机械设计基础.docx

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机械设计基础

一、填空题

1、机构中引入虚约束对机构的运动不起作用。

2、凸轮机构的从动件作等速运动规律动作时，会存在________冲击；如果从动件作等加速等减速运动规律动作时，会产生冲击；从动件作________规律运动则不存在冲击。

3、71308AC向心角接触球轴承的内径为毫米，接触角为。

4、滚动轴承一般由内圈、外圈.。

滚动体和保持架组成。

5、实现轴上零件周向固定的方法有和______两种。

6、机器中一般轴的常用材料为。

7、渐开线齿廓的一对轮齿在啮合过程中，始终保持齿廓的发生线、、、_____和总法向力作用线等四线共线。

8、对于软齿面的一对齿轮传动，应按照______________强度进行设计，校核强度。

9、直齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件一般是指________圆上的模数和压力角应分别相等。

10、若轮齿齿根发生折断失效，应按照_______________强度进行设计，校核强度。

11、齿轮传动的重合度越大，则其传动平稳性越________，其承载能力越。

12、渐开线齿廓直齿圆柱齿轮不发生根切的所需要最少齿数为。

13、在主平面内，阿基米德蜗杆与蜗轮的传动相当于

传动。

14、斜齿圆柱齿轮以模数为标准模数，以___________压力角为标准压力角。

15、按标准中心距安装的渐开线直齿圆柱标准齿轮，节圆________与重合，啮合角在数值上等于_________　　　　　上的压力角。

16、相啮合的一对直齿圆柱齿轮的渐开线齿廓，其接触点的轨迹是一条_____________线。

17、一对渐开线直齿圆柱齿轮传动，其啮合角的数值

与圆上的压力角总是相等。

18、齿轮的渐开线形状取决于它的直径。

19、两构件通过接触组成的运动副称为低副。

20、正常齿制标准直齿圆柱齿轮不发生根切的最小齿数为。

21、V带在运转过程中，最大应力发生在。

22、决定渐开线齿廓形状的基本参数是、、。

23、滚子从动件盘形凸轮机构的基圆半径是从到最短的距离。

24、机构具有确定运动的条件是。

25、凸轮机构由、、和三个基本构件组成。

26、根据组成运动副的两构件间的接触方式不同，运动副可分为副和副两种。

27、一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是和。

其连续传动的条件是。

28、凸轮机构是将运动转换为或运动的机构。

29、机构运动简图是的简单图形　

30、按承载性质不同,轴分为、        和          三种。

31、下图示蜗杆传动中，蜗杆、蜗轮的转向如图。

蜗杆齿的螺旋方向是　　　　　，蜗轮齿的螺旋方向是　　　　　。

32、在曲柄摇杆机构中，当＿＿为主动件，＿＿与＿＿构件两次共线时，则机构出现死点位置。

33、设计滚子推杆盘形凸轮机构的凸轮廓线时，若发生凸轮廓线有变尖现象，则在尺寸参数的改变上应采取的措施是＿＿或＿＿。

34、凸轮的基圆半径越小，则凸轮机构的压力角越＿＿，而凸轮机构的尺寸越＿＿。

二、选择题

1、有两个平面机构的自由度都等于1，现用一个带有两铰链的运动构件将它们串成一个平面机构，则其自由度等于（B）。

（A）0；（B）1；（C）2

2、在机构中原动件数目（B）机构自由度时，该机构具有确定的运动。

（A）小于；（B）等于；（C）大于。

3、铰链四杆机构中若最短杆和最长杆长度之和大于其他两杆长度之和时，则机构中（）。

A）一定有曲柄存在；B）一定无曲柄存在；C）是否有曲柄存在还要看机架是哪一个构件。

4、平行四杆机构工作时，其传动角（C）　。

A）始终保持为90°；B）始终是0°；C）是变化值。

5、压力角是在不考虑摩擦情况下作用力和力作用点的　　　（B）方向所夹的锐角。

A）法线；B）速度；C）加速度；D）切线。

