《机械设计基础》作业答案 第一章平面机构的自由度和速度分析1－1 1－2 1－3 1－4 1－5
自由度为： 1 1 19 21 1 )0 1 9 2( 7 3 ' )' 2( 3 = -- = - - + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 1 8 2 6 3 2 3 = - ? - ? = - - = H L P P n F 1－6 自由度为 1 1 )0 1 12 2( 9 3 ' )' 2( 3 = - - + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 1 22 24 1 11 2 8 3 2 3 = -- = - ? - ? = - - = H L P P n F 1－10
自由度为： 1 128301)221142(103')'2(3=--=--?+?-?=--+-=F P P P n F H L 或： 1 22427211229323=--=?-?-?=--=H L P P n F 1－11 2 2424323=-?-?=--=H L P P n F 1－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。 1334313141P P P P ?=?ωω
1 1314133431==P P ω 1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设s rad /101=ω，求构件3的速度3v 。 s mm P P v v P /20002001013141133=?===ω 1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比21/ωω。 构件1、2的瞬心为P 12 P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心 1224212141P P P P ?=?ωω
此文档下载后即可编辑 一、 填空题 1. 机械是（机器）和（机构）的总称。 2. 机构中各个构件相对于机架能够产生独立运动的数目称为（自由度）。 3. 平面机构的自由度计算公式为：（F=3n-2P L -P H ）。 4. 已知一对啮合齿轮的转速分别为n 1、n 2，直径为D 1、D 2，齿数为z 1、z 2，则其传动比i= （n 1/n 2）= （D 2/D 1）= （z 2/ z 1）。 5. 铰链四杆机构的杆长为a=60mm ，b=200mm ，c=100mm ，d=90mm 。若以杆Ｃ为机架，则此四杆机构为（双摇杆机构）。 6. 在传递相同功率下，轴的转速越高，轴的转矩就（越小）。 7. 在铰链四杆机构中，与机架相连的杆称为（连架杆），其中作整周转动的杆称为（曲柄），作往复摆动的杆称为（摇杆），而不与机架相连的杆称为（连杆）。 8. 平面连杆机构的死点是指（从动件与连杆共线的）位置。 9. 平面连杆机构曲柄存在的条件是①（最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和）②（连架杆和机架中必有一杆是最短杆）。 10. 平面连杆机构的行程速比系数Ｋ=1.25是指（工作）与（回程）时间之比为（1.25），平均速比为（1：1.25）。 11. 凸轮机构的基圆是指（凸轮上最小半径）作的圆。 12. 凸轮机构主要由（凸轮）、（从动件）和（机架）三个基本构件组成。 13. 带工作时截面上产生的应力有（拉力产生的应力）、（离心拉应力）和（弯曲应力）。 14. 带传动工作时的最大应力出现在（紧边开始进入小带轮）处，其值为：σmax=σ1＋σb1＋σc 。 15. 普通Ｖ带的断面型号分为（Y 、Z 、A 、B 、C 、D 、E ）七种，其中断面尺寸最小的是（Y ）型。 16. 为保证齿轮传动恒定的传动比，两齿轮齿廓应满足（接触公法连心线交于一定点）。
第十四章 机械系统动力学 14-11、在图14-19中，行星轮系各轮齿数为123z z z 、、，其质心与轮心重合，又齿轮1、2对质心12O O 、的转动惯量为12J J 、，系杆H 对的转动惯量为H J ，齿轮2的质量为2m ，现以齿轮1为等效构件，求该轮系的等效转动惯量J ν。 2222 2121221 12323121 13212 1 13222 12311212213121313 ( )()()()1()()()( )()()()o H H H o H J J J J m z z z z z z z z z O O z z z z z z z O O J J J J m z z z z z z z z νννωωω ωωωω ωω ωωωωνω=+++=-= += +=+-=++++++解： 14-12、机器主轴的角速度值1()rad ?从降到时2()rad ?，飞轮放出的功 (m)W N ，求飞轮的转动惯量。 max min 122 2 121 ()2 2F F Wy M d J W J ?ν??ωωωω==-=-? 解： 14-15、机器的一个稳定运动循环与主轴两转相对应，以曲柄和连杆所组成的转动副A 的中心为等效力的作用点，等效阻力变化曲线c A F S ν-如图14-22所示。等效驱动力a F ν为常数，等效构件（曲柄）的平均角速度值25/m rad s ?=， 3 H 1 2 3 2 1 H O 1 O 2
不均匀系数0.02δ=，曲柄长度0.5OA l m =，求装在主轴（曲柄轴）上的飞轮的转动惯量。 (a) W v 与时间关系图 （b ）、能量指示图 a 2 24()2 3015m Wy=25N m 25 6.28250.02 c va OA vc OA OA va F W W F l F l l F N Mva N J kg m νν=∏?∏=∏+==∏= =?解：稳定运动循环过程 14-17、图14-24中各轮齿数为12213z z z z =、，，轮1为主动轮，在轮1上加力矩1M =常数。作用在轮 2 上的阻力距地变化为： 2r 22r 020M M M ??≤≤∏==∏≤≤∏=当时，常数；当时，，两轮对各自中心的转动惯量为12J J 、。轮的平均角速度值为m ω。若不均匀系数为δ，则：（1）画出以轮1为等效构件的等效力矩曲线M ν?-；（2）求出最大盈亏功；（3）求飞轮的转动惯量F J 。 图14-24 习题14-17图 40Nm 15∏ 12.5∏ 22.5∏ 15Nm ∏ 2∏ 2.5∏ 4∏ 25∏ 1 1 z 2 z 2 r M 2 M ∏ 2∏ 2?
