中國(guó)石油大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)期末復(fù)習(xí)題

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第2頁(yè)共10頁(yè)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程綜合復(fù)習(xí)資料一、簡(jiǎn)答題1.轉(zhuǎn)子靜平衡條件是什么？轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡條件是什么？?jī)烧叩年P(guān)系是什么？答案：轉(zhuǎn)子靜平衡條件：慣性力之和為零，即。轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡條件:慣性力之和為零且慣性力矩之和為零，即且。轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡了，肯定靜平衡；但轉(zhuǎn)子靜平衡了，但不一定動(dòng)平衡。2.請(qǐng)寫出齒輪傳動(dòng)失效的主要形式，并說明閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)應(yīng)該按何種強(qiáng)度準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)，何種強(qiáng)度準(zhǔn)則校核，為什么？答案：齒輪傳動(dòng)主要失效形式：輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合、齒面塑性變形、齒面磨粒磨損閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)：按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，即保證，按輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度校核，即保證。因?yàn)殚]式軟齒面齒輪傳動(dòng)的主要失效形式為齒面接觸疲勞磨損，即齒面點(diǎn)蝕。3.螺紋聯(lián)接已經(jīng)自鎖了，為什么還要防松？有幾類防松的方法？答案：當(dāng)螺紋聯(lián)接的時(shí)，螺紋聯(lián)接滿足自鎖。螺紋連接自鎖的前提是螺紋副中存在摩擦，但因受到變載荷的作用有可能摩擦瞬間消失，所以要防松。防松類型有機(jī)械防松、摩擦防松和其他防松。4.當(dāng)設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)時(shí)，選擇小鏈輪齒數(shù)z1和節(jié)距p時(shí)應(yīng)考慮哪些問題？答案：z1的選擇：z1越多鏈傳動(dòng)的不均勻性越小，但是傳動(dòng)比一定，z1越多，z2越多，導(dǎo)致鏈越容易脫落。z2的齒數(shù)最多120個(gè)齒。節(jié)距p的選擇：節(jié)距p越小，鏈傳動(dòng)的不均勻性越小，但節(jié)距p越小傳遞的功率就越小，所以功率大時(shí)優(yōu)選小節(jié)距多排鏈。5.一對(duì)斜齒圓柱齒輪正確嚙合的條件是什么？答案：兩輪的模數(shù)，壓力角和螺旋角分別相等，即，，。6.為什么漸開線齒輪傳動(dòng)具有可分性？答案：由于傳動(dòng)比，齒輪加工好了，其基圓大小一定，當(dāng)一對(duì)齒輪的中心距a有變化，其傳動(dòng)比不會(huì)變，這種現(xiàn)象稱為漸開線齒輪傳動(dòng)的可分性。7.一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪既能正確嚙合又能連續(xù)傳動(dòng)的條件是什么？答案：，，且重合度8.飛輪一般安裝在機(jī)器的高速軸還是低速軸上？為什么？