1 / 9东 北 大 学 继 续 教 育 学 院机械设计基础 I 复习题 一、判断题( ) 1. 由于虚约束在计算机构自由度时应将其去掉，故设计机构时应尽量避免出现虚约束。( ) 2. 平面四杆机构中，压力角越小，传动角越大，机构的传动性能越好，效率越高。( ) 3. 基圆是凸轮实际廓线上到凸轮回转中心距离最小为半径的圆。( ) 4. 两个斜齿圆柱齿轮只要法面模数相等、法面压力角相等，则不论二者的分度圆螺旋角是否相等均能正确啮合。( ) 5. 螺纹连接需要防松是因为连接螺纹不符合自锁条件λ≤ρv。( ) 6. 平键的截面尺寸是按照所在轴的直径选择的，如强度校核不合格，则应加大轴的直径以便加大键的截面尺寸。( ) 7. 链传动为啮合传动，所以其与齿轮传动一样，理论上瞬时角速度之比为常数。( ) 8. 由于带工作时存在弹性滑动，从动带轮的实际圆周速度小于主动带轮的圆周速度。( ) 9. 齿面弯曲强度计算中，许用应力应选两齿轮中较小的许用弯曲应力。( ) 10. 变位蜗杆传动中，是对蜗杆进行变位，而蜗轮不变位。( ) 11. 滚动轴承中公称接触角越大，轴承承受轴向载荷的能力越小。( ) 12. 联轴器和离合器的主要作用是补偿两被联接轴的不同心或热膨胀。( ) 13. 紧螺栓连接在按拉伸强度计算时，将拉伸载荷增加到原来的 1.3 倍，这是考虑螺纹应课程名称: 机械设计基础 I 2 / 9力集中的影响。( ) 14. 带传动由于工作中存在打滑，造成转速比不能保持准确。( ) 15. 既传递转矩又承受弯矩的轴是传动轴。二、计算题计算图示机构的自由度，指出存在的复合铰链、局部自由度或虚约束判断该机构是否具有确定的运动，说明理由。三、计算题在图示的轮系中，已知z1=z2=z4=z5=20，又齿轮 1，3，4，6 同轴线，且均为标准齿轮传动。若已知齿轮 1 的转速n1=1440 r/min，试求齿轮 6 的转速。课程名称: 机械设计基础 I 3 / 9四、计算题图示为轴系由一对 30208 滚动轴承支承。已知：轴向外载荷FA=350 N，径向载荷分别为R1=5200 N，R1=38 00 N，n = 960 r/min。冲击载荷系数fd=1 .3，工作温度为 100℃。轴承数据为C=59800 N，e=0 . 37，Y =1 . 6，派生轴向力S=R /2 Y。A / R≤e时，X =1. 0，Y =0；A / R>e时，X =0 . 4，Y = 1 . 6。试求该轴承寿命 L10h。五、计算题计算图示机构的自由度，指出存在的复合铰链、局部自由度或虚约束判断该机构是否具有确定的运动，说明理由。六、计算题图示轮系中，已知z1=40，z2=20，齿轮 1 的转速n1=120 r/min，求z3及行星课程名称: 机械设计基础 I 4 / 9架的转速nH=0 时齿轮 3 的转速n3。七、计算题 图示为单个普通螺栓连接，当螺栓的预紧力为Qp时，试写出被连接件所能承受的横向力R的表达式，并说明式中各符号的意义。八、结构题图示为某轴系结构上需要安装的零部件，有带轮、齿轮、滚动轴承。为保证这些零部件在轴上得到正确的轴向固定和周向固定，请根据要求设计出该阶梯轴结构，并画上所需的附加零件（齿轮用油润滑，轴承用脂润滑）课程名称: 机械设计基础 I 5 / 9九、分析题图示为蜗杆斜齿圆柱齿轮传动，蜗杆主动，右旋，转向如图。为使Ⅱ、Ⅲ轴上的轴向力方向相反。试求：（1）蜗轮的螺旋线方向；（2）齿轮 3、4 的螺旋线方向；（3）蜗轮 2、齿轮 3 的受力分析。参考答案：一、判断题 1. × 2. √ 3. × 4. √ 5. × 6. × 7. × 8. √ 9. × 10. × 11. × 12. ×13. × 14. × 15. ×课程名称: 机械设计基础 I 6 / 9二、计算题解：F=3 n−2 pl−ph¿¿E 和 F 处存在虚约束该机构具有确定的运动，理由是主动构件数与自由度数相等。三、计算题解：该轮系为一个平行轴定轴轮系。 （1）i15=n1n5=z2⋅z3⋅z5⋅z6z1⋅z2⋅z4⋅z5=z3⋅z6z1⋅z4 （2）齿轮 3 和齿轮 6 的齿数可以从中心距相等的关系中求得。由于齿轮 1，2，3 的模数相等，中心距间的关系为 12m(z1+z2)=12m(z3−z2)从而得到z3=z1+2 z2=20+2×20= 60同理可得z6=z4+2 z5=20+2×20=60 （3）所以，n5=n1×z1⋅z4z3⋅z6=1440×20×2060×60=160 r/min四、计算题（1）计算派生轴向力S1、S2S1=R12 Y=52002×1 .6=1625 N，S2=R22 Y=38002×1 .6=1187. 5 N（2）计算轴向载荷A1、A2A1=max {S1， S2−FA}=1625 N，A2=max {S1+FA， S2}=2225 N（3）计算当量动载荷P1、P2 A1R1=16255200=0 .3 125<e=0. 37 ， X1=1. 0 ，Y1=0， A2R2=22253800=0 .56 >e=0 . 37， X2=0 . 4 ， Y2=1. 6课程名称: 机械设计基础 I 7 / 9P1=fd( X1R1+Y1A1)=1 . 3×1×5200=6 76 0 NP2=fd( X2R2+Y2A2)=1. 3×(0 . 4×380 0+1 .6×2225 )=6 60 4 N （4）计算轴承寿命L10 h P1>P2，故按照轴承 1 计算，ε =103L10 h=10660 n(ftCP1)ε=10660×960(1×598006760)103=24856 h五、计算题解：E（F）为虚约束，D 和 B 处存在局部自由度n=3, Pl=3 , Ph=2 F=3 n−2 Pl−Ph=3×3−2×3−2=1该机构具有确定的运动，主动构件数与自由度数相等。六、计算题解：该轮系为一差动轮系。（1）根据同心条件，轮 1 和轮 2 的中心距应等于轮 3 和轮 2 的中心距，对于标准齿轮，相啮合的齿轮模数相等，故 r3−r2=r1+r2，r3=r1+2r2，则有 12mz3=12mz1+mz2，z3=z1+2 z2=40+2×20=80（2）当nH=0时，即行星架 H 固定，该轮系成为定轴轮系，i13=n1n3=−z3z1=−8040=−2,n3=n1i13=−1202=−60 r/min 齿轮 3 的转向与齿轮 1 的转向相反。七、计算题解：根据不滑移条件，可知Qpfmz≥KfR 所以，R≤QpfmzKf，课程名称: 机械设计基础 I 8 / 9式中，Qp为预紧力，f为接合面间的摩擦系数，m摩擦接合面数，z螺栓个数，Kf可靠性系数，R横向外载荷。题中，z=1，m=2，故 R≤2 QpfKf八、结构题九、分析题课程名称: 机械设计基础 I 9 / 9课程名称: 机械设计基础 I