《机械设计基础》课程习题集
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《机械设计基础》课程习题集
第一章机械设计概论
一、填空题。
1、机械零件最常见的失效形式有_______,_______,_______,_______,。
2、机械没计的“三化”指__________,__________,__________。
3、强度是指零件在载荷作用下抵抗__________的能力，强度可分为__________和__________。
4、刚度是指受载后抵抗__________的能力。
5、机械零件丧失预定功能或者预定功能指标降低到许用值以下的现象，为__________。
二、选择题。
1、机械设计这门学科，主要研究（）的工作原理、结构和设计计算方法。
A、各类机械零件和部件
B、通用机械零件和部件
C、专用机械零件和部件
D、标准化的机械零件和部件
2、设计一台机器包括以下几项工作:a、零件设计;b、总体设计;c、技术设计，它们进行的顺序大休上是( )。
A、acb
B、bac
C、bca
D、cba
3、下列零件的失效形式中，不属于强度问题。
A、螺栓断裂
B、齿轮的齿面发生疲劳点蚀
C、蜗杆轴产生过大的弯曲变形
D、滚动轴承套圈的滚道上被压出深深的凹坑
4、在设计机械零件时，对摩擦严重的一些零件，要考虑其散热性，主要是由于（）。
A、在高温下将产生蠕变现象，出现较大塑性变形
B、材料的机械性能下降，可能造成零件因强度不够而失效
C、下产生较大的热变形，影响正常工作
D、升高后，破坏了正常润滑条件，从而使零件发生胶合
5、我国国家标准的代号是（）。
A、GC
B、KY
C、GB
D、ZB
三、是非题。
1、机器的各部分之间具有确定的相对运动，在工作时能够完成有用的机械功或实现能般的转换。
2、机构的各部分之间具有确定的相对运动，所以机器与机构只是说法不同而己。
3、由于强度不够引起的破坏是零件失效中最常见的形式。
4、表面失效主要有疲劳点浊、磨损和腐蚀等，表面失效后通常会增加零件的摩擦，使尺寸发生变化，最终导致零件的报废。
5、刚度足指零件受载后抵抗弹性变形的能力。在机械没计中，零件在载荷作用下产生的弹性变形从应大于或等于机器工作性能允许的极限值。
四、简答题。
1、机械设计过程通常分为哪几个阶段？各阶段的主要内容是什么？
2、常见的失效形式有哪几种？
3、什么叫工作能力？计算准则是如何得出的？
4、标准化的重要意义是什么？
第二章平面机构的运动简图及自由度
一、填空题。
1、运动副是指能使两构件之间既保持接触。而又能产生一定形式相对运动的。
2、组成运动副中两构件之间，接触形式有接触，接触和接触三种。
3、组成运动副的两构件之间作接触的运动副叫低副。
4、两构件之间作或接触的运动副叫高副。
5、低副的优点包括制造和维修，单位面积压力，承载能力。
二、是非题。
1、机器是构件之间具有确定的相对运动，并能完成有用的机械功或实现能量转换的构件的组合。（）
2、运动副是联接，联接也是运动副。（）
3、运动副的作用，是用来限制或约束构件的自由运动的。（）
4、两构件通过内表面和外表面直接接触而组成的低副，都是回转副。（）
5、组成移动副的两构件之间的接触形式，只有平面接触。（）
6、由于两构件间的联接形式不同，运动副分为低副和高副。（）
7、若机构的自由度数为2，那么该机构共需2个原动件。（）
8、机构的自由度数应小于原动件数，否则机构不能成立。（）
三、选择题
1、两个构件直接接触而形成的，称为运动副。
A、可动联接；
B、联接；
C、接触
2、变压器是。
A、机器；
B、机构；
C、既不是机器也不是机构
3、机构具有确定运动的条件是。
A、自由度数目＞原动件数目；
B、自由度数目＜原动件数目；
C、自由度数目= 原动件数目
4、图示机构中有_ 虚约束。
A、1个
B、2个
C、3个
D、没有
5、图示机构要有确定运动，需要有________原动件。
A、1个
B、2个
C、3个
D、没有
四、计算题
1、计算图a与b所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出）。
2、计算图a与图b所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出
3、计算图示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出），并判断机构的运动是否确定，图中画有箭头的构件为原动件。
第三章平面连杆机构
一、填空题
1、平面连杆机构是由一些刚性构件用副和副相互联接而组成的机构。
2、平面连杆机构能实现一些较复杂的运动。
3、在铰链四杆机构中，能绕机架上的铰链作整周的叫曲柄。
4、在铰链四杆机构中，能绕机架上的铰链作的叫摇杆。
5、平面四杆机构的两个连架杆，可以有一个是，另一个是，也可以两个都是或都是。
6、平面四杆机构有三种基本形式，即机构，机构和机构。
7、在机构中，如果将杆对面的杆作为机架时，则与此相连的两杆均为摇杆，即是双摇杆机构。
8、在机构中，最短杆与最长杆的长度之和其余两杆的长度之和时，则不论取哪个杆作为，都可以组成双摇杆机构。
9、曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构的长度趋向而演变来的。
10、将曲柄滑块机构的改作固定机架时，可以得到导杆机构。
11、曲柄摇杆机构出现急回运动特性的条件是：摇杆为件，曲柄为件或者是把` 运动转换成。
12、曲柄摇杆机构的不等于00，则急回特性系数就，机构就具有急回特性。
13、若以曲柄滑块机构的曲柄为主动件时，可以把曲柄的运动转换成滑块的运动。
14、连杆机构的“死点”位置，将使机构在传动中出现或发生运动方向等现象。
15、在实际生产中，常常利用急回运动这个特性，来缩短时间，从而提高。
二、选择题。
1、能产生急回运动的平面连杆机构有（）。
A、铰链四杆机构
B、曲柄摇杆机构
C、导杆机构
D、双曲柄机构
E、双摇杆机构
F、曲柄滑块机构
2、能出现“死点”位置的平面连杆机构有（）。
A、导杆机构
B、平行双曲柄机构
C、曲柄滑块机构
D、不等长双曲柄机构
3、铰链四杆机构的最短杆与最长杆的长度之和，大于其余两杆的长度之和时，机构（）。
A、有曲柄存在
B、不存在曲柄
4、当急回特性系数为（）时，曲柄摇杆机构才有急回运动。
A、K＜1
B、 K=1
C、K＞1
5、当曲柄的极位夹角为（）时，曲柄摇杆机构才有急回运动。
A、．θ＜0o
B、θ = 0o
C、θ≠0o
6、当曲柄摇杆机构的摇杆带动曲柄运动时，曲柄在“死点”位置的瞬时运动方向是（）。
A、．按原运动方向
B、反方向
C、不定的
7、曲柄滑块机构是由（）演化而来的。
A、．曲柄摇杆机构
B、双曲柄机构
C、双摇杆机构
8、（）等能把转动运动转变成往复摆动运动。
A、．曲柄摇杆机构
B、双曲柄机构`
C、双摇杆机构
D、曲柄滑块机构
e、摆动导杆机构 F、转动导杆机构
9、（）能把转动运动转换成往复直线运动，也可以把往复直线运动转换成转动运动。
A、．曲柄摇杆机构
B、双曲柄机构
C、双摇杆机构
D、曲柄滑块机构
E、摆动导杆机构
F、转动导杆机构
10、（）等能把等速转动运动转变成旋转方向相同的变速转动运动。
A、．曲柄摇杆机构
B、不等长双曲柄机构`
C、双摇杆机构
D、曲柄滑块机构
E、摆动导杆机构
F、、转动导杆机构
11、曲柚摇杆机构的传动角是（）。
A、连杆与从动摇杆之间所夹的余角；
B、连杆与从动摇杆之间所夹的锐角；
C、机构极位夹角的余角。
三、是非题。
1、当机构的极位夹角θ=00时，机构无急回特性。（）
2、机构是否存在死点位置与机构取那个构件为原动件无关。（）
3、对曲柄摇杆机构，当取摇杆为主动件时，机构有死点位置。（）
4、压力角就是主动件所受驱动力的方向线与该点速度的方向线之间的夹角。（）
5、压力角越大，则机构传力性能越差。（）
6、曲柄和连杆都是连架杆。（）
7、平面四杆机构都有曲柄。（）
8、在曲柄摇杆机构中，曲柄和连杆共线，就是“死点”位置。（）
