機(jī)械設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)資料

1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)綜合復(fù)習(xí)資料一、簡答題1.閉式軟齒面的齒輪傳動(dòng)齒輪主要失效形式是什么，其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則又是什么?答：主要失效形式：齒面點(diǎn)蝕、膠合 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：按 設(shè)計(jì)，按 校核2. 試說明鏈傳動(dòng)的瞬時(shí)傳動(dòng)比為什么不恒定？ 2. 答：由于鏈傳動(dòng)的多邊形效應(yīng)，當(dāng)主動(dòng)輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)鏈輪運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻。（或者主動(dòng)輪以1勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，而從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速為 ，、在時(shí)刻變化，所以2做非勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，即： 傳動(dòng)比i也在變化，所以不恒定。）3.滑動(dòng)軸承限制p和pv的意義分別是什么? 答：限制軸承平均壓強(qiáng)p，防止p過高，油被擠出，產(chǎn)生 “過度磨損”； 軸承發(fā)熱量單位面積摩擦功耗pv， pv摩擦功耗發(fā)熱量易膠合。限制pv是為了限制軸承溫

2、升、防止膠合。4. 設(shè)計(jì)蝸輪蝸桿減速器時(shí)，為什么要進(jìn)行散熱計(jì)算？答：因?yàn)橄鄬λ俣?vs很大，效率低，導(dǎo)致發(fā)熱大，所以蝸輪蝸桿易產(chǎn)生膠合失效，因此必須要進(jìn)行散熱計(jì)算。5. 試說明曲柄搖桿機(jī)構(gòu)與雙曲柄機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)之間的演化關(guān)系。答：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的搖桿（另一連架桿）也變?yōu)榍你q鏈四桿機(jī)構(gòu)就演化為雙曲柄機(jī)構(gòu)。6. 凸輪從動(dòng)件的勻速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律為什么常應(yīng)用在低速、輕載的場合？答：從動(dòng)件的勻速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律產(chǎn)生剛性沖擊，所以應(yīng)用在低速、輕載的場合。7. 聯(lián)軸器與離合器有何異同點(diǎn)。答：相同點(diǎn)：連接兩軸，傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力； 不同點(diǎn)：聯(lián)軸器是在機(jī)器停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，才能將兩軸分開；而離合器是在機(jī)器運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨時(shí)可

3、將兩軸分開。8. 給出鏈傳動(dòng)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(dòng)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(qiáng)度限定曲線；右上邊曲線-限制滾子、套筒沖擊疲勞破壞的強(qiáng)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(dòng)工作時(shí)，帶應(yīng)力變化情況如何？在什么位置？由哪些應(yīng)力組成？答：帶傳動(dòng)工作時(shí)，在松邊處帶應(yīng)力較小，由松邊繞入大帶輪增加了彎曲應(yīng)力，到緊邊應(yīng)力較大，緊邊進(jìn)入小帶輪處應(yīng)力最大。10. 請給出機(jī)構(gòu)壓力角的定義，并繪出一個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)壓力角的大小

4、。答：機(jī)構(gòu)壓力角：從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方向與受力方向所夾的銳角；繪圖略。11.帶傳動(dòng)為什么要限制其最小中心距和最大傳動(dòng)比？答：（1）中心距越小，帶長愈短。在一定速度下，單位時(shí)間內(nèi)帶的應(yīng)力變化次數(shù)愈多，會(huì)加速帶的疲勞破壞；如在傳動(dòng)比一定的條件下，中心距越小，小帶輪包角也越小，傳動(dòng)能力下降，所以要限制最小中心距。（2）傳動(dòng)比較大或中心距小時(shí)將導(dǎo)致小帶輪包角過小，傳動(dòng)能力下降，故要限制最大傳動(dòng)比。12.試說明為什么標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)具有可分性。答：因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比傳動(dòng)的兩齒輪中心距稍微有變化，不影響其傳動(dòng)比，所以標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)具有可分性。13. 剛性凸緣聯(lián)軸器有幾種對

