机械设计基础B各章思考题

第0章绪论思考题1、试说明机械、机器与机构的特征、区别和联系。机器：①人为的实物组合体（不是天然形成的）；②各实体之间必须具有确定的相对运动;③能实现能量的转换，而且必须有机械能参与。机构：（有机器的①②两特征）机器和机构的区别：机器能作有用功，而机构不能，机构仅能传递和变化运动，以实现预期的机械运动。机器和机构的联系：机构是机器的运动部分，机器是由几个机构组成的系统，最简单的机器只有一个机构。机械：（机械就是机器，但两者在用法上不同）机器常用来指一个具体的概念；机械常用在更广泛、更抽象的意义上。第1章平面机构的自由度思考题：1、什么是机构的自由度？什么是运动副？它起的作用是什么？机构的自由度=机构的独立运动数目运动副一两个构件通过直接接触所形成的可产生相对运动的联接。传递构件之间的运动和动力。2、平面副是如何分类的？各类运动副的作用有什么不同？转动副低副平面运动副Y转动副低副平面运动副Y移动副L滚滑副一高副3、什么是构件、运动链和机构？构件一一运动的单元；运动链一一两个以上的构件通过运动副相连的构件组。.机构的组成：构件间用运动副相连；构件中有机架、原动件、从动件。4、什么是机构运动简图？它与机构的示意图有什么不同？机构运动简图——用规定的符号表示运动副，用简单的线条表示构件，不考虑构件的真实外形，选取合适的比例尺和投影面，来表示机构中各构件相对运动关系的几何图形。.机构运动简图必须按比例绘制，机构示意图则不需要按比例绘制。5、平面机构自由度计算时应注意哪几方面的问题？各是如何定义的？1）复合铰链一一三个或三个以上的构件重叠在一起形成的转动副。复合铰链的转动副数=组成复合铰链的构件数-12）局部自由度一一与整个机构的运动无关的自由度。3）虚约束一一对机构的运动不起实际约束效果的约束。6、如何根据自由度计算的结果（F<0或F>0）判断给定机构能否运动和有无确定的相对运动？若机构自由度FWO,则机构不能动；若F>0且与原动件数相等，则机构各构件间的相对运动是确定的。第2章平面连杆机构思考题:1、铰链四杆机构中曲柄存在的条件是什么？对给定铰链四杆机构如何判断它属于哪一种机构？平面四杆机构有整转副的条件：1)杆长条件一一最短杆与最长杆之和小于或等于其它两杆长度之和；2)组成该整转副的两杆中必有一杆为四杆中的最短杆。平面四杆机构有曲柄存在的条件：1)当杆长条件满足时，即最短杆与最长杆之和小于或等于其它两杆长度之和;(1)取最短构件的邻边为机架，有一个曲柄存在：——曲柄摇杆机构(2)取最短构件为机架，有两个曲柄存在：一双曲柄机构(3)取最短构件的对边为机架，没有曲柄存在：一双摇杆机构2、什么是四杆机构的急回运动特性？用什么量来描述急回特性的程度？是如何定义的?四杆机构的急回运动特性就是摇杆或滑块慢慢出去快速回来。6>0有急回运动K>1有急回运动2、什么是四杆机构的极位夹角e？它和行程速比系数K有何关系?极位夹角6——摇杆处于两极限位置时，曲柄两位置所夹之锐角。或主动曲柄与连杆两次共线位置所夹之锐角。6=180o3、什么是四杆机构的压力角a和传动角评两者有何关系？压力角a——不计各构件的重力和惯性力，以及运动副中的摩擦力，作用在从动件上的力P的作用线与其作用点的速度方向线间所夹之锐角。传动角1—压力角的余角。4、四杆机构的最大压力角amax和最小传动角ymin发生在什么位置？在机构简图上如何标出？11nhi出现位置：曲柄与机架两次共线位置之一5、什么是机构的死点位置？什么情况下会出现死点？死点位置一一机构运动时出现的传动角1=0°,a=90°的位置。对于曲柄摇杆机构或曲柄滑块机构，当曲柄或摇杆为主动件时，会出现死点位置。死点位置出现在从动曲柄和连杆两次共线的位置。6、下列各图所示机构都是什么机构？