9、铰链四杆机构的曲柄存在条件是：连架杆或机架中必有一个是最短杆；量短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆的长度之和。（）
10、曲柄的极位夹角θ越大，机构的急回特性系数Ｋ也越大，机构的急回特性也越显著。（）
11、导杆机构与曲柄滑块机构,在结构原理上的区别就在于选择不同构件作固定机架。（）
12、利用选择不同构件作固定机架的方法，可以把曲柄摇杆机构改变成双摇杆机构。（）
13、在有曲柄的平面连杆机构中，曲柄的极位夹角θ，可以等于00，也可以大于00。（）
14、通过选择铰链四杆机构的不同构件作为机构的固定机架，能使机构的形式发生演变。（）
15、当曲柄摇杆机构把往复摆动运动转变成旋转运动时，曲柄与连杆共线的位置，就是曲柄的“死点”位置。（）
16、当曲柄摇杆机构把旋转运动转变成往复摆动运动时，曲柄与连杆共线的位置，就是曲柄的“死点”位置。（）
17、在实际生产中，机构的“死点”位置对工作都是不利的，处处都要考虑克服。（）
18、“死点”位置在传动机构和锁紧机构中所起的作用相同，但带给机构的后果是不同的。（）
19、曲柄摇杆机构，双曲柄机构和双摇杆机构，它们都具有产生“死点”位置和急回运动特性的可能。（）
四、简答题。
1、铰链四杆机构中曲柄存在的条件是什么？曲柄是否一定是最短杆？
2、何谓连杆机构的死点？举出避免死点和利用死点的例子。
第四章凸轮机构
一、填空题。
1、凸轮机构主要是由_ 、___ _和固定机架三个基本构件所组成。
2、按凸轮的外形，凸轮机构主要分为_ 和_ 两种基本类型。
3、从动杆与凸轮轮廓的接触形式有_ 、__ 二种。
4、以凸轮的理论轮廓曲线的最小半径所做的圆称为凸轮的_ 。
5、凸轮理论轮廓曲线上的点的某点的法线方向(即从动杆的受力）与从动杆速度方向之间的夹角称为凸轮在该点的__ 。
6、随着凸轮压力角α增大，有害分力F2将会_引起摩擦阻力过大_而使从动杆自锁“卡死”，通常对移动式从动杆，推程时限制压力角α_______。
7、凸轮机构从动杆等速运动的位移为一条_ 线，从动杆等加速等减速运动的位移曲线为一条__ 线。
8、等速运动凸轮在速度换接处从动杆将产生_刚性_冲击，引起机构强烈的振动。
9、从动杆的端部形状有___ 、__ _和平底三种。
二、选择题。
1、凸轮机构的移动式从动杆能实现（）。
A、匀速、平稳的直线运动
B、简偕直线运动
C、各种复杂形式的直线运动。
2、凸轮与从动件接触处的运动副属于（）。
A、高副
B、转动副
C、移动副
3、在要求_a_的凸轮机构中，宜使用滚子式从动件。
A、传力较大
B、传动准确、灵敏
C、转速较高
4、使用滚子式从动杆的凸轮机构，为避免运动规律失真，滚子半径r与凸轮理论轮廓曲线外凸部分最小曲率半径ρ最小之间应满足（）。
A、 r >ρ最小
B、 r =ρ最小
C、 r <ρ最小)
5、凸轮与移动式从动杆接触点的压力角在机构运动时是（）。
A、恒定的
B、变化的
C、时有时无变化的）
6、当凸轮转角δ和从动杆行程H一定时，基圆半径rb 与压力角α的关系是（）。
A、 rb 愈小则愈小，
B、 rb 愈小则a愈大，
C、 rb 变化而α不变
三、是非题。
1、凸轮机构广泛用于自动化机械中。（）
2、圆柱凸轮机构中，凸轮与从动杆在同一平面或相互平行的平面内运动。（）
3、平底从动杆不能用于具有内凹槽曲线的凸轮。（）
4、凸轮机构的等加速等减速运动，是从动杆先作等加速上升，然后再作等减速下降完成的。（）
5、凸轮压力角指凸轮轮廓上某点的受力方向和其运动速度方向之间的夹角。（）
6、凸轮机构从动件的运动规律是可按要求任意拟订的。（）
四、简答题。
1、凸轮机构常用的四种从动件运动规律中，哪种运动规律有刚性冲击？哪些运动规律有柔性冲击？哪种运动规律没有冲击？如何来选择从动件的运动规律？
2、如题5、1图所示为尖顶直动从动件盘形凸轮机构的运动图线，但图题5、5给出的运动线图尚不完全，试在图上补全各段的曲线，并指出哪些位置有刚性冲击，哪些位置有柔性冲击。
题5、1图
r=，滚子半3、试作图法法设计一个对心直动从动件盘形凸轮。已知理论轮廓基圆半径50mm
r=，凸轮顺时针匀速转动。当凸轮转过120时，从动件以等速运动规律上升30mm；径T15mm
再转过150时，从动件以余弦加速度运动规律回到原位；凸轮转过其余90时，从动件静止不动。
4、用作图法求出下列各凸轮从如题
5、3图所示位置转过45后机构的压力角a。（可在题5、3图上标出来）
题5、3图
第五章间歇运动机构
一、填空题。
1、将主动件的转换为的周期性运动的机构，称为间歇动动机构
2、棘轮机构主要由、和组成
3、槽轮机构的主动件是曲柄，它以等角速度做运动，具有槽的槽轮是从动件，由它来完成间歇运动。
4、为保证棘轮在工作中的可靠和防止棘轮的，棘轮机构应当装有止回棘爪、
5、单圆销外啮合六槽轮机构，曲柄转一周需6秒，则槽轮每次运动转度，每次停歇秒。
6、在间歇运动机构中能将主动件的连续转动变成从动件的间歇转动的是＿棘轮机构＿和＿槽轮机构＿。
7、单圆销外啮槽轮机构，它是由曲柄、以及机架等组成。
8、槽轮机构能把主动件的转动转换为从动件周期性的运动。
9、有一双圆销槽轮机构，其槽轮有6条径向槽，当主动件拨盘转二圈时，槽轮完成次动作，转过度。
10、在槽轮机构中，要使主、从动件转向相同，应采用槽轮机构。
二、选择题。
1、六角车床的刀架转位机构是采用的（）。
A、凸轮机构
B、棘轮机构
C、槽轮机构
D、齿轮机构
2、拨盘转一周，槽轮作一次反向间歇转动的槽轮机构是（）槽轮机构。
A、单圆销外啮合
B、双圆销外啮合
C、单圆销内啮合
3、某单圆销六槽外啮合槽轮机构，若主动件曲柄转一周，则槽轮转（）周。
A、1
B、1/4
C、1/6
D、1/8
4、槽轮机构的主动件在工作中做（）。
A、往复摆动运动
B、往复直线运动
C、等速转动 C、直线运
三、是非题。
1、棘轮机构中棘爪常是主动件,棘轮是从动件。（）
2、间歇齿轮机构是由齿轮传动演变而来的，所以齿轮传动的传动比计算方法同样适用于间歇齿轮机构。（）
3、内啮合槽机构中槽轮的旋转方向与曲柄的旋转方向是一致的，而外啮合槽轮机构则相反。（）
4、槽轮机构中槽轮的转角大小是可以调节的。（）
5、槽轮机构的停歇和运动时间取决于槽轮的槽数和圆柱拨销数。（）
6、凸轮机构、棘轮机构、槽轮机构都不能实现间歇运动。（）
7、单向间歇运动的棘轮机构，必须要有止回棘爪。（）
四、计算题。
1、某牛头刨床工作台横向进给丝杆的导程为5 mm，与丝杆联动的棘轮齿数为40，求此牛头刨床的最小横向进给量是多少？若要求此牛头刨床工作台的横向进给量为0、5mm，则棘轮每次能转过的角设应为多少？
2、某外啮合槽轮机构中槽轮的槽数z=6，圆销的数目k=1，若槽轮的静止时间1
s 2r
t
，试求主动拨盘的转速n。
第六章联接和螺旋传动
一、填空题。
1、螺纹联接的自锁条件是。
2、螺纹联接防松的实质是__ ___。
3、在螺纹联接中，采用悬置螺母或环槽螺母的目的是__ ___。
4、普通紧螺栓联接，受横向载荷作用，则螺栓受___________应力和___________应力。
5、平键联接中的静联接的主要失效形式为_______________，动联接的主要失效形式为
________________；所以，通常只进行键联接的____________强度或____________计算。
二、选择题。
1、用于联接的螺纹牙型为三角形，这是因为（）。
A、压根强度高，自锁性能好
B、传动效率高
C、防振性能好
D、自锁性能差
2、普通螺纹的牙型角为（）。
A、30度
B、33度
C、60度
D、55度
3、用于薄壁零件联接的螺纹，应采用（）。
A、三角形细牙螺纹
B、、梯形螺纹
C、、锯齿形螺纹
D、多线的三角形粗牙螺纹
4、在受预紧力的紧螺栓连接中，螺栓危险截面的应力状态为（）。
A、纯扭剪
B、简单拉伸
C、弯扭组合
D、拉扭组合
5、当铰制孔用螺栓组联接承受横向载荷时，该螺栓组中的螺栓（）。
A、必受剪切力作用
B、必受拉力作用
C、同时受到剪切和拉伸
D、即可能受剪切，也可能受挤压作用
6、在受轴向变载荷作用的紧螺栓联接中，为提高螺栓的疲劳强度，可采用的措施是（）。
A、增大螺栓刚度，减小被联接件刚度
