《机械设计基础》试题库2

《机械设计基础》题库

题型说明：

一、单项选择题（每小题1分，共10分）

二、多项选择题（每小题2分，共20分，错选或漏选均不得分）

三、填空题（每小题2分，共20分）

四、分析设计题（每小题10分，共30分）

（-）第一小题：运动简图、自由度计算或受力分析

（二）第二小题：连杆机构或凸轮机构的分析与设计

（三）第三小题：轴系结构改错

五、计算题（每小题10分，共20分）

（-）第一小题：齿轮机构或轮系相关计算

（二）第二小题：带传动、齿轮传动、轴承、联接等相关计算

第二部分主观题

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、根据下列题图，绘制活塞泵的机构运动简图，注意标注构件或运动副的编号

（10分）。

1、答：如图所示，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），以简单的线条绘出构件AB、BC、CE、

EF及机架（5分，错一个扣1分卜

2、根据下列题图，绘制的牛头刨床的机构运动简图，注意标注构件的编号（10

分卜

2、答：如图所示，以简单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分卜

3、指出下图所示机构的活动构件数n、低副数R和高副数4,计算该机构的自

由度，说明其是否存在复合较链、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卜（10分）

3、答：n=7（1.5分）；PL=9（1.5分）；PH=1（1分）；F=3CI-2PL-PH=2（1分）

C处存在复合较链（1分），F处存在局部自由度（1分），E处或E'处存在虚约

束（1分卜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分卜

4、指出下图所示机构的活动构件数n、低副数R和高副数R,计算该机构的自

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卜（10分）

4、答：n=6（1分）；PL=8（1分）；PH=1（1分）；F=3II-2PL-PH=1（1分）

B处存在局部自由度（1分），I处或H处存在虚约束（2分b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。已知：齿轮1的螺旋线方向

和轴III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：如图所示。（1）齿轮2,3均为右旋（2分）；（2）1、II回转方向如图（2分）；

（3）6个分力（各1分，共6分卜

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（2分卜

7、图示为由圆锥齿轮和斜齿圆柱齿轮组成的传动系统。已知：I轴为输入轴，

转向如图所示。试分析：（1）在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工、轴向力F“和径向力工的方向。（10分）

IIITI

ni

VA'

7、解：（1）各轴转向如图所示（3分卜（2）3轮左旋，4轮右旋（2分卜（3）2、

3两轮的各分力方向下图所示（5分，每错一处扣1分\

8、试分析画出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）各轴的回转方向如图所示（2分卜（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分卜（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图所示（6分卜