曲柄滑块机构 定块机构摇块或转块机构摆动导杆机构曲柄滑块机构 定块机构摇块或转块机构摆动导杆机构第3章凸轮机构思考题:1、凸轮机构常用的从动件运动规律有哪几种？各有什么特点？各适用于什么场合？1）等速运动规律刚性冲击（硬冲） 低速轻载2）简谐运动规律 柔性冲击 中低速重载3）正弦加速度运动规律无冲击 中高速轻载2、用反转法设计盘形凸轮廓线时，给整个机构以（一^1）的转动后，凸轮与从动件的运动情况如何？给整个机构一（-①）的角速度，使凸轮静止不动，此时推杆一方面随导路以角速度（-0）绕O轴回转，另一方面又以预期的运动规律沿导路往复移动（或摆动）。3、凸轮机构的压力角是如何定义的？从压力角考虑，平底从动件凸轮机构有什么优点？压力角a——不计各构件的重力和惯性力，以及运动副中的摩擦力，作用在从动件上的力P的作用线与力作用点的速度方向线间所夹之锐角。从压力角考虑，平底从动件凸轮机构在运动过程中压力角的大小始终保持不变。4、确定凸轮基圆半径r0时主要考虑哪几方面的问题？amax«用；机构结构紧凑5、凸轮机构设计中若不满足amax«la］时，应采取哪些措施予以改进？增大基圆半径；合理的偏置6、若给出凸轮机构的机构运动简图，你能正确标出推程运动角、回程运动角、远休止角、近休止角、行程、基圆及给定位置的压力角吗？（见作业）第4章齿轮机构（包含第12章的部分内容）思考题:1、什么是齿廓啮合的基本定律？由基本定律引出的齿廓实现定角速比传动的条件是什么？齿廓啮合基本定律__互相啮合的一对齿轮，在任一位置时的瞬时传动比，等于该瞬时其连心线被其啮合齿廓的接触点的公法线所分得的两线段的反比。,3 O~CI=1=-2—12 3OC要使两齿轮的i12=定值，则两齿廓无论在何处接触，过接触点所作的公法线必与O1O2交于一定点！2、渐开线是如何形成的？具有哪些特性？渐开线一直线沿圆周作纯滚动时，直线上任一点的轨迹。1）发生线沿基圆滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长；2）渐开线上任一点法线必与基圆相切；基圆上的切线必为渐开线上某点的法线；3）渐开线上各点的压力角均不相等；4）渐开线的形状取决于基圆的大小；5）基圆以内无渐开线；3、什么是齿轮的分度圆和节圆？什么是齿轮的压力角和啮合角？它们之间有什么区别与联系？节线一节点C相对于齿轮1和齿轮2的相对运动轨迹。定传动比传动：节线为节圆；分度圆一齿轮上具有标准模数m和标准压力角a的圆。压力角a——渐开线上某点的法线与该点的速度方向线之间所夹锐角。啮合角a，——两基圆的内公切线与两节圆的内公切线之间所夹锐角。标准齿轮标准安装时，节圆与分度圆重合；压力角等于啮合角。标准齿轮非标准安装时，节圆与分度圆不重合；压力角不等于啮合角。任意齿轮都必有分度圆，而且只有一个分度圆。只有一对齿轮啮合时才有节圆，对单个齿轮不存在节圆。分度圆和压力角a大小确定节圆和啮合角a，大小不确定，随中心距的变化而变化4、什么是齿轮机构的啮合线？啮合线一两齿廓接触点的轨迹。5、渐开线直齿圆柱齿轮的主要参数有哪些？哪些参数进行了标准化？其中a、ha*、c*的标准值是多少？ 3z, m, a, h*, c*z m, a,h*, c* 已标准化；a=20°、正常齿制h*=1、ac*=0.25；短齿制ha*=0.8、c*=0.3； "6、渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合条件是什么？其重合度是如何定义的？m1=m2=m； a1=a2=aae重合度——£==EK7、什么是渐开线齿轮传动的可分性？