机械设计课程思考题和习题（适用教材：李建功主编《机械设计》（第四版））
机械设计课程组
第一章机械设计总论
思考题
1－1 一部现代化的机器主要有哪几部分组成？
1－2 开发一部新机器通常需要经过哪几个阶段？每个阶段的主要工作是什么？
1－3 作为一个设计者应具备哪些素质？
1－4 机械设计课程的性质、任务和内容是什么？
1－5 机械设计课程有哪些特点？学习中应注意哪些问题？
1－6 什么是失效？什么是机械零件的计算准则？常用的计算准则有哪些？
1－7 什么是校核计算？什么是设计计算？
1－8 什么是名义载荷？什么是计算载荷？为什么要引入载荷系数？
1－9 静应力由静载荷产生，那么变应力是否一定由变载荷产生？
1－10 什么是强度准则？对于零件的整体强度，分别用应力和安全系数表示的强度条件各是什么？
1－11 在计算许用应力时，如何选取极限应力？
1－12 什么是表面接触强度和挤压强度？这两种强度不足时，分别会发生怎样的失效？
1－13 刚度准则、摩擦学准则以及振动稳定性准则应满足的条件各是什么？这些准则得不到满足时，可能的失效形式是什么？
1－14 用合金钢代替碳钢可以提高零件的强度，是否也可以提高零件的刚度？
1－15 什么是机械零件的“三化”？“三化”有什么实际意义？
1－16 机械零件的常用材料有哪些？设计机械零件时需遵循哪些原则？
第二章机械零件的疲劳强度设计
思考题
2－1 什么是疲劳破坏？疲劳断口有哪些特征？
2－2 变应力有哪几种不同的类型？
2－2 什么是疲劳极限？什么是疲劳寿命？
2－4 什么是疲劳曲线？什么是极限应力图？用它们可以分别解决疲劳强度计算中的什么问题？
2－5 什么是有限寿命设计？什么是无限寿命设计？如何确定两者的极限应力？
2－6 塑性材料和脆性材料的σm－σa极限应力图应如何简化？
2－7 影响机械零件疲劳强度的三个主要因素是什么？它们是否对应力幅和平均应力均有影响？
2－8 如何根据几个特殊点绘出机械零件的σm－σa极限应力图？
2－9 机械零件受恒幅循环应力时，可能的应力增长规律有哪几种？如何确定每种规律下的极限应力点？如何计算安全系数？
2－10 什么是Miner 法则？用它可以解决疲劳强度计算中的什么问题？
2－11 如何计算机械零件受规律性变幅循环应力时的安全系数？
习 题
2－1 已知：45钢的σ－1＝270MPa ，寿命指数m=9，循环基数N 0＝107。求：1）循环次数分别为8000和620000次时的有限寿命疲劳极限σ－1N ；2）应力幅为330MPa 的对称循环应力作用下的疲劳寿命。
2－2 一板状零件所受工作拉力F 在25～85kN 之间周期性变化，危险截面的面积A =320mm 2，疲劳缺口系数K σ＝1.45，尺寸系数εσ＝0.75，表面状态系数β＝0.9。零件材料为20CrMnTi ，其力学性能为：σs ＝835MPa ，σ－1＝345MPa ，σ0＝615MPa 。试绘出该零件的简化σm －σa 极限应力图，并用图解法和解析法求γ＝C 时的安全系数S σ。
2－3 一零件的材料为合金钢，其危险截面上的最大工作应力σmax ＝250MPa ，最小工作应力σmin ＝－50MPa ，疲劳缺口系数K σ＝1.32，尺寸系数εσ＝0.85，表面状态系数β＝0.9。该材料的力学性能为：σb ＝900MPa ，σs ＝800MPa ，σ－1＝440MPa ，σ0＝720MPa 。要求：1）按比例绘制零件的简化σm －σa 极限应力图；2）按σm ＝C 求该零件的极限应力幅σa ′、极限平均应力σm ′和极限应力σγ′；3）按σm ＝C 求该零件危险截面的安全系数S σ。
2－4 某机械零件在一个工作周期T 内的应力（皆为对称循环）变化如图2-27所示。已知：零件材料的σ－1＝350MPa ，N 0=107，m=9，综合影响系数K σD ＝1.85。试计算该零件的安全系数S σ。
2－5 已知某材料的力学性能为：1-σ＝350MPa ，m ＝9，0N ＝5×610，对此材料进行对称循环疲劳试验，依次加载应力为：（1）1σ＝550MPa ，循环次数n 1＝5×4
10；（2）2σ＝450 MPa ，求：发生疲劳破坏时，2σ的循环次数n 2＝？
注：疲劳曲线方程：01N C N m m -==σσ 解：（1）由疲劳曲线方程 01N C N m m -==σσ
得
01N N m
??? ??=-σσ 4690111106.8105550350?=????? ??=???
? ??=-N N m σσ 5690212102.5105450350?=????? ??=???
? ??=-N N m
σσ （2）根据Miner 法则 12211=+N n N n 110
2.5106.81055244
=?+??n 解得： 521018.2?=n
2－6 某机械零件材料为碳素钢，已知：该碳素钢的力学性能为b σ=700 MPa ，s σ=600MPa ，
1-σ=320MPa ，0σ=560MPa 。该零件危险截面上的最大应力m ax σ=220MPa ，最小应力m in σ=- 60MPa ，综合影响系数σD K =1.32。试：
（1）在图中按比例绘制该零件的简化极限应力图(计算并标出特殊点的坐标)。
（2）在图中标出应力增长规律为C =m σ 时，该零件的极限应力点M 。
解：（1） A 1
B 1点纵坐标： M P a 1.21232.1256020
=?=D K σσ B 1点横坐标： M P a 2802
56020
==σ 折线A 1DG 为该零件的简化极限应力图
（2） 工作应力点的坐标：
MPa 802)60(2202min
max =-+=
+=σσσm MPa 1402)60(2202
min
max =--=-=σσσa 过N 点且垂直于横轴的直线与极限应力线A 1D 的交点M 即为该零件的极限应力点。9-4
第三章 摩擦、磨损及润滑基础
思 考 题
3－1 按照摩擦面的润滑状态不同，滑动摩擦分为哪几种？
3－2 什么是边界膜？边界膜的形成机理是什么？如何提高边界膜的强度？
3－2 零件的磨损过程大致分为哪几个阶段？每个阶段的特征是什么？
3－4 根据磨损机理的不同，磨损通常分为哪几种类型？它们各有什么主要特点？
3－5 粘度的表示方法通常分为哪几种？各种粘度的单位和换算关系是什么？
3－6 润滑油的主要性能指标有哪些？润滑脂的主要性能指标有哪些？
3－7 在润滑油和润滑脂中加入添加剂的作用是什么？
3－8 流体动力润滑和流体静力润滑的油膜形成原理有何不同？流体静力润滑的主要优缺点是什么？ 3－9 流体动力润滑和弹性流体动力润滑两者间有何本质区别？所研究的对象有何不同？
3－10 试说明液体动力润滑油膜形成的必要条件。
3－11 试说明雷诺方程有哪几个方面的应用。
（MPa ）
（
第四章螺纹联接及螺旋传动
思考题
4－1 螺纹的主要参数有哪些？何处直径为其公称直径？
4－2 常用螺纹牙型有哪几种？哪些主要用于联接？哪些主要用于传动？
4－3 螺纹联接有哪几种基本类型？它们各自有何特点？各自适用于什么场合？
4－4 何谓螺纹联接的预紧？预紧的目的是什么？怎样控制预紧力？
4－5 螺纹联接防松的实质是什么？常用防松方法有哪些？
4－6 受剪螺栓联接的可能失效形式有哪些？设计中需计算何种强度？
4－7 单个受拉螺栓联接有哪几种不同的受力情况？每种受力情况下的强度计算有何相同之处？又有何差异？