（二）第二小题：连杆机构或凸轮机构的分析与设计

1、分析下列曲柄摇杆机构，在图中画出C点处的压力角。，传动角八摇杆极限

位置CAQD,最小传动角为皿（须说明绘制最小传动角的过程卜（10分）

1、答：如下图画出C点处的压力角a（2分）和传动角1（2分卜

以九B,为圆心，以BC为半径，画出摇杆的极限位置C2以（2分卜

当BC杆处于BC位置时，炉/BCD为最大值，传动角r480°-4£山（1分卜

当BC杆处于B2c位置时，工NBZGD为最小值,传动角^=/B2c2D（1分卜

最小传动角/in为,和总中的最小值（2分卜

2、分析下列曲柄摇杆机构，在图中画出其极位夹角8,摇杆摆角”，死点位置。

如果行程速比系数K为1.2,则此时极位夹角处多少？（10分）

2、答：如下图画出极位夹角8（3分）和摇杆摆角〃（2分卜

死点位置：曲柄AB与连杆BC共线的两个位置（3分卜

K1?-1

极位夹角。=180。2—=180°x-——=16.36°（2分）

K+11.2+1

3、已知一曲柄滑块机构的曲柄长度加=15mm,偏距e=10mm,连杆的长度4c

=35mm。试求：（1）画出滑块的极限位置及行程4；（2）画出极位夹角及任意曲柄

转角尹时的压力角。；（3）描述任意曲柄转角中时压力角的方程；（4）画出最小

传动角Y*.（即最大压力角的位置，并量出其角度值。

导路

3、解：（1）滑块的极限位置G、C及行程〃如图所示（2分）

（2）标出极位夹角，及任意曲柄转角*时的压力角a（4分）

（3）根据图中的几何关系，任意位置的压力角a为：

sin«=（e+/ABsin^）//BC（2分）

（4）显然，除了曲柄转角0之外，其它参数均为常数

所以当e=90°时，压力角最大，测量可得％产45.6°（1分）

故最小传动角Ymin=90°-%ax=44.4°（1分）

4、已知曲柄摇杆机构的行程速比系数K=l.4,摇杆的摆角6=40°,摇杆长度

CD=42mm,机架长度AD=30mm,请设计该曲柄摇杆机构。

4、解:计算0=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0=40°；（1分）

作C2PLec2,作CP使NC2Gp=90°—，，交于P;（1分）

作△PCQ的外接圆，则A点必在此圆上；（1分）

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尸ABi+BC,AC2=BC2-AB2,得AB=（ACLAC?）/2；（1分）

以A为圆心,AG为半径作弧交于E,得AB=EG/2；（1分）

作EG的垂直平分线，得AB的长度（即EC/2）；（1分）

以A点为圆心，以EG/2为半径作圆求得艮、B”（1分）

AB、BC、CD、AD所组成的连杆机构即为题目所求机构。（1分）

5、设计偏置尖顶直动从动件盘形凸轮的轮廓曲线。已知该凸轮的基圆半径r。（按

比例缩小后等于下图中7到7,的距离），从动件偏距e（按比例缩小后等于下

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下图

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

分）

5、答：如下图所示。①选比例尺〃/,作基圆用和偏距圆e（2分卜②等分位移

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分卜

6、设计对心滚子移动从动件盘形凸轮的轮廓曲线。已知凸轮的基圆半径ro（按

比例缩小后等于下图中7到7'的距离），滚子半径介（按比例缩小后等于下图

中1到1'的距离），凸轮角速度0的方向为逆时针，从动件的运动规律如下图

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）

(P

6、答：如下图所示。①选比例尺必，作基圆用。（1分卜②等分位移曲线及反向

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（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分卜⑤作滚子圆族及内（外）包络线（2分）

7、如图所示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。已知偏距e=8mm,基圆半径ro=15mm,直线

0C、0D的长度为30nlm,/C0D=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&,回程运动角5。和远休止角a2；

（2）推杆推程最大压力角CU的数值及出现的位置；（3）推杆回程最大压力

角“皿的数值及出现的位置。

注：当前题图只用于示意，请选择适当的比例重新作图求解（10分卜

7、解：取适当尺寸比例尺作图（2分）

（1）推杆的升程如图所示，测量得h=27mm（1分）

凸轮推程运动角如图所示，测量得&=79°（1分）

回程运动角如图所示，测量得8。=44°（1分）

远休止角如图所示，测量得瓯=208°（1分）

（2）推程段最大压力角出现在D点，其值为CU'=44°（2分）

（3）回程段最大压力角出现在C点，其值为a*=71°（2分）

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度时的压力角丽从动件的位移s。（10分）

8、解：结果如图所示。评分标准：理论轮廓曲线如图所示（2分），偏距圆如图

所示（2分），基圆如图所示（2分）；凸轮从图示位置转过90度时的压力角a如

图所示（2分），从动件的位移s如图所示（2分卜

（三）第三小题：轴系结构改错

1、结构改错题。分析下列图示标号处是否存在结构错误，如有错误则说明错误

原因（选答10处标号即可，每错一处扣1分卜（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:与轴承内圈配合轴段太长，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、结构分析题。如图所示为某减速器输出轴的结构图，试分析下列图示标号处

是否存在结构错误，如有错误则说明错误原因。（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、结构分析题。如图所示，斜齿轮用油润滑，轴承用脂润滑。试分析下列图示

标号处是否存在结构错误，如有错误则说明错误原因。（10分）

3、评分标准：每错一处扣1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配合的轴段的长度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右端轴承配合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、结构分析题。如图所示为某轴系结构图，试分析下列图示标号处是否存在结

构错误，如有错误则说明错误原因。（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配合的轴段长

5套筒高于轴承内圈；6右端轴承配合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、结构分析题。如图所示为某轴系结构图，试分析下列图示标号处是否存在结

构错误，如有错误则说明错误原因。（10分）

10

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一致；9.套筒高度过高；10.箱体剖面线方向应一致。

6、结构分析题。图示为一用对圆锥滚子轴承外圈窄边相对安装的轴系结构，润

滑方式、倒角和圆角忽略不计，试分析下列图示标号处是否存在结构错误，如有

错误则说明错误原因。（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（应该局部剖视）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可靠；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、结构分析题。如图所示为某轴系结构图，试分析下列图示标号处是否存在结

