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单轴速率转台机械台体设计讲解

综合课程设计II项目总结报告题目：单轴速率转台机械台体设计

院（系）机电工程学院

专业机械设计制造自动化

学生

学号

班号

指导教师

填报日期2013.12.05

哈尔滨工业大学机电工程学院制

2013年12月

第1章转台方案拟定 (1)

第2章轴承选择 (2)

2.1 轴承的选型 (2)

2.2 轴承跨距的计算 (2)

2.3 轴承的预紧 (2)

第3章测角元件的选择与计算 (3)

3.1 光电码盘的选型 (3)

3.2 光电码盘的设计 (3)

第4章载荷计算 (5)

第5章电机选取与计算 (6)

第6章机械结构设计 (7)

6.1 轴系部件的设计 (7)

6.2轴上其他零部件的设计 (10)

6.3 框架设计 (10)

参考文献 (12)

第1章转台方案拟定

转台即旋转平台，是用于测控系统元件标校试验的基础平台，位置、速率、加速度可控，可以实现位置、速率、加速度等试验。由于被测对象千差万别，测试条件也各有不同，故虽然市场上已有相对成熟的转台产品，但很多情况下专用的测试转台还需要专门设计。而单轴转台是一个单轴方位旋转机构，是一种重要的转角测试设备，可用于光电跟踪装置的动态角跟踪性能的检测，以及惯性导航系统和惯性元件的检定、标定。其按驱动方式可分为手动和电动两种，在电动的形式下又有开环和闭环两种控制方式，目前单轴转台的转角精度可达到1 角秒。结合本课题设计，进一步掌握如下内容：（1）掌握机械系统的组成规律、设计原则、设计步骤（过程）、设计内容和方法；（2）利用以前学到的有关的基础知识，根据特定的功能来设计机械系统。

任务要求设计分度刻线转台，转台水平旋转，主轴由交流力矩电机直接驱动，转台结构主要由主轴、电机、光电编码器、转台台面以及底座等组成。转台直接与主轴相连，由力矩电机直接驱动，通过轴承座将主轴与壳体的连接传递基准，安装光电编码器，最后将所有结构部件连接在基座上。转台的草图如下：

图1-1

第2章轴承选择

转台轴承在安装时一般给予一定的轴向预紧力，使内外圈产生相对位移，从而消除游隙，并在套圈和滚动体接触处产生弹性预变形，以此来提高轴承的旋转精度和刚度。预紧力可以利用金属垫片或者调整螺母来实现

2.1 轴承的选型

为了保证跨距要求和转台的稳定性，轴承选择角接触球轴承并背靠背布置。由相应的安装尺寸可知轴承的型号，两个球轴承的型号分别为7218C 和7220C ，内径分别为90mm 和100mm 。

2.2 轴承跨距的计算

选择精度为P2的轴承，由《机械精度设计基础》表6-2可知其径向跳动为mm 0025.0，故可求得其要求跨距为

()mm 8.25736002

tan /105.26=?=-l

背靠背安装的轴承提供的跨距为 mm 5.1643)90100(2

11=?+?=

l 安装本身的跨距为 mm 1502=l

故设计提供的总跨距为

mm 8.257mm 5.3141504.164210=>=+=+=l l l l

所以，有结构设计得出的跨距满足实际要求，故轴和轴承的尺寸符合要求。由于设计对负载要求较小，故不需要校核轴和轴承的刚度和寿命，满足设计要求。

2.3 轴承的预紧

轴承安装在轴承座孔中之后，轴承内圈靠锁紧螺母进行预紧，螺母自行

设计，厚度为8mm；轴承外圈由轴承端盖进行预紧，为了便于后续调整，在端盖和外圈之间安装一个弹簧垫圈，保证轴承的正常工作和精度要求。

第3章测角元件的选择与计算

3.1 光电码盘的选型

光电编码器是一种回转式数字测量元件，将测得的角位移转换为增量脉冲形式或绝对式的代码形式的数字信号输出。因此光电码盘可分为增量式和绝对式。增量式码盘的输出信号经过处理后的数码表示相对某个基准点的相对转角，即对于这和基准位置码盘所增的角度测量，它用于测量转速非常方便。绝对式码盘的输出信号经处理后的二进制数码就表示码盘所在点的绝对角位置，比较适合做角位置控制系统的传感器。任务要求设计刻度标定转台，故选择绝对式码盘。

3.2 光电码盘的设计

任务要求，转台的角位置精度和角位置重复精度均优于0.05°，经过换算，其精度为

180

.0=

3600

根据三分之一精度的原则，只要选择精度达到60秒的码盘即可。计算表明，对精度要求不是很高，综合设计成本，选择原RCN系列码盘。通过对比精度选择，选择选RON786增量式角度光电码盘，其具体结构形式及安装形式如下图所示：由图易知，编码器的转子可以通过catch连接在轴上，也可以通过锁紧螺母直接固定在轴上，为了便于安装和拆卸，选用锁紧螺母的形式将转子固定在轴上，通过内六角圆螺钉将外圈连接在码盘机座上，机座和下轴承座公用一个安装基准面，以保证定位的准确，减少误差。

