《机械基础》分析.docx

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《机械基础》分析

《机械设计基础》课程复习资料

一、填空题：

1.无急回运动的曲柄摇杆机构，极位夹角等于______。

2.平面连杆机构中，同一位置的传动角与压力角之和等于______。

3.凸轮机构的从动件在推程阶段以等速规律运动时，会产生______冲击。

4.平行轴外啮合直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是______。

5.一对标准直齿啮合齿轮传动的中心距，等于两齿轮的______半径之和。

6.行星轮系是机构自由度等于______的周转轮系。

7.两个构件直接接触而组成的可动联接称为______。

8.使动不平衡的转子达到动平衡，至少需要在______个平衡面上进行平衡。

9.作平面相对运动的三个构件的三个瞬心位于______。

10.平行四边形机构有______个曲柄。

11.一个曲柄摇杆机构，极位夹角等于36º，则行程速比系数等于______。

12.为减小凸轮机构的压力角，应该______凸轮的基圆半径。

13.齿轮机构连续传动的条件是______。

14.刚性转子的动平衡的条件是______。

15.机械非周期性速度波动的调节方法是______。

16.凸轮机构的压力角随着基圆半径的增加而______。

17.直齿圆柱齿轮、蜗杆传动和直齿圆锥齿轮，其中用于交错轴传动的是______。

18.带传动的最大应力在______。

19.构成低副的两构件通过______接触。

20.以高副联接的两个构件的速度瞬心位置在______。

21.平底垂直于导路的直动推杆盘形凸轮机构，其压力角等于______。

22.动平衡是______面平衡。

23.曲柄摇杆机构中的最小传动角出现在曲柄与______两次共线的位置时。

24.具有急回特性的曲杆摇杆机构行程速比系数k______1。

25.标准直齿轮分度圆上的齿厚______齿槽宽。

26.曲柄摇杆机构出现死点，此时机构的______角等于零。

27.为减小凸轮机构的压力角，可______基圆半径。

28.减小滚子半径，滚子从动件盘形凸轮实际轮廓线外凸部分的曲率半径将______。

29.渐开线斜齿圆柱齿轮的______的齿廓曲线为渐开线。

30.表征蜗杆传动参数和几何尺寸关系的中间平面上蜗杆传动可看成______。

31.周转轮系由行星轮、中心轮和______组成。

32.平面高副引入了______个约束。

33.对于不直接接触的各个构件，其瞬心可用______来确定。

34.机械转子静平衡的目的在于消除或减少______的不良影响。

35.机械的周期性速度波动调节一般将飞轮安装在______上。

36.一机构满足杆长条件，如果以最短杆作为机架，则该机构为______机构。

37.凸轮从动件作简谐运动时在行程始末有______冲击。

二、单项选择题：

1.（）螺纹常用于联接,[]

A.三角形B.锯齿形C.梯形

2.在螺栓连接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是[]

A.提高强度B.提高刚度C.防松D.减小每圈螺纹牙上的受力

3.在下列滚动轴承中，不能承受轴向载荷的轴承是[]

A.深沟球轴承B.圆锥滚子轴承C.圆柱滚子轴承

4.滚动轴承寿命计算公式为

，ε为寿命系数，对于球轴承，ε=[]

A.1B.3C.1/3D.10/3

5.进行轴的结构设计时，按公式

计算出来的直径是按轴（）来计算的。

[]

A.受弯B.受扭C.受拉D.弯扭合成

6.设计键连接时，键的截面尺寸b×h通常根据（）由标准中选择。

[]

A.传递转矩的大小B.传递功率的大小C.轴的直径D.轴的长度

7.滚动轴承寿命计算公式为

，ε为寿命系数，对于滚子轴承，ε=[]

A.1B.3C.1/3D.10/3

8.在转轴的强度校核中，轴的计算应力σca是按轴（）来计算的。

[]

A.受弯B.受扭C.受拉D.弯扭合成

9.设计键连接时，键的长度是根据（）由标准中选择。

[]