构错误，如有错误则说明错误原因。（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一致。

8、结构分析题。如图所示为某轴系结构图，试分析下列图示标号处是否存在结

构错误，如有错误则说明错误原因。（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一致；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齿轮轴向定位不可靠；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轴承与轴为过盈配合，

不需要键槽。

9、分析图示轴系结构上的结构错误，指出结构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。

轴的结构设计找出错误

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可靠

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，轴承装配不方便

(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

3.零件的结构工艺性问题

(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

轴结构常见错误总结

㈠、轴本身的常见结构错误：

⑴、必须把不同的加工表面区别开来；

⑵、轴段的长度必须小于轮毂的长度；

⑶、必须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、一定要成对使用；

②、方向必须正确，必须正装或反装；

③、外圈定位(固定)边一定是宽边。

⑵、轴承内外圈的定位必须注意内外圈的直径尺寸问题

①、内圈的外径一定要大于固定结构的直径；

②、外圈的内径一定要小于固定结构的直径。

⑶、轴上如有轴向力时，必须使用能承受轴向力的轴承。

⑷、轴承必须考虑密封问题；

⑸、轴承必须考虑轴向间隙调整问题。

㈢、键槽的常见错误：

⑴、同一轴上所有键槽应在一个对称线上；

⑵、键槽的长度必须小于轴段的长度；

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，轴承端盖一定要顶在轴承的大端;