4－8 对于承受预紧力和轴向工作拉力的螺栓联接，设计时应如何确定所需的剩余预紧力F''和预紧力F'？如何计算螺栓的总拉力0F？
4－9 国家标准中对螺栓、螺钉和螺柱的性能等级是如何规定的？
4－10 螺栓组联接受力分析和计算的目的是什么？螺栓组联接有哪几种典型的基本受载形式？每种受载形式下，应如何进行受力分析与计算？
4－11 提高螺纹联接强度的措施有哪些？
4－12 按用途不同，螺旋传动分为哪几种？滑动螺旋传动的螺杆和螺母分别常用什么材料？
4－13 设计滑动螺旋传动时，通常需要计算哪些内容？如何确定螺纹的公称直径和螺距？
习题
4－1 铣刀盘的夹紧装置如图4－35所示。拧紧轴上的螺母后，铣刀1被夹紧在两个夹紧盘2之间，并随主轴转动。已知：最大切削力F=4kN，夹紧盘与铣刀之间的摩擦因数μs＝0.1，轴的材料为45钢，其σs＝360MPa。试设计轴端螺纹的直径（装配时不控制预紧力）。
4－2 某螺栓联接中，螺栓的刚度c b＝100N／mm，被联接件的刚度c m＝400N／mm，预紧力F′和
轴向工作拉力F均为500N。1）
试问工作中被联接件接合面是否会开缝？2）如果F在100N～500N之间变化，试按比例绘出联接的载荷－变形图，并标出各力以及螺栓总拉力的变化范围。
4－3 一钢制压力容器的螺栓组联接，如图4－6所示。内径D＝500mm，蒸汽压力p=1.2MPa，螺栓分布圆直径D0＝640mm，为保证气密性要求，螺栓间距不得大于150mm，安装时控制预紧力，试设计此
习题4－1图
联接。
4－4 图4－36所示为边板1用3个M16×70（其螺纹部分的长度为28mm ）的铰制孔用螺栓与机架2相联接。已知边板厚度为20mm ，机架的联接厚度为30mm ，所受载荷F R ＝900N ，L =300mm ，a =100mm ，边板和机架的的材料均为Q235，螺栓的性能等级为4.6级。要求：1）按1：1的比例画出一个螺栓联接的结构图；2）分析螺栓组中各螺栓的受力，找出受力最大的螺栓并校核其强度。
4－5 图4－37所示为齿轮与卷筒之间的螺栓组联接，8个性能等级为6.6级的螺栓，均布于直径D 0=500mm 的圆周上。若卷筒上钢丝绳的拉力F =50kN ，卷筒直径D =400mm ，齿轮与卷筒之间的摩擦因数
μs ＝0.12，装配时不控制预紧力。试确定螺栓的直径，并列出螺栓的标准代号。
4－6 图4－38所示为用两个M10的螺钉固定的牵曳环，螺钉的性能等级为
4.6级，装配时控制预紧力，结合面的摩擦因数μs ＝0.3，取可靠性系数K =1.2。求所允许的牵曳力F R
。
4－7 如图4－39所示的方形盖板用4个性能等级为6.6
级的M16螺钉与箱体联接。工作中盖板上的吊环承受通过盖板中心O 点的工作载荷F Q ＝20kN ，取剩余预紧力F ″＝0.6F （F 为单个螺栓的工作拉力），装配时不控制预紧力。要求：1）校核螺钉的强度；2）由于制造误差使吊环偏移，导致F Q 由O 点移至对角线上的O ′点，OO ′＝52mm 。求此时受力最大的螺钉所受的工作拉力，并校核其强度。
4－8 图4－40所示为一平板零件2用螺栓组联接固定在机架1上。工作中所受载荷F Σ＝1000N ，取
可靠性系数K ＝1.2，接合面摩擦因数μs ＝0.15。图中给出了由6个螺栓构成的螺栓组的两个布置方案。要
求：1）分析哪个方案所需螺栓直径较小？2）计算方案Ⅰ中螺栓所需的预紧力。
习题4－5图
习题4－6图
习题4－7图
习题4－4图
4－9
图4－41所示为一铸铁支架，用四个性能等级为6.6级的M16普通螺栓，固定在混凝土立柱上。已知载荷F
Q ＝8kN ，接合面之间的摩擦因数μs ＝0.3，混凝土的许用挤压应力〔σp 〕＝2.5MPa
，接合面的承载面积A ＝4×104mm 2，其抗弯截面模量W=5×106mm 3，取可靠性系数K ＝1.2，安全系数S=3，取预紧力F ′＝9kN ，。要求：1）校核是否能保证支架不下滑？2）校核螺栓的强度。3）校核是否能保证联接的接合面既不会开缝也不会被压溃？
4－10 图4－42所示为常用的螺纹联接。a ）为普通螺栓联接，b ）为螺钉联接，c ）为双头螺柱联接，d ）为紧定螺钉联接。指出图中的结构错误，并画出正确结构图。
4－11 试设计螺旋千斤顶（运动简图见图4－32a ）的螺杆和螺母的主要尺寸。最大起重量为35kN ，
习题4－8图
习题4－9图
习题4－10图
最大起重高度为180mm ，材料自选。
4－12 如图所示的夹紧联接柄承受载荷F =600N ，螺栓个数Z=2，联接柄长度l =300mm ，轴直径d=60mm ，夹紧结合面摩擦系数μ=0.15，可靠性系数k =1,试确定联接螺栓的直径（螺栓材料为Q235钢）。
注：未淬火钢：[σ]=0.6σs ， σs =240N/mm 2
解：由受力平衡条件 μF′Zd=F l (可靠性系数k=1)
得 螺栓的预紧力F′为：
F′= Fl /μZd =600×300/（0.15×2×60）=10000N
螺栓直径为d 1： 4×1.3 F′/πd 12≤[σ] S
F σπ6.03.14??=2406.0100003.14????π=10.72mm 根据d 1≥10.72mm 查螺纹标准，可得出该螺栓的公称直径M16
4－13 图示A 板用4个性能等级为6.8级的普通螺栓固定在槽钢上，A 板受力F ＝2400N ，安装时，各螺栓的预紧力皆为F '＝3000N ，螺栓与被联接件的刚度之比为5:1:=m b
C C ，取螺栓的安全系数S
＝1.5。问：选M12（d 1＝10.106mm ）的螺栓是否安全？
解：（1）将F 向螺栓组形心平移得 轴向力F ＝400（N ）和翻转力矩M ，
M ＝F （400＋75）＝2400×475＝1.14×106（N ·mm ）。
（2）工作拉力
F 作用下 F 1＝
6004
2400==z F （N ） M 作用下 F 2＝38007541014.1446
2??==r M r Mr （N ） 最大工作拉力为 F max ＝F 2－F 1＝3800－600＝3200（N ）
（3）总拉力
F 0＝max max 1
//F C C C C F F C C C F m b m b m b b ++'=++' ＝3.353332001300051
5
1
=?++（N ）
（4）许用应力［σ］＝3205
.1480==S s
σ（MPa ） （5）螺栓的工作应力
21043.1d F πσ?=＝3.57106.103.353343.12=???π（MPa ）≤［σ］＝320（MPa ） 故，选M12的螺栓是安全的。
第五章 键、花键、销和形面联接
思 考 题
5-1 键联接的功用是什么？
5-2 松键联接和紧键联接在工作原理上有什么不同？比较它们的特点和各自的适用场合。
5-3 A 、B 、C 型三种普通平键在轴上的键槽怎样加工？它们的应用情况如何？
5-4 同样用于动联接的导向平键和滑键有什么区别？
5-5 半圆键联接有何特点？
5-6 根据什么选择平键的截面尺寸和长度？
5-7 平键联接的主要失效形式是什么？
5-8 为什么双键联接的强度计算只能按1.5个键计算?
5-9 花键联接有哪些特点？
5-10 矩形花键的定心方式为什么优选小径定心?
5-11 渐开线花键与矩形花键比较有何优点?其中45°压力角渐开线花键主要用于什么场合?