中心距变化不影响传动比8、什么是标准齿轮？渐开线标准齿轮一一具有标准齿顶高和齿根高，分度圆处的齿厚等于齿间宽的齿轮。9、何谓根切？根切的原因是什么？正常齿制标准直齿圆柱齿轮不产生根切的最小齿数为多少？为避免根切最有效的方法是什么？根切现象__用范成法加工齿轮时，有时会出现刀具的顶部切入轮齿的根部，将已加工好的齿根渐开线部分切掉。产生根切的原因：刀具顶线超过啮合极限点N1正常齿制标准直齿圆柱齿轮不产生根切的最小齿数为17为避免根切最有效的方法是变位修正10、与直齿轮机构相比，斜齿圆柱齿轮机构的基本参数、正确啮合条件、连续传动条件和重合度各有什么特点？z,m,a,h：,c*,p；端、法面参数不同；标准参数在法面上。在端面上计算斜齿轮的几何正确啮合条件：mn1=mn2=m; an1=an2=a外啮合：P1=—P2（即两齿轮旋向相反）内啮合：P1=P211、什么是蜗杆机构的中间平面？普通蜗杆机构在中间平面上有什么特点？主平面（中间平面）一蜗轮蜗杆啮合时，与蜗轮的轴线相垂直，且包含蜗杆轴线的中央剖面。在主平面内，普通圆柱蜗杆与蜗轮的啮合相当于直齿齿条与渐开线齿轮的啮合。12、蜗杆机构的正确啮合条件是什么？与斜齿轮相比有什么不同？ma1=mt2=m aa1=at2=ay1=P2（即旋向相同）13、为什么要规定蜗杆直径系数q（或蜗杆直径dj的标准值？蜗杆分度圆标准化，以限制刀具数量。14、根据下面各图中给出的已知条件，判断蜗杆或蜗轮的转向（在图中以箭头表示）。15、圆锥齿轮的基本参数有哪些？其标准参数在哪里？正确啮合的条件是什么？z,m,a,h*,c*,5 ；大端ame1=me2=m a1=a2=a第5章轮系思考题：1、计算定轴轮系的传动比时，如何表示各齿轮的转向关系？这方面平面轮系和空间轮系有什么不同？首未两轮的转向关系1）空间定轴轮系：只能在图上画箭头；2）平面定轴轮系：（1）在图上画箭头；（2）（-1）m,m——外啮合齿轮对数。2、周转轮系由哪几类构件组成？哪些为基本构件？周转轮系由行星轮、行星架、中心轮和机架组成。行星轮、行星架为基本构件。3、什么是周转轮系的转化轮系（机构）？转化轮系属何种轮系？其各构件的转速与原周转轮系中对应构件的转速关系如何？转化机构——利用反转的方法，把原来的动轴轮系变为一个假想的定轴轮系。转化轮系为一个假想的定轴轮系。4、转化轮系的传动比公式.nH,从动轮齿数积中，齿数比前的符号如何确定？应注意哪ih= =±GKnH 主动轮齿数积K些问题？齿数比前“土”，一经正确判定，不能改变若转化轮系为：1）空间定轴轮系：只能在图上画箭头；2）平面定轴轮系：（1）在图上画箭头；（2）（—1）m。转化轮系中首末两轮：同向——“+”；反向——“一”5、什么是行星轮系？什么是差动轮系？行星轮系一F=1,有一个中心轮固定不动。差动轮系一F=2,两个中心轮都是转动的。第10章联接思考题：1、常用的螺纹按牙形分为哪几种？其中哪一种没有标准化？为什么三角形螺纹主要用于联接？三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹；其中矩形螺纹没有标准化，因为三角形螺纹自锁性好，所以主要用于联接。2、普通粗牙螺纹和细牙螺纹在强度和耐磨性方面有何不同？粗牙螺纹一螺距大，强度低，耐磨性好。细牙螺纹一螺距小，强度高，耐磨性差。3、螺纹联接的主要类型有哪些？各有什么特点？适用于什么场合？1）螺栓联接2）螺钉联接 （特点及适用场合见教材）3）双头螺栓联接4、普通螺栓联接和铰制孔用螺栓联接在联接结构和传递横向载荷的工作原理上有何特点？