机械设计试题集

机械设计试题集
一．齿轮受力分析
1、.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。

2、已知图中螺旋锥齿轮1的旋转方向，在图中标出螺旋锥齿轮2和蜗轮的旋转方向，并说
明蜗杆的旋向。

3如图所示传动系统，主动齿轮1的转动方向n1和螺旋角旋向如图所示，为使Ⅱ轴所受的轴向力较小：
(1)试安排齿轮2的螺旋角旋向和蜗杆3的导程角旋向(用文字说明旋向并在图中画出)；
(2)标出齿轮2和蜗杆3上的啮合点的三个分力的方向；
(3)标出蜗轮的转向并说明蜗轮的螺旋角旋向。

答案如下：
4.已知在一对斜齿圆柱齿轮传动中，2轮为从动轮，其螺旋线方向为左旋，圆周力Ft2方向如图所示。

试确定主动轮1的螺旋线方向、轴向力Fa1的方向，并在图上标出。

（10分）
5图示为直齿圆锥齿轮和斜齿圆柱齿轮组成的两级传动，动力由轴Ⅰ输入，轴Ⅲ输出，轴Ⅲ的转向如图所示。

试分析：
（1）在图中画出各轮的转向；
（2）为使中间轴Ⅱ所受轴向力可以抵消一部分，确定斜齿轮3、4的螺旋方向；
（3）画出圆锥齿轮2和斜齿轮3所受各分力的方向。

（10分）
6已知在某一级蜗杆传动中，蜗杆为主动轮，转动
方向如题31图所示，蜗轮的螺旋线方向为左
旋。

试将两轮的轴向力Fa1、Fa2，圆周力Ft1、
Ft2，蜗杆的螺旋线方向和蜗轮的转动方向标在图中。

7图示一蜗杆传动，已知主动蜗杆1的旋向和转向如图所示。

试确定：
(1)从动蜗轮2的转向和旋向，并在图上表示；
(2)在图中标出蜗轮和蜗杆所受各分力(径向力Fr、圆周力Ft和轴向力Fa)的方向。

8
9如图所示为斜齿圆柱齿轮减速器和蜗杆减速器组成的二级减速装置。

1）小圆柱齿轮主动时，画出蜗轮的旋转方向及其各分力方向。

2）从轴承和轴受力情况分析，这样设计斜齿轮和蜗杆的螺旋方向是否合理？为什么？
3）按图示方案设计完成后，如果误将蜗杆减速器放在高速级，而负载功率及转速均不变，分析可能会出现什么问题？
1—电动机2、4—联轴器3—斜齿圆柱齿轮减速器5—蜗杆减速器
10图示为蜗杆一圆锥齿轮传动，已知输出轴III的转向nIII，为使中间轴II上的轴向力相互抵消一部分，试决定：（15分）
（1）蜗杆、蜗轮的轮齿的螺旋线方向（蜗轮的标于图中）。

（2）蜗杆的转向nI。

（3）II轴上蜗轮和圆锥齿轮在啮合点所受各力的方向
11所示的啮合传动，试在图中画出主动轮与从动轮在啮合点处所受到的各个作用力(Ft 、Fr
和Fa)的方向，图中标有箭头的为主动轮
12如题图所示为二级斜齿圆柱齿轮减速器。

已知：电动机功率P=3KW ，转速n1=970r/min ；高速级mnl=2mm ，Z1=25，Z2=53，
113β=︒；低速级mn3=3mm ，Z3=22，Z4=50 。

试求：
（1）为使轴II 上的轴承所承受的轴向力较小，确定低速级齿轮3、4的螺旋线方向（绘在图上表示）；
（2）绘出低速级齿轮3、4在啮合点处所受圆周力、径向力和轴向力的方向； （3）齿轮3的螺旋角
3
β取多大值时才能使II 轴上所受轴向力相互抵消？（计算时不考虑
摩擦损失）
（4）计算高速级齿轮1、2所受圆周力、径向力和轴向力的大小(15分)
二．凸轮机构
1、在某凸轮机构中，推杆位移s和凸轮基圆转角Ө之间的关系如下表所示，根据该表数
据绘制位移线图。