A.传递转矩的大小B.轴上零件轮毂的长度C.轴的直径D.轴的长度

10.设计减速器中的轴，其一般的设计步骤为[]

A.先进行结构设计,再作转矩、弯曲应力和安全系数校核

B.按弯曲应力初估直径,再进行结构设计,最后校核转矩和安全系数

C.根据安全系数定出轴颈和长度,再作转矩和弯曲应力的校核

D.按转矩初估直径,再进行结构设计,最后进行轴的强度校核

11.一对直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度σH1和σH2的数值[]

A.σH1<σH2B.σH1>σH2C.σH1=σH2

12.链轮的齿数宜采用[]

A.奇数B.偶数C.5的倍数D.10的倍数

13.下列（）不是带传动的特点。

[]

A.打滑B.恒定不变的传动比C.弹性滑动D.需要张紧装置

14.下列运动副中，属于高副的是[]

A.转动副B.移动副C.凸轮副

15.用于两薄壁零件的联接，应采用[]

A.螺栓联接B.双头螺柱联接C.螺钉联接D.紧定螺钉联接

16.表征蜗杆传动的参数和几何尺寸关系的平面应为[]

A.中间平面B.端面C.轴面

17.角接触球轴承和圆锥滚子轴承的轴向承载能力，随接触角α的增大而[]

A.增大B.减小C.不确定

18.下列四种滚动轴承型号中，承受径向载荷能力最大的是[]

A.N309B.6209C.6309

19.蜗杆传动的传动比i为[]

A.i=n1/n2=d2/d1=Z2/Z1B.i=n1/n2=d2/d1C.i=n1/n2=Z2/Z1

20.当铰制孔用螺栓组连接承受横向载荷时，该螺栓组中的螺栓[]

A.必受拉力作用B.同时受到剪切与拉伸C.既可能受剪切，也可能受挤压作用

21.平键20×80GB/T1096—1979中，20×80是表示[]

A.键宽×轴径B.键高×轴径C.键宽×键长D.键宽×键高

22.一对正确啮合的标准渐开线齿轮做减速传动时，如主从两轮1和2的材料、热处理及齿面硬度均相同，则齿根弯曲应力[]

A.

B.

C.

23.轴向载荷的存在对向心推力轴承径向承载能力的影响是[]

A.提高承载能力B.降低承载能力

C.无影响D.在一定范围内提高承载能力

24.滚动轴承都有不同的直径系列（如：

轻、中、重等）。

当两向心轴承代号中仅直径系列不同时，这两轴承的区别在于[]

A.内、外径都相同，滚动体数目不同B.内径相同，外径和宽度不同

C.内、外径都相同，滚动体大小不同D.外径相同，内径和宽度不同

25．按当量弯矩计算轴的强度时，公式

中，系数

是考虑[]

A.材料抗弯与抗扭的性能不同B.弯曲应力和扭转切应力的循环性质不同

C.强度理论的要求

26.对轴进行表面强化处理，可以提高轴的[]

A.静强度B.刚度C.疲劳强度

27.材料为20Cr的齿轮要达到硬齿面，适宜的热处理方法是[]

A.正火B.渗碳淬火C.调质

28.在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动的效率[]

A.越高B.越低C.不变

29.承受轴向径向联合载荷的能力最高的轴承[]

A.N316B.30306C.6306D.30206

30.在链传动—圆柱齿轮传动系统设计中，通常是把（）作为其高速级。

[]

A.圆柱齿轮传动B.链传动C.两者中任意一种传动

31.轴上安装有过盈联接零件时，应力集中将发生在轴上[]

A.轮毂中间部位B.沿轮毂两端部位C.距离轮毂端部为1/3轮毂长度处

32.带传动正常工作时，紧边拉力F1和松边拉力F2与预拉力F0或圆周力Fe满足关系[]

A.F1=F2B.F1-F2=FeC.F2/F1=efαD.F1+F2=F0

33.螺纹的公称直径是指它的[]

A.大径B.中径C.小径

34.螺纹“M12×1.5”表示该螺纹的螺距为[]

A.12mmB.1.5mmC.18mm

35.一对齿轮传动的齿面接触应力与齿轮（）的大小无关。

[]