5-12 花键联接的主要失效形式有哪些？
5-13 销联接有哪些主要用途？
习 题
5-1 有一直径d =80mm 的轴端,安装一钢制直齿圆柱齿轮（图5-21），轮毂宽度L ′=1.5d ，工作时有轻微冲击。试确定平键联接的尺寸，并计算其允许传递的最大转距。
题5-1图
题5-2图
5-2 图5-22所示为减速器的低速轴。轴端装有凸缘联轴器，两轴承之间装有圆柱齿轮，它们分别用键与轴相联。已知传递的转矩T=1000N·m，轴的材料为45钢，齿轮的材料为锻钢，联轴器的材料为灰铸铁，工作时有轻微冲击。试选择两处键的类型和尺寸，并校核键联接强度。
5-3 图5-23所示为变速箱中的双联滑移齿轮，传递的额定功率P=4kW，转速n=250r/min。齿轮在空载下移动，工作情况良好。试选择花键的类型和尺寸，并校核其花键联接强度。
题5-3图
第六章过盈联接、弹性环联接及铆、焊、粘接
思考题
6－1 过盈联接是怎样承受并传递外载荷的？其有何特点？主要应用于什么场合？
6－2 过盈联接有哪几种装配方法？每种装配方法有何优缺点？
6－3 在圆柱面过盈联接的设计中，需解决的两个主要问题是什么？如何确定联接所需的最小过盈量？如何选择配合公差？如何计算被联接件的强度？
6－4 弹性环联接是如何实现的？有何特点？
6－5 铆接、焊接和粘接各自有哪些特点？各自适用于什么场合？
6－6 铆缝和焊缝各自有哪几种结构形式？
习题
6－1 一齿轮套装在轴上，齿轮和轴的材料均为45钢，其σs＝360MPa，尺寸如图6-15所示，采用H7／p6配合，孔与轴配合面的粗造度均为R z = 3.2μm，采用压入法装配。试：1）计算配合面间可能产生的最大压强；2）计算装配所需的最大压入力；3）校核两个零件的强度。
习题6-1图
6－2 如图6-16所示的组合式蜗轮， 轮芯和齿圈采用过盈联接。 轮芯材料为HT200，其σb ＝170MPa ，齿圈材料为锡青铜CuSnP1，其σs ＝200MPa ，轮芯配合面的粗糙度R z1＝6.3μm ，齿圈配合面的粗糙度R z2＝10μm ，采用胀缩法装配，传递的最大转矩T ＝4000m N ?。试设计该过盈联接。
第七章 带 传 动
思 考 题
7-1 带传动的工作原理是什么？有哪些特点？
7-2 说明带传动中紧边拉力1F 、松边拉力2F 、有效拉力F 以及初拉力0F 之间的关系。 7-3 带传动工作中发生弹性滑动的机理是什么？对传动有什么影响？
7-4 打滑是怎样产生的？打滑的利弊是什么？
7-5 试分析带传动工作时带中的应力情况。
7-6 带传动设计的主要依据和设计准则是什么？
7-7 多根V 带传动中，一根带失效，为什么要同时更换所有的V
带？
7-8 普通V 带与V 带轮轮槽楔角是否相同？为什么？
7-9 为什么带传动的中心距一般设计成可调节的？
7-10 带传动在使用中应注意哪些问题？
习 题
7-1 已知一带传动，传递功率P = 10 kW ，带速=v 12.5m/s ，现测得初拉力0F =700 N 。试求紧边拉力1F 和松边拉力2F 。
7-2 试设计某鼓风机用的普通V 带传动。已知传递功率P = 7.5 kW ，小带轮转速n 1 =1460 r/min ，鼓风机主轴转速n 2=700 r/min ，每天工作16 h ，由Y 系列三相异步电动机驱动。要求传动中心距a ≤800 mm 。
7-3 试设计一牛头刨床中的普通V 带传动。已知传递功率P = 4 kW ，小带轮转速n 1
习题6-2图
=1440 r/min ，要求传动比i =3.5，每天工作16h ，由Y 系列三相异步电动机驱动。由于结构限制，要求大带轮基准直径d2d 不超过450 mm 。
7-4 试设计某旋转式水泵用的普通V 带传动。已知采用Y 系列三相异步电动机驱动，电动机额定功率P = 11 kW ，电动机转速n 1 =1460 r/min ，水泵轴转速n 2=400 r/min ，中心距约为1500 mm ，每天工作24 h 。
第八章 齿轮传动
思 考 题
8－1 齿轮传动与其他机械传动相比有何特点？
8－2 齿轮传动常见的失效形式有哪些？各种失效形式常在何种情况下发生？
8－3 一般的闭式齿轮传动和开式齿轮传动的主要失效形式各是什么？
8－4 闭式软齿面、闭式硬齿面齿轮传动及开式齿轮传动的设计准则有何不同？
8－5 常用的齿轮材料有哪些？它们的应用场合如何？钢制齿轮常用的热处理方法有哪些？它们各在何种情况下采用？
8－6 在设计软齿面齿轮传动时，为什么常使小齿轮的齿面硬度比大齿轮高30～50HBS ？
8－7 载荷系数中的K A 、K v 、K β、K α各考虑的是什么因素对齿轮所受载荷的影响？它们各自与哪些因素有关？
8－8 对于齿轮相对两支承非对称布置的圆柱齿轮传动，从减小齿向载荷分布不均的角度考虑，齿轮应布置在什么位置比较合理？
8－9 将齿轮轮齿制成鼓形齿的目的是什么？对轮齿进行齿顶修形的目的是什么？
8－10 在计算圆柱齿轮的齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度时，分别应该注意哪些问题？
8－11 影响齿轮传动齿面接触疲劳强度的主要因素有哪些？影响齿根弯曲疲劳强度的因素有哪些？ 8－12 一对圆柱齿轮传动，两齿轮的齿面接触应力是否相等？ 齿根弯曲应力又如何？
8－13 在圆柱齿轮传动设计中，应如何选择小齿轮的齿数？如何设计两轮的齿宽？
8－14 如何确定齿轮传动的润滑方法？如何确定齿轮传动的效率？
8－15 齿轮主要有哪几种结构形式？设计中如何选择？
8－16 在两级圆柱齿轮传动中，如其中有一级为斜齿圆柱齿轮传动，它一般是安排在高速级还是低速级？为什么？在布置锥齿轮-圆柱齿轮减速器的方案时，锥齿轮传动是布置在高速级还是低速级？为什么？
习 题
8－1 有一直齿圆柱齿轮传动，原设计传递功率为P ，主动轴转速为1n 。若其它条件不变，当主动轴转速提高一倍，即1'12n n =时，在保证轮齿工作应力不变的前提下，该齿轮传动能传递的功率'P 应为多
少？
8－2 在图8-43所示的二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器中，已知：动力从Ⅰ轴输入，Ⅲ轴输出，其转动方向如图所示，齿轮4的轮齿旋向为右旋。试解答：
（1） 标出输入轴Ⅰ和中间轴Ⅱ的转向；
（2） 确定并标出齿轮1、2和3的轮齿旋向，要求使Ⅱ轴上所受的轴向力尽可能小；
（3） 标出各齿轮在啮合点处所受各分力的方向；
（4） 画出Ⅱ轴联同齿轮2和齿轮3一体的空间受力图。
8－3 图8-44
所示二级斜齿圆柱齿轮减速器和一对开式直齿锥齿轮所组成的传动系统。已知动力由
Ⅰ轴输入，转动方向如图示。为使Ⅱ轴和Ⅲ轴上的轴向力尽可能小，试确定图中各斜齿轮的轮齿旋向，并标出各轮在啮合点处所受切向力t F 、径向力r F 、轴向力x F 的方向。
8－4 已知直齿锥齿轮—斜齿圆柱齿轮减速器的布置和转向如图8-45所示，欲使中间轴Ⅱ上的轴向力尽可能小，试画出作用在斜齿轮3、4和锥齿轮1、2上的切向力t F 、径向力r F 、轴向力x F 的方向。