第4章载荷计算

由第一步设计知，除去负载，并使轴变成实心轴后，并加上轴承的内外圈尺寸进行简单的Solid works建模，估算放大后的转台的最大转动惯量。

轴的材料为45钢，取密度为23m Kg 108.7??，求得轴的转动惯量

21m Kg 1613.0?=I

负载经过建模分析后可得转动惯量为

22m Kg 0518.0?=I

综上，总的转动惯量约等于

m N 2131.021?=+=I I I

第5章电机选取与计算

机构所需电机提供转矩为

m N 7439.0/2)360/200(2131.02?=??=?=s rad I T πα

设计要求转矩较小，为了满足装置的稳定性要求和硬件安装尺寸，自主设计电机。具体尺寸见图。

此电机提供力矩为

m N 7.5010000/30130130?=??=T 满足设计要求。

第6章机械结构设计

6.1 轴系部件的设计

轴系是实现转台各零部件有机联系的关键，各框架之间通过轴系连接在一起，通过轴系传递力矩及传动精确的回转运动。轴系由轴、轴承、连接机构等组成。轴由两个背靠背角接触轴承支撑，轴上还连接电机转子和其他连接机构。6.1.1 转台设计

φ，鉴于方便安装和余量保留的原则，根据题目条件，转台台面尺寸为mm

300

设计实心转台，材料选取45，其厚度应该根据负载最大形状最不理想时转台边缘的挠度小于要求的台面跳动来估计。由于题目所要求转台对负载没有特殊要求，故根据经验设计台面的厚度为

t。

图6-1-1

错误！未找到引用源。

6.1.2 轴径的估算

轴是转台正常运行的关键零件。它的轴径限制因素主要有两个方面：机器处于最大加速度状态时，它的扭转量小于定位精度，且不会因为剪切力造成剪切破坏。这里，轴虽然也要受到静载荷带来的正压力，但其数量级远远小于剪切力，故忽略不计。由于轴是连续旋转，故采用空心轴，方便线路布置，并初取空心率0.5α=。

（1）根据轴的扭转量小于定位精度估计轴颈

假设载荷为Kg 30，依旧按照载荷最不理想的分布，即质量全部集中在mm 300φ边缘的环状结构来计算。则其转动惯量为：

2232m Kg 675.0)10150(30?=??==-mr I pp

04.0=pt I 2m Kg ?

222m Kg 3375.015.0302

121?=??==q q pq r m I 2m Kg 0525.13375.004.0675.0?=++=++=pq pt pp I I I I

当角加速度最大时，扭矩为

m N 20.02360

100525.1?=??==παI T 式中

α——转台最大角加速度，为10°/s 2 在这个扭矩下，要求轴的角变形小于定位精度的3

1，即 1()3βεβ?<

式中：

pz Tl

GI β?=

G ——10104.85.2210)1(2G ?==+=GPa u E Pa ；

l ——轴的长度，预估mm 300=l ； ()βε3

1——()rad 4-10727.8236005.031?=?=πβε

则

41010727.8104.83.02.0-????==?p

p I GI Tl β 45m 101848.8-?>p I

又有

44(1)32pz z I D π

α=-

m 169.0)1(3244=-=απp

z I D

取z D =0.17m=170mm

（2）根据轴在动载作用下不能被剪断估计轴颈

34[](1)16t z T T W D ττπα=

=<- 式中：

T ——扭矩，m N 20.0?=T ；

[]τ——材料许用切应力，取[][]5.2310

235s 2===στMPa ，s 为安全系数故 mm 1.32105.23)5.01(162

.036

4=??->π

z D 取mm 33=z D

可以看出，两种情况下轴颈的大小差异很大。为了保证结构的稳定性，设计

（2）必须保证。同时，由于本设计的精度要求较高，故而设计（1）也应该在轴的大部分甚至全部结构中体现。

综合考虑，由于负载较小，转台只对旋转角度有精确要求，故粗取转台最大直径为mm 100，为了配合安装轴承和满足转台竖直工作的要求，轴设计为顺阶梯状结构，具体结构形式如下图所示：

第一段轴径安装转台和轴承端盖，直径为100mm,长度为35mm ；

第二段轴径安装角接触球轴承，并为安装电机腾出相应的空间。直径为轴承

直径80mm，长度为67mm；

第三段轴径安装交流直驱转矩电机，为了实现电机的轴向定位，轴段加工成带有莫氏锥度的圆台，长度为60mm；

第四段轴径安装角接触球轴承和相应的预紧螺母，以及下轴承端盖。直径为轴承直径70mm，长度为110mm；

第五段轴径安装编码器，根据精度要求计算选择确定，并加工轴肩实现编码器的轴向定位，其直径为60mm，长度为60mm。

6.2轴上其他零部件的设计

轴系部件除轴外还有轴承、轴承端盖、轴承预紧的调整垫片等，这里轴承、调整垫片为标准件，选择即可，轴承端盖需要设计。

轴承端盖将轴承外圈预紧在床身上，其具体结构形式如下：

图6-2

的螺栓孔，均分分布在四周。后盖为了加工沉头螺钉孔，螺纹孔为直径8

为15mm，其余部分厚度均为10mm。

6.3框架设计

框架是转台的关键零件，提高其力学性能对系统的精度具有重要的意义。转台的床身壳体负责支撑轴承座和为机座和编码器机座传递定位基准，其基本外形如下：

图6-3-1

转台的机座支撑整个机身，为了保证其支撑刚度，壁厚设计为30mm，在底

的地脚螺栓孔，连接机床和最后的安装平面。底部法兰结构处设计六个mm

座的具体结构如下：

图6-3-2

参考文献

[1]. 孙玉芹.袁夫彩主编.《机械精度设计基础》.科学出版社.2009年6月.

[2]. 宋宝玉主编.《机械设计课程设计指导书》.高等教育出版社.2011年11月.

[3]. 宋宝玉主编.《机械设计》.高等教育出版社.2010年5月.

[4]. 秦大同主编.《机电系统设计》.化学工业出版社.2013年3月.

[5]. 机电控制及其自动化系.《数控旋转工作台设计》. 2013年11月.