B、减小螺栓刚度，增大被联接件刚度
C、增大螺栓刚度，增大被联接件刚度
D、减小螺栓刚度，减小被联接件刚度
7、计算紧螺栓联接时的拉伸强度时，考虑到拉伸与扭转的复合作用，应将拉伸载荷增加到原来的（）倍。
A、 1、1
B、 1、25
C、 1、3
D、 1、4
8、在螺栓联接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是（）。
A、提高强度
B、提高刚度
C、防松
D、减小每圈螺纹牙上的受力
9、在同一螺栓组中，螺栓的材料、直径和长度均应相同，这是为了（）。
A、受力均匀
B、便于装配
C、外形美观
D、降低成本
10、预紧力为的单个紧螺栓联接，受到轴向工作载荷作用后，螺栓受到的总拉力（）。
A、大于
B、等于
C、小于
D、大于或等于
11、若要提高受轴向变载荷作用的紧螺栓的疲劳强度，可采用（）。
A、在被联接件间加橡胶垫片
B、增大螺栓长度
C、采用精制螺栓
D、加防松装置
12、在螺栓联接设计中，若被联接件为铸件，则有时在螺栓孔处制作沉头座孔或凸台，其目的是（）。
A、避免螺栓受附加弯曲应力作用
B、便于安装
C、为安装防松装置
D、为避免螺栓受拉力过大
13、有一单个紧螺栓联接，要求被联接件接合面不分离。已知螺栓与被联接件的刚度相同，螺栓的预紧力为，当对联接施加轴向载荷，使螺栓的轴向工作载荷与预紧力相等时，则（）。
A、被联接件发生分离，联接失效
B、被联接件即将发生分离，联接不可靠
C、联接可靠，但不能在继续加载
D、联接可靠，只要螺栓强度够，可继续加载
14、普通平键的剖面尺寸通常根据（）从标准中选取。
A、传递的转矩
B、传递的功率
C、轮毂的长度
D、轴的直径
15、普通平键联接工作时，键的主要失效形式为（）。
A、键受剪切破坏
B、键侧面受挤压破坏
C、剪切和挤压同时产生
D、磨损和键被剪断
16、采用两个普通平键时，为使轴与轮毂对中良好，两键通常布置成（）。
A、相隔180°
B、相隔120°~130°
C、相隔90°
D、在轴的同一目线上
17、平键B20×80 GB1096-79中，20×80表示（）。
A、键宽×轴径
B、键高×轴径
C、键宽×键长
D、键宽×键高
18、（）不能列入过盈配合联接的优点
A、结构简单
B、工作可靠
C、能传递很大的转矩和轴向力
D、装配很方便
19、（）宜用于盲孔或拆卸困难的场合。
A、圆柱销
B、圆锥销
C 、 带有外螺纹的圆锥销
D 、 开尾圆锥销
三、是非题。
1、 三角螺纹比梯形螺纹效率高，自锁性差。（ ）
2、 受相同横向工作载荷的螺纹联接中，采用铰制孔用螺栓联接时的螺栓直径通常比采用普通螺栓联接的可小一些。（ ）
3、 铰制孔用螺栓联接的尺寸精度要求较高，不适合用于受轴向工作载荷的螺栓联接。
（ ）
4、双头螺柱联接不适用于被联接件太厚，且需要经常装拆的联接。（ ）
5、 螺纹联接需要防松是因为联接螺纹不符合自锁条件
v ρλ≤。（ ） 6、 松螺栓联接只宜承受静载荷。（ ）
7、 紧螺栓联接在按拉伸强度计算时，将拉伸载荷增加到原来的1、3倍，这是考虑螺纹应力集中的影响。（ ）
8、 螺栓强度等级为6、8级，则该螺栓材料的最小屈服极限为680 N/mm2。（ ）
9、 受轴向工作载荷的紧螺栓联接的剩余预紧力必须大于0。（ ）
10、 平键是利用键的侧面来传递载荷的，其定心性能较楔键好。（ ）
11、 平键的截面尺寸是按照所在轴的直径选择的，如强度角和发现不行，则应加轴的直径以便加大键的截面尺寸。（ ）
12、 同一键联接采用两个平键时应180°布置，采用两个楔键时应120°布置。（ ）
13、 销联接只能用于固定联接件间的相对位置，不能用来传递载荷。（ ）
14、 花键联接中，花键的尺寸按所在轴径根据标准选择。（ ）
15、 采用过盈联接的轴和毂，即使载荷很大或有严重冲击，也不能与键配合使用。（ ）
四、简答题。
1、 螺纹联接有哪些基本类型？各适用于什么场合？
2、 为什么螺纹联接常需要防松？按防松原理，螺纹联接的防松方法可分为哪几类？试举例说明。
3、提高螺栓联接强度的措施有哪些？
4、对于受轴向变载荷作用的螺栓，可以采用哪些措施来减小螺栓的应力幅？
5、 联接的作用是什么？联接一般分为可拆联接和不可拆联接，何为可拆联接？何为不可拆联接？对于可拆联接和不可拆联接分别举出三个例子。存在既能做成可拆联接，又能做成不可拆联接的联接形式吗？如果有，请举例。
五、计算题
1、 图示钢板用四个普通螺栓联接，螺栓许用拉应力为[]2N/mm 160=σ，允许传递的横向载荷
N 21000=R ，被联接件接合面的摩擦系数20.f =，可靠性系数21.K f =，试求螺栓的最小直
径。
2、图示为一圆锯片，锯片直径mm 600=D ，用螺母将其夹紧在压板中间，若锯外圆的工作阻力N 400=t F ，压板和锯片间的摩擦系数12.0=f ，压板的平均直径m m 1501=D 。可靠性系数2.1=f K ，许用应力为[]2N/m m 90=σ，试确定轴端螺纹小径。
R
2R
2R
题1图 题2图
3、有一气缸盖与缸体凸缘采用普通螺栓联接（如图所示），已知气缸中的压力在0~2 MPa 之间变化，气缸内径mm 500=D ，采用24个普通螺栓联接。为保证气密性要求，剩余预紧力F .Q p 81='（F 为螺栓的轴向工作载荷）。螺栓材料的许用拉伸应力[
]MPa 120=σ，许用应力幅[]MPa 20=a σ。选用铜皮石棉垫片，螺栓相对刚度80.C C C F L L =+。设计此螺栓组联接。
4、在图示的夹紧联接中，柄部承受载荷N 2000=Q ，轴径mm 60=d ，在和到轴径中心的距离
mm 200=L ，螺栓中心到轴径中心距离mm 50=l ，轴与毂配合面之间的摩擦系数150.f =，可靠性系数21.K f =，螺栓材料的许用拉伸应力[]2N/mm 100=σ。试确定联接螺栓的最小直径。
题3图 题4图
5、某普通螺栓联接中，螺栓所受预紧力为p Q ，轴向工作载荷为F ，剩余预紧力为/p Q ，螺栓总
拉力为Q ，螺栓刚度为L C ，被联接件刚度为F C ，F C C C F F
L L +=?。 试分析：（1）画出受轴向工作载荷的紧螺栓联接工作时的力——变形关系图。
（2）在F 和/p Q 不变的情况下，如何提高螺栓的疲劳强度？
（3）若800=p Q N ，800=F N ，当F L C C >>时，?=Q 当F L C C <<时，?=Q
6、图示为一螺栓组联接的两种方案，其外载荷R ，尺寸a 、L 均相同，mm 60=a ，
mm 300=L 。试分别计算各方案中受力最大螺栓所受横向载荷？并比较哪个方案好？
7、 已知轴和带轮的材料分别为钢和铸铁，带轮与轴配合直径mm 40=d ，轮毂长度
mm 70=l ，传递的功率kW 10=p ，转速min r 970/n =，载荷有轻微冲击。试选择带轮与轴联接采用的A 型普通平键，并按一定的比例尺绘制联接横断面视图。
《机械设计基础》习题与答案 目录 第1章绪论 第2章平面机构的结构分析 第3章平面连杆机构 第4章凸轮机构 第5章间歇运动机构 第6章螺纹联接和螺旋传动 第7章带传动 第8章链传动 第9章齿轮传动 第10章蜗杆传动 第11章齿轮系 第12章轴与轮毂连接 第13章轴承 第14章联轴器、离合器和制动器 第15章回转体的平衡和机器的调速
第1章绪论 思考题 1．机器、机构与机械有什么区别？各举出两个实例。 2．机器具有哪些共同的特征？如何理解这些特征？ 3．零件与构件有什么区别？并用实例说明。举出多个常用的通用机械零件。 答：1、机器：①人为的实物组合体； ②每个运动单元（构件）间具有确定的相对运动； ③能实现能量、信息等的传递或转换，代替或减轻人类的劳动； 实例：汽车、机床。 机构：①人为的实物组合体； ②每个运动单元（构件）间具有确定的相对运动； 实例：齿轮机构、曲柄滑块机构。 机械是机器和机构的总称。 机构与机器的区别在于：机构只用于传递运动和力，机器除传递运动和力之外，还具有变换或传递能量、物料、信息的功能或完成有用的机械功； 2、同上。 3、零件是机械制造的的最小单元体，是不可拆分的，构件是机械运动的最小单元体它有可能是单一的一个零件，也有可能是若干个零件组合而成，内燃机中的连杆，就是由连杆体1、连杆盖2、轴套3、轴瓦 4、螺杆5和螺母6等零件联接而成的，在制造中几个零件分别加工，装配成连杆后整体运动。通用零件，如齿轮、轴、螺母、销、键等。 第2章平面机构的结构分析 一、填空题 1、两构件通过面接触所构成的运动副称为低副，其具有2约束。 2、机构具有确定相对运动的条件是主动件数目=自由度。 3、4个构件在同一处以转动副相联，则此处有3个转动副。 4、机构中不起独立限制作用的重复约束称为虚约束。 答：1.低副、2. 2. 主动件数目=自由度 3. 3 4．虚约束 二、综合题 1、计算下图所示机构的自由度，并判断该机构是否具有确定的相对运动。若有复合铰链、局部自由 度、虚约束请明确指出。