答题： 1、此机构运动简图中无复合铰链、1局部自由度、1个虚约束。此机构中有6个自由杆件，8个低副，1个高副。自由度F=3n-2PL-Ph=3*6-2*8-1=1 2、此机构中编号1～9，活动构件数n=9，滚子与杆3联接有局部自由度，滚子不计入活动构件数，.B、C、 D、G、H、I、6个回转副(低副)，复合铰链J，2个回转副(低副)，A、K，各有1个回转副+1个移动副，此两处共4个低副，低副总数PL =6+2+4 =12，.两齿轮齿合处E，有1个高副，滚子与凸轮联接处F，有1个高副，高副总数PH =1+1=2. 自由度F =3n -2PL -PH =3*9-2*12-2=1 3、此机构有6个自由杆件，在C点有1个复合铰链，有1个虚约束、9个低副，没有高副。自由度 F=3n-2PL=3*5-2*7=1
答题： 1、不具有急回特性，其极位夹角为零，即曲柄和连杆重合的两个位置的夹角为0 2、(1)有急回特性，因为AB可以等速圆周运动，C块做正、反行程的往复运动，且极位夹角不为0°。 （2）当C块向右运动时，AB杆应做等速顺时针圆周运动，C块加速运动；压力角趋向0°，有效分力处于加大过程，驱动力与曲柄转向相反。所以，曲柄的转向错误。 3、（1）AB杆是最短杆，即Lab+Lbc(50mm)≤Lad(30mm)+Lcd（35mm），Lab最大值为15mm. （2）AD杆是最短杆，以AB杆做最长杆，即Lab+Lad(30mm)≤Lbc(50mm)+Lcd（35mm），Lab最大值为55mm. (3)满足杆长和条件下的双摇杆机构，机架应为最短杆的对边杆，显然与题设要求不符，故只能考虑不满足杆长和条件下的双摇杆机构，此时应满足条件： Lab＜30mm且Lab+45＞30+35即20mm＜Lab＜30mm
第15章轴吴海涛 §15-1 概述 §15-2 轴的结构设计§15.3 轴的计算 §15.4 设计实例
一、轴的用途及分类 轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。按照承受载荷的不同，轴可分为： ?转轴─同时承受弯矩和扭矩的轴，如减速器的轴； ?心轴─只承受弯矩的轴，如火车车轮轴； ?传动轴─只承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。 按照轴线形状的不同，轴可分为曲轴和直轴两大类。直轴根据外形的不同，可分为光轴和阶梯轴。 轴一般是实心轴，有特殊要求时也可制成空心轴，如航空发动机的主轴。除了刚性轴外，还有钢丝软轴，可以把回转运动灵活地传到不开敞地空间位置。 各种类型的轴
二、轴设计的主要内容 轴的设计包括结构设计和工作能力计算两方面的内容。 结构设计：根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理地确定轴的结构形式和尺寸。 工作能力计算：对轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的计算。三、轴的材料 轴的材料主要是碳钢和合金钢。碳素结构钢因具有较好的综 合力学性能，应用较多；合金钢具有较好的综合力学性能（如耐腐蚀、耐高温、抗低温等），但价格较贵，多用于有特殊要求的轴。 高强度铸铁和球墨铸铁可用于制造外形复杂的轴，且具有价廉、良好的吸振性和耐磨性，以及对应力集中的敏感性较低等优点，但是质较脆。
设计任务：确定轴的合理外形和全部结构尺寸。 设计要求：1. 轴应便于制造，轴上零件要易于装拆； 2. 轴和轴上零件要有准确的工作位置； 3. 各零件要牢固而可靠地相对固定； 4. 改善应力状况，减小应力集中。 典型轴系结构
一、拟定轴上零件的装配方案 装配方案：确定轴上零件的装配方向、顺序、和相互关系。 在轴的结构设计中，必须考虑满足轴上零件装配顺序的要求，并尽量使得装配简便。设计者在这一方面考虑得越周到，轴的装配工艺性越好。 注意装配顺序
《机械设计基础》试题七答案 一、填空(每空1分，共20分) 1、渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，正确啮合条件是模数相等，压力角相等。 2、凸轮机构的种类繁多，按凸轮形状分类可分为：盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮__________ 3、V带传动的张紧可采用的方式主要有：调整中心距和张紧轮装置。 4、齿轮的加工方法很多，按其加工原理的不同，可分为范成法和仿形法。 5、平面四杆机构中，若各杆长度分别为a=30, b=50, c=80，d=90,当以a为机架，则该四杆机构为双曲柄机构。 6、凸轮机构从动杆的运动规律，是由凸轮轮廓曲线所决定的。 7、被联接件受横向外力时，如采用普通螺纹联接，则螺栓可能失效的形式为—拉断。 二单项选择题(每个选项0.5分，共20分) ( )1、一对齿轮啮合时，两齿轮的 c _________ 始终相切。 (A) 分度圆(B) 基圆(C) 节圆(D) 齿根圆 ()2、一般来说，__a ______________ 更能承受冲击，但不太适合于较高的转速下工作。 (A) 滚子轴承(B) 球轴承(C) 向心轴承(D) 推力轴承 ( )3、四杆机构处于死点时，其传动角丫为A _____________ 。 (A) 0°(B) 90 °(C)Y >90°( D) 0° （）5、如图所示低碳钢的曲线，，根据变形发生的特点，在塑性变形阶段的强化 阶段（材料恢复抵抗能力）为图上__C __________ 段。 (A) oab (B) bc (C) cd (D) de （）6、力是具有大小和方向的物理量，所以力是_d ____ 。 （A）刚体（B）数量（C）变形体（D）矢量 （）7、当两轴距离较远，且要求传动比准确，宜采用 （A）带传动（B）—对齿轮传动（C）轮系传动（D）螺纹传动 （）8、在齿轮运转时，若至少有一个齿轮的几何轴线绕另一齿轮固定几何轴线转动, 轮系称为 a ________________ 。 （A）行星齿轮系（B）定轴齿轮系（C）定轴线轮系（D）太阳齿轮系 （）9、螺纹的a ______________ 被称为公称直径。 （A）大径（B）小径（C）中径（D）半径 （）10、一对能满足齿廓啮合基本定律的齿廓曲线称为__D_____________ 。 （A）齿轮线（B）齿廓线（C）渐开线（D）共轭齿廓 （B ）11、在摩擦带传动中 ________ 是带传动不能保证准确传动比的原因，并且是不可避 免的。 （A）带的打滑（B）带的弹性滑动（C）带的老化（D）带的磨损 （D ）12、金属抵抗变形的能力，称为____ 。 （A）硬度（B）塑性（C）强度（D）刚度 （B ）13、凸轮轮廓与从动件之间的可动连接是 B 。 （A）转动副（B）高副（C）移动副（D）可能是高副也可能是低副 （B ）14、最常用的传动螺纹类型是_c _____ 。 （A）普通螺纹（B）矩形螺纹（C）梯形螺纹（D）锯齿形螺纹 （）15、与作用点无关的矢量是_c ______ 。 （A）作用力（B）力矩（C）力偶（D）力偶矩 （）16、有两杆，一为圆截面，一为正方形截面，若两杆材料，横截面积及所受载荷相同, 长度不同，则两杆的_c—不同。 （A）轴向正应力b （B）轴向线应变& （C）轴向伸长厶I （D）横向线应变 《机械设计基础》试题 一、选择题：本大题共10个小题，每小题1.5分，共15分。 1.通常情况下蜗杆传动中蜗杆和蜗轮的轴线交错角为（）度。 a）20 b）30 c）60 d）90 2. 渐开线标准直齿圆柱齿轮（短齿）的齿顶高系数为（），顶隙系数为（）。 a）1，0.1 b）0.8，0.2 c）0.8，0.3 d）1，0.25 3. 渐开线斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是（） a）模数相等 b）压力角相等 c）模数和压力角分别相等且为标准值 d）a，b，c都不对 4.用齿条形刀具加工标准直齿圆柱齿轮,当压力角为20°,齿顶系数为1时,不根切的最少齿数是多少?（） a） 15 b）16 c） 17 d）18 5.对于普通螺栓联接，在拧紧螺母时，螺栓所受的载荷是( )。 a）拉力 b）扭矩 c）压力 d）拉力和扭拒 6.调节机构中，如螺纹为双头，螺距为3mm，为使螺母沿轴向移动9mm，螺杆应转( ) 转。 a）3 b）4 c）5 d）1.5 7.根据（）选择键的结构尺寸：b×h。 a）扭矩； b）单向轴向力；c）键的材料；d）轴的直径。 8.下列铰链四杆机构中，能实现急回运动的是( )。 a）双摇杆机构 b）曲柄摇秆机构 c）双曲柄机构 9.设计V带传动时，控制带的最大线速度不要过大，其主要目的是为了( )。 a）使带的拉应力不致于过大 b）使带的弯曲应力不致于过大 c）使带的离心应力不致于过大 10.带传动作减速传动时，带的最大应力等于( )。 a）σ1+σb1+σc b）σ1+σb2+σc c）σ2+σb1+σc d）σ2+σb2+σc 二、填空题：每空0.5分，共11分。 1.螺纹按照其用途不同，一般可分为________和________。 2.对于渐开线齿轮，通常所说的齿形角是指________上的吃形，该齿形角已经标准化了， 11-1 解1）由公式可知： 轮齿的工作应力不变，则则，若，该齿轮传动能传递的功率 11-2解由公式 可知，由抗疲劳点蚀允许的最大扭矩有关系： 设提高后的转矩和许用应力分别为、 当转速不变时，转矩和功率可提高 69%。 11-3解软齿面闭式齿轮传动应分别验算其接触强度和弯曲强度。（ 1）许用应力查教材表 11-1小齿轮45钢调质硬度：210～230HBS取220HBS；大齿轮ZG270-500正火硬度：140～170HBS，取155HBS。 查教材图 11-7， 查教材图 11-10 , 查教材表 11-4取， 故： （ 2）验算接触强度，验算公式为： 其中：小齿轮转矩 载荷系数查教材表11-3得齿宽 中心距齿数比 则： 、，能满足接触强度。 （ 3）验算弯曲强度，验算公式： 其中：齿形系数：查教材图 11-9得、 则： 满足弯曲强度。 11-4解开式齿轮传动的主要失效形式是磨损，目前的设计方法是按弯曲强度设计，并将许用应力降低以弥补磨损对齿轮的影响。 （ 1）许用弯曲应力查教材表11-1小齿轮45钢调质硬度：210～230HBS取220HBS；大齿轮 45钢正火硬度：170～210HBS，取190HBS。查教材图11-10得 , 查教材表 11-4 ，并将许用应用降低30% （ 2）其弯曲强度设计公式： 其中：小齿轮转矩 载荷系数查教材表11-3得取齿宽系数 齿数，取齿数比 齿形系数查教材图 11-9得、 因 故将代入设计公式 因此 取模数中心距 齿宽 11-5解硬齿面闭式齿轮传动的主要失效形式是折断，设计方法是按弯曲强度设计，并验算其齿面接触强度。 第十一章轴 题11－1 简述轴的结构设计应满足的基本要求。指出图中结构设计的错误，在错误处标出序号，并按序号一一说明理由。 题11－1图 解题分析：轴的结构设计应满足的基本要求是： 1．轴及轴上零件应有确定的位置和可靠固定； 2．轴上零件应便于安装，折卸和调整； 3．轴应具有良好的加工工艺性； 4．力求受力合理，有利提高疲劳强度和刚度。 解答：图中的主要错误分析（题解 11-1 图） 题解14－1图 1．轴肩过高挡住了轴承内圈，轴承不便于折卸； 2．与齿轮相配合的轴的两边均有轴肩，齿轮无法安装； 3．键的顶面应与轮毂槽底面应有间隙，且轮毂槽应开通，轴上键槽处应有局部剖视； 4．轴承不便于安装，此处应该有过渡轴肩； 5．此处的轮毂没有确定的位置，且无轴向固定； 6．键过长，且两键不在同一方位，不便于加工； 7．轴端过长，轮毂无法进行轴向固定。 题11－2根据图示卷筒轴的三种设计方案填写下表（表中轴的类型为按承载情况分）： 题11－2图 解答： 题11－3 设计图示单级斜齿圆柱齿轮减速器低速轴的结构。已知齿轮相对于支承为对称布置，齿轮宽度b 2＝100 mm ，轴承为7308AC ，两支承间的跨度L ＝200mm ，外伸端装有一个半联轴器，孔的直径在25～35mm 之间，轴与孔的配合长度为L ′＝60mm 。 解答：1、确定各段轴的直径： （1）与联轴器配合处的直径d ：选联轴器的型 号为 82YA302 6YC28HL2 ??，半联轴器的孔径d =28 mm ， 长圆柱形轴孔，孔长L = 62 mm 。 （2）轴身处直径d 1：考虑半联轴器的定位和固 定，应有一个定位轴肩，此段轴为外伸轴，其上装有 密封圈，应取相应的标准直径。所以取d 1 =35mm 。 （3）安装滚动轴承处轴颈直径d 2、、d 6：为便于轴 承安装，d 1与d 2之间应有一非定位轴肩，轴肩高度一 般为1～3 mm ，且轴颈直径必须满足滚动轴承孔径要求。 因此选择7308AC 轴承，内径为40 mm ，所以d 2 = d 6 =40 mm 。 （4）安装齿轮处轴段直径d 3：为装配方便，并考虑强度要求，取直径d 3=45 mm 。 （5）轴环直径d 4：为使齿轮定位可靠和承受轴向力，取d 4=55 mm ， （6）轴肩直径d 5：考虑到轴承定位和拆卸方便，根据手册，查取d 5=50 mm 。 2．各段轴的长度： 题11-3 图 第十五章 轴 一、选择题 15—1按所受载荷的性质分类，车床的主轴是 A ，自行车的前轴是 B ，连接汽车变速箱与后桥，以传递动力的轴是 C 。 A 转动心轴 B 固定心轴 C 传动轴 D 转轴 15—2 为了提高轴的刚度，措施 B 是无效的。 A 加大阶梯轴个部分直径 B 碳钢改为合金钢 C 改变轴承之间的距离 D 改变轴上零件位置 15—3 轴上安装有过盈联接零件时，应力集中将发生在 B 。 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 15—4 轴直径计算公式3 n P C d ≥， C 。 A 只考虑了轴的弯曲疲劳强度 B 考虑了弯曲、扭转应力的合成 C 只考虑了扭转应力 D 考虑了轴的扭转刚度 15—5 轴的强度计算公式22)(T M M e α+= 中，α是 C 。 A 弯矩化为当量转矩的转化系数 B 转矩转化成当量弯矩的转化系数 C 考虑弯曲应力和扭转切应力的循环性质不同的校正系数 D 强度理论的要求 15—6 轴的安全系数校核计算，应按 D 计算。 A 弯矩最大的一个截面 B 弯矩和扭矩都是最大的一个截面 C 应力集中最大的一个截面 D 设计者认为可能不安全的一个或几个截面 15—7 轴的安全系数校核计算中，在确定许用安全系数S 时,不必考虑 A 。 A 轴的应力集中 B 材料质地是否均匀 C 载荷计算的精确度 D 轴的重要性 15—8 对轴上零件作轴向固定，当双向轴向力都很大时，宜采用 C 。 A 过盈配合 B 用紧定螺钉固定的挡圈 C 轴肩—套筒 D 轴肩—弹性挡圈 15—9 对轴进行表面强化处理，可以提高轴的 C 。 A 静强度 B 刚度 C 疲劳强度 D 耐冲击性能 15—10 如阶梯轴的过渡圆角半径为r ，轴肩高度为h,上面安装一个齿轮，齿轮孔倒角为C 45°,则要求 A 。 