机械设计基础试题及答案解析

A卷一、简答与名词解释(每题5分，共70分) 1. 简述机构与机器的异同及其相互关系答. 共同点：①人为的实物组合体；②各组成部分之间具有确定的相对运动；不同点：机器的主要功能是做有用功、变换能量或传递能量、物料、信息等；机构的主要功能是传递运动和力、或变换运动形式。相互关系：机器一般由一个或若干个机构组合而成。 2. 简述“机械运动”的基本含义答. 所谓“机械运动”是指宏观的、有确定规律的刚体运动。 3. 机构中的运动副具有哪些必要条件？答. 三个条件：①两个构件；②直接接触；③相对运动。 4. 机构自由度的定义是什么？一个平面自由构件的自由度为多少？答. 使机构具有确定运动所需输入的独立运动参数的数目称机构自由度。平面自由构件的自由度为3。 5. 机构具有确定运动的条件是什么？当机构的原动件数少于或多于机构的自由度时，机构的运动将发生什么情况？答. 机构具有确定运动条件：自由度＝原动件数目。原动件数目<自由度，构件运动不确定；原动件数目>自由度，机构无法运动甚至构件破坏。 6. 铰链四杆机构有哪几种基本型式？答. 三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。 7. 何谓连杆机构的压力角、传动角？它们的大小对连杆机构的工作有何影响？以曲柄为原动件的偏置曲柄滑块机构的最小传动角minγ发生在什么位置？答. 压力角α：机构输出构件（从动件）上作用力方向与力作用点速度方向所夹之锐角；传动角γ：压力角的余角。α＋γ≡900 。压力角（传动角）越小（越大），机构传力性能越好。偏置曲柄滑块机构的最小传动角γmin发生在曲柄与滑块移动导路垂直的位置 8. 什么是凸轮实际轮廓的变尖现象和从动件（推杆）运动的失真现象？它对凸轮机构的工作有何影响？如何加以避免？

机械设计基础第十四章机械系统动力学

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?

机械设计基础2练习题--轴

一、选择题 1 工作时承受弯矩并传递转矩的轴，称为。（1）心轴（2）转轴（3）传动轴 2工作时只承受弯矩不传递转矩的轴，称为。（1）心轴（2）转轴（3）传动轴 3工作时以传递转矩为主，不承受弯矩或弯矩很小的轴，称为。（1）心轴（2）转轴（3）传动轴 4 自行车的前轴是。（1）心轴（2）转轴（3）传动轴 5 轴环的作用是。（1）作为轴加工时的定位面（2）提高轴的强度（3）使轴上零件获得轴向定位 6 下列几种轴向定位结构中，定位所能承受的轴向力较大。（1）圆螺母（2）紧定螺钉（3）弹性挡圈 7 在轴的初步计算中，轴的直径是按进行初步确定的。（1）抗弯强度（2）抗扭强度（3）轴段的长度（4）轴段上零件的孔径 8 转轴上载荷和支点位置都已确定后，轴的直径可以根据来进行计算或校核。（1）抗弯强度（2）扭转强度（3）弯扭合成强度 9 图示为起重铰车从动大齿轮1和卷筒2与轴3相联接的三种形式。图a为齿轮与卷筒分别用键固定在轴上，轴的两端支架在机座轴承中；图b为齿轮与卷筒用螺栓联接成一体，空套在轴上，轴固定不动；图c 为齿轮与卷筒用螺栓联接成一体，用键固定在轴上，轴的两端支架在机座轴承中。以上三种形式中的轴，依次为。（1）固定心轴、转动心轴、转轴（2）固定心轴、转轴、转动心轴（3）转动心轴、转轴、固定心轴（4）转动心轴、固定心轴、转轴（5）转轴、固定心轴、转动心轴（6）转轴、转动心轴、固定心轴

二、分析计算题 1 已知图示轴传递的功率kW P 5.5 ，轴的转速min /500r ，单向回转，试按扭转强度条件估算轴的最小直径，并估计轴承处及齿轮处的直径。 2 图示为需要安装在轴上的带轮、齿轮及滚动轴承，为保证这些零件在轴上能得到正确的周向固定及轴向固定，请在图上作出轴的结构设计。

