机械设计考试必备.docx

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机械设计考试必备

2013机械设计考试必备

选择

1填空（9、10、11、13、15章）

题判断

型自由度瞬心（1章）

连杆（2章）

计算齿轮基本计算（4章）

轮系（5章）

2蜗杆、齿轮受力（12、11章）

滚动轴承（16章）

凸轮设计（3章）

设计

轴承改错（14章）

1、判断

1、 一部机器可以只含有一个机构，也可以由数个机构组成。

（√）

2、 机器的传动部分是完成机器预定的动作，通常处于整个传动的终端。

（× ）

3、 机构是具有确定相对运动的构件组合。

（√ ）

4、 构件可以由一个零件组成，也可以由几个零件组成。

（√ ）

5、 整体式连杆是最小的制造单元，所以它是零件而不是构件。

（×）

6、 连杆是一个构件，也是一个零件.（ √）

7、 减速器中的轴、齿轮、箱体都是通用零件。

（× ）

8、铰链四杆机构根据各杆的长度，即可判断其类型。

（×）

9、极位角越大，机构的急回特性越显著。

（√）

10、带传动中紧边与小轮相切处，带中应力最大。

 （√）

11、带速越高,带的离心力越大,不利于传动。

（√）

12、在多级传动中,常将带传动放在低速级。

（√）

13、中心距一定，带轮直径越小，包角越大。

（×）

14、带传动的从动轮圆周速度低于主动轮圆周速度的原因是带的弹性打滑。

（√）

15、在Ｖ带传动中，其他条件不变，则中心距越大，承载能力越大。

（√）

16、带传动一般用于传动的高速级。

（√）

17、带传动的小轮包角越大，承载能力越大。

（√）

18、选择带轮直径时，直径越小越好。

（×）

19、链传动一般用于传动的高速级。

（×）

20、链传动是一种摩擦传动。

（×）

21、滚子链的节距p越大，则承载能力越大。

（√）

22、对载荷小，而工作平稳的轴可选用球轴承。

（√）

23、链传动的平均传动比是常数，而瞬时转动比是变化的。

（√）

24、链转动的平均传动比是不变的，它的值і12=d2/d1=Z2/Z1     （×）

25、链传动中,节距p增大则传动能力也增大,所以在设计中应尽量取较大的p值。

（×）

26、水平安装的链传动中,紧边宜放在上面。

（√）

27、张紧轮应设置在松边。

（√）

28、链轮常用齿形有：

双圆弧齿形和三圆弧一直线齿形。

（√）

二、选择

1、（C）能把转动运动转换成往复直线运动，也可以把往复直线运动转换成转动运动。

 A.曲柄摇杆机构B.双曲柄机构C.双摇杆机构    D．曲柄滑决机构

2、（B）能把转动运动转变成往复摆动运动。

A.曲柄摇杆机构 B.双曲柄机C.双摇杆机构 D．摆动导杆机构

3、当曲柄摇杆机构的摇杆带动曲柄运动对，曲柄在“死点”位置的瞬时运动方向是（C）

A.按原运动方向B.反方向C.不确定的D.以上答案均不对

4、在凸轮机构的从动件选用等速运动规律时，其从动件的运动（A）