A r 1、机械零件常用材料：普通碳素结构钢（Q屈服强度）优质碳素结构钢（20平均碳的质量 分数为万分之20）、合金结构钢（20Mn2锰的平均质量分数约为2%）、铸钢（ZG230-450屈服点不小于230，抗拉强度不小于450）、铸铁（HT200灰铸铁抗拉强度） 2、常用的热处理方法：退火（随炉缓冷）、正火（在空气中冷却）、淬火（在水或油中迅速 冷却）、回火（吧淬火后的零件再次加热到低于临界温度的一定温度，保温一段时间后在空气中冷却）、调质（淬火+高温回火的过程）、化学热处理（渗碳、渗氮、碳氮共渗）3、机械零件的结构工艺性：便于零件毛坯的制造、便于零件的机械加工、便于零件的装卸 和可靠定位 4、机械零件常见的失效形式：因强度不足而断裂；过大的弹性变形或塑性变形；摩擦表面 的过度磨损、打滑或过热；连接松动；容器、管道等的泄露；运动精度达不到设计要求5、应力的分类：分为静应力和变应力。最基本的变应力为稳定循环变应力，稳定循环变应 力有非对称循环变应力、脉动循环变应力和对称循环变应力三种 6、疲劳破坏及其特点：变应力作用下的破坏称为疲劳破坏。特点：在某类变应力多次作用 后突然断裂；断裂时变应力的最大应力远小于材料的屈服极限；即使是塑性材料，断裂时也无明显的塑性变形。确定疲劳极限时，应考虑应力的大小、循环次数和循环特征7、接触疲劳破坏的特点：零件在接触应力的反复作用下，首先在表面或表层产生初始疲劳 裂纹，然后再滚动接触过程中，由于润滑油被基金裂纹内而造成高压，使裂纹扩展，最后使表层金属呈小片状剥落下来，在零件表面形成一个个小坑，即疲劳点蚀。疲劳点蚀危害：减小了接触面积，损坏了零件的光滑表面，使其承载能力降低，并引起振动和噪声。疲劳点蚀使齿轮。滚动轴承等零件的主要失效形式 8、引入虚约束的原因：为了改善构件的受力情况（多个行星轮）、增强机构的刚度（轴与 轴承）、保证机械运转性能 9、螺纹的种类：普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹 10、自锁条件：λ≤ψ即螺旋升角小于等于当量摩擦角 11、螺旋机构传动与连接：普通螺纹由于牙斜角β大，自锁性好，故常用于连接；矩形螺纹 梯形螺纹锯齿形螺纹因β小，传动效率高，故常用于传动 12、螺旋副的效率：η=有效功/输入功=tanλ/tan（λ+ψv）一般螺旋升角不宜大于40°。 在d2和P一定的情况下，锁着螺纹线数n的增加，λ将增大，传动效率也相应增大。 因此，要提高传动效率，可采用多线螺旋传动 13、螺旋机构的类型及应用：①变回转运动为直线运动，传力螺旋（千斤顶、压力机、台虎 钳）、传导螺旋（车窗进给螺旋机构）、调整螺旋（测微计、分度机构、调整机构、道具进给量的微调机构）②变直线运动为回转运动 14、螺旋机构的特点：具有大的减速比；具有大的里的增益；反行程可以自锁；传动平稳， 噪声小，工作可靠；各种不同螺旋机构的机械效率差别很大（具有自锁能力的的螺旋副效率低于50%） 15、连杆机构广泛应用的原因：能实现多种运动形式的转换；连杆机构中各运动副均为低副， 压强小、磨损轻、便于润滑、寿命长；其接触表面是圆柱面或平面，制造比较简易，易于获得较高的制造精度 16、曲柄存在条件：①最短杆长度+最长杆长度≤其他两杆之和②最短杆为连架杆或机架。 17、凸轮运动规律及冲击特性：①等速：刚性冲击、低速轻载②等加速等减速：柔性冲击、 中速轻载③余弦加速度：柔性冲击、中速中载④正弦加速度：无冲击、高速轻载 18、凸轮机构压力角与基圆半径关系：r0=v2/(ωtanα)-s，其中r0为基圆半径，s为推杆位 移量 19、滚子半径选择：ρa=ρ-r，当ρ=r时，在凸轮实际轮廓上出现尖点，即变尖现象，尖点 联轴器和离合器 1、 联轴器和离合器主要用来联接轴与轴（或轴与其它回转零件），以传递运动与转矩，有时也可用作安全装置。 联轴器和离合器的区别是：在机器运转时，联轴器联接的两轴不能分离，只有在机器停车并将联接器拆开后，两轴才能分离。而离合器在机器运转过程中不需停车便可使两轴随时接合或分离 2、 根据对各种相对位移有无补偿能力，联轴器可以分为刚性联轴器和挠性联轴器两种。刚性联轴器无位移补偿能力，挠性联轴器有位移补偿能力。 挠性联轴器有无弹性元件和有弹性元件的挠性联轴器两种，后者具有缓冲吸振的能力。 3、 【解】 1）计算名义转矩T 79.39960 495509550=?==n P T N.m 2）确定计算转矩ca T ，由表17.1查得3.1=A K ，故由式14-1得 73.5179.393.1=?==T K T A ca N.m 3）选择联轴器型号。从GB/T4323-1984中查得TL5型弹性套柱销联接器许用转矩125][=T N.m ，铁制的3600][=n r/min ，钢制的4600][=n r/min ，轴径在25~35 mm 之间，故选用TL5型弹性套柱销联轴器。 轴 1、 工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴。只承受弯矩而不承受扭矩的轴称为心轴。只承受扭矩而不承受弯矩（或弯矩很小）的轴称为传动轴。 自行车的前轴和后轴属于心轴，中轴属于转轴。 2、 轴的常用周向定位方式有：键、花键、销、紧定螺钉以及过盈配合等。 轴的常用轴向定位方式有：轴肩、套筒、轴端挡圈、轴承端盖和圆螺母等。 3、 轴的强度不足时，可采取：增大轴的直径；改变材料类型；增大过渡圆角半径；对轴的表面进行热处理和表面硬化加工处理；提高表面加工质量；用开卸载槽等方法降低过盈配合处的应力 13.1 试指出图中结构不合理的地方，并予以改正。 