上海交通大学机械设计基础复习提要及考研复习题集.pdf

各章节重点总结 按页码进行整理 这是根据我们老师的复习课而整理的各章节重点总结 供大家参考 这次考试分三种题型 选择40分20题 填空 分析计算 选择和填空题的考点比较散和细 下面的知识点和注意点基本覆盖了选 择题和填空题 页码是课本页码 第1章 总论 零件设计方法 原理 要求 步骤 摩擦学知识在零件设计中的应用 机械零件常用材料及结构工艺性 强度计算方法 第二篇 连接设计 连接种类 螺纹连接 键连接 其他连接 第三篇 机械传动设计 齿轮传动 蜗杆传动 带传动 链传动 螺旋传动 第4篇 轴系零部件 轴的设计 轴系组合设计 滑动轴承 滚动轴承 联轴器选择 第5篇 其它零件 弹簧设计 机架和箱体零件设计 31页 了解平面四杆机构的基本特性 特别注意死点 对曲柄摇杆机 构 摇杆是主动件时 在曲柄和连杆重合时发生 45页 了解凸轮压力角 压力角与基圆半径的关系 压力角的本身定 义 传动角 49页 注意本页最后一句话 平底从动件凸轮机构的压力角很小 平底 从动件凸轮机构的压力角恒等于零 55页 渐开线的特性 特别注意第二点 渐开线上任意一点的法线必与 基圆相切 56页 特别了解齿轮分度圆和节圆的定义 比如圆柱直齿轮a与圆柱直齿 轮b c同时啮合 齿轮a有几个分度圆和几个节圆 1个分度圆 1个 或2个节圆 58页 特别注意式子4 7 4 9 4 10 4 11 在没有特别说明的情况下 齿 顶高系数一般取1 61页 注意齿轮啮合连续传动的条件 69页 斜齿齿轮螺旋角贝塔对齿轮性能的影响 注意本页第一句话 贝 塔变大 重合度变大 但轴向力也相应变大 111页 零件实效的主要形式 特别注意每种类型对应的表现 比如断裂 是强度失效 142页 螺纹放松的根本问题 150页 注意本页最后一句话 减小附加应力的措施 比如采用凸台或沉 头座是为什么 155页 键连接的设计内容 四个步骤的顺序 据工作要求选择键的类型 根据装键处轴的直径d从标准中查取键的 剖面尺寸 参照轮毂宽度B从标准中选取键的长度 必要时应进行 强度校核 159页 注意本页第一句话 180 布置的两个键按1 5个键计算 比如 实际中需要用到键应许应力的1 5倍 可以怎么布置键 165页 轮齿失效的形式 特别注意齿面点蚀 首先出现的位置是齿根表 面靠近节线处 170页 校核齿面的接触强度时以d1为判断标准 也可以以a为判断标 准 比如两对齿轮 如果它们的中心距相等 m1z1 m1z2 m2z3 m2z4 可以近似认为它们的接触强度也相等 齿 面弯曲强度的校核以m判断 m不相等 则抗弯强度不相等 m大的弯 曲强度大 173页 了解对于开式齿轮传动 在不发生根切时 尽量减小齿数增大模 数 这是为了增大齿轮的弯曲强度 178页 了解斜齿轮 锥齿轮的当量齿数公式 191页 涡轮蜗杆传动比i n1 n2 w1 w2 z2 z1不等于d2 d1 传动比i还 有另外一个计算公式 在195页的最后一句话 192页 对于蜗杆 d1 mq不等于mz1 204页 从电机出来传递运动和动力时 一般经过的顺序是带传动 齿轮 传动 链传动 最后到工作带 205页 注意包角的概念 式子13 1 包角与中心距和直径差有关 a不 变 i增大时 有d2增大 d2 d1增大 使得小轮的包角减小 211页 了解打滑和弹性滑动形成的机理和区别 打滑可避免 弹性滑动 不可避免 230页 注意本页下部 为改善链传动的运动不均匀性 这句话 三个措 施 232页 注意本页中上部 一般链条节数为偶数 这句话 240页 注意根据承受载荷不同轴的三种分类 以及每种轴承受的不同 矩 转轴既可以传递转矩和承受弯矩 传动轴传递转矩 心轴承受弯 矩 249页 增加轴刚度的措施 有增大轴半径 减小轴长度 增大弹性模 量 而改用屈服强度高的材料这个措施可行性不大 259页 注意润滑油的粘温特性 注意中上部 选用润滑油时 这段话 261页 