A.将产生刚性冲击B.将产生柔性冲击C.没有冲击D.既有刚性冲击又有柔性冲击

5、渐开线上各点的压力角 B ，基圆上压力角  D 。

A.相等  B.不相等C.不等于零   D．等于零

6、若被联接件之一厚度较大、材料较软、强度较低、需要经常装拆时，宜采用（B）

A.螺栓联接B.双头螺柱联接C.螺钉联接D.紧定螺钉联接

7、对于普通螺栓联接，在拧紧螺母时，螺栓所受的载荷是（D）

A．拉力B.扭矩C．压力D.拉力和扭矩

8、下列四种螺纹中，自锁性能最好的是（D）

A．粗牙普通螺纹B.细牙普通螺纹C．梯形螺纹D.锯齿形螺纹

9、普通平键接联采用两个键时，一般两键间的布置角度为（D）

A．90°B.120°C.135°D.180°

10、齿轮传动中，轮齿齿面的疲劳点蚀经常发生在（B）

A.齿根部分B.靠近节线处的齿根部分C.齿顶部分D.靠近节线处的齿顶部分

11、圆柱齿轮传动，当齿轮直径不变，而减小模数时，可以（D）

A．提高轮齿的弯曲强度；B.提高轮齿的接触强度；

C.提高轮齿的静强度；   D．改善传动的平稳性

12、普通圆柱蜗杆传动的正确啮合条件是（B）

A.mt1=ma2,αt1=αa2,γ=βB.ma1=mt2,αa1=αt2,γ=β

C.mt1=ma2,αt1=αa2,γ=-βD.ma1=ma2,αa1=αt2,γ=-β

（注：

下标t表示端面，a表示轴向，1表示蜗杆、2表示蜗轮）

13、带传动的主要失效形式是带的（A）

A.疲劳拉断和打滑B.磨损和胶合C.胶合和打滑D.磨损和疲劳点蚀

14、在润滑良好的条件下，为提高蜗杆传动的啮合效率，可采用的方法为（C）

A．减小齿面滑动速度υsB.减少蜗杆头数Z1C．增加蜗杆头数Z1D.增大蜗杆直径系数q

15、带传动在工作时产生弹性滑动，是由于（C）

A．包角α太小B.初拉力F0太小C．紧边与松边拉力不等D.传动过载

16、在一般机械传动中，若需要采用带传动时，应优先选用（C）

A.圆型带传动B.同步带传动C.V型带传动D.平型带传动

17、带传动采用张紧轮的目的是＿D。

A.减轻带的弹性滑动B.提高带的寿命C.改变带的运动方向D.调节带的初18、拉力V带在减速传动过程中，带的最大应力发生在（D）

A．V带离开大带轮处B.V带绕上大带轮处C．V带离开小带轮处D.V带绕上小带轮处

19、滚子链传动中，链节数应尽量避免采用奇数，这主要是因为采用过渡链节后（D）

A．制造困难B.要使用较长的销轴C．不便于装配D.链板要产生附加的弯曲应力

20、对于高负荷、重要的转轴，应选用（D）材料。

Ａ.Q235；Ｂ.45钢；Ｃ.20钢；Ｄ.40Cr。

21、一般转速的滚动轴承计算准则为（C）

A.进行静强度计算B.进行极限转速计算C.进行疲劳寿命计算D.进行热平衡计算

22、柴油机曲轴中部的轴承应采用（B）

A.整体式滑动轴承B.部分式滑动轴承C.深沟球轴承D.圆锥滚子轴承

23、机械运转不均匀系数是用来描述机械运转不均匀程度的重要参数，其表达式为（C）

A.

B.

C.

D.

