机械设计基础总复习

《机械设计基础》

一、简答题

1. 机构与机器的特征有何不同？

机器的特征：（1）人为机件的组合；（2）有确定的运动；（3）能够进行能量转换或

代替人的劳动。

机构的特征：（1）人为机件的组合；（2）有确定的运动。

机构不具备机器的能量转换和代替人的劳动的功能。

2.转子静平衡条件是什么？转子动平衡条件是什么？两者的关系是什么？

转子静平衡条件：∑=0F

转子动平衡条件: ∑=0F ,∑=0M

转子动平衡了，肯定静平衡；但转子静平衡了，但不一定动平衡。

3.请说明铰链四杆机构成为双摇杆机构的条件。

铰链四杆机构最短杆的对边做机架，就成为双摇杆机构。

4.请给出齿轮传动失效的主要形式，并说明闭式软齿面齿轮传动应该按何种强度准则

进行设计，何种强度准则校核，为什么？

齿轮传动失效：轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、塑性流动、磨粒磨损

闭式软齿面齿轮传动：按][H H σσ≤设计，按][F F σσ≤胶合

因为闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式为齿面点蚀。

5.说明为什么带传动需要张紧而链传动一般不需要张紧，哪种传动一般紧边在上，哪种

传动一般紧边在下，为什么？

因为带传动是摩擦传动，而链传动是啮合传动

链传动的紧边在上，而带传动的紧边在下。

6．请给出三种以上螺栓联接防松的方法，并简要分析其特点。

止动垫片防松，是机械防松；开槽螺母与开口销防松是机械防松

双螺母防松，是摩擦防松。

7．以下材料适合制造何种机械零件？并各举一例。

45 20 ZG270-500 ZPbSb16Cu2

45：优质碳素结构钢，制造轴类零件

20：优质碳素结构钢，制造硬齿面齿轮零件

ZG270-500：铸钢，制造大齿轮

ZPbSb16Cu2：铸造青铜，滑动轴承的轴瓦

8.请说明离合器和联轴器作用的差异，并各给出一个应用的例子。

离合器和联轴器共同点：联接两轴，传递运动和动力；

不同点：离合器可在运动中接合或脱开，而联轴器只能在停车时才能接

合或脱开。

9．给出铰链四杆机构成为双摇杆机构的条件。

（1）最短杆+最长杆≤其余两杆长度之和

最短杆的对边为机架；

（2）最短杆+最长杆＞其余两杆长度之和

10. 凸轮机构中从动件的运动规律为匀速运动时，有何缺点，应用在什么场合？

有刚性冲击，用在低速轻载的场合。

11. 回转类零件动平衡与静平衡有何不同？

转子静平衡条件：∑=0F

转子动平衡条件: ∑=0F ,∑=0M

转子动平衡了，肯定静平衡；但转子静平衡了，但不一定动平衡。

12. 简述平面四杆机构的急回特性。

平面四杆机构中摇杆从最左边摇到最右边和从最右边摇到最左边的速度不一样，工

作行程是慢、回程快的这种现象称为平面四杆机构的急回特性。

画图示例。

13. 将连续的旋转运动变为间歇运动的机构有哪些（至少回答三种）？

（1）槽轮机构

（2）棘轮机构

（3）不完全齿轮机构

（4）凸轮机构

14. 螺纹联接已经自锁了，为什么还要防松？有几类防松的方法？

∵螺纹联接的‘当量摩擦角螺旋升角ρ

ψ< ∴螺纹联接已经自锁。

但因受到变载荷的作用，所以要防松。

机械防松、摩擦防松和其他防松。

15. 一对直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是什么？

16. 为什么链传动与带传动相比，链传动的运动不均匀？

因为链传动与带传动相比相当于带绕在一个多边形上，存在多边形效应，所以

导致链传动的运动不均匀。

17．何为机械？机器的共有特征是什么？

机械：机构与机器的总称。

机器的特征：（1）人为机件的组合；（2）有确定的运动；（3）能够进行能量转换或

代替人的劳动。

18．给出运动链成为机构的条件。

（1）有一个构件为机架；

（2）自由度数不小于1

（3）自由度数等于原动件数

19. 简述平面四杆机构的死点位置。

平面四杆机构摇杆为原动件，当摇杆处在极限位置时，连杆与曲柄共线，这时无论

摇杆给予多大的力，曲柄都不会转的这种现象，称为死点位置。

20. 说明为什么标准渐开线直齿圆柱齿轮传动具有可分性？ 由于传动比1

2z z i =，齿轮加工好了，当一对齿轮的中心距a 有变化，其传动比i 不会变，这种现象称为标准渐开线直齿圆柱齿轮传动的可分性。

21. 一对标准直齿圆柱齿轮既能正确啮合又能连续传动的条件是什么？

