《机械设计基础》试题库(主观题及答案)

《机械设计根底》题库

题型说明：

一、单项选择题〔每题I分，共10分〕

二、多项选择题〔每题2分，共20分，错选或漏选均不得分〕

三、填空题〔每题2分，共20分〕

四、分析设计题〔每题10分，共30分〕

〔一〕第一小题：运动简图、自由度计算或受力分析

〔二〕其次小题：连杆机构或凸轮机构的分析与设计

〔三〕第三小题：轴系构造改错

五、计算题〔每题10分，共20分〕

〔一〕第一小题：齿轮机构或轮系相关计算

〔二〕其次小题：带传动、齿轮传动、轴承、联接等相关计算

其次局部主观题

四、分析设计题

〔一〕第一小题：运动简图、自由度计算或受力分析

1、依据以下题图，绘制活塞泵的机构运动简图，留意标注构件或运动副的编号

（10分）。

1、答：如下图，以规定的符号绘出机构的运动副A、B、C、D、E、F[5分，

D或E错扣1分，其他错一个扣0.5分〕，以简洁的线条绘出构件AB、BC、CE、

EF及机架〔5分，错一个扣1分〕。

2、依据以下题图，绘制的牛头刨床的机构运动简图，留意标注构件的编号〔10

分〕。

2、答：如下图，以简洁的线条绘出构件机架1、2、3、4、5、6、7〔7分，错一

个扣1分〕，以规定的符号绘出机构的运动副〔3分，错一个扣0.5分〕。

3、指出以下图所示机构的活动构件数n、低副L和高副数［，计算该机构的自

数P

由度，说明其是否存在复合校链、局部自由度和虚约束，并判定其是否具有确定

的相对运动〔标有箭头的构件为原动件)。(10分〕

3、答：n=7(1.5分〕；P=9(1.5分〕；P=1(1分〕；F=3n-2P-P=2(1分〕

LHLH

C处存在复合钱链〔1分〕,F处存在局部自由度〔1分〕,E处或E，处存在虚约

束〔1分〕。由于题中机构自由度为2,而题中有2个原动件，自由度与原动件

数相等，故题中机构有确定的相对运动〔2分〕。

4、指出以下图所示机构的活动构件数n、低副，和高副数P，计算该机构的自

LH

数P

由度，说明其是否存在复合校链、局部自由度和虚约束，并判定其是否具有确定

的相对运动〔标有箭头的构件为原动件)。(10分〕

4、答：n=6〔1分〕；P=8〔1分〕；P=1(1分〕;F=3n-2P-P=1(1分〕

LHLH

B处存在局部自由度〔1分〕/处或H处存在虚约束〔2分〕。由于题中机构自由

度为1,而题中有1个原动件，自由度与原动件数相等，故题中机构有确定的相

对运动〔3分〕

5、受力分析题。图示为二级斜齿圆柱齿轮减速器。：齿轮1的螺旋线方向和轴

川的转向，试求：〔1〕为使轴II所受的轴向力最小，齿轮3应选取的螺旋线方

向，并在图b上标出齿轮2和齿轮3的螺旋线方向；〔2〕在图a上标出轴I、II的

回转方向；〔3〕在图b上标出齿轮2、3所受各分力的方向。〔10分〕

5、答：如下图。〔1〕齿轮2,3均为右旋（2分）；〔2〕I、II回转方向如图（2分）；

〔3〕6个分力〔各1分，共6分〕。