24、当轴的转速较低，且只承受较大的径向载荷时，宜选用（C）

A.深沟球轴承B.推力球轴承C.圆柱滚子轴承D.圆锥滚子轴承

3、填空

1、机器主体由机构组成，一个机器可包含一个或多个机构，构件是运动的单元。

2、机械中制造的单元称为零件，运动的单元称为构件，装配的单元称为机构。

3、一般机器包含：

动力、传动、控制、执行四部分。

4、两构件通过面接触组成的运动副为低副，包括转动副和移动副（PL）。

5、两构件通过点或线接触组成的运动副为高副（PH）。

6、机构中构件分为：

固定构件、原动件、从动件。

7、自由度F=3n-2PL-PH，计算时注意复合铰链、局部自由度、虚约束。

8、在机构中采用虚约束的目的是为了改善机构的运动状况和受力情况。

9、铰链四杆机构具有急回特性时其极位夹角θ值＞0，对心曲柄滑块机构的θ值＝0，

所以它无急回特性，摆动导杆机构有急回特性。

11、一对心式曲柄滑块机构，若以滑块为机架，则将演化成定块机构。

12、在一般机械中的圆柱齿轮传动，往往使小齿轮齿宽b1大于大齿轮齿宽b2；在计算齿轮强度时，工作齿宽b应取大齿轮宽b2

13、直径较小的钢制齿轮，当齿根圆直径与轴径接近时，可以将齿轮和轴做成一体，称为齿轮轴

14、齿轮正确啮合条件：

两齿轮的模数必须相等；两齿轮的压力角必须相等

15、连续传动的条件：

一对齿轮必须满足正确啮合条件，而且重合度ε＞1。

16、按标准中心距安装的渐开线直齿圆柱标准齿轮，节圆与分度圆　重合，啮合角在数值上等于分度圆　上的压力角。

17、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直线。

18、直齿圆柱齿轮作接触强度计算时取节点处的接触应力为计算依据，其载荷由一对轮齿承担。

19、标准直齿圆柱齿轮不发生根切的最少齿数为17　

20、按照工作条件，齿轮传动可分为开式传动和闭式传动两种

21、按照平面图形的形状，螺纹分为三角形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹

22、渐开线齿轮的齿廓曲线形状取决于基圆

23、在一对齿轮啮合时，其大小齿轮接触应力值的关系是σH1等于σH2。

24、普通平键的剖面尺寸（b×h），一般应根据轴径按标准选择。

25、普通平键联接的工作面是键的两侧面；楔键联接的工作面是键的上下面。

26、导向平键连接的主要失效形式是（工作面的磨损），设计时通过限制（工作面间的压强）来进行耐磨性计算；半圆键的缺点是（键槽对轴强度削弱较大），所以主要适用于轴端为保28、证齿轮传动恒定的传动比，两齿轮齿廓应满足齿廓啮合基本定律

29、在一对互相啮合传动的齿轮中，小齿轮工作次数多，考虑两轮的使用寿命大致接近，往往使小齿轮的齿面硬度比大齿轮 大   

30、传动带所能传递的最大有效圆周力Fmax与初拉力F0、带在小带轮上的包角α1、带与带轮间的摩擦系数f等因素有关，它们的值越大，Fmax就越大。

当传递的外载荷超过最大带传动工作时的最大应力出现在Ｖ带从紧边进入小带轮处

31、有效圆周力下的承载能力时，带在带轮上发生打滑现象；而且在传动比大于1的情况下，打滑总是先从小带轮上开始的，其原因是带在小带轮上的包角小于大带轮上的包角。

32、链传动是依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力的，所以应属于啮合传动。

33、蜗杆传动的效率包括三部分，其中起主要作用的是齿轮啮合时的摩擦损耗效率。

33、滑动轴承的转速越高，所选用的润滑油粘度越大。

34、在传递相同功率下，轴的转速越高，轴的转矩就越小

35、常用的轴系支承方式有两端固定支承和一端固定一端游动支承

36、为了便于互换及适应大量生产，轴承内圈孔与轴的配合采用基孔制，轴承外圈与轴承座孔的配合采用基轴制。

37、滑动轴承一般由轴颈、轴瓦、轴承座三者组成，其失效形式主要是胶合和磨损，主要发生在轴瓦上。

38、对非液体摩擦滑动轴承（向心轴承），为避免轴瓦产生过度磨损，应校核P；为防止轴承温升过高产生胶合,应校核PV；避免早期磨损，校核V

39、对于转动的滚动轴承,其主要失效形式是疲劳点蚀,对于不转动、低速或摆动的轴承，主要失效形式是局部塑性变形,对于高速轴承，发热以至胶合是其主要失效形式。

40、滚动轴承接触角越大，承受轴向载荷的能力也越大

41、滚动轴承轴系一端固定一端游动的固定方式常用在跨距较大或工作温度较高情况下

42、液体润滑轴承分为   静压滑动轴承  和  动压滑动轴承 

43、dn值大的滚动轴承应采用润滑油润滑，而dn值小的滚动轴承可采用润滑脂润滑

4、简答

1、齿向载荷分布系数Kβ的物理意义是什么？

改善齿向载荷分布不均匀状况的措施有些？

Kβ的物理意义——考虑沿齿宽方向载荷分布不均匀对轮齿应力的影响系数

措施：

1）齿轮的制造和安装精度↑2）轴、轴承及机体的刚度↑3）合理选择齿轮在轴上的布置4）合理选择轮齿的宽度5）采用软齿面,通过跑合使载荷均匀6）硬齿面齿轮,将齿端修薄、或做成鼓形齿7）齿轮要布置在远离转矩输入端的位置。