8－5 试设计某单级闭式直齿圆柱齿轮传动。已知：电动机驱动， P =30kW, 1720r/min n =，传动比i ＝4.5, 长期双向转动，载荷有中等冲击，271=z ，大小齿轮材料均为40Cr 表面淬火。
习题8－2图
8－6 已知某单级闭式斜齿圆柱齿轮传动，传递功率10kW ＝P 转速11240r/min n =，
传动比3.4=i ，电动机驱动，双向转动，中等冲击，小齿轮材料为40MnB 调质，大齿轮材料为45钢调质，,211
=z 试设计此斜齿轮传动。
8－7 某开式直齿锥齿轮传动，载荷均匀，原动机为电动机，单向转动，传递功率19=P kW ，转速n 1=10r/min ，z 1=26，z 2=83，m =8mm ，b =90mm ，小齿轮材料为45钢调质，大齿轮材料为ZG45正火，试校核其强度。
8－8 某斜齿圆柱齿轮传动，已知：z 1＝22，z 2＝76，齿宽系数d ψ＝1，根据齿面接触疲劳强度计算和齿根弯曲疲劳强度计算要求：d 1≥63mm ，m n ≥2mm 。试确定该齿轮传动的几何尺寸：m n 、a 、d 1、d 2、b 1、b 2、β。
注：＊ m n 的标准系列：1.5、2、2.5、3、4、5、6……
＊ 螺旋角β＝8°～20°
解：（1）初选螺旋角
12=β 由 βc o s 11z m d n = 得 8.222
12cos 63cos 11=?==
z d m n β（mm ）。 取标准值 3=n m （mm ）
中心距 284.150)7622(12
cos 23)(cos 221=+?=+= z z m a n β（mm ） 取 150=a （mm ）
则 2482114783.111502)7622(3arccos 2)(arccos
21'''==?+?=+= a z z m n β
347.67248211cos 223cos 11='
''?== βz m d n （mm ） 653.232248211cos 763cos 22='
''?== βz m d n （mm ） 347.67347.6711=?==d b d ψ（mm ）， 取 70=b （mm ） 取 702==b b （mm ）， 8010701021=+=+=b b （mm ）
注：本题主要看确定的各参数和尺寸之间的关系是否合理？1b 、2b 、a 是否圆整？β、1d 、2d 是否精确？
第九章 蜗杆传动
思 考 题
9-1 蜗杆传动有哪些主要特点？
9-2 按蜗杆的外形不同，蜗杆传动有哪些类型？圆柱蜗杆又有哪些主要类型？
9-3 为了提高蜗轮的转速，可否改用相同尺寸的双头蜗杆来代替单头蜗杆与原来的蜗轮相啮合？为什么? 9-4 蜗杆传动有哪些主要参数？其中哪些参数是标准值？
9-5 蜗杆传动如何变位？变位的目的是什么？
9-6 蜗杆传动的可能失效形式有哪些？常用材料有哪些？如何确定蜗轮的结构形式？
9-7 影响蜗杆传动啮合效率的几何因素有哪些？。
9-8 如何确定闭式蜗杆传动的给油方法和润滑油粘度？
9-9 为什么连续传动的闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算？可采用哪些措施来改善散热条件？
9-10 一把模数为5mm m =，齿形角20α
?=，分度圆直径40mm d =，头数2z =的右旋蜗轮滚刀，
能否加工模数为5mm m =，齿形角20α?=的各种螺旋角、各种齿数的蜗轮？为什么？
习 题 9-1 一阿基米德蜗杆传动，已知模数5mm m =，分度圆直径1
50mm d =，蜗杆头数14z =，蜗杆右旋，蜗轮齿数253z =。试：（1）求传动比i 和标准中心距a ；（2）其他参数不变，使中心距改为1160mm a =，求变位系数；（3）计算变位后的蜗杆分度圆直径、节圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径；（4）计算变位后的蜗轮分度圆直径、节圆直径、喉圆直径和齿根圆直径
9-2 电动机驱动的普通蜗杆传动，如图9-12所示。已知模数6mm m =，蜗杆直径系数9q
=，蜗杆头数12z =，蜗轮齿数260z =，蜗杆轴输入功率1 5.5kW P =，转速12920rpm n =，载荷平稳，单向转动，两班制工作，选用滚动轴承。试完成下列工作：（1）选择蜗轮、蜗杆材料；（2）确定蜗杆的旋向，蜗轮的转向；（3）求出作用在蜗杆和蜗轮轮齿上的各分力的大小并在图中标出各分力的方向；（4）确定传动的啮合效率和总效率。
9-3 设计一用于带式运输机的蜗杆传动，已知蜗轮转矩2350N.m T =，传动比21.5i =，蜗杆转速
1950r/min
n =，传动平稳，无冲击，每天工作8小时，工作寿命8年（每年工作260日）。 9-4 如图9-14所示，由斜齿圆柱齿轮和蜗杆传动及卷筒组成的起重装置，正在提升重物。已知：1轮主动，蜗杆3为右旋，要求Ⅱ轴上2、3两传动件的轴向力方向相反。试：（1）在图中标出各传动件的螺旋方向；（2）在图中画出斜齿轮2和蜗杆3的各分力方向；（3）在图中画出Ⅰ轴的转动方向。
9-5 如图9-15所示，为蜗杆传动和锥齿轮组成的传动系统。已知蜗杆1为主动件，要求4
轮的转向如图所
习题9-4图
习题9-2图
习题9-5图
示。（1）为使2、3两轮轴向力相互抵消，请标出蜗轮2的旋向以及1轮的转向；（2）标出2、3两轮的轴向力、切向力和径向力的方向。
9-6 如图所示为由蜗杆传动和斜齿圆柱齿轮传动组成的传动系统。已知：蜗杆主动，右旋，转向如图所示，要求2、3两轮的轴向力方向相反。
（1）确定并在图中标出3、4两轮的螺旋方向和4轮的转向。
（2）在图中画出2、3两轮的各分力方向。
解：
第十章 链 传 动
思 考 题
10-1 与带传动和齿轮传动相比，链传动有什么优、缺点？
10-2 链传动的运动不均匀性是如何引起的？对传动有什么影响？能否避免？
10-3 正常润滑条件下，链传动主要失效形式是什么？试说明失效机理。
10-4 链发生铰链磨损后，会导致什么结果？为什么？
10-5 在链传动设计中，链轮齿数的选择主要考虑了哪些因素的影响？
10-6 在确定链节距时，主要考虑了哪些因素？是如何考虑的？
10-7 链传动既然属于啮合传动，为什么也要张紧？又是如何实现张紧的？
10-8 良好的润滑措施对链传动有什么积极意义？在链传动的使用维护中应注意哪些问题？
10-9 在设计链传动的总体布置时，应如何考虑传动比和中心距的影响？有什么针对性措施？
10-10 齿形链传动有什么优点？主要用于什么场合？
习 题
10-1 试设计一用于往复式压气机主轴驱动的链传动，动力由电动机输入。已知传递功率P = 3 kW ，电动机转速1n =960 r/min ，压气机主轴转速2n =300r/min ，中心距不可调。
10-2 试设计一带式输送机用的链传动。已知传递功率P = 7.5 kW ，主动链轮转速n 1 =1460 r/min ，从动链轮转速n 2=430 r/min ，电动机驱动，要求传动中心距a ≤800 mm 。
