机械设计基础题库及答案(2)

C、G处复合铰链，E处虚约束，F处局部自由度

J-2-5-03-4-15、计算图示机构的自由度，若含有复合铰链、局部自由度和虚约束请明确指出。（15分）

解答: C处为复合铰链,则 n=5, PL=7, PH=0 F=3n-2PL-PH=3*5-2*7=1

J-2-5-04-4-15、计算图示机构的自由度，若含有复合铰链，局部自由度和虚约束请明确指出。（15分）

解答: F处为复合铰链,H(或I ) 处为虚约束,则

n=6, PL=8, PH=1

F=3n-2PL-PH=3*6-2*8-1=1

J-3-2-05-3-10、图示四杆机构中，已知

a=62mm,b=152mm,c=122mm,d=102mm。取不同构件为机架，可得到什么类型的铰链四杆机构？ （15分）

解：因为最短构件与最长构件长度之和小于 等于另外两构件的长度之和，满足构件的长度 和条件，所以取AB为机架，得双曲柄机构； 取BC或AD为机架，得曲柄摇杆机构；

取CD为机架，得双摇杆机构； J-3-2-06-3-10、已知图示机构中，LAB=82mm，LBC=50mm，LCD=96mm，LAD=120mm

问：1）此机构中，当取构件AD为机架时，是否存在曲柄？如果存在，指出是哪一构件？（必须根据计算结果说明理由（2）当分别取构件AB、BC、CD为机架时，各将得到什么机构？（10分 解答：因为LBC+ LAD=50+120=170 mm

LBC +LCD=82+96=178 mm

所以LBC+ LAD< LBC +LCD符合曲柄存在的杆长之和条件. 1) 当取AD为机架时, 不存在曲柄, 得到双摇杆机构; 2) 当分别取AB或CD为机架时,均得到曲柄摇杆机构; 当取BC为机架时, 得到双曲柄杆机构

.

LAD=100mm。

（1）该机构是否有曲柄？如有，请指出是哪个构件（必须根据计算结果说明理由）； （2）当分别取构件AB、BC、CD为机架时，各将得到什么机构？（10分） 解答：因为LAB+LBC=50+110=160mm LAB+LBC=80+100=180mm

所以LAB+LBC< LAB+LBC符合曲柄存在的杆长之和条件. 1)当取AD为机架时, 得到曲柄摇杆机构; 2)当取AB为机架时,得到双曲柄杆机构; 当取BC为机架时;得到曲柄摇杆机构; 当取CD为机架时;得到双摇杆机构

.

J-7-3-08-3-10、已知一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮的标准中心距a=200mm，齿数Z1=20，Z2=80，齿

J-3-2-07-3-10、如图所示铰链四杆机构，已知各构件的长度LAB=50mm, LBC=110mm, LCD=80mm,

顶高系数ha* =1，压力角=20° 。试求这对齿轮的模数m，传动比i12，节圆直径及啮合角。

m

a z1 z2 2解： m

2a2*200

4

(z1 z2)20 80

i12

z280 4z120

节圆直径=分度圆直径

d 1=mz1=4×20=80mm d 2=mz2=4×80=320mm mm

J-7-3-09-4-15、某标准直齿圆柱齿轮，已知齿距p=12.56mm，齿数z=20，正常齿制。求该齿轮的分度圆直径d、齿顶圆直径da、、齿根圆直径df、基圆直径db、、齿高h及齿厚s。(cos20º≈0.94) 解答：

p＝12.56 mm，m=4 mm; 分度圆直径d=m·z=4×20=80 mm;

基圆直径db=d ·cos20º=75.2 mm; 齿顶圆直径da=m·(Z+2ha*)=88 mm; 齿根圆直径df= m·(Z－2ha*－2c*)=70 mm; 齿高h= m ·(2ha*+c*) =9 mm; 齿厚s=6.28mm J-7-3-10-3-10、已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动的标准中心距a=108mm,传动比i12=3,小齿轮齿数Z1=18。试确定大齿轮的齿数Z2、齿轮的模数m和两轮的分度圆直径。 解:由 i12=