机械设计概述 1.1机械设计过程通常分为哪几个阶段？各阶段的主要内容是什么？ 答：机械设计过程通常可分为以下几个阶段： 1.产品规划主要工作是提出设计任务和明确设计要求。 2.方案设计在满足设计任务书中设计具体要求的前提下，由设计人员构思出多种可行方案并进行分析比较，从中优选出一种功能满足要求、工作性能可靠、结构设计可靠、结构设计可行、成本低廉的方案。 3.技术设计完成总体设计、部件设计、零件设计等。 4.制造及试验制造出样机、试用、修改、鉴定。 1.2常见的失效形式有哪几种？ 答：断裂，过量变形，表面失效，破坏正常工作条件引起的失效等几种。 1.3什么叫工作能力？计算准则是如何得出的？ 答：工作能力为指零件在一定的工作条件下抵抗可能出现的失效的能力。对于载荷而言称为承载能力。 根据不同的失效原因建立起来的工作能力判定条件。 1.4标准化的重要意义是什么？ 答：标准化的重要意义可使零件、部件的种类减少，简化生产管理过程，降低成本，保证产品的质量，缩短生产周期。
摩擦、磨损及润滑概述 2.1按摩擦副表面间的润滑状态，摩擦可分为哪几类？各有何特点？ 答：摩擦副可分为四类：干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦。 干摩擦的特点是两物体间无任何润滑剂和保护膜，摩擦系数及摩擦阻力最大，磨损最严重，在接触区内出现了粘着和梨刨现象。液体摩擦的特点是两摩擦表面不直接接触，被液体油膜完全隔开，摩擦系数极小，摩擦是在液体的分子间进行的，称为液体润滑。边界摩擦的特点是两摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，但由于边界膜较薄，不能完全避免金属的直接接触，摩擦系数较大，仍有局部磨损产生。混合摩擦的特点是同时存在边界润滑和液体润滑，摩擦系数比边界润滑小，但会有磨损发生。 2.2磨损过程分几个阶段？各阶段的特点是什么？ 答：磨损过程分三个阶段，即跑合摩合磨损阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段。各阶段的特点是:跑合磨损阶段磨损速度由快变慢；稳定磨损阶段磨损缓慢，磨损率稳定；剧烈磨损阶段，磨损速度及磨损率都急剧增大。 2.3 按磨损机理的不同，磨损有哪几种类型？ 答：磨损的分类有磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损点蚀、腐蚀磨损。 2.4 哪种磨损对传动件来说是有益的？为什么？ 答：跑合磨损是有益的磨损，因为经跑合磨损后，磨损速度减慢，可改善工作表面的性质，提高摩擦副的使用寿命。 2.5如何选择适当的润滑剂？ 答：选润滑剂时应根据工作载荷、运动速度、工作温度及其它工作条件选择。 当载荷大时，选粘度大的润滑油，如有较大的冲击时选润滑脂或固体润滑剂。高速时选粘度小的润滑油，高速高温时可选气体润滑剂；低速时选粘度小的润滑油，低速重载时可选润滑脂；多尘条件选润滑脂，多水时选耐水润滑脂。 2.6润滑油的润滑方法有哪些？ 答：油润滑的润滑方法有分散润滑法和集中润滑法。集中润滑法是连续润滑，可实现压力润滑。分散润滑法可以是间断的或连续的。间断润滑有人工定时润滑、手动油杯润滑、油芯油杯润滑、针阀油杯润滑、带油润滑、油浴及飞溅润滑、喷油润滑、油零润滑等几种。 2.7接触式密封中常用的密封件有哪些？ 答：接触式密封常用的密封件有O形密封圈，J形、U形、V形、Y形、L形密封圈，以 2.8非接触式密封是如何实现密封的？ 答:非接触式密封有曲路密封和隙缝密封，它是靠隙缝中的润滑脂实现密封的。
7-1解：（1）先求解该图功的比例尺。 （2 ）求最大盈亏功。根据图7.5做能量指示图。将和曲线的交点标注， ，，，，，，，。将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-” 号，然后根据各自区间盈亏功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.6）如下：首先自向上做 ，表示区间的盈功；其次作向下表示区间的亏功；依次类推，直到画完最后一个封闭 矢量。由图知该机械系统在区间出现最大盈亏功，其绝对值为： （3 ）求飞轮的转动惯量 曲轴的平均角速度：； 系统的运转不均匀系数：； 则飞轮的转动惯量：
图7.5图7.6 7-2 图7.7 图7.8 解：（1）驱动力矩。因为给定为常数，因此为一水平直线。在一个运动循环中，驱
动力矩所作的功为，它相当于一个运动循环所作的功，即： 因此求得： （2）求最大盈亏功。根据图7.7做能量指示图。将和曲线的交点标注， ，，。将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-”号，然后根据各自区间盈亏 功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.8）如下：首先自向上做，表示区间的盈功； 其次作向下表示区间的亏功；然后作向上表示区间的盈功，至此应形成一个封闭区间。 由图知该机械系统在区间出现最大盈亏功。 欲求，先求图7.7中的长度。如图将图中线1和线2延长交于点，那么在中， 相当于该三角形的中位线，可知。又在中，，因此有： ，则
根据所求数据作出能量指示图，见图7.8，可知最大盈亏功出现在段，则 。 （3）求飞轮的转动惯量和质量。 7-3解：原来安装飞轮的轴的转速为，现在电动机的转速为，则若将飞轮 安装在电动机轴上，飞轮的转动惯量为： 7-4解：（1）求安装在主轴上飞轮的转动惯量。先求最大盈亏功。因为是最大动能与最小 动能之差，依题意，在通过轧辊前系统动能达到最大，通过轧辊后系统动能达到最小，因此： 则飞轮的转动惯量： （2）求飞轮的最大转速和最小转速。
一、 名词解释 1.机械： 2.机器： 3.机构： 4.构件： 5.零件： 6.标准件： 7.自由构件的自由度数： 8.约束： 9.运动副： 10.低副： 11.高副： 23.机构具有确定运动的条件： 24.死点位置： 25.急回性质： 26.间歇运动机构： 27.节点： 28.节圆： 29.分度圆： 30.正确啮合条件： 31.连续传动的条件： 32.根切现象： 33.变位齿轮： 34.蜗杆传动的主平面： 35.轮系： 36.定轴轮系： 37.周转轮系： 38.螺纹公称直径：螺纹大径。39.心轴： 40.传动轴： 41.转轴： 二、 填空题 1. 机械是（机器）和（机构）的总称。 2. 机构中各个构件相对于机架能够产生独立运动的数目称为（自由度）。 3. 平面机构的自由度计算公式为：（F=3n-2P L -P H ）。 4. 已知一对啮合齿轮的转速分别为n 1、n 2，直径为D 1、D 2，齿数为z 1、z 2，则其传动比i= （n 1/n 2）= （D 2/D 1）= （z 2/ z 1）。 5. 铰链四杆机构的杆长为a=60mm ，b=200mm ，c=100mm ，d=90mm 。若以杆Ｃ为机架，则此四杆机构为（双摇杆机构）。 6. 在传递相同功率下，轴的转速越高，轴的转矩就（越小）。 7. 在铰链四杆机构中，与机架相连的杆称为（连架杆），其中作整周转动的杆称为（曲柄），作往复摆动的杆称为（摇杆），而不与机架相连的杆称为（连杆）。 8. 平面连杆机构的死点是指（从动件与连杆共线的）位置。 9. 