普通螺栓联接螺栓杆和孔壁之间有间隙；靠拧紧螺母时的预紧力F0在接合面间产生的擦力来传递横向外载荷F较制孔用螺栓联接联接螺栓杆和孔壁之间紧密配合，没有间隙；由螺栓杆直接承受挤压和剪切来传递外载荷F进行工作。5、平键联接在结构、工作原理和使用上有何特点？（1）键的两侧面为工作面，工作时靠键与键槽侧面的挤压和键的剪切传递转矩；（2）键的上表面和轮毂的键槽底面间留有间隙。平键联接结构简单、装拆方便、对中性好；加工容易，工作可靠，多用于高精度联接。但只能周向固定，不能承受轴向力，不能对轴上零件进行轴向固定。6、键的尺寸是根据什么选择的？平键的尺寸主要是键的截面尺寸bXh及键长L。1）bXh根据轴径d由标准中查得；2）键的长度参考轮毂的长度确定，一般应略短于轮毂长，并符合标准中规定的尺寸系^J。第11~12章齿轮传动及蜗杆传动思考题：1、什么是传动比？什么是齿数比？两者有何区别？传动比一主从动轮的角速度之比或转速之比，用i表示。齿数比——主从动轮齿数的反比，用u表示。两者的定义不同，但大小都等于齿数的反比。2、齿轮传动的主要失效形式有哪些？各发生在什么条件之下？轮齿折断齿面磨损——主要发生在开式齿轮传动中齿面点蚀一主要发生在润滑良好的闭式齿轮传动中齿面胶合一主要发生在高速重载齿轮传动中塑性变形一一主要发生在齿面较软，低速重载或频繁起动的齿轮传动中3、齿面点蚀首先发生在什么部位？齿面点蚀首先发生在节点靠近齿根的部位。4、对齿轮材料的基本要求是什么？齿面硬、芯部韧。5、何谓软齿面齿轮？何谓硬齿面齿轮？在设计一对软齿面齿轮时，为什么应使小齿轮的硬度比大齿轮高（即HBS1-HBS2=30—50）？软齿面齿轮（齿面硬度W350HBS）硬齿面齿轮（齿面硬度＞350HBS）钢制软齿面齿轮，其配对两轮齿面的硬度差应保持在20〜50HBs或更多。原因：1）小齿轮的应力循环次数较多，小硬大软，可使两齿轮寿命接近相等；2）较硬的小齿轮会对较软的大齿轮齿面产生冷作硬化的作用，可提高大齿轮的接触疲劳强度。6、对齿轮进行受力分析时，为什么应首先分清主、从动轮？在画齿轮受力图时，为什么应特别注意力的作用点的位置？圆周力的方向与主从动轮有关，左右手定则只适用于主动轮。在画齿轮受力图时，里必须画在啮合部位及齿宽中点附近。7、齿根弯曲疲劳强度计算针对那种失效形式？其力学模型是什么？计算点选在何处？危险截面如何确定？提高齿根弯曲疲劳强度的主要措施是什么？齿根弯曲疲劳强度计算针对轮齿折断，其力学模型是悬臂梁，计算点选在全部载荷作用于齿顶，且由一对齿来承受，危险截面用30°切线法确定。提高齿根弯曲疲劳强度的主要措施是增大模数。8、齿面接触疲劳强度计算针对那种失效形式？其力学模型是什么？计算点选在何处？提高齿面接触疲劳强度的主要措施是什么？齿面接触疲劳强度计算针对点蚀，其力学模型是两平行光滑圆柱体接触，计算点选在节点，提高齿面接触疲劳强度的主要措施是增大中心距（或增大小齿轮的分度圆直径）。9、齿轮传动的强度计算公式中的参数YFa的名称及物理意义是什么？数值的大小与什么参数有关？Y.Fa——齿形系数；数值的大小仅与齿形有关而与模数m无关10、设计圆柱齿轮传动时，为什么取b1=b2+（5—10）mm？设计圆锥齿轮时是否也如此？设计圆柱齿轮传动时，取b1=b2+（5—10）mm，是为了保证接触线的长度。设计圆锥齿轮时不需要如此？11、一对齿轮传动，齿面接触应力％1、oH2哪个大？应对哪一个齿轮进行计算？两对齿轮的。H1。H2，但［。H］1W［。H］2,计算时应对［。祖］和［oH］2中小者进行计曾算。12、斜齿圆柱齿轮、圆锥齿轮、蜗杆传动中轮齿上所受的圆周力、径向力和轴向力的方向都是如何确定的？直齿圆柱齿轮：圆周力Ft:主动轮上的圆周力与力作用点的圆周速度方向相反；从动轮上的圆周力与力作用点的圆周速度方向相同。