向心轴承限制轴承压强是为了什么 注意本页第一句话 263页 注意本页中部向心滑动轴承形成动压油膜的过程 F增大 e增 大 n增大 e减小 281页 角接触向心轴承轴向载荷计算 必考大题 考试复习题集 一 填空题 1 当动压润滑条件不具备 且边界膜遭破坏时 就会出现 和 同时存在的现象 这种摩擦状态称为 2 导向平键连接的主要失效形式是 设计时通过限制 来进 行耐磨性计算 半圆键的缺点是 所以主要适用于轴端 3 传动带所能传递的最大有效圆周力Fmax与 等因素有关 它们的值越大 Fmax就越大 当传递的外载荷超过 时 带在带轮上发生打滑现象 而且在传动比大于1的情况下 打滑总 是先从小带轮上开始的 其原因是 4 齿轮传动的五种主要失效形式中 最严重 必须避免的失效形式是 软齿面闭式齿轮传动最主要的失效形式是 高速重载齿轮传动 易发生 轮齿的塑性变形常发生在齿面材料较软 低速重载 频 繁起动的传动中 5 按国家标准GB 292 93规定 型号7212 C DB轴承的类型为 宽度类型为 精度等级为 公称接触角 6 对于转动的滚动轴承 其主要失效形式是 对于不转动 低速 或摆动的轴承 主要失效形式是 对于高速轴承 是其主 要失效形式 7 滑动轴承一般由轴颈 轴瓦 轴承座三者组成 其失效形式主要 是 主要发生在 上 8 两构件通过 点或线接触组成的运动副称为 9 满足曲柄存在条件的铰链四杆机构 取与最短杆相邻的杆为机架 时 为 机构 取最短杆为机架时 为 机 构 10 在凸轮机构中 常见的从动件运动规律为 运动时 将出现 冲击 11 直齿圆柱齿轮作接触强度计算时 取 处的接触应力 为计算依据 其载荷由 对齿轮承担 12 为使两对直齿圆柱齿轮能正确啮合 它们的 和 必须分别相等 13 两齿数不等的一对齿轮传动 其弯曲应力相等等 两轮硬度不等 其许用弯曲应力 等 14 带传动的失效形式为 和 因此 其主要设计依据为 15 在设计V带传动时 V带的型号是根据 和 选取的 16 链传动中的节距越大 链条中各零件尺寸越大 链传动的运动不均 匀性增大 17 工作时只受 不承受 的轴称为心轴 18 对下列各种零件至少举出一种常用材料的牌号 齿轮 滑动 轴承轴瓦 蜗轮轮缘 螺钉 弹簧 弹簧垫圈 滚动轴承套圈 滚动轴承保持 架 键 19 轴按承载分为 和 20 螺纹联接按防松原理可分为 和 21 灰铸铁齿轮常用于 式传动中 这种齿轮的主要失效形式是 22 按照平面图形的形状 螺纹分为 和 等 23 按照工作条件 齿轮传动可分为 和 两种 24 齿轮传动设计时 软齿面闭式传动通常先按 设计公式确定传 动尺寸 然后验算轮齿弯曲强度 25 直径较小的钢制齿轮 当齿根圆直径与轴径接近时 可以将齿轮和 轴做成一体 称为 选择题答案 1D 2C 3B 4A 5D 6B 7A 8D 9C 10A 11C 12C 13D 14D 15C 16B 17D 18C 19C 20C 21C 22A 23D 24A 25C 26B 27C 28D 29A 30C 31B 32A 33A 34C 35A 36C 37A 38C 39B 40B 41A 42C 43B 44B 45D 二 单项选择题 下列各题提供的选项中 有一个正确的 1 用飞轮调节机器速度波动的前提是系统在一周期内 A 最大盈亏功相等呈周期性 B 最大与最小速度之差呈周期性 C 能量输入与能量波动周期性 D 阻力作功等于驱动力作功呈周期性 2 一对齿轮传动的重合度小于1时 那么该对齿轮 A 定传动比传动但传动不连续 B 不能传动 C 传动连续但不能定传动比传动 D 对传动影响不大 3 一般情况下 在直动滚子从动件盘形凸轮机构中 凸轮的理论轮廓 与实际轮廓 4 A 相同 B 等距 C 相似 D 近似 4 相同材料的平皮带传动与三角皮带相比 因为 A 正压力小 所以传递功率小 B 摩擦系数小 所以传递功率小 C 摩擦系数不变 所以传递功率相同 D 当量摩擦系数没变 