机械设计基础试题库及答案详解DOC

《机械设计基础》试题库一、填空题（机械原理部分） 1．牛头刨床滑枕往复运动的实现是应用了平面四杆机构中的机构。 2．机构具有确定运动的条件是数目与数目相等。 3．平面四杆机构的压力角愈，传力性能愈好。 4．平面四杆机构的传动角愈，传力性能愈好。 5．有些平面四杆机构是具有急回特性的，其中两种的名称是机构、机构。6．在平面四杆机构中，用系数表示急回运动的特性。 7．摆动导杆机构中，以曲柄为原动件时，最大压力角等于度，最小传动角等于度。 8．在摆动导杆机构中，若导杆最大摆角φ= 30°，则其行程速比系数K的值为。9．四杆机构是否存在止点，取决于是否与共线。 10．在铰链四杆机构中，当最短杆和最长杆长度之和大于其他两杆长度之和时，只能获得机构。 11．平面四杆机构中，如果最短杆与最长杆的长度之和小于其余两杆的长度之和，最短杆为机架，这个机构叫__ 机构。 12．平面连杆机构急回特性系数Ｋ____１时，机构有急回特性。 13．以滑块为主动件的曲柄滑块机构有____个止点位置。 14．凸轮机构主要由、、和三个基本构件组成。 15．盘形凸轮的基圆，是指以凸轮的轮廓的值为半径所作的圆。 16 .在凸轮机构中，从动件的运动规律完全由来决定。 17．据凸轮的形状，凸轮可分为凸轮、凸轮和移动凸轮。 18．凸轮机构的压力角是指的运动方向和方向之间所夹的锐角。 19．在实际设计和制造中，一对渐开线外啮合标准斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是相等、相等、且相反。 20．在实际设计和制造中，一对渐开线标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是、。 21．一对渐开线标准直齿圆柱齿轮的连续传动条件是。 22．在标准齿轮的分度圆上，与数值相等。 23．斜齿圆柱齿轮传动的重合度比直齿圆柱齿轮传动的重合度，因而承载能力。 24．.渐开线上各点的压力角不等，向径越大，则压力角越，圆上的压力角为零。25．单个齿轮的渐开线上任意点的法线必是圆的切线。 26．渐开线齿轮的五个基本参数是齿数、、、系数和顶隙系数。27．我国规定齿轮标准压力角为度；模数的单位是。 28．齿轮切削加工方法可分为仿形法和范成法，用成形铣刀加工齿形的方法属法，用滚刀加工齿形的方法属法。 29．渐开线齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆称为圆。 30．在普通铣床上用铣刀加工斜齿圆柱齿轮时，刀号据选取。 31．渐开线齿轮的特性称为中心距可分性。 32．齿轮传动最基本的要求是其瞬时传动比必须。 33．用齿条型刀具按范成法加工齿轮，如果切齿结束时，刀具的中线与轮坯分度圆相切，则加工出来的齿轮是齿轮，刀具的中线与轮坯分度圆不相切，则加工出来的齿轮称为齿轮。 34．规定渐开线标准斜齿圆柱齿轮____ 面上的参数为标准值。 35．直齿圆锥齿轮的标准模数规定在____端的圆上。 36．对于正确安装的一对渐开线圆柱齿轮，其啮合角等于圆上的角。 37．在课本上所介绍的间歇运动机构中，其中两种机构的名称是：机构、机构。 38．外槽轮机构由、和机架组成，其中拨盘作转动。（机械零件部分）

《机械设计基础》答案

《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 1 28 30 1 )2 2 1 14 2( 10 3 ' )' 2( 3 = -- = - - ? + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 2 24 27 2 1 12 2 9 3 2 3 = -- = ? - ? - ? = - - = H L P P n F 1－11

22 424323=-?-?=--=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 41314133431==P P P P ωω 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 。

机械设计基础期末考试试题解析11

《机械设计基础》一、选择题： 1.我国标准规定，渐开线标准直齿圆柱齿轮分度圆上的压力角应为（）度。 a）20 b）30 c）60 d）90 2. 渐开线标准直齿圆柱齿轮（正常齿）的齿顶高系数为（），顶隙系数为（）。 a）1，0.1 b）1，0.2 c） 1.2，0.2 d）1，0.25 3. 渐开线直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.平面机构自由度的计算公式为（）。 a）3n-2P L-P H b）3n- P L- P H c）2n- P L -P H d）n- P L- P H 6. 构件是机构的基本（）单元。 a）运动b）制造c）联结d）a）b）c）都不对 7.平面四杆机构的压力角和传动角的关系为（）。 a）互为余角 b）互为补角 c）a，b都可能 d）a，b都不可能 8. 带传动的最大应力发生在（）。 a)紧边与小轮的切点 b)紧边 c)松边 d)松边与小轮的切点 9.V带的截面形状为（）。 a）V形 b）梯形 c）圆形 d）矩形 10.用范成法切制齿轮时，只要两齿轮（），就可以用同一把滚刀。 a) 模数相等b）压力角相等c)模数和压力角分别相等d)齿数相等二、填空题： 1．闭式硬齿面齿轮传动常按强度设计，然后校核强度。

2．预紧后受轴向变载荷的螺纹联接，为提高联接的疲劳强度，应尽量减小的刚度，以及提高的高度。 3．增加蜗杆头数，可以传动效率，但蜗杆头数过多，将会给带来困难。 4．直齿圆锥齿轮传动的强度计算方法是以的当量圆柱齿轮为计算基础的。 5．阿基米德蜗杆与蜗轮正确啮合的条件是。 6._______是机器与机构的统称。 7.包角是指带与带轮接触弧所对的圆心角。对于平带传动，一般要求包角 α≥________；对于V带传动，一般要求包角α≥________。 8.凸轮基圆半径是从到的最短距离。 9.凸轮机构从动件的两种常用运动规律中，________________运动有刚性冲击，这是因为其____________有突变,________________运动有柔性冲击，这是因为其____________有突变。三、简答题：本大题共4题，每题6分，共24分。 1.影响带传动中摩擦力大小的主要因素是什么？ 2.试给出三种平面连杆机构演化的方法。 3.简述配合螺栓联接（绞制孔用）传递横向载荷的工作原理？ 4.零件和构件的区别是什么？、计算题：本大题共3个小题，共26分 2.图示铰链四杆机构，试问：当以杆AD为机架时，称为何种机构？（8分）