平面连杆机构曲柄存在的条件是①（最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和）②（连架杆和机架中必有一杆是最短杆）。 10. 平面连杆机构的行程速比系数Ｋ=1.25是指（工作）与（回程）时间之比为（1.25），平均速比为（1：1.25）。 11. 凸轮机构的基圆是指（凸轮上最小半径）作的圆。 12. 凸轮机构主要由（凸轮）、（从动件）和（机架）三个基本构件组成。 13. 带工作时截面上产生的应力有（拉力产生的应力）、（离心拉应力）和（弯曲应力）。 14. 带传动工作时的最大应力出现在（紧边开始进入小带轮）处，其值为：σmax=σ1＋σb1＋σc 。 15. 普通Ｖ带的断面型号分为（Y 、Z 、A 、B 、C 、D 、E ）七种，其中断面尺寸最小的是（Y ）型。 16. 为保证齿轮传动恒定的传动比，两齿轮齿廓应满足（接触公法连心线交于一定点）。 17. 渐开线的形状取决于（基）圆。 18. 一对齿轮的正确啮合条件为：（m 1 = m 2）与（α 1 = α2）。 19. 一对齿轮连续传动的条件为：（重合度1>ε）。 20. 齿轮轮齿的失效形式有（齿面点蚀）、（胶合）、（磨损）、（塑 性变形）和（轮齿折断）。 21. 一对斜齿轮的正确啮合条件为：（m 1 = m 2）、（α 1 = α2） 与（β1=-β2）。 22. 蜗杆传动是由（蜗杆、蜗轮）和（机架）组成。 23. 通过蜗杆轴线并垂直蜗轮轴线的平面称为（中间平面）。 24. 常用的轴系支承方式有（向心）支承和（推力）支承。 25. 轴承6308，其代号表示的意义为（6：深沟球轴承、3：直 径代号，08：内径为Φ40）。 26. 润滑剂有（润滑油）、（润滑脂）和（气体润滑剂）三类。 27. 列举出两种固定式刚性联轴器（套筒联轴器）、（凸缘联轴 器）。 28. 轴按所受载荷的性质分类，自行车前轴是（心轴）。 29. 普通三角螺纹的牙形角为（60）度。 30. 常用联接螺纹的旋向为（右）旋。 31. 普通螺栓的公称直径为螺纹（大）径。 32. 在常用的螺纹牙型中（矩形）形螺纹传动效率最高，（三角） 形螺纹自锁性最好。 33. 减速器常用在（原动机）与（工作机）之间，以降低传速 或增大转距。 34. 两级圆柱齿轮减速器有（展开式）、（同轴式）与（分流式）三种配置齿轮的形式。 35. 轴承可分为（滚动轴承）与（滑动轴承）两大类。 36. 轴承支承结构的基本形式有（双固式）、（双游式）与（固游式）三种。 37. 轮系可分为（平面轮系）与（空间轮系）两类。 38. 平面连杆机构基本形式有（曲柄摇杆机构）、（双曲柄机构）与（双摇杆机构）三种。 39. 凸轮机构按凸轮的形状可分为（盘形凸轮）、（圆柱凸轮） 与（移动凸轮）三种。 40. 凸轮机构按从动件的形式可分为（尖顶）、（滚子）与（平底）三种。 41. 变位齿轮有（正变位）与（负变位）两种；变位传动有（等移距变位）与（不等移距变位）两种。 42. 按接触情况，运动副可分为（高副）与（低副） 。 43. 轴上与轴承配合部分称为（轴颈）；与零件轮毂配合部分称为（轴头）；轴肩与轴线的位置关系为（垂直）。 44. 螺纹的作用可分为（连接螺纹）和（传动螺纹） 两类。 45. 轮系可分为 （定轴轮系）与（周转轮系）两类。 46. 常用步进运动机构有（主动连续、从动步进）与（主动步进、从动连续）两种。 47. 构件是机械的（运动） 单元；零件是机械的 （制造） 单元。 48. V 带的结构形式有（单楔带）与（多楔带）两种。 三、 判断题 1. 一个固定铰链支座，可约束构件的两个自由度。× 2. 一个高副可约束构件的两个自由度。× 3. 在计算机构自由度时，可不考虑虚约束。× 4. 销联接在受到剪切的同时还要受到挤压。√ 5. 两个构件之间为面接触形成的运动副，称为低副。√ 6. 局部自由度是与机构运动无关的自由度。√ 7. 虚约束是在机构中存在的多余约束,计算机构自由度时应除去。√ 8. 在四杆机构中，曲柄是最短的连架杆。× 9. 压力角越大对传动越有利。× 10. 在曲柄摇杆机构中，空回行程比工作行程的速度要慢。× 11. 偏心轮机构是由曲柄摇杆机构演化而来的。√ 12. 曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构演化而来的。√ 13. 减速传动的传动比i ＜1。× 14. Ｙ型Ｖ带所能传递的功率最大。× 15. 在Ｖ带传动中，其他条件不变，则中心距越大，承载能力越大。× 16. 带传动一般用于传动的高速级。× 17. 带传动的小轮包角越大，承载能力越大。√ 18. 选择带轮直径时，直径越小越好。× 19. 渐开线上各点的压力角不同，基圆上的压力角最大。× 20. 基圆直径越大渐开线越平直。√ 21. 设计蜗杆传动时，为了提高传动效率，可以增加蜗杆的头数。 √ 22. 在润滑良好的闭式齿轮传动中，齿面疲劳点蚀失效不会发生。 × 23. 只承受弯矩而不受扭矩的轴，称为心轴。√ 24. 螺钉联接用于被联接件为盲孔，且不经常拆卸的场合。√ 25. 挤压就是压缩。 × 26. 受弯矩的杆件，弯矩最大处最危险。× 27. 仅传递扭矩的轴是转轴。√ 28. 低速重载下工作的滑动轴承应选用粘度较高的润滑油。√ 29. 代号为6310的滚动轴承是角接触球轴承。×
一·观察外形及外部结构 1.减速器起吊装置,定位销,起盖螺钉,油标,油塞各起什么作用？布置在什么位置？ 答：起吊装置为了便于吊运。在箱体上设置有起吊装置箱盖上的起吊孔用于提升箱盖箱座上的吊钩用于提升整个减速器。 定位销为安装方便。箱座和箱盖用圆锥定位销定位并用螺栓连接固紧起。 盖螺钉为了便于揭开箱盖。常在箱盖凸缘上装有起盖螺钉。 油标为了便于检查箱内油面高低。箱座上设有油标。 油塞是用来放油的，把旧的油放出来。所以油塞的位置都是靠在最下方的。2.箱体,箱盖上为什么要设计筋板?筋板的作用是什么,如何布置？ 答：为保证壳体的强度、刚度，减小壳体的厚度。一般是在两轴安装轴承的上下对称位置分别布置。 3.轴承座两侧连接螺栓如何布置,支撑螺栓的凸台高度及空间尺寸如何确定？答：轴承旁边地突台要考虑凸台半径和凸台高度两个参数。 凸台半径和安装轴承旁螺栓的箱体凸缘半径相等； 凸台高度要根据低速轴轴承座外径和螺栓扳手空间的要求来确定，大小等于沉头座直径加上2.5倍的轴承盖螺栓直径 5.箱盖上为什么要设计铭牌？其目的是什么？铭牌中有什么内容？ 主要记载有产家名号、产品的额定技术数据等，中文铭牌上所采用的文字符号应一律使用中国法定的标准，进口产品投放市场需要备中文名牌的也应照此办理 二·拆卸观察孔盖 1.观察孔起什么作用?应布置在什么位置及设计多大才适宜的? 答：通过观察孔可以观察齿轮的啮合情况，并可以向箱体内加润滑油。 应设置在箱盖顶部适当位置；尺寸以便于观察传动件啮合区位置为宜，并允许手进入箱体检查磨损情况。 2.观察孔盖上为什么要设计通气孔？孔的位置为何确定？ 答：通气孔可以调节由于高速运转生热膨胀造成的内外压强差。设置在观察盖上或箱体顶部。 三·拆卸箱盖 1.再用扳手拧紧或松开螺栓螺母时扳手至少要旋转多少度才能松紧螺母，这与 螺栓到外箱壁间的距离有何关系？设计时距离应如何确定？ 答：60度