答案：根據(jù)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的求解公式JF≥ΔWmax/(ωm2[δ]）可知，其他條件相同時(shí)，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和轉(zhuǎn)速的平方成反比，所以為了減小飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，以節(jié)約材料，減輕機(jī)器重量，飛輪應(yīng)該安裝在機(jī)器的高速軸上。9.行程速比系數(shù)、急回特性、極位夾角三個(gè)概念的意義和關(guān)系如何？答案：急回特性是指在機(jī)構(gòu)中當(dāng)整周轉(zhuǎn)動(dòng)的原動(dòng)件勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，作往返運(yùn)動(dòng)的輸出件在“往”和“返”過程中平均速度不相等的特點(diǎn)。行程速比系數(shù)K指的是輸出件在“往”和“返”過程中平均速度的比值（快速比慢速）。極位夾角θ指的是輸出件在兩個(gè)極限位置時(shí)，對(duì)應(yīng)的原動(dòng)件的兩個(gè)位置之間所夾的角度。行程速比系數(shù)K和極位夾角θ是對(duì)機(jī)構(gòu)急回特性的程度的數(shù)學(xué)表示。行程速比系數(shù)K和極位夾角θ越大，急回特性越明顯。K和θ的關(guān)系為：。10.利用“反轉(zhuǎn)法”設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線所依據(jù)的原理是什么？答案：利用“反轉(zhuǎn)法”設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線所依據(jù)的原理是“相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理”。給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)加一個(gè)-ω（ω為凸輪的角速度），這時(shí)，凸輪將固定不動(dòng)，從動(dòng)件為兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的復(fù)合，即以-ω隨機(jī)架一起繞凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)中心反轉(zhuǎn)，以給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相對(duì)于機(jī)架運(yùn)動(dòng)。在復(fù)合運(yùn)動(dòng)時(shí)凸輪從動(dòng)件的尖頂畫出一條曲線，即為凸輪廓線。11.斜齒輪螺旋角大小對(duì)傳動(dòng)有什么影響？常用取值范圍是什么？答案：斜齒輪螺旋角越大，其相對(duì)于直齒輪的優(yōu)點(diǎn)越突出，但同時(shí)軸向推力也越大，為此一般取。12.螺紋的主要參數(shù)有哪些？螺距與導(dǎo)程有什么不同？牙型角與牙側(cè)角有什么不同？答案：主要參數(shù)有大徑d、小徑、中徑、線數(shù)n、螺距t、導(dǎo)程s、螺紋升角ψ等。螺距：延軸向，螺紋相鄰兩牙型上對(duì)應(yīng)點(diǎn)間的距離；導(dǎo)程：延軸向，同一條螺旋線上相鄰兩牙型上對(duì)應(yīng)點(diǎn)間的距離，s=nt；牙型角：軸向剖面內(nèi)，螺紋牙型兩側(cè)的夾角；牙側(cè)角：軸向剖面內(nèi)，牙型側(cè)邊與螺紋軸線的垂面間的夾角。13.普通螺栓聯(lián)接和鉸制孔用螺栓聯(lián)接的主要失效形式是什么？相應(yīng)的計(jì)算準(zhǔn)則是什么？答案：（1）普通螺栓失效形式：螺栓斷裂。計(jì)算準(zhǔn)則：受拉松螺栓聯(lián)接；受拉緊螺栓聯(lián)接。（2）鉸制孔用螺栓失效形式及其計(jì)算準(zhǔn)則為：受壓面壓潰，計(jì)算準(zhǔn)則；螺栓剪斷，計(jì)算準(zhǔn)則：。14.在設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)時(shí)，為什么要限制小帶輪的包角α1？答案：小帶輪的包角小于大帶輪的包角，打滑往往從小帶輪開始的，小帶輪的包角愈小，帶傳遞的有效圓周力就愈小，所以要限制，通常要求。