10-3 试设计一压气机用的链传动。已知电动机型号为Y 225M -8，额定功率P = 22 kW ，转速n 1 =730 r/min ，压气机主轴转速n 2=250 r/min 。要求中心距a ≤650 mm ，每天工作16 h ，载荷平稳，水平布置。
10-4 一由电动机驱动的滚子链传动，已知链轮齿数
1=
z15，
2=
z49，采用单排12A滚子链，中心距a=650mm，水平布置。传递功率P=2.2kW，主动轮转速
1
n=960r/min，工作时有中等冲击，采用滴油润滑。试验算该链传动的工作能力。(提示：首先确定链传动其它参数，然后根据实际工作条件验算其工作能力是否满足要求，注意润滑条件对传动能力的影响)
第十一章轴
思考题
11-1 按承载情况，轴分为哪三种类型？各举2~3个实例。
11-2 轴的常用材料有哪些？若优质碳素钢轴的刚度不足，改用合金钢能否解决问题，为什么？
11-3 轴的结构设计要满足哪些基本要求？说明轴的结构设计步骤。
11-4 轴上零件的周向和轴向固定方法有哪些？各适用于什么场合？
11-5 在齿轮减速器中，为什么低速轴的直径要比高速轴粗得多？
11-6 转轴所受弯曲应力的性质如何？其所受扭切应力的性质又怎样考虑？
11-7 为什么一般将轴设计成阶梯形？确定阶梯轴各段直径和长度的原则和依据是什么？
11-8 轴的强度计算常见的有哪几种方法？各在什么情况下使用？
11-9 怎样确定轴的危险截面？
11-10 按疲劳强度精确校核轴时，主要考虑哪些因素？其校核计算的主要步骤是什么？
11-11 在进行轴的疲劳强度计算时，若同一截面上有几个应力集中源，应如何确定疲劳缺口系数？
11-12 什么是轴的共振？什么是轴的临界转速？什么是刚性轴？什么是挠性轴？设计高速运转的轴时，如何考虑轴的转速范围？
习题
11-1已知一传动轴传递的功率为40kW，转速n=1000r/min，如果轴上的扭切应力不能超过40MPa，求该轴的直径。
11-2 齿轮减速器输入轴的功率为5kw，转速为350r/min，当选择该轴的材料分别为45钢或40Cr时，试分别确定该输入轴的最小直径。
11-3 指出图11-25中各轴系结构的不合理之处，并画出改进后的结构图。
习题11-3图
习题11-4图
11-4 两级展开式斜齿圆柱齿轮减速器的输出轴III （图11-26a ）传递的功率KW 5=P ，转速r/min 60=n 。给出轴的部分尺寸和表面粗糙度如图11-26b ，已知斜齿轮4的法向模数m m 4n =m ，法面压力角?=20n α，齿数1124=z ，螺旋角229'?=β（左旋），轴的材料为45钢调质。试分别用当量弯矩法和安全系数法校核该轴的强度。
11-5 一直径为50mm 的钢轴上装有两个圆盘，布置如图11-27所示。不计轴本身重量，试计算此轴的
第一阶临界转速
c1n 。若轴的工作转速r/m in 960=n ，分析该轴属于刚性轴还是挠性轴？轴工作时的稳定性如何？
第十二章 滚动轴承
思 考 题
12-1 轴承的功用是什么？
12-2 与滑动轴承相比，滚动轴承有何优、缺点？
12-3 滚动轴承有哪些主要类型？如何选择滚动轴承类型？
12-4 球轴承与滚子轴承相比，哪一种承载大？哪一种更适宜高速？哪一种价更廉？
12-5 什么是接触角α？接触角α的大小意味着什么？
12-6 滚动轴承的代号由哪几部分组成？其中基本代号表示哪些内容？
12-7 说明轴承代号30207、6209/P2、7305AC 、N308的含义。
12-8 滚动轴承的主要失效形式和计算准则是什么？
12-9 什么是基本额定寿命？什么是基本额定动载荷？什么是当量动载荷？
习题11-5图
12-10 向心角接触轴承的内部轴向力是怎样产生的？
12-11 轴系在什么情况下采用两端固定支承？在什么情况下采用一端固定、一端游动支承？
12-12 什么是滚动轴承的预紧？预紧的目的是什么？预紧方法有哪些？
12-13 应如何选择滚动轴承的配合？
12-14 滚动轴承润滑和密封的目的分别是什么？如何选择润滑方式？
习 题
12-1 以下各轴承受径向载荷F R 、轴向载荷F A 作用，试计算各轴承的当量动载荷。
（1）N207轴承：F R =3500N ， F A =0； （2）51306轴承：F R =0 N ， F A =5000N ；
（3）6008轴承：F R =2000N ， F A =500； （4）30212轴承：F R =2450N ， F A =780N ；
（5）7309AC 轴承：F R =1000N ， F A =1650N 。
12-2图12-37所示为用两个深沟球轴承支承的轴，采用两端固定值承。已知轴的转速n =1000r/min ，轴颈直径d =40mm ，载荷平稳，温度低于100℃，预期寿命为5000h ，两支点的径向反力F R1=4000N ，F R2=2000N ，外部轴向力F X =1500N ，方向如图所示。试选择这对轴承的型号。
12-3 图
12-38所示的轴用一对7207AC 轴承支承。已知：支点处的径向反力F R1=875N ，F R2=1520N ，外部轴向力F X =400N ，轴的转速n =520r/min ，运转中有中等冲击，常温下工作，试计算轴承的寿命。
12-4 圆锥齿轮减速器的输入轴由一对代号为30205的圆锥滚子轴承支承，尺寸如图12-39所示。已知齿轮齿宽中点处的分度圆直径d m =56mm ，齿轮的切向力F t =1240N ，径向力F r =400N ，轴向力F x =240N 。试计算轴承的当量动载荷。
12-5 如图12-40
所示，某轴上安装有两个斜齿圆柱齿轮，两齿轮的轴向力分别为F x1=3000N ，F x2=5000N 。已求出两轴承所受径向载荷分别为F R1=8600N ，F R2=12500N ，若选一对7210B 型轴承支承该
习题12-2图
习题12-3图
习题12-4图
轴，问哪个轴承的寿命短？。
12-6 指出轴系结构图中的错误，错误处依次用1
、2、3……标出，然后说明理由。
12-7 指出轴系结构图中的错误，说明原因，并画出正确的轴系结构图。
第十三章 滑动轴承
思 考 题
13-1 滑动轴承的性能特点有哪些？主要的应用场合？
13-2 滑动轴承的主要结构型式有哪几种？各有什么特点？
13-3 为什么滑动轴承要分成轴承座和轴瓦，有时又在轴瓦上敷上一层轴承衬?
13-4 在滑动轴承上开设油孔和油槽时应注意哪些问题?
13-5 滑动轴承常见的失效形式有哪些?
13-6 对滑动轴承材料的性能有哪几方面的要求?
13-7 常用轴瓦材料有哪些，适用于何处？
13-8 非液体润滑轴承的设计依据是什么？限制p 和pv 的目的是什么？
13-9 滑动轴承润滑的目的是什么(分别从液体润滑和非液体润滑两类轴承分析)?
13-10 滑动轴承常用的润滑剂种类有哪些?选用时应考虑哪些因素?
13-11 液体动压润滑的必要条件是什么？叙述向心滑动轴承形成动压油膜的过程？
13-12 在设计滑动轴承时，相对间隙ψ的选取与速度和载荷的大小有何关系?