模块一 一、填空 1、外力指作用在构件上的各种形式的载荷，包括重力、推力、拉力、转动力矩等。 2、平衡指构件处于静止或匀速直线运动状态。 3、力的三要素是指力的大小、方向和作用点。 4、力偶矩的大小、转向和作用平面称为力偶的三要素。 5、两构件相互作用时，它们之间的作用与反作用力必然等值、反向、共线，但分别作用于两个构件上。 6、参照平面力系分类定义，可将各力作用线汇交于一点的空间力系称为空间汇交力系；将各力作用线相互平行的空间力系称为空间平行力系；将作用线在空间任意分布的一群力称为空间任意力系。 二、选择 1、如果力R是F1、F2二力的合力,用矢量方程表示为R=F1+F2,则三力大小之间的关系为( D )。 A.必有R=F1+F2; B.不可能有R=F1+F2; C.必有R>F1,R>F2; D可能有R 《机械设计基础》试题及答案 绪论 一、填空（每空1分） T-1-1-01-2-3、构件是机器的运动单元体；零件是机器的制造单元体；部件是机器的装配单元体。 T-2-2-02-2-4、平面运动副可分为低副和高副，低副又可分为转动副和移动副。 T-2-2-03-2-2、运动副是使两构件接触，同时又具有确定相对运动的一种联接。平面运动副可分为低副和高副。 T-2-2-04-2-1、平面运动副的最大约束数为2 。 T-2-2-05-2-1、机构具有确定相对运动的条件是机构的自由度数目 等于主动件数目。 T-2-2-06-2-1、在机构中采用虚约束的目的是为了改善机构的工作情况和受力情况。 T-2-2-07-2-1、平面机构中，两构件通过点、线接触而构成的运动副称为高副。 T-3-2-08-2-2、机构处于压力角α=90°时的位置，称机构的死点位置。曲柄摇杆机构，当曲柄为原动件时，机构无死点位置，而当摇杆为原动件时，机构有死点位置。 T-3-2-09-2-2、铰链四杆机构的死点位置发生在从动件与连杆共线 位置。 T-3-2-10-2-1、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。 T-3-2-11-2-1、摆动导杆机构的极位夹角与导杆摆角的关系为相等。 T-4-2-12-2-3、凸轮机构是由机架、凸轮、从动件三个基本构件组成的。 T-5-1-13-2-1、螺旋机构的工作原理是将螺旋运动转化为直线运动。 T-6-2-14-2-1、为保证带传动的工作能力，一般规定小带轮的包角α≥120°。 T-6-7-15-2-3、链传动是由主动链轮、从动链轮、绕链轮上链条所组成。 T-6-7-16-2-3、链传动和带传动都属于挠性件传动。 T-7-2-17-3-6、齿轮啮合时，当主动齿轮的齿根_推动从动齿轮的齿顶，一对轮齿开始进入啮合，所以开始啮合点应为从动轮齿顶圆与啮合线的交点；当主动齿轮的齿顶推动从动齿轮的齿根，两轮齿即将脱离啮合，所以终止啮合点为主动轮齿顶圆与啮合线的交点。 T-7-3-18-2-2、渐开线标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件为模数 《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 1－6 自由度为 或： 1－10 自由度为： 或： 1－11 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。 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 。 1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比21/ωω。 构件1、2的瞬心为P 12 P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心 第二章 平面连杆机构 2-1 试根据题2-1图所注明的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双 曲柄机构还是双摇杆机构。 （1）双曲柄机构 （2）曲柄摇杆机构 （3）双摇杆机构 （4）双摇杆机构 2-3 画出题2-3图所示各机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。 2-4 已知某曲柄摇杆机构的曲柄匀速转动，极位夹角θ为300，摇杆工作行程需时7s 。试问：（1）摇杆空回程需时几秒？（2）曲柄每分钟转数是多少？ 解：（1）根据题已知条件可得： 工作行程曲柄的转角01210=? 则空回程曲柄的转角02150=? 摇杆工作行程用时7s ，则可得到空回程需时： （2）由前计算可知，曲柄每转一周需时12s ，则曲柄每分钟的转数为 2-7 设计一曲柄滑块机构，如题2-7图所示。已知滑块的行程mm s 50=，偏距 mm e 16=，行程速度变化系数2.1=K ，求曲柄和连杆的长度。 解：由K=1.2可得极位夹角 第三章 凸轮机构 3-1 题3-1图所示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构，已知AB 段为凸轮的推程廓线，试在图上标注推程运动角Φ。 3-2题3-2图所示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构，已知凸轮是一个以C 点为圆心的圆盘，试求轮廓上D 点与尖顶接触是的压力角，并作图表示。 一、填空题 1 作平面运动的三个构件共有___3__个瞬心，它们位于_ 一条直线__ 上。 2带传动工作时，带中的应力由以下三部分组成（1）紧边和松边拉力产生的拉应力、（2）离心力产生的拉应力、（3）弯曲应力。最大应力发生在紧边进入小带轮处。 3 带传动的主要失效形式是打滑和疲劳破坏 ___ 。 4 一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合条件是：模数相等__ 和分度圆压力角相等。 5 在矩形螺纹、锯齿形螺纹和三角形螺纹三种螺纹中，传动效率最高的是矩形 螺纹，自锁性最好的是三角形螺纹，只能用于单向传动的是锯齿形螺纹。 6螺纹的公称直径是大径，确定螺纹几何参数关系和配合性质的直径是中径。 7普通平键的工作面为键的__侧__面，楔键的工作面为键的_上下表___面，普 通平键的截面尺寸h b 是根据___轴径_ 确定的。 8代号为62308的滚动轴承，其类型名称为深沟球轴承，内径为 40 mm， 2 为宽度系列代号， 3 为直径系列代号。 9在凸轮机构四种常用的推杆运动规律中，等速运动规律有刚性冲 击；等加速等减速运动规律和余弦加速度运动规律有柔性 冲击；正弦加速度运动规律无冲击。 10自由度数目为 1 的周转轮系称为行星轮系。 11在齿轮传动设计时，软齿面闭式传动常因_____齿面点蚀_ 而失效，故通常先按__齿面接触疲劳__ 强度设计公式确定传动的尺寸，然后验算齿轮的____齿根弯曲疲劳____ 强度。 二、问答题 1．按轴工作时所承受的载荷不同，可把轴分成几类如何分类 答：根据轴工作时承受的载荷情况，可以将轴分成三类： 一、转轴：既承受转矩也承受弯矩； 二、心轴：只承受弯矩不承受转矩； 三、传动轴：只承受转矩不承受弯矩 2 螺纹连接为什么要防松有哪几类防松方法 答：在冲击振动或者温度变化等情况下，螺纹副间摩擦力可能减小或消失，导致螺纹连接失效，因此需要防松处理。 防松的方法主要有：摩擦防松、机械防松和破坏螺纹副关系防松等。 3 简述形成流体动压油膜的必要条件。 答：形成动压油膜的必要条件是： 一、相对运动表面之间必须形成收敛形间隙； 二、要有一定的相对运动速度，并使润滑油从大口流入，从小 口流出； 三、间隙间要充满具有一定粘度的润滑油。 4简述齿轮传动的主要失效形式 答：轮齿折断； 齿面点蚀； 齿面胶合； 齿面磨损； 齿面塑性变形。 三、分析计算题： 1．（8分）试述铰链四杆机构中相邻两构件形成整转副的条件。并就图中各杆的长度回答： （1）固定哪一个杆时可得曲柄摇杆机构 （2）固定哪一个杆时可得双曲柄机构 第一章 平面机构的自由度和速度分析 题1-1 在图示偏心轮机构中，1为机架，2为偏心轮，3为滑块，4为摆轮。试绘制该机构的运动简图，并计算其自由度。 题1—2 图示为冲床刀架机构，当偏心轮1绕固定中心A 转动时，构件2绕活动中心C 摆动，同时带动刀架3上下移动。B 点为偏心轮的几何中心，构件4为机架。试绘制该机构的机构运动简图，并计算其自由度。 题1—3 计算题1－3图a ）与 图b ）所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出）。 A B C 1 2 3 4 a) 曲柄摇块机构 A B C 1 2 3 4 b) 摆动导杆机构 题解1－1 图 题1－3图a）题1－3图b） 题1—4计算题1—4图a、图b所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出），并判断机构的运动是否确定，图中画有箭头的构件为原动件。 题1—5 计算题1—5图所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出）,并标出原动件。 