5、中方法，各種對中方法的特點(diǎn)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(jī)器與機(jī)構(gòu)的定義，在生產(chǎn)中舉出一機(jī)器應(yīng)用的事例，并說明其有哪些機(jī)構(gòu)組成。答：機(jī)器 (1) 組成：由一系列人為的機(jī)件組合而成（2）運(yùn)動(dòng)特性：組成的各部分之間具有確定的運(yùn)動(dòng)（3）功、能關(guān)系：能夠代替人的勞動(dòng)完成有用功或者實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換 機(jī)構(gòu)：(1) 組成：由一系列人為的機(jī)件組合而成（2）運(yùn)動(dòng)特性：組成的各部分之間具有確定的運(yùn)動(dòng) 機(jī)構(gòu)沒有機(jī)器的第三個(gè)特征。內(nèi)燃機(jī)是機(jī)器，它的主機(jī)構(gòu)是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，還有配氣機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)。15.說明為什么

6、帶傳動(dòng)需要的張緊力大而鏈傳動(dòng)需要的張緊力小，哪種傳動(dòng)一般緊邊在上，哪種傳動(dòng)一般緊邊在下，為什么？答：帶傳動(dòng)是摩擦傳動(dòng)，它是靠張緊力產(chǎn)生摩擦力傳遞動(dòng)力，而鏈傳動(dòng)是嚙合傳動(dòng)，張緊力是減少鏈的顫動(dòng)，所以帶傳動(dòng)需要的張緊力大而鏈傳動(dòng)需要的張緊力小。一般緊邊在上，帶傳動(dòng)緊邊在下。是因?yàn)殒渹鲃?dòng)的松邊在上，易產(chǎn)生咬鏈；而帶傳動(dòng)松邊在上，可增大小帶輪上的包角。16.說明回轉(zhuǎn)類零件動(dòng)平衡與靜平衡的區(qū)別。答：回轉(zhuǎn)類零件動(dòng)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(dòng)平衡。17.給出2種螺栓聯(lián)接防松的方法，并說明其依據(jù)的原理。答：螺栓聯(lián)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(jī)械防松直接鎖?。浑p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(zhuǎn)向n4如圖。試：確定各輪轉(zhuǎn)動(dòng)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(zhuǎn)動(dòng)方向如題二1圖(b)所示。 蝸輪蝸桿轉(zhuǎn)向?yàn)橛倚?.如題二2圖所示傳動(dòng)系統(tǒng)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(dòng)，要求輸出齒輪6的旋轉(zhuǎn)方向如圖所示，試確定：（1）、軸的回轉(zhuǎn)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(diǎn)處所受各分力的方向。 題二2圖解：解題要點(diǎn)：（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(dòng)應(yīng)該按接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，按彎曲強(qiáng)度進(jìn)行校核，而閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)則按照彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，按接觸強(qiáng)度校核。答：閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)主要失效形式是齒面的點(diǎn)蝕，其次是輪齒的折斷，所以按接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，按彎曲強(qiáng)度進(jìn)行校核。 閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)主要失效形式是輪齒的折斷，其次是齒面點(diǎn)蝕，所以按接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，按彎曲強(qiáng)度進(jìn)行校核。4. 如圖二4所示為二級圓柱齒輪傳動(dòng)，已知1輪為驅(qū)動(dòng)輪，4輪的螺旋線方向和轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動(dòng)方向標(biāo)在圖中。解題要點(diǎn)：(1)根據(jù)4輪的轉(zhuǎn)向可判斷出3、2、1輪轉(zhuǎn)向,見題二1圖(b)；（2）根據(jù)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(dòng)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(jù)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(jù)1輪上軸向力Fa1的

10、方向和轉(zhuǎn)向n1，用左右手法則，判斷1輪的螺旋線方向?yàn)樽笮婎}二4圖(b)。題二4圖 5在其他條件不變時(shí)，當(dāng)球軸承所承受的當(dāng)量動(dòng)載荷增加一倍時(shí)，軸承壽命將如何變化？在其他條件不變時(shí)，當(dāng)球軸承的轉(zhuǎn)速增加一倍時(shí)，軸承壽命將如何變化？三、計(jì)算題1.如題三1圖平面機(jī)構(gòu)，試求其自由度(如有復(fù)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(fù)合鉸鏈。2. 如題三2圖輪系，已知各輪齒數(shù)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(zhuǎn)向如圖，試求傳動(dòng)比i15,并用箭頭表示各輪的轉(zhuǎn)向。題三2圖2、解：