1、此处应有垫片； 2、轴肩太高； 3、键太长； 4、安装齿轮处的轴的直径应小于齿轮宽度； 5、套筒直径太大，超过轴承内圈高度； 6、轴承端盖此处的直径太大； 7、此处应有密封圈； 8、轴承左端没有定位 9、此处轴太长，轴的端面与轴端挡圈应相隔2-3mm ； 10、联轴器结构不合理，； 11、两个键的位置应布置在同一方向，而且轴的画法有误 题16-81图 1、键的位置和尺寸不合适； 2、轴承端盖此处的直径太大； 3、此处应有密封圈； 4、此处应有螺钉联接（把轴承端盖和机架联接起来）； 5、此处应有垫片； 6、套筒直径太大，超过轴承内圈高度； 7、安装齿轮处的轴的直径应小于齿轮宽度； 8、轴承左端没有定位 1 3 4 5 6 2 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 9、此处应有垫片； 10、此处应有螺钉联接（把轴承端盖和机架联接起来）； 答：1、轴直径应是中间最大，向两头递减（拆装要求） 2、左轴承的右边定位太高，不利于拆卸。把右边轴台阶改为套筒定位。 3、轴上键槽应布置在同一直线上。 4、套筒太高，减小套筒直径 5、端盖上应安装密封圈。 6、此处轴长度应小于链轮轴线长度。 7、链轮右端应采用轴端档圈固定。 8、键太长,减小键长度。 1、1.无垫片；2无间隙、无密封3键太长4无定位轴肩5无轴肩 6套筒高于内圈高度7轴和轮毂一样长，起不到定位作用； 8无定位；9无垫片10采用反装。 1(1分) 2．轴的两端轴颈过长，与端盖接触严重磨损，浪费材料和加工时间、轴承装拆麻烦；(1分) 3．齿轮没有轴向定位，未将齿轮上的轴向力传到机座，应将轴承改为正装；(1分) 4．两轴承的内、外圈没有轴向固定，极易分离；(2分) 5．两轴承的内圈高度低于套筒，轴承拆卸困难；(1分) 6．两个齿轮不能共用一个键，而且键过长，三个套不能装配；(2分) 1 2 3 4 5 6 7 8 华南理工大学机械设计基础考试试题一 华南理工大学《机械设计基础》试题 班级学号姓 名 题号一二三四五部分分数20 20 6 45 9 100 得分 一、选择题（每小题2分） 1. 优质碳素钢与普通碳素钢的主要区别在于。 A. 含有害杂质少 B. 机械性能良好 C. 保证化学成分和机械性能 2. 带传动中V带是以作为公称长度的。 A. 外周长度 B. 内周长度 C. 基准长度 3. 按齿面接触疲劳强度设计计算齿轮传动时，若两齿轮材料的许用接触应力[]H1≠[]H2，在计算公式中应代入进行计算。 A. 大者 B. 小者 C. 两者分别代入 4. 链传动设计时，链条的型号是通过而确定的。 A. 抗拉强度计算公式 B. 疲劳破坏计算公式 C. 功率曲线图 5. 平键联接中的平键截面尺寸b×h是按选定的。 A. 转矩T B. 功率P C. 轴径d 6. 一根转轴承受一径向静载荷时，此转轴产生的弯曲应力是。 A. 静应力 B. 脉动循环变应力 C. 对称循环变应力 7. 滚动轴承的额定寿命是指一批同规格的轴承在规定的试验条件下运转，其中轴承发生破坏时所达到的寿命（运转转数或工作小时数） A. 1％ B. 5％ C. 10％ 8. 螺栓的强度计算是以螺纹的来计算的。 A. 小径 B. 中径 C. 大径 9. 非液体摩擦滑动轴承主要失效形式是 A. 点蚀 B. 胶合 C. 磨损 10. 为了提高轴的刚度，一般采用的措施是。 A. 用合金钢代替碳素钢 B. 增大轴的直径 C. 采用降低应力集中的结构措施 二、填空题（每小题2分） 1. 机构要能够动，自由度必须，机构具有确定运动的条件是。 2. 机构中的相对静止件称为，机构中按给定运动规律运动的构件称为。 3. 工作中只受弯矩不传递扭矩的轴叫轴；只传递扭矩不受弯矩的轴 叫轴；同时承受弯矩和扭矩的轴叫轴。 4. 带传动由于引起的全面滑动称为，而由于带的弹性变形和拉力差而引起的滑动称为。 5. 蜗杆传动的正确啮合条件是。 6. 相同尺寸的球轴承与滚子轴承相比，前者承载能力较，而极限转速较。 7. 渐开线上各处的压力角等。 8. 生产上对齿轮传动的基本要求是。 9. 渐开线上任一点的法线与基圆，渐开线上各点的曲率半径 是的。 10. 设计凸轮机构，若量得其中某点的压力角超过许用值，可用方法使最大压力角减小。 三、问答题（每小题3分） 1. 欲要实现把回转运动改变为直线运动，根据本课程所学过的机械和传动类型，可以采用哪些机构? 2. 形成流体动压润滑应具备哪些必要条件? 四、计算题 1. 计算下列机构的自由度（每小题3分）若有复合铰链、虚约束、局部自由度请指出。 2. 一齿轮减速器的输入轴，如图所示。已知：轴向载荷Ka=750N，两轴承分别承受的径向载荷 R1=2600N，R2=1400N，转速n=960rpm，运转中有轻微冲击，在常温下工作，需要轴承的使用寿命L h=12000小时，现拟采用一对31208型滚动轴承，试验算此轴承是否满足工作要求。（本题7分） 第13章机械传动设计 13.1 简述机械传动装置的功用。 答： (1) 把原动机输出的速度降低或增速。 （2) 实现变速传动。 （3）把原动机输出转矩变为工作机所需的转矩或力。 （4）把原动机输出的等速旋转运动，转变为工作机的转速或其它类型的运动。