A.模数B.齿轮传递的转矩C.中心距

36.齿轮传动中，轮齿的齿面疲劳点蚀破坏，通常发生在[]

A.靠近节线的齿顶部分B.靠近节线的齿根部分C.靠近齿顶

37.轴的结构设计中，（）是为了减小应力集中。

[]

A.越程槽B.退刀槽C.凹切圆角

38.当链条磨损后，脱链通常发生在[]

A.大链轮上B.小链轮上C.同时在大小链轮上

三、简答题：

1.用齿条刀具加工齿轮时，根切现象产生的原因是什么？

2.轴的结构设计有哪些基本要求？

3.带滚子从动件凸轮机构设计时其基本尺寸的确定要注意哪些问题？

4.从失效形式分析闭式齿轮传动软、硬齿面齿轮的设计原则？

5.带传动中,何为打滑与弹性滑动？

6.凸轮轮廓曲线设计的基本原理是什么？

如何选择推杆滚子的半径？

7.V带传动带的应力有哪些？

最大应力在什么位置？

8.链传动的特点有哪些？

9.曲柄滑块机构在什么情况下会出现死点？

曲柄滑块机构有无急回特性？

10.什么是标准中心距？

一对标准齿轮的实际中心距大于标准中心距时，其传动比和啮合角分别有无变化？

四、计算与分析题：

1.在图示的展开式二级斜齿圆柱齿轮传动中，试求：

（1）高速级大齿轮2的旋向，以使中间轴上的轴承所受的轴向力较小；

（2）各齿轮在啮合点轴向力的方向。

2.试指出图示斜齿圆柱齿轮轴系中的至少5处错误结构。

3.某一水泵轴选用深沟球轴承支承，转速n=2950r/min，轴承所受的径向力Fr=2300N，轴向力Fa=540N，要求轴承的使用寿命为5000小时，问选用6207轴承（Cr=25500N）是否合适？

已知动载荷系数X=0.56,Y=1.99；fF=1,fT=1。

4.计算图示机构的自由度，要求指出可能存在的复合铰链、局部自由度和虚约束。

5.已知轮系中各齿轮齿数Z1=20，Z2=40，Z2’=Z3=20，Z4=60，n1=800r/min，求系杆转速nH的大小和方向。

6.受轴向力的紧螺栓联接，已知螺栓刚度Kb=0.4×106N/mm，被联接件刚度Kc=1.6×106，螺栓所受的预紧力F0=8000N，螺栓所受的工作载荷为F=4000N。

求：

（1）求螺栓所受的总拉力Fa和剩余预紧力FR；

（2）已知螺栓材料的[σ]，写出其小径的表达式。

7.计算图示机构的自由度，要求指出可能存在的复合铰链、局部自由度和虚约束。

8.已知图示轮系中各轮齿数Z1＝20，Z2＝60，Z3＝100，Z4＝40，Z5＝20，Z6＝40，求传动比i16。

9.单根V带传动的预紧力F0=354N，主动带轮（小轮）的基准直径D1=160mm，转速n1=1500n/min，小带轮包角α=150o，V带与带轮间当量摩擦系数fv=0.485。

求：

（1）V带紧边、松边的拉力F1、F2；

（2）V带能传递的最大圆周力F和最大功率P；

10.计算图示机构的自由度，要求指出可能存在的复合铰链、局部自由度和虚约束。

11.如图，已知z1=6，z2=z2,=25，z3=57，z4=56，求i14？

12.如图所示的装置，用2个普通螺栓固定一个牵引钩，螺栓的许用应力[σ]=70MPa，结合面间的摩擦系数f=0.2，可靠性系数C=1.2，最大牵引力R=4000N，试计算螺栓内径d1。

13.已知一普通螺栓联接的相对刚度Kb/（Kb+KC）=0.7，作用一工作载荷F=2000N，试求当残余预紧力FR=0.5F时，螺栓所受预紧力F0和总拉力Fa。

14.V带传动传递的功率P=7.5KW，带速V=10m/s,紧边是松边拉力的两倍，即F1=2F2，试求紧边拉力F1，有效拉力F2，和预紧力F0

15.30208轴承额定动载荷C=34000N。

已知轴承在常温下工作，载荷平稳。

当量动负荷P=6200N,工作转速n=730r/min,试计算此轴承寿命。

若要求寿命≥10000h,允许的最高转速n是多少?