11、Z5向下轉(zhuǎn)。3.如題三3圖平面機(jī)構(gòu)，試求其自由度(如有復(fù)合鉸鏈、虛約束、局部自由度請標(biāo)出)。題三3圖解：C處為復(fù)合鉸鏈，E處為虛約束，F(xiàn)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，F(xiàn)r2=5 200N，軸上作用FA力如圖，試求下列情況下各軸承的內(nèi)部軸向力FS及軸向力Fa。 （1）FA=2200N;（2）FA=900N;（3）FA=1120N（注：軸承的內(nèi)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(jī)構(gòu)，試求其自由度(如

12、有復(fù)合鉸鏈、虛約束、局部自由度請指出)。題三5圖解：無復(fù)合鉸鏈、無虛約束和局部自由度。6.軸承7208的基本額定動(dòng)載荷C=34 000N。試問：(1) 當(dāng)量動(dòng)載荷P=6 200N，工作轉(zhuǎn)速n=730r/min，軸承的壽命Lh是多少？（2）當(dāng)量動(dòng)載荷P=6 200N，若要求Lh10 000h，允許最高工作轉(zhuǎn)速n是多少？（3）工作轉(zhuǎn)速n=730r/min，若要求Lh10 000h，允許的最大當(dāng)量動(dòng)載荷P是多少？6. 解：（1） （2）（3）7.如題三7圖所示的平面機(jī)構(gòu)，試求其自由度(如有復(fù)合鉸鏈、虛約束、局部自由度請標(biāo)出)。題三7圖7. 解：A處為復(fù)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(zhuǎn)動(dòng)。已知最大切削力F=4 000N，圓盤與銑刀間的摩擦系數(shù)，可靠性系數(shù)Kf=1.2,軸的材料為45鋼，其它尺寸如圖所示，試計(jì)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(cuò)題1.試指出該軸的設(shè)計(jì)錯(cuò)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(chǎn)生摩擦；應(yīng)將軸承蓋與軸之間留有間隙。（3）軸承較難裝，要加以臺(tái)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(nèi)圈外徑?。唬?）齒輪夾不緊，與齒輪內(nèi)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(shè)計(jì)錯(cuò)誤，并畫出改正圖。題四圖答：(1) 軸承不成對，應(yīng)換成兩個(gè)深溝球軸承或兩個(gè)角接觸球軸承正裝；(2) 軸承定位軸肩太高，應(yīng)改為定位軸肩低于軸承內(nèi)圈的外徑；(3) 齒輪沒有圓周方向的定位，應(yīng)加上鍵連接；(4) 齒輪夾不緊，應(yīng)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(yīng)加上鍵連接。參考答案二、分析題1.答：力與轉(zhuǎn)動(dòng)方向如題二1圖(b)所示。 蝸輪蝸桿轉(zhuǎn)向?yàn)?/p>

15、右旋。(b)2. 解：解題要點(diǎn)：（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(dòng)主要失效形式是齒面的點(diǎn)蝕，其次是輪齒的折斷，所以按接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，按彎曲強(qiáng)度進(jìn)行校核。 閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)主要失效形式是輪齒的折斷，其次是齒面點(diǎn)蝕，所以按接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，按彎曲強(qiáng)度進(jìn)行校核。4. 解題要點(diǎn)：(1)根據(jù)4輪的轉(zhuǎn)向可判斷出3、2、1輪轉(zhuǎn)向,見題二1圖(b)；（2）根據(jù)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(dòng)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(jù)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(jù)1輪上軸向力Fa1的方向和轉(zhuǎn)向n1，用左右手法則，判斷1輪的螺旋線方向?yàn)樽笮?，見題二4圖(b)。(b)5. 解：三、計(jì)算題1.解：B處為局部自由度，E或F處為虛約束，沒有復(fù)合鉸鏈。題三1圖2. 解：Z5向下轉(zhuǎn)。3. 解：C處為復(fù)合鉸鏈，E處為虛約束，F(xiàn)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(fù)合鉸鏈、無虛約束和局部自由度。6. 解：（1） （2）（3）7. 解：A處為復(fù)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(cuò)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(chǎn)生摩擦；應(yīng)將軸承蓋與軸之間留有間隙。