13-13 对已设计好的液体动力润滑径向滑动轴承，试分析在仅改动下列参数之一时，将如何影响该轴承的承载能力。
(1) 转速由n=500r/min 改为n=700r/min ；
习题12-5图
习题12-6图
习题12-7图
《机械设计基础》课程练习题 第一章练习题 、计算图示机构的自由度。 题图 、计算图示机构的自由度。 题图 、计算图示机构的自由度。 题图 第三章练习题 、试根据图中的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆结构、双曲柄机构，还是双摇杆结构。 题图 、图示为压力机机构，试绘制其机构简图并分析其属于何种机构 题图 第四章练习题 、图示为从动件在推程时的部分运动线图，其远、近休止角均不等于零，试根据s、v和a之间的关系定性地补全该运动线图，并指出何处存在刚性冲击、何处存在柔性冲击。 题图 、设计一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮转向及从动件初始位置如图所示。已 知偏距e=10mm，基圆半径r 0=40mm，滚子半径r T =10mm。从动件运动规律Φ=150°，Φ s =30°， Φ＇=120°，Φ s ＇=60°。从动件推程以简谐运动规律上升，行程h=20mm，回程以等加 速等减速运动规律返回原处。试绘制从动件位移线图及凸轮轮廓曲线。 题图 、画出图示凸轮机构中凸轮的基圆，并在图上标出凸轮由图示位置转过45°时凸轮轮廓上的接触点位置及凸轮机构的压力角。 题图 第五章练习题 、已知一对渐开线外啮合直齿圆柱标准齿轮的模数m=5mm，压力角α=20°，中心距 a=350mm，角速比i 12 =9/5。试求两齿轮的齿数、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、
基圆直径。 、一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，测得其中心距为60mm，小齿轮的齿数为20，传动比为2，试设计该对齿轮的其他参数。 、一对渐开线外啮合圆柱齿轮，已知z 1=21，z 2 =22，m=2mm，中心距为44mm。若不采用变 位齿轮而用标准斜齿圆柱齿轮凑中心距，求斜齿圆柱齿轮的螺旋角β应为多少 第六章练习题 、某手摇卷扬机传动系统如图所示，各齿轮的齿数均为已知，试求传动比i 15 的大小和提升重物时手柄的转向。 题图 、如图所示轮系a、b中，z 1=20，z 2 =24，z 2 ＇=36，z 3 =40，ω 1 =200rad/s，ω 3 =－100rad/s， 求两轮系系杆的角速度ω H = 题图 、在图示轮系中，已知n 1=50r/min，z 1 =20，z 2 =30，z 2＇ =50，z 3 =80，求n H 的大小和方向。 题图 第十章练习题 、用两个M10的螺钉固定一牵引钩，若螺钉材料为Q235，安装时控制预紧力，被联接件接合面摩擦系数f=，求其允许的牵引力F。 题图 、图示凸缘联轴器允许传递的最大转矩T=1500N·m（静载荷），材料为HT250，联轴器用4个M16铰制孔用螺栓联成一体，螺栓材料为35钢。试选取合适的螺栓长度，并校核其剪切和挤压强度。 题图 、题中凸缘联轴器若采用M16螺栓联成一体，以摩擦力来传递转矩，螺栓材料为45钢，联轴器材料为25钢，接合面摩擦系数f=，安装时不要求严格控制预紧力，试决定螺栓数。第十一章练习题 、设两级斜齿圆柱齿轮减速器的已知条件如图所示，问： （1）3、4轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴上两齿轮的轴向力可以抵消一部分；（2）3、4轮的螺旋角应取多大才能使中间轴上两齿轮的轴向力可以完全抵消 题图 、试设计提升机构上用的闭式直齿圆柱齿轮传动，已知传动比i=，转速n 1 =730r/min，传
《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。
第4章 平面连杆机构 4.1 机构运动分析时的速度多边形与加速度多边形特性是什么？ 答：同一构件上各点的速度和加速度构成的多边形与构件原来的形状相似，且字母顺序一致。 4.2 为什么要研究机械中的摩擦？机械中的摩擦是否全是有害的？ 答：机械在运转时，其相邻的两构件间发生相对运动时，就必然产生摩擦力，它一方面会消耗一部分的输入功，使机械发热和降低其机械效率，另一方面又使机械磨损，影响了机械零件的强度和寿命，降低了机械工作的可靠性，因此必须要研究机械中的摩擦。 机械中的摩擦是不一定有害的，有时会利用摩擦力进行工作，如带传动和摩擦轮传动等。 4.3 何谓摩擦角？如何确定移动副中总反力的方向？ 答：（1）移动或具有移动趋势的物体所受的总反力与法向反力之间的夹角称为摩擦角?。 （2）总反力与相对运动方向或相对运动趋势的方向成一钝角90?+ ，据此来确定总反力的方向。 4.4 何谓摩擦圆？如何确定转动副中总反力的作用线？ 答：（1）以转轴的轴心为圆心，以0()P P rf =为半径所作的圆称为摩擦圆。 （2）总反力与摩擦圆相切，其位置取决于两构件的相对转动方向，总反力产生的摩擦力矩与相对 转动的转向相反。 4.5 从机械效率的观点看，机械自锁的条件是什么？ 答：机械自锁的条件为0η≤。 4.6 连杆机构中的急回特性是什么含义？什么条件下机构才具有急回特性？ 答：（1）当曲柄等速转动时，摇杆来回摇动的速度不同，返回时速度较大。机构的这种性质，称为机构的急回特性。通常用行程速度变化系数K 来表示这种特性。 （2）当0θ≠时，则1K >，机构具有急回特性。 4.7 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？ 答：（1）最长杆与最短杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和；最短杆或相邻杆应为机架。 （2）曲柄不一定为最短杆，如双曲柄机构中，机架为最短杆。 4.8 何谓连杆机构的死点？举出避免死点和利用死点的例子。 （1）主动件通过连杆作用于从动件上的力恰好通过其回转中心时的位置，称为连杆机构的死点位置。 （2）机车车轮在工作中应设法避免死点位置。如采用机车车轮联动机构，当一个机构处于死点位置时，可借助另一个机构来越过死点；飞机起落架是利用死点工作的，当起落架放下时，机构处于死点位置，使降落可靠。 4.9 在题4.9图示中，已知机构的尺寸和相对位置，构件1以等角速度1ω逆时针转动，求图示位置C 点和D 点的速度及加速度，构件2的角速度和角加速度。 题4.9图 解：取长度比例尺，绘制简图如题4.9答案图a 所示。
附录I： 机械零件课程设计题目 题目A 设计一用于带式运输机上的圆锥园柱齿轮减速器。工作经常载，空载起动，工作有轻震，不反转。单班制工作。运输机卷筒直径Ｄ=320ｍｍ,运输带容许速度误差为5％。减速器为小批生产，使用期限10年。 附表1 原始数据 题号 Ａ１Ａ２Ａ３Ａ４Ａ５Ａ６ 运输带工 作拉力Ｆ （Ｎ） 2×103 2.1×103 2.2×103 2.3×103 2.4×103 2.5×103 运输带工 作速度Ｖ （ｍ/ｓ） 1.2 1.3 1.4 1.5 1.55 1.6 １．电动机２．联轴器３．圆锥齿轮减速器４．带式运输机 附图1
题目B 设计一用于带式运输机上的同轴式两级圆柱齿轮减速器。工作平稳。单向运转，两班制工作。运输带容许速度误差为5％。减速器成批生产，使用期限１０年。 附表2 原始数据 题号 B1B2B3B4B5B6B7 运输机工 作轴扭矩 Ｔ（Ｎ。 ｍ） 1300135014001450150015501600 运输带工 作速度Ｖ （ｍ/ｓ） 0.650.700.750.800.850.900.80 卷筒直径 Ｄ（ｍｍ） 300320350350350400350 １．带传动２．电动机３．同轴式两级圆柱齿轮减速器４．带式运输机５．卷筒 附图2
题目C 设计一用于链式运输机上的圆锥圆柱齿轮减速器。工作平稳，经常满载，两班制工作，引链容许速度误差为5％。减速器小批生产，使用期限５年。
附表3 １．电动机２．联轴器３．圆锥齿轮减速器４．链传动５．链式运输机 附图3 题目D 设计一斗式提升机传动用的二级斜齿圆柱齿轮同轴式减速器。传动简图如下，设计参数列于附表4。 附表４斗式提升机的设计参数 题号参数 题号 D1D2D3D4 生产率Ｑ（ｔ/ｈ）15162024提升带速度Ｖ（ｍ/ｓ） 1.82 2.3 2.5ｍ）