且重合度1>β

22. 设计蜗杆传动时为什么要进行散热计算？

因为蜗杆传动相对滑动速度大，摩擦大，效率低，发热量大，若不及时散热，

容易发生胶合失效，所以要进行散热计算。

23. 联轴器与离合器有何异同点？

离合器和联轴器共同点：联接两轴，传递运动和动力；

不同点：离合器可在运动中接合或脱开，而联轴器只能在停车时才能接合或脱

开。

二、分析题

1.题二-1图所示为二级蜗杆传动。已知蜗杆1和3均为右旋，轴I 为输入轴，其回转方向 如图所示，试求：

（1）各蜗轮的螺旋线方向；

（2）轴II 和轴III 的旋转方向；

（3）蜗轮2和蜗杆3所受的各分力方向。

略。

题二—1图

2．分析题 二—2图（1）、（2）是何种四杆机构，并说明理由。

(1)

(2)

题二—2图 （1）40+110＜70+90

又因40长的杆为机架，所以为双曲柄机构；

（2）100+60＞62+70

所以为双摇杆机构。

3. 分析并画出题二—1图示（1）、（2）机构的传动角γ和压力角α。图中标注箭头

的构件为原动件。

（1） （2）

题二—1图

略

三、计算题

1.如题三-1图所示平面机构，试求其自由度(如有复合铰链、虚约束、局部自由度请标出)。

题三—1图

复合铰链:没有；虚约束：E 或F ；局部自由度：B

2. 6307型深沟球轴承，承受纯径向载荷。其转速n=8000rpm ，预期寿命为L h =3400小时，

载荷平稳，使用温度低于100 °C 。计算此轴承所能承受的最大径向载荷是多少? (已查

得该轴承的基本额定动载荷C=26200N) 因为：)6010(6n C L P ?=?εε 所以：3.22253400

800060262001060103366=???=?=εεnL C P N 4.如题三-3图所示用两个M10?1的普通螺栓固定一牵引钩，若螺栓材料为Q235，

被联接件结合面摩擦系数f= 0.15，求其允许的最大牵引力F 。已知材料为Q235

的螺栓的许用应力MPa 115][=σ，螺纹小径的经验公式为P d d 1.11-=。

题三—3图

∵F C f F ?=?'2 ∴F F f F C F 415

.022.12'=?=?= ∵][43.14'3.142121σππσ≤??=?=

d F d F

e ∴1.13753.144115

9.83.144]

['221=????=??≥πσπd F N

5. 一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，测得其中心距为６０毫米，小齿轮的齿数为２０，传动比为２，试分别计算该对齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径。 ∵21

2==z z i ，∴40202212=?==z z 又∵)(2

21z z m a +=，∴mm z z a m 24020602221=+?=+= 小齿轮：mm mz d 4020211=?==

大齿轮：mm mz d 8040222=?==

6. 某手摇卷扬机传动系统如题 三—3图所示，各齿轮的齿数均已知，试求传动比i 15的大小，并画出提升重物时手柄及各轮的转向。

题三—3图

各轮转向略。

7.如题三-1图所示为一机构，试求其自由度(如有复合铰链、虚约束、局部自由度请标出)。

题三—1图

复合铰链:有；虚约束：没有；局部自由度：没有

四、改错题

1 试指出该轴的结构设计错误，标出并改正。

题四图

（1）左端没有轴肩，安装的轮毂类零件无法轴向定位；

（2）左端的键太长；

（3）轴承盖与轴之间没有间隙和密封；

（4）轴承盖与箱体侧面之间没有密封垫和轴承调整垫；

（5）轴承装反了，应改为正装；

（6）齿轮夹不紧，与齿轮配合的轴长度太长；

（7）右端轴承没有轴向定位；

（8）右端轴承盖与轴之间没有间隙和密封。

2 试指出该轴的结构设计错误，标出并改正。

题四图

（1）左端轴承盖与箱体侧面之间没有密封垫和轴承调整垫；

（2）箱体与端轴承盖接触处没有凸起；

（3）轴承应该正装，图中装成一顺了；

（4）左端轴承定位套外径太大，应减小外径；

（5）定位齿轮的轴左端应该设计成轴肩，齿轮夹不紧，与齿轮配合的轴段的长度应比轴的长度短2~3mm；

（6）轴承盖与轴之间没有间隙和密封；

（7）右端没有轴肩，安装的皮带轮无法轴向定位；

（8）与皮带轮配合的轴段的长度应比轴的长度短2~3mm。