6、受力分析题。图示中蜗杆为主动，试求：〔1〕在图中画出蜗轮的转向，标出

作用在蜗杆、蜗轮上各力的符号；〔2〕说明蜗杆、蜗轮的旋向。〔10分〕

6、答：如以下图所示，蜗轮转向为顺时针〔2分〕；每力各1分，共6分；蜗杆1

右旋，蜗轮2为右旋C2分〕。

7、图示为由圆锥齿轮和斜齿圆柱齿轮组成的传动系统。：I轴为输入轴，转向

如下图。试分析：门）在以下图中标出各轮转向。（2）为使2、3两轮的轴向力

方向相反，确定并在图中标出3、4两轮的螺旋线方向。（3）在图中分别标

出2、3两轮在啮合点处所受圆周力F、轴向力/和径向力F的方向。（10分）

tr

IIin

7、解：〔1〕各轴转向如下图〔3分〕。〔2〕3轮左旋，4轮右旋〔2分〕。〔3〕2、

3两轮的各分力方向以下图所示〔5分，每错一处扣1分〕。

8、试分析画出以下图所示蜗杆传动中各轴的回转方向，蜗轮2、蜗轮4的螺旋

方向，以及蜗杆1、蜗轮2、蜗杆3、蜗轮4所受各力的作用位置和方向。［10

分〕

8、解：〔1〕各轴的回转方向如下图〔2分〕。〔2〕蜗轮轮齿的螺旋方向：由于

两个蜗杆均为右旋，因此两个蜗轮也必为右旋〔2分〕。〔3〕蜗杆1、蜗轮2、蜗

杆3、蜗轮4所受各力的作用位置和方向如下图〔6分〕。

〔二〕其次小题：连杆机构或凸轮机构的分析与设计

1、分析以下曲柄摇杆机构，在图中画出C点处的压力角a，传动角丫，摇杆极限

位置CD、CD,最小传动角丫〔须说明绘制最小传动角的过程）。（10分〕

1、答：如以下图画出C点处的压力角a〔2分〕和传动角丫〔2分〕。

以B、B为圆心，以BC为半径，画出摇杆的极限位置CD、CD〔2分〕。

1212

当BC杆处于BC位置时，G=NBCD为最大值，传动角Y=180°-^BCDt1分〕。

1111111

当BC杆处于BC位置时，6=NBCD为最小值，传动角丫=4CDt1分）。

2222222

最小传动角Y为Y和Y中的最小值〔2分〕。

min12

2、分析以下曲柄摇杆机构，在图中画出其极位夹角8,摇杆摆角qj,死点位置。

假设行程速比系数K为1.2,则此时极位夹角0为多少？〔10分〕

2、答：如以下图画出极位夹角9〔3分〕和摇杆摆角ipC2

分〕。死点位置：曲柄AB与连杆BC共线的两个位置C3

分〕。

K-112-1

极位夹角。=180。=180。*=16.36。〔2分〕

K+11.2+1

3、一曲柄滑块机构的曲柄长度1=15mm,偏距e=10mm,连杆的长度1

ABBC

=35mnio谦：（1〕画出滑块的极限位置及行程H；（2）画出极位夹角及任意曲柄

转角中时的压力角。；（3〕描述任意曲柄转角<p时压力角的方程；（4）画出最小

传动角丫（即最大压力角a〕的位置，并量出其角度值。

minmax

///〃

导路

3、解：（1）滑块的极限位置C、C及行程H如下图〔2分〕

12

（2）标出极位夹角9及任意曲柄转角中时的压力角a〔4分〕

H

（3）依据图中的几何关系，任意位置的压力角a为:

since=（e+/sin（p）/I〔2分〕

ABBC

（4）明显，除了曲柄转角之外，其它参数均为常数

所以当q>=90°时，压力角最大，测量可得a=45.6°〔1分〕

max

故最小传动角Y=90°-a=44.4°〔1分〕

4、曲柄摇杆机构的行程速比系数K=l.4,摇杆的摆角”=40。，摇杆长度

CD=42mm,机架长度AD=30mni,请设计该曲柄摇杆机构。

4、解：计算9=180°(K-1)/(K+1)=30°；〔1分〕

选择适当的比例，作等腰三角形腰长为CD,夹角为6=40。；〔1分〕

作CPLCC,作CP使NCCP=90°—。，交于P;0分〕

212121

作APCC的外接圆，则A点必在此圆上；C1分〕

12

以D点为圆心，以AD为半径做圆弧与外接圆相交求得A点；〔1分〕

由AC=AB+BC,AC=BC-AB,得AB=(AC-AC)/2；〔1分〕

11122212

以A为圆心，AC为半径作弧交于E,得AB=EC/2；〔1分〕

21

作EC的垂直平分线，得AB的长度(即EC/2)；〔1分〕

11

以A点为圆心，以EC/2为半径作圆求得B、B；。分〕

112

AB、BC、CD、AD所组成的连杆机构即为题目所求机构。C1分〕

5、设计偏置尖顶直动从动件盘形凸轮的轮廓曲线。该凸轮的基圆半径r〔按

0

比例缩小后等于以下图中7到7’的距离〕，从动件偏距e〔按比例缩小后等于

以下图中3到3'的距离〕，凸轮角速度的方向为逆时针，从动件的运动规律如

以下图

所示（局部曲线已做等分），请设计该凸轮的轮廓曲线，并说明设计作图过程。［10

分〕

5、答：如以下图所示。①选比例尺口，作基和偏距圆e（2分〕。②等分位移

圆r

曲线及反向等分各运动角（2分〕，确定反转后对应于各等分点的从动件的位置

〔3分〕。③确定反转后从动件尖顶在各等分点占据的位置〔2分〕。④将各尖

顶点连接成一条光滑曲线［1分）。

6、设计对心滚子移动从动件盘形凸轮的轮廓曲线。凸轮的基圆半径r〔按

0

比例缩小后等于以下图中7到7'的距离〕，滚子半径r〔按比例缩小后等于以下图

T

中1到F的距离〕，凸轮角速度3的方向为逆时针，从动件的运动规律如以下图

所示，设计该对心滚子移动从动件盘形凸轮的轮廓曲线，并说明设计作图过程。

〔10分〕

6、答：如以下图所示。①选比例代，作基圆r。〔1分〕。②等分位移曲线及反向

'0

等分各运动角〔2分〕，确定反转后对应于各等分点的从动件的位置〔2分〕。

③确定反转后从动件滚子中心在各等分点占据的位置（2分〕。④将各点连接成

一条光滑曲线〔1分〕。⑤作滚子圆族及内（外）包络线〔2分〕

7、如下图为偏置直动推杆盘形凸轮机构，AFB、CD为圆弧，AD、BC为直线，

A、B为直线与圆弧AFB的切点。偏距e=8mni,基圆半径r=15nini,直线

0C、0D的长度为30mm,NC0D=30°,凸轮逆时针方向转动。试用图解法求：

（1）推杆的升程h,凸轮推程运动角为b,回程运动角b和远休止角6；

0002

（2）推杆推程最大压力角01nM的数值及消灭的位置；〔3〕推杆回程最大压力

角a的数值及消灭的位置。

max

注：当前题图只用于示意，请选择适当的比例重作图求解〔10分〕。

C2分

7、解：取适当尺寸比例尺作图

11分1

(1)推杆的升程如下图，测量得h=27mni/

分1

凸轮推程运动角如下图，测量得°〔1-

11分1

回程运动角如下图,测量得b=44°/

01分

1/1

远休止角如下图,测量得6j208°2

1分1

(2)推程段最大压力角消灭在D点，其值为a=44。/

C2分I

(3)回程段最大压力角消灭在C点，其值为cc喇=71°X

8、在图示偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮逆时针方向转动，试求：〔1〕

在图中画出理论轮廓曲线、偏距圆、基圆；〔2〕在图中画出凸轮从图示位置转过

90度时的压力角a和从动件的位移s。〔10分〕