机械设计基础期末考试题+答案解析

机械设计基础试题库一、判断(每题一分) 1、一部机器可以只含有一个机构，也可以由数个机构组成。……（√） 2、机器的传动部分是完成机器预定的动作，通常处于整个传动的终端。（×） 4、机构是具有确定相对运动的构件组合。………………………………（√） 5、构件可以由一个零件组成，也可以由几个零件组成。………………（√） 6、整体式连杆是最小的制造单元，所以它是零件而不是构件。……（×） 7、连杆是一个构件，也是一个零件。………………………（√） 8、减速器中的轴、齿轮、箱体都是通用零件。………………………………（×）二、选择(每题一分) 1、组成机器的运动单元体是什么？（B） A．机构B．构件C．部件D．零件 2、机器与机构的本质区别是什么？（A ） A．是否能完成有用的机械功或转换机械能B．是否由许多构件组合而成C．各构件间能否产生相对运动D．两者没有区别 3、下列哪一点是构件概念的正确表述？（D） A．构件是机器零件组合而成的。B．构件是机器的装配单元 C．构件是机器的制造单元D．构件是机器的运动单元 4、下列实物中，哪一种属于专用零件？（B） A．钉B．起重吊钩C．螺母D．键 5、以下不属于机器的工作部分的是（D）

A．数控机床的刀架B．工业机器人的手臂 C．汽车的轮子D．空气压缩机三、填空(每空一分) 1、根据功能，一台完整的机器是由（动力系统）、（执行系统）、（传动系统）、（操作控制系统）四部分组成的。车床上的主轴属于（执行）部分。 2、机械中不可拆卸的基本单元称为（零件），它是（制造）的单元体。 3、机械中制造的单元称为（零件），运动的单元称为（构件），装配的单元称为（机构）。 4、从（运动）观点看，机器和机构并无区别，工程上统称为（机械）。 5.机器或机构各部分之间应具有_相对__运动。机器工作时，都能完成有用的__机械功___或实现转换__能量___。 2 平面机构一、填空题(每空一分) 2.两构件之间以线接触所组成的平面运动副，称为高副，它产生 1 个约束，而保留 2 个自由度。 3.机构具有确定的相对运动条件是原动件数等于机构的自由度。 4.在平面机构中若引入一个高副将引入___1__个约束，而引入一个低副将引入_2___个约束，构件数、约束数与机构自由度的关系是F=3n-2Pl-Ph 。 5.当两构件构成运动副后，仍需保证能产生一定的相对运动，故在平面机构中，每个运动副引入的约束至多为2，至少为 1 。 6.在平面机构中，具有两个约束的运动副是低副，具有一个约束的运动副是高副。

机械设计基础122轴结构设计

第二节轴的结构设计轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸。轴的结构主要取决于以下因素：1、轴在机器中的安装位置及形式；2、轴上安装零件的类型、尺寸、数量以及和轴联接的方法；3、载荷的性质、大小、方向及分布情况；4、轴的加工工艺等。因为影响轴的结构的因素较多，且其结构形式又要随着具体情况的不同而异，所以轴没有标准的结构形式。设计时，必须针对不同情况进行具体的分析。轴的结构应满足：1、轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；2、轴上的零件应便于装拆和调整；3、轴应具有良好的制造工艺性等。一、拟定轴上零件的装配方案所谓装配方案，就是预定出轴上主要零件的装配方向、顺序和相互关系。轴上零件的装配方案不同，则轴的结构形状也不相同。设计时可拟定几种装配方案，进行分析与选择。轴主要由轴颈、轴头和轴身三部分组成，轴上被支承的部分叫轴颈，安装轮毂部分叫轴头，连接轴颈和轴头的部分叫轴身。二、轴上零件的定位轴向固定为了防止轴上零件受力时发生沿轴向或周向的相对运动，轴上零件除了有游动或空转的要求者外，都必须进行必要的轴向和周向定位，以保证其正确的工作位置。 1、轴上零件的轴向固定零件安装在轴上，要有准确的定位。各轴段长度的确定，应尽可能使结构紧凑。对于不允许轴向滑动的零件，零件受力后不要改变其准确的位置，即定位要准确，固定要可靠。与轮毂相配装的轴段长度, 一般应略小于轮毂宽2～3mm。对轴向滑动的零件, 轴上应留出相应的滑移距离。轴上零件的轴向定位是以轴肩、套筒、圆螺母、轴端挡圈和轴承端盖等来保证的。 <1）轴肩与轴环轴肩分为定位轴肩和非定位轴肩两类，利用轴肩定位是最方便可靠的方法，但采用轴肩就必然会使轴的直径加大，而且轴肩处将因截面突变而引起应力集中。另外，轴肩过多时也不利于加工。因此，轴肩定位多用于轴向力较大的场合。定位轴肩的高度h一般取为 h=(0.07～0.1>d，d为与零件相配处的轴径尺寸。为了使零件能靠紧轴肩而得到准确可靠的定位，轴肩处的过渡圆角半径r必须小于与之相配的零件毂孔端部的圆角半径R或倒角尺寸C。非定位轴肩是为了加工和装配方便而设置的，其高度没有严格的规定，一般取为1～2mm。注：滚动轴承的定位轴肩高度必须低于轴承内圈端面的高度，以便拆卸轴承，其轴肩的高度可查手册中轴承的安装尺寸。轴肩与轴环圆螺母和套筒 <2）<套筒）套筒固定结构简单，定位可靠，轴上不需开槽﹑钻孔和切制螺纹，因而不影响轴的疲劳强度，一般用于轴上两个零件之间的固定。如两零件的间距较大时，不宜采用套筒固定，

杨可桢《机械设计基础》(第6版)笔记和课后习题(含考研真题)详解第14章轴【圣才出品】

第14章轴 14.1复习笔记一、轴的功用和类型轴是机器中的重要零件之一，用来支持旋转的机械零件和传递转矩。 1．按承受载荷的不同分类（1）转轴既传递转矩又承受弯矩的轴。（2）传动轴只传递转矩而不承受弯矩或弯矩很小的轴。（3）心轴只承受弯矩而不传递转矩的轴。 2．按轴线的形状不同分类按轴线的形状可分为直轴、曲轴、挠性钢丝轴。二、轴的材料轴的材料常采用碳钢和合金钢。 1．碳钢 45号钢应用最为广泛，为了改善其力学性能，应进行正火或调制处理。不重要或受力较小的轴，则可采用Q235、Q275等碳素结构钢。 2．合金钢

