对中方法的特点是什么？14.简述机器与机构的定义，在生产中举出一机器应用的事例，并说明其有哪些机构组成。15.说明为什么带传动需要的张紧力大而链传动需要的张紧力小，哪种传动一般紧边在上，哪种传动一般紧边在下，为什么？16.说明回转类零件动平衡与静平衡的区别。17.给出2种螺栓联接防松的方法，并说明其依据的原理。二、分析题1.如题二1图所示，已知：蜗杆轴为输入，大锥齿轮轴为输出轴，轴转向n4如图。试：确定各轮转动方向、各轮螺旋线方向及所

3、受各分力的方向。 题二1图2.如题二2图所示传动系统中，1为蜗杆，2为蜗轮，3和4为斜齿圆柱齿轮，5和6为直齿圆锥齿轮。若蜗杆主动，要求输出齿轮6的旋转方向如图所示，试确定：（1）、轴的回转方向；（2）若要使、轴所受轴向力相互抵消一部分，蜗杆、蜗轮及斜齿轮3、4的螺旋线方向；（3）、轴上各轮啮合点处所受各分力的方向。 题二2图3.请分析为什么闭式软齿面齿轮传动应该按接触强度进行设计，按弯曲强度进行校核，而闭式硬齿面齿轮传动则按照弯曲强度设计，按接触强度校核。4. 如图二4所示为二级圆柱齿轮传动，已知1轮为驱动轮，4轮的螺旋线方向和转向如图所示。为了使II轴上所受的轴向力抵消一部分，试确定各轮的

4、螺旋线方向并将各轮轴向力Fa1、Fa2、Fa3、Fa4的方向、1轮的转动方向标在图中。 题二4图5在其他条件不变时，当球轴承所承受的当量动载荷增加一倍时，轴承寿命将如何变化？在其他条件不变时，当球轴承的转速增加一倍时，轴承寿命将如何变化？三、计算题1.如题三1图平面机构，试求其自由度(如有复合铰链、虚约束、局部自由度请指出)。题三1图2. 如题三2图轮系，已知各轮齿数Z1=20、Z3=25、Z3=1、Z3=40、Z4=60 、Z4=30 、Z5=30， 3为单头右旋蜗杆，齿轮1的转向如图，试求传动比i15,并用箭头表示各轮的转向。题三2图3.如题三3图平面机构，试求其自由度(如有复合铰链、虚约

5、束、局部自由度请标出)。题三3图4.如题三4图所示，一对72610轴承分别受径向力Fr1=8 000N，Fr2=5 200N，轴上作用FA力如图，试求下列情况下各轴承的内部轴向力FS及轴向力Fa。 （1）FA=2200N;（2）FA=900N;（3）FA=1120N（注：轴承的内部轴向力FS=0.68 Fr）。 题三4图5.如图平面机构，试求其自由度(如有复合铰链、虚约束、局部自由度请指出)。题三5图6.轴承7208的基本额定动载荷C=34 000N。试问：(1) 当量动载荷P=6 200N，工作转速n=730r/min，轴承的寿命Lh是多少？（2）当量动载荷P=6 200N，若要求Lh10

6、000h，允许最高工作转速n是多少？（3）工作转速n=730r/min，若要求Lh10 000h，允许的最大当量动载荷P是多少？7.如题三7图所示的平面机构，试求其自由度(如有复合铰链、虚约束、局部自由度请标出)。题三7图8.如题三-8图为一圆盘铣刀装夹装置，铣刀靠两圆盘夹紧随主轴转动。已知最大切削力F=4 000N，圆盘与铣刀间的摩擦系数，可靠性系数Kf=1.2,轴的材料为45钢，其它尺寸如图所示，试计算轴端所需的螺纹直径。题三8图四、改错题1.试指出该轴的设计错误，并画出改正图。题四图2. 试指出该轴的设计错误，并画出改正图。题四图参考答案一、简答题1. 答：主要失效形式：齿面点蚀、胶合

7、设计准则：按 设计，按 校核2. 答：由于链传动的多边形效应，当主动轮匀速转动时，从动链轮运转速度不均匀。（或者主动轮以1匀速转动，而从动轮转速为 ，、在时刻变化，所以2做非匀速转动，即： 传动比i也在变化，所以不恒定。）3. 答：限制轴承平均压强p，防止p过高，油被挤出，产生 “过度磨损”； 轴承发热量单位面积摩擦功耗pv， pv摩擦功耗发热量易胶合。限制pv是为了限制轴承温升、防止胶合。4. 因为相对速度 vs很大，效率低，导致发热大，所以蜗轮蜗杆易产生胶合失效，因此必须要进行散热计算。5. 答：曲柄摇杆机构中的摇杆（另一连架杆）也变为曲柄的铰链四杆机构就演化为双曲柄机构。曲柄摇杆机构中摇

8、杆无限长，与连杆相连的一点就作直线运动，作直线运动的这一铰链处安装上滑块，就演化成了曲柄滑块机构。6. 答：从动件的匀速直线运动规律产生刚性冲击，所以应用在低速、轻载的场合。7. 答：相同点：连接两轴，传递运动和动力； 不同点：联轴器是在机器停止运动时，才能将两轴分开；而离合器是在机器运动时，随时可将两轴分开。8. 答：链传动的失效形式：链条元件的疲劳破坏；铰链铰链磨损；销轴与套筒（高速或润滑不良）胶合；冲击破坏；静力拉断；链轮轮齿磨损。左边曲线-限制链板疲劳破坏的强度限定曲线；右上边曲线-限制滚子、套筒冲击疲劳破坏的强度限定曲线；右边曲线-限制销轴、套筒胶合失效的限定曲线。9. 答：带传动工