题1—5图题解1—5图 题1-6 求出图示的各四杆机构在图示位置时的全部瞬心。 第二章 连杆机构 题2-1在图示铰链四杆机构中，已知 l BC =100mm ，l CD =70mm ，l AD =60mm ，AD 为机架。试问： （1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB 为曲柄， 求l AB 的最大值； （2）若此机构为双曲柄机构，求l AB 最小值； （3）若此机构为双摇杆机构，求l AB 的取值范围。 题2-2 如图所示的曲柄滑块机构： （1）曲柄为主动件，滑块朝右运动为工作 行程，试确定曲柄的合理转向，并简述其理由； （2）当曲柄为主动件时，画出极位夹角θ，最小传动角g min ； （3）设滑块为主动件，试用作图法确定该机构的死点位置 。 题2-3 图示为偏置曲柄滑块机构，当以曲柄为原动件时，在图中标出传动角的位置， 并给出机构传动角的表达式，分析机构的各参数对最小传动角的影响。 A C D 题2-1图 《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》课程试题库 一、填空题 1.在铰链四杆机构中，双曲柄机构的最短杆与最长杆长度之和小于等于其余两杆长度之和。 2.确定凸轮基圆半径的原则是在保证αmax≤ [ α ]条件下，选择尽可能小的基圆半径。 3.一对齿轮传动中，大、小齿轮的齿根最大弯曲应力通常是不等的。 4.在设计 V 带传动时， V 带的型号是根据计算功率和小带轮转速选取的。 5.对于两级斜齿圆柱齿轮传动，应使中间轴上的两个斜齿轮的旋向相同。 6.滚动轴承主要失效形式是疲劳点蚀和塑性变形。 7.在蜗杆传动中，一般蜗杆头数取Z1= 1、 2、4，蜗杆头数越少，自锁性越好。 8.普通螺纹联接承受横向外载荷时，依靠接合面间的摩擦承载，螺栓本身受预紧力 ___作用，可能的失效形式为断裂。 9.平键联接中，两侧面是工作面，楔形键联接中，上下面是工作面。 10.对于闭式软齿面齿轮传动，主要按接触强度进行设计，而按弯曲强度进行校核。 11.蜗杆传动发热计算的目的是防止温升过高而产生齿面胶合失效。 12.带传动中，带上受的三种应力是拉应力，弯曲应力和离心拉应力。最大应力发生 在带的紧边开始绕上小带轮处。 13.链轮的转速高，节距大，齿数少，则链传动的动载荷就越大。 14.轴上的键槽通常采用铣削加工方法获得。 15.联轴器和离合器均可联接两轴，传递扭矩，两者的区别是前者在运动中不能分离，后者可以 随时分离。 16.验算非液体摩擦滑动轴承的pv 值是为了防止轴承过热而发生胶合；验算轴承速度v 是为了 防止轴承加速磨损或产生巨大热量。普通三角形螺纹的牙型角为___60__度。17.紧螺栓联接按拉伸强度计算时，考虑到拉伸应力和扭转切应力复合作用，应将拉抻 载荷增大至 ___1.3____ 倍。 18.受轴向工作载荷的紧螺栓联接，设螺栓刚度 C1 远远小于被联接件的刚度 C2，则不论 工作载荷 F 是否变化，螺栓中的总拉力F2接近 ___预紧力 _____。 19.带传动中，带的弹性滑动是带传动的 _____固有 ______特性，是_不可 ______避免的。 20.带传动的最大有效圆周力随着初拉力、包角、摩擦系数的增大而增大。 21.若齿轮传动的传动比、中心距和齿宽不变，增加两轮的齿数和，则弯曲强度____减 小_____，接触强度 ______不变 _________。 22. 齿轮传动(大、小齿轮分度圆直径分别为d2、d1 ) 传动比表达式为 __i= d2/ d1____。蜗 杆传动（蜗杆分度圆直径d1，蜗杆分度圆柱导程角，蜗轮分度圆直径 d2）传动比表达式为 _______d2/ d1tg___________。 第一章机械零件常用材料与结构工艺性 Q235:Q:“屈”,235:屈服点值 50号钢:平均碳得质量分数为万分之50得钢 第二章:机械零件工作能力计算得理论基础 (必考或者二选一)+计算 1，在零件得强度计算中,为什么要提出内力与应力得概念？ 因为要确定零件得强度条件 内力:外力引起得零件内部相互作用力得改变量。 应力为截面上单位面积得内力。 2，零件得受力与变形得基本形式有哪几种？试各列出1~2个实例加以说明。轴向拉伸与压缩;剪切与挤压;扭矩;弯曲 △ 第四章螺旋机构P68四选一 1、试比较普通螺纹与梯形螺纹有哪些主要区别？为什么普通螺纹用于连接而梯形螺纹用于传动？ 普通螺纹得牙型斜角β较大,β越大,越容易发生自锁,所以普通螺纹用于连接。β越小,传动效率越高,固梯形螺纹用于传动。 2、在螺旋机构中,将转动转变为移动及把移动转变为转动有什么条件限制？请用实例来说明螺母与螺杆得相对运动关系。 转动变移动升角要小,保证可以自锁;而升角大得情况下,移动可转为转动 3、具有自锁性得机构与不能动得机构有何本质区别？ 自锁行得机构自由度不为0,而不能动得机构自由度为0 4、若要提高螺旋得机械效率,有哪些途径可以考虑？ 降低摩擦,一定范围内加大升角,降低牙型斜角;采用多线螺旋结构 第五章平面连杆 1、为什么连杆机构又称为低副机构？它有那些特点？ 因为连杆机构就是由若干构件通过低副连接而成得 特点就是能实现多种运动形式得转换 2、铰链四连杆机构有哪几种重要形式？它们之间只要区别在哪里？ 1，曲柄摇杆机构 2，双曲柄机构 3，双摇杆机构 区别:就是否存在曲柄,曲柄得数目,以及最短杆得位置不同。 3、何谓“整转副”、“摆转副”？铰链四杆机构中整转副存在得条件就是什么？ 整转副:如果组成转动副得两构件能作整周相对转动,则该转动副称为整转副 摆转副:如果组成转动副得两构件不能作整周相对转动…… 条件:1,最长杆长度+最短杆长度≤其她两杆长度之与(杆长条件) 2,组成整转副得两杆中必有一个杆为四杆中得最短杆。 4、何谓“曲柄”？铰链四杆机构中曲柄存在条件就是什么？ 曲柄就是相对机架能作360°整周回转得连架杆 平面机构及其自由度 1、如图a所示为一简易冲床的初拟设计方案，设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A连续回转；而固装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图（各尺寸由图上量取），分析其是否能实现设计意图？并提出修改方案。 解 1）取比例尺 绘制其机构运动简图（图b）。 l 图 b） 2）分析其是否能实现设计意图。 GAGGAGAGGAFFFFAFAF GAGGAGAGGAFFFFAFAF 由图b 可知，3=n ，4=l p ，1=h p ，0='p ，0='F 故：00)0142(33)2(3=--+?-?='-'-+-=F p p p n F h l 因此，此简单冲床根本不能运动（即由构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架），故需要增加机构的自由度。 3）提出修改方案（图c ）。 为了使此机构能运动，应增加机构的自由度（其方法是：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或者用一个高副去代替一个低副，其修改方案很多，图c 给出了其中两种方案）。 GAGGAGAGGAFFFFAFAF 图 c 1） 图 c 2） 2、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。 解：3=n ，4=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F 解：4=n ，5=l p ，1=h p ，123=--=h l p p n F 3、计算图示平面机构的自由度。 GAGGAGAGGAFFFFAFAF 解：7=n ，10=l p ，0=h p ，123=--=h l p p n F n P t P α γ C D A B ω P 12δδt h s = 12ωδt h v = 2=a 21222δδt h s =12 1 24δδωt h v =22 124t h a δω=2122)(2δδδ-- =t t h h s )(4121 2δδδω-=t t h v 22124t h a δ ω-=绪论：机械：机器与机构的总称。