精品 机械设计基础课后习题解答参考 1-2题 ,7,5===h l P P n 107253=-?-?=F 机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。 1-3题 1,11, 8===h l P P n 1111283=-?-?=F 机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。 1-4题 0,11, 8===h l P P n 2011283=-?-?=F 机构有2个主动构件，所以机构有确定运动。 1-5题 1,8, 6===h l P P n 118263=-?-?=F 机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。 2-1题 （a ）双曲柄机构； （b ）曲柄摇杆机构； （c ）双摇杆机构； （d ）双摇杆机构。 2-2题 0≠e 时，曲柄条件：e l l BC AB -<； 0=e 时， 曲柄条件：BC AB l l <。 2-4题
精品 极位夹角 ?=+-??=+-?=3636.161 2.11 2.118011180K K θ
精品 2-7题 极位夹角?=+-??=+-? =361 5.11 5.118011180K K θ 3-2题
精品 4-1题 m z m h z d a a )2()2(* +=+= 所以 25.2100 225 2== +=z d m a mm 主要几何尺寸计算（略）。 4-2题略 4-3题 分锥角 "43'25684287.6817 43arctan arctan 122?=?===z z δ "17'34215713.2190221?=?=-?=-∑=δδδ 分度圆 5117311=?==mz d mm ； 12943322=?==mz d mm 齿顶圆 580.565713.21cos 3251cos 2111=???+=+=δm d d a mm 206.1314287.68cos 32129cos 2222=???+=+=δm d d a mm 齿根圆 304 .445713.21cos 34.251cos 4.2111=???-=-=δm d d f mm 353.1264287.68cos 34.2129cos 4.2222=???-=-=δm d d f mm 锥距 358.6943172 32222 221=+?=+= z z m R mm 齿顶角 "44'4237122.3358.693 arctan arctan ?=?===R h a a θ 齿根角 " 7'2744519.4358 .696 .3arctan arctan ?=?===R h f f θ
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。×
中北大学
课 程 设 计 说 明 书
学生姓名： 学 专 题 院： 业：
学 号：
目： 设计同轴线式二级斜齿圆柱齿轮减速器，该减速
器用于汽车发动机装配车间的皮带运输机的传 动系统中
指导教师： 指导教师：苗鸿宾 程志刚
职称: 职称: 副教授 高工
2011 年 5 月
27 日
中北大学
课程设计任务书
2010/2011 学年第 二 学期
学 专
院： 业： 学 号：
学 生 姓 名：
课程设计题目：设计同轴线式二级斜齿圆柱齿轮减速器，
该减速器用于汽车发动机装配车间的皮带 运输机的传动系统中
起 迄 日 期： 课程设计地点： 指 导 教 师： 系 主 任： 苗鸿宾 暴建岗 程志刚
下达任务书日期:
2011 年 5 月 27 日
课 程 设 计 任 务 书
1．设计目的：
1)、综合运用本课程的理论和生产实际知识进行设计训练，使所学的知识得到进一 步的巩固和发展； 2)、学习机械设计的一般方法和步骤，初步培养学生分析和解决工程实际问题的能 力，树立正确的设计思想，为今后毕业设计设计和工作打下良好的基础； 3)、进行方案设计、结构设计、机械制图和运用设计手册、标准及规范等技能的训 练，使学生具有初步机械设计的能力。
2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等） ：
技术要求： 技术要求 该运输机两班制工作，单向回转，工作平稳，传送带运行速度允许误差为±5％，使 用期限为 10 年。 原始数据 滚筒直径： 传动带运行速度： 传动带主轴所需扭矩：
mm
m/s
N·m
1－电动机 4－联轴器
2－带传动 5－滚筒
3－减速器 6－传动带
3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、 实物样品等〕 ：
1) 完成传动系统或执行系统的结构设计，画出传动系统或执行系统的装配图。 2) 设计主要零件，完成 3 张零件工作图。 3) 编写设计说明书。
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。
《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
7-1何谓蜗杆传动的主平面？在主平面内，蜗杆传动的参数有何意义？ 答：通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的中间平面称为主平面。 在主平面内，蜗杆蜗轮的啮合关系相当于齿条与齿轮的传动。在蜗杆传动的设计计算中，均取主平面的参数和几何尺寸为基准，并沿用齿轮传动的计算关系。主平面内蜗杆的参数为轴面参数，蜗轮的参数为端面参数。 7-2 何谓蜗杆传动的滑动速度？它对效率有何影响？ 答：蜗杆传动时，蜗杆齿面啮合点相对蜗轮齿面的啮合点间的相对速度称为蜗杆传动的滑动速度。滑动速度越大，传动的效率越低。 7-3 蜗杆热平衡计算的前提条件是什么？但热平衡不满足要求时，可采取什么措施？ 答：热平衡计算的前提条件是：使蜗杆传动单位时间内产生的热量与散发热量相等。当热平衡条件不满足时，可采取以下措施：1.在箱体外表面铸出或焊上散热片，以增加散热面积；2.在蜗杆轴端安装风扇，加速空气流动，提高散热能力；3.在箱体油池中安装蛇形冷却水管，利用循环水冷却；4.用压力喷油的方法进行循环润滑，并达到散热目的。 7-4答案略。 7-5图示为一提升机构传动简图，已知电动机轴的转向（图中n1）及重物的运行方向（图中v）。试确定：（1）蜗杆的旋向；（2）各啮合点上的受力方向。 习题7-5图 答：（1）蜗杆为右旋。（2）各传动件的转动方向如图所示。锥齿轮啮合处，圆周力的方向垂直向外；蜗轮处，根据所需蜗轮到转动方向，圆周力的方向与转向相同，如图；蜗轮所受圆周力的方向为蜗杆轴向力的反向，利用“左右手定则”，判断出蜗杆旋向为右旋。
7-6 图示为蜗杆－斜齿轮传动，为使轴Ⅱ上的轴向力抵消一部分，斜齿轮3的旋向应如何？画出蜗轮及斜齿轮3上轴向力的方向。 答：斜齿轮3的旋向应为左旋。 蜗轮轴向力水平向左，齿轮3的轴向力水平向右 习题7-6答案
《机械设计基础课程》习题 第1章机械设计基础概论 1-1 试举例说明机器、机构和机械有何不同？ 1-2 试举例说明何谓零件、部件及标准件？ 1-3 机械设计过程通常分为几个阶段？各阶段的主要内容是什么？ 1-4 常见的零件失效形式有哪些？ 1-5 什么是疲劳点蚀？影响疲劳强度的主要因素有哪些？ 1-6 什么是磨损？分为哪些类型？ 1-7 什么是零件的工作能力？零件的计算准则是如何得出的？ 1-8 选择零件材料时，应考虑那些原则？ 1-9 指出下列材料牌号的含义及主要用途：Q275 、40Mn 、40Cr 、45 、ZG310－570 、QT600－3。 第2章现代设计方法简介 2-1 简述三维CAD系统的特点。 2-2 试写出优化设计数学模型的一般表达式并说明其含义。 2-3 简述求解优化问题的数值迭代法的基本思想。 2-4 优化设计的一般过程是什么？ 2-5 机械设计中常用的优化方法有哪些？ 2-6 常规设计方法与可靠性设计方法有何不同？ 2-7 常用的可靠性尺度有那些？ 2-8 简述有限元法的基本原理。 2-9 机械创新设计的特点是什么？ 2-10 简述机械创新设计与常规设计的关系。 第3章平面机构的组成和运动简图 3-1 举实例说明零件与构件之间的区别和联系。 3-2 平面机构具有确定运动的条件是什么? 3-3 运动副分为哪几类？它在机构中起何作用？ 3-4 计算自由度时需注意那些事项？ 3-5 机构运动简图有何用途？怎样绘制机构运动简图？ 3-6 绘制图示提升式水泵机构的运动简图，并计算机构的自 由度。 3-7 试绘制图示缝纫机引线机构的运动简图，并计算机构的 自由度。 3-8 试绘制图示冲床刀架机构的运动简图，并计算机构的自 由度。 3-9 试判断图a、b、c所示各构件系统是否为机构。若是，