⑵、和机体的联接处必须要考虑轴承的间隙调整问题；

⑶、轴承端盖为透盖时，必须和轴有间隙，同时，必须考虑密封问题。

㈤、螺纹的常见错误

⑴、轴上螺纹应有螺纹退刀槽；

⑵、紧定螺钉应该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、避免螺纹联接件承受附加弯矩。

五、计算题

（-）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已丢失，留下小齿

轮1,已知中心距a=112.5mm,z,=28,daI=90mm,求丢失的大齿轮2的模数，

齿数，基圆直径，基圆齿距，以及这对齿轮的传动比（cos2（r=0.94卜（10分）

1、解：因小齿轮1为正常齿制的直齿圆柱，故

ha*=l,c*=0.25,a=20°（1分）

由于d“尸di+2ha=Zim+2h：m=28m+2m=90mm（1.5分）

得齿轮的模数m=3mm（1.5分）

x

又因a=（di+dj）/2=（Zi+z2）m/2=（28+z2）3/2=112.5mm（2分）

得大齿轮2的齿数Z2=47（1分）

大齿轮2的基圆直径cL=d2cos（7=z2mcos20°=132.54mm（1分）

大齿轮2的基圆齿距pi,2=pcosCFTTmcos20°=8.85mm（1分）

这对齿轮的传动比i=Z2/zi=47/28=1.68（1分）

2、一对直齿圆柱齿轮机构，已知压力角a=20°,齿轮2的齿数Z2=28,模数

m=3mm,传动比ii2=2,安装中心距a-65mm,求：齿轮1的齿数zi;两轮分

度圆半径ri,r2；啮合角的余弦cosa',两轮节圆半径J,r'2°（cos20°=0.94,sin20°

=0.34）（10分）

2、解：由Z2=28,2=2,得

ii2=z2/z,=2（1分）

故齿轮1的齿数％=14（1分）

由Zi=14,Z2=28,m=3mm,得（1分）

ri=mz1/2=21mm（1分）

r2=mz2/2=42mm（1分）

故标准安装的中心距a=r,+r2=63mm（1分）

由a-65mm,a=20°,得

cosaJ=a/a'cosa=63/65Xcos20°=0.911（2分）

两轮节圆半径n=65/63n=21.67mm（1分）

n=65/63。=43.33mm（1分）

3、一对标准安装的渐开线标准直齿圆柱齿轮外啮合传动，已知:a=100mm,

Z,=20,Z2=30,a=20°,dal=88mmo求：①齿轮的模数m;②两轮的分度圆直径

d,,d2；③两轮的齿根圆直径d门，df2；④两轮的基圆直径九，db2；⑤顶隙

c（cos20°=0.94,sin20°=0.34卜（10分）

3、解：①模数m=2a/（Z,+Z2）=2X100/（20+30）mm=4mm（2分）

②分度圆直径d尸mZ|=4X20mm=80mm（1分）

d2=mZ2=4X30mm=120mm（1分）

③由hf=m（ha*+c*）,ha*=l,c*=0.25,得（1分）

齿根圆直径dtl=d,-2hf=[80-2X4X（1+0.25）]mm=70mm（1分）

df2=d2-2hf=[120-2X4X（1+0.25）]mm=110mm（1分）

④基圆直径d“=dicosa=80XcosZOOmm=75.2mm（1分）

db2=d2cosa=120Xcos20°mm=l12.8mm（1分）

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，已知：

Z,=20,Z2=40,m=4mm,h>lo为了提高传动的平稳性，用一对标准斜齿圆柱齿轮来

替代，并保持原中心距、模数（法面X传动比不变，要求螺旋角％20。。试设

o

计这对斜齿圆柱齿轮螺旋角B尽量接近20。时的齿数ZbZ2（cos20=0.94,sin20°

=0.34卜（10分）

4、解：由Zi=20,Zz=40,m=4mm,得

原中心距a=（di+dJ/2=（Zi+z2）m/2=（20+40）x4/2=120mm（1分）

原传动比i=z2/z,=40/20=2（1分）

因要保持原中心距、模数（法面）传动比不变，故对斜齿轮有

Z2=2*ZI（1分）

a=———（Z1+z2）=6-i=120mm

2cos尸'cos夕（2分）

得：cosp=z/20,z,<20,又zi必须为整数，故（1分）

当z,=19时，cosp=19/20=0.95>cos20°=0.94（1分）

当z尸18时，cosp=18/20=0.9<cos20°=0.94（1分）

又由于20°,故

螺旋角B尽量接近20。时小斜齿轮的z尸19（1分）

此时大斜齿轮的Z2=2*Z,=38（1分）

5、如图所示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

轮的齿数如图所示，求脑，并通过画箭头的方法表示提升重物时各齿轮的转向。

（10分）

5、答：该轮系为定轴轮系，其传动比大小为

心当等=—8（3分）

提升重物时各齿轮的转向如下图所示。（7分，每个齿轮转向1分）

6、如图所示轮系中，若已知各轮齿数4=Z2=Z4=Z5=20/3=40/6=60，求3，

并说明轮1与转臂H的转向是相同还是相反。（10分）J—I

6、答：1、2、3为定轴轮系，故（1分）

八=2=_咨=_么=_界=_2（2分）

n3zxz2Z]2（）

4、5、H、6为周转轮系，故（1分）

黑="纯=（—1）幺=一T=—3（2分）

〃6—%z42（）

又〃3=〃4，〃6=0，故：（的一”“）/（-%）=-3（1分）

得：%/〃H=4（1分）

故：AH=W3H=-8（1分）

轮1与转臂H转向相反（1分）

7、在如图所示的轮系中，已知各轮齿数为Zi=6,Z2=Z'2=25,Z3=57,Z4=56,

试求传动比ii4o（10分）

7、答：1、2、H、3为周转轮系，故（2分）

w

lw=l-/13=1-(-1)'=l+=

Z62

t（2分）

3、2、2'、4、H为周转轮系，故（2分）

Z,•Z3,25x571

i4H=＞乙3"=1_—___=]_______=____

Z4Z256x2556（2分）

・・

"14=—=l\H"〃4二一588

（2分）

8、在下图的轮系中，各齿轮的齿数如图所示，求i1H,并说明轮1与系杆H转向

关系。（10分）

8、答：1、2为定轴轮系，故（1分）

ii2=C0i/co2=—Z2/Z尸-2（2分）

2'-3-4-H为周转轮系，故3分）

.H^^21H

Z2'4=*=_4

g一①H

co2'（2分）

=

又CO2=co2Jco40,故：（1分）

年f+Ii”

（1分）

ilH=i12Xi2H=T。（1分）

轮1与系杆H转向相反（1分）

、在如图所示的轮系中,已知齿数备=

915,Z2=25,Z2.=20,Z3=60On^OOr/min,

n3=50r/min,转向见图，求n“。（10分）

9、答：该轮系为差动轮系，其转化轮系的传动比（1分）

「3"一〃f4Z,（3分）

设m为正，2为负（1分）

200〃25x60.