所以传递 功率相同 5 机床小刀架进刀微调机构采用 A 棘轮与螺旋机构 B 槽轮与差动轮系机构 C 差动轮系机构 D 差动螺旋机构 6 六杆机构的瞬心数目为 A 12 B 15 C 10 D 8 7 用同一把齿轮滚刀加工具有相同齿数的斜齿圆柱齿轮和直齿圆柱齿 轮 A 直齿圆柱齿轮容易产生跟切 B 斜齿圆柱齿轮容易产生跟切 C 直齿圆柱齿轮不容易产生跟切 D 斜齿圆柱齿轮需要正变位 8 汽车发动机的曲轴在加工后 需要 A 先静平衡 再动平衡 B 先动平衡 再静平衡 C 只需要静平衡 D 只需要动平衡 9 已知零件的有效应力集中系数 1 2 尺寸系数 0 83 表面质量系数 0 90 零件的疲劳强度综合影响系数为 A1 1 B 1 3 C 1 6 10 下列几条措施中 a 选择合适的磨损率低的材料组合b 减少磨损接 触面积c 润滑油中加极压添加剂d 改滑动接触为滚动接触e 建立液体动 压膜 其中 是无效的 A一条 B两条 C三条 D四条 11 采用螺纹联接的类型时 若被联接件的厚度较大 且材料较软 强度较低 需要经常拆卸的情况下 一般宜采用 A螺栓联接 B螺钉联接 C螺柱联接 D紧定螺钉联接 12 温度对润滑油粘度的影响是随着温度的升高润滑油的粘度 A 提高 B 不变 C 降低 13 设计时键的截面尺寸通常是根据 从标准中选取 A 键传递的转矩 B 轴的转速 C 轮毂的长度 D 轴的直径 14 下列四种叙述中 是正确的 A 变应力只能由变载荷产生 B 静载荷不能产生变应力 C 变应力是 由静载荷产生 D 变应力是由变载荷产生 也可能由静载荷产生 15 从经济观点考虑 单件生产的齿轮减速箱的箱体最好采用 A 灰铸铁铸造 B 铸钢铸造 C 钢板焊接 16 如图所示的平面四杆机构 根据各杆的长度数值可判断其类型为 A 曲柄摇杆机构 B 双曲柄机构 C 双摇杆机构 D 导杆机构 17 凸轮从动件作等加速等减速运动时其运动始末 A 有刚性冲击 B 没有冲击 C 既有刚性冲击又有柔性冲击 D 有柔性冲击 18 一般中速中载条件下 蜗轮齿圈常用 材料 A碳钢 B合金钢 C青铜 D铸铁 19 直齿圆柱齿轮产生根切的原因是 A Z Z 17 B Z Z 17 C 刀具的齿顶线超过了啮合极限点 D 刀具不合适 20 按轴受载荷的不同可分为心轴 转轴和传动轴 而转轴承受的载荷 是 A 承受弯矩 B 承受扭矩 C 承受弯矩和扭矩 D 承受轴向力 21 要使蜗杆与蜗轮正确啮合 模数必须满足 A B C D 22 曲柄摇杆机构的死点位置发生在从动曲柄与 A 连杆两次共线 B 机架两次共线 C 连杆两次垂直 D 机架两次垂直 23 高副是指两构件之间是 A 移动副接触 B 转动副接触 C面接触 D点 线接触 24 渐开线齿轮的标准压力角为 A 20 B 30 C 60 D 40 25 为了保证v带与带轮的槽面很好的接触 则V带带轮的轮槽角 A 40 B 40 C 40 D 40 26 带传动在工作时 假定小带轮为主动轮 则带内应力的最大值发生 在带 处 A 进入大带轮 B 紧边进入小带轮 C 离开大带轮 D 离开小带轮 27 两渐开线齿轮的齿形相同 则 A 它们的模数一定相等 B 它们一定满足正确啮合条件 C 它们的基圆的压力角一定相等 D 它们的齿数一定相等 28 渐开线齿轮的齿廓曲线形状取决于 A 分度圆 B 齿顶圆 C 齿根圆 D 基圆 29 机构具有确定相对运动的条件是 A 机构的自由度数目等于主动件数目 B 机构的自由度数目大于主动件数目 C 机构的自由度数目小于主动件数目 D 机构的自由度数目大于等于主动件数目 30 一般转速的滚动轴承计算准则为 A 进行静强度计算 B 进行极限转速计算 C 进行疲劳寿命计算 D 进行热平衡计算 31 柴油机曲轴中部的轴承应采用 A 整体式滑动轴承 B 部分式滑动轴承 C 深沟球轴承 D 圆锥滚子轴承 32 螺纹联接的自锁条件为 A 螺纹升角 