合金钢具有较高的力学性能与较好的热处理性能，但价格高。三、轴的结构设计 1．制造安装要求（1）为便于轴上零件的装拆，常将轴做成阶梯形；（2）对于一般剖分式箱体中的轴，其直径从轴端逐渐向中间增大；（3）为使轴上零件易于安装，轴端及各轴段的端部应有倒角；（4）轴上磨削的轴端，应有砂轮越程槽；（5）车制螺纹的轴端，应有螺纹退刀槽；（6）在满足使用要求的情况下，轴的形状和尺寸应力求简单，以便于加工。 2．轴上零件的定位安装在轴上的零件，必须有确定的轴向定位。阶梯轴上的截面尺寸变化处称为轴肩，可起到轴向定位的作用。 3．轴上零件的固定（1）轴上零件的轴向固定零件轴向固定的方法主要有轴肩、套筒、螺母或轴端挡圈等。 ①当无法采用套筒或套筒太长时，可采用圆螺母加以固定。 ②为保证轴上零件紧靠轴肩，轴肩的圆角半径r必须小于相配零件的倒角C1或圆角半径R，轴肩高h必须大于C1或R。 ③轴向力较小时，零件在轴上的固定可采用弹性挡圈或紧定螺钉。（2）轴上零件的周向固定轴上零件的周向固定，大多采用键、花键或过盈配合等连接形式。采用键连接时，为加

机械设计基础-孙立鹏-习题第十四章轴

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

机械设计基础课后习题答案第11章

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。

机械设计基础备课14

十四平面连杆机构 1．教学目标 1）铰链四杆机构的基本类型； 2）铰链四杆机构的演化； 3）对曲柄存在的条件、传动角、死点、急回运动、行程速比系数等有明确的概念； 4）平面四杆机构的设计； 2．教学重点和难点 1）曲柄存在条件、传动角、死点、行程速比系数； 2）平面四杆机构的图解法设计； 3）有关曲柄存在条件的杆长关系式的全面分析、平面四杆机构最小传动角的确定等问题。3．讲授方法：多媒体课件正文我们在实际生活中已经见过许多的平面连杆机构，被广泛地使用在各种机器、仪表及操纵装置中。例如内燃机、牛头刨、钢窗启闭机构、碎石机等等，这些机构都有一个共同的特点：其机构都是通过低副连接而成，故此这些机构又称低副机构。根据这一特点，我们定义：若干构件通过低副（转动副或移动副）联接所组成的机构称作连杆机构。连杆机构中各构件的相对运动是平面运动还是空间运动，连杆机构又可以分为平面连杆机构和空间连杆机构。平面连杆机构是由若干构件用平面低副（转动副和移动副）联接而成的平面机构，用以实现运动的传递、变换和传送动力。平面连杆机构的使用更加广泛，所以主要讨论平面连杆机构。

平面连杆机构的类型很多，单从组成机构的杆件数来看就有四杆、五杆和多杆机构。一般的多杆机构可以看成是由几个四杆机构所组成。所以平面四杆机构不但结构最简单、应用最广泛，而且只要掌握了四杆机构的有关知识和设计方法，就为进行多杆机构的设计和分析奠定了基础，所以本章我们重点讨论四杆机构。 3.1 平面四杆机构的类型及应用一、平面四杆机构的基本型式构件之间都是用转动副联接的平面四杆机构称为铰链四杆机构,如图2-1所示。铰链四杆机构是平面机构的最基本的可以实现运动和力转换的连杆机构型式。也就是说：铰链四杆机构是具有转换运动功能而构件数目最少的平面连杆机构。其它型式的四杆机构都可以看成是在它基础上通过演化而来的。在此机构中，AD固定不动，称为机架；AB、CD两构件与机架组成转动副，称为连架杆；BC称为连杆。在连架杆中，能作整周回转的构件称为曲柄，而只能在一定角度范围内摆动的构件称为摇杆。因此，根据机构中有无曲柄和有几个曲柄，铰链四杆机构又有三种基本形式： 1．曲柄摇杆机构：两连架杆中一个为曲柄而另一个为摇杆的机构。当曲柄为原动件时，可将曲柄的连续转动转图2—2 曲柄连杆机构图2－1

陈立德版机械设计基础第13、14章课后题答案

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；（4）轴承的类型、尺寸和位置；（5）轴的加工方法、装配方法以及其它特殊要求。

机械设计基础课后答案第三版刘江南郭克希编

3-1 何谓构件？何谓运动副及运动副元素？运动副是如何进行分类的？解答：构件是机器中每一个独立运动的单元体，是组成机构的基本要素之一。运动副是由两个构件直接接触而组成的可动连接，是组成机构的基本要素之一。运动副元素是两构件能够参加接触而构成运动副的表面，如点线面等。运动副分类：a) 按两构件接触情况分为低副和高副；b) 按两构件相对运动情况分为平面运动副和空间运动副。 2 机构运动简图有何用处？它能表示出原机构哪些方面的特征？如何绘制机构运动简图? 答：机构运动简图：表达各种构件的相对运动关系，确切表达机构的运动规律和特性，用规定符号表示构件和运动副，并按比例绘制的图形。机构运动简图的用处：表达各种构件的相对运动关系，确切表达机构的运动规律和特性。 4 在计算机构的自由度时，应注意哪些事项？通常在哪些情况下存在虚约束？答：在计算机构的自由度时，应注意复合铰链、局部自由度、虚约束。虚约束通常存在情况有：1.两构件组成多个导路相互平行或重合的移动副，只有一个移动副起约束作用，其余为虚约束；2两构件构成高副，两处接触且法线重合或平行；3. 轨迹重合：在机构中，若被联接到机构上的构件，在联接点处的运动轨迹与机构上的该点的运动轨迹重合时，该联接引入的约束是虚约束；4、机构中存在对传递运动不起独立作用的对称部分。 **平面机构中的低副和高副各引入几个约束？答：每个自由构件具有3个自由度，高副引入一个约束，还有两个自由度；低副引入两个约束，还有一个自由度。 4-1 什么是连杆机构的急回特性？他用什么表达？什么叫极位角？它与机构的急回特性有什么关系？

