《机械设计基础》综合复习题答案
一、简答题
1．何为机械？
机械是机器和机构的总称；
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。
机构的特征：（1）人为机件的组合；（2）有确定的运动。
2．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
3. 尖顶从动件与滚子从动件盘形凸轮轮廓之间有何关系。
尖顶从动件与滚子从动件盘形凸轮轮廓为等距线。
等距线之间的距离为滚子半径。
4. 当设计链传动时，选择齿数z 1和节距p 时应考虑哪些问题？
z 1的选择：z 1越多链传动的不均匀性越小，但是传动比一定，z 1越多，z 2越多，导致链越容易脱落。
z 2的齿数最多120个齿。
节距p 的选择：节距p 越小越好，越小链传动的不均匀性越小。
节距p 越小传递的功率就越小，所以功率大时优选小节距多排链。
5. 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
6. 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？
21m m =
21αα=
且重合度1>β
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10.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。
11.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。
12. 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。
13. 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。
二、计算题
1.如题三-1图所示为一平面机构，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
111524323=⨯-⨯-⨯=--=H L P P n F
复合铰链:没有；虚约束：没有；局部自由度：没有
2. 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=⨯==
mm m h mz d a a 44212202211=⨯⨯+⨯=+=*
mm m c h mz d a f 352)25.01(2202)(211=⨯+⨯-⨯=+-=**
大齿轮：mm mz d 8040222=⨯==
mm m h mz d a a 84212402222=⨯⨯+⨯=+=*
mm m c h mz d a f 752)25.01(2402)(222=⨯+⨯-⨯=+-=**
3. 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
8.57718
1152052
40305015=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==
积所有主动轮齿数的联乘积所有从动轮齿数的联乘i
各轮转向略。
4.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
101725323=⨯-⨯-⨯=--=H L P P n F
复合铰链:有；虚约束：没有；局部自由度：没有
5. 轮系如题 三—3图所示，各齿轮的齿数为z 1、z 2、z 3、z 3’、z 4、z 4’、z 5，试求传动比i 15的大小，给定1轮一个转向，判断其余各轮的转向。
题三—3图
8.57718
1152052
40305015=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==
积所有主动轮齿数的联乘积所有从动轮齿数的联乘i
各轮转向略。
6.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
111524323=⨯-⨯-⨯=--=H L P P n F
复合铰链:没有；虚约束：E 或F ；局部自由度：B
7. 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
(6
n C L P ⋅=⋅ε
ε
所以：3.22253400
80006026200
1060103366=⨯⨯⨯=⋅=εεnL C P N
8.如题三-1图所示为一周转轮系，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
221424323=⨯-⨯-⨯=--=H L P P n F
复合铰链:有；虚约束：没有；局部自由度：没有
9.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'=⨯=⋅=
9.811.1101.11=⨯-=-=P d d
∵][43.14'3.142
121σππσ≤⨯⨯=⨯=
d F
d F e
∴1.13753
.144115
9.83
.144]
['221=⨯⨯⨯⨯=
⨯⨯≥
πσπd F N
三、改错题
1、试指出题四图轴的设计错误，标出并改正。
（例如：1——缺少调整垫片）
题四图
1- 缺少调整垫片
2- 圆锥滚子轴承装的不对，应为正装； 3- 套筒外径太大，将外径减小；
4- 齿轮与轴联接的键太长，轴与齿轮孔配合的轴段太长，应短于齿轮宽度2~3mm ； 5- 缺少套筒，齿轮没有夹紧； 6- 右端轴承盖没有夹紧轴承； 7- 轴承盖与箱体接触面之间缺少垫片；
8-轴承盖与轴之间没有间隙，缺少密封；
9-联轴器的轴向定位不能用套筒，应改为轴间；
10-联轴器的周向定位没有，应加键。
2、该轴的结构设计错误已标出，如题四图所示，试说明错误并改正。
（例如：1——定位轴肩高，无法卸轴承）
11-
12-
13-
14-
15-
16-题四图
1——定位轴肩高，无法卸轴承
2——轴段太长，无法夹紧轴承
3——缺少退刀槽
4——缺少止动垫片的槽；
5——该键槽与装齿轮轴段的键槽不在一条母线上，应改为一条母线上。
3、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。
4、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。