《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）
机械设计课程设计综合答辩题 1#题： ●电动机的类型如何选择？其功率和转速如何确定？ ●联轴器的类型如何选择？你选择的联轴器有何特点？ ●圆柱齿轮的齿宽系数如何选择？闭式传动中的软齿面和硬齿面的齿宽系数有何不同，开式齿 轮呢？ ●箱体上装螺栓和螺塞处，为何要有鱼眼坑或凸台？ 2#题： ●试分析你设计的减速器中低速轴齿轮上的作用力。 ●考虑传动方案时，带传动和链传动谁布置在高速级好，谁在低速级好，为什么? ●滚动轴承部件设计时，如何考虑因温度变化而产生轴的热胀或冷缩问题？ ●为什么要设视孔盖？视孔盖的大小和位置如何确定？ 3#题： ●一对圆柱齿轮传动啮合时，大小齿轮啮合处的接触应力是否相等？接触许用应力是否相等？ 为什么？ ●圆柱齿轮在高速轴上非对称布置时，齿轮接近扭转输入端好，还是远离输入端好？为什么？ ●轴的强度不够时，应怎么办？定位销有什么功能？在箱体上应怎样布置？销的长度如何确 定？你所设计的齿轮加工及测量基准在何处？齿轮的公差一般应包括哪些内容？ 4#题： ●双级圆柱齿轮减速器的传动比分配的原则是什么？高速级的传动比尽可能选得大是否合适， 为什么？ ●滚动轴承的类型如何选择？你为什么选择这种轴承？有何特点？齿形系数与哪些因素有 关？试说明齿形系数对弯曲应力的影响？ ●以你设计的减速器为例，试说明高速轴的各段长度和跨距是如何确定的？啮合特性表中的检 验项目分别属于齿轮公差的第几公差组？各公差组分别检验齿轮的什么精度？ 5#题： ●开式圆轮应按什么强度进行计算？磨损问题如何在设计中考虑？一对相啮合的齿数不等的标 准圆柱齿轮,哪个弯曲应力大？如何两轮的弯曲强度接近相等？ ●固定式刚性凸缘联轴器和尼龙柱销联轴器在性能上有何不同？试讲述你所选联轴器的特点？ ●轴承凸缘旁螺栓孔中心位置(相对轴心距离)如何确定？它距轴承轴线距离近好还是远好？●减速器内最低和最高油面如何确定？ 6#题： ●提高圆柱齿轮传动的接触强度有哪些措施？为什么？ ●一对相啮合的大、小圆柱齿轮的齿宽是否相等？为什么？ ●设计带传动时，发现带的根数太多，怎么办？ ●旁螺栓距箱体外壁的位置如何确定？考虑哪些问题？
? ? 《机械设计基础课程》习题 第1章机械设计基础概论 1-1 试举例说明机器、机构和机械有何不同？ 1-2 试举例说明何谓零件、部件及标准件？ 1-3 机械设计过程通常分为几个阶段？各阶段的主要内容是什么？ 1-4 常见的零件失效形式有哪些？ 1-5 什么是疲劳点蚀？影响疲劳强度的主要因素有哪些？ 1-6 什么是磨损？分为哪些类型？ 1-7 什么是零件的工作能力？零件的计算准则是如何得出的？ 1-8 选择零件材料时，应考虑那些原则？ 1-9 指出下列材料牌号的含义及主要用途：Q275 、40Mn、40Cr、45 、ZG310－570、QT600－3。 第2章现代设计方法简介 2-1 简述三维CAD系统的特点。 2-2 试写出优化设计数学模型的一般表达式并说明其含义。 2-3 简述求解优化问题的数值迭代法的基本思想。 2-4 优化设计的一般过程是什么？ 2-5 机械设计中常用的优化方法有哪些？
2-6 常规设计方法与可靠性设计方法有何不同？ 2-7 常用的可靠性尺度有那些？ 2-8 简述有限元法的基本原理。 2-9 机械创新设计的特点是什么？ 2-10 简述机械创新设计与常规设计的关系。 第3章平面机构的组成和运动简图3-1 举实例说明零件与构件之间的区别和联系。 3-2 平面机构具有确定运动的条件是什么? 3-3 运动副分为哪几类？它在机构中起何作用？ 3-4 计算自由度时需注意那些事项？ 3-5 机构运动简图有何用途？怎样绘制机构运动简图？ 3-6 绘制图示提升式水泵机构的运动简图，并计算机构的自 由度。 3-7 试绘制图示缝纫机引线机构的运动简图，并计算机构的 自由度。 3-8 试绘制图示冲床刀架机构的运动简图，并计算机构的自 由度。 3-9 试判断图a、b、c所示各构件系统是否为机构。若是， 判定它们的运动是否确定（图中标有箭头的构件为原动件）。 3-10 计算图a、b、c、d、e、f所示各机构的自由度，如有复合铰链、局部自由度、或虚约束请指出。并判定它们的运动是否确定（图中标有箭头的构件为原动件）。
《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___________。
天津大学《机械设计基础1》课程教学大纲 课程编号：2010008课程名称：机械设计基础1 学时：80 学分： 5 学时分配：授课：80上机：实验：6实践：实践（周）： 授课学院：机械工程学院 适用专业：近机类 先修课程：工程图学，材料力学，理论力学 一、课程的性质与目的 机械设计基础是一门培养学生具有一定机械设计能力的技术基础课。本课程在教学内容方面着重基本知识、基本理论和基本方法，在培养实践能力方面着重设计技能和创新能力的基本训练。 本课程的主要目的和任务是培养学生：1）掌握常用机构的工作原理、运动特性和动力特性，具有分析和设计常用机构的基本能力，并初步具有机械运动方案设计的能力；2）掌握通用机械零部件的工作原理、特点、选用和设计计算的基本知识，并具有设计简单机械及通用机械传动装置的基本能力；3）具有应用计算机进行辅助设计的能力；4）具有应用标准、规范、手册、图册等有关资料的能力；5）能通过实验巩固和加深对理论的理解, 获得实验技能的基本训练。 二、教学基本要求 1、要求掌握的基本知识 机械设计的一般知识。熟悉机构和机械零件的主要类型、性能、特点和应用，熟悉机械零件的常用材料、标准和结构，熟悉摩擦、磨损、润滑和密封的一般知识。 2、要求掌握的基本理论和方法 熟悉机构的组成、主要类型、工作原理和运动特性，具有分析和设计常用机构的能力，能进行简单机构的分析与综合。掌握机械动力学的基本原理，了解机械的调速、刚性回转件的平衡。熟悉机械零件的工作原理、受力分析、应力状态、失效形式等。熟练掌握机械零件的设计计算准则：强度、刚度、耐磨性、寿命、热平衡及经济性等。能进行简化计算，掌握当量法，试算法等。了解改善载
机械设计课程设计答辩经典题目
机械设计课程设计答辩经典题目 1． 你所设计的传动装置的总传动比如何确定和分配的？ 答题要点：由选定的电动机满载转速和工作机转速，得传动装置总传动比为：i w m n n = 总传动比为各级传动比的连乘积，即 齿轮带i i i ?=，V 带传动的传动比范围在2—4 间，单级直齿轮传动的传动比范围在3—6间，一般前者要小于后者。 2． 在闭式齿轮传动中，若将齿轮设计成软齿面，一般使两齿轮齿面硬度有一 差值，为多少HBS ？，为什么有差值？ 答题要点：20—50HBS ；因为一对齿轮在同样时间，小齿轮轮齿工作次数较大齿轮的材料多，齿根弯曲疲劳强度较大齿轮低为使其强度和寿命接近，小齿轮齿面硬度应较大齿轮大。 3． 简述减速器上部的窥视孔的作用。其位置的确定应考虑什么因素？ 答题要点：在减速器上部开窥视孔，可以看到传动零件啮合处的情况，以便检查齿面接触斑点和齿侧间隙。润滑油也由此注入机体内。窥视孔开在机盖的顶部，应能看到传动零件啮合，并有足够的大小，以便于检修。 4． 轴上的传动零件（如齿轮）用普通平键作周向固定时，键的剖面尺寸b ×h 值是根据何参数从标准中查得？ 答题要点：与齿轮相配合处轴径的大小；答辩时，以从动齿轮上键联接为例，让考生实际操作。 5． 当被联接件之一不易作成通孔，且需要经常拆卸时，宜采用的螺纹联接形 式是螺栓联接、双头螺柱联接还是螺钉联接？ 答题要点：螺钉联接。 6． 在设计单级原柱齿轮减速器时，一般减速器中的最大齿轮的齿顶距箱体的 距离大于30—50mm ，简述其主要目的。 答题要点：圆柱齿轮和蜗杆蜗轮浸入油的深度以一个齿高为宜，但不应小于10mm ，为避免油搅动时沉渣泛起，齿顶到油池底面的距离不应小于30～50mm 7． 你所设计的齿轮减速器中的齿轮传动采用何种润滑方式？轴承采用何种润 滑方式？简述润滑过程。 答题要点：齿轮传动采用浸油润滑方式；轴承采用飞溅润滑或脂润滑方式。以飞溅润滑为例，当轴承利用机体内的油润滑时，可在剖分面联接凸缘上做出输油沟，使飞溅的润滑油沿着机盖经油沟通过端盖的缺口进入轴承 8． 简述减速器的油标的作用。 答题要点：检查减速器内油池油面的高度，经常保持油池内有适量的油，一般在箱体便于观察、油面较稳定的部位，装设油标。 9． 齿轮和轴满足何种条件时，应齿轮和轴一体，作成齿轮轴。