《机械设计基础》综合复习资料一、简答题1.闭式软齿面的齿轮传动齿轮主要失效形式是什么，其设计准则又是什么?2. 试说明链传动的瞬时传动比为什么不恒定？3.滑动轴承限制p和pv的意义分别是什么?4. 设计蜗轮蜗杆减速器时，为什么要进行散热计算？5. 试说明曲柄摇杆机构与双曲柄机构、曲柄滑块机构之间的演化关系。

6. 凸轮从动件的匀速直线运动规律为什么常应用在低速、轻载的场合？7. 联轴器与离合器有何异同点。

8. 给出链传动的失效形式，并解释题一— 4图曲线中，三条曲线的意义？题一—4图在什么位置？由哪些应力组成？9．带传动工作时，带应力变化情况如何？max10. 请给出机构压力角的定义，并绘出一个曲柄摇杆机构压力角的大小。

11.带传动为什么要限制其最小中心距和最大传动比？12.试说明为什么标准渐开线直齿圆柱齿轮传动具有可分性。

13. 刚性凸缘联轴器有几种对中方法，各种对中方法的特点是什么？14.简述机器与机构的定义，在生产中举出一机器应用的事例，并说明其有哪些机构组成。

15.说明为什么带传动需要的张紧力大而链传动需要的张紧力小，哪种传动一般紧边在上，哪种传动一般紧边在下，为什么？16.说明回转类零件动平衡与静平衡的区别。

17.给出2种螺栓联接防松的方法，并说明其依据的原理。

二、分析题1.如题二—1图所示，已知：蜗杆轴Ⅰ为输入，大锥齿轮轴Ⅲ为输出轴，轴Ⅲ转向n4如图。

试：确定各轮转动方向、各轮螺旋线方向及所受各分力的方向。

题二—1图2.如题二—2图所示传动系统中，1为蜗杆，2为蜗轮，3和4为斜齿圆柱齿轮，5和6为直齿圆锥齿轮。

若蜗杆主动，要求输出齿轮6的旋转方向如图所示，试确定：（1）Ⅱ、Ⅲ轴的回转方向；（2）若要使Ⅱ、Ⅲ轴所受轴向力相互抵消一部分，蜗杆、蜗轮及斜齿轮3、4的螺旋线方向；（3）Ⅱ、Ⅲ轴上各轮啮合点处所受各分力的方向。

题二—2图3.请分析为什么闭式软齿面齿轮传动应该按接触强度进行设计，按弯曲强度进行校核，而闭式硬齿面齿轮传动则按照弯曲强度设计，按接触强度校核。

4. 如图二—4所示为二级圆柱齿轮传动，已知1轮为驱动轮，4轮的螺旋线方向和转向如图所示。

为了使II轴上所受的轴向力抵消一部分，试确定各轮的螺旋线方向并将各轮轴向力Fa1、Fa2、Fa3、Fa4的方向、1轮的转动方向标在图中。

题二—4图5．在其他条件不变时，当球轴承所承受的当量动载荷增加一倍时，轴承寿命将如何变化？在其他条件不变时，当球轴承的转速增加一倍时，轴承寿命将如何变化？三、计算题1.如题三—1图平面机构，试求其自由度(如有复合铰链、虚约束、局部自由度请指出)。

题三—1图2. 如题三—2图轮系，已知各轮齿数Z1=20、Z3=25、Z3’=1、Z3=40、Z4=60 、Z4’=30 、Z5=30， 3’为单头右旋蜗杆，齿轮1的转向如图，试求传动比i15,并用箭头表示各轮的转向。

题三—2图3.如题三—3图平面机构，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—3图4.如题三—4图所示，一对72610轴承分别受径向力F r1=8 000N，F r2=5 200N，轴上作用F A 力如图，试求下列情况下各轴承的内部轴向力F S及轴向力F a。

