1、機械設計基礎綜合復習資料一、簡答題1.閉式軟齒面的齒輪傳動齒輪主要失效形式是什么，其設計準則又是什么?答：主要失效形式：齒面點蝕、膠合 設計準則：按 設計，按 校核2. 試說明鏈傳動的瞬時傳動比為什么不恒定？ 2. 答：由于鏈傳動的多邊形效應，當主動輪勻速轉動時，從動鏈輪運轉速度不均勻。（或者主動輪以1勻速轉動，而從動輪轉速為 ，、在時刻變化，所以2做非勻速轉動，即： 傳動比i也在變化，所以不恒定。）3.滑動軸承限制p和pv的意義分別是什么? 答：限制軸承平均壓強p，防止p過高，油被擠出，產生 “過度磨損”； 軸承發熱量單位面積摩擦功耗pv， pv摩擦功耗發熱量易膠合。限制pv是為了限制軸承溫

2、升、防止膠合。4. 設計蝸輪蝸桿減速器時，為什么要進行散熱計算？答：因為相對速度 vs很大，效率低，導致發熱大，所以蝸輪蝸桿易產生膠合失效，因此必須要進行散熱計算。5. 試說明曲柄搖桿機構與雙曲柄機構、曲柄滑塊機構之間的演化關系。答：曲柄搖桿機構中的搖桿（另一連架桿）也變為曲柄的鉸鏈四桿機構就演化為雙曲柄機構。6. 凸輪從動件的勻速直線運動規律為什么常應用在低速、輕載的場合？答：從動件的勻速直線運動規律產生剛性沖擊，所以應用在低速、輕載的場合。7. 聯軸器與離合器有何異同點。答：相同點：連接兩軸，傳遞運動和動力； 不同點：聯軸器是在機器停止運動時，才能將兩軸分開；而離合器是在機器運動時，隨時可

3、將兩軸分開。8. 給出鏈傳動的失效形式，并解釋題一 4圖曲線中，三條曲線的意義？ 題一4圖8、答：鏈傳動的失效形式：鏈條元件的疲勞破壞；鉸鏈鉸鏈磨損；銷軸與套筒（高速或潤滑不良）膠合；沖擊破壞；靜力拉斷；鏈輪輪齒磨損。左邊曲線-限制鏈板疲勞破壞的強度限定曲線；右上邊曲線-限制滾子、套筒沖擊疲勞破壞的強度限定曲線；右邊曲線-限制銷軸、套筒膠合失效的限定曲線。9帶傳動工作時，帶應力變化情況如何？在什么位置？由哪些應力組成？答：帶傳動工作時，在松邊處帶應力較小，由松邊繞入大帶輪增加了彎曲應力，到緊邊應力較大，緊邊進入小帶輪處應力最大。10. 請給出機構壓力角的定義，并繪出一個曲柄搖桿機構壓力角的大小

4、。答：機構壓力角：從動件運動方向與受力方向所夾的銳角；繪圖略。11.帶傳動為什么要限制其最小中心距和最大傳動比？答：（1）中心距越小，帶長愈短。在一定速度下，單位時間內帶的應力變化次數愈多，會加速帶的疲勞破壞；如在傳動比一定的條件下，中心距越小，小帶輪包角也越小，傳動能力下降，所以要限制最小中心距。（2）傳動比較大或中心距小時將導致小帶輪包角過小，傳動能力下降，故要限制最大傳動比。12.試說明為什么標準漸開線直齒圓柱齒輪傳動具有可分性。答：因為標準漸開線直齒圓柱齒輪傳動的傳動比傳動的兩齒輪中心距稍微有變化，不影響其傳動比，所以標準漸開線直齒圓柱齒輪傳動具有可分性。13. 剛性凸緣聯軸器有幾種對

5、中方法，各種對中方法的特點是什么？答：有兩種：一是用榫來定位，二是用鉸制孔螺栓定位。用榫來定位：定位好，可靠，便于安裝。用鉸制孔螺栓定位：安裝不方便。14.簡述機器與機構的定義，在生產中舉出一機器應用的事例，并說明其有哪些機構組成。答：機器 (1) 組成：由一系列人為的機件組合而成（2）運動特性：組成的各部分之間具有確定的運動（3）功、能關系：能夠代替人的勞動完成有用功或者實現能量的轉換 機構：(1) 組成：由一系列人為的機件組合而成（2）運動特性：組成的各部分之間具有確定的運動 機構沒有機器的第三個特征。內燃機是機器，它的主機構是曲柄滑塊機構，還有配氣機構凸輪機構和齒輪機構。15.說明為什么

6、帶傳動需要的張緊力大而鏈傳動需要的張緊力小，哪種傳動一般緊邊在上，哪種傳動一般緊邊在下，為什么？答：帶傳動是摩擦傳動，它是靠張緊力產生摩擦力傳遞動力，而鏈傳動是嚙合傳動，張緊力是減少鏈的顫動，所以帶傳動需要的張緊力大而鏈傳動需要的張緊力小。一般緊邊在上，帶傳動緊邊在下。是因為鏈傳動的松邊在上，易產生咬鏈；而帶傳動松邊在上，可增大小帶輪上的包角。16.說明回轉類零件動平衡與靜平衡的區別。答：回轉類零件動平衡了肯定滿足了靜平衡的條件，而滿足靜平衡了不一定滿足動平衡。17.給出2種螺栓聯接防松的方法，并說明其依據的原理。答：螺栓聯接防松的方法：開口銷和槽形螺母防松、雙背螺母防松。開口銷和槽形螺母防松