8、解：结果如下图。评分标准：理论轮廓曲线如下图〔2分〕，偏距圆如图

所示〔2分〕，基圆如下图〔2分〕；凸轮从图示位置转过90度时的压力角a如下

图〔2分〕，从动件的位移s如下图〔2分〕。

〔三〕第三小题：轴系构造改错

1、构造改错题。分析以下图示标号处是否存在构造错误，如有错误则说明错误

缘由〔选答10处标号即可，每错一处扣1分）。［10分］

1、评分标准：每错一处扣1分。

位置1:无密封位置2:套筒接触到了轴承外圈

位置3:齿轮安装轴段的长度应小于齿轮宽度

位置4:联轴器轴段无轴向定位，应设计成阶梯轴

位置5:无键槽位置6:轴承左侧定位方式不对

位置7:与轴承内圈协作轴段太长，应设计成阶梯轴

位置8:联轴器端面应打通位置9:应加调整垫片

位置10:轴肩太高，轴承内圈无法拆卸

位置11:键槽孔太长位置12:机箱体应加凸台以减小加工面积

位置13:缺甩油环位置14:端盖孔径应大于轴径

位置15:端盖不应与轴相接触

2、构造分析题。如下图为某减速器输出轴的构造图，试分析以下图示标号处是

否存在构造错误，如有错误则说明错误缘由。〔10分〕

2、评分标准：每错一处扣1分。

①轴左侧无定位轴肩，零件无法轴向固定；②轴承端盖与轴应有间隙，并且要有

密封装置；③键槽过长；④装轴承处的轴段应设置为非定位轴肩，以保证加工精

度；⑤套筒外径应小于轴承内圈外径；⑥轴承内圈无法定位；⑦轴段长度应小于

齿轮轮毂宽度；⑧轴承端盖两处均应加轴承间隙调整垫片；⑨角接触轴承应正装；

⑩角接触球轴承应成对使用。

3、构造分析题。如下图，斜齿轮用油润滑，轴承用脂润滑。试分析以下图示标

号处是否存在构造错误，如有错误则说明错误缘由。〔10分〕

1左右两边轴承端盖均无调整垫片；2左边轴承内圈固定错误，低于轴肩;

3键过长；4齿轮轮毂的长度要长过与其协作的轴段的长度1—2mm；

5套筒高度高过右边轴承内圈的高度；6右边轴承端盖与轴要留有间歇；

7右边轴承端盖与轴间要有密封圈；8右端轴承协作轴段作成非定位轴肩;

9两端的轴承要设有挡油环；10联轴器没有周向定位。

4、构造分析题。如下图为某轴系构造图，试分析以下图示标号处是否存在结

构错误，如有错误则说明错误缘由。［10分）

4、评分标准：每错一处扣1分。

1两边轴承端盖应有调整垫片；2左边轴承内圈应高于轴肩；

3键过长；4齿轮轮毂长度要比与其协作的轴段长1—2mm；

5套筒高于轴承内圈；6右端轴承协作轴段作成非定位轴肩;

7右边轴承端盖与轴间要留间歇；8右边端盖与轴间要有密封；

9右边轴承端盖与联轴器不能接触；10联轴器没有周向定位。

5、构造分析题。如下图为某轴系构造图，试分析以下图示标号处是否存在构造

错误，如有错误则说明错误缘由。〔10分〕

5、评分标准：每错一处扣1分。

1.轴肩过高轴承无法拆卸；2.齿轮轮毂应稍长于轴段的长度，以保证齿轮的轴向

固定；3.毡圈处密封槽应为梯形；4.平键上侧应有间隙，两个键应布置于一条线

上；5.轴端挡圈没起作用；6.定位台阶低；7.端盖外侧不应与转动件接触；8.

轴承内外圈的剖面线方向应全都；9.套筒高度过高；10.箱体剖面线方向应全都。

6、构造分析题。图示为一用对圆锥滚子轴承外圈窄边相对安装的轴系构造，润

滑方式、倒角和圆角无视不计，试分析以下图示标号处是否存在构造错误，如有

错误则说明错误缘由。〔10分〕

6、评分标准：每错一处扣1分。

⑴缺少调整垫片；⑵键联接表达不正确（键上方无间隙〕；⑶与齿轮处键槽的位

置不在同一角度上；⑷键槽处周边表达不正确（应当局部剖视〕⑸端盖孔与轴径

间无间隙；⑹多一个键；⑺齿轮左侧轴向定位不行靠；⑻齿轮右侧无轴向定位；

⑼轴承安装方向不对；⑩轴承外圈定位超高；（11）轴与轴承端盖相碰。

7、构造分析题。如下图为某轴系构造图，试分析以下图示标号处是否存在构造

错误，如有错误则说明错误缘由。〔10分〕

7、评分标准：每错一处扣1分。

1缺少调整垫片；2无间隙、无密封；3键太长；4无定位轴肩；5无非定位轴肩;