2、齿轮传动的设计准则

（1）软齿面闭式齿轮传动：

通常先按齿面接触疲劳强度进行设计，然后校核齿根弯曲疲劳强度。

（2）硬齿面式齿轮传动：

通常先按齿根弯曲疲劳强度进行设计，然后校核齿面接触疲劳强度。

（3）高速重载齿轮传动，还可能出现齿面胶合，故需校核齿面胶合强度。

（4）开式齿轮传动：

目前多是按齿根弯曲疲劳强度进行设计，并考虑磨损的影响将模数适当增大（加大10~15%）。

3、简述螺纹联接的基本类型主要四种：

螺栓联接、螺钉联接、双头螺柱联接、紧定螺钉联接

4、提高螺栓联接强度的措施：

降低螺栓总拉伸载荷的变化范围；改善螺纹牙间的载荷分布；

减小应力集中；避免或减小附加应力

5、闭式蜗杆传动的功率损耗主要包括三部分：

轮齿啮合的功率损耗，轴承中摩擦损耗

搅动箱体内润滑油的油阻损耗

6、在设计带传动时为什么要限制带速v、小带轮直径d1和带轮包角α？

带速大则离心拉应力大，所以限制v＜30m/s；小带轮直径d1小则弯曲拉应力大，造成工作应力过大在交变应力作用下，带将产生疲劳破坏；一般要求带轮包角α≥120°，以防带与带轮接触弧长不足，带在轮上打滑。

7、弹性滑动：

带具有弹性，紧边拉力大，应变大，松为拉力小，应变小。

当带由紧边侧进入主动轮到从松边侧离开主动轮有个收缩过程，而带由进入从动轮到离开从动轮有个伸长过程。

这两个过程使带在带轮上产生弹性滑动。

8、打滑：

由于张紧不足，摩擦面有润滑油，过载而松弛等原因，使带在带轮上打滑而不能传递动力。

9、简述带传动的优点：

适于中心矩较大的场合带具有良好的扰性，可缓和冲击、吸收振动

过载时带与带轮间会出现打滑，打滑虽使传动失效，当可防止损坏

其他零件结构简单、成本低廉

10、链传动的主要失效形式：

链板疲劳破坏；滚子套筒的冲击疲劳破坏；销轴与套筒的胶合；

链条铰链磨损；过载拉断

11、给出滚动轴承的当量静载荷P0的定义。

当量静载荷是一个假想载荷，其作用方向与基本额定静负荷相同，而在当量静载荷作用下，轴承的受载最大滚动体与滚道接触处的塑性变形总量与实际载荷作用下的塑性变形总量相同。

12、滑动轴承保证液体动压润滑的条件有①．相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙；②．被油膜分开的两表面必须有足够的相对滑动速度，其运动方向必须使润滑油大口进小口出；3润滑油必须有一定的粘度供油要充分

13、同滚动轴承相比，液体摩擦滑动轴承有哪些特点？

1）在高速重载下能正常工作，寿命长；

2）精度高；滚动轴承工作一段时间后，旋转精度↓

3）滑动轴承可以做成剖分式的—能满足特殊结构需要。

如曲轴上的轴承；

4）液体摩擦轴承具有很好的缓冲和阻尼作用，可以吸收震动，缓和冲击。

5）滑动轴承的径向尺寸比滚动轴承的小。

6）起动摩擦阻力较大。

五、计算

1、计算图示机构的自由度，若含有复合铰链，局部自由度和虚约束请明确指出。

解.

（1）F处为复合铰链H处（或I处）为虚约束，应除去

（2）计算自由度n=6,PL=8,PH=1F=3n-2P1--PH=3×6-2×8-1=1

F=3×5-2×7=1

F=3×5-2×7=1F=3×9-2×12-1×2=1

F=3×3-2×4=1F=3×3-2×4=1

F=3×3-2×4=1

2、一对标准渐开线直齿圆柱齿轮，模数m=4mm，传动比i=3（允差3％）。

试确定齿轮齿数、中心距、齿顶高、齿根高、全齿高、齿距、齿厚、齿槽宽、。

（a.Z2=50，b.d1=68mm，a=268mm，hf=5mm，ha=4mm，h=9mm，da1=76mm，df1=58mm，p=12.57mm，s=e=6.28mm）