径向力^r:主、从动轮上的径向力，分别指向各自的轮心。斜齿圆柱齿轮：圆周力Ft、径向力Fr与直齿圆柱齿轮相同；轴向力Fa用左右手定则。左右手定则：——只适用于主动轮左旋用左手，右旋用右手。四指指向轮的转向，拇指的指向即为主动轮的轴向力方向。从动轮的轴向力方向与其大小相等、方向相反。第13章带传动思考题：1、带传动的工作原理、主要特点是什么？同步齿形带与之相比有何不同？带传动是依靠带与带轮间的摩擦力来传递运动和动力。同步齿形带与之相比工作原理不同，同步齿形带带的内周具有凸齿，与具有相应凹槽的带轮组成啮合传动。2、什么是带传动的打滑和弹性滑动？两者的主要区别是什么？对传动有什么影响？带传动中因过载所导致的带和轮之间的全面滑动，成为打滑；带传动中因带的弹性变形变化所导致的带与带轮之间的相对运动，称为弹性滑动。3、带工作时带上的应力由那几部分组成？最大应力为多少？发生在何处？其中以何种应力所占比例最大？这种应力的变化对传动带寿命有什么影响？试画出带传动的应力分布图。（见作业）4、带传动的失效形式和设计计算准则是什么？带传动的主要失效形式是：打滑和传动带的疲劳破坏。带传动的设计准则：在保证不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。第16章滚动轴承思考题：1、写出3类、6类、7类、N类滚动轴承的名称。并说明它们各能承受何种载荷？2、说出下列型号滚动轴承名称、内径、公差等级、直径系列。7206C/P5/C4、 30416AC试说明下列各轴承的内径有多大？哪个轴承的公差等级最高？哪个允许的极限转速最高？哪个承受径向载荷能力最高？哪个不能承受径向载荷？N307/P4、6207/P2、30207、5307/P6（见作业）3、为什么3类和7类轴承常成对使用？什么叫轴承的正装和反装？向心推力轴承只受径向载荷Fr时，会产生内部轴向力Fs由于FS有使内、外圈分离的趋势，所以向心推力轴承必须成对使用、对称安装。正装（大端面对面）反装（大端背靠背）4、什么是滚动轴承的基本额定寿命？按公式L=（C/P）e算出的L是什么单位？同一轴承，仅将其当量动载荷增加一倍，其基本额定寿命将如何变化？基本额定寿命一一批同样的轴承在相同条件下，其中有10%的轴承发生点蚀破坏前的转数或工作小时数，用L10表示。按公式L=（C/P）£算出的L的单位是106转同一轴承，仅将其当量动载荷增加一倍，其基本额定寿命将为原来的（1/2）£倍第14章轴思考题：1、何谓心轴、转轴、传动轴？自行车的前轴、中轴、后轴各是什么轴？传动轴——只传递扭矩，不传递弯矩；心轴——只传递弯矩，不传递扭矩；转轴——即传递扭矩，又传递弯矩；自行车的前轴、后轴是心轴，中轴是转轴。2、轴的材料主要是碳钢和合金钢，它们各适用于什么场合？为什么用合金钢代替碳钢或改变热处理方式不能提高轴的刚度？碳素钢——一般场合，常用45钢；合金钢一重要场合。强度、耐磨性取决于钢类型及热处理方式，刚度与钢类型及热处理方式无关；3、进行弯扭合成强度计算轴时，公式M=[M2+（aT）2]i/2中，为什么要引入系数a？a=0.3,caa=0.6,a=1分别适用于什么场合？a一将扭矩折算为等效弯矩的折算系数对于对称循环变化的扭矩，取a=1对于脉动循环变化的扭矩，取a=0.6对于不变化的扭矩，取a=0.34、设计轴时应满足的基本要求有哪些？1）轴和轴上零件准确定位，且装拆、调整方便；2）轴应具有良好的制造工艺性；3）有利于提高轴的强度。昆明理工大学2012年《机械设计基础》期末考试卷2012.06.15

整理：Yuqi