—，=3（2分）

（-50）“15x20

nH=-8.3r/min（1分）

n”与国方向相同（2分）

（二）第二小题：带传动、齿轮传动、轴承、联接等相关计算

1、已知V带传动所传递的最大功率P=7.5kW,带速i/=10m/s,现测得紧边

拉力々是松边拉力尼的2.5倍。试求有效拉力尸、初拉力F。、紧边拉力K和松

边拉力工。（10分）

1、答：（1）有效圆周力尸=1000P/v=1000x7.5/10N=750N（2分）

（2）紧边拉力甚、松边拉力尼与初拉力《:

Fx=2.5工耳一名=750（3分）

F2=500NF,=1250N（3分）

K=S+g）/2=875N（2分）

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360No试求:（1）该传动所能传递的最大有效拉力为多少？（2）

若以=100mm，其传递的最大转矩为多少？（3）若传动效率为0.95,弹性滑

动忽略不计，求从动轮的输出功率。（10分）

参考公式：心=2与宗;

11]11/0.51/r

2、解：⑴£,=21一,=2x360x-,=478.35N(4分)

“°\+\/efa1+1/6咐"

(2)最大扭矩T=£c.?=478.35x^=23917.5N.mm(3分)

P-工卢x095=工:X〃网dix095

1000

(3)输出功率60x1000x1000（3分）

,-478.35x1450x^x100………

=------------------x0.95=3.63kW

60x1000x1000

3、某V带传动所传递的功率尸=7.5kW,带速i/=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：心=2与e°6625=1.94

叱°1+1/*

3、解：（1）有效圆周力工="9丝=驷也m=750N（3分）

v10

（2）最小预紧力乙=丝.勺“=型.也已=1172.9N（3分）

°2eJ21.94-1

（3）紧边拉力耳=耳+g=1172.9+—=1547.9N（2分）

（4）松边拉力工=6,一曰=1172.9-T=797.9N（2分）

4、一闭式外啮合标准直齿圆柱齿轮减速传动，已知：传动比U3，模数o=3mm。

小齿轮齿数4=20,齿宽«=70mm,大齿轮齿宽Zj2=60mm,若主从动轮的许用

应力QHi】=700MPa,[aH2]=550MPa,载荷系数为1.5,节点区域系数为2.5,弹

性系数为189.8腐；,重合度系数为1,齿轮转速ni=1000r/mino（1）按已知条

件说明参考公式中各参数的取值。（2）按接触疲劳强度，求该传动所能传递的最

大转矩和功率。（10分）

参考公式“〃=zzz,严耳ME]

4、答：⑴弹性系数Z-=189.80两，节点区域系数4=2.5，重合度系数4=1,

载荷系数4=1.5,〃=/，=3,齿宽h=/?2=60mm,@=mzi=3x20=60mm,许用

应力[OH]=[OH2]=550Mpa(6分,每错一个扣1分)

T<6/bd；u/

'~(ZEZHZy力K(〃+l)

⑵=____亚_____60x6()2xJ

（2分）

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

=7255L55N.m〃z

72551.55x1000.„....

p..,=---—―工=----------7---=7.5c9o7ZW（2分）

lmmaxv9.55xlO69.55xlO6

5、有一滚动轴承，型号为30210,其基本额定动载荷G=73300N,已知工作温

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

载荷Fa=2500N,转速/7=900r/mino30210其它参数:e=0.4,X=0.4,Y=1.4o（1）

试计算轴承的当量动载荷P。（2）试预测轴承寿命。（10分）

5、答：（1）6/工=0.4167>0.4,X=0.4,丫=1.4（3分）

尸=的（亚+K/）=1.1x（0.4x6000+1.4x2500）=M90N（3分）

10

，=主人.,106（CY106/73300）行,./“八、

（2）轴承寿np.L.=----=-------x------h—c5n9o8r6n0//（4刀）

ha）n{Pj60x900^6490）

6、某轴由一对31106轴承支承，如图所示.两轴承所受到的径向载荷分别为

Fn=2000N,Fr2=1000N,且轴上作用有轴向载荷FA=1000NO（10分）

（1）请判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,,S2并确定方向；

（3）求两轴承的轴向力Fa1、Fa2o

角接触球轴承圆锥滚

轴承类型

a=15°a=25°a=40°子轴承

派生轴向力0.4Fr0.68Fr1.14FrFr/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）

(2)S=Fn/3.4=2000/3.