16.计算图示机构的自由度，要求指出可能存在的复合铰链、局部自由度和虚约束。

17.在图示混合轮系中，已知各轮的齿数Z1＝Z3＝40，Z1’＝Z2＝Z2’＝Z4＝20，Z3’＝60，齿轮1的转速n1=800r/min,方向如图所示。

试求nH的大小和方向。

18.对于受轴向工作载荷的紧螺栓联接,已知预紧力F0=800N，工作载荷F=1000N，若Kc=4Kb，试计算：

螺栓上总的载荷Fa和残余预紧力FR

《机械设计基础》课程复习参考答案

一、填空题：

1.02.9003.刚性4.m1=m2,α1=α2

5.节圆6.17.运动副8.2个

9．一条直线上10.211.1.512.增大

13.重合度大于等于114.偏心质量产生的惯性力和惯性力矩矢量和均为0

15.安装专用调速器16.减小17.蜗杆传动

18.带的紧边与小轮的接触处19.面20.两构件接触点的公法线上

21.022.双23.机架24.大于

25.等于26.传动27.增大28.增大

29.端面30.齿轮齿条传动31.转臂或行星架32.1

33.三心定理34.惯性力35.高速轴36.双摇杆37.柔性

二、单项选择题：

1.A2.C3.C4.B5.B6.C7.D8.D9.B10.D11.C12.A13.B

14.C15.A16.A17.A18.A19.C20.C21.C22.A23.B24.B25.B26.C

27.B28.A29.B30.A31.B32.B33.A34.B35.A36.B37.C38.A

三、简答题：

1.答：

用齿条刀具加工标准齿轮时，刀具的齿顶线超过了啮合极限点是根切现象产生的原因。

2.答：

（1）制造安装的要求；

（2）轴上零件的定位；（3）轴上零件的固定；

（4）改进轴上的载荷分布，尽量减少应力集中。

3.答：

（1）基圆半径的选择要保证压力角小于等于其许用压力角。

（2）滚子半径的选择要使凸轮实际轮廓曲线不出现尖点和轮廓加工“失真”，并且满足强度要求。

4.答：

软齿面闭式齿轮传动常因齿面点蚀而失效，故通常先按齿面接触强度设计公式确定传动的尺寸，然后验算轮齿弯曲强度。

硬齿面闭式齿轮传动抗点蚀能力强，齿根容易发生弯曲疲劳断裂失效，故通常先按弯曲强度设计公式确定模数等尺寸，然后验算齿面接触强度。

5.答：

（1）打滑是带与带轮之间产生的摩擦力不足而引起的带与轮的相对滑动。

（2）弹性滑动是由于带紧边及松边的拉力不同引起的弹性变形不等而产生的，它是带传动正常工作中不可避免的物理现象。

6.答：

（1）凸轮轮廓曲线设计的基本原理是反转法。

（2）推杆滚子的半径：

在满足滚子强度条件下，保证凸轮实际轮廓曲线不出现尖点和“失真”，即滚子的半径要小于凸轮理论轮廓的最小曲率半径。

7.答：

带的应力：

由带的紧、松边拉力引起的拉应力；离心力引起的拉应力；带与带轮接触处的弯曲应力；最大应力发生在紧边与小带轮的接触处。

8.答：

平均传动比恒定；无需张紧，压轴力较小；能在环境比较恶劣的场合下工作；成本较高；

适用于低速条件下工作。

9.答：

以滑块为主动件，曲柄与连杆共线时出现死点；对心曲柄滑块机构无急回特性；偏心曲柄滑块机构有急回特性。

10.答：

一对标准齿轮安装时它们的分度圆相切即齿轮各自的分度圆与节圆重合时的中心距为标准中心距。

当实际中心距大于标准中心距时，传动比不变，啮合角增大。

四、计算与分析题：

1.答：

高速级大齿轮2的旋向：

右旋

Fa1向上，Fa2向下，Fa3向上，Fa4向下

2.答：