（5）实现由一个或多个原动机驱动若干个相同或不同速度的工作机。 13.2 选择传动类型时应考虑哪些主要因素？ 答：根据各种运动方案，选择常用传动机构时，应考虑以下几个主要因素：（1）实现运动形式的变换。 （2）实现运动转速（或速度）的变化。 （3）实现运动的合成与分解。 （4）获得较大的机械效益。 13.3 常用机械传动装置有哪些主要性能？ 答：（1）功率和转矩；（2）圆周速度和转速；（3）传动比；（4）功率损耗和传动效率；（5）外廓尺寸和重量。 13.4 机械传动的总体布置方案包括哪些内容？ 答：总体布置方案包括合理地确定传动类型；多级传动中各种类型传动顺序的合理安排及各级传动比的分配。 13.5 简述机械传动装置设计的主要内容和一般步骤。 答：（1）确定传动装置的总传动比。 （2）选择机械传动类型和拟定总体布置方案。 （3）分配总传动比。 （4）计算机械传动装置的性能参数。性能参数的计算，主要包括动力计算和效率计算等。 （5）确定传动装置的主要几何尺寸。 （6）绘制传动系统图。 （7）绘制装置的装配图。 第14章轴和轴毂连接 14.1 轴按功用与所受载荷的不同分为哪三种？常见的轴大多属于哪一种？答：轴按功用与所受载荷不同可分为心轴、传动轴和转轴三类。常见的轴大多数属于转轴。 14.2 轴的结构设计应从哪几个方面考虑？ 答：轴的结构设计应从以下几方面考虑：（1）轴的毛坯种类；（2）轴上作用力的大小及其分布情况；(3)轴上零件的位置、配合性质以及连接固定的方法； 二十章轴考试复习与练习题 一、单项选择题 1 工作时只承受弯矩，不传递转矩的轴，称为 A 。 A ．心轴 B ．转轴 C ．传动轴 D ．曲轴 2 采用 A 的措施不能有效地改善轴的刚度。 A ．改用高强度合金钢 B ．改变轴的直径 C ．改变轴的支承位置 D ．改变轴的结构 3 按弯扭合成计算轴的应力时，要引入系数α，这α是考虑 C 。 A ．轴上键槽削弱轴的强度 B ．合成正应力与切应力时的折算系数 C ．正应力与切应力的循环特性不同的系数 D ．正应力与切应力方向不同 4 转动的轴，受不变的载荷，其所受的弯曲应力的性质为 B 。 A ．脉动循环 B ．对称循环 C ．静应力 D ．非对称循环 5 对于受对称循环转矩的转轴，计算弯矩（或称当量弯矩）()2 2T M M ca α+=，α应取 A 。 A ．α≈ B ．α≈ C ．α≈1 D ．α≈ 6 根据轴的承载情况， C 的轴称为转轴。 A ．既承受弯矩又承受转矩 B ．只承受弯矩不承受转矩 C ．不承受弯矩只承受转矩 D ．承受较大轴向载荷 二、填空题 7 自行车的中轴是 转 轴，而前轮轴是 心 轴。 8 为了使轴上零件与轴肩紧密贴合，应保证轴的圆角半径 小于 轴上零件的圆角半径或倒角C 。 9 对大直径的轴的轴肩圆角处进行喷丸处理是为了降低材料对 应力集中 的敏感性。 10 传动轴所受的载荷是 转矩 。 11 一般单向回转的转轴，考虑起动、停车及载荷不平稳的影响，其扭转剪应力的性质按 脉动循环 处理。 三、问答题 12 轴受载荷的情况可分哪三类试分析自行车的前轴、中轴、后轴的受载情况，说明它们各属于哪类轴 13 为提高轴的刚度，把轴的材料由45号钢改为合金钢是否有效为什么 机械设计基础复习试题一 一、单项选择题(本大题共20小题，每小题2分，共40分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．在如图所示的单缸四冲程内燃机中，序号1和10的组合是（ A ） A.机构 B.构件 C.零件 D.部件 2.机构具有确定相对运动的条件是( A ) A.机构的自由度数目等于主动件数目 B.机构的自由度数目大于主动件数目 C.机构的自由度数目小于主动件数目 D.机构的自由度数目大于等于主动件数目 3.在下列平面四杆机构中，无急回性质的机构是（ C ）。 A.曲柄摇杆机构 B.摆动导杆机构 C.对心曲柄滑块机构 D.偏心曲柄滑块机构 4.滚子推杆盘形凸轮机构设计中，为避免凸轮实际轮廓曲线失真，正确的方法是（ D ） A.增大滚子半径 B.增加从动件长度 C.减小基圆半径 D.增大基圆半径 5.在设计直动滚子从动件盘形凸轮机构时，若出现运动失真现象，则应（ B ）A．减小凸轮基圆半径B．增大凸轮基圆半径 C．增大滚子半径D．增大从动件长度 6.在承受横向载荷的普通紧螺栓联接中，螺栓杆所受应力为（C） A.扭切应力 B.拉应力 C.扭切应力和拉应力 D.扭切应力或拉应力 7.普通平键传递扭矩是靠键的（ C ） A．顶面B．底面 C．侧面D．端面 8.带传动中，υ1为主动轮圆周速度，υ2为从动轮圆周速度，υ为带速，这些速度之间存在的关系是（ B ） A.υ1=υ2=υ B.υ1>υ>υ2 C.υ1<υ<υ2 D.υ1=υ>υ2 9.带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为（ A ） A.带存在弹性滑动 B.带容易变形和磨损 C.带在带轮上打滑 D.带的材料不符合虎克定律 10.一对渐开线标准直齿圆柱齿轮，m=2mm，z1=18，z2=43，实际中心距a＇=62mm， 下面说法正确的是（ C ） A.