7、的原理是靠機械防松直接鎖住；雙背螺母防松是靠摩擦防松。二、分析題1.如題二1圖所示，已知：蝸桿軸為輸入，大錐齒輪軸為輸出軸，軸轉向n4如圖。試：確定各輪轉動方向、各輪螺旋線方向及所受各分力的方向。 題二1圖答：力與轉動方向如題二1圖(b)所示。 蝸輪蝸桿轉向為右旋。2.如題二2圖所示傳動系統中，1為蝸桿，2為蝸輪，3和4為斜齒圓柱齒輪，5和6為直齒圓錐齒輪。若蝸桿主動，要求輸出齒輪6的旋轉方向如圖所示，試確定：（1）、軸的回轉方向；（2）若要使、軸所受軸向力相互抵消一部分，蝸桿、蝸輪及斜齒輪3、4的螺旋線方向；（3）、軸上各輪嚙合點處所受各分力的方向。 題二2圖解：解題要點：（1） n n n

8、 Ft2 Fa1 （2）Fa5 Fa4 Fa3 Fa2 Ft1 由Fa3和n，用左右手法則，判定3輪為左旋。（3）輪2、輪3、輪4和輪5所受力見題二-2圖。3.請分析為什么閉式軟齒面齒輪傳動應該按接觸強度進行設計，按彎曲強度進行校核，而閉式硬齒面齒輪傳動則按照彎曲強度設計，按接觸強度校核。答：閉式軟齒面齒輪傳動主要失效形式是齒面的點蝕，其次是輪齒的折斷，所以按接觸強度進行設計，按彎曲強度進行校核。 閉式硬齒面齒輪傳動主要失效形式是輪齒的折斷，其次是齒面點蝕，所以按接觸強度進行設計，按彎曲強度進行校核。4. 如圖二4所示為二級圓柱齒輪傳動，已知1輪為驅動輪，4輪的螺旋線方向和轉向如圖所示。為了使

9、II軸上所受的軸向力抵消一部分，試確定各輪的螺旋線方向并將各輪軸向力Fa1、Fa2、Fa3、Fa4的方向、1輪的轉動方向標在圖中。解題要點：(1)根據4輪的轉向可判斷出3、2、1輪轉向,見題二1圖(b)；（2）根據一對斜齒圓柱齒輪正確嚙合的條件，知輪3為右旋；用左右手法則，判斷3輪上的軸向力Fa3（3輪為主動輪），由已知條件3輪軸向力Fa3與2輪軸向力Fa2相互抵消一部分，判斷出2輪軸向力Fa2的方向；根據作用力與反作用力定律，由2輪軸向力Fa2的方向判斷出1輪軸向力Fa1的方向，由3輪軸向力Fa3的方向判斷出4輪軸向力Fa4的方向，各軸向力方向見題二1圖(b)；（3）根據1輪上軸向力Fa1的

10、方向和轉向n1，用左右手法則，判斷1輪的螺旋線方向為左旋，見題二4圖(b)。題二4圖 5在其他條件不變時，當球軸承所承受的當量動載荷增加一倍時，軸承壽命將如何變化？在其他條件不變時，當球軸承的轉速增加一倍時，軸承壽命將如何變化？三、計算題1.如題三1圖平面機構，試求其自由度(如有復合鉸鏈、虛約束、局部自由度請指出)。題三1圖1.解：B處為局部自由度，E或F處為虛約束，沒有復合鉸鏈。2. 如題三2圖輪系，已知各輪齒數Z1=20、Z3=25、Z3=1、Z3=40、Z4=60 、Z4=30 、Z5=30， 3為單頭右旋蝸桿，齒輪1的轉向如圖，試求傳動比i15,并用箭頭表示各輪的轉向。題三2圖2、解：

11、Z5向下轉。3.如題三3圖平面機構，試求其自由度(如有復合鉸鏈、虛約束、局部自由度請標出)。題三3圖解：C處為復合鉸鏈，E處為虛約束，F處為局部自由度。4.如題三4圖所示，一對72610軸承分別受徑向力Fr1=8 000N，Fr2=5 200N，軸上作用FA力如圖，試求下列情況下各軸承的內部軸向力FS及軸向力Fa。 （1）FA=2200N;（2）FA=900N;（3）FA=1120N（注：軸承的內部軸向力FS=0.68 Fr）。 題三4圖4. 解：所以II端為壓緊端，所以I端為放松端，所以II端為壓緊端，所以I端為放松端，所以II端為壓緊端，所以I端為放松端，5.如圖平面機構，試求其自由度(如