啮合角 压力角 20

Z2Z1

=3 ,得Z2=3*18=54,

又由m

2a2*108

3 mm,

Z1 Z218 54

分度圆直径:

d1 mz1 3*18 54 mm,

d2 mz1 3*54 162 mm。

J-9-1-11-3-10、如下图所示轮系中，已知Z1=16，Z2=36，Z3=25，Z4=50，Z5=2，Z6=20，若n1=600r/min，

求蜗轮的转速n6及各轮的转向。（10分）

J-9-1-12-4-20、在图示传动装置中，已知各轮齿数为：Z1=20, Z2=40, Z3=20, Z4=30, Z5=80，运动从Ⅰ轴输入，Ⅱ轴输出，nⅠ=1000r/min,转动方向如图1所示。试求输出轴Ⅱ的转速nⅡ及转动方向。（20分）

解:由Z3、Z4、Z5、H系杆组成星行轮轮系，可得：

Hi35

n3 nHz*zz80

45 5 4

n5 nHz3*z4z320

n3 nH

4

0 nH

其中：n5=0，所以：

即：

n3 nHn

4或：3 5；

nHnH

nnz40又：i12 1 1 2 2

n2nHz120

又因为：iⅠⅡ

n1n1/nH 2

n3n3/nH5

所以：

1000 2

，

n35

解得:nⅡ=n3=－2500 r/min，

负号表示nⅡ与nⅠ方向相反，如图2所示。

J-12-2-13-4-20、某轴用一对圆锥滚子轴承支承，外圈窄边相对安装，已知两轴承所承受的径向载荷分别

为FrⅠ=9000N,FrⅡ=5000N，其内部轴向力分别为FSⅠ=2430N,FSⅡ=1350N,传动件作用于轴上的轴向力FA=1000N,判断系数e=0.32,当Fa/Fr≤e时，X=1,Y=0,当Fa/Fr>e时，X=0.4，Y=1.88。试分别计算出轴承的当量动载荷。

解：

轴向力：FSⅠ+FA=2430+1000=3430N>SⅡ 轴承Ⅰ被放松 FaⅠ=FSⅠ=2430N 轴承Ⅱ被压紧 FaⅡ=FSⅡ=3430N 当量动载荷

FaⅠ/FrⅠ=2430/9000=0.27<e XⅠ=1 YⅠ=0 PⅠ=XⅠFrⅠ=9000N

FaⅡ/FrⅡ

=3430/5000=0.686>e

XⅡ=0.4 YⅡ=1.88

PⅡ=XⅡFYⅡ+YⅡFaⅡ=0.4×5000+1.88×3430=12672.6N 七、分析题(本题20分)

J-8-2-15-4-20、.已知在一级蜗杆传动中，蜗杆为主动轮，蜗轮的螺旋线方向和转动方向如图所示。试将

蜗杆、蜗轮的轴向力、圆周力、蜗杆的螺旋线方向和转动方向标在图中。

解：蜗轩转动方向如图所示 蜗杆为右旋

Ft2与蜗轮分度圆相切，指向左端 Ft1与蜗杆分度圆相切，指向右端 Fa1与蜗杆轴线平行，指向右 Fa2与蜗轮轴线平行，指向左

J-11-2-16-4-20、图示为用一对圆锥滚子轴承外圆窄外圈窄边相对安装的轴系结构。试按例①所示，指出

图中的其它结构错误(不少于7处)。 (注：润滑方式、倒角和圆角忽略不计。)

解答：

(1)缺少调整垫片；(2)轮毂键槽结构不对；(3)与齿轮处键槽的位置不在同一角度上；

(4)键槽处没有局部剖；(5)端盖孔与轴径间无间隙；(6)多一个键；(7)齿轮左侧轴向定位不可靠；(8)齿轮

右侧无轴向定位；(9)轴承安装方向不对；(10)轴承外圈定位超高； (11)轴与轴承端盖相碰。