3、图示斜齿圆柱齿轮传动，按Ⅱ轴轴向力平衡原则，确定齿轮3、4的旋向。

判断齿轮1、4的受力方向（各用三个分力标在图上）

4、图示为滚齿机滚刀与工件间的传动简图，以知各轮的齿数为：

Z1=35,z2=10,Z3=30,z4=70,Z5=40,Z6=90,Z7=1,Z8=84.求毛坯回转一转时滚刀轴的转数。

解：

答：

毛坯回转一周滚刀轴转126转。

Z1=15，Z2=25，Z3=20，Z4=60。

n1=200r/min（顺时针）n4=50r/min（顺时针）试求H的转速。

解：

1、4为太阳轮,2、3为行星轮，H为行星架

H的转速为75r/min，顺时针方向。

已知轮系中各齿轮的齿数分别为Z1=20、Z2=18、Z3=56。

求传动比i1H。

解：

1-3为太阳轮，2为行星轮，H为行星架

在图示传动装置中，已知各轮齿数为：

z1=20,z2=40,z3=20,z4=30,z5=80，运动从Ⅰ轴输入，Ⅱ轴输出，nⅠ=1000r/min,转动方向如图所示。

试求输出轴Ⅱ的转速nⅡ及转动方向

解.∵i12=

=3

∴Z2=i12Z1=3×18=54

∵a=

（z1+z2）

∴m=

=3mm

d1=mz1=3×18=54mm

d2=mz2=3×54=162mm

da1=d1+2ha*m=54+6=60mm

da2=d2+2ha*m=162+6=168nn

解.这是一个混合轮系：

齿轮3、4、5和系杆H组成一个行星轮系；齿轮1、2组成一个定轴轮系。

对于3、4、5、H组成的行星轮系，有

i

将n5=0代入上式得

即

=1+4=5……………

（1）

对于1、2齿轮组成的定轴轮系，有

i

即

=-2…………

（2）

联立解

（1）、

（2）式，并考虑到nⅠ=n1,n2=nH,n3=nⅡ得

将nⅠ=1000r/min代入，得nⅡ=-2500r/min

负号说明nⅡ转向与nⅠ转向相反。

5、某轴用一对圆锥滚子轴承支承，外圈窄边相对安装，已知两轴承所承受的径向载荷分别为FrⅠ=9000N,FrⅡ=5000N，其内部轴向力分别为FSⅠ=2430N,FSⅡ=1350N,传动件作用于轴上的轴向力FA=1000N,判断系数e=0.32,当Fa/Fr≤e时，X=1,Y=0,当Fa/Fr>e时，X=0.4，Y=1.88。

试分别计算出轴承的当量动载荷。

解：

轴向力：

FSⅠ+FA=2430+1000=3430N>SⅡ

轴承Ⅰ被放松FaⅠ=FSⅠ=2430N

轴承Ⅱ被压紧FaⅡ=FSⅡ=3430N

当量动载荷FaⅠ/FrⅠ=2430/9000=0.27

XⅠ=1YⅠ=0

PⅠ=XⅠFrⅠ=9000N

FaⅡ/FrⅡ=3430/5000=0.686>e

XⅡ=0.4YⅡ=1.88

PⅡ=XⅡFYⅡ+YⅡFaⅡ=0.4×5000+1.88×3430=12672.6N

S2

S1

如图所示，已知轴承载荷平稳，再室温下工作，转速n=1000r/min，试计算此对轴承的当量载荷P1、P2。

7208AC轴承，S=0.7Rs，e=0.7，A/R>e时，x=0.41，y=0.85，A/R≤e时，x=1，y=0

解：

1、计算轴承的轴向力派生力S1=0.7R1=0.7×200=140NS2=0.7R2=0.7×100=70N

Fa=0

∵S1>S2

∴轴左移，轴承2被压紧A2=S1=140N

轴承1被放松A1=S1=140N

2、计算当量动载荷

A1/R1=140/200=0.7=ex1=1，y1=0A2/R2=140/100=1.4x2=0.41，y2=0.85

取fp=1.0

则P1=fp（x1R1+y1A1）=200N

P2=fp（x2R2+y2A2）=160N

如图所示为某机械中的主动轴，拟用一对角接触球轴承支承。

初选轴承型号为7211AC。

已知轴的转速n=1450r/min，两轴承所受的径向载荷分别为Fr1=3300N，Fr2=1000N，轴向载荷FA=900N，轴承在常温下工作，运转时有中等冲击，Cr=50500N