（1）F A=2200N;（2）F A=900N;（3）F A=1120N（注：轴承的内部轴向力F S=0.68 F r）。

题三—4图5.如图平面机构，试求其自由度(如有复合铰链、虚约束、局部自由度请指出)。

题三—5图6.轴承7208的基本额定动载荷C=34 000N 。

试问：(1) 当量动载荷P=6 200N ，工作转速n=730r/min ，轴承的寿命L h 是多少？（2）当量动载荷P=6 200N ，若要求L h ≥10 000h ，允许最高工作转速n 是多少？（3）工作转速n=730r/min ，若要求L h ≥10 000h ，允许的最大当量动载荷P 是多少？7.如题三—7图所示的平面机构，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—7图8.如题三-8图为一圆盘铣刀装夹装置，铣刀靠两圆盘夹紧随主轴转动。

已知最大切削力F=4 000N ，圆盘与铣刀间的摩擦系数1.0=S μ，可靠性系数K f =1.2,轴的材料为45钢，其它尺寸如图所示，试计算轴端所需的螺纹直径。

题三—8图四、改错题1.试指出该轴的设计错误，并画出改正图。

题四图2.试指出该轴的设计错误，并画出改正图。

题四图参考答案一、简答题1. 答：主要失效形式：齿面点蚀、胶合设计准则：按 设计，按 校核 2. 答：由于链传动的多边形效应，当主动轮匀速转动时，从动链轮运转速度不均匀。

（或者主动轮以ω1匀速转动，而从动轮转速为 ，β、γ在时刻变化，所以ω2做非匀速转动，即： 传动比i 也在变化，所以不恒定。

）3. 答：限制轴承平均压强p ，防止p 过高，油被挤出，产生 “过度磨损”；∵ 轴承发热量∝单位面积摩擦功耗μpv ，∴ pv ↑→摩擦功耗↑→发热量↑→易胶合。

限制pv 是为了限制轴承温升、防止胶合。

4. 因为相对速度 vs 很大，效率η低，导致发热大，所以蜗轮蜗杆易产生胶合失效，因此必须要进行散热计算。

5. 答：曲柄摇杆机构中的摇杆（另一连架杆）也变为曲柄的铰链四杆机构就演化为双曲柄机构。

曲柄摇杆机构中摇杆无限长，与连杆相连的一点就作直线运动，作直线运动的这一铰链处安装上滑块，就演化成了曲柄滑块机构。

6. 答：从动件的匀速直线运动规律产生刚性冲击，所以应用在低速、轻载的场合。

][H H σσ≤][FF σσ≤γβωγωcos cos cos 21122R R R v ==βγωωcos cos 1221R R i ==7. 答：相同点：连接两轴，传递运动和动力；不同点：联轴器是在机器停止运动时，才能将两轴分开；而离合器是在机器运动时，随时可将两轴分开。

8. 答：链传动的失效形式：链条元件的疲劳破坏；铰链铰链磨损；销轴与套筒（高速或润滑不良）胶合；冲击破坏；静力拉断；链轮轮齿磨损。

左边曲线-限制链板疲劳破坏的强度限定曲线；右上边曲线-限制滚子、套筒冲击疲劳破坏的强度限定曲线；右边曲线-限制销轴、套筒胶合失效的限定曲线。

9. 答：带传动工作时，在松边处带应力较小，由松边绕入大带轮增加了弯曲应力，到紧边应力较大，紧边进入小带轮处应力最大。

11max b σσσ+=10. 答：机构压力角：从动件运动方向与受力方向所夹的锐角；绘图略。

11. 答：（1）中心距越小，带长愈短。

在一定速度下，单位时间内带的应力变化次数愈多，会加速带的疲劳破坏；如在传动比一定的条件下，中心距越小，小带轮包角也越小，传动能力下降，所以要限制最小中心距。

（2）传动比较大或中心距小时将导致小带轮包角过小，传动能力下降，故要限制最大传动比。

12. 答：因为标准渐开线直齿圆柱齿轮传动的传动比12121212b b d d Z Z P O PO i === 传动的两齿轮中心距稍微有变化，不影响其传动比，所以标准渐开线直齿圆柱齿轮传动具有可分性。