12、有復合鉸鏈、虛約束、局部自由度請指出)。題三5圖解：無復合鉸鏈、無虛約束和局部自由度。6.軸承7208的基本額定動載荷C=34 000N。試問：(1) 當量動載荷P=6 200N，工作轉速n=730r/min，軸承的壽命Lh是多少？（2）當量動載荷P=6 200N，若要求Lh10 000h，允許最高工作轉速n是多少？（3）工作轉速n=730r/min，若要求Lh10 000h，允許的最大當量動載荷P是多少？6. 解：（1） （2）（3）7.如題三7圖所示的平面機構，試求其自由度(如有復合鉸鏈、虛約束、局部自由度請標出)。題三7圖7. 解：A處為復合鉸鏈，無虛約束和局部自由度。8.如題三-8圖為

13、一圓盤銑刀裝夾裝置，銑刀靠兩圓盤夾緊隨主軸轉動。已知最大切削力F=4 000N，圓盤與銑刀間的摩擦系數，可靠性系數Kf=1.2,軸的材料為45鋼，其它尺寸如圖所示，試計算軸端所需的螺紋直徑。題三8圖解：中心主軸受力F=4000N， 由T、接合面m=2和力矩平衡得： 查表可知45鋼，取S=1.5 所以選用M30×2螺紋。四、改錯題1.試指出該軸的設計錯誤，并畫出改正圖。題四圖1.答：（1）與皮帶輪配合的軸段太長，夾不緊皮帶輪；需將該軸段縮短，短與皮帶輪寬度2至3mm。（2）軸承蓋與軸之間沒有間隙，產生摩擦；應將軸承蓋與軸之間留有間隙。（3）軸承較難裝，要加以臺階；（4）軸承定位不能既以

14、軸肩定位，又以套筒定位；只能用套筒定位，套筒外徑要比軸承內圈外徑小；（5）齒輪夾不緊，與齒輪內孔配合的軸段比齒輪的寬度要短2至3mm。（6）齒輪與軸周向沒有連接；需要加鍵連接。2. 試指出該軸的設計錯誤，并畫出改正圖。題四圖答：(1) 軸承不成對，應換成兩個深溝球軸承或兩個角接觸球軸承正裝；(2) 軸承定位軸肩太高，應改為定位軸肩低于軸承內圈的外徑；(3) 齒輪沒有圓周方向的定位，應加上鍵連接；(4) 齒輪夾不緊，應改為與齒輪配合的一段軸的長度小于齒輪的寬度23mm；(5) 皮帶輪與軸沒有圓周方向的定位，應加上鍵連接。參考答案二、分析題1.答：力與轉動方向如題二1圖(b)所示。 蝸輪蝸桿轉向為

15、右旋。(b)2. 解：解題要點：（1） n n n Ft2 Fa1 （2）Fa5 Fa4 Fa3 Fa2 Ft1 由Fa3和n，用左右手法則，判定3輪為左旋。（3）輪2、輪3、輪4和輪5所受力見題二-2圖。3. 答：閉式軟齒面齒輪傳動主要失效形式是齒面的點蝕，其次是輪齒的折斷，所以按接觸強度進行設計，按彎曲強度進行校核。 閉式硬齒面齒輪傳動主要失效形式是輪齒的折斷，其次是齒面點蝕，所以按接觸強度進行設計，按彎曲強度進行校核。4. 解題要點：(1)根據4輪的轉向可判斷出3、2、1輪轉向,見題二1圖(b)；（2）根據一對斜齒圓柱齒輪正確嚙合的條件，知輪3為右旋；用左右手法則，判斷3輪上的軸向力Fa

16、3（3輪為主動輪），由已知條件3輪軸向力Fa3與2輪軸向力Fa2相互抵消一部分，判斷出2輪軸向力Fa2的方向；根據作用力與反作用力定律，由2輪軸向力Fa2的方向判斷出1輪軸向力Fa1的方向，由3輪軸向力Fa3的方向判斷出4輪軸向力Fa4的方向，各軸向力方向見題二1圖(b)；（3）根據1輪上軸向力Fa1的方向和轉向n1，用左右手法則，判斷1輪的螺旋線方向為左旋，見題二4圖(b)。(b)5. 解：三、計算題1.解：B處為局部自由度，E或F處為虛約束，沒有復合鉸鏈。題三1圖2. 解：Z5向下轉。3. 解：C處為復合鉸鏈，E處為虛約束，F處為局部自由度。4. 解：所以II端為壓緊端，所以I端為放松端，所以II端為壓緊端，所以I端為放松端，所以II端為壓緊端，所以I端為放松端，5. 解：無復合鉸鏈、無虛約束和局部自由度。6. 解：（1） （2）（3）7. 解：A處為復合鉸鏈，無虛約束和局部自由度。8. 解：中心主軸受力F=4000N， 由T、接合面m=2和力矩平衡得： 查表可知45鋼，取S=1.5 所以選用M30×2螺紋。四、改錯題1.答：（1）與皮帶輪配合的軸段太長，夾不緊皮帶輪；需將該軸段縮短，短與皮帶輪寬度2至3mm。（2）軸承蓋與軸之間沒有間隙，產生摩擦；應將軸承蓋與軸之間留有間隙。