（红色部分为考试内容，黑色为不确定）填空题：弹性滑动是由紧边和松边的拉力差引起的。弹性滑动是由于紧边和松边的拉力差引起的T只要传递圆周力.必然会出现弹性滑动，弹性滑动是摩擦型带传动不可避免的口打滑是过载引起的全面滑动，是可以避免的。两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。机构要能够动，其自由度必须大于零。一对渐开线标准直齿圆柱齿轮的连续传动条件是法合度大于工。

平面四杆机构中，如果最短杆与最长杆的长度之和小于其余两杆的长度之和，最短杆为机架，这个机构叫_双曲底机构。平面连杆机构急回特性系数K&^i时，机构有急回特性。在实际设计和制造中，一对渐开线标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是两齿轮的模数相等、压力角相等。对一般工作条件下的闭式齿轮传动，如果是硬齿面齿轮，应按齿根弯曲疲劳强度进行设计计算，按齿面接触疲劳强度进行校核。在设计一对闭式传动钢制软齿面齿轮的计算中，先按齿面接触疲劳强度计算齿轮的主要尺寸,再按智根弯曲疲劳强度进行校核.(1)闭式软齿面齿轮传动主要失效形式是齿面点蚀.按照齿面接触疲劳强度设计；按照齿根弯曲疲劳强度校核口(2)闭式硬齿面齿轮传动主要失效形式是疲劳折断.按照齿根弯曲疲劳强度设讨：按照齿面接触疲劳强度校核。当带传动时，打滑首先发生在带轮的小带轮上。若正常工作时，在从动轮上带的速度大于带轮的速度。工作时既受弯矩又传递转矩的轴称为转轴。传动轴只传递转矩而不承受弯矩，心轴只承受弯矩而不传递转矩，转轴既传递转矩又承受弯矩。简答题：1、说明轴承代号含义7311AC7—一角接触球轴承03——中窄系列11 轴承内径55mmA——接触角a=25°

7211AC角接触球轴承内径55mm轻窄系列a=25IJ3圆锥滚子轴承5推力球轴承6深沟球轴承7角接触球轴承+宽度系列代号（可省略）+直径系列代号+内径写列代号（5的倍数）+内部结构代号（参考）2、机构具有整转副的条件：（1）满足杆长条件（2）整转副由最短杆及其邻边构成的计算题、作图题:1、计算机构自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。2、有一铰链四杆机构，尺寸如图示，AB为主动件且顺时针转动，CD为从动件；（1）写出该机构具体名称及判断依据；（2）标注出该机构在图所示位置的传动角。解：（1）名称：曲柄摇杆机构依据：最长杆长度75+最短杆长度20V其余两杆长度之和，且以最短杆为连架杆。（2）图中NBCD反向。

3、作图：在图示带传动中，已知主动轮转向，试在图中标出从动轮转动方向，紧边和松边，以及最大应力发生的位置。紧边Z=50，Z'=25,Z=60,求i4、在图示轮系中，各齿轮均为标准齿轮，Z（参考）5、两个标准直齿圆柱齿轮，已测得齿数Z1=22,Z2=98,小齿轮齿顶圆直径da1=240mm,大齿轮全齿高h=22.5mm,试判断这两个齿轮能否正确啮合传

解：正常齿制齿轮：ha*=1 c*==0.25小齿轮：dal=(z1+ha*)m=(22+2*1)m=240mm得m=240/(22+2*1)=10大齿轮：h=ha+hf=ha*m+(ha*+hf)m=(1+1+0,25)m=22.5mm得m=22.5/(1+1+0.25)=10大小齿轮模数相等，又因为是标准齿轮，压力角相等・••符合齿轮正确啮合条件・••这对齿轮能啮合传动。6、图示传动系统中，运动经圆锥齿轮传动到蜗轮，已知轴I的转向，要求轴n上的齿轮2和齿轮3、轴ni上的齿轮4和蜗杆5的轴向力方向相反，试确定：齿轮3的旋向为(左旋)，齿轮4的旋向为(右旋)，蜗杆5的旋向为(右旋)，蜗杆6的旋向为(右旋)。蜗杆6的转向为(逆时针)