2018年6月机械设计基础 ( 第3次 )作业（含答案）.doc

1、 第 3 次作业 一、简答题（本大题共 60 分，共 15 小题，每小题 4 分） 1. 滚动轴承的寿命计算可解决哪几方面的问题？ 2. 蜗杆传动的功能是什么？根据蜗杆形状的不同，蜗杆可分哪些类型？ 3. 弹簧刚度指的是什么？ 4. 传动带工作时受到哪几种应力作用？最大应力发生在何处？ 5. 何谓机构运动简图？它有何实际意义？ 6. 自行车的前轴、中轴、后轴各是心轴还是转轴？ 7. 移动滚子从动件盘形凸轮机构若出现运动失真，可采取什么改进措施？ 8. 机械零件设计应满足哪些要求？ 9. 根据摩擦性质不同，轴承可分为哪 两大类？摩擦分哪几种状态？ 10. 为什么要限制齿轮的最少齿数？ 11. 滚

2、动轴承代号 “6215” 的含义是什么？ 12. 疲劳断裂具有哪些特征？ 13. 什么是滚动轴承的基本额定寿命？ 14. 齿轮传动的设计准则通常是由哪些失效形式决定的？ 15. 为什么齿面接触疲劳强度以节点作为其计算点？ 二、分析计算题（本大题共 40 分，共 5 小题，每小题 8 分） 1. 图示蜗杆传动，蜗杆为主动件。已知 m=2.5mm， d1=45mm，传动比 i=50，蜗轮齿数 z2=50。要求： 1）在图上蜗杆与蜗轮啮合处画出作用力（ Ft1， Fr1， Fa1，Ft2， Fr2， Fa2）的方向； 2）在图上画出蜗轮 n2的转向和螺旋线的方向； 3）计算出蜗杆的导程角 、传动的中

3、心距 a。 2. 如图所示，已知四杆机构各构件长度为 a=240mm， b=600mm， c=400mm，d=500mm，试问： 1）当取 AD 为机架时，是否有曲柄存在？ 2）若各构件长度不变，能否以选不同构件为机架的办法获得双曲柄机构或双摇杆机构？如何获得？ 3. 深沟球轴承 6305 承受经向载荷 Fr=4500N，转速 n=1000r/min，轴承的基本额定动载荷 Cr=22.2kN，载荷平稳 fp=1，室温下工作 fT=1，试计算该轴承的基本额定寿命 L10h。（提示： ） 4. 图示轮系，已知 z1=18、 z2=20、 z2=25、 z3=25、 z3=2（右旋），当 a 轴旋转

4、100 圈时， b轴转 4.5 圈，求 z4为多少，怎么旋转？ 5. 图 7 2 所示为用两个 M10 的螺钉固定的一牵曳钩，若螺钉材料为 Q235 钢，装配时控制预紧力，接合面摩擦系数 fS=0.3（毛面），求允许的牵曳力 F 。 答案： 一、简答题（ 60 分，共 15 题，每小题 4 分） 1. 参考答案： 计算已有轴承的寿命；依据工作条件及载荷选定轴承型号。 解题方案： 从计算已有轴承的寿命；依据工作条件及载荷选定轴承型号两方面作答。 评分标准： 2. 参考答案： 蜗杆传动是用于传递空间两交错轴间的运动和动力。根据蜗杆形状的不同，蜗杆可分为圆柱蜗杆、环面蜗杆。 解题方案： 评分标准：

5、3. 参考答案： 弹簧刚度是指使弹簧产生单位变形所需的载荷。 解题方案： 评分标准： 4. 参考答案： 传动带工作时受有三种应力，它们是：由拉力引起的拉应力；由离心拉力引起的离心拉应力以及由于弯曲引起 的弯曲应力。最大应力发生在带绕入主动小带轮处。 解题方案： 评分标准： 5. 参考答案： 表明机构各构件相对运动关系的简化图形，称为机构运动简图。实际意义：由于实际构件的外形和结构往往很复杂，在研究机构运动时，为了使问题简化，有必要撇开那些与运动无关的构件外形和运动副具体构造，仅用简单线条和符号来表示构件和运动副，并按比例定出各运动副的位置。 解题方案： 从运动简图定义、意义及绘制运动简图的步骤