6套筒高于内圈高度；7轴段和轮毂一样长，起不到定位作用；8无定位轴肩；9

缺少调整垫片；10角接触球轴承应成对使用，且内外圈的剖面线方向应全都。

8、构造分析题。如下图为某轴系构造图，试分析以下图示标号处是否存在构造

错误，如有错误则说明错误缘由。〔10分〕

8、评分标准：每错一处扣1分。

1轴承内外圈的剖面线方向应全都；2轴肩高于轴承内圈高度；3齿轮两边为高

于轮毂的轴肩，无法安装齿轮；4齿轮轴向定位不行靠；5无非定位轴肩；6毡

圈处密封槽应为梯形，且轴承端盖与轴之间应有间隙；7端盖外侧不应与转动件

接触；8与其他键槽位置不在同一角度上；9缺少键槽；10轴承与轴为过盈协作，

不需要键槽。

9、分析图示轴系构造上的构造错误，指出构造错误并在图上标示相应编号。［10

分〕

9、评分标准：每错一处扣1分。

①轴左侧无定位轴肩，零件无法轴向固定；②轴承端盖与轴应有间隙，并且要有

密封装置；③键槽过长；④装轴承处的轴段应设置为非定位轴肩，以保证加工精

度；⑤套筒外径应小于轴承内圈外径；⑥轴承内圈无法定位；⑦轴段长度应小于

齿轮轮毂宽度；⑧轴承端盖两处均应加轴承间隙调整垫片；⑨角接触轴承应正装；

⑩角接触球轴承应成对使用。

轴的构造设计找出

1.轴上零件的固定与定位

(1)联轴器轴向周向未定位

(2)套筒对齿轮的轴向定位不行靠

2.转动件与静止件的关系问题

(1)联轴器与轴承盖接触

(2)轴与轴承端盖接触

4.装拆与调整方面

(1)轴上还缺台阶，轴承装配不便利

(2)套筒过高，轴承无法拆卸

(3)箱体两端面与轴承间缺少调整垫

圈，无法调整轴承间隙

(4)图示为整体箱式，不便轴承装拆

5.润滑与密封方面

(1)轴与轴承端盖间缺少密封措施

(2)确挡油环

3.零件的构造工艺性问题

(1)箱体两端面与轴承端盖接触处无凸台，是箱体加工面积过大

(2)轴承盖外端面加工面积过大

(3)轴的两端均伸出过长，增加了加工和装配的长度

轴构造常见错误总结

㈠、轴本身的常见构造错误：

⑴、必需把不同的加工外表区分开来；

⑵、轴段的长度必需小于轮毂的长度；

⑶、必需考虑轴上零件的轴向、周向固定问题；

⑷、轴外伸处应考虑密封问题。

㈡、轴承安装的常见错误：

⑴、角接触轴承和圆锥滚子轴承

①、肯定要成对使用；

②、方向必需正确，必需正装或反装；

③、外圈定位(固定)边肯定是宽边。

⑵、轴承内外圈的定位必需留意内外圈的直径尺寸问题

①、内圈的外径肯定要大于固定构造的直径；

②、外圈的内径肯定要小于固定构造的直径。

⑶、轴上如有轴向力时，必需使用能承受轴向力的轴承。

⑷、轴承必需考虑密封问题；

⑸、轴承必需考虑轴向间隙调整问题。

㈢、键槽的常见错误：

⑴、同一轴上全部键槽应在一个对称线上；

⑵、键槽的长度必需小于轴段的长度；

⑶、半圆键不用于传动零件与轴的连接。

㈣、轴承端盖的常见错误

⑴、对于角接触和圆锥滚子轴承，轴承端盖肯定要顶在轴承的大端;

⑵、和机体的联接处必需要考虑轴承的间隙调整问题；

⑶、轴承端盖为透盖时，必需和轴有间隙，同时，必需考虑密封问题。

㈤、螺纹的常见错误

⑴、轴上螺纹应有螺纹退刀槽；

⑵、紧定螺钉应当拧入轴上被联接零件,端部应顶在轴上；

⑶、螺纹联接应保证安装尺寸；

⑷、避开螺纹联接件承受附加弯矩。

五、计算题

〔一〕第一小题：齿轮机构或轮系相关计算

1、有一对外啮合正常齿制的直齿圆柱齿轮机构，现大齿轮2已丧失，留下小齿

轮1,中心距a=H2.5mm,z=28,d=90mm,求丧失的大齿轮2的模数，

1al

齿数，基圆直径,基圆齿距,以及这对齿轮的传动比(cos20°=0.94L〔10分〕

1、解：因小齿轮1为正常齿制的直齿圆柱，故

h*=l,c*=0.25,a=20°〔1分〕

a

由于d=d+2h=zm+2h*m=28m+2m=90mm〔1.5分)