13. 答：有两种：一是用榫来定位，二是用铰制孔螺栓定位。

用榫来定位：定位好，可靠，便于安装。

用铰制孔螺栓定位：安装不方便。

14. 答：机器 (1) 组成：由一系列人为的机件组合而成（2）运动特性：组成的各部分之间具有确定的运动（3）功、能关系：能够代替人的劳动完成有用功或者实现能量的转换机构：(1) 组成：由一系列人为的机件组合而成（2）运动特性：组成的各部分之间具有确定的运动机构没有机器的第三个特征。

内燃机是机器，它的主机构是曲柄滑块机构，还有配气机构凸轮机构和齿轮机构。

15.答：带传动是摩擦传动，它是靠张紧力产生摩擦力传递动力，而链传动是啮合传动，张紧力是减少链的颤动，所以带传动需要的张紧力大而链传动需要的张紧力小。

一般紧边在上，带传动紧边在下。

是因为链传动的松边在上，易产生咬链；而带传动松边在上，可增大小带轮上的包角。

16.答：回转类零件动平衡既平衡惯性力又平衡惯性力偶矩，回转类零件的静平衡只平衡惯性力。

回转类零件动平衡了肯定满足了静平衡的条件，而满足静平衡了不一定满足动平衡。

17.答：螺栓联接防松的方法：开口销和槽形螺母防松、双背螺母防松。

开口销和槽形螺母防松的原理是靠机械防松直接锁住；双背螺母防松是靠摩擦防松。

二、分析题1.答：力与转动方向如题二—1图(b)所示。

蜗轮蜗杆转向为右旋。

(b)2. 解：解题要点：（1）nⅣ→nⅢ→nⅡ→F t2→F a1（2）Fa5 →Fa4 →Fa3 →Fa2→Ft1由Fa3和nⅡ，用左右手法则，判定3轮为左旋。

（3）轮2、轮3、轮4和轮5所受力见题二-2图。

3.答：闭式软齿面齿轮传动主要失效形式是齿面的点蚀，其次是轮齿的折断，所以按接触强度进行设计，按弯曲强度进行校核。

闭式硬齿面齿轮传动主要失效形式是轮齿的折断，其次是齿面点蚀，所以按接触强度进行设计，按弯曲强度进行校核。

4.解题要点：(1)根据4轮的转向可判断出3、2、1轮转向,见题二—1图(b)；（2）根据一对斜齿圆柱齿轮正确啮合的条件，知轮3为右旋；用左右手法则，判断3轮上的轴向力Fa3（3轮为主动轮），由已知条件3轮轴向力Fa3与2轮轴向力Fa2相互抵消一部分，判断出2轮轴向力Fa2的方向；根据作用力与反作用力定律，由2轮轴向力Fa2的方向判断出1轮轴向力Fa1的方向，由3轮轴向力Fa3的方向判断出4轮轴向力Fa4的方向，各轴向力方向见题二—1图(b)；（3）根据1轮上轴向力Fa1的方向和转向n1，用左右手法则，判断1轮的螺旋线方向为左旋，见题二—4图(b)。

(b)5.解：三、计算题1.解：B 处为局部自由度，E 或F 处为虚约束，没有复合铰链。

题三—1图2. 解：Z5向下转。

3. 解：C 处为复合铰链，E ’处为虚约束，F 处为局部自由度。

)(6010)(6310h n PC L h =)(26010)(6310'h n P C L h ⨯=211010'=LL r PC L 631010)(=r P C L 6310'10)2(=811010'=L L 111524323=⨯-⨯-⨯=--=HL P P n P 10030120406025'4'31543'4'321543215=⨯⨯⨯⨯=⋅⋅⋅⋅=⋅⋅⋅⋅⋅⋅=z z z z z z z z z z z z z z i 211927323=⨯-⨯-⨯=--=HL P P n P4. 解：所以II 端为压紧端，所以I 端为放松端，所以II 端为压紧端，所以I 端为放松端，所以II 端为压紧端，所以I 端为放松端，5. 解：无复合铰链、无虚约束和局部自由度。