15.若只考慮鏈條鉸鏈的磨損，脫鏈通常發(fā)生在哪個(gè)鏈輪上？為什么？答案：脫鏈通常發(fā)生在大鏈輪上。由知，鏈節(jié)距增量ΔP不變時(shí)，鏈齒數(shù)愈多，分度圓直徑的增量Δd就愈大，鏈節(jié)愈向外移，越容易脫鏈。大鏈輪的齒數(shù)多于小鏈輪，因而鏈從鏈輪上脫落下來得可能性也就愈大。16.機(jī)構(gòu)與機(jī)器的特征有何不同？答案：機(jī)器的特征：（1）人為機(jī)件的組合；（2）有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；（3）能夠進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換或代替人的勞動(dòng)。機(jī)構(gòu)的特征：（1）人為機(jī)件的組合；（2）有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)不具備機(jī)器的能量轉(zhuǎn)換和代替人的勞動(dòng)的功能。17.帶傳動(dòng)中，彈性滑動(dòng)和打滑有什么區(qū)別？答案：彈性滑動(dòng)是因?yàn)閹鲃?dòng)工作時(shí)緊邊拉力和松邊拉力不等，產(chǎn)生帶在帶輪的局部接觸弧面上發(fā)生微量相對(duì)滑動(dòng)，是帶傳動(dòng)的固有特性。打滑是因?yàn)閹鲃?dòng)載荷過大，使兩邊拉力差超過極限摩擦力，引起整個(gè)帶在帶輪的全部接觸弧面上發(fā)生顯著相對(duì)滑動(dòng)，是帶傳動(dòng)的一種失效形式。18.機(jī)械平衡的目的是什么？機(jī)械平衡問題有哪些類型？答案：機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)構(gòu)件的不平衡慣性力將在運(yùn)動(dòng)副中產(chǎn)生周期性附加動(dòng)壓力，從而引起機(jī)器的振動(dòng)與噪音，如果振動(dòng)頻率接近系統(tǒng)的固有頻率，還將引起共振，使機(jī)器有可能遭到破會(huì)甚至危及人員及廠房安全。附加動(dòng)壓力還會(huì)使磨損加劇、效率降低、影響零件強(qiáng)度、縮短機(jī)器壽命。進(jìn)行平衡的目的就是將這種附加動(dòng)壓力減少到容許的限度。機(jī)械平衡問題有轉(zhuǎn)子的平衡（剛性轉(zhuǎn)子和撓性轉(zhuǎn)子）和機(jī)構(gòu)的平衡。19.說明蓄水調(diào)峰電站的作用和調(diào)峰原理。答案：有些機(jī)械在一個(gè)工作周期中，工作時(shí)間很短，而峰值載荷很大，在這類機(jī)械中安裝飛輪，不但可以調(diào)速還利用飛輪在機(jī)械非工作時(shí)間所存儲(chǔ)的能量來幫助克服其尖峰載荷，從而可以選擇較小功率的原動(dòng)機(jī)來拖動(dòng)，可達(dá)到減少投資降低能耗的目的。蓄水調(diào)峰電站的作用與飛輪的作用是相同的，蓄水調(diào)峰電站的作用是儲(chǔ)存或釋放電能。調(diào)峰電站在用電高峰時(shí)期向電網(wǎng)輸送電能,在用電低谷時(shí)期從電網(wǎng)獲取電能,從而調(diào)節(jié)電網(wǎng)負(fù)荷,起到“削峰填谷”的作用。其調(diào)峰原理是若電能多，就將蓄水調(diào)峰電站的水提升到高處，將電能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能儲(chǔ)存起來，若需要電能就將高處的水的勢(shì)能用來發(fā)電，將勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能釋放出來。20.在閉式軟齒面圓柱齒輪傳動(dòng)中，在保證彎曲強(qiáng)度的前提下，齒數(shù)z選多些有利，為什么？答案：（1）齒數(shù)z越多，則重合度越大，同時(shí)參與嚙合的齒廓對(duì)數(shù)越多，承載能力越高，傳動(dòng)越平穩(wěn)，傳動(dòng)的振動(dòng)和噪聲越小。（2）齒輪直徑一定，齒數(shù)越多，模數(shù)就越小，齒頂圓越小，可減輕齒輪的質(zhì)量，減少切削量，節(jié)省工時(shí)和費(fèi)用。