4-2什么叫死点？ 5-18、请指出凸轮机构从动件常用运动规律有哪些？并说明每一种运动规律的冲击特性及其应用场合。答：凸轮机构从动件常用运动规律有：（1）等速运动规律；）等速运动规律有刚性冲击，用于低速轻载的场合；（2）等加速等减速运动规律，等加速等减速运动规律有柔性冲击，用于中低速的场合；（3）简谐运动规律（余弦加速度运动规律）；简谐运动规律（余弦加速度运动规律）当有停歇区间时有柔性冲击，用于中低速场合；当无停歇区间时无柔性冲击，用于高速场合。 9、何为带传动的弹性滑动？何为带传动的打滑？请具体说明二者最主要的区别。答：由于带的紧边与松边拉力不等，使带产生弹性变形而引起的带在带轮表面上滑动的现象，称为弹性滑动。当带传动工作过程中作用到从动轮上的阻力矩大于带和带轮间的极限摩擦力矩时，带与带轮的接触面就会发生相对滑动的现象，称为打滑。区别：打滑是有过载引起的，是可以避免的，不过载就不会打滑；而弹性滑动是由于传动带具有弹性且紧边与松边存在拉力差而产生的，它是带传动中所固有的物理现象，是不可以避免的。 6-2直齿圆柱齿轮的基参数？（1）齿数z: 齿轮整个圆周上轮齿的总数2）模数m: 分度圆的周长l=πd=zp，则有分度圆直径d=p/π*z 由于π是无理数，给齿轮的设计、制造及检测带来不便。为此，人们将比值p/π为简单的有理数（如1,2,3…）并将该比值为模数，用m表示，单位是：mm。因此分度圆直径d=mz，分度圆齿距p=πm。模数是决定齿轮尺寸重要参数，齿数相同的齿轮，模数越大，其尺寸也越大。 3）压力角α：渐开线上各点的压力角是不同的。压力角太大对传动不利，我国规定压力角为20度。 4）齿顶高系数ha *和顶隙系数c*。齿轮齿顶高和齿根高得计算：ha = ha *m，hf =（ha

《机械设计基础》试题和答案及解析

机械设计基础一．填空题： 1 .凸轮主要由（凸轮），（从动件）和( 机架)三个基本构件组成。 2 .凸轮机构从动件的形式有由（尖顶）从动件，( 滚子）从动件和（平底）从动件。 3 .按凸轮的形状可分为（盘型）凸轮、（移动）凸轮、（圆柱）凸轮、（曲面） 4. 常用的间歇运动机构有（棘轮）机构，（槽轮）机构，（凸轮间歇）机构和( 不完全齿) 机构等几种。 5 螺纹的旋向有（左旋）和（右旋）; 牙形有( 三角形). ( 梯形). ( 矩形). ( 锯齿形) 6.标准外啮合斜齿轮传动的正确啮合条件是：两齿轮的（法面模数）和（法面压力角）都相等，齿轮的（螺旋）相等（旋向）_相反 7 已知一平面铰链四杆机构的各杆长度分别为a=150, b=500, c=300, d=400，当取c 杆为机架时，它为（曲柄摇杆）机构；当取d杆为机架时，则为（双摇杆）机构。 8 平面连杆机构当行程速比K（＞1 ）时，机构就具有急回特性。 9 曲柄摇杆机构产生“死点”位置的条件是：当为（曲柄）主动件（曲柄与机架）共线时。 13 螺纹联接的基本类型有（螺栓联接）、（双头螺柱联接）、（螺钉联接）、（紧定螺钉联接）四种。 14 轮系按其轴相对机架是固定还是运动的可分为（定轴）轮系和（周转）轮系。 15 滚动轴承代号为62305/P5；各部分的含义是：“6”表示（沟球轴承）；“23”表示（宽度系数）；“05”表示（内径代号）；P5表示（精度公差等级）。 16.螺纹的公称直径是指它的（大径），螺纹“M12X1.5左”的含义是（左旋细牙螺纹公称直径12 ）。 17.螺纹的公称直径是指它的 ( 大径 )。M16*2的含义是 ( 细牙螺纹外径16螺距2 )。 18.滚动轴承代号“6215”的含义是_ （"6"_表示是普通深沟球轴承，2_是宽度系列 5是内径代号 ). 20.一调整螺旋，采用双线粗牙螺纹，螺距为3毫米，为使螺母相对螺杆沿轴线移动2毫米，则螺杆应转___1/3______圈。 21.凸轮机构中的压力角是指 __轮上接触点的切线与从动件的运动速度方向_____间的夹角。 22.在曲柄摇杆机构中，当曲柄等速转动时，摇杆往复摆动的平均速度不同的运动特性称为__急回特性_________。 23.为保证四杆机构良好的机械性能，___传动角__________不应小于最小许值