机器：机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料、信息。机构：是具有确定相对运动的构件的组合。用来传递运动和力的有一个构件为机架的用构件能够相对运动的连接方式组成的构件系统统称为机构。构件：机构中的（最小）运动单元一个或若干个零件刚性联接而成。是运动的单元，它可以是单一的整体，也可以是由几个零件组成的刚性结构。零件：制造的单元。分为：1、通用零件，2、专用零件。 一：自由度：构件所具有的独立运动的数目称为构件的自由度。 约束：对构件独立运动所施加的限制称为约束。运动副：使两构件直接接触并能产生一定相对运动的可动联接。高副：两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。低副：两构件通过面接触而构成的运动副。根据两构件间的相对运动形式，可分为转动副和移动副。F = 3n- 2PL-PH 机构的原动件（主动件）数目必须等于机构的自由度。复合铰链：三个或三个以上个构 件在同一条轴线上形成的转动副。由m 个构件组成的复合铰链包含的转动副数目应 为（m-1）个。虚约束：重复而不起独立限制作用的约束称为虚约束。计算机构的自由度时，虚约束应除去不计。局部自由度: 与输出件运动无关的自由度，计算机构自由度时可删除。 二：连杆机构：由若干构件通过低副（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。优点：(1)面接触低副，压强小，便于润滑，磨损轻，寿命长，传力大。(2)低副易于加工，可获得较高精度，成本低。(3)杆可较长，可用作实现远距离的操纵控制。(4)可利用连杆实现较复杂的运动规律和运动轨迹。缺点：(1)低副中存在间隙，精度低。(2)不容易实现精确复杂的运动规律。铰链四杆机构：具有转换运动功能而构件数目最少的平面连杆机构。整转副：存在条件：最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。构成：整转副是由最短杆及其邻边构成。类型判定：(1）如果：lmin+lmax ≤其它两杆长度之和，曲柄为最短杆；曲柄摇杆机构：以最短杆的相邻构件为机架。双曲柄机构：以最短杆为机架。双摇杆机构：以最短杆的对边为机架。(2)如果： lmin+lmax ＞其它两杆长度之和；不满足曲柄存在的条件，则不论选哪个构件为机架，都为双摇杆机构。急回运动：有不少的平面机构，当主动曲柄做等速转动时，做往复运 动的从动件摇杆，在前进行程运行速度较慢，而回程运动速度要快，机构的这种性质就是所谓的机构的“急回运动”特性。 压力角：作用于C 点的力P 与C 点绝对速度方向所夹的锐角α。传动角：压力角的余角γ，死点：无论我们 在原 动件上施加 多大的力都不能使机构运 动，这种位置我们称为死点γ=0。解决办法：（1）在机构中安装大质量的飞轮，利用其惯性闯过转折点；（2）利用多组机构来消除运动不确定现象。即连杆BC 与摇杆CD 所夹锐角。 三：凸轮: 一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。从动件: 被凸轮直接推动的构件。机架: 固定不动的构件(导路)。凸轮类型：(1)盘形回转凸轮(2)移动凸轮 (3)圆柱回转凸轮 从动件类型：(1)尖顶从动件(2)滚子从动件(3)平底从动件(1)直动从动件 (2)摆动从动件 1基圆：以凸轮最小向径为半径作的圆，用rmin 表示。2推程：从动件远离中心位置的过 程。推程运动角δt ；3远休止：从动件在远离中心位置停留不动。远休止角δs ；4回程:从动件由远离中心位置向中心位置运动的过程。回程运动角δh ；5近休止:从动件靠近中心位置停留不动。近休止角δs ˊ；6行程:从动件在推程或回程中移动的距离，用 h 表示。7从动件位移线图：从动件位移S2与凸轮转角δ1之间的关系曲线称为从动件位移 线图。1.等 速运动规 律: 1、特点：设计简单、匀速进给。始点、末点有刚性冲击。适于低速、轻载、从动杆质量不大，以及要求匀速的情况。 2、等加速等减速运动规律: 推程等加速段运动方程： 推 程 等减速段运动方程： 柔 性冲击:加速度发 生有限值的突变（适用于中速场合） 3、简谐运动规律: 柔性冲击 四：根切根念：用范成法加工齿轮时，有时会发现刀具的顶部切入了轮齿的根部，而把齿根切去了一部分，破坏了渐开线齿廓，如图这种现象称为根切。 根切形成的原因：标准齿轮：刀具的齿顶线超过了极限啮合点N 。 不根切的条件可以表示为： 不根切的最少齿数为： 标准齿轮：指m 、α、ha*、c* 均取标准值，具有标准的齿顶高和齿根高，且分度圆齿厚s 等于齿槽宽e 的齿轮。 成型法：加工原理：成形法是用渐开线齿形的成形铣刀直接切出齿形。加工：(a) 盘形铣刀加工齿轮。(b)指状铣刀加工齿轮。缺点：加工精度低；加工不连续，生产率低；加工成本高。优点：可以用普通铣床加工。 范成法：加工原理：根据共轭曲线原理，利 用一对齿轮互相啮合传动时，两轮的齿廓互为包络线的原理来加工。加工：(a)齿轮插刀:是一个齿廓为刀刃的外齿轮。(b)齿条插刀（梳齿刀）:是一个齿廓为刀刃的齿条。原理与用齿轮插刀加工相同，仅是范成运动变为齿条与齿轮的啮合运动。(c)滚刀切齿:原理与用齿条插刀加工基本相同,滚刀转动时，刀刃的螺旋运动代替了齿条插刀的展成运动和切削运动。 九：失效：机械零件由于某种原因不能正常工作时，称为失效。类型：（1）断裂。在机械载荷或应力作用下(有时还兼有各种热、腐蚀等因素作用)，使物体分成几个部分的现象，通常定义为固体完全断裂，简称断裂。静力拉断、疲劳断裂。（2）变形。由于作用零件上的应力超过了材料的屈服极限，使零 1 1PN PB ≤2 sin sin * α α mz m h a ≤ α 2* min sin 2a h z = )]cos(1[212δδπt h s -=)sin(2112δδπδωπt t h v =)cos(2122122δδπ δωπt t h a = 机械设计基础教材习题参考解答 （第一章~第五章） 2012.8 目录 第1章机械设计概论_______________________________ 2第2章机械零件尺寸的确定_________________________ 3第3章平面机构运动简图及平面机构自由度___________ 4第4章平面连杆机构_______________________________ 6第5章凸轮机构__________________________________ 11 第1章机械设计概论 思考题和练习题 1-1举例说明什么是新型设计、继承设计和变型设计。 解：新型设计通常人们指应用成熟的科学技术或经过实验证明是可行的新技术，设计过去没有过的新型机械，如：新型机械手、动车、扑翼飞机、电动汽车等； 继承设计通常指人们根据使用经验和技术发展对已有的机械进行设计更新，以提高其性能、降低其制造成本或减少其运用费用，如：大众系列汽车、大家电产品等。 变型设计通常指人们为适应新的需要对已有的机械作部分的修改或增删而发展出不同于标准型的变型产品，如：。各种工程机械、农田作业机械等。 1-2解：评价产品的优劣的指标有哪些？ 解：产品的性能、产品的 1-3机械零件常用的材料有哪些？为零件选材时应考虑哪些主要要求？ 解：制造机械零件的材料目前用得最多的是金属材料，其又分为钢铁材料和非铁材料（如铜、铝及其合金等）；其次是非金属材料（如工程塑料、橡胶、玻璃、皮革、纸板、木材及纤维制品等）和复合材料（如纤维增强塑料、金属陶瓷等）。 从各种各样的材料中选择出合用的材料是一项受到多方面因素制约的工作，通常应考虑下面的原则： 1)载荷的大小和性质，应力的大小、性质及其分布状况 2)零件的工作条件 3)零件的尺寸及质量 4)经济性 1-4解：机械设计的内容和步骤？ 解：机械设计的内容包括：构思和方案设计、强度分析、材料的选择、结构设计等。 机械设计的步骤：明确设计任务，总体设计，技术设计，样机试制等。最新机械设计基础题库及答案
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