6、为使机构具有急回运动，要求行程速比系数（B）。

A）K=1；B）K>1；C）K<1。

7、滚子从动件盘形凸轮机构的滚子半径应（B）凸轮理论廓线外凸部分的最小曲率半径。

（A）大于；（B）小于；（C）等于。

8、渐开线齿轮的齿廓离基圆越远，渐开线压力角就（A）　               　。

（A）越大；（B）越小；（C）趋近于20°

9、一对渐开线直齿圆柱齿轮的啮合线切于（B）。

（A）两分度圆；（B）两基圆；（C）两齿根圆。

10、渐开线直齿圆柱标准齿轮是指（C）的齿轮。

（A）分度圆上模数和压力角为标准值；       

（B）节圆等于分度圆；

（C）分度圆上齿厚等于齿槽宽，而且模数、压力角以及齿顶高与模数之比、齿根高与模数之比均为标准值。

11、用范成法切制渐开线齿轮时，齿轮根切的现象可能发生在（D）的场合。

（A）模数较大；（B）模数较小；（C）齿数较多；（D）齿数较少。

12、蜗杆分度圆直径d1=（B）　　。

（A）mz1；（B）mz1/tgλ；（C）z1q。

13、蜗杆蜗轮传动的标准中心距a=（D）　。

（A）m（z1+z2）/2；（B）m（z1+z2）/2；（C）m（q+z1）/2；（D）m（q+z2）/2。

14、一对能正确啮合传动的渐开线直齿圆柱齿轮必须满足（C）　　　　　。

A．齿形相同B．模数相等，齿厚等于齿槽宽C．模数相等，压力角相等D．周节相等。

15、带传动在工作中产生弹性滑动的原因是（D）。

A．带在带轮上出现打滑B.外载荷过大

C.初拉力过小D.带的弹性和紧力与松边有拉力差。

16、对于齿面硬度HB≤350的闭式齿轮传动，设计时一般（A）。

A．先按接触强度条件计算B．先按弯曲强度条件计算C．先按磨损条件计算 D．先按胶合条件计算

17、在机械传动中，理论上能保证瞬时传动比为常数的是（齿轮传动）。

18、一根转轴采用一对滚动轴承支承，其承受载荷为径向力和较大的轴向力。

因此宜选择____。

A．深沟球轴承B．角接触球轴承C．圆锥滚子轴承D．调心球轴承。

19、带传动不能保证准确传动比，是因为（D）。

A、带在带轮上出现打滑B、带出现了磨损

C、带的松弛D、带传动工作时发生弹性滑动

20、转轴设计中在初估轴径时，轴的直径是按（B）来初步确定的。

A、弯曲强度B、扭转强度

C、弯扭组合强度D、轴段上零件的孔径

21、同时承受径向载荷和轴向载荷，径向载荷很大，轴向载荷很小时，宜选用（）。

A、圆锥滚子轴承B、角接触球轴承

C、深沟球轴承D、调心球轴承

22、在转速高、轴向载荷不大的情况下，（）可以代替推力轴承承受轴向载荷。

A、角接触球轴承B、圆柱滚子轴承

C、调心球轴承D、圆锥滚子轴承

23、与齿轮传动相比，（D）不是蜗杆传动的优点。

A、传动平稳，噪声低B、传动比可以很大

C、可以自锁D、传动效率高

24、选择V带型号时，主要取决于（D）。

A、带的线速度B、带的紧力拉力

C、带的有效拉力D、带传递的功率和小带轮转速

25、在机械传动中，理论上能保证瞬时传动比为常数的是（C）。

A、带传动B、链传动

C、齿轮传动D、摩擦轮传动

三、判断题

1、在曲柄滑块机构中，只要原动件是滑块，就必然有死点存在。

（√）

2、在铰链四杆机构中，凡是双曲柄机构，其杆长关系必须满足：

最短杆与最长杆杆长之和大于其它两杆杆长之和。

（×）

3、任何平面四杆机构出现死点时，都是不利的，因此应设法避免。

（×）

4、平面四杆机构有无急回特性取决于极位夹角是否大于零。

（√）

5、凡曲柄摇杆机构，极位夹角θ必不等于0，故它总具有急回特征。

（×）

6、当凸轮机构的压力角的最大值超过许用值时，就必然出现自琐现象。

（×）

7、蜗杆的分度圆直径为d1=mz1，蜗轮的分度圆直径为d2=mz2。

（×）

8、蜗轮和蜗杆轮齿的螺旋方向一定相同。

（√）

9、定轴轮系的传动比等于各对齿轮传动比的连乘积。

                         （   √  ）

10、周转轮系的传动比等于各对齿轮传动比的连乘积。

