机械设计基础总复习及答案

《机械设计基础》综合复习资料一、简答题1.给出铰链四杆机构成为曲柄摇杆机构的条件。2.有一回转构件已经动平衡了，是否还要进行静平衡实验，为什么？3.给出下列滚动轴承的内径、类型及精度等级。622087312AC/P651103/P64.尖顶从动件与滚子从动件盘形凸轮轮廓之间有何关系。5.给出曲柄摇杆机构转化为曲柄滑块机构的条件。6.在机器中安装飞轮如何调速？为什么通常将飞轮安装在机器的高速轴上？7.给出滚动轴承基本代号的含义。8.请给出三种能将主动件的连续转动变成从动件间歇运动的机构。9.当不考虑重力和惯性力时，曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构以哪个构件为主动件时机构会出现死点，为什么？10．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?11．试说明链传动的瞬时传动比为什么不恒定？12.设计蜗轮蜗杆减速器时，为什么要进行散热计算？13.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。14．已知一个受预紧力F0和工作载荷FE的紧螺栓联接，单个螺栓与被联接件的受力变形图如题一—3图所示，根据图形标示，计算出螺栓的预紧力F0、总拉力Fa、工作载荷FE和残余预紧力FR?题一—3图15．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16．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？二、分析题1.如题二—1图所示为蜗轮传动与圆锥齿轮传动组合。已知输出轴上的锥齿轮4的转向n4，为了使中间轴上的轴向力相互抵消一部分，试确定：（1）蜗杆传动的螺旋线方向；（2）蜗轮的转动方向；（3）轮1和轮4所受的各分力的方向。题二—1图2.如题二—2图所示，分析偏置的曲柄滑块机构在图示位置的压力角和传动角。题二—2图3.如题二—2图所示的凸轮机构，请分析该凸轮机构的理论轮廓、实际轮廓、升程运动角、回程运动角、基圆和图示位置的压力角。题二—2图三、计算题1.如题三—1图的平面机构，试求其自由度(如有复合铰链、虚约束、局部自由度请指出)。题三—1图2.受横向载荷的普通螺栓联接，螺栓数为1，结合面示意如题三—2图所示，摩擦系数为0.15,横向载荷F=1000N，设螺栓的许用应力为MPa30][，试设计该螺栓联接。螺栓中心线题三—2图3.一对渐开线外啮合圆柱齿轮，已知,2,22,2121mmmzzn中心距a=44mm。若不采用变位齿轮而用标准斜齿圆柱齿轮凑中心距，求斜齿圆柱齿轮的螺旋角应为多少？4.如题三—3图所示，在斜齿圆柱齿轮减速器的输出轴中安装有一对70000AC角接触球轴承。已知Fr1=3500N，Fr2=1800N，斜齿圆柱齿轮的轴向力FA=1000N,载荷平稳。试分析图中两种装配方案，计算两种方案轴承力Fa（注：角接触球轴承附加轴向力FS=0.68Fr）。题三—3图5.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6.如题三—3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—3图7.如题三—2图为某手摇卷扬机传动系统，各齿轮的齿数均为已知，试求传动比15i的大小和提升重物时手柄的转向。题三—2图四、改错题1.试指出该轴的设计错误，并画出改正图。题四图2.试指出该轴的设计错误，并画出改正图。题四图3.试指出该轴的设计错误，并画出改正图。题四图《机械设计基础》综合复习资料参考答案一、简答题1.答：（1）最短构件与最长构件的长度和不大于其余两构件的长度之和。（2）最短杆的邻边为机架。2.答：转构件已经动平衡了，则肯定静平衡了，不需要进行静平衡实验。因为：刚性转子动平衡条件：ΣF＝0，ΣM＝0；而刚性转子静平衡条件：ΣF＝03.答：62208：6-深沟球轴承，22-尺寸系列，08-表示轴承内径85=40mm7312AC/P6：7-角接触球轴承，03-尺寸系列，12-表示轴承内径125=60mm，P6-精度等级6级51103/P6：5-推力球轴承，11-尺寸系列，03-表示轴承内径17mm，P6-精度等级6级4.答：滚子从动件盘形凸轮轮廓与尖顶从动件是法向等距曲线。5.答：当曲柄摇杆机构的摇杆长度无限长时，摇杆与连杆相连的转动副变成直线运动，此处安装一个移动副，就将曲柄摇杆机构变成了曲柄滑块机构。6.答：飞轮是一个储能器，当机器出现盈功，飞轮转动惯量很大，角速度变化很小，吸收很大的能量；当机器出现亏功，飞轮转动惯量很大，角速度变化很小，放出很大的能量，由于大的转动惯量，机器速度变化很小就可吸收和放出大的能量来进行速度的调节。飞轮安装在高速轴上时，重量小，节省材料，经济性好。7.答：左起第一位——代表轴承的类型左起第二位、第三位——代表轴承的尺寸系列左起第四位、第无位——代表轴承的内径尺寸。8.答：凸轮机构、槽轮机构、棘轮机构9.答：对于曲柄摇杆机构，当摇杆为主动件时，机构会出现死点。这是因为从动件（曲柄）与连杆共线时，机构的传动角为0；对于曲柄滑块机构，当滑块为主动件时，机构会出现死点。因为当滑块运动方向与连杆共线时，机构传动角为0。10.主要失效形式：齿面点蚀、胶合，设计准则即在保证齿面接触疲劳强度前提下，满足齿根弯曲疲劳强度11.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。）12.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。13.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。曲柄摇杆机构中摇杆无限长，与连杆相连的一点就作直线运动，作直线运动的这一铰链处安装上滑块，就演化成了曲柄滑块机构。14.解：预紧力：F0=5800N参与预紧力:Fn=2000N工作载荷:Fε=4400N总拉力:Fa=6400N15.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。16.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。11maxb二、分析题1.（1）蜗杆为左旋（2）（3）2.如下图所示：3.结合课本凸轮设计章节和下图作答。三、计算题1.解：活动构件数n=5,低副数PL=7,有虚约束，无复合铰链和局部自由度。2.解：1.受拉：取可靠系数为Kf=1.1则预紧力F’=Kf*F/μ*mz=1.1*1000/0.15*2=3667N作用应力为30Mpa则S=F/δ=3667/30*106=1.222*10-4m2r=6.24mm2.受剪：4F/πd2m≤[i]则d=(4F/πm[i])1/2=4.6mm3.解：4.解：1.Fs1=Fr1*0.68=2380N向左Fs2=Fr2*0.68=1224N向右因为Fs1+FA＞Fs2轴承有向左运动的趋势所以Fa2=Fs2=1224NFa1=FA-Fs2=1000-1224=-224N向左2.Fs1=Fr1*0.68=2380N向右Fs2=Fr2*0.68=1224N向左因为Fs1＞Fs2+FA轴承右端压紧所以Fa1=Fs1=2380N向右Fa2=Fa1-Fa=1380N向左5.解：Z5向下转6.解：7.解：I15=50/20*30/15*40/1*52/18=577.78逆时针四、改错题1.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。2.答：（1）左边第一处：轴承定位套筒外径太大；（2）左边第二处：轴承定位轴肩太高（3）左边第三处：轴承安装反了；（4）左边第四处：皮带轮与轴定位错误，不可能既用轴肩定位又用圆锥定位。3.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。