当量摩擦角 B 螺纹升角 摩擦角 C 螺纹升角 摩擦角 D 螺纹升角 当量摩擦角 33 机械运转不均匀系数是用来描述机械运转不均匀程度的重要参数 其表达式为 A B C D 34 铰链四杆机构的死点位置发生在 A 从动件与连杆共线位置 B 从动件与机架共线位置 C 主动件与连杆共线位置 D 主动件与机架共线位置 35 当轴的转速较低 且只承受较大的径向载荷时 宜选用 A 深沟球轴承 B 推力球轴承 C 圆柱滚子轴承 D 圆锥滚子轴承 36 作单向运转的转轴 其弯曲应力的变化特征是 A 对称循环 B 脉动循环 C 恒定不变 D 非对称循环 37 在一般机械传动中 若需要采用带传动时 应优先选用 A 圆型带传动 B 同步带传动 C V型带传动 D 平型带传动 38 铰链四杆机构中 若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之 和 则为了获得曲柄摇杆机构 其机架应取 A 最短杆 B 最短杆的相邻杆 C 最短杆的相对杆 D 任何一杆 39 若被联接件之一厚度较大 材料较软 强度较低 需要经常装拆 时 宜采用 A 螺栓联接 B 双头螺柱联接 C 螺钉联接 D 紧定螺钉联接 40 在凸轮机构的从动件选用等速运动规律时 其从动件的运动 A 将产生刚性冲击 B 将产生柔性冲击 C 没有冲击 D 既有刚性冲击又有柔性冲击 41 与标准直齿圆柱齿轮的复合齿轮形系数YFS值有关的参数是 A 工作齿宽b B 模数m C 齿数z D 压力角 42 齿轮传动中 轮齿齿面的疲劳点蚀经常发生在 A 齿根部分 B 靠近节线处的齿根部分 C 齿顶部分 D 靠近节线处的齿顶部分 43 普通圆柱蜗杆传动的正确啮合条件是 A mt1 ma2 t1 a2 B ma1 mt2 a1 t2 C mt1 ma2 t1 a2 D ma1 ma2 a1 t2 注 下标t表示端面 a表示轴向 1表示蜗杆 2表示蜗轮 44 下列联轴器中 能补偿两轴的相对位移并可缓冲 吸振的是 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 45 带传动的主要失效形式是带的 A 疲劳拉断和打滑 B 磨损和胶合 C 胶合和打滑 D 磨损和疲劳点蚀 填空题答案 1 流体摩擦 边界摩擦 干摩擦 混合摩擦 2 工作面的磨损 工作面间的压强 键槽对轴强度削弱较大 3 初拉力F0 带在小带轮上的包角 1 带与带轮间的摩擦系数f 最 大有效圆周力下的承载能力 带在小带轮上的包角小于大带轮上的包角 或带在大带轮上的包角大于小带轮上的包角 4 轮齿折断 齿面疲劳点蚀 热胶合 5 角接触球轴承 窄系列 P0 15 6 疲劳点蚀 局部塑性变形 发热以至胶合 7 胶合和磨损 轴瓦 8 高副 9 曲柄摇杆 双曲柄 10 匀速 刚性 11 节线 一对 12 模数m 压力角 13 相等 不相等 14 打滑 疲劳破坏 在保证带传动不打滑的条件下 具有一定的疲劳 强度和寿命 15 算功率Pc 小轮转速n1 16 越大 增大 17 弯矩 转矩 18 45 40Cr ZQSn10 1 ZQAl9 4 ZQSn10 1 ZQAl9 4 Q235 20 65Mn 碳素弹簧钢丝 65Mn GCr15 08F 45 19 心轴 转轴 传动轴 20 摩擦防松 机械防松 其它防松 21 开 磨损 22 三角形螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹 23 开式传动 闭式传动 24 齿面接触强度 25 齿轮轴 三 计算题 1 计算图示机构的自由度 若含有复合铰链 局部自由度和虚约束请 明确指出 1 F处为复 合铰链 H处 或I处 为虚约束 应除去 2 计算自由度 n 6 PL 8 PA 1 F 3n 2P1 PH 3 6 2 8 1 1 2 数z1 18 试确定大齿轮的齿数z2 齿轮的模数m和两轮 