右端轴承无定位，左端轴承套筒定位高于轴承内圈，左端轴承盖无密封，左端轴承盖联接机座无调整垫片，安装齿轮的轴段长度应比齿宽短1-2毫米，轴的左边键槽长度不合适。

3.解：

当量动载荷P=（XFr+YFa）fFfT=2362.6N

轴承寿命Lh=16667/n×（C/P）ε=7103.7>5000小时

其中ε=3选用6207轴承合适。

4.解：

F=3×7-2×9-1=2C为复合铰链，F为局部自由度，E或E‘为虚约束。

5.答：

齿轮1、2是一对内啮合传动：

n1/n2=z2/z1=2

齿轮2‘-3-4组成一周转轮系，有：

（n’2-nH）/（n4-nH）=-z4/z’2=-3

又因为n2=n’2n4=0

解得：

nH=100r/min方向与n1相同。

6.解：

Fa=F0+Kb/（Kb+Kc）F=8800NFR=F0-Kc/（Kb+Kc）F=4800N1.3Fa/（π/4×d12）≤[σ]

d1≥（5.2Fa/π[σ]）0.5

7.解：

F=3×7-2×9-1=2F为复合铰链，B为局部自由度，M或N为虚约束。

8.解：

齿轮1、2是一对外啮合传动：

n1/n2=-z2/z1=-3

齿轮6-5-4-3组成一周转轮系，有：

（n6-nH）/（n3-nH）=-z5z3/z6z4=-5/4

从题图中可得：

nH=n2n3=0联立求解得：

i16=n1/n6=-4/3。

9.解：

由F0=（F1+F2）/2F1/F2=efvα

得F1=552.7NF2=155.3N

F=F1-F2=397.4NP=FV=FD/2×πn1/30=4991.3W

10.解：

F=3×6-2×8-1=1F为复合铰链，无局部自由度，H或I为虚约束。

11.解：

齿轮1-2-3组成一周转轮系，（n1-nH）/（n3-nH）=-z3/z1=-57/6

齿轮1-2-2‘-4组成另一周转轮系，有：

（n1-nH）/（n4-nH）=-z2z4/z1z’2=-56/6=-28/3

从图中得：

n3=0联立求解得：

i14=n1/n4=-588

12.解：

单个螺栓所受的横向剪力F=4000/2=2000N

螺栓所需的预紧力F0满足：

F0f≥FC得F0≥12000N

1.3F0/（π/4×d12）≤[σ]d1≥（5.2F0/π[σ]）0.5=0.017m=17mm

13.解：

当残余预紧力FR=0.5F时，总拉力Fa=FR+F=1.5F=3000N

由Fa=F0+Kb/（Kb+KC）F得F0=1600N

14.解：

带传动的圆周力F=P/V=750N

由F=F1-F2，F1=2F2得F1=1500NF2=750NF0=（F1+F2）/2=1125N

15.解：

30208是圆锥滚子轴承，ε=10/3

轴承寿命Lh=16667/n×（C/P）ε=6639.5小时

当寿命Lh≥10000h，n≤16667/Lh×（C/P）ε=484.7r/min

16.解：

F=3×5-2×7=1D为复合铰链，无局部自由度，无虚约束。

17.解：

齿轮1、2是一对外啮合传动：

n1/n2=-z2/z1=-1/2由此得：

n2=n’2=-1600r/min

齿轮1‘、3是一对外啮合传动：

n’1/n3=-z3/z’1=-2，n1=n’1

因此，n3=n’3=-400r/min

齿轮2’-4-3‘-H组成一周转轮系，有：

（n’2-nH）/（n’3-nH）=-z’3/z’2=-3

解得：

nH=-700r/min方向与n1相反。

18.解：

Fa=F0+Kb/（Kb+KC）F=1000N

FR=F0-KC/（Kb+KC）F=0