机械设计基础

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 一4图曲线中，三条曲线的意义？题一一4图召超疋M-i?詔矗9带传动工作时，带应力变化情况如何？C max在什么位置？由哪些应力组成？10. 请给出机构压力角的

2、定义，并绘出一个曲柄摇杆机构压力角的大小。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。、分析题n4如图。1. 如题二一1图所示，已知：蜗杆轴I为输入，大锥齿轮轴川为输出轴，

3、轴川转向 试：确定各轮转动方向、各轮螺旋线方向及所受各分力的方向。输出题二一1图3和4为斜齿圆柱齿轮，5和6为直2. 如题二一2图所示传动系统中，1为蜗杆，2为蜗轮,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)n、川轴的回转方向;(2)(3)n、川轴上各轮啮合点处所受各分力的方向。题二一2图若要使n、川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. 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. 如图二一4所示为二级圆柱齿轮传动，已知1轮为驱动轮，4轮的螺

4、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。XXX、fX4题二一4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. 如题三一1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）。题三一1图2. 如题三一2图轮系，已知各轮齿数乙=20、Z3=25、Z3 =1、Zb=40、乙=60、乙=30、Z5=30, 3 为单头右旋蜗杆，齿轮1的转向如图，试求传动比

5、i 15,并用箭头表示各轮的转向。题三一2图F rLFa4.如题三一4图所示，一对 72610轴承分别受径向力 Fri=8 000N , F5 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 F r)F r2|D11题三一4图题三一5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 L.是多少？(2) 当量动载荷 P=6 200N，若要求L. 10 0

6、00h，允许最高工作转速 n是多少？(3) 工作转速n=730r/min，若要求b 10 000h，允许的最大当量动载荷P是多少?7. 如题三一7图所示的平面机构，试求其自由度(如有复合铰链、虚约束、局部自由度请标题三一7图8. 如题三-8图为一圆盘铳刀装夹装置，铳刀靠两圆盘夹紧随主轴转动。已知最大切削力F=4000N，圆盘与铳刀间的摩擦系数JS =0.1，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。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，并画出改正图齿轮轴査 轴祇皮带轮题四图参考答案一、简答题答：主要失效形式：

7、齿面点蚀、胶合设计准则：按F校核从动链轮运转速度不均匀。v _ Ri 1 cos :R2 cosR? cos（或者 1 R2 cos ?蔦二応頁传动比i也在变化，1. 答：由于链传动的多边形效应，当主动轮匀速转动时, 主动轮以3 1匀速转动，而从动轮转速为B、丫在时刻变化，所以 3 2做非匀速转动，即:所以不恒定。）2. 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”；T轴承发热量*单位面积摩擦功耗卩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。3. 因为相对速度vs很大，效率n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。4

8、. 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。5. 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。6. 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。7. 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

9、-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。-max8. 答：带传动工作时，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。bl9. 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。10. 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

10、齿轮传动的传动比QPZ2db2112 :O1P乙db1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

11、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

12、与转动方向如题二一 1图(b)所示。 蜗轮蜗杆转向为右旋。输出(b)2.解：解题要点：(1 ) nwT nmn nFt2 I Fa1(2) Fa5 i Fa4 i Fa3 i Fa2 Ft1由Fa3和nn,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。左雄Ek-1-3. 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,见题二一1图（b

13、）；（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Fa2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 轴向力方向见题二一1图（b）；（3）根据1轮上轴向力Fa1的方向和转向n 1,用左右手法则，判断1轮的螺旋线方向为左 旋，见题二一4图（b） o/In 1Fqi(b)5. 解:L10 住）1。一IL101L108L10 h= (C)3106P60n(

14、h)L101L10L 10h年106 60 2n(h)二、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。P= 3 n 2Pl Ph=3 A- 2 51 1T题三一1图2. 解:i15Z2 Z3 乙ZZ2Z3Z4Z3Z4Z5乙Z3Z425 60 4020 1 30二 100Z5向下转3.解： P = 3n-2Pl-PH-3 7-2 9一1 1 = 2C处为复合铰链，E处为虚约束，F处为局部自由度。4.解:FSi =0.68Fr1 =0.68 8000 =5440NFS =0.68FrFs2 =0.68Fr2=0.68 5200 = 3536N(1) FS1 FA =544022

15、00 =7640 FS2 =3536N所以 II 端为压紧端，Fa2 二 FA Fsi = 2200 5440 二 7640N所以I端为放松端，Fai = Fsi =5440N(2) Fsi Fa =5440900 =6340 Fs3536N所以 II 端为压紧端，Fa2 =Fa Fsi =900 - 5440 =6340N所以I端为放松端，Fai二Fs 5440 N(3) FSIFA =5440 II20 =6560 FS2 =3536N所以II端为压紧端,Fa2 二 FA Fsi =ii20 5440 =6560N所以I端为放松端，Fai = Fsi = 5440 N5解：P= 3n- 2

16、R- Ph-3 7-2 I0-i 0= i无复合铰链、无虚约束和局部自由度。6.解：（i）(34000)3 106(2)(3)L10h310660n(h)二620060 730= 3757.3h(PW L10h 60(34000)3 106620010000 60=274.3rpm3 106 C3 L10h60n106 34000310000 60 73089735159817.4N7.解:P = 3n _ 2PL _ PH=3 5- 2 7T 0TA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 , T =F 卫=4000 160/2=320N m240 + 60 由T、接合面 m=2和力矩平衡得：m F 讥Kf Ts 4fKf T0.0 2 5m 叫1.2 3 2 00.0 2 52 0.1=7 6 8 N0查表可知 45 钢二s =355MPa，二b =600MPa，取 S=1.5“ s 355s MPa =236.7 MPaS 1.54 1.3F二二4 1.3 76800236.7-：=23.2mm所以选用 M3 0 X 2螺纹。2 至 3mm。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)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