圆锥滚子轴承

角接触球轴承

70000C（α=150）

70000AC（α=250）

70000B（α=400）

FS=Fr/（2Y）

FS=eFr

FS=0.68Fr

FS=1.14Fr

轴承类型

Fa/Co

e

Fa/Fr＞e

Fa/Fr≤e

X

Y

X

Y

角接触秋轴承

α=250

—

0.68

0.41

0.87

1

0

α=400

—

1.14

0.35

0.57

1

0

载荷系数fp

载荷性质

无冲击或轻微冲击

中等冲击

强烈冲击

fp

1.0～1.2

1.2～1.8

1.8～3.0

解：

1．计算轴承的轴向力Fa1、Fa2

由表查得7211AC轴承内部轴向力的计算公式为Fs=0.68Fr，故有：

Fs1=0.68Fr1=0.68×3300N=2244N

Fs2=0.68Fr2=0.68×1000N=680N

因为Fs2+FA=（680＋900）N=1580N＜Fs1=2244N

故可判断轴承2被压紧,轴承1被放松，两轴承的轴向力分别为：

Fa1=Fs1=2244N

Fa2=Fs1－FA=（2244－900）N=1344N

2．计算当量动载荷P1、P2

由表查得e=0.68，而

＜e

查表可得X1=1，Y1=0；X2=0.41，Y2=0.87。

由表取fp=1.4，则轴承的当量动载荷为：

P1=fp（X1Fr1+Y1Fa1）=1.4×（1×3300+0×2244）N=4620N

P2=fp（X2Fr2+Y2Fa2）=1.4×（0.41×1000+0.87×1344）N=2211N

3．计算轴承寿命Lh

因P1＞P2，且两个轴承的型号相同，所以只需计算轴承1的寿命，取P=P1。

7211AC轴承的Cr=50500N。

又球轴承ε=3，取fT=1，则得

Lh=

=15010h＞12000h

由此可见轴承的寿命大于预期寿命，所以该对轴承合适。

根据工作条件，决定在某传动轴上安装一对角接触向心球轴承（如图所示），已知两个轴承受到的径向载荷分别为Fr1＝1650N和Fr2=3500N。

外加轴向力Fae＝1020N。

（1）若派生轴向力Fd＝0.7Fr，试计算两个轴承实际受到的轴向载

荷Fa1和Fa2。

 解：

（1）Fd1＝0.7Fr1＝0.7×1650=1155N 方向向右

Fd2＝0.7Fr2＝0.7×3500=2450N 方向向左

   Fd1十Fae＝1155十1020＝2175＜Fd2

故轴承1为压紧端，轴承2为放松端。

   Fa1＝Fd2-Fae=2450-1020N=1430 Fa2＝Fd2＝2450N    

六、设计

凸轮

1、图示为一偏置式直动尖底从动件盘形凸轮机构。

已知从动件尖底与凸轮廓线在B0点接触时为初始位置。

试用作图法在图上标出：

（1）当凸轮从初始位置转过

=90°时，从动件走过的位移S1；

（2）当从动件尖底与凸轮廓线在B2点接触时，凸轮转过的相应角度

。

说明：

（1）不必作文字说明，但必须保留作图线；

（2）S1和

只需在图上标出，不必度量出数值。

解：

如图所示，正确作出偏距圆

按-ω方向转90°，在图上正确标出S1

过B2点作偏距圆切线，正确标出

2角

轴改错：

1、改错：

指出图中的结构错误（在有错处画○编号，并分析错误原因），并在轴心线下侧画出其正确结构图。

[解] 画出的正确结构图如图。

①固定轴肩端面与轴承盖的轴向间距太小。

②轴承盖与轴之间应有间隙。

③轴承内环和套简装不上，也拆不下来。

④轴承安装方向不对。

⑤轴承外圈内与壳体内壁间应有5-8mm间距。

⑥与轮毂相配的轴段长