（3）齒輪直徑一定，齒數(shù)越多，模數(shù)就越小，齒高越小，減小滑動(dòng)系數(shù)，減少磨損，提高傳動(dòng)效率和抗膠合能力。二、綜合題1.如圖所示為二級(jí)蝸桿傳動(dòng)。已知蝸桿1和3均為右旋，軸I為輸入軸，其回轉(zhuǎn)方向如圖所示，試求：（1）各蝸輪的螺旋線方向；（2）軸II和軸III的旋轉(zhuǎn)方向；（3）蝸輪2和蝸桿3所受的各分力方向。答案：蝸桿傳動(dòng)中蝸輪和蝸桿螺旋線方向相同，圖中各蝸輪的螺旋線方向?yàn)橛倚］SII和軸III的旋轉(zhuǎn)方向、蝸輪2和蝸桿3所受的各分力方向如圖所示。2.如圖所示為一直齒錐齒輪與斜齒圓柱齒輪構(gòu)成的減速器，1輪是主動(dòng)輪，4輪的轉(zhuǎn)向如圖所示。試分析：（1）各軸的轉(zhuǎn)向；（2）為使II軸上的軸向力相互抵消，確定輪3和4的螺旋線的旋向；（3）標(biāo)出1輪和4輪所受3個(gè)分力的方向。答案：如圖所示3.分析并畫出圖示（1）、圖示（2）機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角γ和壓力角α。圖中標(biāo)注箭頭的構(gòu)件為原動(dòng)件。（1）（2）答案：如圖所示（1）（2）4.已知：蝸桿軸Ⅰ為輸入，大錐齒輪軸Ⅲ為輸出，軸Ⅲ轉(zhuǎn)向如圖所示。要求Ⅱ軸上的軸向力要抵消一部分，試：確定各軸轉(zhuǎn)向、蝸桿1和蝸輪2的旋向及蝸桿1和錐齒輪3所受各分力的方向。題二—6圖答案：如圖所示。蝸桿1和蝸輪2螺旋線方向相同，為右旋。5.已知在某二級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)中，1輪為驅(qū)動(dòng)輪，4輪的螺旋線方向和輪2的轉(zhuǎn)向nII如題二—7圖所示。為了使II軸軸承上所受的軸向力抵消一部分，試確定并標(biāo)明齒輪1、2和3輪的螺旋線方向，軸I、III的轉(zhuǎn)向，齒輪1、4所受各分力的方向。題二—7圖答案：如圖所示。外嚙合斜齒圓柱傳動(dòng)中兩齒輪螺旋線方向相反，齒輪1左旋、2右旋，4左旋。6.如圖所示平面機(jī)構(gòu)，試求其自由度(如有復(fù)合鉸鏈、虛約束、局部自由度請(qǐng)指出)。答案：復(fù)合鉸鏈:沒有；虛約束：E或F處移動(dòng)副引入的約束；局部自由度：B處滾子繞其回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)。7.某手搖卷?yè)P(yáng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)如圖所示，各齒輪的齒數(shù)均已知，試求傳動(dòng)比i15的大小，并畫出提升重物時(shí)手柄及各輪的轉(zhuǎn)向。答案：各輪轉(zhuǎn)向如圖所示。8.試指出該軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，并說明原因。答案：（1）兩端軸承蓋與箱體側(cè)面之間沒有密封墊和軸承調(diào)整墊，不利于密封和間隙調(diào)整；（2）箱體與兩端軸承蓋接觸處沒有凸起，不方便加工箱體接觸面；（3）軸承正裝，圖中左端軸承裝反了；（4）左端軸承定位套外徑太大，軸承裝上之后拆不下來，應(yīng)減小軸套外徑；（5）齒輪的軸向定位不能兩端都采用軸套定位，左端應(yīng)該設(shè)計(jì)成軸肩；（6）與齒輪配合的軸長(zhǎng)度太長(zhǎng)，齒輪夾不緊，與齒輪配合的軸段的長(zhǎng)度應(yīng)比齒輪寬度短2~3mm；（7）右端軸承蓋與軸之間沒有間隙和密封，軸直接與軸承蓋接觸，摩擦太大；（8）皮帶輪左端沒有軸肩，安裝的皮帶輪無法軸向定位；（9）與皮帶輪配合的軸段太長(zhǎng)，皮帶輪夾不緊，與皮帶輪配合的軸段的長(zhǎng)度應(yīng)比皮帶輪寬度短2~3mm。（10）齒輪和皮帶輪與軸之間沒有周向固定，應(yīng)加鍵連接，兩處鍵連接應(yīng)位于軸的同一條母線上，以便于鍵槽加工；（11）軸左端太長(zhǎng)，直接與軸承蓋接觸，摩擦太大，應(yīng)縮短軸（12）右端軸承右邊應(yīng)設(shè)計(jì)過渡軸肩，以便軸承拆裝。9.分析圖（1）、圖（2）是何種四桿機(jī)構(gòu)，并說明理由。(1)(2)答案：