al1a1a

得齿轮的模数m=3nun〔1.5分〕

又因a=(d+d)/2=(z+z)m/2=(28+z)x3/2=112.5mm〔2分〕

12122

得大齿轮2的齿数z=47。分〕

2

大齿轮2的基圆直径d=dcosC(二zmcos20°=132.54mm〔1分〕

b222

大齿轮2的基圆齿距p=pcosa=TTmcos20°=8.85mm〔1分〕

b2

这对齿轮的传动比i=z/z=47/28=1.68(1分〕

21

2、一对直齿圆柱齿轮机构，压力角a=20。，齿轮2的齿数z=28,模数

m=3mm，传动比i=2,安装中心距a'=65mm,求：齿轮1的齿数z;两轮分

121

度圆半径r,r;啮合角的余弦cos。'，两轮节圆半径r',r'o(cos20°=0.94,sin20°

1212

=0.34)〔10分〕

2、解：由z=28,i2得

212

i=z/z=2C1分〕

1221

故齿轮1的齿数z=14C1分〕

1

由z=14,z=28,m=3mm彳导C1分〕

12

r=mz/2=21mm〔1分〕

r=mz/2=42mm〔1分〕

22

故标准安装的中心距a=r+r=63mm〔1分〕

12

由a-65mm,a=20*得

cosa'=a/a'cosa=63/65Xcos20°=0.911〔2分〕

两轮节圆半径r■=65/63r=21.67mm〔1分〕

11

r'=65/63r=43.33mmC1分〕

22

3、一对标准安装的渐开线标准直齿圆柱齿轮外啮合传动，:a=100mm,

Z=20,Z=30,a=20°,（二88mH1。求：①齿轮的模数口；②两轮的分度圆直径

d,d；③两轮的齿根面直径d,d；④两轮的基圆直径d,d；⑤顶隙

12flf2blb2

cCcos20°=0.94,sin20°=0.34L〔10分〕

3、解：①模数m=2a/(Z+Z)=2X100/(20+30)mm=4nini〔2分〕

,12,、

②分度圆直径d二mZ=4X20mm=80mni〔1分〕

d=mZ=4X30mm=120mm(1分〕

(t)由h(h*+c*),h*=1,c*=0.25,得〔1分〕

齿根圆着径力=d-2h=[80-2X4X(l+0.25)]mm=70nun。分〕

fiif,、

d=d-2h=[120-2X4X(1+0.25)]mm=n0mni〔1分〕

④基圆直径d=dcosa=80Xcos20°mm=75.2mmC1分〕

bl1

d=dcosa=120Xcos20omm=112.8mmC1分〕

b22

⑤顶隙c=c*m=0.25X4mm=lmm〔1分〕

4、某机器上有一对标准安装的外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮机构，：

Z=20,Z=40,m=4mni,h*=l。为了提高传动的平稳性，用一对标准斜齿圆柱齿轮来

12a

替代，并保持原中心距、模数〔法面〕、传动比不变，要求螺旋角B<20%试设

计这对斜齿圆柱齿轮螺旋角B尽量接近20。时的齿数ZjZ,Ccos20°=0.94,sin20°

=0.34]o〔10分〕

4、解：由Z=20,Z=40,m=4mm,得

12,、

原中心距a=(d+d)/2=(z+z)m/2=(20+40)x4/2=120mm〔1分〕

1212,、

原传动比i=2/%=40/20=2〔1分〕

21

因要保持原中心距、模数〔法面〕传动比不变，故对斜齿轮有

z=2*zC1分〕

2h।i6z

n(Z+Z)==1Z\)mm

__

2cosp12

cosP〔2分〕

得：cosB=z/20,z<20,又z必需为整数，故C1分〕

i11

当4=19时，cosp=19/20=0.95>cos20°=0.94C1分〕

当zjl8时，cosP=18/20=0.9<cos20°=0.94C1分〕

又由于20°,故

螺旋角B尽量接近20。时小斜齿轮的z=19C1分〕

此时大斜齿轮的z=2*z=38C1分〕

21

5、如下图的轮系为通过旋转与齿轮1相联的手柄来提升重物的传动机构，各

轮的齿数如下图，求i,并通过画箭头的方法表示提升重物时各齿轮的转向。

15

〔10分〕

5、答：该轮系为定轴轮系，其传动比大小为

.ZZZZ50x30x40x52

I=-2------3--------1-------6-=577.813分〕

15zZZZ20x15x1x18

12'3'4'

