2022年《机械设计基础》复习资料.pdf

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1、word 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 1匀速转动，而从动轮转速为，、在时刻变化，所以2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pv， pv 摩擦功耗发热量易胶合

2、。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 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

3、； 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？HHFFcoscoscos21122RRRvcoscos1221RRi精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 17 页 - - - - - - - - - - word 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

4、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？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。11maxb10. 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

5、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12121212bbddZZPOPOi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。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - -

6、 - - -第 2 页，共 17 页 - - - - - - - - - - word 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.

7、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

8、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、分析题精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 17 页 - - - - - - - - - - word 1. 如题二 1 图所示，已知：蜗杆轴为输入，大锥齿轮轴为输出轴，轴转向 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，

9、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）、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）、轴上各轮啮合点处所受各分力的方向。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 17 页 - - - - - - - - - - word 题二 2 图解：解题要点：（1） n n n Ft2 Fa1 （2）Fa5 Fa4 Fa3 Fa2 Ft1 由 Fa3和 n，用左右手法则，判定3 轮为左旋。（3

10、）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。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 17 页 - - - - - - -

11、 - - - word 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

12、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？精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第

13、 6 页，共 17 页 - - - - - - - - - - word 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 、)(6010)(6310hnPCLh)(26010)(6310hnPCLh211010LLrPCL631010)(rPCL631010)2(811010LL111524323HLPPnP精品资料 - - - 欢迎下载 - - - -

14、 - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 17 页 - - - - - - - - - - word 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：10030120406025431543 4 321543215zzzzzzzzzzzzzzi211927323HLPPnP精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - -

15、 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 17 页 - - - - - - - - - - word 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=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）FA=900N;（3）FA=1120N（注：轴承的内部轴向力FS=0.68 Fr） 。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

16、II端为压紧端，所以 I 端为放松端，FrFS68.0NFrFS5440800068.0168.01NFrFS3536520068.0268.02NFFFSAS3536764022005440) 1(21NFFFSAa76405440220012NFFFSAS353663409005440)2(21NFFFSAa6340544090012NFFFSAS3536656011205440)3(21NFFFSAa65605440112012NFFSa544011NFFSa544011NFFSa544011精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳

17、- - - - - - - - - -第 9 页，共 17 页 - - - - - - - - - - word 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=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 Lh10 000h，允许最高工作转速n 是多少？（3）工作转速 n=730r/min ，若要求 Lh10 000h，允许的最大当量动载荷P是多少？6.解

18、： （1）（2）1011027323HLPPnPhhnPCLh3 .37577306010)620034000()(6010)(636310rpmLPCnh3.274601000010)620034000(6010)(631063精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页，共 17 页 - - - - - - - - - - word （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

19、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=4 000N ，圆盘与铣刀间的摩擦系数1.0S，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，4000 160 / 23202DTFN m由 T、接合面m=2 和力矩平衡得：TKFmfs46040NnLCPh3336310364.78973515981730601000034000106010101725323HLPPnP精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载

20、名师归纳 - - - - - - - - - -第 11 页，共 17 页 - - - - - - - - - - word NmTKFSf7 6 8 0 01. 020 2 5.03 2 02.10 2 5. 0查表可知45 钢355sMPa，600bMPa，取 S=1.5 355236.71.5sMPaMPaSmmFd2 .237.236768003.143.14所以选用M302 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；

21、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。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 12 页，共 17 页 - - - - - - - - - - word 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

22、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23mm；(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） n n n Ft2 Fa1 （2）Fa5 Fa4 Fa3 Fa2 Ft1 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。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - -

23、- - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 13 页，共 17 页 - - - - - - - - - - word 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

24、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：精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 14 页，共 17 页 - - -

25、- - - - - - - word 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。)(6010)(6310hnPCLh)(26010)(6310hnPCLh211010LLrPCL631010)(rPCL631010)2(811010LL111524323HLPPnP10030120406025 4 31543 4 321543215zzzzzzzzzzzzzzi211927323HLPPnP精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下

26、载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 15 页，共 17 页 - - - - - - - - - - word 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。FrFS68.0NFrFS5440800068.0168.01NFrFS3536520068.0268.02NFFFSAS3536764022005440) 1(21NFFFSAa76405440220012NF

27、FFSAS353663409005440)2(21NFFFSAa6340544090012NFFFSAS3536656011205440)3(21NFFFSAa65605440112012NFFSa544011NFFSa544011NFFSa5440111011027323HLPPnPhhnPCLh3 .37577306010)620034000()(6010)(636310rpmLPCnh3.274601000010)620034000(6010)(631063NnLCPh3336310364.78973515981730601000034000106010101725323HLPPnP精品

28、资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 16 页，共 17 页 - - - - - - - - - - word 8.解：中心主轴受力F=4000N ，4000 160 / 23202DTFN m由 T、接合面m=2 和力矩平衡得：TKFmfs46040NmTKFSf7 6 8 0 01 .020 2 5. 03 2 02 .10 2 5.0查表可知45 钢355sMPa，600bMPa，取S=1.5 355236.71.5sMPaMPaSmmFd2.237.236768003 .143.14所以选用

29、M3 02 螺纹。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 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.(6) 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；(7) 轴承定位轴肩太高，应改为定位轴肩低于轴承内圈的外径；(8) 齿轮没有圆周方向的定位，应加上键连接；(9) 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23mm；(10)皮 带轮与轴没有圆周方向的定位，应加上键连接。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 17 页，共 17 页 - - - - - - - - - -