Ө（rad）π/3 π/6 π/6 2π/3 2π/3
S（mm）20 0 12 0 -32
2图示的凸轮机构中，凸轮为一圆盘。

试在图上作出：
（1）基圆；
ϕ和从动件的位移 s；
（2）图示位置的凸轮转角
（3）图示位置时的从动件压力角α。

3图所示偏置直动尖端从动件盘形凸轮机构，凸轮廓线为一个圆，圆心为O1，凸轮的转动中心为O。

（1）在图上作出基圆rb、偏距圆e。

（2）利用反转法原理，求凸轮从图示位置转过90°后，从动件的位移s、机构的压力角α，在图上标注出来。

（不必作文字说明，但必须保留作图线。

）
4图示为一偏置式直动尖底从动件盘形凸轮机构。

已知从动件尖底与凸轮廓线在B0点接触时为初始位置。

试用作图法在图上标出：
(1)当凸轮从初始位置转过ϕ1=90°时，从动件走过的位移S1；
(2)当从动件尖底与凸轮廓线在B2点接触时，凸轮转过的相应角度ϕ2。

6图示尖顶对心移动从动杆盘状凸轮机构
（1）作出图示位置压力角；
（2）求该凸轮基圆半径rb=?
(3) 求从动杆升程 h=?
三．分析轴结构
1下图所示：采用什么对带轮和齿轮进行周向定位和轴向定位？
2编号指出图示轴系结构的错误并说明其错误原因。

（图中圆角及倒角不考虑，轴承采用脂润滑）
3按示例①所示，指出图示轴系结构的其他错误。

示例
①——缺少调整垫片。

4示例①所示，编号指出其他错误（不少于7处）。

（注：不考虑轴承的润滑方式以及图中的倒角和圆角）。

示例：①——缺少调整垫片
5、分析图示传动方案是否合理。

（10分）
6指出下图轴系结构中的错误，至少五处。

(错处用序号①、②……表示)，并简要说明其不合理的原因。

7
8指出图上的错误并改正。

（用图表示或用文字解释均可）
9指出下图结构中的错误5处，并提出改正措施（在图上修改线用文字说明）
10按示例①所示，编号指出其他错误(不少于7处)。

(注：不考虑轴承的润滑方式以及图中的倒角和圆角)
示例：①—缺少调整垫片
11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。

)
四．机构自由度分析与计算
1、计算图示机构的自由度并在图中用数字标出构件名称，若存在复合铰链、虚约束以及局
部自由度，请在图中标出。

2计算自由度，并判断该机构运动是否确定
3如图所示，已知摆动导杆机构的行程速比系数 2K =，机架长度50AB l mm
=，求曲柄
的长度
BC
l
4.试计算如图所示机构的自由度，若含有复合铰链、局部自由度、虚约束时应明确指出。

5计算图示机构的自由度，并分析组成此机构的基本杆组。

由又如在该机构中改选 EG 为原动件,试问组成此机构的基本杆组是否与前有所不同,为什么?
6图所示机构的自由度，若含有复合铰链、局部自由度和虚约束，请明确指出。

C A B F
G H
E
D
C
B A
7
8自由度计算 构件数n= 高副数PH= 低副数PC=
自由度数F=
9计算图示机构的自由度，并判定其是否具有确定的运动。

10计算如图所示机构的自由度。

11说明机构具有确定相对运动的条件，并判断机构运动是否确定？
12说明机构具有确定相对运动的条件，并判断机构运动是否确定？
五．轮系分析与计算
1已知图示轮系的各齿轮齿数，求轮系的传动比i1H。

2图示轮系中，设已知各轮齿数，n 1=300r/min 。

试求行星架H 的转速n H 的大小和转向。

3在图所示复合轮系中，已知各轮均为标准齿轮，各轮齿数为：z 1=18，z 2=51，z 2′=17，z 4=73，
试求该轮系的传动比i 1H ，并说明轮1与系杆的转向关系。

4图示轮系，已知：1z =2z =18，3z =54，4z =24，5z =30，6z =84，求传动比21H i 。

5
6在图示轮系中，设已知Z1=Z2=Z3=Z4=20，Z3=Z5=60，均为标准齿轮传动。

若已知轮1的转速为n1=1440r/min，试求轮5的转速。

7图示轮系，已知：Z
1=20，Z
2
=40，Z
3
=80，Z
4
=Z
5
=30，Z
6
=90。

求i
16
=?
1
2
3
3
4
5
8图所示轮系中，已知1n=480r／min，3n=-80r／min，其转向如题35图，60
1
=
z，
2
z=40，3
2
z
z=
'
=20，求系杆H的转速H n的大小和方向。

9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。

11、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。

O2
O
3
O
4
O
G
1
n
1
2
34
5。