提升重物时各齿轮的转向如以下图所示。（7分，每个齿轮转向1分）

6、如下图轮系中，假设各轮齿数z=z=z=z=20,z=40,z=60，求i,

12

并说明轮1与转臂H的转向是一样还是相反。

6、答：1、2、3为定轴轮系，故〔1分〕

nzzz40,、

Z=1=-23=—3=—_=-2〔2分〕

1371ZZZ20

3121

4、5、H、6为周转轮系，故。分〕

=(—1/6=—60=一3〔2分〕

46n—nz20

6H4

又〃=n,n=0，故：仇-n)/(一〃〔1分〕

346'3HH)=-3

得：九/〃=4〔1分〕

3H

故：i=ii=-8〔分〕

1H133H1

轮1与转臂H转向相反〔1分〕

7、在如下图的轮系中,各轮齿数为Z=6,Z=Z'=25,Z=57,Z=56,

12234

试求传动比i。〔10分)

14

7、答：1、2、H、3为周转轮系,故〔2分〕

Z5721

=1—2H=1—(―1)1―3-=1+—=—

1H13''Z62

1(2分〕

3、2、2、4、H为周转轮系，故〔2分〕

.」.„.Z「Z25x571

4H43ZZ56x2556〔2分〕

n

1=#=%程4=-588

4〔2分〕

8、在以下图的轮系中，各齿轮的齿数如下图，求i,并说明轮1与系杆H转向

1H

关系o〔10分〕

8、答：1、2为定轴轮系，故〔1分〕

i=co/o>=-Z/Z=-2C2分〕

121221

2，-3-4-H为周转轮系，故〔1分〕

co—coco

IH-2"H——q——4

f3—33〔2分〕

4

4H2"

又3=CO；①=0,故：〔1分〕

2124

3—3

—2---n=—i+1=—4i=5

-CO2"2"H

HH〔1分〕

i=ixi=-10

1H122"〔1分〕

H

轮1与系杆H转向相反〔1分〕

9、在如下图的轮系中,齿数Z=15,Z=25,Z=20,Z=60on=200r/min,

122'31

n=50r/min,转向见图，求n。〔10分〕

3H

9、答：该轮系为差动轮系，其转化轮系的传动比（1分）

.nHn-nZZ

zz(3分〕

13WHn-n

33H12"

设n为正，n为负（1分）

13

200-n25x60

r(2分〕

（-50）-15x20

n=:—8.3r/min(1分〕

n-与n方向一样(2分)

H3

〔二〕其次小题：带传动、齿轮传动、轴承、联接等相关计算

1、V带传动所传递的最大功率P=7.5kW,带速v=10m/s,现测得紧边

拉力月是松边拉力F,的2.5倍。试求有效拉力F、初拉力Fo、紧边拉力巴和松

边拉力F2O〔10分厂

1、答：〔1〕有效圆周力F=1000P/v=1000x7.5/10N=750N〔2分〕

(2)紧边拉力4、松边拉力F,与初拉力々:

卜2死F-F=750'〔3分〕

F=500NF=1250N〔3分〕

F=(F+F)/2=875N〔2分〕

012

2、某V带传动小带轮的转速1450r/min,带与带轮的当量摩擦系数0.51,包角

180°,预紧力360N。试求：〔1〕该传动所能传递的最大有效拉力为多少？〔2〕

假设d=100mm,其传递的最大转矩为多少？〔3〕假设传动效率为0.95,弹性滑

dl

动无视不计，求从动轮的输出功率。〔10分〕

参考公式:F=2F-

ec01+1/e/a

2、解：⑴F=2F1-l/ef。=2x360xJ"。°.51兀=478.35—(4分〕

0

ec1+1/efa1+1/00.51兀

⑵最大扭矩.ddi=100

T=F478.35x=23917.5M.mm〔3分〕

ec22

FuFxrrnd

P=ecX0.95=ec1dlX0.95

100060xlOOOxlOOO

⑶输出功率〔3分〕

¥始出史上2*0.95=3.63kW

60x1000x1000

3、某V带传动所传递的功率P=7.5kW,带速v=10m/s，小带轮上的包角为

2.65rad〔约152。〕,带与带轮间的当量摩擦系数为0.25,试求：有效圆周力，

最小预紧力〔初拉力〕，紧边拉力和松边拉力各为多少？〔10分〕

参考公式：F=2FIT/"。gO.6625=1.94

ecOl+l/e%

3、解：〔1〕有效圆周力尸=W2Y.=WUrZ2=750N〔3分〕

ev10

=1J-e叮+17501.94+1

⑵取小预紧力尸=居•=­=1172,9N〔3分）

o2e«/-121.94-1

F750

(3)紧边拉力F=F+—=1172.9+—=：1547.9JV〔2分〕

io22

松边拉力F=F—匕=1172.9-侬二

(4)=797.9N〔2分〕

2。22

4、一闭式外啮合标准直齿圆柱齿轮减速传动，：传动比i=3,模数m=3mm。小齿

轮齿数z=20,齿宽b=70mm,大齿轮齿宽b=60mm，假设主从动轮的许用

112

应力[o/=700MPa,[oH2]=550MPa,载荷系数为1.5,节点区域系数为2.5,弹性

系数为；89.8砥，重合联系数为1,齿轮转速n『1000r/min。⑴按条件说

明参考公式中各参数的取值。〔2〕按接触疲乏强度’，求该传动所能传递的最大转

矩和功率。〔10分〕_____________

参考公式：◎=ZZZ?KT（u+l.<[<J]

HEH£y/bd2UH

4、答：（1）弹性系数Z=189.80丽，节点区域系数Z=2.5,重合度系数Z01,

EH

载荷系数K=1.5,u=i=3,齿宽b=b=60mm,d=mz=3x20=60mm,许用

2

应力]=[a]=550Mpa〔6分，每错一^扣1分〕

HH2

Tq卜]2bchti/

1{ZZzh力K("+l)

EH

⑵=550260x602x3/

〔2分〕

(189.8x2,5x1)2/2xl.5x[3+l)

=72551.55Mmm

Tn72551.55x1000

p=11=7.597kW〔2分〕

lmax9.55x1069.55x106

5、有一滚动轴承，型号为30210,其根本额定动载荷C=73300N,工作温度

r

在100℃以下，运转较平稳，载荷系数k=1.1,径向载荷Fr=6000N,轴向载荷

Fa=2500N,转速n=900r/mino30210其它参数:e=0.4,X=0.4,Y=1.4o⑴试计算

轴承的当量动载荷Po（2）试推测轴承寿命。（10分〕

5、答：（1）F/F=0.4167>0,4,X=0,4,V=1.4〔3分〕

P=k（XF+KF）=1,1x（0.4x6000+1.4x2500）=64907V（3分〕

dra

10610673300

⑵轴承寿命:L==xfh=59860/j（4分〕

h而［刁60x9006490）

6、某轴由一对3n06轴承支承,如下图.两轴承所受到的径向载荷分别为

Fr=2022N,Fr=1000N,且轴上作用有轴向载荷F=1000No（10分）

2A

（1）请推断轴承为正装或反装？并说明轴承代号的意义；

（2）计算轴承内部轴向力S,S并确定方向；

12

（3）求两轴承的轴向力F、F。

a1a2

角接触球轴承圆锥滚

轴承类型

a=15oa=25oa=40o子轴承

派生轴向力0.4Fr）.68Fr1.14FrFr/3.4

6、答：〔1〕反装（1分）。轴承名称为：圆锥滚子轴承；内径尺寸为：30mm;

直径系列为：特轻系列；宽度系列为：正常系列（2分）

⑵S=Fr/3.4=2022/3.4=588.2N（向右）（1分）

11

S=Fr/3.4=1000/