机械设计复习资料..

1、机械设计基础综合复习资料、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 答：主要失效形式：齿面点蚀、胶合设计准则：按匚H乞F H 设计，按二f乞F F 校核2. 试说明链传动的瞬时传动比为什么不恒定？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_ vRi© i cos P均匀。（或者主动轮以 3 1匀速转动，而从动轮转速为2二A? eg 二RqCOS ，轮1 R2 cos?B、丫在时刻变化，所以 3 2做非匀速转动，即：I二一 - 传动比i也在变化， ®2 R cosP所以不恒定。）3. 滑动轴承限制p和pv的意义分别

2、是什么？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 卩pv，二pv T摩擦功耗T发热量T -易胶合。限制pv是为了限制轴承温升、防止胶合。4. 设计蜗轮蜗杆减速器时，为什么要进行散热计算？答：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。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。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。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？答：从动件的匀速直线运动规律产生刚性冲击，所以应

3、用在低速、轻载的场合。7. 联轴器与离合器有何异同点。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？滚子.室说冲击 应芳强皿匝定题一一4图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. 带传动工作时，带应力变化情况如何？c

4、max在什么位置？由哪些应力组成？ 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。"-'max =；”1'“bl10请给出机构压力角的定义，并绘出一个曲柄摇杆机构压力角的大小。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. 带传动为什么要限制其最小中心距和最大传动比？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

5、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. 试说明为什么标准渐开线直齿圆柱齿轮传动具有可分性。答：因为标准渐开线直齿圆柱齿轮传动的传动比 “ =2迂二互二鱼O1P 乙 d b1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. 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？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. 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。答：机器 （1） 组成：由一系列人为的机件组

6、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. 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？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

7、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. 说明回转类零件动平衡与静平衡的区别。 答：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. 给出 2 种螺栓联接防松的方法，并说明其依据的原理。 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。、分析题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，轴川转 向n4如图。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。輸出题二一1图答：力与转动

8、方向如题二一1图(b)所示。2. 如题二一2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) n>m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) n>m轴上各轮啮合点处所受各分力的方向。题二一2图解：解题要点：(1 )nm f n” f Ft2 T Fai(2) Fa5 t Fa4 f Fa3 f Fa2f Ftl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. 请分析为什么闭

9、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。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. 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。解题要点：（1）根据4轮的转向可判断出

10、3、2、1轮转向,见题二一1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n1,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

11、承_1FqiK3_r-4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？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）。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 = 3n - 2Pl - PH=3 4 2 5 1 1 T2.如题三一2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。题三一2图2、解:i = z2Z3Z4Z3zZ5_ 25

12、60 40他Z5 向下转。zZ2z3'z4'zz3'-乙20 1 303. 如题三一3图平面机构，试求其自由度（如有复合铰链、虚约束、局部自由度请标出）解:P = 3n - 2Pl - PH-3 7一2 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.如题三一4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）云=900N;（3）Fa=1120N （注：轴承的内部轴向力Fs=0.68 Fr）。Fa题三一4

13、图4.解：Fsi =0.68Fr1 =0.68 8000 =5440NFs =0.68FrFS2 =0.68Fr2 = 0.68 5200 = 3536N(1) FS1 FA =5440 2200 =7640 FS2 =3536N所以 II 端为压紧端，Fa2 二 Fa F& = 2200 5440 二 7640N所以I端为放松端，Fa1二Fs 5440 N(2) F& Fa =5440 900 =6340 Fs2 =3536N所以 II 端为压紧端，Fa2 二 Fa Fs 900 5440 =6340N所以I端为放松端，Fa1二F& =5440N(3) Fs1 Fa

14、=5440 1120 =6560 Fs2 = 3536 N所以 II 端为压紧端，Fa2 二 Fa - F& =1120 5440 -6560N所以I端为放松端，Fa1 = F& -5440N5.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)解:77777724246.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Lh> 10 000h,允许最高工作转速n是多少？(3) 工作转速n=730r/min，若要求Lh&g

15、t; 10 000h，允许的最大当量动载荷 P是 多少？6.解：(1)L10h310660 730= 3757.3h310610h60(34000)3 1066200274.3rpm10000 60(3)3 106 C3:L10h60n3106 340003- 10000 60 730= 3_89735159817.4N7.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 自由度请标出）。2424题三一7图7.解:P = 3n - 2Pl - Ph=3汇 5一2汇 7_1 汇 0=1A处为复合铰链，无虚约束和局部自由度。8.如题三-8图为一圆盘铣刀装夹装置，铣刀靠两圆盘夹紧

16、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=0-1，可靠性系数Kf=1.2，轴2424由T、接合面 m=2和力矩平衡得：m F' 匹宜=K f T24F、心 T =12 3 2 0 =7 6 8 no0.0 2 5m 叫 0.0 2 52 0.1查表可知 45钢匚s =355MPa，匚600MPa，取 S=1.5355MP236.7MPaS 1.5-s4 1.3F. 43 76800 = 23.2mm十236.7 二所以选用M3 0 X 2螺纹。四、改错题1. 试指出该轴的设计错误，并画出改正图题四图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

17、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，套筒外径要比轴承内圈外径小；（5）齿轮夹不紧，与齿轮内孔配合的轴段比齿轮的宽度要短 2至3mm。（6）齿轮与轴周向没有连接；需要加键连接。试指出该轴的设计错误，并画出改正图。题四图答：(1) 轴承不成对，应换成两个深沟球轴承或两个角接触球轴承正装；(2) 轴承定位轴肩太高，应改为定位轴肩低于轴承内圈的外径；(3) 齿轮没有圆周方向的定位，应加上键连接；23mm；(4) 齿轮夹不紧，应改为与齿轮配合的一段

18、轴的长度小于齿轮的宽度(5) 皮带轮与轴没有圆周方向的定位，应加上键连接。参考答案二、分析题1答：力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) nwf nm t nnFt2 Fai(2) Fa5 t Fa4 t Fa3 t 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->左雄2. 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

19、进行设计，按弯曲强度进行校核。3. 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）；（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）

20、 o/In 1Fqi(b)左雄左雄5. 解:L10 住）1。一IL'101L108L10 h= (C)3106P60n(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ZZ2Z3'Z4'Z3Z4Z5乙'Z3'Z4'25 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

21、度。4.解:FSi =0.68Fr1 =0.68 8000 =5440NFS =0.68FrFs2 =0.68Fr2=0.68 5200 = 3536N(1)FS1 FA =54402200 =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- 2R- 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