节圆小于分度圆 B.节圆与分度圆重合 C.节圆大于分度圆 D.分度圆的大小取决于中心距 11.在安装标准直齿圆柱齿轮时，若实际中心距大于标准中心距，则将使( C ) A.重合度变大 B.定角速比无法保证 C.啮合角变大 D.分度圆压力角变小 12．齿轮传动中的齿面接触应力变化特征可简化为（ A ） A.脉动循环变应力 B.对称循环变应力 C.不变化的静应力 D.无规律变应力 13．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 14.在传动中，各齿轮轴线位置固定不动的轮系称为( B ) A.周转轮系 B.定轴轮系 第十四章轴 题14－1 简述轴的结构设计应满足的基本要求。指出图中结构设计的错误，在错误处标出序号，并按序号一一说明理由。 题14－1图 解题分析：轴的结构设计应满足的基本要： 1．轴及轴上零件应有确定的位置和可靠固定； 2．轴上零件应便于安装，折卸和调整； 3．轴应具有良好的加工工艺性； 4．力求受力合理，有利提高疲劳强度和刚度。 解答：图中的主要错误分析（题解 14-1 图） 题解14－1图 1．轴肩过高挡住了轴承圈，轴承不便于折卸； 2．与齿轮相配合的轴的两边均有轴肩，齿轮无法安装； 3．键的顶面应与轮毂槽底面应有间隙，且轮毂槽应开通，轴上键槽处应有局部剖视； 4．轴承不便于安装，此处应该有过渡轴肩； 5．此处的轮毂没有确定的位置，且无轴向固定； 6．键过长，且两键不在同一方位，不便于加工； 7．轴端过长，轮毂无法进行轴向固定。 题14－2根据图示卷筒轴的三种设计方案填写下表（表中轴的类型为按承载情况分）： 方案轴的类型轴上应力应力循环特性 a b c 题14－2图 解答： 题14－3 设计图示单级斜齿圆柱齿轮减速器低速轴的结构。已知齿轮相对于支承为对称布置，齿轮宽度b 2＝100 mm ，轴承为7308AC ，两支承间的跨度L ＝200mm ，外伸端装有一个半联轴器，孔的直径在25～35mm 之间，轴与孔的配合长度为L ′＝60mm 。 解答：1、确定各段轴的直径： （1）与联轴器配合处的直径d ：选联轴器的型 号为 82YA302 6YC28HL2 ??，半联轴器的孔径d =28 mm ， 长圆柱形轴孔，孔长L = 62 mm 。 （2）轴身处直径d 1：考虑半联轴器的定位和固 定，应有一个定位轴肩，此段轴为外伸轴，其上装有 密封圈，应取相应的标准直径。所以取d 1 =35mm 。 （3）安装滚动轴承处轴颈直径d 2、、d 6 ：为便于轴 承安装，d 1与d 2之间应有一非定位轴肩，轴肩高度一 般为1～3 mm ，且轴颈直径必须满足滚动轴承孔径要求。 题14-3 图 第15章 轴承 15.1 滚动轴承的主要类型有哪些？各有什么特点？ 答：（1）深沟球轴承。主要承受径向载荷，也能承受一定的双向轴向载荷、可用于较高转速。 （2）圆锥子轴承。内、外圆可分离，除能承受径向载荷外，还能承受较大的单向轴向载荷。 （3）推力球轴承。套圈可分离，承受单向轴向载荷。极限转速低。 （4）角接触球轴承。可用于承受径向和较大轴向载荷，α大则可承受轴向力越大。 （5）圆柱滚子轴承。有一个套圈（内、外圈）可以分离，所以不能承受轴向载荷。由于是线接触，所以能承受较大径向载荷。 （6）调心球轴承。双排球，外圈内球面、球心在轴线上，偏位角大，可自动调位。主要承受径向载荷，能承受较小的轴向载荷。 15.2 绘制下列滚动轴承的结构简图，并在图上表示出轴承的受力主向：6306、N306、7306ACJ ，30306、51306。 答：按表15.2中表示的简图及受力方向绘制。 15.3滚动轴承的基本额定动载荷C 与基本额定静载荷C ο在概念上有何不同，分别针对何种失效形式？ 答：（1）基本额定动载荷C 与基本额定静载荷C ο在概念上区别在于“动”与“静”二字的区别。C 是指轴承在L 10（单位为106r ）时轴承能承受的最大载荷值；C ο是指在静载荷下极低速运转的轴承。 （2）C 下的失效形式为点蚀破坏；C ο下为永久塑性变形。 15.4 何谓滚动轴承的基本额定寿命？何谓当量动载荷？如何计算？ 答：基本额定寿命是指一批同型号的轴承在相同条件下运转时，90%的轴承未发生疲劳点蚀前运转的总转教，或在恒定转速下运转的总工作小时数，分别用L 10、L 10h 表示。 当量动载荷是轴承在当量动载荷P 作用下的寿命与在实际工作载荷（径向和轴向载荷）条件下的寿命相等。其计算方式为 ()P r a P f XF YF =+ 15.5滚动轴承失效的主要形式有哪些？计算准则是什么？ 答：对于一般转速的轴承（10Y /min(完整版)《机械设计基础》试题
机械设计基础课后习题答案 第11章
机械设计习题集第十六章轴
机械设计作业集第15章答案
(完整版)机械设计基础知识点整理
15 机械设计作业参考答案_轴
机械设计轴改错题
(完整版)华南理工大学机械设计基础考试试题一
2011-最新陈立德版机械设计基础第13、14章课后题答案要点
机械设计习题与答案20轴
(完整版)机械设计基础试题及答案(二)
机械设计基础_孙立鹏_习题第十四章轴
陈立德版机械设计基础第15章课后题答案
相关主题
文本预览