6、。 评分标准： 6. 参考答案： 自行车的前轴、后轴是心轴，中轴是转轴。 解题方案： 评分标准： 7. 参考答案： 移动滚子从动件盘形凸轮机构若出现运动失真可修改从动件的运动规律，增大基圆半径。 解题方案： 评分标准： 8. 参考答案： 设计机械零件时，常根据一个或几个可能发生的主要失效形式，运用相应的判定条件，确定零件的形状和主要尺寸。 解题方案： 设计机械零件时，常根据一个或几个可能发生的主要失效形式，运用相应的判定条件，确定零件的形状和主要尺寸。 评分标准： 9. 参考答案： 根据摩擦性质不同，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两大类。摩擦状态分干摩擦、边界摩擦和液体摩擦。 解题方案： 评分

7、标准： 10. 参考答案： 范成法加工齿轮齿数低于 17 发生根切。 解题方案： 范成法加工齿轮齿数低于 17 发生根切。 评分标准： 11. 参考答案： 深沟球轴承 6、宽度系列代号 0（省略）、直径系列代号 2、内径 75mm。 解题方案： 评分标准： 12. 参考答案： 通常疲劳断裂具有以下特征： 1）疲劳断裂的最大应力远比静应力下材料的强度极限低，甚至比屈服极限低； 2）不论是脆性材料还是塑性材料，其疲劳断口均表现为无明显塑性变形的脆性突然断裂断口形状； 3）经过一定的循环次数后才发生疲劳断裂。疲劳断裂是损 伤的积累，它的初期现象是在零件表面或表层形成微裂纹，这种微裂纹随着应力循环次数

8、的增加而逐渐扩展，直至余下的未裂开的截面积不足以承受外荷载时，零件就突然断裂。 解题方案： 从应力、疲劳断口、发生疲劳断裂的次数三方面作答。 评分标准： 13. 参考答案： 一组同一型号轴承在同一条件下运转，其可靠度为 90%时，能达到或超过的寿命称为基本额定寿命。 解题方案： 评分标准： 14. 参考答案： 设计齿轮传动时，应根据实际工况条件，分析主要失效形式，确定相应的设计准则，进行设计计算。闭式软齿面传动常因齿面点蚀 而失效，故通常先按齿面接触强度设计公式确定传动的尺寸，然后验算轮齿弯曲强度。闭式硬齿面齿轮传动抗点蚀能力较强，失效主要是断齿，故先按弯曲强度设计，然后验算齿面接触强度。开式

9、齿轮（不论是软齿面还是硬齿面的齿轮）传动的主要失效形式是磨损，不会出现点蚀（点蚀形成之前齿面的细小裂纹便已磨损）。鉴于目前对磨损尚无成熟的计算方法，故对开式齿轮传动通常只进行弯曲强度计算，考虑到磨损对齿厚的影响，应适当降低开式传动的许用弯曲应力（如将闭式传动的许用弯曲应力乘以 0.70.8），以便使计算的模数值适当增大。 解题方案： 评分标准： 15. 参考答案： 实验表明，齿根部分靠近节线处最易发生点蚀，这是由于直齿轮在节点附近往往是单对齿啮合区，轮齿受力较大。故常取节点处的接触应力为计算依据。 解题方案： 评分标准： 二、分析计算题（ 40分，共 5 题，每小题 8 分） 1. 参考答案： 解题方案： 评分标准： 2. 参考答案： 解： 1）根据杆长之和条件，若取 AD为机架而存在曲柄，应有： a+bc+d 又 ； 满足上述条件，且连架杆 AB 又为最短，故有曲柄存在。 2）能。因 AB最短，且符合杆长之和条件，所以， 若取最短杆 AB 为机架，得双曲柄机构；取 CD 为机架，得双摇杆机构。 解题方案： 评分标准： 3. 参考答案： 解题方案： 评分标准： 4. 参考答案： 解题方案： 定轴齿轮传动比计算公式。 评分标准： 5. 参考答案： 解题方案： 两个 M 10 螺栓由预紧力所能产生的摩擦力也就是连接 允许的牵曳力 F 评分标准：