的分度圆直径 齿顶圆直径 已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动的标准中心距 a 108mm 传动比i12 3 小齿轮的齿 i12 3 Z2 i12Z1 3 18 54 a z1 z2 m 3mm d1 mz1 3 18 54mm d2 mz2 3 54 162mm da1 d1 2ha m 54 6 60mm da2 d2 2ha m 162 6 168nn 3 在图示传动装置中 已知各轮齿数为 z1 20 z2 40 z3 20 z4 30 z5 80 运动从 轴输入 轴输出 n 1000r min 转 动方向如图所示 试求输出轴 的转速n 及转动方向 这是一个混合轮系 齿轮3 4 5和系杆H组成一个行星轮 系 齿轮1 2组成一个定轴轮系 对于3 4 5 H组成的行星轮系 有 i 将n5 0代入上式得 即 1 4 5 1 对于1 2齿轮组成的定轴轮系 有 i 即 2 2 联立解 1 2 式 并考虑到n n1 n2 nH n3 n 得 将n 1000r min代入 得n 2500r min 负号说明n 转向与n 转向相反 4 某轴用一对圆锥滚子轴承支承 外圈窄边相对安装 已知 两轴承所承受的径向载荷分别为Fr 9000N Fr 5000N 其 内部轴向力分别为FS 2430N FS 1350N 传动件作用于轴上 的轴向力FA 1000N 判断系数e 0 32 当Fa Fr e时 X 1 Y 0 当Fa Fr e时 X 0 4 Y 1 88 试分别计算出轴承的当量动 载荷 轴向力 FS FA 2430 1000 3430N S 轴承 被放松 Fa FS 2430N 轴承 被压紧 Fa FS 3430N 当量动载荷 Fa Fr 2430 9000 0 27e X 0 4 Y 1 88 P X FY Y Fa 0 4 5000 1 88 3430 12672 6N 5 一重物匀速升降装置采用如图a所示的电机 圆柱蜗杆传动 系统 已知蜗杆传动的模数m 8mm 蜗杆头数及分度圆直径分 别为z1 1 d1 80mm 蜗轮齿数z2 50 卷筒直径D 250mm 重物 匀速升降的速度v 40m min 最大载重量W为4kN 工况系数KA 按1 0计 试分析 计算提升重物时的下列问题 1 该装置以40m min的速度匀速升起重物1m时 蜗杆应转多 少转 并在图中标明蜗杆的转向 蜗轮轮齿旋向 节点位置 处蜗杆及蜗轮的受力方向 2 若蜗杆与蜗轮齿面间当量摩擦系数f 0 18 该机构能否自 锁 3 若重物W 4kN 传动装置总的传动效率为 0 5 试计算 出电机的输出转矩Tm应是多少 4 若蜗轮轴采用如图b所示的两个角接触轴承7209 C支撑形 式 L 100mm 蜗杆传动效率 1 0 7 卷筒 联轴器 连接 蜗轮轴与卷筒轴 蜗轮轴上轴承的效率合计为 2 0 8 轴 承7209 C的基本额定动载荷和基本额定静载荷分别为C 29800N C0 23800N 其内部轴向力S 0 4Fr 径向载荷系数X 和轴向载荷系数Y分别为0 44和1 36 fT 1 0 fP 1 5 试计 算轴承II的寿命Lh为多少小时 1 蜗杆转 1 50 3 14 D 50 3 14 0 25 63 69 转 蜗轮转速 40 3 14 0 25 50 96r min 蜗杆转向 蜗轮轮齿旋向 蜗轮蜗杆受力分析方向如图所示 2 写出公式得1分 结论正确得1分 结论 该机构满足自锁性条件 3 写出公式得1 5分 结论正确得0 5分 6 图c所示为一托架 20kN的载荷作用在托架宽度方向的对称线上 用 四个螺栓将托架连接在一钢制横梁上 螺栓的相对刚度为0 3 螺栓组 连接采用普通螺栓连接形式 假设被连接件都不会被压溃 试计算 1 该螺栓组连接的接合面不出现间隙所需的螺栓预紧力F 至少应大于 多少 接合面的抗弯剖面模量W 12 71 106mm3 2 若受力最大螺