2011-最新陈立德版机械设计基础第13、14章课后题答案要点

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；

机械设计基础期末考试试题+答案解析9

试题一一 .填空 1.一平面铰链四杆机构的各杆长度分别为a=350,b=600,c=200,d=700； (1) 当取c 杆为机架时，它为何种具体类型？____双曲柄机构_______；（2）当取d杆为机架时，则为_____曲柄摇杆机构______。 2.曲柄摇杆机构中，摇杆为主动件时，____曲柄与连杆共线时为_____死点位置。（A）不存在（B）曲柄与连杆共线时为（C）摇杆与连杆共线时为 3.为保证四杆机构良好的机械性能，______传动角_____不应小于最小许用值。（A）压力角（B）传动角（C）极位夹角 4.____ 凸轮轮廓曲线_______决定了从动杆的运动规律。（A）凸轮转速（B）凸轮轮廓曲线（C）凸轮形状 5.凸轮机构中，凸轮基圆半径愈_____大______，压力角愈_____小___ ，机构传动性能愈好。 6.紧键联接与松键连联接的主要区别在于：前者安装后，键与键槽之间就存在有____摩擦力_______。 (A) 压紧力 (B) 轴向力 (C) 摩擦力 7.链“B18X80”的含义是___B型键宽度b=18mm，长度L=80mm _______。 8.螺纹联接是指利用螺纹零件把需要固定在一起的零件固连起来___。螺旋传动是指__利用螺纹零件实现回转运动转换成直线运动________。 9.螺纹的公称直径是指它的____外径___，螺纹“M12X1.5”的含义为_细牙螺纹外径12mm，螺距1.5____。 10.采用螺纹联接时，若被联接件总厚度较大，切材料较软，在需要经常装卸的情况下，宜采用_________双头螺栓联接______________。用于薄壁零件联接的螺纹，宜采用_________三角形细牙螺纹______________。 (A) 螺栓联接 (B) 双头螺栓联接 (C) 螺钉联接 (D) 三角形细牙螺纹 (E) 三角形粗牙螺纹 (F) 矩形螺纹

机械设计基础试题含答案

二、填空题 16．槽轮机构的主要参数是和。 17．机械速度的波动可分为和两类。 18．轴向尺寸较大的回转件，应进行平衡，平衡时要选择个回转平面。 19．当一对齿轮的材料、齿数比一定时，影响齿面接触强度的几何尺寸参数主要是和。 20．直齿圆柱齿轮作接触强度计算时，取处的接触应力为计算依据，其载荷由对轮齿承担。 21．蜗杆传动作接触强度计算时，铝铁青铜ZCuAl10Fe 制作的蜗轮，承载能力 3 取决于抗制作的蜗轮，承载能力取决于抗能力；锡青铜ZCuSn10P 1 能力。 22．若带传动的初拉力一定，增大和都可提高带传动的极限摩擦力。 23．滚子链传动中，链的链速是常数，而其链速是变化的。 24．轴如按受载性质区分，主要受的轴为心轴，主要受的轴为传动轴。 25．非液体摩擦滑动轴承进行工作能力计算时，为了防止过度磨损，必须使；而为了防止过热必须使。 16．槽数z 拨盘圆销数K 17. 周期性非周期性 18．动两 19. 分度圆直径d （或中心距a）齿宽b 1 20. 节点一21. 胶合点蚀22．包角 α摩擦系数23. 平均 1 瞬时 24．弯矩扭矩25. [][]υ υp p≤ ≤ p p 三、分析题 26．图1所示链铰四杆机构中，各构件的长度为a=250mm,b=650mm, C=450mm,d=550mm。试问：该机构是哪种铰链四杆机构，并说明理由。

图1 最短杆与最长杆长度之和（250+650）小于其余两杆长度之和（450+550），满足存在曲柄的必要条件，且最短杆为连架杆。故该铰链四杆机构为曲柄摇杆机构。 27．图2所示展开式二级斜齿圆柱齿轮传动，I 轴为输入轴，已知小齿轮1的转向n 1和齿轮1、2的轮齿旋向如图所示。为使中间轴II 所受的轴向力可抵消一部分，试确定斜齿轮3的轮齿旋向，并在图上标出齿轮2、3所受的圆周力 F t3和轴向力F a2、F a3的方向。（垂直纸面的力，向纸内画稍，向纸外画⊙） 27．答案参见第27题答案图斜齿轮3、4的轮齿旋向 Ft2、Fa2、Ft3、Fa3的方向四、计算题 28．计算图 3所示机构的自由度（若图中含有复合铰链、局部自由度和虚约束等情况时，应具体指出）。图3 解 E 、F 处之一为虚约束 29．一对标准渐开线直齿圆柱齿轮外啮合传动，已知标准中心距a =160mm ，传动比i 12=3,大齿轮齿数Z 2=60，齿顶高系数h *a =1,径向间隙系数C *=0.25，分度圆压力角a =20°.试求出：（1）齿轮的模数m ,小齿轮1的分度圆半径r 1;基圆半径r b1;分度圆上的齿厚S 。（2）若实际安装中心距a =164mm 时，计算啮合角a ，及小齿轮的节圆半径r 1 解（1）小齿轮齿数 2036021=== i z z 模数 mm z z a m 460201602221=+?=+= 分度圆半径 mm mz r 40220421=?== 基圆半径 mm r r b 59.3720cos 40cos 11=?==α 分度圆齿厚 mm m s 28.62 414.32=?= =π （2）9168.020cos 160cos cos ='?='='a a ααα ?='54.23α 节圆半径?='='54.23cos /59.37cos /11αb r r =41.00mm