                         （  ×  ）

11、轴承都有轴瓦。

（√ ）

12、向心滚动轴承只能承受径向载荷。

（ √）

13、推力滚动轴承能够同时承受径向力和轴向力。

（ ×）

14“零件”是组成机器的具有确定相对运动的构件。

（×）

15、弹性滑动是带传动的一种失效形式。

（×）

16、选择带轮直径时，小带轮的直径越小越好。

（×）

17、角接触球轴承的接触角a值越大，表示其承受轴向力的能力越大。

（）

四、论述题

1、试述渐开线有哪些性质？

发生线在基圆上纯滚动，发生线上任一点的轨迹称为渐开线。

性质：

（1）发生线滚过的直线长度等于基圆上被滚过的弧长。

（2）渐开线上任一点的法线必切于基圆。

（3）渐开线上愈接近基圆的点曲率半径愈小，反之则大，渐开线愈平直。

（4）同一基圆上的两条渐开线的法线方向的距离相等。

（5）渐开线的形状取决于基圆的大小，在展角相同时基圆愈小，渐开线曲率愈大，基圆愈大，曲率愈小，基圆无穷大，渐开线变成直线。

（6）基圆内无渐开线。

2、说明带的弹性滑动与打滑的区别？

带传动中，由于皮带传动中引起的带与带轮之间的相对滑动，叫做弹性滑动。

引起的带与带轮之间的相对滑动，叫做弹性滑动。

带传动中弹性滑动是不可避免的，是由于带的弹性变形而引起的带与带轮间的微量滑动。

而打滑是带与带轮间发生显著的相对滑动，也即整体打滑，打滑会加剧带的磨损，降低从动带轮的转速，甚至是传动失效，应极力避免这种情况发生

3、与直齿圆柱齿轮相比，斜齿圆柱齿轮传动有何应用特点？

1.圆柱直齿轮和圆柱斜齿轮：

圆柱直齿轮用于平行轴传动，齿轮啮合与退出时沿着齿宽同时进行，容易产生冲击，振动和噪音。

圆柱斜齿轮除可用于平行中传动，还可用于交叉轴传动（螺旋齿轮机构）其特点：

重合系数大，传动平稳，齿轮强度高，适于重负载，相比直齿而言：

斜齿有轴向力。

2.圆锥直齿轮和圆锥斜齿轮（伞齿轮）伞齿轮传动主要用于：

两轴相交传动，（通常为90度）直齿与斜齿的区别与上述“圆柱直齿轮和圆柱斜齿轮”基本相同，但都有轴向力的产生。

4、什么是曲柄摇杆机构的死点位置？

当从动件上的传动角=0（或Of=90。

），驱动力对从动件的有效回转力矩为零，这个位置称为机构的死点位置，也就是机构中从动件与连杆共线的位置称为机构的死点位置。

5、何谓齿轮的“根切现象”？

它是怎么产生的？

有何危害？

加工渐开线齿轮过程中，有时刀具齿顶会把被加工齿轮根部的渐开线齿廓切去一部分，这种现象称为根切。

根切现象的产生是因为刀具齿顶线（齿条型刀具）或齿顶圆（齿轮插刀）超过了极限啮合点。

根切将削弱齿根强度，甚至可能降低传动的重合度，影响传动质量，应尽量避免。

6、机器产生周期性速度波动的原因是什么？

机械是在外力（驱动力和阻力）作用下运转的。

驱动力所作的功是机械的输入功。

阻力所作的功是机械的输出功。

输入功与输出功之差形成机械动能的增减。

如果输入功在每段时间都等于输出功（例如用电动机驱动离心式鼓风机），则机械的主轴保持匀速转动。

但是有许多机械在某段工作时间内，输人功不等于输出功。

当输入功大于输出功时，出现盈功。

盈功转化为动能，促使机械动能增加。

当输入功小于输出功时，出现亏功。

亏功需动能补偿，导致机械动能减小。

机械动能的增减形成机械运转速度的波动。

这种波动会使运动副中产生附加的作用力，降低机械效率和工作可靠性；会引起机械振动，影响零件的强度和寿命；还会降低机械的精度和工艺性能，使产品质量下降。

因此，对机械运转速度的波动必须进行调节。

使上述不良影响限制在容许范围之内。

7、什么是惰轮？

它在轮系中起什么作用？

不影响传动比数值大小，只起改变转向作用的齿轮称为堕轮或过桥齿轮。

具有传递动力的作用，缩小齿轮尺寸，机构尺寸紧凑。

8、齿轮传动常见的失效形式有哪些？

失效形式主要有四种：

轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、和齿面胶合。

