最新机械设计复习资料.docx

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最新机械设计复习资料

《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?

答：

主要失效形式：

齿面点蚀、胶合

设计准则：

按设计，按校核

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均匀。

（或者主动轮以ω1匀速转动，而从动轮转速为，

β、γ在时刻变化，所以ω2做非匀速转动，即：

传动比i也在变化，所以不恒定。

）

3.滑动轴承限制p和pv的意义分别是什么?

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μpv，∴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。

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η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—4图曲线中，三条曲线的意义？

题一—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？

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。

10.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

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。

二、分析题

1.如题二—1图所示，已知：

蜗杆轴Ⅰ为输入，大锥齿轮轴Ⅲ为输出轴，轴Ⅲ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。

题二—1图

答：

力与转动方向如题二—1图（b）所示。

蜗轮蜗杆转向为右旋。

2.如题二—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）Ⅱ、Ⅲ轴的回转方向；

（2）若要使Ⅱ、Ⅲ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）Ⅱ、Ⅲ轴上各轮啮合点处所受各分力的方向。

题二—2图

解：

解题要点：

（1）nⅣ→nⅢ→nⅡ→Ft2→Fa1

（2）Fa5→Fa4→Fa3→Fa2→Ft1

由Fa3和nⅡ，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—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3、2、1轮转向,见题二—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—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—4图（b）。

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—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—1图

1.解：

B处为局部自由度，E或F处为虚约束，没有复合铰链。

2.如题三—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—2图

2、解：

Z5向下转。

3.如题三—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）。

题三—3图

解：

C处为复合铰链，E’处为虚约束，F处为局部自由度。

4.如题三—4图所示，一对72610轴承分别受径向力Fr1=8000N，Fr2=5200N，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=0.68Fr）。

题三—4图

4.解：

所以II端为压紧端，

所以I端为放松端，

所以II端为压紧端，

所以I端为放松端，

所以II端为压紧端，

所以I端为放松端，

5.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）。

题三—5图

解：

无复合铰链、无虚约束和局部自由度。

6.轴承7208的基本额定动载荷C=34000N。

试问：

（1）当量动载荷P=6200N，工作转速n=730r/min，轴承的寿命Lh是多少？

（2）当量动载荷P=6200N，若要求Lh≥10000h，允许最高工作转速n是多少？

（3）工作转速n=730r/min，若要求Lh≥10000h，允许的最大当量动载荷P是多少？

6.

解：

（1）

（2）

（3）

7.如题三—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）。

题三—7图

7.解：

A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，铣刀靠两圆盘夹紧随主轴转动。

已知最大切削力F=4000N，圆盘与铣刀间的摩擦系数

，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。

题三—8图

解：

中心主轴受力F=4000N，

由T、接合面m=2和力矩平衡得：

查表可知45钢

，

，取S=1.5

所以选用M30×2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。

2.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；

（4）齿轮夹不紧，应改为与齿轮配合的一段轴的长度小于齿轮的宽度2~3mm；

（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—1图（b）所示。

蜗轮蜗杆转向为右旋。

（b）

2.解：

解题要点：

（1）nⅣ→nⅢ→nⅡ→Ft2→Fa1

（2）Fa5→Fa4→Fa3→Fa2→Ft1

由Fa3和nⅡ，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.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—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—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—4图（b）。

（b）

5.解：

三、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。

题三—1图

2.

解：

Z5向下转。

3.解：

C处为复合铰链，E’处为虚约束，F处为局部自由度。

4.解：

所以II端为压紧端，

所以I端为放松端，

所以II端为压紧端，

所以I端为放松端，

所以II端为压紧端，

所以I端为放松端，

5.

解：

无复合铰链、无虚约束和局部自由度。

6.

解：

（1）

（2）

（3）

7.解：

A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，

由T、接合面m=2和力矩平衡得：

送人□有实用价值□装饰□查表可知45钢

，

，取S=1.5

体现市民生活质量状况的指标---恩格尔系数，上海也从1995年的53.4%下降到了2003年的37.2%，虽然与恩格尔系数多在20%以下的发达国家相比仍有差距，但按照联合国粮农组织的划分，表明上海消费已开始进入富裕状态（联合国粮农组织曾依据恩格尔系数，将恩格尔系数在40%-50%定为小康水平的消费，20%-40%定为富裕状态的消费）。

所以选用M30×2螺纹。

附件

（二）：

四、改错题

人民广场地铁站有一家名为“漂亮女生”的饰品店，小店新开，10平方米不到的店堂里挤满了穿着时尚的女孩子。

不几日，在北京东路、淮海东路也发现了“漂亮女生”的踪影，生意也十分火爆。

现在上海卖饰品的小店不计其数，大家都在叫生意难做，而“漂亮女生”却用自己独特的经营方式和魅力吸引了大批的女生。

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至3mm。

据了解，百分之八十的饰品店都推出“DIY饰品”来吸引顾客，一方面顺应了年轻一代喜欢与众不同、标新立异的心理；另一方面，自制饰品价格相对较低，可以随时更新换代，也满足了年轻人“喜新厌旧”的需要，因而很受欢迎。

（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。

成功秘诀：

好市口＋个性经营（6）齿轮与轴周向没有连接；需要加键连接。

2.

（6）

（7）除了“漂亮女生”形成的价格，优惠等条件的威胁外，还有“碧芝”的物品的新颖性，创意的独特性等，我们必须充分预见到。

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；

（8）轴承定位轴肩太高，应改为定位轴肩低于轴承内圈的外径；

（9）

（10）调研提纲：

齿轮没有圆周方向的定位，应加上键连接；

（11）

（12）300元以下918%齿轮夹不紧，应改为与齿轮配合的一段轴的长度小于齿轮的宽度2~3mm；

（13）

（14）根本不知道□皮带轮与轴没有圆周方向的定位，应加上键连接。