9、作时，在松边处带应力较小，由松边绕入大带轮增加了弯曲应力，到紧边应力较大，紧边进入小带轮处应力最大。10. 答：机构压力角：从动件运动方向与受力方向所夹的锐角；绘图略。11. 答：（1）中心距越小，带长愈短。在一定速度下，单位时间内带的应力变化次数愈多，会加速带的疲劳破坏；如在传动比一定的条件下，中心距越小，小带轮包角也越小，传动能力下降，所以要限制最小中心距。（2）传动比较大或中心距小时将导致小带轮包角过小，传动能力下降，故要限制最大传动比。12. 答：因为标准渐开线直齿圆柱齿轮传动的传动比传动的两齿轮中心距稍微有变化，不影响其传动比，所以标准渐开线直齿圆柱齿轮传动具有可分性。13. 答：有

10、两种：一是用榫来定位，二是用铰制孔螺栓定位。用榫来定位：定位好，可靠，便于安装。用铰制孔螺栓定位：安装不方便。14. 答：机器 (1) 组成：由一系列人为的机件组合而成（2）运动特性：组成的各部分之间具有确定的运动（3）功、能关系：能够代替人的劳动完成有用功或者实现能量的转换 机构：(1) 组成：由一系列人为的机件组合而成（2）运动特性：组成的各部分之间具有确定的运动 机构没有机器的第三个特征。内燃机是机器，它的主机构是曲柄滑块机构，还有配气机构凸轮机构和齿轮机构。15. 答：带传动是摩擦传动，它是靠张紧力产生摩擦力传递动力，而链传动是啮合传动，张紧力是减少链的颤动，所以带传动需要的张紧力大而

11、链传动需要的张紧力小。一般紧边在上，带传动紧边在下。是因为链传动的松边在上，易产生咬链；而带传动松边在上，可增大小带轮上的包角。16. 答：回转类零件动平衡既平衡惯性力又平衡惯性力偶矩，回转类零件的静平衡只平衡惯性力。回转类零件动平衡了肯定满足了静平衡的条件，而满足静平衡了不一定满足动平衡。17. 答：螺栓联接防松的方法：开口销和槽形螺母防松、双背螺母防松。开口销和槽形螺母防松的原理是靠机械防松直接锁住；双背螺母防松是靠摩擦防松。二、分析题1.答：力与转动方向如题二1图(b)所示。 蜗轮蜗杆转向为右旋。(b)2. 解：解题要点：（1） n n n Ft2 Fa1 （2）Fa5 Fa4 Fa3

12、Fa2 Ft1 由Fa3和n，用左右手法则，判定3轮为左旋。（3）轮2、轮3、轮4和轮5所受力见题二-2图。3. 答：闭式软齿面齿轮传动主要失效形式是齿面的点蚀，其次是轮齿的折断，所以按接触强度进行设计，按弯曲强度进行校核。 闭式硬齿面齿轮传动主要失效形式是轮齿的折断，其次是齿面点蚀，所以按接触强度进行设计，按弯曲强度进行校核。4. 解题要点：(1)根据4轮的转向可判断出3、2、1轮转向,见题二1图(b)；（2）根据一对斜齿圆柱齿轮正确啮合的条件，知轮3为右旋；用左右手法则，判断3轮上的轴向力Fa3（3轮为主动轮），由已知条件3轮轴向力Fa3与2轮轴向力Fa2相互抵消一部分，判断出2轮轴向力F

13、a2的方向；根据作用力与反作用力定律，由2轮轴向力Fa2的方向判断出1轮轴向力Fa1的方向，由3轮轴向力Fa3的方向判断出4轮轴向力Fa4的方向，各轴向力方向见题二1图(b)；（3）根据1轮上轴向力Fa1的方向和转向n1，用左右手法则，判断1轮的螺旋线方向为左旋，见题二4图(b)。(b)5. 解：三、计算题1.解：B处为局部自由度，E或F处为虚约束，没有复合铰链。题三1图2. 解：Z5向下转。3. 解：C处为复合铰链，E处为虚约束，F处为局部自由度。4. 解：所以II端为压紧端，所以I端为放松端，所以II端为压紧端，所以I端为放松端，所以II端为压紧端，所以I端为放松端，5. 解：无复合铰链、无虚约束和局部自由度。6. 解：（1） （2）（3）7. 解：A处为复合铰链，无虚约束和局部自由度。8. 解：中心主轴受力F=4000N， 由T、接合面m=2和力矩平衡得： 查表可知45钢，取S=1.5 所以选用M30×2螺纹。四、改错题1.答：（1）与皮带轮配合的轴段太长，夹不紧皮带轮；需将该轴段缩短，短与皮带轮宽度2至3mm。（2）轴承盖与轴之间没有间隙，产生摩擦；应将轴承盖与轴之间留有间隙。（3）轴承较难装，要加以台阶；（4）轴承定位不能既以轴肩定位，又以套筒定位；只能用套筒定位，