9、与其它传动相比，蜗杆传动有何传动特点？

1、蜗杆传动时只能正向传动反向则被锁定即其主动轮与被动轮不能互换，但由于其

结构特点导致传动过程中存在轴向力传动效率较低；

2、齿轮传动时则可正逆传动即主动轮与被动轮可互换，可是齿轮传动的传动效率较高；

3、与齿轮传动相比较，蜗杆传动具有传动比大，在动力传递中传动比在8～100之间，在分度机构中传动比可以达到1000；传动平稳、噪声低；结构紧凑；

4、在一定条件下可以实现自锁等优点而得到广泛使用。

但蜗杆传动有效率低、发热量大和磨损严重，蜗轮齿圈部分经常用减磨性能好的有色金属（如青铜）制造，成本高等缺点；

5、蜗轮传动是垂直轴传动，圆柱齿轮为平行轴传动，伞齿轮传动两轴可90°或其他角度；

10、渐开线直齿圆柱齿轮的分度圆和节圆有何区别？

在什么情况下，分度圆和节圆是相等的？

节圆

齿轮啮合传动时在节点处相切的一对圆。

对于一个单一的齿轮来说是不存在节圆的。

而且两齿轮节圆的大小显然是随其中心距的变化而变化的。

分度圆

齿轮的分度圆是一大小完全确定的圆，不论这个齿轮是否与另一齿轮啮合，也不论两轮的中心距如何变化，每个齿轮都有一个唯一的大小完全确定的分度圆。

节圆与分度圆区别：

综上所述，一对齿轮啮合传动才出现的节点绕齿轮中心的节圆，节圆是啮合时成对出现的；单一的齿轮存在分度圆。

在标准安装距（中心距），并且一对齿轮总变位系数为零时，分度圆和节圆是重合的

11、什么是滚动轴承的额定寿命？

什么是滚动轴承的额定寿命？

滚动轴承的寿命是指在循环应力作用下，轴承中任何一个滚动体或内、外圈滚道出现疲劳点蚀前运转的总转数（两套圈之间的相对转数）或在一定转数下的工作小时数。

滚动轴承的基本额定寿命是指一批相同的轴承，在相同的条件下工作，其中90%轴承产生疲劳点蚀前所能运转的总转数或在一定转数下所能工作的小时数。

轴承的基本额定寿命是指90%可靠度、常用材料和加工质量、常规运转条件下的寿命。

12、试列出直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动（轴线平行）和蜗杆蜗轮传动（轴线垂直）的正确啮合条件。

13、回转体如果不平衡，会给机器带来什么后果？

第一：

增加轴承压力。

因为旋转后，偏心会导致旋转体振动，此振动频率和转速有关，就会对轴产生冲击压力，长时间会导致轴承疲劳，继而瓦解。

第二：

因为冲击振动的存在，会产生有害噪声，这种有害噪声会对环境产生污染。

第三：

振动会导致整个机械发生共振，不利于精密系统的良性运行。

第四：

振动会加剧偏心，也就是一旦偏心到了一定的程度，随着机械的运转，偏心会越来越严重，有自催化加速恶化的趋势，最后导致失效。

第五：

当偏心恶化到一定程度时，旋转体和周围的零件会发生物理接触，旋转体转速急剧下降，释放角动量产生高热和更强烈的冲击，损害机械，并可引发更严重的机械和人员事故。

五、计算题

1、计算机构自由度，指出复合铰链、局部自由度及虚约束，并判断机构是否具有确定运动。

2、混合轮系传动比计算

定轴轮系、周转轮系、转化轮系、±和→

图示为一蜗杆----圆柱斜齿轮----直齿圆锥齿轮三级传动，已知蜗杆为主动，且按图示方向转动，试在图中绘出：

（1）各轮转向；

（2）使Ⅱ、Ⅲ轴轴承所受轴向力较小时的斜齿轮轮齿的旋向；（3）各啮合点处所受诸分力Ft，Fr，Fa的方向。

六、结构设计改错题

1、指出图示轴系结构设计中的错误（在错误处标出数字序号进行说明），说明错误原因。

1、角接触轴承未成对使用2、齿轮轴向未可靠定位3、轴承无法拆卸

4、轴承盖与主轴直接接触6、轴承未轴向定位7、轴承盖与机座间无调整垫片。

5、轴承盖与主轴间无挡油圈

（1）缺少调整垫片；

（2）轮毂键槽结构不对；

（3）与齿轮处键槽的位置不在同一角度上；

（4）键槽处没有局部剖；

（5）端盖孔与轴径间无间隙；

（6）多一个键；

（7）齿轮左侧轴向定位不可靠；

（8）齿轮右侧无轴向定位；

（9）轴承安装方向不对；

（10）轴承外圈定位超高；

（11）轴与轴承端盖相碰。